Компьютерные технологии. 2

Оглавление

1 Видеосистема персонального компьютера. Типы, характеристики и стандарты мониторов и видеоадаптеров. Параметры, влияющие на работоспособность оператора.

1.1 Видеосистема персонального  компьютера.

Одной из наиболее важных составных частей любого персонального компьютера является его видеосистема. Под этим понятием обычно подразумевают монитор (дисплей), видеоадаптер и набор соответствующих программ-драйверов, поставляемых в комплекте с видеоадаптером или в составе прикладных пакетов.

1.2 Типы, характеристики и стандарты  мониторов.

Мониторы делятся на 3 группы: плоские, на электронно-лучевой трубке, стерео дисплеи.

1.2.1 ЭЛТ мониторы.

Относятся к  классу электровакуумных электронных приборов, предназначенных для преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов. В приборах используются сфокусированные потоки электронов, управляемые по интенсивности и положению в пространстве. Иностранное название CRT (Cathode Ray Tube) монитор.

Характеристики:

Цвет. Практически все выпускаемые  сейчас мониторы имеют возможность  выводить цветное изображение. Количество одновременно отображаемых цветов зависит от другого компонента видеосистемы – видеоадаптера;

Размер. Длина диагонали, измеряемая в дюймах: 14, 15, 17, 19, 21. Больший  размер монитора позволяет получать при прочих равных условиях большее  и лучшее изображение, что положительно сказывается

на зрении пользователя. Фактическим стандартом стали мониторы с диагональю в 15 дюймов;

Зерно. Всякое изображение  на мониторе строится из множества  минимально возможных точек (в ранних моделях адаптеров (CGA, EGA) такая точка была различима визуально). Размер каждой из них – одна из основных характеристик монитора. Стандарт в этом – 0.28 мм. Лучшие модели имеют точку 0.27, 0.25 и даже 0.21 мм;

Максимальное разрешение. Фактически этот параметр зависит от размера монитора, размера точки и характеристик видеоадаптера (в частности, объёма памяти). Фактическим стандартом стало разрешение 1024 х 768 точек; лучшие модели предоставляют возможность вывода изображения с разрешением 1600 х 1280 точек;

Вертикальная развёртка. Это свойство описывает частоту смены изображений на экране. Чем выше этот показатель, чем устойчивее картинка дисплея. Среди стандартных значений – 75, 85+ Гц (по сегодняшним эргономическим требованиям ассоциации VESA минимальная допустимая частота смены кадров для монитора равна 85 Гц).

1.2.2 ЖК мониторы.

Плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

LCD TFT (англ. Thin film transistor —  тонкоплёночный транзистор) — разновидность  жидкокристаллического дисплея,  в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.

Жидкокристаллические  дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA (Принстон, штат Нью-Джерси).

Плазменные индикаторные табло используют ионизированные газы (неон, аргон) и позволяют строить  большие экраны.

Светоизлучающие дисплеи  на базе органических материалов LEP;  
Дисплеи на базе автоэлектронной эмиссии FED (Field Emisson Display);  
Дисплеи с использованием низкотемпературного поликристаллическогокремния LTPS (Low Temperature PolySilicon);  
Плазменные дисплеи PDP (Plasma Display Panel).  
Жидкокристаллическое (ЖК) табло на пассивных и активных матрицах;  
Проекционный — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал);  
 OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод);  
Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза; Остновимся подробнее на работе ЖК мониторов.

Характеристики:

Разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаютсяинтерполяцией.

Размер точки (размер пиксела) — расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.

Соотношение сторон экрана (формат) — отношение ширины к  высоте (5:4, 4:3, 8:5, 5:3, 16:9 и др.)

Видимая диагональ —  размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит  также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.

Контрастность — отношение  яркостей самой светлой и самой  тёмной точек. В некоторых мониторах  используется адаптивный уровень подсветки  с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.

Яркость — количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

Время отклика — минимальное  время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.

Угол обзора — угол, при котором падение контраста  достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями  вычисляется по-разному, и часто  не подлежит сравнению.

Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.

1.2.3 Стерео дисплей (3D).

Название для устройста визуального отображения информации (дисплея), позволяющего создавать у зрителя наличия реального объёма у демонстрируемых объектов и иллюзию частичного либо полного погружения в сцену, за счёт стереоскопического эффекта.

