Устройство для отображения информации на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1988 года по МПК G09G1/16 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах ввода-вывода данных на телевизионном индикаторе для отображения алфавитно-цифровой, графической или полутоновой информации, а также при построении устройств отображения в автоматизированных системах управления и информационно-измерительных системах. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Это достигается введением блоков 6.2-6.л оперативной памяти, регистров I2..п сдвига, блоков 5 и 13 коммутации с соответствующими функциональными связями в предложенное устройство. В цикле работы, состоящем из L тактов отображения, выделяются L тактов считывания данных из блоков 6 памяти и один такт записи. Поскольку цикл повторяется в период прямых и обратных ходов луча по экрану электронно-лучевой трубки, время ожидания готовности к записи составляет L тактов считывания, что существенно меньше, чем в известных устройствах. I з. п. ф-лы, 5 ил. (Л

с f

а

со оо

СП

оо с

Фиг.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах ввода-вывода данных на телевизионном индикаторе для отображения алфавитно-цифровой, графической или полутоновой информации, а также при построении устройств отображения в автоматизированных системах управления и информационно-измерительных системах.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - то же, блок управления; на фиг. 3 - то же, регистр сдвига; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 5 - диаграмма работы стыковой памяти.

Устройство содержит регистр 1 данных, регистр 2 адреса, счетчики горизонтальной 3 и вертикальной 4 разверток, первый б. юк 5 коммутации, блоки 6 - 6п оперативной памяти, блок 7 управления, формирователь 8 видеосигнала, состоящий из регистра 9 и цифроаналогового преобразователя 10, элект ронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 11, регистры сдвига и второй блок 13 коммутации. Блок 7 управления содержит память 14 точек, память 15 строк, регистр 16 точек, регистр 17 строк, элемент И 18, триггер 19, дешифратор 20 и генератор 21 импулы:ов.

Процесс отображения информации па экране телевизионного индикатора состоит из двух фаз: формирование кадра изображения и регенерация изображения. Под формированием изображения (кадра изображения) понимается заполнение блока памяти данными с целью последующего отображения на экране требуемой информации.

Скорость фор.мирования изображения является важнейшей характеристикой устройства отображения, поскольку определяет быстродействие устройства в режиме работы с внешней по отношению к устройству отображения аппаратурой. Регенерация (возобновление) изображения - процесс циклического считывания данных из блока памяти и фор.мирования си.мволов синхронно с движением луча по экрану. Частота регенерации выбирается из эргономических соображений и составляет /р ЗО-50 Гц.

Если растр телевизионного индикатора НУ, где // - количество точек по строке; V --- количество строк, то длительность засветки одной точки

,

При этом обычно регламентируется период строчных синхронизирующих импульсов Тс и время обратного хода по строке а Тс, где а - коэффициент, показывающий, какую часть строчной развертки занимает обратный ход, ,15-0,25, а также период кадровых синхронизирующих импульсов Гк

и время обратного хода по кадру р Т, где Р - коэффициент, показывающий, какую часть кадровой развертки занимает обратный ход, ,05-0,1.

Время формирования изображения тесно

связано с временными параметрами регенерации, поскольку в большинстве устройств отображения заполнение блока памяти возможно лишь в период обратного хода строчной и кадровой разверток, когда счетчики

горизонтальной и вертикальной разверток не работают в режиме счета. В этом случае время формирования изображения

t --t

фи.- о

.«+/V/,,,

Ul

где /OK - время г -го ожидания готовности блока памяти к приему информации;

/V - число знаков, выводимых на экран монитора (записываемых в блок памяти);

/,„ - время записи в блок памяти; к - количество временных интервалов ожидания готовности блока памяти к приему информации (коли- чество ожиданий),

N ,

к

/Vi

где Л | - число знаков, принимаемых блоком памяти за один сеанс связи; I- I -ближайшее целое число, большее

Л . Таким образом, , 2 Л .

Время ожидания

(Гс( 1-а), если доступ организован в 1 7обратном ходе луча строчной

1развертки

), если доступ организован

в обратном ходе луча кадровой развертки.

Типовые значения t,,. и /,„ следующие: / 100-200 не; /,,50-54 МКС или 18-19 мс. В предложенном устройстве заполнение блока памяти осуществляется не только в период обратных, но и прямых ходов строчной и кадровой разверток.

