Видеоконтроллеры - Конспект, раздел Информатика, Основные блоки ЭВМ, их назначение и функциональные характеристики
Видеоконтроллер {Видеоадаптер) Является Внутрисистемны...
Видеоконтроллер {видеоадаптер) является внутрисистемным устройством, преобразующим данные в сигнал, отображаемый монитором, и непосредственно управляющим монитором и выводом информации на его экран. Видеоконтроллер содержит графический контроллер, растровую оперативную память (видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию), микросхемы ПЗУ, а для аналоговых мониторов — и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).
Контроллер (специализированный процессор) формирует управляющие сигналы для монитора и управляет выводом закодированного изображения из видеопамяти, регенерацией ее содержимого, взаимодействием с центральным процессором. Контроллер с аппаратной поддержкой некоторых функций, позволяющей освободить центральный процессор от выполнения части типовых операций, называется акселератором (ускорителем). Акселераторы эффективны при работе со сложной графикой: многооконным интерфейсом, трехмерной графикой и т. п. Основными компонентами специализированного процессора являются: SVGA-ядро, ядро 20-ускорителя, ядро ЗО-ускорителя, видеоядро, контроллер памяти, интерфейс системной шины, интерфейс внешнего порта ввода-вывода. Аппаратно большая часть этих компонентов реализуется на одном кристалле (видеочипсете) видеоконтроллера.
Поясним некоторые компоненты:
□ 2D-ускоритель — устройство, осуществляющее обработку графики в двух координатах на одной плоскости;
□ 3D-ускоритель — устройство, осуществляющее формирование и обработку трехмерных изображений. В процессе формирования 3D-изображения аппаратный 3D-ускоритель взаимодействует со специализированным программным обеспечением. Таким программным обеспечением, существенно облегчающим работу 3D-ускорителя, являются интерфейсы API: Direct X, Open GL, Open ML. Эти интерфейсы поддерживаются большинством современных видеочипсетов.
В чипсете GeForce3 впервые стали использоваться небольшие программки — шейдеры, которые прикладные программы посылают на видеоконтроллер. Если последний распознает их, то обеспечивается возможность обрабатывать трехмерные изображения с гораздо большей точностью.
Процесс построения трехмерных компьютерных изображений (часто называемый конвейером) имеет несколько этапов:
1. Определение состояния объектов.
2. Определение соответствующих текущему состоянию геометрических трехмерных моделей.
3. Разбиение этих моделей на простые элементы — графические примитивы, в качестве которых чаще всего используют треугольники. Треугольники в качестве примитива весьма удобны: для их размещения в пространстве достаточно указать координаты всего трех углов; эти же координаты полностью определяют положение и всей плоскости в трехмерном пространстве (именно на этом этапе подключается аппаратный 3D-ускоритель).
4. Преобразование параметров примитивов в целочисленные значения, с которыми работают аппаратные компоненты.
5. Закраска примитивов (формирование текстур) и финальная обработка.
Текстура — это поверхность среза трехмерного объекта, фрагмент изображения, заносимый в примитив или на весь графический слой. Текстуры хранятся в буфере видеопамяти и путем прямой адресации могут оперативно выводиться на отображение в мониторе.
Основные аппаратные элементы 3D-ускорителя: геометрический процессор, механизм установки и механизм закраски примитивов. Характеристиками ускорителей являются максимальная пропускная способность (треугольников в секунду), максимальная производительность закраски (точек в секунду), скорость (кадров в секунду).
Важная характеристика — емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселов и их атрибутов. Видеоконтроллер должен обеспечить естественное качественное изображение на экране монитора, что возможно при большом числе воспроизводимых цветовых оттенков, высокой разрешающей способности и высокой скорости вывода изображения на экран.
Под разрешающей способностью здесь (так же, как и для мониторов) понимается то количество выводимых на экран монитора пикселов, которое может обеспечить видеоконтроллер. При разрешении 1024 х 768 на экран должно выводиться 786432 пиксела, а при разрешении 2048 х 1536 — 3 145728 пикселов. Для каждого пиксела должна храниться и его характеристика — атрибут.
Количество воспроизводимых цветовых оттенков (глубина цвета) зависит от числа двоичных разрядов, используемых для представления атрибута каждого пиксела. Выделение 4 бит информации на пиксел (контроллеры CGA) позволяло отображать 24 = 16 цветов, 8 бит (контроллеры EGA и VGA) — 28 = 256 цветов, 16 бит (стандарт High Color), 24 и 25 бит (стандарт TrueColor в контроллерах SVGA), соответственно, 216 = 65536, 224 = 16777216 и 225 = = 33554432 цветов. В стандарте TrueColor в отображении каждого пиксела обычно участвуют 32 бита, из них 24 или 25 нужны для характеристики цветового оттенка, а остальные — для служебной информации.
