Введение 4
Процессор 4
Pentium II 5
Celeron 5
Pentium III 6
Процессор Pentium III(PIII) отличается от PII прежде всего наличием блока Streaming SIMD Extensions – потоковое расширение SIMD(Single Instruction, Many Data – одна инструкция, много данных). Pentium III может выполнять 70 новых инструкций SSE(иногда называемых MMX2). Выпускается по 0,18 и 0,13 мкм технологии. Ниже приводятся два процессора семейства Pentium III: 6
Pentium IV 6
Другие процессоры от INTEL: 6
AMD 7
Корпус 7
Desktop 8
Slim 8
Mini - tower 9
Midi (middle) – tower 9
Big (full) – tower 9
Barebone 10
Кнопки 10
Блок питания 11
Место для системной платы 12
Место для накопителей 13
Существует две разновидности типоразмеров устройств, размещаемых в передней части корпуса компьютера. Еще во времена самых первых РС, в корпусе был предусмотрен отсек для 5,25" накопителя на гибких дисках. Позже появились более компактные накопители с габаритами 3,5" FDD, образующие вторую группу устройств, для которых предусмотрено место в компьютере. Реальная ширина 5,25- и 3,5-дюймовых устройств несколько больше, чем 5,25 и 3,5 дюйма. Их название исторически обусловлено габаритами дисководов для 5,25- и 3,5-дюймовых дискет. Часть таких устройств, в первую очередь это, конечно же, дисководы HDD, могут не иметь внешнего доступа. Дополнительные накопители обычно удобнее и дешевле приобретать во внутреннем исполнении. В формате 3,5-дюймов выпускаются магнитооптические и ленточные накопители, жесткие диски, дисководы большой емкости LS-120, Zip, SyJet. В формате 5,25-дюймов выпускаются: магнитооптика, жесткие диски, ленточные накопители, накопители со сменными носителями большой емкости Jazz и SyJet, приводы для записи (CD-R) и перезаписи (CD-RW) компакт-дисков, комплекты для съемных жестких дисков (mobile rack). Если вы планируете в дальнейшем использовать какие-либо из этих устройств, то число свободных отсеков и мощность блока питания должны выбираться с определенным запасом. В последнее время для удобства монтажа таких накопителей применяют съемную конструкцию корзины. Отсеки для 3,5" устройств с внешним доступом, а их, чаще всего, бывает один или два, в корпусах типа desktop располагаются вертикально, что не всегда удобно. От компьютеров фирмы Apple в мир РС перешла мода на установку 3,5" FDD не обычным способом, а используя щель. Это, может быть, и красиво, но очень неудобно - так как выталкивающий механизм дисковода не рассчитан на выбрасывание дискеты на столь большое расстояние, то из щели ее приходится вытаскивать, уцепившись за самый ее кончик. С устройствами большего размера, после вытеснения 5,25" FDD дисководами СD-ROM приводами и практически полного исчезновения из обихода накопителей HDD такого формата, то же случилась незадача: посадочных мест в корпусе много, а что, собственно туда ставить? CD-ROM в системе нужен только один, CD-R/RW или DVD-ROM его могут успешно заменить, а больше накопителей в таком формате, кроме экзотики, вроде бы и нет. И тут производители, найдя пустующую рыночную нишу, развернулись вовсю. Как грибы после дождя появились различные, нужные и не очень устройства, среди них наибольший интерес могут представлять: интерфейсные панели звуковых плат (например, Creative Live! Drive (см. фото) или NeoWave NewQ Gold), средства для стабильной работы накопителей с 10000 об/мин (это устройства подачи воздуха, устанавливаемые в отсек 5,25 дюйма, жесткий диск при этом монтируется на специальных салазках и интенсивно обдувается потоком входящего воздуха), специализированные устройства (например, ASUS iPanel, представляющий собой панель, устанавливаемую в пятидюймовый отсек корпуса, на которой находятся 2 USB порта, 1 COM порт, 3 Audio I/O порта, окошко IrDA, цифровой жидкокристаллический индикатор, отображающий ошибки при загрузке, значения напряжений, частоту процессора, скорости вращения вентиляторов и значения температур, а также пять кнопок для переключения режима работы индикатора). 13
Кабели питания 14