Пусть при считывании из блока памяти слова данных, модулирующих яркость засветки одной точки экрана ЭЛТ, время считывания

ч«.3,

тогда при каждом считывании очередного слова данных остается резерв

(р(

Как правило, при отображении полутоновой информации время недостаточно для записи информации в блок памяти, т. е. ,,,, однако за L-тактов можно искусственно создать

,,,

При этом считывание слова данных из блока памяти производится с частотой fc4

J- в течение L тактов отображеtt4 tj

ния, затем один такт предоставляется для записи слова данных в блок памяти. После этого указанная процедура, состоящая из L тактов отображения, повторяется. Чтобы в процессе записи информации в блок памяти регенерация изображения не нарунтлась, необходимо в течение L тактов считать из блока памяти слов и отобразить их на экране ЭЛТ, т. е. должно выполняться соотношение согласования записи, считывания и отображения (засветки):

U,, + t,,,Lt3.

Для выполнения этого соотношения служат регистры сдвига, организованные в виде промежуточной стековой памяти для хранения LI-СЛОВ. Запись в регистры производится с частотой f,, а выборка - с частотой /з.

Если стековая память организована по принципу FIFO (первый вошедший обслуживается первым), /,, а , то , поскольку каждое записанное в стековую намять слово данных будет извлечено для отображения, за исключением такта считывания, непосредственно предшествующего такту записи, когда возникает повторная запись в стековую память до извлечения оттуда данных (фиг. 5).

При , используя известный прием повышения быстродействия - распаралле- лывание, можно снизить время считывания в М раз. Для этого устройство содержит блоки оперативной памяти, и при регенерации изображения из блоков памяти одновременно считываются информации о М- последовательно расположенных точках, записывается в регистры 12, каждый из которых содержит второй регистр 22, блок 23 коммутации, первый 24 регистр, а затем осуществляется последовательная коммутация каждого слова данных с частотой /з для выдачи в цифроаналоговый преобразователь 10 и модуляции яркости луча ЭЛТ. Таким образом, время формирования одной точки изображения в формуле (1) можно рассматривать как величину

,

где 3 - реальное время засветки одной точки изображения. Таким образом, величины М и L выбираются из следующих соотношений:

, з

L

:iri г

Л / 1

з сч

где символ х означает ближайшее целое число, большее х. Кроме того, для удобства

построения структуры величину М выбирают равной тогда m log2/VI.

Максимальное время ожидания готовности блока памяти к обмену при этом равно L tf,,, а время формирования кадра изображения составит

.„+Л /,„.

10

Выигрыш по быстродействию

k

А/фц /ф„-/ф„ 2/,,-yVL/,,,.

55

Например, при /(, , t,,54 мкс, ., 320 НС, ,72 мкс.

Устройство работает следующим образом.

15Регенерация изображения.

Блок 7 управления вырабатывает на пятом выходе прямоугольные импульсы (А) опорной частоты с периодом ., (см. фиг. 1, 2). По положительному фронту импульсов А осуществляется увеличение на

20 единицу содержимого счетчика 3 горизонтальной развертки, сигналом переполнения которого увеличивается на единицу содержимое счетчика 4 вертикальной развертки. Разрядность счетчика 3 определяется из

25 соотнощения

«3 |log2//l,

а коэффициент пересчета равен Н.

Период строчной развертки в этом случае непосредственно связан с величиной Н .

30 T,Ht3.

При этом для прямого хода по строке используется Н(-а) точек (коды О, 1,2, ..., (1-а)Н-1 счетчика 3), а для обратного

аЯ точек (коды (1-а)//, (-а(

//-1 счетчика 3).

35 Таким образом, импульс переполнения счетчика 3 возникает по окончании телевизионной строки и является счетным синхроимпульсом счетчика 4 вертикальной развертки. Счетчик 4 также суммирующий с коэф.,. фициентом пересчета V и разрядностью

«4 log2V

Период кадровой развертки соответствен но равен

Т,, 45

а для прямого и обратного ходов по кадру

используются соответственно V (l -р) строк (коды О, 1, 2, ..., (1 - V (-1 счетчика 4) и pV строк (коды У(1-Р), V(l-р)+1, ..., V- 1 счетчика 4).

50 На основе кодов счетчиков 3 и 4, а также выходов блока 5 коммутации по положительному фронту синхроимпульсов А блок 7 управления формирует следующие сигналы: кадровый синхронизирующий импульс Т - осуществляет запуск генератора формирования линейно изменяющегося напряжения по оси у ЭЛТ; строчный синхронизирующий импульс 5 - осуществляет запуск генератора формирования линейно изменяющегося

напряжения по оси Л ЭЛТ (вдоль телевизионной строки); установка в «О регистра 9 (К), формирующийся с началом обратного хода по строке, где нулевому состоянию регистра соответствует уровень темного ЭЛТ, т. е. в период обратного хода по строке осуществляется затемнение изображения; за пись в регистр 9 (А ); управление первым блоком 5 коммутации (В) - сигна.ч представляет собой импульс, высокий уровень которого соответствует коммутации на выход регистра 2 адреса (время /|„), а низкий -- счетчиков 3 го)изонтальной и 4 вертикальной разверток (время L/сч); установка в «О регистров 12 (Е); запись в регистры 12 (С); коммутация F - сигнал осуществляет адресацию слова данных, извлекаемого из регистров 12; группу сигна.:1ов Б,, выс( уровнем осуществ. 1яющих запись в соотвстсч- вующий (/-и) блок f).