Стереоскопия всего  лишь один из способов формирования объёмного  изображения, так что не совсем правильно  отождествлять понятия «Стереодисплей»  и «трёхмерный дисплей». Стереодисплей  является трёхмерным дисплеем, но не всякий трёхмерный дисплей является стереоскопическим.

Виды трёхмерных мониторов:

Стереоскопические 3D-дисплеи  формируют отдельные изображения  для каждого глаза. Такой принцип  используется в стереоскопах, известных  ещё с начала XIX века.

Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы  виртуальной реальности).

Голографические 3D-дисплеи  имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы  для показа светящихся точек в  пределах некоторого объёма.

Стереоскопические дисплеи делятся на два типа. К первому относятся дисплеи, требующие использования вспомогательных устройств (очков) для создания зрительного стереоэффекта. В свою очередь вспомогательные очки делятся на две категории — пассивные и активные:

Пассивные:

Анаглифические, использующие метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений при помощи цветового кодирования изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Вместо диоптрийных стёкол в такие очки вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий.

Поляризационные очки, через  эффект поляризации формирующие  разные изображения для разных глаз. Снижение яркости изображения для  поляризационных очков составляет примерно 50 %, разрешение остается тем же (для систем с двумя ЖК-панелями:Planar [1],StereoPixel [2]) или снижается вдвое (Zalman [3]). Поляризационные очки применяются также в кинотеатрах IMAX

Активные:

Затворные очки[4][5] (жидкокристаллические или поляризационные), синхронизированные с дисплеем и поочерёдно затемняющиеся с той же частотой, с которой дисплей выводит изображения (кадры) для каждого глаза. За счёт эффекта инерции зрения в мозгу зрителя формируется цельное изображение (при этом требуется монитор с частотой развёртки 120 Гц, так, чтобы для каждого глаза частота обновления изображения составляла 60 Гц). Снижение яркости изображения для затворных составляет примерно 80 %, разрешение остается тем же.

Характеристики: аналогичны характеристикам ЖК дисплеев.

1.3 Видеоадаптеры.

Известна также как графическая  плата, графическая карта, видеоадаптер. Устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

            Обычно видео карта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) всистемную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсетаили ЦПУ). Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенныйграфический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задачцентральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные способности графического процессора для решения неграфических задач. 

Стандартные типы видеоадаптеров применяющихся на компьютерах, определяющие такие характеристики как: разрешение, количество цветов, тип интерфейса с монитором и частота дискретизации. В настоящее время большинство видеоадаптеров основано на SVGA, но имеют собственные расширения для обработки 2D и 3D графики.

MDA (Monochrome Display Adapter) — простейший  видеоадаптер, применявшийся в IBM PC. Его официальное имя — Monochrome Display. Слово монохромный отражает  самую важную характеристику MDA. Он был создан для работы  с одноцветным дисплеем. Первоначально он работал с экранами зеленого цвета, которыми обеспечивались почти все системы IBM того времени.

HGC (Hercules Graphics Card — графическая карта  Hercules) — расширение MDA с монохромным  графическим режимом 720x348 и поддержкой  двух видео страниц, разработанное фирмой Hercules. Наличие двух видеостраниц до сих пор является стандартным для всех видеоадаптеров и активно используется в играх. Пока одна страница отображается на экране монитора, на другой, невидимой пользователю, странице происходит отрисовка изображения, потом они меняются. То есть пользователь видит только уже готовую картинку, весь процесс построения изображения от него скрыт.

Характеристики:

Ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

Объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной  памяти видеокарты.

Видеокарты, интегрированные  в набор системной логики материнской  платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

Частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем  больше, тем быстрее видеокарта будет  обрабатывать информацию.

Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой инф. в единицу времени.

Выводы карты —  видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разьемом типа D-Sub. Изредка  также присутствовал коаксиальный разьем Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разьем предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо Display Port в количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами. Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разьем D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. Dispay Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов (обозначаются, как ViVo)

1.4 Параметры, влияющие на работоспособность оператора.

Основными параметрами, влияющими  на работоспособность оператора  видеосистемы определяются общими характеристика данной видеосистемы. А именно характеристиками видеоадаптера и монитора, которые  переведены выше.

