Текст книги "Аппаратные средства персональных компьютеров"

В плоских мониторах (дисплеях), таких как жидкокристалические панели, где для каждого элемента изображения отведено строго определенное место, нет геометрических искажений, связанных с несовершенством электроники генераторов разверток. Но в CRT-мониторах, как и у бытовых телевизоров, существует проблема геометрических искажений, которая всегда была головной болью разработчиков. Правда, телевизионную картинку мы наблюдаем издали, поэтому нам хватает заводских настроек, которые в большинстве случаев удовлетворяют зрителей, а вот изображение на экране монитора приходится разглядывать в упор. Тут даже ничтожные с точки зрения телезрителя искажения болезненно воспринимаются пользователем. Поэтому в мониторах всегда присутствуют регуляторы, с помощью которых можно настроить изображение на экране как можно ближе к идеалу.

Геометрические искажения, о которых идет сейчас речь, появляются оттого, что параметры реальных электронных аналоговых компонентов, к сожалению, не могут иметь стабильные характеристики, как у цифровых компонентов. Даже у кинескопов, технология которых давно отработана, наблюдаются серьезные отклонения в геометрии. Например отклонение даже на долю градуса оси электронной пушки от заданного параметра приводит к значительным искажениям на экране. А такие компоненты, как отклоняющая система и строчный трансформатор, которые содержат сотни витков медной проволоки, не могут быть абсолютно одинаковы, как микросхемы.

Для устранения наиболее "популярных" искажений на экране в электронную схему монитора с вакуумным кинескопом всегда вводятся элементы, компенсирующие недостатки, присущие реальным комплектующим изделиям.

В старых мониторах с аналоговым управлением большинство геометрических искажений удалялись на заводе в процессе настройки. При эксплуатации же пользователю дозволялось регулировать только несколько параметров, таких как положение и размеры изображения по горизонтали и вертикали, и, возможно, геометрические искажения типа "подушка". Такое положение объяснялось тем, что каждый дополнительный регулятор – это значительное увеличение цены устройства. Поэтому для регулировки геометрических искажений, которые появлялись с течением времени, приходилось открывать корпус монитора и заниматься сложной настройкой под напряжением. Кстати, такая операция сопряжена со значительным риском поражения высоким напряжением, поэтому может выполняться только квалифицированным специалистом. Кроме того, требуется опыт работы по настройке мониторов, в противном случае неопытный человек может сделать качество изображения даже хуже, чем было до этого.

С развитием технологий и внедрением цифровой схемотехники в электронику монитора появилась возможность разрешить регулировать большое количество геометрических параметров изображения самому пользователю. Правда, это привело к тому, что для выбора параметра, который надо регулировать, стало требоваться сложное меню. Соответственно, к монитору начали прикладываться довольно толстые инструкции по эксплуатации. Далее на примере монитора PHILIPS 105МВ объясняются способы коррекции геометрических искажений.

На рис. 13.9 показан регулятор ZOOM, который изменяет одновременно размер по вертикали и горизонтали. Справа от изображения регулятора приведен пример изменения изображения. По отдельности размеры по вертикали (VERTICAL SIZE) и горизонтали (HORIZONTAL SIZE), как это привычно для старых мониторов и телевизоров, изменяются с помощью регуляторов, показанных на рис. 13.10 и 13.11.

Рис. 13.9. Регулировка размера изображения

Рис. 13.10. Регулировка размера изображения по горизонтали

Рис. 13.11. Регулировка размера изображения по вертикали

Для смещения всего изображения по вертикали и горизонтали без изменения его размеров служат регуляторы, показанные на рис. 13.12 и 13.13. Этими регулировками приходится пользоваться, когда настройка монитора в операционной системе Windows или Linux по умолчанию приводит к смещению изображения при изменении величины разрешения. Правда, ряд драйверов видеоадаптеров позволяют сделать это программно, как показано на рис. 13.14. До этого окна можно добраться через окно Панель управления, щелкнув мышью на кнопке Дополнительно вкладки Настройка окна Свойства: экран.