Синхрон|1о с движением . 1уча по экрану из AJ-6:iOKOB t) считывается информация о модуляции яркое; 11 .луча ЭЛТ и по заднему фронту сигнала С записывается в соответствующие )е1 исгры 12. Затем сигналом А осуществляется последовательная коммутация выходов регистров 12 чере.з второй блок 13 коммутации на вход регистра 9, куда слоио данных заносится по переднему фронту нала Л , затем поступает в цифроапалсмoiUjii преобразователь 10, который осуществляет модуляцию я)кости луча ЭЛТ 11 в тек lucii точке. (и1 Hct. i AD состоит из группы «ьм.|ад- П1ИХ разрядов счетчика 3 горизонтальпой раз вертки (фиг. 4 времепная диа1-рпмма ч налов для Л (4, /.-3).

При ii I I роке В времеин(;й и;1Г),М- мы указана (jxxiMa самого сигнала В и ini формаци()И1 :i. Тна... коммутируемые им на выход; и ст()окс А/) указан номер рс; и ра 12, коммути|)емый i д;|. .iov.ri выход второго б.юка 13 коммутации; и а.-- ке / указан н(а |) pci негра 12, из коюр ми извлекается И1 1 1ормация для отобрана ::;; Учитывая п()имер конкретной реа.лизанш; регистров 12 (на (иг. 3), отметим, что р ,- «1 соотвегствуо первый регистр 24, номерv «2 соответствует второй pei-истр 22. а ci.r нал F, но сун1.еству, является сигналом и равления б. юка 23 коммутации. В строке «Отображение гфеменной диа1 раммы указан номер огоГ)|)ажаемой точки, а в строке «Видеосигнал п)пмер возможной формы сигнала моду.ыпии .луча ЭЛТ. Если в период обращения группы М-точек приходит новло)- ный импульс записи в регистры 12 (сигнал О) то информация в регистрах 12 сдвигается и для отображения информация извлекается уже не из нервого, а из второго регистра до окончания отображения текущей группы М точек. С пачалом отображения группы М точек информация извлекается опять из iie)- вого регистра 12, в котором к атому моменту

0

5

0

5

0

5

0

5

будет находиться соответствующее слово

данных.

По истечении L-тактов считывания из блоков 6 блок 5 коммутации перек-тючает к их адресным входам выходы регистра 2 адреса, и осуществляется один такт записи, если до этого момента BO3HHKvTO соответствую niee требование (D) на входе записи устройства. В период такта записи регенерация изображения осуществляется данными, Х1)анящимися в регистрах 12. По истечении такта записи рассмотренная выще процедура повторяется. Описанная последовательность тактов повторяется как в период прямых, так и в период обратных кодов луча ЭЛТ.

Фа.за обмена.

Пусть возникла необходимость записать код яркости точки, ссхгтветствуюц ей адресу А:. При это м т-младп1их разрядов адреса А, будут указывать номер одного из блоков 6 намяти (М). В этом случае на входе данных (Р) устройства устанавливается код яркости, на BbixOjie адреса (С) - код /1,, а на вход записи устройства (D) поступает импульс записи («I), по которому коды яркости и А, заносятся в регистры 1 данных и 2 адреса соолветственно.

С появлением очередного уровня «1 на и1..;лПД1 Л блока 7 управления па выход пе|)вого б.лока 5 коммутации коммутируется соде)кимое регистра 2 адреса, iia выходе О блока 7 уиравления формируется сигнал lOTOHjiocTH приема кода, а на одном из вы- xcx i JB В, (определяемом на основе /п-млад- П1ИХ (Разрядов Л,) фор.ми)уется сигнал записи в /-Й 6;ioK 6. Од1 опременно может быть снн : сигнал заниси на входе устройства, а по окончании записи сбрасывается сигнал И Ч стройство ГОТОВО К НОВОЙ фазе обмена.

)лок 7 унрав.ления работает следующим ((.

