最新液晶显示课件PPT.ppt 71页

'进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅液晶显示 液晶材料与液晶显示器的原理液晶的发现液晶的分类液晶的光电效应液晶显示器的基本原理 液晶的发现1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔在做加热胆甾醇苯甲酸脂结晶的实验时发现：在145.5摄氏度时，结晶凝结成浑浊粘稠的液体，加热到178.5摄氏度时,形成了透明的液体．德国物理学家莱曼用偏光显微镜观察时，发现这种材料有双折射现象，他阐明了这一现象并提出了“液晶”这一学术用语． 按照液晶的形成条件分类采用降温的方法,既将熔融的液体降温，当降温到一定程度后分子的取向有序化，从而获得液晶态．有机分子溶解在溶剂中，使溶液中溶质的浓度增加，溶剂的浓度减小，有机分子的排列有序而获得液晶．熔致液晶热致液晶 构成液晶态的结构单元１．棒状分子２．盘状分子３．由长链或盘状分子连接而成的柔性长链聚合物４．由双亲分子自组装而成的膜 液晶的三种结构类型向列型：分子倾向于沿特定的方向排列，存在长程的方序．分子的质心位置分布却是杂乱无章的，不存在长程的位置序．表现出液体的特征，具有流动性． 液晶的三种结构类型胆甾型：在胆甾相中，长型分子是扁平的，依靠端基的相互作用，依次平行排列成层状。它们的长轴在平面上，相邻两层间分子长轴的取向规则地扭转在一起，角度的变化呈螺旋型。 液晶的三种结构类型：近晶型：棒状分子相互平行地排列成层状结构，分子的长轴垂直与层面．在层内，分子的排列具有二维有序性，分子的质心位置排列则是无序的，分子只能在本层内活动．在层间具有一维平移序，层间可以相互滑移．back 液晶分子的光电效应描述液晶分子光电效应的重要物理量：１．介电系数２．折射系数 液晶分子的光电性质液晶分子大多由棒状或碟状分子形成,所以与分子长轴平行或垂直方向的物理特征会有所差异，这就是液晶分子结构的异方性．由于液晶分子结构的异方性，所以液晶分子在介电系数和光电系数等光电系数上都具有异方性． 液晶分子的光电性质介电系数：介电系数可以分为与指向矢平行的分量和与指向矢垂直的分量。当时称为介电系数异方性为正型的液晶。可以用在平行配位。当时称为介电系数异方性为负型的液晶。只有用在垂直配位才能显示所需的光电效应。 液晶分子的光电性质折射系数：折射系数也同介电系数相似，依照与指向矢垂直与平行的方向分成两个方向的向量．与指向矢平行的分量为　　，与指向矢垂直的分量为　　．back 液晶显示器(LCD)的基本原理LiquidCrystalDisplay１．偏振片透光原理２．液晶对光线的调制作用３．常见的三种液晶显示器 液晶显示器的基本原理偏振片透光原理：偏振片只允许偏振方向与它的偏振化方向平行的光透过，如果让两个偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向与第二个偏振片的偏振化方向垂直，光不能通过第二个偏振片． 液晶显示器的基本原理把液晶放在两个偏振片之间，在向列型液晶中，棒状分子的排列是彼此平行的．如果上下两玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子将采取逐渐过渡的方式被扭转成螺旋状． 液晶显示器的基本原理如果有光线进入,通过第一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向.由于光线沿着分子排列的方向传播，光线最终将从另一端射出．如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不能扭转将不会通过第二个极板． 液晶显示器的基本原理液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度． 液晶显示器结构液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料——胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。 常见的三种液晶显示器TN-LCD(扭曲向列型液晶显示器）：TwistedNematic-LCD常用于电子手表，计算器． 常见的三种液晶显示器STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器）SuperTwistedNematic-LCD常用于手机显示屏,游戏机屏 常见的三种液晶显示器TFT-LCD(薄膜型液晶显示器）：ThinFilmTransistor-LCD常用于液晶显示屏，数码照相机 TN、STN型的结构液晶盒中玻璃片的两个外侧分别巾有偏光片，这两片偏光片的偏光轴相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且与液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是将高分子塑料薄膜在一定的工艺条件下进行加工而成的 TN型液晶向列型液晶夹在两片玻璃中间，这种玻璃的表面上先镀有一层透明导电薄膜ITO(氧化铟锡)以作电极之用，然后在有薄膜电极的玻璃上涂取向层PI(聚酰亚胺)，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然状态具有90度的扭曲，利用电场可使液晶分子旋转，液晶的双折射率随液晶的方向而改变，结果偏振光经过TN型液晶后偏振方向发生转动。 