2 Принципы взаимодействия пользователя с программами при помощи меню. Типовые структуры меню. Принцип построения и использования меню характерного типа. Функциональные особенности элементов меню разного типа, используемые обозначения. Понятие клавиш быстрого доступа.

2.1 Меню.

Элемент интерфейса пользователя, позволяющий выбрать одну (в простейшем случае) из нескольких перечисленных  опций.

В современных операционных системах меню является основным элементом  графического интерфейса пользователя.

Меню представляет собой  набор следующих элементов:

строка меню (англ. menu bar) — основная часть меню, которая постоянно находится в окне приложения (реже, скрывается и появляется при определённых действиях пользователя). Данная строка является так называемым главным меню окна (англ. main menu) или меню верхнего уровня (англ. top-level menu);

всплывающее меню (англ. popup menu) или подменю (англ. submenu). Выбор элемента главного меню обычно приводит к вызову появляющегося под главным подменю, которое в свою очередь может содержать подменю;

пункт меню — отдельные  опции приложения.

Пункты всплывающих  меню могут быть отмечены (англ. checked), при этом для идентификации того, что пункт выбран, используются либо специальные пометки (см. чекбокс (англ.) (например, в Microsoft Windows и GNOME используется значок «галочка» — ✓), либо изменения цветовой гаммы кого-либо элемента пункта меню (в основном применяется для нестандартных графических меню). Пункты меню в главном и всплывающих меню могут быть включены (англ. enabled), выключены (англ. disabled) или недоступны (англ. grayed). Иногда вместо слов «включено» и «выключено» используют слова «активно» (англ. active) и «неактивно» (англ. inactive). Обычно пункты, помеченные как включённые или выключенные, для пользователя выглядят одинаково, а недоступный пункт меню выводится несколько затемнённым, в частности серым цветом. Таким образом меню образует иерархическую структуру функциональных возможностей приложения.

Сам принцип взаимодействия, заключается в том, чтобы как  можно больше облегчить работу пользователя с данным приложениям, максимально адаптировав меню приложения под пользователя, задействовав при этом все необходимые возможности данного программного обеспечения.

Графический пользовательский интерфейс программ делает компьютер  более легким и удобным для использования. Для этого он должен быть "дружественным" по отношению к пользователю, предусматривать возможные нужды и функции определенного класса пользователей, предостерегать их от ошибок при работе и защищать от разрушения системы. Он позволяет заменить командное управление с учетом сложного синтаксиса операционной системы, на манипулирование окнами и элементами изображения (иконами), кнопками и прочими элементами составляющими меню программ пользовательских интерфейсов. Интерфейс с пользователем должен быть логичным и согласованным, не создавать неожиданные или тупиковые ситуации при любых действиях пользователей в соответствии с инструкциями, иметь соответствующие учебники и руководства для помощи при работе и для предотвращения ошибок.

Основные особенности  современного меню программы состоят  в следующем:

наличие механизмов управления приложением;

использование готовых  графических символов (икон) для  отображения управляемых объектов;

непосредственное манипулирование  графическими объектами и окнами посредством "мыши";

объектно- и проблемно-ориентированное  проектирование диалоговых систем.

2.2 Модели графического пользовательского  интерфейса.

Существует несколько  моделей графического пользовательского  интерфейса, из которых ниже рассматриваются три.

            Первая —концептуальная модель может быть детализирована введением пяти уровней взаимодействия пользователей с информационными системами: физического; концептуального; лингвистического; визуального; функционального.

Физический уровень определяет состав технических средств и общетехнические требования к ним, например, расположение клавиш на клавиатуре, характеристики устройств автоматического ввода информации, характеристики мониторов. Физический уровень взаимодействия соответствует нижнему уровню интерфейса пользователя в концептуальной модели ИС.

Концептуальный уровень  определяет способ отображения состояния  среды, с которой взаимодействует  пользователь. Он базируется на некотором  представлении объектов среды через  объекты интерфейса, связываемые между собой в программной среде. Лингвистический уровень определяет все, что связано с обработкой текстовой информации: сообщения программной среды, ввод текстовых команд пользователя, редактирование текста и т.д. Возможности интерфейса в использовании различных языков, а также то, как он использует свои языковые возможности, — все это относится к лингвистическому уровню взаимодействия.