С помощью кабелей практически все устройства в компьютере подсоединяются к системному блоку, а сам системный блок - к розетке электропитания. Любой кабель включает в себя соединители (разъемы), находящиеся на концах кабеля, и изолированные друг от друга проводники, тем или иным образом соединяющие эти разъемы. Провода могут быть заключены в металлическую оболочку (экран), а кабель может быть покрыт пластиковой защитной оболочкой. Все кабели можно разделить на две большие группы: сигнальные кабели, предназначенные в основном для передачи информационных сигналов, и кабели питания (power cord), обеспечивающие только электропитание соответствующего устройства. Соединители (разъемы) бывают двух видов: розетки (female) и вилки (male), на сленге их называют "мамка" и "папка", соответственно. Контактные выводы вилок выполнены обычно в виде штырьков, которые при соединении с однотипным разъемом (но уже розеткой) входят в соответствующие пазы ответных контактов. Контакты и в розетке, и в вилке могут быть также выполнены в виде плоских пружинных пластин. Большинство используемых разъемов сконструированы так, чтобы исключить возможность неправильного подключения. В тех случаях, когда возможны несколько вариантов подключения, контакты на разъемах обычно пронумерованы и подписаны. В плоских шлейфах провод, ведущий к обозначенному первым номером контакту, обычно выделен другим цветом (характерно для шлейфов IDE, FDD, SCSI). 14
Итак, что мы имеем… 14
Материнская плата 15
Размеры материнской платы: 15
Шины 16
Некоторые модели материнских карт 17
Оперативная память 18
SDRAM 19
SDRAM II (DDR) 19
SLDRAM (SyncLink) 20
RDRAM 20
Concurrent Rambus 21
Direct Rambus 21
Винчестер 21
Устройство диска 21
Объем, скорость и время доступа 23
Внешние жесткие диски 24
Новости жестких дисков 25
CD-ROM 25
Устройство и принцип работы 25
Основные параметры приводов 27
DVD-ROM 28
Аппаратные средства DVD 28
Магнитные диски (FDD) 30
Видеокарты 32
Видеопамять 32
Для чего используется видеопамять? 34
AGP: Графические процессоры и карты. 35
Характеристики некоторых видеокарт 35
Видеокарты с функцией приема и захвата аналогового видеосигнала (TV-IN) 37
Звуковая карта 38
Устройство и функционирование звуковых плат 38
Некоторые модели звуковых карт 39
Мониторы 40
Классификация и отличительные особенности мониторов 40
Основные параметры и характеристики монитора 41
Сравнительная характеристика различных типов мониторов разных фирм производителей 44
Главные отличия рабочих характеристик для разных типов дисплеев: 45
Мышка 47
Виды мышей 47
Интерфейсы 47
Спецификации на некоторые модели мышек. 50
Клавиатура 51
Заключение 54
Данные на ноябрь 2004
Введение
Можно дать бесконечное множество формулировок, так или иначе формализующих применение термина «персональный компьютер», например:
персональный компьютер – это такой компьютер, который может себе позволить купить отдельный человек;
персональный компьютер – это совокупность физических и логических механизмов позволяющих решать те или иные проблемы с помощью или без помощи человека;
персональный компьютер – это совокупность устройств, реализующих прием, хранение, обработку и последующий вывод информации в доступном человеческому восприятию виде.
Список далеко не исчерпывающий, но философская наполненность термина «персональный компьютер» в рамках курса «Информатика» нас не интересует, а потому выберем именно третий вариант формулировки и рассмотрим состав современного ПК в общем виде, не прибегая к конкретике; впрочем, истории применявшихся стандартов будет уделено достаточно места и времени.
Прежде чем приступить к обзору аппаратных средств ПК, необходимо ограничить тему определенными рамками, иначе обзор выйдет за пределы требований к учебным рефератам: «Нельзя объять необъятное» (К. Прутков). Ограничение это – условное. Мы рассмотрим лишь основные моменты, обратим внимание на вопросы, прежде не упоминавшиеся в рефератах студентов, но важные с точки зрения «конечного пользователя», и совершенно опустим вопросы компетенции профессионалов.