TN型液晶只要选择适当的厚度使偏振光的偏振方向刚好改变90度，就可利用两个平行偏光片使得光完全不能通过。而足够大的电压又可以使得液晶方向与电场方向平行，这样光的偏振方向就不会改变，光就可通过第二个偏光片． STN型液晶STN型的显示原理与TN相类似，不同的是TN扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度，而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180~270度。 STN型液晶单纯的TN液晶显示器本身只有黑白两种情形，而STN液晶显示器牵涉液晶材料的关系，以及光线的干涉现象，因此显示的色调都以淡绿色与橘色为主。如果在单色STN液晶显示器加上一彩色滤光片，并将单色显示像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，再经由三原色比例之调和，也可以显示出全彩模式的色彩。 TFT型液晶 TFT型液晶在玻璃基片上沉积一层硅,通过印刷光刻等工序作成晶体管阵列,每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。再把液晶灌注在两片玻璃之间,由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真，称为真彩． TFT型液晶对于TFT-LCD而言彩色滤光片是很重要的，利用红，绿，蓝三原色，可混合出各种不同的颜色，很多平面显示器就是利用此原理显示色彩，把三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰阶变化，然后把临近的三个RGB显示的点当作一个像素 谢谢观赏 第11章代码优化学习目标：掌握：基本块的划分、基本块的DAG优化理解：什么是局部优化、循环优化、全局优化了解：循环优化技术 11.1优化技术简介11.2局部优化11.3循环优化简介 11.1优化技术简介什么是优化：所谓优化是对代码进行等价变换，使得变换后的代码的效率更高（节省运行时间、存储空间或两者兼而有之）优化可在编译的不同阶段进行，最主要的优化有中间代码优化（不依赖具体计算机）目标代码优化（依赖于具体计算机） 中间代码优化中间代码源代码编译前端代码生成目标代码目标代码优化编译的优化工作阶段 优化的分类：根据优化涉及的程序范围，分为：局部优化：在只有一个入口、一个出口的基本块上进行优化循环优化：对循环中的代码进行优化全局优化：在整个程序范围内进行的优化 中间代码优化常用技术1.删除多余运算（删除公共子表达式）如果子表达式E在前面计算过，且之后E中的变量值都未改变，那么E的重复出现称为公共子表达式，可避免重复计算 (1)和(4)中都有4*I的运算，(1)到(4)之间无对I的赋值，显然两次计算的值是相等的，(4)的运算是多余的例(1)T1:=4*I(2)T2:=addr(A)－4(3)T3:=T2[T1]T4:=4*I(5)……(4)变换成T4:=T1 2.合并已知量与复写传播如果运算量都是已知量，则在编译时就算出它的值，称为合并已知量若有A:=B，称为把B值复写到A。如果其后有引用A的地方，且其间A、B的值都未改变，则可把对A的引用改为对B引用，称为复写传播。例：（1）I:=1（2）T1:=4*I（3）T4:=T1（4）T6:=T5[T4]I是已知量把T1的值复写到T4（4）T6:=T5[T1]复写传播（2）T1:=4合并已知量 3.删除无用赋值有些变量的赋值从未被引用，称为无用赋值，应删除。无用赋值分三种情况：变量被赋值，但在程序中从未被引用（在局部范围内难判定）变量赋值后未被引用又重新赋值，则前面赋值是无用的变量的赋值只被计算变量自己引用，其他变量都不引用它 例（1）I:=1（2）T1:=4（3）T3:=T2[T1]（4）T4:=T1（5）I:=I+1（6）T1:=T1+4（7）ifT1≤80goto(3)(4)中对T4赋值，但T4未被引用；(1)和(5)对I赋值，但只有(5)中计算I时引用I如果程序其他地方不需要引用T4和I，则(4)、(1)和(5)是无用赋值，可删除。（2）T1:=4（3）T3:=T2[T1]（6）T1:=T1+4（7）ifT1≤80goto(3) 4.其他优化技术以下优化技术将在循环优化中介绍：代码外提强度削弱变换循环控制条件（删除归纳变量） 11.2局部优化局部优化是指基本块内的优化基本块是指程序中一顺序执行的语句序列，其中只有一个入口语句和一个出口语句。执行时只能从入口语句进入，从其出口语句退出 11.2.1基本块的划分把程序（中间代码形成）划分成基本块的算法：1.求基本块的入口语句，它们是：程序的第一个语句；或者条件转移或无条件转移语句的转移目标语句；或者紧跟在条件转移语句后面的语句。 2．