1 la иходы СГ и CR блока 7 управления ||()ст 1июл коды смелчиков 3 горизонтальной li 4 исртика.льной разверток. Эти входы являются адресными для памяти 14 и памя- 1и .), на выходах которых через время f|4 после изменения адреса пояг ляется информация, которая но сигналам А и AI соот- (стственно заносится в регистры 16 и 17. Структура информации в памяти 14 и 15 такова, что но адресу А, в / -м разряде памяти написана «1 в том случае, ес.ли необходимо на ;-м выходе регистра Hi или 17 выработать имнульс в А, момент относительно нулевого состояния счетчиков горизо|1-тальпой и вертикальной разверток соответственно. Если 1 записана по одному из адресов, то длительность вырабатываемого импульса на вь:ходе регистра 16 соответствует где Т Г)ериод тактовых импульсов; а на выходе регистра 17 - соответственно И-Т. Если единицы записаны по последовательным / -адресам, то длительности

.

Таким образом, в памяти 14 и 15 записано требуемое взаимное расположение синхронизирующих импульсов.

Импульс В, записи в г -й блок из группы блоков 6 памяти формируется следующим образом. Передним фронтом сигнала В в такте записи в триггер 19 заносится высокий уровень сигнала ), установленного на входе записи устройства. Выход триггера 19 стро- бирует дещифратор 20, на вход которого подаются т-младщих разрядов регистра 2 адреса, коммутируемого в этот момент на выходы первого блока 5 коммутации. Таким образом на /-м выходе депшфратора 20 формируется сигнал «1, если запись осуществляется в /-Й блок из группы блоков 6. Число выходов дещифратора равно М. За время Т до окончания импульса В на вход сброса триггера 19 приходит импульс / установки его в «О. Тем самым снимается сигнал В, и блоки 6, переводятся в режим считывания.

Регистры 12 работают следующим образом. На вход первого регистра 24 подается код яркости точки, считываемый из блока 6 памяти. При подаче импульсов С записи в регистры 12 код заносится в первый регистр 24, а информация из первого регистра 24 переписывается во второй регистр 22. Так осуществляется заполнение регистров 12 информацией. Выборка данных осуществляется путем коммутации выходов первого 24 или второго 22 регистров на выход через блок 23 сигналом F. Сброс регистров 24 и 22 осуществляется сигналом Е, в качестве которого может быть выбран или специальный сигнал, вырабатываемый блоком 7 управления, или как это показано в конкретном примере реализации блока 7 управления (фиг. 2), сигнал Т.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

0

5

0

5

управления, выход блока оперативной памяти соединен с информационным входом регистра сдвига, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия устройства, оно содержит дополнительные блоки оперативной памяти, дополнительные регистры сдвига, первый и второй б.юки ко.м- мутации, выходы первого блока коммутации соединены с информационными входами блока управления и адресными входами блоков оперативной памяти, управляющий вход первого блока коммутации соединен с щестым выходом блока управления, информационные входы дополнительных блоков оперативной памяти соединены с первым информационным входом устройства, управляющие входы блоков оперативной памяти соединены с выходами первой группы блока управления, выходы дополнительных блоков оперативной памяти подключены к информационным входам дополнительных регистров сдвига, управляющие входы регистров сдвига соединены с выходами второй группы блока управления, а выходы - с инфор- мациоными входами второго блока коммутации, выход которого подключен к информационному входу формирователя видеосигнала, выходы счетчика горизонтальной развертки соединены с управ.чяющими входами второго блока коммутации, адресными входами первой группы блока управления и информационными входами первой группы первого блока коммутации, выходы счетчика вертикальной развертки соединены с адрес- входами второй группы блока управления и информационными входами второй группы блока управления и информационными входами второй группы первого блока коммутации, информационные входы третьей группы которого являются адресным входом устройства, выходом готовности которого является седьмой выход блока управления.

(к по3.5)

Фиг.2

(кпо)) {к поз 7) ({к поз 7)

входами первой группы блока, выход триггера является седьмым выходом блока и подключен к управляющему входу дешифратора, информационные входы которого являются информационными входами блока, выходы дешифратора являются выходами первой группы блока.

А (К под. }

6-Г/(/70з/7 / Р1кпод11) }(кпод8)

В (К ffOJ.SJ

у {к поз. 8)

т (к поз. 101

Е (к поэ.11)

.

61 {к под. 6)

62 (к лоз. 6}

-

20

/у (к поз. 6}

/111шлш1гиишшиишлллллгшлляг1ллплллги

п п п

f(D

НМЛ

ШШШТ

X лиишШ1ЛЛЛПЯГ1ЛПЛЛШШПШШПЛПЛЛ

Отображение 1 8 9 V WШ З V l5 №|Г71 1/5|2Р|г;|22|гз|г 1 |гб|27128 Видеосиг.нал

J

П

Л,Д1 Лпп.

бЧнкс

Запись S стекобун} память

Cl (25 5 -N-I-(-I-t

/ . 2 . J .

.

п

ЕППППШШПП

ГТТ7Т/1 и1/1

20 м с

п п п