Директивно-диалоговая форма взаимодействия с программной системой Интерфейс командной строки (Command Line Interface - CLI)

    Цветные мониторы.

    Несколько лет назад цветные мониторы для  персональных компьютеров считались  легкомысленной роскошью. Цвет обходился  дорого, а качество изображения снижалось. Однако возможности аппаратного обеспечения росли быстро, а цены снижались, и сегодня большая часть программного обеспечения использует цвет не только для красоты - он помогает быстрее обрабатывать выдаваемую информацию. Монохромные дисплеи не умерли, но цветные стали нормой для офисов, школ, для дома.  
Одной из причин, вызвавших взлет популярности цветных мониторов, стало увеличение их разрешающей способности. Прежний стандарт определял {разрешение 640 точек по горизонтали и 500 точек по вертикали. Наиболее популярный сегодня стандарт - EGA - при разрешении 640х350 точек, делает изображение на цветном экране столь же разборчивым, как и на монохромном.  
Наиболее часто использующимся в дисплеях устройством индикации является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Хотя такая технология может показаться архаичной по сравнению с современными интегральными схемами, которыми начинен персональный компьютер.  
Вкратце принцип действия монитора заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран покрытый люминофором, вызывает его свечение. На пути электронного пучка находится отклоняющая система, изменяющая его направление. и модулятор - специальный электрод, регулирующий яркость получаемой на экране точки.  
Изображение на экране формируется из отдельных точек (pixels - от английского picture element - элемент изображения), собранных в строки. Последовательно перемещая луч по строкам, можно изменяя его интенсивность в нужные моменты, можно получить на экране любое требуемое изображение.  
Известно, что любой цвет может быть получен смешением трех основных цветов. Поэтому в цветной мониторе использован люминофор трех основных цветов: красного, зеленого и синего, нанесенный на экран в виде зерен диаметром порядка 0.2 - 0.3 мм. Соответственно, используются три электронных пушки. Зерна люминофора на экране расположены в строго определенной последовательности - они собраны в равносторонние треугольники - триады. В каждой триаде есть зерна каждого из указанный цветов. ЭЛТ устроена так, что на каждое из зерен триады падает определенный - свой луч. В результате аддитивного пространственного смешения излучения трек точек, человек видит точку с цветом определяющимся яркостью каждого из зерен триады.  
Поэтому в цветной ЭЛТ три электронных пушки, расположенных по углам треугольника (так называемое дельтообразное расположение), генерируют три электронных луча. Каждый луч отвечает за воспроизведение одного из основных цветов. Рядом с пушкой расположен модулятор, управляющий интенсивностью потока электронов, и как следствие, яркостью свечения экрана. Затем лучи проходят фокусирующий электрод и попадают в зону действия отклоняющей системы. Здесь магнитное поле меняется таким образом, что лучи одновременно перемещаются слева направо и сверху вниз. При этом на экране появляется множество параллельных горизонтальных линий, называемых растром. Когда лучи возвращаются к левому краю экрана, они выключаются с помощью модуляторов и не оказывают влияния на изображение.  
Итак, пройдя еще несколько сантиметров, лучи падают на экран? Да, но не сразу. Сперва на их пути встречается теневая маска. Она представляет собой тонкий стальной лист с мириадами очень маленьких: отверстий, расположенный на расстоянии около сантиметра от экрана. Количество отверстий в маске соответствует количеству триад. Отверстия расположены так, что каждый электронный луч, пройдя сквозь маску, падает точно на свое зерно люминофора.  
Обычно луч пробегает весь экран примерно 60 раз в секунду:  
при этом глаз видит на экране устойчивое изображение. Перемещением лучей управляет сложный генератор развертки, который синхронизируется сигналами, поступающими с платы видеоадаптера. Она располагается в одном из слотов компьютера. Кроме того, видеоадаптер посылает сигналы управления яркостью каждого из лучей для каждого элемента изображения. Так как в стандарте ЕGА предусмотрено 64 цвета (2⁶), то соответственно, таких сигналов шесть - по два для каждого основного цвета. Это сигналы полной и половинной яркости позволяющие иметь в сумме 4 уровня яркости каждого луча (0,1/3,2/3.1).  
Более новый стандарт - VGA - ориентирован на использование аналогового сигнала. Так как его уровень может быть в общем-то любым, появляется возможность получать практически неограниченное количество оттенков.