对每一入口语句，构造其所属的基本块:它是由该入口语句到下一入口语句(不包括下一入口语句);或到一转移语句(包括该转移语句);或到一停止语句(包括该停止语句)之间的语句序列组成的。3．凡未被纳入某一基本块的语句，是不会被执行到的语句，可以把它们删除。 例：readXreadYR:=XmodYifR=0goto(8)X:=YY:=Rgoto(3)writeYhalt(1)、(3)、(5)和(8)是入口语句，分别构成基本块B1{(1)、(2)}B2{(3)、(4)}B3{(5)、(6)、(7)}B4{(8)、(9)}readXR:=XmodYX:=YwriteY 11.2.2基本块的DAG表示DAG(DirectedAcyclicGraph)是无环路有向图的简称1.基本块的DAG是一种其结点带有标记或附加信息的DAG：叶结点(无后继的结点)以一标识符或常数作标记，表示该结点代表该变量或常数的值内部结点(有后继的结点)以一运算符作标记，表示该结点代表用该算符对其后继结点所代表的值进行运算的结果各结点都可以附加上一个或多个标识符，表示这些变量具有该结点所代表的值 基本块的DAG的例子T0:=3.14T1:=2*T0T2:=R+rA:=T1*T2B:=AT3:=2*T0T4:=R+rT5:=T3*T4T6:=R－rB:=T5*T6－+rT6A,B,T5*T1,T3T0R6.283.14T2,T4n5n7n2n3n4n1B*n6n8ni是结点编号结点下面的符号（运算符、标识符或常量）是各结点的标记结点右边的标识符是结点的附加标识符 2.四元式及其相应的DAG结点形式0型：A:=B(:=,B,－,A)Bn1An2n1opBA1型：A:=opB(op,B,－,A)2型：A:=BopC(op,B,C,A)n3n1n2BCopA 3构造基本块的DAG的算法算法准备：假定DAG各结点信息将用适当的数据结构来存放，并设有一个标识符（包括常数）与结点的对应表。NODE(A)是描述这种对应关系的函数，它的值或为n（表示结点n上有A作为标记或附加标识符），或无定义。算法：首先DAG为空，对基本块的每一四元式，按其类型分别处理： 对0型（A:=B）YNNYNODE(B)有定义构造叶结点B令该结点为nNODE(A)有定义从NODE(A)的附加标识符中删去A在结点n上附加A下一四元式nBA 对1型（A:=opB）YYNNYNYNYNYNNODE(B)有定义构造叶结点BNODE(B)标记常数执行opB得P有标记为op后继为NODE(B)的结点NODE(B)为新结点删除NODE(B)结点NODE(P)有定义构造叶结点P构造该结点从NODE(A)的附加标识符中删去A令该结点为nNODE(A)有定义在结点n上附加A下一四元式npAnBopA 对于2型（A:=BopC）YYNNN删除NODE(C)结点NODE(C)是新结点NODE(P)有定义构造叶结点PYNYNYNYYN下一四元式执行BopC得PNODE(B)是新结点删除NODE(B)结点NODE(B),NODE(C)均标记常数NNODE(B)有定义构造叶结点B构造叶结点CNODE(C)有定义有标记为op后继为NODE(B)、NODE(C)的结点构造该结点Y令该结点为nNODE(A)有定义从NODE(A)的附加标识符中删去A在结点n上附加AnBCopAnAp 例：构造以下基本块的DAG(1)T0:=3.14(2)T1:=2*T0(3)T2:=R+r(4)A:=T1*T2(5)B:=A(6)T3:=2*T0(7)T4:=R+r(8)T5:=T3*T4(9)T6:=R－r(10)B:=T5*T6T6,T5,T3T0,T46.28n2Rn3rn43.14n1B*n6*n8－n7+n52T1T2A,B2 11.2.3DAG的应用在一个基本块被构造成相应的DAG的过程中，进行了如下基本的优化工作：合并已知量在DAG构造算法中，如果运算量都是已知量，则不生成计算该结点值的内部结点，而执行该运算，将计算结果生成一个叶结点，实现了合并已知量优化 删除多余运算对具有公共子表达式的所有四元式，只生成一个计算该表达式的内部结点，所有被赋值的变量都作为该结点的附加标识符，实现了删除多余运算的优化删除无用赋值如果变量被赋值后，在它被引用前又被重新赋值，则变量被从具有前一个值的结点上删除 －+rT6A,T5*T1,T3T0R6.283.14T2,T4n5n7n2n3n4n1B*n6n8(1)T0:=3.14(2)T1:=6.28(3)T3:=6.28(4)T2:=R+r(5)T4:=T2(6)A:=6.28*T2(7)T5:=A(8)T6:=R－r(9)B:=A*T6由DAG重新生成原基本块的一个优化的代码序列： 原基本块的四元式序列G(1)T0:=3.14(2)T1:=2*T0(3)T2:=R+r(4)A:=T1*T2(5)B:=A(6)T3:=2*T0(7)T4:=R+r(8)T5:=T3*T4(9)T6:=R－r(10)B:=T5*T6按DAG重新写成的四元式序列G’(1)T0:=3.14(2)T1:=6.28(3)T3:=6.28(4)T2:=R+r(5)T4:=T2(6)A:=6.28*T2(7)T5:=A(8)T6:=R－r(9)B:=A*T6G中(2)(6)的已知量已合并G中(5)的无用赋值已删除G中(3)(7)的公共子表达式R+r只计算一次，删除了多余运算 利用DAG进行优化删除在基本块后不被引用变量的赋值rR6.283.14－+T6A,T5*T1,T3T0T2,T4n5n7n2n3n4n1B*n6n8假如T0，T1，…，T6在基本块后都不被引用，则这些符号可在DAG附加标识符中删去，重写四元式得到进一步的优化：（1）S1:=R+r（2）A:=6.28*S1（3）S2:=R－r（4）B:=A*S2其中S1和S2是临时变量。