Визуальный уровень  конкретизирует отображение концептуальных объектов. Способ отображения концептуальных объектов, их взаиморасположение, возможности пользователя в управлении этим отображением, удобство восприятия и т.п. — все это относится к визуальным аспектам. Концептуальный, лингвистический и визуальный уровни относятся к двум уровням программных средств среды (уровню операционных систем и уровню программных средств общего назначения).

Функциональный уровень  рассматривает взаимодействие пользователя с системой при решении прикладных задач, то есть типы воздействия пользователя на систему через функции пользовательского интерфейса и способы представления результатов в ответ на эти воздействия. Функциональный уровень относится к верхнему уровню концептуальной модели, на котором представлены прикладные программы ИС.

  Вторая модель, реализующая графические пользовательские интерфейсы, представляет собой многоуровневую совокупность компонентов, в которой верхний уровень занимают прикладные программы, а нижние уровни — операционная система и процессор (рис.4.2). Модель начинается с компонентов связи с прикладными программами, содержащих множество точек, через которые пользователь контактирует с системой и элементами, такими как меню и иконы. Основные уровни модели не предназначены для выполнения функциональных или программных операций. Они используются только для выбора графических интерфейсов. В дополнении к прикладным программам, операционной системе и процессору, эта модель между ними имеет пять базовых уровней.

Объектная модель располагается  на высшем уровне GUI, но может быть не единственной. Объектная модель отражает реакции и взаимодействие приложений с внешней средой и между собой. Она определяет характер реализуемых прикладных функций, их использование, управление и построение объектов.

Прикладные программные  интерфейсы (API) выполняют программно-языковые функции для связи пользовательских приложений с GUI. Программист может специфицировать функции (окна, меню, процессы отображения, иконы), которые необходимы для соответствующих прикладных программ. API включает средства, используемые разработчиками программ при создании GUI для конкретных приложений.

Ядро графического пользовательского  интерфейса сосредоточивает экранные функции и элементы. В таких  системах, как OpenLook и Motif— это полное средство обеспечения пользовательского  интерфейса. В системе Microsoft Windows в ядре содержится только часть функций GUI. Оконная система выделяется в некоторых случаях для повышения гибкости развития всего GUI. Так, например, Х Windows первоначально создавалась только как оконная система, а не весь графический пользовательский интерфейс. Однако системы функционально быстро развиваются, и оконные системы сливаются с ядром GUI.

Модели изображения  формируются для различных пользовательских интерфейсов с помощью графических  средств, в том числе Х Windows. Для унификации интерфейсов могут применяться международные стандарты GKS (ISO 7942), PHIGS (ISO 9592) и другие.

Реализации представленной этой многоуровневой модели графических  пользовательских интерфейсов весьма разнообразны и, в той или иной степени, ориентированы на аппаратные и операционные платформы. Однако общие тенденции состоят в стремлении обеспечить их, по возможности, широкую мобильность между платформами с учетом применения международных стандартов и некоторых стандартов де-факто. При этом важнейшей задачей остается сохранение всей совокупности функций, доступных пользователю, унификация технологии и процедур его взаимодействия с приложениями при любых платформах.

           Третья модель отражает общий методологический подход к реализации интерфейсов пользователя и выбору объектов стандартизации. Все компоненты пользовательского интерфейса должны поддерживаться операционными системами станций клиентов и серверов. Эта модель интерфейсов пользователя подразумевает разделение функциональных компонентов приложений на клиентские и серверные части независимо от какой-либо определенной архитектуры среды распределенной обработки данных. В распределенных информационных системах с архитектурой клиент-сервер пользователи непосредственно взаимодействуют с клиентской частью системы, управляющей запуском и режимами работы прикладных программ. Серверные части прикладных программ обеспечивают доступ к данным и вычислительным ресурсам серверов. Система предоставляет пользователю формы документов и наборы процедур, которые он может выполнять. Эти функции обеспечиваются прикладными программами. Для реализации такого взаимодействия компоненты клиентской части среды, относящиеся к группе функций пользовательского интерфейса, обеспечивают средства работы с документами (текстами), механизмы управления окнами, готовые примитивы символов (алфавитно-цифровые и графические примитивы) для формирования нужных объектов, непосредственное манипулирование объектами на экране. Наконец, физический уровень взаимодействия пользователя с системой обеспечивают устройства ввода-вывода информации, входящие в состав автоматизированных рабочих мест. Таким образом, средства, поддерживающие функции интерфейсов пользователя, размещаются на трех уровнях ИС: уровне прикладных программ, уровне программных средств среды, уровне технических средств среды.