Рис. 13.12. Регулировка положения изображения по вертикали

Рис. 13.13. Регулировка положения изображения по горизонтали

Рис. 13.14. Настройка дисплея при использовании видеоадаптера ASUS AGP-V3400TNT

Для компенсации геометрических искажений типа «подушка», «параллелорамм» и пр., вызванных неидеальностью элементов электронной схемы, применяются регуляторы, показанные на рис. 13.15–13.18. Заметим, что в наиболее «древних» мониторах эти регуляторы доступны через отверстия в задней стенке монитора или вообще отсутствуют. В последнем случае регулировка иногда возможна с помощью постоянных магнитов, одетых на горловину кинескопа.

Рис. 13.15. Баланс подушкообразного искажения

Рис. 13.16. Коррекция «параллелограмма»

Рис. 13.17. Коррекция «подушки» и «бочки»

Рис. 13.18. Коррекция наклона изображения

Так как «на глаз» исправить геометрические искажения неискушенному пользователю весьма нелегко, то пользуются специальными тестовыми программами, которые создают на экране тестовые картинки. Наиболее популярная программа – это Nokia Monitor Test (файл NTEST.EXE), с помощью которой можно настроить большинство цветовых и геометрических параметров монитора, а также протестировать его работу. Изображения в нижней части картинки в виде маленьких экранов – это кнопки вызова различных тестов.

Рис. 13.19. Экран тестовой программы Nokia Monitor Test

При покупке монитора наиболее правильно протестировать его с помощью программы Nokia Monitor Test. Если продавец возражает против этого, то, скорее всего, данный монитор имеет дефект, который проявится уже в процессе работы, когда пользователь захочет либо изменить разрешение монитора, либо начать использовать программу, не входящую в комплект Windows и Microsoft Office.

Если вспомнить недолгую историю развития информационных технологий, то, глядя на современный монитор, воочию можно убедиться, что история развивается по спирали. Совсем еще недавно мониторы избавились от множества кабелей, соединяющих их с компьютером, обзаведясь одним стандартным «хвостиком» с разъемом на 15 контактов. И вот уже в новых моделях опять появилось множество различных разъемов, с назначением которых нужно разбираться, взяв толстую инструкцию по эксплуатации.

Фактически, прямо на глазах монитор из простого и удобного устройства, наподобие бытового телевизора, вновь превращается в весьма сложный в обращении агрегат, который начинает требовать специальных знаний. Даже подставка под монитор из простой пластмассовой детали превратилась в весьма сложное электронное устройство.

Но все не так сложно, как может показаться с первого взгляда. В любом случае, современный монитор может соединяться с видеокартой через стандартный информационный VGA-кабель (рис. 13.20), по которому передаются сигналы управления яркостью точек на экране и импульсы строчной и кадровой синхронизации. В мониторах с диагональю более 17" этот кабель дополняется или заменяется разъемом с высокочастотными BNC-конекторами, которые обеспечивают более качественное изображение при высоких разрешениях (есть несколько вариантов исполнения).

Рис. 13.20. Способ подключения монитора PHILIPS 105МВ к системному блоку

Мультимедийные мониторы комплектуются разъемами для подключения звуковых колонок, встроенных в корпус монитора, и иногда дополнительным переходником для микрофона. Посмотрите на рис. 13.20, где показана тыльная сторона монитора PHILIPS 105МВ, который снабжен ауциоразъемами.

Подставка для монитора оказалась удобным местом для установки USB-хаба, позволяющего подключать дополнительные устройства, такие как сканер или мышь. Тем более что часто сам системный блок убирается с поверхности компьютерного стола в его малодоступный отсек. В этом случае каждый раз вытаскивать системный блок, чтобы подключить сканер или соединить по сети ноутбук, весьма неудобно.

Стандартный VGA-кабель имеет длину около метра и снабжается 15-контактной вилкой (рис. 13.21). В табл. 13.4 приведены назначения контактов этого разъема. Дадим к этой таблице некоторые пояснения. Контакты 1, 2 и 3 предназначены для передачи аналогового сигнала на модуляторы электронных пушек кинескопа. Контакты 13 и 14 используются для синхроимпульсов (СИ) кадровой и строчной развертки, которые поступают от видеоадаптера (следует заметить, что полярность и временные характеристики синхроимпульсов зависят от режима, в котором работает видеоадаптер). Для использования режима Plug&Play DDC1/2B (стандарт VESA DDC), который позволяет получать информацию о типе монитора, предназначены контакты 12 и 15. Обмен информацией между монитором и компьютером возможен в двух режимах – DDC1, когда монитор только передает данные видеоадаптеру, и DDC2B, позволяющем использовать интерфейс I²С для опроса видеоадаптером контроллера монитора.