Основными вопросами в описанных границах являются базовые компоненты и их свойства любого компьютера – независимо от его принадлежности к той или иной платформе (Intel vs. AMD). Таким образом, кстати, мы избежим и holy war – ненужного и совершенно бесполезного обсуждения преимуществ одной платформы над другой.
С точки зрения подготовленного «конечного пользователя» наиболее важными вопросами можно считать, несомненно,
материнскую плату;
видеоподсистему;
подсистему оперативной памяти;
подсистему долговременного хранения информации;
подсистему связи компьютера «с внешним миром».
Именно эти подсистемы имеют первостепенное значение в выборе аппаратной конфигурации «конечным пользователем», когда он самостоятельно решает, как именно потратить свои деньги.
Однако за пределами рассмотрения оставим подсистему пользовательского ввода/вывода (клавиатуру, мышь etc.) как, несомненно, весьма объемную и важную, но требующую минимальных познаний от «конечного пользователя».
Процессор
Основой ПК является центральное процессорное устройство(ЦПУ,CPU) или просто процессор. Процессор – это микросхема, которая вставляется в специальный разъем(slot1 или socket), и служит для обработки информации и двух видов операций: числовые операции и операции с плавающей точкой. Также в процессоре находится кэш память L1(level 1) и L2(level 2). Она используется для ускорения доступа к данным, находящимся в оперативной памяти. Процессор имеет ряд характеристик: тактовая частота ядра, частота системной шины, множитель.
Ниже, вкратце, будут рассмотрены процессоры от Intel 8088 до Intel Pentium 4, а также процессоры фирмы AMD.
В первых ПК IBM PC класса XT использовались процессоры Intel 8088(в документациях пишут – i8088) За период с 1981 по 1995 гг. сменилось четыре поколения процессоров: на смену i8088 пришел i80286, затем i80386, и, наконец, процессор i80486, или, как его называют проще, - 486-й. Всю линию этих процессоров стали называть линией i80x86. Производительность процессоров удваивалась примерно каждые два года. Процессор следующего(пятого) поколения должен был называться i80586, однако ему придумали симпатичное имя – Pentium.
Следующим шагом вперед стал выпуск в начале 1997 года процессора Pentium MMX(или P55). В нем впервые реализован новый набор из 57 команд MMX(MultiMedia eXtention – мультимедийное расширение). Эти процессоры изготовлены по 0,35-микронной технологии(«технология производства», чем меньше этот показатель, тем лучше – больше частота процессора и меньше тепловыделение.). Изменилось напряжение питания: у ядра процессора оно уменьшилось до 2,8 В, а у его периферийных цепей осталось прежним – 3,3 В. Соответственно потребовались изменения в конструктивах материнских плат – требовалась установка дополнительного стабилизатора напряжения. Объем КЭШа L1 – 32 Кбайт. «Посадочная панель» для Pentium MMX – Socket7.
В 1995 году на рынок вышло шестое поколение процессоров. И первым процессором стал Pentium Pro. Он появился осенью 1995 года. В нем впервые корпорация Intel применила кэш L2, объединенный на одном кристалле с ядром и оперирующий на частоте процессора. Выпускался Pentium Pro как по 0,50-, так и по 0,35-микронной технологии. Размер КЭШа L2 доходил до 2048 Кбайт. Значения частоты системной шины: 60 и 66 МГц. Установочный разъем – Socket 8.
Pentium II
В
мае 1997 года появился процессор Pentium
II – представитель семейства
P6/6x86. Он
отличался от Pentium Pro
наличием блока MMX. Первые
PII изготовлялись по 0,35
мкм технологии, но затем шаг уменьшился
до 0,25 мкм. Конструкция PII
своеобразна: напоминает плату расширения,
на которой отдельно смонтированы
интегральные микросхемы с ядром
процессора(кристалл процессора) и
кэш-памятью L2.
Процессор PII соединяется с системным блоком специальным соединителем SEC1. Саму процессорную плату называют SECC(Single Edge Connector Cartridge). Ответной частью для соединителя SEC1 является разъем Slot 1, похожий на разъем шины расширения. Под картриджем, закрывающим микросхемы, имеется термопластина. Она прижата к обоим чипам: процессора и кэш L2. К ней крепится вентилятор.
Фирма Intel присваивает различным модификациям PII служебные кодовые имена. Ниже будут представлен революционный процессор Celeron и два представителя этой линейки.
