Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
USB-накопитель на флеш-памяти Кэш центрального процессора Дисковая подсистема ПК Понятие архитектуры и структуры ЭВМ Внешние интерфейсы Жесткий магнитный диск Визуализация трехмерных изображений

Курс лекций по персональному компьютеру

История развития компьютерной графики

Компьютеры использовались только для решения научных и производственных задач, результатами которых являлись только числовые данные. Для того, чтобы понять эти данные в графики и диаграммы преобразовывались вручную.

К 60-м годам появились более мощные компьютеры Þ возможность обработки графических данных в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства для графического вывода на бумагу – графопостроители или перьевые плоттеры. Для управления работой графопостроителя стали создавать специальное программное обеспечение. Далее появились графические дисплеи, которые формируют рисунок из множества точек, выстроенных в равные ряды (строки), образующие графическую сетку или растор.

Графическая схема ПК: Понятие ресурса обычно используется для обозначения любых объектов вычислительной системы, которые могут быть использованы процессом для своего выполнения. В качестве ресурса может рассматриваться процесс, память, программы, данные и т.п. Понятие процесса может быть использовано в качестве основного конструктивного элемента для построения параллельных программ в виде совокупности взаимодействующих процессов.

Мониторы, работающие по принципу построчного сканирования, называется растровыми. Плата ком-па, обеспечивающая формирование видеосигнала и тем самым определяющая изображение называется видеоплатой (видеоадаптер, видеокарта). Основные части – видеопамять и дисплейный процессор. Выводимое изображение формируется в видеопамяти. Д. п. читает содержимое видеопамяти и управляет работой монитора. К видеопамяти имеют доступ 2-а процессора: центральный и дисплейный. ЦП записывает видеоинформацию, а дисплейный периодически читает её (50-100 раз/с) и передает на монитор. В видеопамяти хранится последовательность кодов, определяющих цвет каждой точки. Видеоадаптеры могут работать в различных режимах: 1) текстовый 2) графический. В текстовом – экран монитора условно разбивается на отдельные участки, так называемые знакоместа (25 строк по 80 символов) в каждое знакоместо может быть выведен 1 из 256 символов по таблице АСКИ-кодов. В графическом режиме информация отображается в виде прямоугольной сетки точек, цвет каждой из которых задаётся программой. 1-й комп IBM PC, выпущенный в 1981 году, был оснащен видеоадаптером MDA, видеосистема была предназначена для работы только в текстовом режиме, но уже через год появился видеоадаптер «Геркулес» который поддерживал графический видеорежим черно-белый, с размером растры 720 на 348. Следующий шаг – адаптер CGA – 1-я цветная модель, позволила работать в цветном текстовом и графическом режимах (1) черно-белый 640-200; 2) цветной 320-200)

В 1984 году появился видеоадаптер EGA с 16-ти цветным графическим видеорежимом размером 640-350 пикселей. В 1987 году появились MCGA и VGA, обеспечивающие 256-цветный видеорежим, из них VGA - наиболее популярен, т.к. наиболее реалистично отображал черно-белое фото. VGA – 320*200. Видеоадаптер VGA имеет 16-ти цветной видеорежим 640-480, что соответствует нормальному изображению. Затем появились видеоадаптеры обеспечивающие видеорежимы:

Super VGA: 800*600, 1024*768 – при 16-цветах

 640*480 – при 256 цветах 

1-й достигла глубины цвета в 24 бита фирма Targa, Видеоадаптер Targa 24 (1995г) – 24бита/пиксель – начало профессиональной комп. графики.

В настоящее время на компах IBM PC с проц. Pentium используется огромное количество видеоадаптеров позволяющих установить глубину цвета 32 бита/пиксель при 1600*2000.

Параметры отображения обуславливаются не только моделью видеоадаптера, но и объемом установленной видеопамяти. В видеопамяти могут храниться несколько кадров изображения, что используется в анимации, для их сохранения используются отдельные страницы видеопамяти с одинаковой логической организацией, но разной адресацией. Обмен данными по системной шине обеспечивают процессор, видеоадаптер и контроллер локальной шины. До недавнего времени для подключения видеоадаптеров использовалась локальная шина PCI, кот. является стандартом для подключения модемов, сетевых контроллеров и контроллерных интерфейсов. В настоящее время видеоадаптеры подключаются через локальную шину AGP, наличие AGP-порта повышает быстродействие компа за счет уменьшения нагрузки на шину PCI. Кроме видеопамяти на плате видеоадаптера располагается дисплейный процессор, который по сложности уже приближается к ЦП. Этот графич. диспл. проц. кроме визуализации содержимого видеопамяти выполняет следующие функции:

Рисование массивов пикселов, манипуляции с цветами; копирование массивов пикселов, наложение текстур и т.д. Ранее эти функции выполнялись ЦП, а графический процессор использовался лишь для рисования линий, полигонов и т.д. Видеоадаптер выполняет эти функции аппаратно, что позволяет намного ускорить их в сравнении с прогр. реализацией данных в ЦП.

Наиболее известными графическими интерфейсами являются API, OpenGL, DirectX.

2. ГРАФИКА И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Графика – результат визуального представления реального или воображаемого объекта, полученный традиционными методами: рисованием или печатанием худ. образов.

Комп. графика- графика, включающая любые данные, предназначенные для отображения на устройстве вывода. В комп. графике различают понятия создания и визуализации изображения. В комп. графике выполнение работы иногда отделено от его графического представления. Одним из способов завершения комп. графич. процесса является вирт. вывод, т.е. вывод файла на какое-нибудь запоминающее устройство. Данные, которые были выведены в файл могут быть в последствии восстановлены и использованы для графич. представления. Изображением считается визуальное представление реального объекта, зафиксированное человеком с помощью нек. механич., электронного или фотографического процесса. В комп. графике изображением считается объект, воспроизв-й устройством вывода.

Интерактивная комп. графика – это способность комп. системы создавать графику и одновременно вести диалог с человеком. Первые ИК системы САПР. САПР используется в машиностроении, электронике, дизайне, проектировании и т.д. ГИС – новая разновидность систем ИКГ, соединяют в себя методы таких наук, как математика, физика, геодезия, криптография, картография, и комп. графика. ГИС позволяют выполнять ввод и редактирование объектов с учетом их расположения на поверхности земли, формирования на их основе разнообразных моделей и запись информации в базу данных. В ГИС важнейшей является возможность графического анализа БД.

Принципы программного управления В основе архитектуры современных вычислительных систем лежат базовые принципы, предложенные фон-Нейманом для построения "универсального вычислителя". Они получили название "принципы фон-Неймана" или "принципы программного управления".
Курс лекций по персональному компьютеру