Рис. 13.21. Вилка VGA-видеоразъема

Таблица 13.4. Назначение контактов в разъеме VGA-кабеля

В старых черно-белых мониторах использовались стандарты MDA и HGC, а в цветных – CGA и EGA, которые несовместимы с VGA и SVGA. Для интерфейсного кабеля устаревших стандартов применялся разъем «SUB-D вилка 9» (рис. 13.22) с девятью контактами, а на системном блоке (плате видеоадаптера) – «SUB-D розетка 9» (рис. 13.23). Так как точно такая же пара разъемов используется и для подключения мыши и модема, отличить их назначение можно лишь по тому, что розетка для COM-порта установлена на кабеле, а для видеоинтерфейса – на системном блоке. В табл. 13.5 приведены назначения контактов этого разъема.

Рис. 13.22. Разъем «SUB-D вилка 9» на кабеле старого монитора

Рис. 13.23. Разъем «SUB-D розетка 9» на старом системном блоке

Таблица 13.5. Назначение контактов в разъеме видеокабеля мониторов MDA, HGC, CGA и EGA (в скобках вариант для черно-белого монитора)

Если заменить интерфейсный разъем «SUB-D вилка 9» на «SUB-D вилка 15», изменив распайку разъема, то можно подключить старый монитор к видеоплате VGA или SVGA. Правда, следует заметить, что требуется увеличить частоту строчной развертки в мониторе с 15 кГц (стандарт для старых мониторов и телевизоров) до 31 кГц (стандарт VGA). Если монитор черно-белый, то видеосигнал для него берется с зеленого канала видеоадаптера. Такую операцию по переделке старого монитора можно сделать, если вы умеете держать паяльник в руках и разбираетесь в схемах телевизоров.

Крайне редко можно встретить черно-белый монитор стандарта mVGA и mSVGA. Практически он отличается от цветного монитора использованием черно-белого кинескопа и упрощенной электроникой, а вот по внешнему виду отличить его можно только изучив наклейку на задней стенке.

Иногда встречаются мониторы, предназначенные для компьютеров Apple, снабженные 15-контактным интерфейсным разъемом, в котором контакты расположены в два ряда (рис. 13.24).

Рис. 13.24. Видеоразъем в компьютерах Apple

Если в старых мониторах после включения питания, даже если не был подключен видеокабель, когда катоды кинескопа разогревались, появлялся белый экран, свидетельствующий о работе монитора, то в новых – отсутствие свечения экрана не означает его неисправность. Появление цифрового управления в мониторах позволило использовать в них функции интеллектуального управления энергосбережением. Теперь индикатор включения питания у монитора может изменять свой цвет в зависимости от режима работы. При включении питания он имеет зеленый цвет, который сохраняется до тех пор, пока вы работаете в операционной системе. Если системный блок выключен, не подключен видеокабель или компьютер переключен в режим «сна», то индикатор питания монитора меняет цвет на оранжевый, а экран монитора гаснет.

Изменением цвета индикатора монитора управляет функция экономии электроэнергии, соответствующая стандарту VESA DPMS (Display Power-Management Signaling).

Таблица 13.6. Режимы монитора при работе функции энергосбережения

Возможны несколько режимов работы монитора в режиме энергосбережения, которые гасят экран и снижают потребляемую мощность блока разверток монитора (табл. 13.6). В режиме ожидания, при котором нет сигнала H-Sync, гасится экран, а при касании пользователем клавиатуры или мыши изображение появляется немедленно. Аналогично монитор работает в режиме прерывания, когда нет сигнала V-Sync. Из режима «Выключено», когда нет обоих сигналов синхронизации, выключаются блоки разверток монитора и, соответственно, не подается питания на накал кинескопа, монитор выходит в течение десятка секунд, которые требуются на нагрев кинескопа.