Celeron
C
eleron
– это семейство недорогих процессоров,
изготовляемых с КЭШем L2
или без него. До настоящего времени
выпускались или выпускаются Coving
ton, Mendocino,
Dixon.
Covington – первый процессор линейки Celeron. Построен на ядре Deschutes по 0,25 мкм технологии. Для уменьшения себестоимости выпускался без КЭШа L2 и защитного картриджа. Тактовая частота: 266-300МГц, частота системной шины 66 МГц, кэш L1 – 32 Кбайт. Физический интерфейс – Slot 1.
Dixon – следующий этап в истории Celeron. Это недорогой процессор, в первую очередь ориентированный на применение в портативных компьютерах. Технология – 0,25 мкм. Объем КЭШа L1 – 32 Кбайт, L2-256 Кбайт. Тактовая частота – от 300 до 500 МГц, частота системной шины – 66 МГц.
Pentium III
П
роцессор
Pentium III(PIII)
отличается от PII прежде
всего наличием блока Streaming
SIMD Extensions –
потоковое расширение SIMD(Single
Instruction, Many
Data – одна инструкция,
много данных). Pentium III
может выполнять 70 новых инструкций
SSE(иногда называемых
MMX2). Выпускается по 0,18 и
0,13 мкм технологии. Ниже приводятся два
процессора семейства Pentium
III:
1.Coppermine – процессор Pentium III, сделанный на базе технологической нормы 0,18 мкм. Кэш L2 интегрирован с процессором на одном кристалле, имеет объем 128-256 Кбайт. Тактовая частота – от 600 МГц и выше. Наряду с модификациями FSB133(частота FSB равна 133 МГц), продаются и FSB100. Соединительная панель – Slot 1.
2.Coppermine FC-PGA 370 – дешевый вариант Coppermine, рассчитанный на использование в материнских платах с разъемом Socket 370 и частотой системной шины 100 МГц. По существу, это замена Pentium II в цепочке Celeron – Pentium II – Pentium III. С точки зрения Intel, Coppermine - это Pentium III с соответствующими характеристиками.
P
entium
IV
Процессор основан на ядре Willamette. Выпускается с частотами от 1,3 до 4 ГГц и производится по технологической норме 0,18 мкм. Кэш L1 имеет объем 8 Кбайт, кэш L2 – 256 Кбайт. Системная шина Quad-Pumped работает на частоте 400 МГц. В набор дополнительных инструкций входят MMX, SSE и SSE2.
К описанию процесса появления Pentium IV на рынке подходит выражение «хотели как лучше, а получилось как всегда». Процессор получился совсем не таким, как обещали пресс-релизы Intel. Из-за того, что ядро P4 получилось слишком большим, инженеры Intel приняли решение «пустить под нож» некоторые не слишком важные, по их мнению, части. Таким образом, была ампутирована половина КЭШа L1 и L2. Само собой, такая операция не прошла бесследно, и итоговая производительность P4 оказалась значительно меньше ожидаемой. Тем не менее, Pentium IV является одним из самых быстрых процессоров на сегодняшний день.
Другие процессоры от INTEL:
Pentium D – наиболее дешевый двухядерный процессор. Учитывая дороговизну подходящих для него материнских плат и повышенное требование к питанию, апгрейд на Pentium D сейчас невыгоден. Однако покупка системы на его основе вполне оправдана для любителей продукции INTEL.
Pentium Extreme Edition – один из лучших процессоров от Интел. Эта двухядерная модель самая дорогая на рынке процессоров, оптовая цена 999$. Такая высокая цена Установилась из-за наличия Hyper-treading. Пока доступна только одна модель «экстремальника» - Pentium Extream Edition 840(3.2ГГц). Двойная разница в цене по сравнению с другими процессорами только из-за наличия Hyper-treading естественно неоправданна, но у него есть и другое преимущество - увеличенная чистота системной шины до 1066 МГц.
AMD
О
сновным
конкурентом Intel на рынке
процессоров является фирма American
Micro Devices
(AMD). Чтобы можно было
сравнивать процессоры разных
производителей, нужны стандартизированные
тестирования, ставящие испытуемые
образцы в одинаковые условия. Показателем
качества является результат сравнения
производительности испытуемого образца
с процессором Pentium
определенной частоты. Эту тактовую
частоту и берут за основу так называемого
P-рейтинга (PR-рейтинг).
