Трубка для хранения - Storage tube - Wikipedia

В Tektronix 4014 использует трубку для хранения для своего дисплея.

Пробирки для хранения являются классом электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), которые предназначены для удержания изображения в течение длительного периода времени, обычно до тех пор, пока на трубку подается питание.

Специальный тип трубки для хранения, Трубка Вильямса, использовался как основная память система на ряде ранних компьютеры, с конца 1940-х до начала 1950-х годов. Они были заменены другими технологиями, в частности основная память, начиная с 1950-х гг.

Трубки для хранения вернулись в 1960-х и 1970-х годах для использования в компьютерная графика, в первую очередь Tektronix 4010 серии. На сегодняшний день они морально устарели, их функции обеспечивают недорогие запоминающие устройства и жидкокристаллические дисплеи.

Операция

Фон

Обычный ЭЛТ состоит из электронная пушка на задней части трубки, которая направлена на тонкий слой люминофор в передней части трубки. В зависимости от роли пучок электроны излучаемый пистолетом направляется вокруг дисплея с помощью магнитного (телевидение ) или электростатический (осциллограф ) средства. Когда электроны сталкиваются с люминофором, люминофор на время «загорается» в этом месте, а затем гаснет. Время, в течение которого пятно остается, зависит от химического состава люминофора.

При очень низких энергиях электроны пушки ударяются о люминофор, и ничего не происходит. По мере увеличения энергии она достигнет критической точки, ${ displaystyle V_ {cr1}}$ , который активирует люминофор и заставляет его излучать свет. По мере увеличения напряжения выше $V cr1$ яркость пятна увеличится. Это позволяет ЭЛТ отображать изображения с различной интенсивностью, как телевизионное изображение.

Над $V cr1$ также начинается другой эффект, вторичная эмиссия. Когда любой изолирующий материал поражается электронами с превышением определенной критической энергии, электроны внутри материала вытесняются из него посредством столкновений, увеличивая количество свободных электронов. Этот эффект используется в электронные умножители как найдено в ночное видение системы и аналогичные устройства. В случае ЭЛТ этот эффект обычно нежелателен; новые электроны обычно падают обратно к дисплею и вызывают загорание окружающего люминофора, что проявляется как снижение фокуса изображения.

Скорость вторичной эмиссии также зависит от энергии электронного пучка, но имеет другую кривую скорости. По мере увеличения энергии электронов скорость увеличивается, пока не достигнет критического порога, $V cr2$ когда количество вторичных выбросов больше, чем количество, подаваемое пистолетом. В этом случае локализованное изображение быстро исчезает, поскольку энергия уходит вторичными электронами.

В любом ЭЛТ изображения отображаются путем попадания на экран энергии электронов между этими двумя значениями, $V cr1$ и $V cr2$ . Ниже $V cr1$ изображение не формируется, и выше $V cr2$ любое изображение быстро тускнеет.

Другой побочный эффект, первоначально вызывающий любопытство, заключается в том, что электроны будут прилипать к люминофору в освещенных областях. Когда световое излучение затухает, эти электроны также возвращаются обратно в трубку. Заряд, как правило, слишком мал, чтобы иметь визуальный эффект, и обычно игнорировался в случае дисплеев.

Место хранения

Оба эти эффекта были использованы при создании трубки для хранения. Хранение осуществлялось путем попадания в любой достаточно долгоживущий люминофор электронами с энергией чуть выше $V cr1$ , и стереться ударами электронов над $V cr2$ . Существовало множество разновидностей механических схем, используемых для улучшения фокуса или для обновления изображения либо внутри трубки, либо через внешнее хранилище.

Самый простой для понимания пример - это ранние компьютерные системы памяти, представленные Трубка Вильямса. Они состояли из излишков радиолокационных дисплеев времен Второй мировой войны, подключенных к компьютеру. Отклоняющие пластины по осям X и Y были подключены к усилителям, которые преобразовывали ячейки памяти в позиции X и Y на экране, в большинстве случаев так, что позиции по оси X представляли отдельные биты в слове, а позиции Y были разными словами.

Чтобы записать значение в память, адрес усиливался и отправлялся на отклоняющие пластины Y, так что луч фиксировался на горизонтальной линии на экране. Затем таймер устанавливает отклоняющую пластину X на увеличение напряжения, в результате чего луч будет сканироваться по выбранной линии. Энергия пистолета по умолчанию близка к $V cr1$ , а биты из компьютера подаются в пистолет для модуляции напряжения вверх и вниз так, чтобы 0 были ниже $V cr1$ и единицы над ним. К тому времени, как луч достиг другой стороны линии, для каждой единицы был нарисован узор из коротких штрихов, а 0 были пустыми точками.

Чтобы считать значения обратно, отклоняющие пластины были установлены на те же значения, но энергия пистолета установлена на значение выше $V cr2$ . Когда луч сканировал линию, люминофор значительно превышал порог вторичной эмиссии. Если бы луч был расположен над пустой областью, определенное количество электронов было бы выпущено, но если бы он был над освещенной областью, это число увеличилось бы на количество электронов, прилипших к этой области. В трубке Вильямса эти значения считывались путем измерения емкость металлической пластины прямо перед дисплеем трубки. Поскольку в процессе чтения также стирались все сохраненные значения, сигнал приходилось регенерировать с помощью соответствующих схем. ЭЛТ с двумя электронными пушками, одна для чтения, а другая для записи, сделал этот процесс тривиальным.

