Rurka do przechowywania - Storage tube

Tektronix 4014 wykorzystuje rurę przechowywania wyświetlaczem.

Lampy do przechowywania to klasa lamp elektronopromieniowych (CRT), które są zaprojektowane do przechowywania obrazu przez długi czas, zazwyczaj tak długo, jak do lampy jest dostarczane zasilanie.

Specjalistyczny typ tuby pamięciowej, tuba Williamsa , był używany jako główny system pamięci w wielu wczesnych komputerach , od późnych lat 40. do wczesnych lat 50. XX wieku. Zostały one zastąpione innymi technologiami, w szczególności pamięcią rdzeniową , począwszy od lat pięćdziesiątych.

Lampy do przechowywania danych powróciły w latach 60. i 70. do użytku w grafice komputerowej , w szczególności seria Tektronix 4010 . Dziś są przestarzałe, a ich funkcje zapewniają tanie urządzenia pamięci i wyświetlacze ciekłokrystaliczne .

Operacja

Tło

Konwencjonalny CRT składa się z wyrzutni elektronowej z tyłu lampy, która jest wycelowana w cienką warstwę luminoforu z przodu lampy. W zależności od roli, wiązka elektronów emitowana przez pistolet kierowana jest wokół wyświetlacza za pomocą środków magnetycznych ( telewizja ) lub elektrostatycznych ( oscyloskop ). Kiedy elektrony uderzają w luminofor, luminofor "zapala się" w tym miejscu przez pewien czas, a następnie zanika. Czas pozostawania plamki jest funkcją chemii luminoforu.

Przy bardzo niskich energiach elektrony z działa uderzą w luminofor i nic się nie stanie. Wraz ze wzrostem energii osiągnie punkt krytyczny , który aktywuje luminofor i spowoduje, że zacznie świecić. Ponieważ napięcie wzrasta poza V CR1 jasność miejscu wzrośnie. Dzięki temu monitor CRT może wyświetlać obrazy o różnej intensywności, podobnie jak obraz telewizyjny.

Powyżej V CR1 inny efekt zaczyna również emisja wtórna . Kiedy jakikolwiek materiał izolacyjny zostanie uderzony przez elektrony przy określonej energii krytycznej, elektrony w materiale są wypychane z niego w wyniku zderzeń, zwiększając liczbę wolnych elektronów. Efekt ten jest używany w powielaczach elektronów, jakie można znaleźć w systemach noktowizyjnych i podobnych urządzeniach. W przypadku CRT efekt ten jest ogólnie niepożądany; nowe elektrony na ogół wracają do wyświetlacza i powodują świecenie otaczającego luminoforu, co objawia się obniżeniem ostrości obrazu.

Szybkość emisji wtórnej jest również funkcją energii wiązki elektronów, ale ma inną krzywą szybkości. Ponieważ energia elektronów wzrasta, wzrasta prędkość aż osiągnie krytyczną wartość progową, V CR2 gdy liczba wtórnych emisji jest większa niż ilość dostarczanego przez pistolet. W tym przypadku zlokalizowany obraz szybko zanika, gdy energia jest usuwana przez elektrony wtórne.

W każdym z kineskopem, obrazy są wyświetlane przez wybijanie ekran energii elektronów pomiędzy tymi dwoma wartościami, V CR1 i V CR2 . Poniżej V CR1 nie obraz tworzy, przede V CR2 dowolnego obrazu szybko zanika.

Innym efektem ubocznym, początkowo ciekawostką, jest to, że elektrony przyklejają się do luminoforu w oświetlonych obszarach. W miarę zanikania emisji światła elektrony te są również uwalniane z powrotem do rurki. Ładunek jest generalnie zbyt mały, aby wywołać efekt wizualny, i generalnie był ignorowany w przypadku wyświetlaczy.

Składowanie

Oba te efekty wykorzystano w konstrukcji tuby akumulacyjnej. Składowania przeprowadzono uderzając dowolnego odpowiedniego długotrwałą luminofor z elektronami o energii tuż nad V CR1 i kasowane, uderzając nimi elektrony powyżej V CR2 . Istniało wiele różnych układów mechanicznych używanych do poprawy ostrości lub odświeżenia obrazu wewnętrznie do lampy lub poprzez przechowywanie poza płytą.

Najłatwiejszym do zrozumienia przykładem są wczesne systemy pamięci komputerowej, takie jak lampka Williamsa . Składały się one z nadwyżek monitorów CRT z II wojny światowej podłączonych do komputera. Płyty odchylające X i Y były podłączone do wzmacniaczy, które konwertowały lokalizacje pamięci na pozycje X i Y na ekranie, w większości przypadków takie, że pozycje wzdłuż osi X reprezentowały pojedyncze bity w słowie, podczas gdy lokalizacje Y były różnymi słowami.