Если, например, для процессора К5 получен
рейтинг PR-166, это гарантирует,
что данный процессор не медленнее
процессора Pentium 166, хотя
тактовая частота у AMD,
может быть и меньше 166 МГц. Какой же
процессор покупать? Все зависит от
толщины кошелька (AMD
дешевле) и от предпочтений пользователя.
Процессор К5 – первый процессор AMD, который вступил в конкуренцию с Intel. Частота системной шины составляет от 50 до 66 МГц. Кэш L1 – 24 Кбайт, кэш L2 расположен на материнской плате, работает на частоте системной шины. Известны следующие версии процессора К5, выполненные по технологии с шагом 0,6 мкм: К5-75, К5-90, К5-100 (здесь PR-рейтинг соответствовал частоте процессора). Лучшие характеристики получены для процессора К5, выполненных по технологии с шагом 0,35 мкм и имевших переработанное ядро. Тактовая частота от 90 до 115 МГц. Разъем – Socket7.
К
7-Athlon.
Создавая Athlon, разработчики
предложили рынку свой вариант платформы
для IBM PC-совместимых
компьютеров. В марте 2000 г. этим процессором
был преодолен барьер частоты 1 ГГц (чуть
раньше Pentium III).
Кэш L1 – 128 Кбайт, кэш L2
– от 512 Кбайт до 8 Мбайт. Частота системной
шины – от 200 до 400 МГц и выше. Разъем
– Slot A или Socket 462.
К7 – Duron – ответ AMD на Intel Celeron. Кэш L2 – 192 Кбайт, расположенного на кристалле процессора. Частота FSB – до 200 МГц. Работает в материнских платах, оборудованных специальным 462-контактным разъемом Socket A.
AMD Opteron – одна из последних разработок фирмы AMD Частота шины 1000 МГц частота процессора 2.6 ГГц КэшL1-128KB L2-1024KB
Корпус
Корпус для любого компьютера является не только "упаковочным ящиком", но и достаточно важным элементом, обеспечивающим размещение и жесткую фиксацию всех его устройств, обеспечение их электропитанием и защищающий довольно хрупкие "внутренности" от воздействия окружающей среды. Что же представляет из себя корпус современного компьютера?
Прежде всего, следует определиться со стандартом - АТ, АТХ, micro ATX. ATX является более современным, большинство новых материнских плат рассчитаны именно под него. Для него характерен более легкий доступ к внутренним узлам компьютера (зачастую без использования отвертки), улучшенная вентиляция внутри корпуса, возможность установки большего числа полноразмерных плат расширения, расширенные возможности по управлению энергопотреблением. Micro ATX - малогабаритный вариант, хорошо подходящий для компактных базовых ПК с минимумом плат расширения (минимальными габаритами и доступной ценой). Выбирать AT следует в том случае, когда требуется заменить старый корпус или совершенно не интересуют преимущества, обеспечиваемые ATX - программное выключение, включение по сигналам различных внутренних устройств и т.д. В отличие от AT вентилятор блока питания АТХ чаще всего для охлаждения нагнетает воздух внутрь компьютера, а не выбрасывает его наружу, что в целом менее предпочтительно при разгоне процессора/видеокарты или повышенной температуре в комнате.
В этом году появилась новая разновидность, АТХ 2.03, предназначенная для системных плат, поддерживающих новый процессор Intel Pentium 4 с частотой больше 3 ГГц. Основным отличием корпусов нового стандарта является использование блоков питания повышенной мощности, нового расположения крепежных отверстий для системной платы и использование дополнительных точек крепления охлаждающей системы процессора.
Наиболее широкое распространение получили корпуса двух разновидностей: desktop, располагающийся горизонтально на рабочем столе и применяемый по большей части в моделях РС, производимых фирмами - "брэндами" и tower, вертикально расположенный и более дешевый, массовый тип корпуса. Корпуса последнего типа подразделяются, в свою очередь, на micro-, mini-, midi- и big-tower, различающиеся по числу отсеков для 5,25" накопителей: соответственно micro-tower имеют 1 посадочное место под такие накопители, mini-tower - 2, midi-tower - 3 и big-tower - 4 и более.
