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IPA 小註解

這裡的 IPA 是指 intermediate physical address. 一般印象中只有 virtual address (VA = 虛擬地址) 和 physical address (PA = 實際地址), 為何又多了不虛不實的中實戶 – 中間實際位址呢? 主要是因為 hypervisor mode 的關係.
首先, CPU 可以透過 MMU (Memory Management Unit) 來完成virtual address 到的 physical address 的映射. 由於需要以位址查位址, 當然就需要有個表格 – translation table. 在 ARM 的 CPU 架構中, 使用 TTBR  (Translation Table Base Register) 來幫忙查詢.
如果 page size 不大, 而 physical address 很大, 那麼就需要使用多層的 page table 分次查詢.  例如 page size = 4 KB, physical address = 1 GB, 那麼 table 就需要 1G/4K = 256 K 個 entry. 分成 3 層表格, 每一層的 entry 數目就會大幅減小. 在這每一層當中所查出來的 “physical address”, 因為不是最後的真實值, 就稱之為 level N descriptor PA. 
如果打開 hypervisor mode. CPU 所運行的可能是 guest OS 的 virtual address. 萬一 guest OS 和 hypervisor 的 MMU 映射方式不同, 兩者所看到的同一個 virtual address 就不會是同樣的 physical address 了.
此時需要第二度的轉換 (所謂 stage 2 [ref 1]).  每一次的 level N descriptor PA , 就相當於 level N+1 descriptor 的 IPA, 根據它, 透過  VTTBR (virtual TTBR) 轉出 level N+1 descriptor 的 PA.
因此, IPA 的功能是表彰 hypervisor mode 中的特殊 level N descriptor PA.
[REF]

  1. ARM Virtualization Extensions – Memory and Interrupts (Part 2) – See more at: http://www.futurechips.org/understanding-chips/arm-virtualization-part-2-memory-interrupts.html#sthash.wtHYHshp.dpuf