Необходимую емкость видеопамяти для работы с двухмерной графикой можно приблизительно сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселов, выводимых на экран. Например, в стандарте TrueColor при разрешающей способности монитора 1024 х 768 пикселов емкость видеопамяти должна быть не менее 2,5 Мбайт, а при разрешении 2048 х 1536 — не менее 9,5 Мбайт.
При работе со сложными графическими программами, такими, например, как Photoshop, AutoCad, ImageReadSy, 3D Мах и др., ввиду необходимости отображения стереоструктур, слоев и примитивов, их формирующих, необходимая емкость видеопамяти может достигать 128 Мбайт и более (в атрибут каждого пиксела включается кроме его координат X и Y на плоскости значение его третьей координаты Z (глубины). В сложных графических системах требуется большая разрядность Z-буфера (до 32 бит), иначе бывает трудно различить близко расположенные по глубине точки изображения. Кроме того, для ускорения последовательной выборки текстур из памяти иногда создается два буфера. Пока на экран выводится содержимое из одного буфера, ведется расчет размещения текстур для другого буфера. Затем буферы меняются местами. Это позволяет придать движущемуся по экрану изображению большую плавность, но требует двухкратного увеличения объема видеопамяти. Поэтому для ЗD-графики иногда необходима видеопамять до 256 Мбайт. Правда, есть возможность размещать текстуры и в оперативной памяти ЭВМ, но это дополнительно существенно загружает центральный процессор и, несмотря на современные скоростные интерфейсы (PCI Express 16x, например), замедляет работу видеосистемы и ухудшает качество изображения.
В текстовых режимах работы требуется существенно меньшая видеопамять.
Скорость вывода изображения на экран зависит от скорости обмена данными видеопамяти со специализированным процессором, цифроаналоговым преобразователем и центральным процессором.
Для увеличения скорости обмена данными используются:
□ увеличение разрядности и тактовой частоты внутренней шины видеоконтроллера (вплоть до 256 разрядов и 600 МГц);
□ новейшие быстродействующие типы оперативной памяти. В качестве видеопамяти в контроллерах могут применяться различные типы памяти DRAM, как универсальные: SDRAM, DRDRAM, DDR1 и DDR2 SDRAM, - так и особо быстрые специализированные: SGRAM (синхронная графическая), VRAM и WRAM (двухпортовые типы видеопамяти, в памяти WRAM для ввода и вывода информации применяются разнотипные порты), 3D RAM (трехмерная) и т. д.
Скорость обмена данными с центральным процессором определяется пропускной способностью шины, через которую осуществляется обмен. В современных компьютерах используются скоростные интерфейсные шины AGP и PCI Express.
Поскольку в CRT-мониторы чаще всего необходимо подавать аналоговый видеосигнал, для преобразования цифровых данных, хранимых в видеопамяти, в аналоговую форму в видеоконтроллере предусмотрен цифроаналоговый преобразователь RAMDAC (Digital Analog Converter for RAM). Он отвечает за формирование окончательного изображения на мониторе. RAMDAC преобразует результирующий цифровой поток данных, поступающих от видеопамяти, в уровни интенсивности, подаваемые на соответствующие электронные пушки ЭЛТ-монитора — красную, зеленую и синюю. Помимо цифроаналоговых преобразователей для каждого цветового канала (красного, зеленого, синего), RAMDAC имеет встроенную память для хранения данных о цветовой палитре и т. д. Такие характеристики RAMDAC, как его частота и разрядность, также непосредственно определяют качество изображения.
От частоты ЦАП зависит, какое максимальное разрешение и при какой частоте кадровой развертки монитора сможет поддерживать видеоконтроллер. Разрядность определяет, сколько цветов может поддерживать видеоконтроллер. Наиболее широко распространено 8-битовое представление характеристики пиксела на каждый цветовой канал монитора (суммарная разрядность 24).
В видеоконтроллере имеются микросхемы ПЗУ двух типов:
□ содержащие видео-BIOS — базовую систему ввода-вывода, используемую центральным процессором для первоначального запуска видеоконтроллера;
□ содержащие сменные матрицы знаков, выводимых на экран монитора.
Многие видеокарты имеют электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись информации пользователем под управлением специального драйвера, часто поставляемого вместе с видеоадаптером. Таким образом можно обновлять и видео-BIOS, и экранные шрифты.
Основные характеристики видеоконтроллера:
□ режимы работы (текстовый и графический);
□ воспроизведение цветов (монохромный и цветной);
□ число цветов или число полутонов (в монохромном);
□ разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселов по горизонтали и вертикали);
□ емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц — это число запоминаемых графических текстур или текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации может быть выведен на отображение в мониторе);
□ размер матрицы символа (количество пикселов в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора);
□ разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с системной шиной, и т. д.