    Кроме ЭЛТ с дельтаобразным расположением  пушек, существуют трубки с планарным расположением - все пушки располагаются в одной плоскости. Соответственно, и лучи находятся в одной плоскости. Такие ЭЛТ чаще всего используются в телевизорах, но иногда встречаются и в мониторах. В целом они проще, однако маска становится технологически более сложной, так как отверстая в ней имеют прямоугольную форму. Такая ЭЛТ обладает меньшей разрешающей способностью, нежели ЭЛТ с дельтаобразным расположением пушек (и зерен люминофора). Это связано с большим размером точки на экране при расположении точек в линию.

    Основные  принципы построения ЖК – дисплеев.

    Принципиальная  простота устройства ЖК-дисплеев стимулировала  попытки создания “крупногабаритных" ЖК-дисплеев. Для малых дисплеев (часовых с четырьмя 7-сегментными  цифровыми разрядами) можно создать отдельный электрический контакт к каждому элементу дисплея. Но для дисплеев, число элементов которых больше 50, создать такой отдельный контакт к каждому элементу невозможно. Поэтому применяют различные способы адресации в таких дисплеях.

    Myльтиплексирование

    Простейшие  системы адресации является организация  элементов дисплея в виде прямоугольной  матрицы, как показано на рис. 6.

    На  одной поверхности все выводы элементов данной строки соединены  с общей шиной, выведенной на край решетки. Каждая строка имеет свою отдельную шину. С противоположной стороны жидкого кристалла с общей шиной соединяются выводы элементов каждого столбца. Таким образом, у каждого элемента дисплея один вывод соединен с шиной строки, в другой - с шиной столбца. Адресация производится приложением напряжений соответствующей величины и полярности к шинам строки и столбца, так чтобы разность напряжений на адресуемых элементах превышала порог и давала оптический отклик, тогда как напряжение на невыбранных элементах было недостаточно для генерации отклики.

    В типичной системе вертикальное сканирование достигается последовательным приложением  импульсов к горизонтальным шинам X1,Х2,... . Одновременно с каждым сканирующим импульсом отображаемая информация в виде ряда импульсов прикладывается ко всем вертикальным шинам Y1,Y2... . Перекрестная помеха устраняется использованием для кодирования информации соответствующей полярности вертикальных импульсов. Для получения отклика сканирующий иинформационный импульсы имеют противоположную полярность и к жидкому кристаллу прикладывается максимальное напряжение.  
Ограничение числа сканирующих линий обусловлено тем, что информационные импульсы во время сканирования каждой линии прикладываются ко всем элементом дисплея. Так как элементы дисплея дают отклик на действующее значение напряжения приложенного сигнала, все они вместе дают фоновый отклик, снижающий контраст.

    Матричные дисплеи со встроенными ключами.

    Проблемы, присущие мультиплексным ЖК-дисплеям, снимаются при введении в каждый элемент дисплея электронного ключа. Этот ключ исключает возможность  приложения напряжения к не адресуемым элементам матрицы. Рабочее напряжение необязательно должно быть близким к пороговому, а выбирается с учетом оптимизации оптических характеристик ЖК-дисплеев. Лучшим ключом для этой цели является МОП - транзистор. Нарис. 7 показана матрица элементов дисплея, включающая такие транзисторы.  
Отдельные элементы дисплея набираются в матрицу. Горизонтальные шины XI, Х2... соединены не с электродами дисплея, а с затворами МОП - транзисторов. Напряжение, приложенное к затвору транзистора управляет величиной сопротивления между двумя другими выводами.