В операционной системе Windows функция энергосбережения активизируется и настраивается в окне Свойства: параметры электропитания, которое можно вызвать, если щелкнуть мышью на кнопке Настройка, находящейся на вкладке Заставка окна Свойства: Экран (рис. 13.25).

Рис. 13.25. Энергосберегающие функции монитора в ОС Windows

Монитор с вакуумным кинескопом, несмотря на усилия инженеров по его совершенствованию, до сих остается самым хрупким блоком персонального компьютера. И дело тут не только в том, что кинескоп стеклянный. Толщина стекла экрана более 10 мм, поэтому разбить его очень сложно. А вот внутри кинескопа находится сложная электронная пушка, элементы которой отъюстированы до долей градуса. Даже падение работающего монитора с высоты в 10 см может сбить расположение электродов в электронной пушке. Кроме того, на горловину кинескопа, у которой стенки имеют толщину 2–3 мм, надета тяжелая отклоняющая система и плата кинескопа с электронными усилителями, что делает кинескоп чувствительным к механическим воздействиям.

Чтобы уберечь монитор во время транспортировки, его упаковывают в картонную коробку с пенопластовыми вкладышами, как показано на рис. 13.26 для монитора Sony SPD-15SF1.

Рис. 13.26. Транспортная упаковка монитора Sony SPD-15SF1

Так как персональный компьютер рано или поздно переносится или перевозится в другое место, то коробку и пенопластовые вкладыши выкидывать не рекомендуется.

Если снять с монитора пластмассовый корпус (что может делать только инженер по ремонту мониторов), то можно увидеть все составные части монитора, которые по сравнению с системным блоком кажутся весьма простыми и похожими на обычный телевизор. На рис. 13.27, где схематично показан монитор Sony SPD-15SF1 со снятым пластмассовым корпусом, видно, что кроме кинескопа внутри находится плата электроники, расположенная внизу, и плата кинескопа, одеваемая на горловину кинескопа. Заметим, что в более старых или профессиональных мониторах блоков может быть больше, а конструкция за счет металлических экранов не такой понятной.

Рис. 13.27. Внутренняя конструкция монитора Sony SPD-15SF1

Как и в телевизоре, в основном электронном блоке монитора находятся импульсный блок питания, генераторы кадровой и строчной разверток, микропроцессор управления. Но т. к. монитор чуть проще телевизора, в нем нет блоков радиоканала, цветности и звука. Вся электроника, управляющая яркостью электронных лучей, в большинстве случаев находится на плате кинескопа, которая надевается на горловину кинескопа. Провода с сигналами R-G-B видеокабеля непосредственно подходят к плате кинескопа.

Внутри горловины кинескопа находятся три электронные пушки, а вся эта механическая конструкция приваривается к ножкам цоколя кинескопа. Следует заметить, что, несмотря на прочность конструкции цоколя кинескопа, снимать и одевать плату кинескопа следует очень осторожно, т. к. при чрезмерных усилиях появляются микротрещины в стекле, через которые воздух постепенно натечет внутрь кинескопа. А это приведет к полному выходу монитора из строя.

Глава 14
Сети

Использование компьютеров – это всегда процесс обмена информацией: между пользователем и компьютером, компьютером и внешним запоминающим устройством, одного компьютера с другим. В этой главе мы рассмотрим последний вариант, который подразумевает, что между компьютерами существует канал связи, через который происходит обмен информацией в реальном времени. Последнее уточнение говорит о том, что посланное первым компьютером сообщение принимается вторым через короткий промежуток времени, миллисекунды для локальной сети или секунды для глобальных сетей.

Известный сегодня всем термин "сеть" (network) означает, что некоторое число компьютеров соединено информационным каналом, через который с использованием строго определенного протокола происходит обмен данными. Для обозначения в сети одного компьютера или группы компьютеров, например, расположенных в одной комнате, используют термины: "точка", "узел".

В настоящее время существует множество вариантов соединения компьютеров между собой, различающихся как физическим способом организации каналов связи, так и применение тех или иных программ. Но у пользователей наибольшим успехом пользуются два наиболее удобных и дешевых варианта. Первый – это соединение нескольких компьютеров в локальную сеть по технологии Ethernet, а второй – использование модемного соединения для подключения к Глобальной сети Интернет.