Общепринятый стандарт формируют следующие видеоконтроллеры:
□ Hercules — монохромный графический адаптер;
□ MDA — монохромный дисплейный адаптер (Monochrome Display Adapter);
□ MGA — монохромный графический адаптер (Monochrome Graphics Adapter);
□ CGA — цветной графический адаптер (Color Graphics Adapter);
□ EGA — улучшенный графический адаптер (Enhanced Graphics Adapter);
□ VGA — видеографический адаптер (Video Graphics Adapter), часто его называют видеографической матрицей (Video Graphics Array);
□ SVGA — улучшенный видеографический адаптер (Super VGA);
□ PGA — профессиональный графический адаптер (Professional GA).
В настоящее время выпускаются и практически используются только видеоконтроллеры типа SVGA и существенно реже PGA.
Для плоских мониторов используются контроллеры типа SXGA (цифровая модификация SVGA) и DVI (Digital Video Interface).
Современные SVGA- и SXGA-видеоконтроллеры поддерживают разрешение до 2048 х 1536, число цветовых оттенков около 33 млн (32-разрядные) и имеют объем видеопамяти 128-256 Мбайт.
Сборщиками эффективных видеоконтроллеров в своих картах используются в основном чипсеты компаний nVidia (карты GeForce) и ATI (карты Radeon). Значительно меньшее распространение получили чипсеты фирм Matrox, SIS, Intel и др.
Видеоконтроллер устанавливается на материнской плате, как видеокарта, в свободный разъем AGP или PCI. Некоторые видеокарты имеют вход для подключения телевизионной антенны (TV in) и тюнер, то есть позволяют через ПК просматривать телепередачи, видеофильмы с видеомагнитофона и видеокамеры; ряд видеокарт имеют разъем для подключения телевизора (TV out), для просмотра видео.
В табл. 12.7 показаны основные характеристики популярных видеочипсетов.
В апреле 2004 года компания nVidia официально объявила о выпуске нового поколения высокопроизводительных видеочипсетов GeForce 6. В этих чипсетах реализована суперскалярная 16-конвейерная архитектура, что позволило не менее чем вдвое увеличить их производительность по сравнению с чипсетами предыдущего поколения. В GeForce 6 впервые реализована поддержка нового интерфейса фирмы Microsoft API DirectX 9 Shader Model 3.0, что позволяет добиться очень высокого качества отображения самых сложных визуальных эффектов.
Новые видеочипсеты имеют программируемую подсистему обработки видео, что обеспечивает еще более качественное изображение. В 2004 году новое поколение представлено двумя видеочипсетами: GeForce 6 6800 и GeForce 6 6800 Ultra.
Таблица 12.7. Основные характеристики некоторых видеочипсетов
| Модель
| Частота ядра, МГц
| Частота памяти, МГц
| Скорость обмена с памятью, Гбайт/с
|
| GeForce2 MX 400
|
|
| 5,8
|
| GeForce2 FX 5200
|
|
| 6,4
|
| GeForce2 FX 5900
|
|
|
|
| GeForce2 FX 5900 Ultra
|
|
|
|
| GeForce4 MX 460
|
|
| 8,8
|
| GeForce4 FX 5600
|
|
| 8,8
|
| GeForce4 FX 5600 Ultra
|
|
| 11,2
|
| Radeon 9100
|
|
| 8,6
|
| Radeon 9600
|
|
| 9,0
|
| Radeon 9600 Pro
|
|
| 9,6
|
| Radeon 9800
|
|
| 20,3
|
| Radeon 9800 Pro
|
|
| 22,4
|
Первый из них используется в видеоконтроллере с памятью GDDR1 128 Мбайт, второй — с новейшей высокоскоростной памятью GDDR3 256 и 512 Мбайт.
В видеоконтроллерах для мониторов на плоских панелях вместо аналоговых интерфейсов SVGA используются специальные скоростные цифровые интерфейсы.
Хронологически первый интерфейс P&D (Plug and Display) был достаточно дорогим, и сейчас в цифровых видеокартах чаще всего используется его упрощенный вариант — интерфейс DFP (Digital Flat Panel). Он обеспечивает пиковую скорость передачи около 2 Гбит/с и поддерживает разрешение мониторов до 1280 х 1024 пикселов при частоте кадровой развертки 60 Гц.
В 2002 году разработан новый интерфейс DVI (Digital Visual Interface). Его начальная версия поддерживает разрешение 1920 х 1080 пикселов, но интенсивно ведется его доработка, поскольку уже появились мониторы на плоских панелях с более высоким разрешением (например мониторы фирмы NEC с разрешением 2048 х 1536).