T0，T1，…，T6被赋值的代码被优化掉 11.3循环优化简介循环就是程序中那些可能反复执行的代码序列。因为循环中的代码要反复执行，所以循环的代码优化对提高目标代码的效率将起更大的作用。 11.3.1程序流图把控制流的信息加到基本块集合上构成的有向图称为表示程序的流图，简称流图。流图的构造方法：点集：以基本块为结点，含程序第一条语句的结点为首结点。边集：从基本块Bi向基本块Bj引有向边，仅当Bj在程序中的位置紧跟在Bi之后,且Bi的出口语句不是无条件转移语句或停止语句。或者Bi的出口是转移语句(goto(s)或if…goto(s))，并且转移目标(s)是Bj的入口语句。 例：构造以下程序的流图(1)readX(2)readY(3)R:=XmodY(4)ifR=0goto(8)(5)X:=Y(6)Y:=R(7)goto(3)(8)writeY(9)halt(1)readX(2)readY(3)R:=XmodY(4)ifR=0goto(8)(5)X:=Y(6)Y:=R(7)goto(3)(8)writeY(9)halt 11.3.2循环优化1.代码外提把循环不变运算，即其结果独立于循环执行次数的表达式，提到循环的前面，使之只在循环外计算一次，这种优化称为代码外提。循环不变运算：运算量为常量或在循环外定值，每次循环时其值不变的运算。 (1)P:=0(2)I:=1(3)T1:=4*I(4)T2:=addr(A)－4(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(7)T5:=addr(B)－4(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(11)I:=I+1(12)ifI≤20goto(3)中间代码段B1B2(1)P:=0(2)I:=1(4)T2:=addr(A)－4(7)T5:=addr(B)－4(3)T1:=4*I(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(11)I:=I+1(12)IfI≤20goto(3)代码外提后B1B2(4)中的运算量addr(A)是分配的数组A的首地址，是个常量，4也是常量，因而(4)是循环不变运算，同样(7)也是循环不变运算，(4)、(7)都可提到循环前 2.强度削弱强度削弱是指把程序中强度大的运算替换成强度小的运算。例如把乘法运算换成加法运算等 (1)P:=0(2)I:=1(4)T2:=addr(A)－4(7)T5:=addr(B)－4(3)T1:=4*I(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(11)I:=I+1(12)IfI≤20goto(3)中间代码段(1)P:=0(2)I:=1(4)T2:=addr(A)－4(7)T5:=addr(B)－4(3)T1:=4*I(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(11)I:=I+1(3’)T1:=T1+4(12)ifI≤20goto(5)强度削弱 I和T1始终保持T1:=4*I的线性关系这样把(12)的循环控制条件I≤20变换成T1≤80，程序的运行结果不变这种变换称为变换循环控制条件经过这一变换，循环中I的值不被引用，四元式(11)可被删去，这是变换的目的所在。(1)P:=0(2)I:=1(4)T2:=addr(A)－4(7)T5:=addr(B)－4(3)T1:=4*I(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(11)I:=I+1(3’)T1:=T1+4(12)ifI≤20goto(5)变换循环控制条件 (1)P:=0(2)I:=1(4)T2:=addr(A)－4(7)T5:=addr(B)－4(3)T1:=4*I(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(3’)T1:=T1+4(12)ifT1≤80goto(5)变换循环控制条件中间代码段(1)P:=0(2)I:=1(4)T2:=addr(A)－4(7)T5:=addr(B)－4(3)T1:=4*I(5)T3:=T2[T1](6)T4:=T1(8)T6:=T5[T4](9)T7:=T3*T6(10)P:=P+T7(11)I:=I+1(3’)T1:=T1+4(12)ifI≤20goto(5) 本章小结主要讨论在中间代码级别上进行的优化优化的种类：局部优化、循环优化、全局优化基本块内的优化删除公共子表达式、合并已知量、复写传播、删除无用赋值借助DAG进行基本块的优化循环优化代码外提、强度削弱、变换循环控制条件'