    Один  из этик выводов соединен с электродом элемента дисплея, а другой - с одной  из вертикальных шин Y1,Y2,... . Когда напряжение приложено к горизонтальной шине X1, все транзисторы, соединенные с этой шиной, открыты и напряжение, приложенное к вертикальным шинам, подается на элементы данной строки дисплея. Когда с затворов транзисторов напряжение снимается, сопротивление исток-сток становится очень большим и изолирует элементы дисплея от вертикальный шин. Заряд, накопленный на емкости элементов дисплея, хранится до следующего цикла адресации. Поскольку от сигнальных шин изолированы все элементы дисплея, за исключением адресуемых, проблемы контраста и ограничений времени отклика, свойственное мультиплексным системам, для матричных дисплеев с ключевым элементом не характерны. Вследствие этого размер дисплея ограничен лишь возможностью создания матриц соответствующих транзисторных ключей. Хранение заряда на элементе дисплея во время цикла отображения уменьшает требуемое напряжение.

    Фотопроводящие светоклапанные устройства

    В дисплеях подобного типа электронная  адресация заменена оптической системой, управляющей светопередачей жидкого  кристалла в соответствии с пространственным и временным изменением внешнего изображения, проецируемого на дисплей. В этом случае жидкий кристалл управляет передачей гораздо более интенсивного светового луча, который можно затем спроецировать на экран или другое устройство отображения. Подобную систему можно считать усилителем или трансформатором изображения.

    На  рис. 8 показана структура ЖК - фотопроводящего  светоклапанного дисплея.  
Как и в других дисплеях, жидкий кристалл помещен между прозрачными проводниками. Однако одна поверхность покрыта фотопроводящим материалом, сопротивление которого уменьшается при освещении светом соответствующей длины волны и интенсивности. Изображение, проецируемое на этот материал, создает проводящий участок определенной Формы. Электропроводность участка вызывает в жидком кристалле динамическое рассеяние, модулирующее затем интенсивность второго источника света. ЖК - слой располагается в плоскости изображения проекционной системы, в которой имеется второй источник света для получения усиленного и увеличенного изображения, соответствующего изображению на проводнике.

    Разработчики  блокнотных компьютеров используют в своих машинах два основных типа цветных жидкокристаллических (ЖК) дисплеев с матрицами активных и пассивных элементов соответственно. Сегодняшний резкий рост количества блокнотных компьютеров, выпускаемых на рынок, обуславливается двумя факторами, а именно улучшением качества дисплеев выполненных по пассивной технологии, и постепенным решением проблем производства панелей с активной матрицей управляющих элементов.

    Вне всякого сомнения ЖК - дисплеи с  активной матрицей управляющих элементов  являются самым предпочтительным видом цветных экранов. Они имеют более высокую четкость и контрастность, меньшую инерционность, более широкие углы обзора - и все это делает такие дисплеи серьезным соперником хорошего настольного монитора.

    В большинстве случаев ЖК-дисплеи  с активной матрицей имеют свои управляющие транзисторы для каждого элемента изображения (ЭИ) экрана. Эти транзисторы изготавливают по тонкопленочной технологии, поэтому в названиях подобных дисплеев встречается сокращение TFT (thin - film transistor - тонкопленочный транзистор)- Фактически для управления каждым ЭИ используется три транзистора, поэтому стандартный экран VGA с разрешением 640*480 ЭИ содержит свыше 900 тыс элементов. Транзисторы служат для управления прохождением света через три фильтра - по одному фильтру для каждого из основных цветов ( красного, зеленого и синего). Регулируя световой поток, можно воспроизводить изображения полного цветового спектра (естественно, с определенными ограничениями).