Системы визуализации

Раннее компьютерная графика системы, такие как TX-2 и DEC PDP-1, для обслуживания требовалось все внимание компьютера. Список векторов Хранится в основная память периодически считывались с дисплея, чтобы обновить его до того, как изображение исчезло. Обычно это происходило достаточно часто, поэтому оставалось мало времени на что-то еще, и интерактивные системы, такие как Космическая война! были усилием программирования усилий.

Для практического использования были разработаны графические дисплеи, которые содержали свою собственную память и связанный с ней очень простой компьютер, который выгружал задачу обновления с мэйнфрейм. Это было недешево; то IBM 2250 графический терминал, используемый с IBM S / 360 стоил 280 тысяч долларов в 1970 году.^[1]

Трубка хранения может заменить большую часть или все локализованное оборудование, храня векторы непосредственно на дисплее, а не на соответствующем локальном компьютере. Команды, которые ранее заставляли терминал стирать свою память и, таким образом, очищать дисплей, могут быть эмулированы путем сканирования всего экрана с энергией выше $V cr2$ . В большинстве систем это приводило к тому, что весь экран быстро «мигал» перед тем, как перейти в пустое состояние. Двумя основными преимуществами были:

Очень низкий пропускная способность потребности^[2] в сравнении с векторная графика дисплеи, что позволяет значительно увеличить расстояние между компьютером и терминалом.
Нет необходимости в отображении-локальном баран (как в современных терминалах), что в то время было слишком дорого.

В целом трубки для хранения можно разделить на две категории. В более распространенной категории они могли хранить только "двоичный "изображения; любая точка на экране была либо освещена, либо темна. Tektronix Бистабильная камера хранения с прямым обзором был, пожалуй, лучшим примером в этой категории. Другие пробирки для хранения могли хранить оттенки серого /полутоновый изображений; компромиссом обычно было значительно сокращенное время хранения.

Некоторые новаторские дисплеи для трубок хранения были Массачусетский технологический институт Проект MAC ARDS (Advanced Remote Display Station), терминалы Computek серии 400 (коммерческая производная),^[3] оба использовали дисплейный блок Tektronix типа 611, и Tektronix 4014 терминал, последний становится де-факто стандарт компьютерного терминала через некоторое время после его введения (позже эмулированный другими системами из-за этого статуса).

Первая обобщенная компьютерная система обучения, ПЛАТОН I, c. 1960 г. ИЛЛИАК I, использовал трубку для хранения в качестве графического дисплея. PLATO II и ПЛАТОН III также использовали трубки для хранения в качестве дисплеев.

Смотрите также

Бистабильная камера хранения с прямым обзором (DVBST)
Электронно-лучевая трубка (для объяснения того, как работают аналоговые накопительные трубки)
Трубка Вильямса и Трубка Selectron оба использовали термин "запоминающая трубка" для ранних компьютерных запоминающих устройств.
Электронная бумага

Примечания

^ "Обзор компьютерного дисплея", Keydata Corp., март 1970 г., стр. V.1980, V.1964. В архиве на Wayback Machine
^ Майкл Л. Дертузос (Апрель 1967). "Фазовый график: техника графического отображения в режиме онлайн". Транзакции IEEE на электронных компьютерах. IEEE. ИС-16 (2): 203–209. Дои:10.1109 / pgec.1967.264817. Основное преимущество этого метода - сжатие графических данных.
^ Майкл Л. Дертузос (Апрель 1967). "Фазовый график: техника графического отображения в режиме онлайн". Транзакции IEEE на электронных компьютерах. IEEE. ИС-16 (2): 203–209. Дои:10.1109 / pgec.1967.264817. В этой статье описывается принцип, используемый в части графического вывода дисплейных терминалов Computek серии 400. (добавлено в репринт статьи, распространяемой Computek)

[1] "Обзор компьютерного дисплея", Keydata Corp., март 1970 г., стр. V.1980, V.1964. В архиве на Wayback Machine

[2] Майкл Л. Дертузос (Апрель 1967). "Фазовый график: техника графического отображения в режиме онлайн". Транзакции IEEE на электронных компьютерах. IEEE. ИС-16 (2): 203–209. Дои:10.1109 / pgec.1967.264817. Основное преимущество этого метода - сжатие графических данных.

[3] Майкл Л. Дертузос (Апрель 1967). "Фазовый график: техника графического отображения в режиме онлайн". Транзакции IEEE на электронных компьютерах. IEEE. ИС-16 (2): 203–209. Дои:10.1109 / pgec.1967.264817. В этой статье описывается принцип, используемый в части графического вывода дисплейных терминалов Computek серии 400. (добавлено в репринт статьи, распространяемой Computek)

[1]

[2]

[3]