Интерфейс DVI весьма перспективен, поскольку:
□ обеспечивает надежную передачу данных; в связи с этим возможно существенное увеличение длины соединительных кабелей без потери качества изображения;
□ может работать с дисплеями как цифровыми, так и аналоговыми;
□ поддерживает спецификацию Plug&Play;
□ упрощает архитектуру видеоконтроллера: сейчас уже позволяет для аналоговых мониторов перенести RAMAC в сам монитор; в перспективе позволит удалить из видеоконтроллера всю его аналоговую часть.
Вполне возможно, что через несколько лет стандарт SVGA полностью уступит свое место стандарту DVI.
Все темы данного раздела:
Конспект лекцій
з дисципліни «Архітектура комп'ютерів»
для студентів 2 курсу
для спеціальності 6.0915.01 «Комп'ютерні системи та мережі»
напряму 0915 «Комп’ютерна інженер
Микропроцессор
Микропроцессор (МП) — центральное устройство ПК, предназначенное для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав м
Системная шина
Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:
□ кодовую шину данных (КШ
Основная память
Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и о
Внешняя память
Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней пам
Внешние устройства
Внешние устройства (ВУ) ПК — важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют до 80-85 % стоимости всего ПК.
ВУ ПК обеспечиваю
Дополнительные интегральные микросхемы
К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные интегральные микросхемы, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микр
Элементы конструкции ПК
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы-стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, пр
Функциональные характеристики ЭВМ
Основными функциональными характеристиками ЭВМ являются:
1. Производительность, быстродействие, тактовая частота.
2. Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса.
Производительность, быстродействие, тактовая частота
Производительность современных компьютеров измеряют обычно в миллионах операций в секунду. Единицами измерения служат:
□ МИПС (MIPS — Millions Instruction Per Second) — для операций
Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса
Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность,
Тип и емкость оперативной памяти
Емкость (объем) оперативной памяти измеряется обычно в мегабайтах. Напоминаем, что 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 10242 байт.
Многие современные прикладные программы с оперативной памят
Наличие, виды и емкость кэш-памяти
Кэш-память — это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующи
Вопросы для самопроверки
1. Нарисуйте блок-схему персонального компьютера.
2. Дайте характеристику основных блоков компьютера.
3. Дайте краткую характеристику устройств, входящих в состав микропроцессора.
Микропроцессоры
Наиболее важными компонентами любого компьютера, обусловливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные платы и интерфейсы.
Микропроцессор (МП),
Микропроцессоры типа CISC
Большинство современных ПК типа IBM PC используют МП типа CISC, выпускаемые многими фирмами: Intel, AMD, Cyrix, IBMи т. д. «Законодателем мод» здесь выступает Intel, но ей «на пятк
Микропроцессоры Pentium
Микропроцессоры 80586 (Р5) более известны по их товарной марке Pentium, которая запатентована фирмой Intel (МП 80586 других фирм имеют иные обозначения: К5 у фирмы AMD, Ml у фирмы Cyrix и т. д.). Э
Микропроцессоры Pentium Pro
В сентябре 1995 года были выпущены МП шестого поколения 80686 (Р6), торговая марка Pentium Pro. Микропроцессор состоит из двух кристаллов: собственно МП и кэш-памяти. Но он не полностью совместим с
Микропроцессоры Pentium MMX и Pentium II
В 1997 году появились модернизированные для работы в мультимедийной технологии микропроцессоры Pentium и Pentium Pro, получившие торговые марки, соответственно, Pentium MMX (MMX — MultiMedia eXtent
Микропроцессоры Pentium III
Появившиеся в 1999 году процессоры Pentium III (Coppermine) являются дальнейшим развитием Pentium II. Их главным отличием является основанное на новом блоке 128-разрядных регистров расширение набор
Микропроцессоры Pentium 4
Модификация МП Pentium — Pentium 4 — предназначена для высокопроизводительных компьютеров, в первую очередь серверов, рабочих станций класса high-end и мультимедийных игровых ПК. Рассмотрим основны
Технология НТ
Технология Hyper Treading (tread — поток) реализует многопотоковое исполнение программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы
Технология RAID
Большинство новых микропроцессоров поддерживают технологию Intel RAID (Redundant Array Intensive Disk — массив недорогих дисков с избыточностью). Достоинством этой технологии является простота орга
Новая маркировка МП фирмы Intel
Начиная с 2004 года фирма Intel вводит новую маркировку своих микропроцессоров. Вводимый фирмой единый трехзначный номер процессора будет учитывать сразу несколько характеристик: базовую архитектур
Микропроцессоры Over Drive
Интерес представляют МП Over Drive, по существу, являющиеся своеобразными сопроцессорами, обеспечивающими для МП 80486 режимы работы и эффективное быстродействие, характерные для МП Pentium, а для
Микропроцессоры типа RISC
Микропроцессоры типа RISC содержат только набор простых, чаще всего встречающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматиче
Микропроцессоры типа VLIW
Это сравнительно новый и весьма перспективный тип МП. Микропроцессоры типа VLIWв 2004году выпускают фирмы:
□ Transmeta - это микропроцессор Crusoe м
Физическая и функциональная структура микропроцессора
Физическая структура микропроцессора достаточно сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий и исполняющие модули — блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управля