2.3 Типовые структуры  меню.

по исполнению:

• текстовое;
• графическое;

по функциям:

• главное меню приложения;
• всплывающее меню;
• контекстное меню;
• системное меню.

2.4 Принцип построения и использования меню характерного типа.

Построение меню производиться  посредством приложений ориентированных  для этих целей (среда: Pascal, Visual Basic, Delphi, PHP, Java... и прочие).

В более продвинутых интерфейсах  выбор элемента меню может осуществляться «указанием» на его изображение на экране.

Хотя такие меню могут  управляться и горячими клавишами  тоже (в специализированных или некачественно  сделанных интерфейсах «горячие клавиши» могут отсутствовать), но допускается  выбор между элементами меню при  помощи клавиш стрелок или указательного устройства ввода. Для уменьшения трудоёмкости выбора пункта из меню указательным устройством ввода выбираемый пункт меню должен значительно отличаться по цвету, фактуре и другим характеристикам от фона и иметь наибольшие возможные размеры (площадь).

2.5 Функциональные особенности  элементов меню разного типа, используемые обозначения.

Функциональные особенности  меню, прежде всего определяются типом  самого меню и программой в которой  построено это меню. Иными словами  — функциональным назначением программы. Если мы будем рассматривать ту же, например, группу текстовых редакторов (MS Word), то его меню характерны следующие элементы, ориентированы на работу с текстом: меню относящееся к стилю, типу, размеру, расположению текста; таблицы, форматирование текста. А в другой программе, например, ориентированной для работы с аудио (видео) потоками, меню такого характера как в MS Word мы уже не встретим, а встретим те элементы меню, которые ориентированы на работу с аудио(видео) потоками,а не текстом.(битрейт, кодек, частоты потоков, разрешение и т.п.)

Для обозначения используются  символы, значки, иконки, кнопочные  формы в соответствии с представлением о задаче, которая будет выполняться  при обращении к определенному  элементу меню.

2.6 Понятие клавиш быстрого доступа.

Горячая клавиша, клавиша  быстрого доступа, клавиша быстрого вызова, клавиатурный ускоритель, (для  программного обеспечения) - разновидность  интерфейса взаимодействия с компьютером, представляющая собой нажатие клавиши (или сочетания клавиш) на клавиатуре, которому назначены (запрограммированы) команды (операции). Как правило, частично дублирует интерфейс меню или кнопок. Использование сочетаний клавиш значительно ускоряет работу и увеличивает количество возможных действий, выполняемых с помощью клавиатуры. Сочетания клавиш особенно широко используются в компьютерных играх, в которых важна быстрота реакции игрока на развитие событий — в частности, в стратегиях.

На клавиатуре аналогом этих клавиш являются клавиши модификаторы Ctrl,Alt,⇧Shiftи клавишаWindows. Их часто называютклавиши-модификаторы. В сочетаниях можно зажимать не только одну из этих клавиш, а несколько одновременно.

То есть при использовании 3-х клавиш-модификаторов на одну обычную клавишу можно «повесить» до восьми (8 = 23; 2 - поскольку клавиша имеет 2 состояния - "нажата" и "не нажата") различных команд:

1. нажатие обычной клавиши без модификаторов - для примераDelete;
2. Ctrl + клавиша—Ctrl+Delete
3. Alt + клавиша—Alt+Delete
4. Shift + клавиша—⇧Shift+Delete
5. Ctrl + Shift + клавиша—Ctrl+⇧Shift+Delete
6. Ctrl + Alt + клавиша—Ctrl+Alt+Delete
7. Alt + Shift + клавиша—Alt+⇧Shift+Delete
8. Ctrl + Alt + Shift + клавиша—Ctrl+Alt+⇧Shift+Delete