Aby zapisać wartość do pamięci, adres został wzmocniony i przesłany do płytek odchylających Y, tak aby wiązka była przymocowana do poziomej linii na ekranie. Następnie zegar ustawia płytkę odchylającą X na rosnące napięcia, powodując skanowanie wiązki wzdłuż wybranej linii. Pistolet został ustawiony na domyślną energię zbliżoną do V cr1 , a bity z komputera podawane do pistoletu w celu modulowania napięcia w górę iw dół tak, aby zera były poniżej V cr1 a jedynki powyżej. Zanim promień dotarł na drugą stronę linii, dla każdej jedynki narysowano wzór krótkich kresek, podczas gdy zera były pustymi lokalizacjami.

Aby odczytać wartości z powrotem na zewnątrz, płytki ugięcia były ustawione na te same wartości, ale energia pistolet ustawiona na wartość powyżej V CR2 . Gdy wiązka skanowała linię, luminofor został przesunięty znacznie poza próg emisji wtórnej. Gdyby wiązka znajdowała się nad pustym obszarem, pewna liczba elektronów zostałaby uwolniona, ale jeśli byłaby nad oświetlonym obszarem, liczba ta byłaby zwiększona o liczbę elektronów przyklejonych do tego obszaru. W lampie Williamsa wartości te odczytywano mierząc pojemność metalowej płytki tuż przed stroną wyświetlacza lampy. Ponieważ proces odczytu usuwał również wszelkie zapisane wartości, sygnał musiał zostać zregenerowany przez powiązane obwody. CRT z dwoma działami elektronowymi, jednym do czytania i jednym do pisania, uczynił ten proces trywialnym.

Systemy obrazowania

Najwcześniejsze komputerowe systemy graficzne , takie jak TX-2 i DEC PDP-1 , wymagały całej uwagi komputera. Lista wektorów przechowywanych w pamięci głównej była okresowo odczytywana na wyświetlaczu w celu odświeżenia jej przed wyblaknięciem obrazu. Zwykle zdarzało się to na tyle często, że nie było czasu na cokolwiek innego, a systemy interaktywne, takie jak Spacewar! były wysiłki programistyczne tour-de-force.

Dla celów praktycznych opracowano wyświetlacze graficzne, które zawierały własną pamięć i związany z nią bardzo prosty komputer, który odciążał zadanie odświeżania z komputera mainframe . To nie było tanie; że IBM 2250 grafika zacisków używane z IBM S / 360 kosztować $ 280.000 w 1970 roku.

Rurka magazynująca może zastąpić większość lub całość zlokalizowanego sprzętu, przechowując wektory bezpośrednio w wyświetlaczu, zamiast w powiązanym komputerze lokalnym. Polecenia, które wcześniej powodowały wymazanie pamięci terminala, a tym samym wyczyszczenie wyświetlacza, można było emulować, skanując cały ekran z energią powyżej V cr2 . W większości systemów powodowało to szybkie „miganie” całego ekranu przed wyczyszczeniem stanu pustego. Dwie główne zalety to:

  • Bardzo niskie zapotrzebowanie na przepustowość w porównaniu do wyświetlaczy z grafiką wektorową , co pozwala na znacznie większe odległości między komputerem a terminalem
  • Nie ma potrzeby korzystania z lokalnej pamięci RAM (jak w nowoczesnych terminalach), która w tamtych czasach była nieproporcjonalnie droga.

Ogólnie rzecz biorąc, tuby do przechowywania można podzielić na dwie kategorie. W bardziej powszechnej kategorii były w stanie przechowywać tylko obrazy „ binarne ”; dowolny punkt na ekranie był oświetlony lub ciemny. Tektronix Direct-View bistabilny bagażu Tube był chyba najlepszym przykładem w tej kategorii. Inne tuby do przechowywania były w stanie przechowywać obrazy w skali szarości / półtonów ; kompromisem był zwykle znacznie skrócony czas przechowywania.

Niektóre pionierskie wyświetlacze tubowe to ARDS (Advanced Remote Display Station) firmy MIT Project MAC, terminale wyświetlacza Computek serii 400 (komercyjna pochodna), które wykorzystywały wyświetlacz Tektronix typu 611, oraz terminal Tektronix 4014 , ten ostatni stał się de facto komputer standardowy zacisk jakiś czas po jego wprowadzeniu (później są naśladowane przez inne systemy z powodu tego stanu).

Pierwszy uogólniony system nauczania wspomaganego komputerowo, PLATO I , c. 1960 na ILLIAC I , jako wyświetlacz grafiki komputerowej użył tuby akumulacyjnej. PLATO II i PLATO III również wykorzystywały tuby akumulacyjne jako wyświetlacze.

Zobacz też

Uwagi