Устройство управления
Устройство управления (УУ) является функционально наиболее сложным устройством ПК — оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины. Упрощенн
Арифметико-логическое устройство
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функ-
ционально в простейшем варианте АЛУ (рис. 8.2) сос
Микропроцессорная память
Микропроцессорная память (МПП) базового МП 8088 включает в себя 14 двухбайтовых запоминающих регистров. У МП 80286 и выше имеются дополнительные регистры, например, у МП типа VLIW е
Универсальные регистры
Регистры АХ, ВХ, СХ и DX являются универсальными (их часто называют регистрами общего назначения — РОН); каждый из них может использоваться для временного хранения любых данных, при этом позволено
Сегментные регистры
Регистры сегментной адресации CS, DS, SS, ES используются для хранения начальных адресов полей памяти (сегментов), отведенных в программах для хранения1:
□ команд программ
Регистры смещений
Регистры смещений (внутрисегментной адресации) IP, SP, BP, SI,DI предназначены для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смещений относительно начала сегментов):
&n
Регистр флагов
Регистр флагов F содержит условные одноразрядные признаки-маски, или флаги, управляющие прохождением программы в ПК; флаги работают независимо друг от друга, и лишь для удобства они помещены в един
Вопросы для самопроверки
1. Дайте краткую характеристику микропроцессора, его структуры, назначения, основных параметров.
2. Назовите и поясните основные функции, выполняемые микропроцессором.
3. Назовите
Системные платы
Системная (system board, SB), или объединительная, материнская (mother board, MB) плата — это важнейшая часть компьютера, содержащая его основные электронные компонент
Разновидности системных плат
В настоящее время десятки фирм выпускают большое число системных плат, различающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине р
Чипсеты системных плат
Микропроцессоры, устанавливаемые на материнской плате, в определенном диапазоне моделей можно менять, а главным несменяемым функциональным компонентом СП является набор системных ми
Вопросы для самопроверки
1. Поясните роль системной платы в ПК.
2. Назовите основные устройства, расположенные на системной плате ПК.
3. Назовите основные форматы системных плат.
4. Дайте краткую
Интерфейсные системы ЭВМ
Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей.
(В компьютерной литературе иногда вм
Шины расширений
1. Шина PC/XT — 8-разрядная шина данных и 20-разрядная шина адреса, рассчитанная на тактовую частоту 4,77 МГц; имеет 4 линии для аппаратных прерываний и 4 канала для прямого доступа в память (канал
Локальные шины
Современные вычислительные системы характеризуются:
□ стремительным ростом быстродействия микропроцессоров и некоторых внешних устройств
□ появлением программ, требующ
Периферийные шины
Периферийные шины обеспечивают связь центральных устройств машины с внешними устройствами (дисковые накопители, клавиатура, мышь, сканер и др.). Они являются внешними интерфейсами Э
Универсальные последовательные шины
В 2003-2004 годах произошли революционные изменения в интерфейсных системах ЭВМ: сначала произошел переворот в сторону последовательных интерфейсов, а в 2004 году стали активно развиваться и беспро
Последовательная шина USB
Первая и самая распространенная сейчас последовательная шина — это USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина. Она появилась в 1995 году и была призвана заменить такие устарев
Стандарт IEEE 1394
IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 — стандарт Института инженеров по электротехнике и электронике 1394) — новый и перспективный последовательный интерфейс, предназначе
Последовательный интерфейс SATA
В конце 2000 года группа компаний Working Group (Intel, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate и др.) анонсировала новый чрезвычайно эффективный последовательный интерфейс Serial ATA (SATA), обеспечивающий
Семейство последовательных интерфейсов PCI Express
Пожалуй, наиболее перспективно и представляет существенный интерес семейство последовательных интерфейсов PCI Express, информация о базовом протоколе которого появилась в июле 2002 года. PCI Expres
Беспроводные интерфейсы
Беспроводные (wireless) интерфейсы применяются для передачи данных на расстояния от нескольких десятков сантиметров до нескольких километров. Они наиболее удобны для пользователей,
Интерфейсы IrDA
Одним из первых беспроводных интерфейсов, нашедших применение в компьютерах, был стандарт IrDA, связь в котором осуществляется по каналу инфракрасного излучения. Инфракрасный диапазон использовался
Интерфейс Bluetooth
Bluetooth — технология передачи данных по радиоканалам в диапазоне частот около 2,5 ГГц на короткие расстояния даже при отсутствии прямой видимости между устройствами. Первоначально Bluetoot
Интерфейс WUSB
Фирма Intel в качестве основной замены Bluetooth предложила беспроводную версию интерфейса USB — интерфейс WUSB (Wireless USB), который, по ее прогнозам, к 2006 году должен был вытеснить «голубой з
Семейство интерфейсов WiFi
Интерфейсы WiFi относятся к группе интерфейсов, обеспечивающих беспроводной доступ компьютеров к сетям. Базовый стандарт IEEE 802.11 или WiFi (Wireless Fidelity — «беспроводная преданность») был ра
Интерфейсы WiMax
Технология беспроводной связи WiMax — это коммерческое название стандарта IEEE 802.16a, заявленного в январе 2003 года. Это третья версия стандарта IEEE 802.16, впервые предложенного в декабре 2001
Прочие интерфейсы
□ PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) — внешняя шина компьютеров класса ноутбуков. Другое наз
Вопросы для самопроверки
1. Что такое интерфейс?