    Однако  ЖК-дисплеи с активной матрицей являются сравнительно новым видом технических средств, и каждая фирма-изготовитель подходит к их созданию по своему. Например, фирма Toshiba разрабатывает сейчас экран с разрешением до 1152*900 ЭИ, т.е. существенно более высоким, чем предельное по стандарту VGA разрешение (640*480) других цветных плоско панельных дисплеев. Некоторые изготовители блокнотных компьютеров собираются использовать графические средства стандарта SuperVGA с внешним монитором.

    Только  компания Sharp планирует создать для  блокнотного компьютер ЖК-дисплей с активной матрицей, способный воспроизводить при стандартном разрешении VGA до 256 цветов одновременно (обычно число цветов ограничивается 16). благодаря чему качество воспроизводимых изображений оказывается более высоким, чем у большинства существующих VGA-мониторов. Все прочие изготовители плоско панельных дисплеев как с активными, тек и с пассивными матрицами производят устройства обеспечивающие воспроизведение до цветов на экранах с разрешением 640*480 ЭИ. Все цветные блокнотные компьютеры будут иметь 256-цветовую палитру при разрешении, соответствующем стандарту CGA (320*200 ЭИ).

    Главным недостатком выпускаемых в настоящее  время ЖК-дисплеев является их сравнительно высокая цена. Сейчас ТFT-панели стоят  в два-четыре раза дороже, чем устройства с пассивной матрицей.

    ЖК-дисплеи  с активной матрицей стоят дороже главным образом потому, что из-за сложной технологии процент выпуска  экранов, не содержащих дефектов очень  мал, Фактически выход годных изделий, по-видимому настолько низок, что  представители фирм-изготовителей просто отказываются называть цифры.

    Определенные  надежды на снижение цен дает новая  технология компании Seiko-Epson. Эта технология изготовления ЖК-дисплеев является разновидностью тонкопленочной. Она носит название МIМ (metal-insulator-metal - " металл - диэлектрик - метал"), менее сложна, чем TFT, и, по мнению представителей компании, должна обеспечить более высокий процент выхода годных экранов, а, следовательно, более низкие цены ЖК - экранов приблизительно такие же, как цены TFT-панелей. Технология компании Epson имеет еще одно ограничение: цветовая палитра выпускаемых устройств содержит немногим более 20 тыс. цветов против обычных 256 тысяч.  
Изготавливать ЖК-дисплеи с пассивной матрицей, иногда называемые STN (supertwist nematic - супертвистированные нематические) или FSTN (film-compensated STN - супертвистированные нематические с компенсирующими пленочными элементами), довольно просто.

    В отличии от ycтрoйств с активной матрицей, где для управления каждым ЭИ используются свои транзисторы, в ЖК-дисплеях с пассивной матрицей один управляющий транзистор обслуживает целую строку или столбец ЭИ. Качество изображения определяется такими параметрами, как яркость и контрастность, регулировка которых в ЖК-дисплеях с пассивной матрицей является менее эффективной. А в связи с меньшими возможностями управления прохождения свете через цветовые фильтры любое изображение на дисплеях этого типа кажется несколько размытым по сравнению с ЖК—дисплеями с активной матрицей.  
Все ЖК-дисплеи с пассивной матрицей воспроизводят 16 цветов при разрешении стандарта VGA и 256 цветов одновременно при разрешении 320*300 ЭИ, хотя и с меньшей peзкостью, чем TFT- или МIМ-экраны.

    К недостаткам ЖК-дисплеев с пассивной  матрицей относятся более узкий  угол обзора - и гораздо более длительное время реакции. В действительности время реакции (т.е. время, требуемое для смены изображения на экране) некоторых ЖК- дисплеев этого типа настолько велико, что курсор "мыши" может "потонуть" или исчезнуть из виду в процессе работы. Если ЖК-дисплеи с активной матрицей позволяют изменять изображение за 30 мс., то для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей этот параметр обычно находится в диапазоне от 180 до 350 мс и более.