Код. Тайный язык информатики

Несмотря на сложности, связанные с использованием памяти DRAM, постоянно увеличивающаяся емкость этих микросхем сделала их стандартом. В 1975 году компания Intel представила микросхему DRAM емкостью 16 384 бит. В соответствии с законом Мура емкость микросхем DRAM увеличивается в четыре раза каждые три года. Современные компьютеры обычно предусматривают гнезда для памяти прямо на системной плате, куда вставляются небольшие платы, называемые модулями памяти SIMM (Single Inline Memory Module) или DIMM (Dual Inline Memory Module), с несколькими микросхемами DRAM.

Теперь вы знаете, как создавать платы памяти, однако не стоит заполнять памятью все адресное пространство микропроцессора. Нужно выделить некоторую его часть для устройства вывода.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) была наиболее распространенным устройством вывода для компьютеров. ЭЛТ, подключенная к компьютеру, обычно называется дисплеем, или монитором; электронный компонент, подающий дисплею сигнал, именуется видеоадаптером. Часто видеоадаптер занимает в компьютере отдельную видеокарту.

Несмотря на то что двумерное изображение дисплея или телевизора может показаться сложным, на самом деле оно создается одним непрерывным лучом света, который быстро пробегает по экрану. Луч начинает свое движение в верхнем левом углу и перемещается по экрану вправо, после чего возвращается к левому краю, чтобы начать следующую горизонтальную линию, известную как строка развертки. Перемещение луча справа налево к началу очередной строки — обратный ход по горизонтали. Когда луч заканчивает последнюю строку, он возвращается из нижнего правого в верхний левый угол экрана (обратный ход по вертикали), и весь процесс начинается снова. По американским стандартам телевизионного вещания это должно происходить 60 раз в секунду. Такая частота развертки достаточно высока, чтобы изображение не мерцало.

Телевизор устроен сложнее из-за использования чересстрочной развертки. Один кадр — отдельное неподвижное изображение — разбивается на два поля из четных строк (первое) и нечетных (второе). Частота строчной развертки, или частота следования строк, составляет 15 750 герц. Если разделить это число на 60 герц, получим 262,5 строки в одном поле кадра. Целый кадр содержит в два раза больше, то есть 525 строк развертки[26].

Вне зависимости от вида развертки дисплея непрерывный луч света, порождающий видеоизображение, управляется одним непрерывным сигналом. Хотя аудио- и видеосигналы телевизионной программы объединяются при трансляции или передаче через систему кабельного телевидения, в итоге они разделяются. Видеосигнал, который я опишу, идентичен сигналу, подающемуся на соответствующие входы и выходы видеомагнитофонов, камер и некоторых телевизоров.

В случае черно-белого телевидения этот видеосигнал достаточно прост и понятен. (Цвет все усложняет.) Шестьдесят раз в секунду в этот сигнал записывается импульс вертикальной синхронизации, который указывает на начало поля. Этот импульс — подача нулевого напряжения (земля) на протяжении 400 микросекунд. Импульс горизонтальной синхронизации указывает на начало каждой строки развертки: 15 750 раз в секунду в течение пяти микросекунд подается нулевое напряжение. Между импульсами горизонтальной синхронизации значение сигнала варьируется от 0,5 вольта (черный) до двух вольт (белый), оттенки серого соответствуют значениям от 0,5 до 2 вольт[27].

Таким образом, изображение телевизора является отчасти цифровым, отчасти аналоговым. Это изображение разделено по вертикали на 525 строк, однако внутри каждой из строк развертки напряжение непрерывно меняется, что обусловливает вариации яркости. Однако напряжение не может изменяться произвольно. Существует предельная скорость, с которой телеэкран может реагировать на изменение сигнала. Этот показатель называется «пропускная способность».

Пропускная способность — чрезвычайно важная концепция в сфере связи, поскольку определяет, какой объем информации можно передать по конкретному каналу. В случае телевизора пропускная способность — предельная скорость, с которой видеосигнал может измениться от уровня черного до уровня белого, а затем снова до уровня черного. По американским стандартам телевизионного вещания полоса пропускания примерно равна 4,2 мегагерца[28].

Когда дисплей необходимо подключить к компьютеру, его неудобно представлять в виде гибрида аналогового и цифрового устройства. Его легче рассматривать как полностью цифровое устройство. С точки зрения компьютера видеоизображение удобнее отобразить как прямоугольную сетку с дискретными точками, называемыми пикселами (pixel от picture element — «элемент изображений»).