2. Какие функции выполняет интерфейс?
3. Дайте краткую характеристику шины ISA.
4. Дайте краткую характеристику семейства интерфейсов PCI.
Запоминающие устройства ПК
Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:
□ микропроцессорная память (МПП);
□ регистровая кэш-память;
□ основная память (ОП);
Статическая и динамическая оперативная память
Оперативная память может составляться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory — DRAM) или статического (Static Random Access Memory — SRAM) типа.
Память статического
Регистровая кэш-память
Регистровая кэш-память — высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-памяти недо
Физическая структура основной памяти
Упрощенная структурная схема модуля основной памяти при матричной его организации представлена на рис. 11.1.
При матричной организации адрес ячейки, поступающий в регистр адреса, например
DIP, SIP и SIPP
DIP(Dual In-line Package — корпус с двухрядным расположением выводов) — одиночная микросхема памяти, сейчас используется только в составе укрупненных модулей (в составе модулей SIM
FPM DRAM
FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM) — динамическая память с быстрым страничным доступом, активно используется с микропроцессорами 80386 и 80486. Память со страничным доступом отличается
RAM EDO
RAM EDO(EDO — Extended Data Out, расширенное время удержания (доступности) данных на выходе), фактически, представляют собой обычные микросхемы FPM, к которым добавлен набор регист
BEDO DRAM
BEDO DRAM(Burst Extended Data Output, EDO с блочным доступом). Современные процессоры благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных обмениваются с основной памятью п
DDR SDRAM
DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM - SDRAM II). Вариант памяти SDRAM, осуществляющий передачу информации по обоим фронтам тактового сигнала. Это позволяет удвоить пропускную способно
Постоянные запоминающие устройства
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, или ROM— Read Only Memory, память только для чтения) также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и
Логическая структура основной памяти
Структурно основная память состоит из миллионов отдельных однобайтовых ячеек памяти. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 16 до 512 Мбайт. Емкость
Внешние запоминающие устройства
Устройства внешней памяти, или, иначе, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, по ти
Файлы, их виды и организация
Файлом называется именованная совокупность данных на внешнем носителе информации. В ПК понятие файла применяется в основном к данным, хранящимся на дисках (реже — на кассетной магнитной лент
Управление файлами
Доступом называется обращение к файлу с целью чтения или записи в него информации.
Файловая система поддерживает два типа доступа к файлам:
□ последовательный метод доступа;
Атрибуты файлов
Атрибут — это классифицирующий файл признак, определяющий способ его использования, права доступа к нему и т. д. ОС DOS допускает задание следующих элементов в атрибуте:
&#
Логическая организация файловой системы
Упорядочение файлов, хранящихся в дисковой памяти, называется логической организацией файловой системы. Основой логической организации являются каталоги. Каталогом называется специальный файл, в ко
Спецификация файла
Для того чтобы операционная система могла обратиться к файлу, необходимо указать:
□ диск;
□ каталог;
□ полное имя файла.
Эта информация наличес
Размещение информации на дисках
Дорожки диска разбиты на секторы. В одном секторе дорожки обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно кластерами.