LCD 螢幕小整理

本來這個禮拜要把手邊的幾本書都讀完, 不過昨天發生一個悲劇 – 我的電腦螢幕壞了, 只好花時間研究一下 LCD 螢幕怎麼買?這個三隻小鳥牌的螢幕在臨終之前, 常常有不能從休眠中喚醒的症狀. 近來它被喚醒的難度愈來愈高, 終至昨天為了一時想省電而把它 power off, 哪知它再也醒不來了.  
正好現在資訊月開跑, 3C 產品的價位應該會比較便宜吧!上網查了一下, 我原來那台螢幕的價錢已經可以買到 27 吋了. 既然科技日新月異, 我也要先惡補相關資訊, 以免買錯.
首先, 應該要買 LED 背光的產品, 取代傳統的冷陰極螢光燈 (CCFL) 背光. 基本上廠商自己會進版, LED 具備省電, 壽命長等諸多優點, 我們非買不可.
其次是 LCD 技術, 大致上它分為 TN, VA, 和 IPS 三大類. TN (Twisted Nematic) 是最舊的技術, 不過現在很多螢幕還是走 TN, 包括定位較高階的 27″ 產品, 原因是 TN 技術的價格低廉. VA (Vertical Alignment) 是比 TN 優秀的技術, 特色是對比明顯加大, 亮點機率降低, 但可能會有暗點. VA 有很多衍生的技術, 像是富士的 MVA (Multi-domain Vertical Alignment), 友達的 AMVA  (Advanced MVA), 奇美的SMVA (Super MVA). 最昂貴的一種技術則是 IPS (In Plane Switching).
傳統的 TN 在無電壓的時候, 液晶略微平躺, 此時是亮的; 有電壓時, 液晶會慢慢站起來, 此時是暗的. 因此沒吃到電的壞液晶會變成亮點, 短路是暗點. 反之, VA 在沒電壓的站著, 有電壓是倒下去, 故壞的液晶多數是暗點.  當液晶都還站著的時候, 只要把偏光板設為全黑, 光線就一點也不能通過. 這使得 VA 的對比好過 TN 與 IPS, 勇奪第一.
初期 VA 的可視角不好, 但在 MVA 發明之後就解決了這個問題, 甚至超越的 TN + film (薄膜). 最好的可視角要算是 IPS 技術. IPS 的特點是不讓液晶站了又倒, 倒了又站. 大家一直都平躺的, 只是在原地打轉. 由於 IPS 液晶轉圈的速度比不上站起或是倒下, 因此它的反應速度最慢, 耗電又最多.不過就像 VA 之後有了 MVA, IPS 也有了 S-IPS (Super IPS), AH-IPS(Advanced High Performance IPS) 等等的改進方法, 雖然對比不行, 但是反應速度/透光度或是耗電都有了改善. 它的最大優勢在於可視角在 170 度以上, VA 頂多就是做到 170 度.
在反應速度上, 通常標示為灰階或是 G2G (graylevel to graylevel)  而非全黑到全白. 目前 IPS 的反應速度可以寫到 6ms (acer S275HL). VA大約是 4ms (BenQ GW2750HM), TN 是 2 ms (Samsung S27B350H). 所以 TN 的螢幕都會強調 “激速”. 上面的數據看似 VA 比 IPS 更快, 但 VA 正常的速度應該是 12ms (Envision H2776MHA, Philips 273P3QPYEB), BenQ 比較快是因為開了獨家的 AMA (Advanced Motion Accelerator Technology) mode 讓液晶加速翻身. 
附帶一提, 如果大家去百度查資料的話, 大家都說 IPS 比 VA 快, 在理論上這是不正確的. 如果拿同一代的技術相比, VA 應該不會輸給 IPS. 我想這就是 acer 號稱 6ms, LG (LG IPS277L-BN) 號稱 5ms, 而 BenQ 號稱 4 ms 的原因. 
另外 IPS 的面板是硬的; TN 和 VA 的面板都是軟的. 以前我很怕同事跑討論事情的時候在螢幕上指指點點的, 只要手指按下去, 整塊區域都會出現彩虹. 不管是自己的螢幕或是別人的螢幕, 感覺它都受了內傷. 想必 IPS 可以徹底解決此一問題.
IPS 面板上分布了很多電極, 他們都是住平房, 而不是住樓上下. 因此透光度比較差, 需要更多的背光燈管. 燈管一多, 除了前面提到的耗電問題之外, 黑的地方就不如 VA 黑, 對比範圍因此降低. 對比的數字有兩種, 一種是幾百千萬起跳的動態對比 (contrast ratio max); 另外一種是數字幾千的真實對比 (contrast ratio native). 在真實比對方面VA 大概寫  3000:1~5000:1, IPS 大概是 1000:1, TN 不是不寫, 就是寫動態對 2,000 萬:1. 如果 IPS 要寫動態對的話是 10, 000 萬 :1.
再來就是 LED 燈管的安排有直下式和側照式兩種. 不好的螢幕會有漏光的現象, 開到全黑畫面時, 會看到某一區是亮的. 因此也有些螢幕會標示零漏光. 至於會漏光的螢幕也不是瑕疵品, 而是規格本就如此. 網路上有一些測亮點和漏光的程式可以下載, 如果是新買的螢幕還來得及退換貨的話, 可以測試一下. 否則直接看網路評價應該就可以了.
然後是 bit 數, 有的是 6 bit, 有的是 8 bit, 10bit, 甚至 12 bit (DELL U2711). 6 bit 唯一的好處就是處理的速度比 8 bit 更快. 一般 8 bit 螢幕就會標示為 16.7M (2 (8 x 3)) 色, 只有 VA 和 IPS 可以做到每個原色完整呈現 8 bit, TN 頂多到 16.2M. 16.2M 和 16.7M 看起來差沒有多少, 但 TN 在這一關就是輸了. 
當然, 更厲害的人會關心色偏 (color shift). 這個部分我另外再研究.
至於輸入的接頭也很重要, 如果只有 HDMI 接頭而沒有 DVI 接頭, 那麼需要買 DVI 轉 HDMI 的這條線, 大概幾百塊可以搞定. 若是多一兩組 HDMI, 這又可以接播放機來看電影而不用開電腦. 最後就是有支援 PIP/PBP 的螢幕, 這樣一來價錢難免就破萬元了, 好處是它可以一面打電腦一面看電視. 然而到了這種價位, 難免會想要直接買 26″ 的電視而不是 27″ 的電腦螢幕. 買 PIP 螢幕, 唯一能省下的就是不用買一個支援 PIP 的電視盒, 而是一個普通的電視盒.
考慮到改為買電視的話, 少數機種還支援 MHL, 這樣就可以用手機看大螢幕而不用再幫手機充電. 螢幕的部分有 LG IPS277L-BN, AOC i2757FM, 三星 S27B970D 可選. 當然電視或是螢幕不支援 MHL 也沒關係, 只要手機或平板支援 MHL, 再買一條可以充電的 MHL + power 線, 同樣可以在螢幕上玩 APP, 看網路影片. 這條線在價格方面也是幾百元, 買到 HDMI 公的就可以直接用, 若是買到 HDMI 母的又需要多買一條 HDMI 線.
總之, VA 的性價比較好, IPS 當電視最佳. TN 也可以用, 畢竟這是桌上型電腦螢幕而不是電視, 視角小一點並沒有影響, 只要螢幕腳架可以調整高低就 OK 了. HDMI 也是愈多愈好, 有沒有 3D, USB 或是喇叭無所謂, 大概就是這樣了. 
[補充]
在 LCD 漏光方面, 除了前面提到的背光板漏光, 還有偏光板的漏光. 原本最暗的黑色是靠兩片角度不同的偏光板把光線全部擋掉, 不過就算正面已經把光線遮掉, 換個角度看又不夠黑了, 請看下圖 (取材自 [ref] 6).
leakage view angle
[REF]
1. 簡述 TN、VA、IPS 液晶色彩 與 影像品質
2. LED背光液晶顯示電視
3. 薄膜電晶體液晶顯示器
4.  LCD Color: 8-Bit vs. 6-Bit
5. 螢幕面板怎麼挑?TN、MVA、IPS 各有什麼特色與優點
6. 液晶顯示技術的回顧與展望