Локальная сеть

Посмотрите на рис. 14.1, где показан пример локальной сети, который часто применяется для соединения рабочих компьютеров (рабочая группа) небольшой фирмы или домашних компьютеров в одном большом доме или квартале.

Рис. 14.1. Локальная сеть

В такой локальной сети чаще всего нет отдельных компьютеров – серверов, которые выполняют служебные для всей сети функции. Все компьютеры в ней равноправны и представляют собой обычные персональные компьютеры (рабочие станции), на которых работают пользователи. Как правило, используются операционные системы Windows 9х и Windows 2000/ХР. Из программного обеспечения – стандартный набор Microsoft Office и несколько программ других производителей.

Для соединения компьютеров друг с другом – создания инфраструктуры локальной сети – применяется наиболее простой и дешевый вариант локальной сети с использованием кабеля с витыми парами. В качестве коммутирующих устройств устанавливаются концентраторы — хабы (hub) и коммутаторы (swith).

Хаб (рис. 14.2)  – наиболее простое устройство для соединения группы компьютеров в локальную сеть. Небольшая коробочка или печатная плата, вставляемая в слот компьютера, снабжена розетками – портами – для подключения сетевых кабелей. Наиболее популярны варианты, когда количество розеток составляет 8 и 16 для внешних хабов и 5 – для внутренних. Внутри хаба находятся усилители, которые связывают все сетевые розетки друг с другом. Отличительная черта хаба – все входные сигналы транслируются на все выходные линии без всяких преобразований (что поступило, то и вышло). Некоторая аналогия хаба – это электрический удлинитель, к которому можно подключить столько устройств, сколько нужно, но каждое получает одинаковое напряжение. Отсюда и некоторое неудобство хаба – подключать можно только такие сетевые платы, которые могут дружно работать на скорости 10 или 100 Мбит/с. А вариант, когда одна плата использует стандарт 10, а остальные более совершенный стандарт 100 Мбит/с, невозможен. Для согласования скоростей в различных частях сети используют либо двухскоростные хабы, либо коммутаторы.

Рис. 14.2. Hub Acorp HU8

Коммутатор (рис. 14.3)  – это усовершенствованная версия хаба, у которого есть некоторый «интеллект». В отличие от хаба, коммутатор может определить маршрут, по которому должны пересылаться данные. То есть пакеты, поступившие на какой-либо порт, отправляются по нужному адресу. Кроме того, коммутатор преобразовывает входные сигналы, обеспечивая согласование работы всех сетевых плат, подключенных к нему, поэтому с помощью коммутатора можно соединить две сетевые платы, работающие в разных стандартах 10 и 100 Мбит/с. Для этого используется функция Auto MDI/MDIX.

Рис. 14.3. N-Way MiniSwith Surecom EP-808X-R

В более сложных сетях устанавливают маршрутизаторы (рис. 14.4), которые не только обеспечивают согласование между компьютерами в локальной сети, но и, например, преобразуют IP-адреса пакетов, отправляя их только по нужному адресу. В отличие от хабов и коммутаторов, маршрутизатор разбирается в адресах компьютеров и может добавлять к пакетам служебную информацию. Маршрутизаторы обычно применяются для соединения нескольких сетей. Например, сеть Интернет создана на основе маршрутизаторов.

Рис. 14.4. Маршрутизаторы в Глобальной сети Интернет

Концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы для сети Ethernet всегда снабжаются большим количеством светодиодных индикаторов – от 1 до 3 на каждый сетевой порт. Причем цвет светодиода и режим работы – горит постоянно или мигает – зависит от состояния сетевого канала, подключенного к тому или иному порту. Например, постоянное свечение зеленым цветом индикатора Speed/Act означает, что к данному порту подключена сетевая плата 100 Мбит/с, а желтый цвет – сетевая плата 10 Мбит/с.

В последнее время стал использоваться стандарт 1000 Мбит/с, а вместо обычного коаксиального кабеля или витой пары все чаще используют для соединения сетей оптоволоконные линии.

Для связи локальной сети с Интернетом к одному из компьютеров подключают модем, который с помощью программного обеспечения, входящего в операционную систему, или отдельных вспомогательных программ раздает трафик, полученный из Глобальной сети, по остальным компьютерам.