Адресация информации на диске
Используются следующие системы адресации информации на МД:
□ в BIOS — трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (стороны диска), сектора;
□ в DOS — после
Накопители на жестких магнитных дисках
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Hard Disk Drive — HDD) представляют собой устройства, предназначенные для длительного хранения информации. В качестве на
Переносные дисковые накопители
В последнее время переносные накопители (их также называют внешними, мобильными, съемными, а портативные их варианты — карманными — Pocket HDD) получили широкое распространение. Питание переносных
Jaz 1Gb, Jaz 2Gb
Модели Jaz 1Gb, Jaz 2Gb,разработанные компанией Iomega (Jaz 1Gb поддерживают жесткие диски емкостью 1 Гбайт, а дисководы Jaz 2 Gb — диски емкостью 1 и 2 Гбайт). Iomega Jaz 2Gb-диск
ZIV1, ZIV2
ZIV— весьма изящный миниатюрный дисковый накопитель форм-фактора 2,5 дюйма со специальным контроллером, подключаемым к интерфейсам USB 1.1 (ZIV1) или USB 2.0 (ZIV2). Типовой размер
Дисковые массивы RAID
В машинах-серверах баз данных и в суперкомпьютерах часто применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — массив недорогих дисков с избыточностью), в которых несколь
Накопители на гибких магнитных дисках
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, флоппи-дисководы, Floppy Disk Drive, FDD) — устройства, предназначенные для записи и чтения информации с гибких магнитных дисков (ГМД, д
Накопители на флоптических дисках
Накопители на флоптических дискахвыполняют обычную магнитную запись информации, но с существенно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достига
Дисководы Zip
Самыми распространенными после флоппи-дисководов (FDD) приводами гибких дисков являются дисководы Zip,разработанные фирмой Iomega в 1995 году. Устройства Zip базируются на традицио
Форматирование дисков и правила обращения с ними
Каждый новый диск в начале работы с ним следует отформатировать. Форматирование диска — это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, запись маркеров и дру
Накопители на оптических дисках
Появившийся в 1982 году благодаря фирмам Philips и Sony оптический компакт-диск произвел кардинальный переворот в области персональных компьютеров и индустрии развлечений. Компакт-д
Неперезаписываемые лазерно-оптические диски CD-ROM
Массовое распространение получили CD-ROM. Компакт-диск представляет собой пластиковый поликарбонатовый круг диаметром 4,72 дюйма (встречаются компакт-диски диаметром 3,5; 5,25; 12 и 14 дюймов) и то
Оптические диски с однократной записью
Накопители CD-R позволяют однократно записывать информацию на диски с форм-фактором 4,72 и 3,5 дюйма. Для записи используются специальные заготовки дисков, иногда называемые болванками (target). На
Оптические диски с многократной записью
Накопители CD-RW позволяют многократно записывать информацию на диски с отражающей поверхностью, под которую нанесен слой типа Ag-In-Sb-Te (содержащий серебро, индий, сурьму, теллур) с изменяемой ф
Цифровые диски DVD
Настоящий переворот в технике внешних запоминающих устройств готовы совершить новые, впервые появившиеся в 1996 году цифровые видеодиски, имеющие габариты обычных CD-ROM, но значительно большей емк
Накопители на магнитооптических дисках
Принцип работы магнитооптического накопителя (Magneto Optical) основан на использовании двух технологий — лазерной и магнитной. Запись информации осуществляется на магнитном носител
Накопители на магнитной ленте
Накопители на магнитной ленте были первыми ВЗУ вычислительных машин.
В универсальных компьютерах широко использовались и используются накопители на бобинной магнитной ленте (НМЛ), а в перс
Устройства флеш-памяти
Флеш-диски (Flash Disks) — весьма популярный и очень перспективный класс энергонезависимых запоминающих устройств. Флеш-диски (твердотельные диски) являются модификацией HDD и представляют собой ус
Вопросы для самопроверки
1. Приведите классификацию запоминающих устройств ПК и дайте краткую характеристику отдельных классов.
2. Что такое и где используется статическая оперативная память, динамическая оператив
Видеотерминальные устройства
Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из
Видеомониторы на базе ЭЛТ
В состав монитора входят:
□ электронно-лучевая трубка;
□ блок разверток;
□ видеоусилитель;
□ блок питания и т. д.
Электронно-луч
Монохромные мониторы
Монохромные мониторы существенно дешевле цветных, имеют более четкое изображение и большую разрешающую способность, позволяют отобразить десятки оттенков «серого цвета», менее вредны для здо
Цветные мониторы
В цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red
Виды развертки изображения на мониторе
Блок разверток может подавать в отклоняющую систему монитора напряжения разной формы, от которой зависит вид развертки изображения. Различают три типа разверток:
□ растровую;
Цифровые и аналоговые мониторы
В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые.
В аналоговых мониторах ручное управление строится на основе поворотных потенциометров, в цифровых —
Размер экрана монитора
Мониторы выпускаются с экранами разных размеров.
Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах: для IBM PC-совместимых ПК приняты типоразмеры экранов 12, 14, 15,
Вертикальная (кадровая) развертка
Важной характеристикой монитора является частота его кадровой развертки. Смена изображений (кадров) на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за
Разрешающая способность мониторов
Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из отображаемых символов расширенного набора ASCII, ф
Частотная полоса пропускания
Ширина полосы пропускания частот имеет важное самостоятельное значение, поскольку от нее зависит четкость изображения на экране (очень часто на коробке от монитора указывается только это значение).
Эргономичность электронно-лучевых мониторов
Эргономичность монитора определяется удачным подбором таких характеристик, как качество картинки на экране, габариты, вес, дизайн монитора, а также, в большей степени, его безвредно
Стандарт ТСО-99
Требования, которые ТСО-99 предъявляет к обычным электронно-лучевым (CRT) мониторам, делятся на 6 основных категорий. В первых двух объединены свойства, характеризующие визуальную эргономичность ап
Защитные фильтры для мониторов и их выбор
Итак, даже если видеомонитор полностью удовлетворяет требованиям международного стандарта MPR-2 (дисплеи Low Radiation), от его излучений желательна дополнительная защита. Предложений на этот счет
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD — Liquid Crystal Display) — это цифровые плоские мониторы.
Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при опред
Плазменные мониторы
В плазменных мониторах (PDP — Plasma Display Panels) изображение формируется сопровождаемыми излучением света газовыми разрядами в пикселах панели. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных п
Электролюминесцентные мониторы
Электролюминесцентные мониторы (FED — Field Emission Display) в качестве панели используют две тонкие стеклянные пластины с нанесенными на них прозрачными проводами. Одна из этих пластин покрыта сл
Светоизлучающие мониторы
В светоизлучающих мониторах (LEP — Light Emitting Polymer) используется в качестве панели полупроводниковая полимерная пластина, элементы которой под действием электрического тока начинают светитьс
Стереомониторы
Разработано и второе поколение мониторов, создающих объемное трехмерное изображение. Для создания трехмерного (3D), а точнее стереоскопического изображения необходимо показывать левому и правому гл
Вопросы для самопроверки
1. Приведите многоаспектную классификацию мониторов.
2. Перечислите и поясните основные параметры, учитываемые при выборе ЭЛТ-монитора.
3. Поясните основные факторы, влияющие на з
Клавиатура
Клавиатура— важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК. На клавишах нанесены буквы латинского и нац
Графический манипулятор мышь
Следует кратко остановиться и на другом типе устройств ручного ввода информации в ПК. Речь идет о графических манипуляторах, в качестве которых используются сенсорные экраны, планше
Принтеры
Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода данных из компьютера, преобразующие ASCII-коды и битовые последовательности в соответствующие им символы и фиксирующи
Матричные принтеры
В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, тем более что и прочие типы знакосинтезирующих принтер
Струйные принтеры
Это самые распространенные в настоящее время принтеры. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки
Лазерные принтеры
Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшими разрешением и скоростью. В них применяется электрографический способ формирования изображений, используемый
Термопринтеры
Термопринтеры относятся к группе матричных принтеров. В них используется термоматрица и специальная термобумага или термокопирка. Принцип действия термопринтера весьма прост. Печата
Твердочернильные принтеры
Твердочернильная технология разработана фирмой Tektronix, являющейся частью компании Xerox. Красители, используемые в твердочернильном принтере, представляют собой твердые кубики цв
Сервисные устройства
Быстродействующие принтеры, как уже отмечалось, имеют собственную буферную память, используемую как при обмене данными с ПК, так и для хранения загружаемых шрифтов. Память у матричных принтеров неб
Сетевые принтеры
Сетевой принтер — принтер, имеющий IP-адрес и, таким образом, являющийся своеобразным веб-сайтом. К такому принтеру можно обращаться через IP-адрес с помощью обычного браузера, извлекать полную инф
Сканеры
Сканер — это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного документа. Это могут быть тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другая информация. Сканер, п
Типы сканеров
Ручные сканеры конструктивно самые простые — они состоят из линейки свето-диодов и источника света, помещенных в единый корпус. Перемещение по изображению такого сканера
Векторный.
В растровом формате изображение запоминается в файле в виде мозаичного набора множества точек, соответствующих пикселам отображения этого изображения на экране дисплея. Файл, созда
Дигитайзеры
Дигитайзер (digitizer), или графический планшет, — это устройство, главным назначением которого является оцифровка изображений. Он состоит из двух частей: основания
Основные характеристики дигитайзеров
Дигитайзеры бывают:
□ электростатические;
□ электромагнитные.
В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электростатического
Плоттеры
Плоттеры (plotter, графопостроитель) — устройства вывода графической информации (чертежей, схем, рисунков, диаграмм и т. д.) из компьютера на бумажный или иной вид носителя.
Типы плоттеров
Перьевые плоттеры (pen plotter) — это электромеханические устройства векторного типа, в которых изображение создается путем вычерчивания линий при помощи пишущего элемента, обобщенно называе
Вопросы для самопроверки
1. Назовите и кратко охарактеризуйте основные разновидности клавиатур.
2. Назовите и кратко охарактеризуйте основные разновидности графических манипуляторов.
3. Назовите основные
Новости и инфо для студентов