Desktop
Чаще всего в корпусе такого типа размещаются горизонтально от 2 до 3 устройств формата 5,25" и вертикально 2 - формата 3,5", причем одно из них - с внешним доступом. Такие корпуса занимают достаточно большое пространство на рабочем месте, не всегда могут обеспечить удобный доступ к внутренним устройствам, да и иногда возникают проблемы с нормальным охлаждением процессора. Все это свидетельствует о том, что время корпусов типа desktop неумолимо проходит, а ведь первые писишки появились именно в таких корпусах, о tower тогда никто и не слышал. Но сейчас desktop-ы не имеют абсолютно никаких преимуществ перед башнями, а некоторые их недостатки мы отметили выше. Даже известные брэнды, не так давно сплошь и рядом выпускавшие свои модели только в таких корпусах, все больше склоняются к более практичным башням.
Slim
Р
азвитие
идеи миниатюризации применительно к
компьютерной области породило такое
чудо, как предельно интегрированные
системные платы формата Flex-ATX и их
естественное продолжение - корпуса то
ли Slim, то ли Super Slim. В общем, все корпуса
тесные, крайне неудобные, возможностей
- минимум, а возможности модернизации
очень ограничены, но зато - внешне они
выглядят оригинально и эксклюзивно, но
вот только стоят такие малыши гораздо
дороже полнофункциональных машин, а
рекламируется производителями - как
недорогие решения для офисов, а порой
и для домашнего применения. Смех, да и
только.
M
ini
- tower
Довольно маленький по высоте корпус типа mini-tower раньше, в эпоху господства "матерей" формата Baby АТ, был самым широко распространенным, однако сейчас он встречается гораздо реже, так как с размещением в нем полноразмерных системных плат АТХ могут возникнуть проблемы, остаются только малогабаритные платы форматов micro-ATX и flex-АТХ. Такие корпуса чаще всего используется в РС самых простейших конфигураций и применяется в качестве офисных машин или сетевых терминалов.
Midi (middle) – tower
С
амый
распространенный сегодня формат корпуса
- midi (middle)-tower АТХ, обеспечивает использование
большого количества накопителей и
практически всех типов системных плат
при приемлемых габаритных размерах.
Являясь настоящей "рабочей лошадкой",
оптимально приспособленной для решения
самого широкого круга задач, корпуса
этого типа применяется практически
везде.
Big (full) – tower
Являясь самыми крупногабаритными, корпуса типа big-tower обеспечивают размещение системных плат любых размеров и самого большого количества устройств формата 5,25", чаще всего 4 - 6. Кроме того, они обычно комплектуются блоками питания повышенной мощности. Основная область применения корпусов - рабочие станции, небольшие серверы и компьютеры для продвинутых пользователей. Однако в связи с все ширящейся экспансией недорогих IDE RAID-контроллеров в массовые устройства, потребность в большом количестве посадочных мест для дисковых накопителей может вывести корпуса big-tower в разряд наиболее распространенных устройств, особенно если учесть, что современные высокоскоростные винчестеры в процессе работы ощутимо греются, и уже сейчас начали появляться устройства, монтируемые в 5-дюймовые отсеки и предназначенные для охлаждения 3-дюймовых HDD.
Barebone
B
arebone
в сравнении с Midi-tower
Э
то
упрощённое решение от производителя,
которое включает в себя всё для быстрого
сбора компьютера и нуждается только в
таких вариативных компонентах, как
процессор, память и жёсткий диск. Процесс
установки последних занимает считанные
минуты, и компьютер готов. Как правило,
в таких системах, производители используют
собственные компоненты специально
изготовленные для barebone-систем, поэтому
замена материнской платы или добавление
какого-нибудь компонента, может вызвать
некоторые затруднения. Однако обычно,
такие системы используются в качестве
массовых корпоративных компьютеров,
либо как персональный компьютер у
человека, не обременённого потребностями
к апгрейду.
Кнопки
К
ак
правило, на корпусе системного блока
располагаются несколько кнопок для
управления компьютером (Reset, Turbo),
светодиодные и цифровые индикаторы
режимов работы (Turbo, Power, HDD, частота),
замок для блокировки клавиатуры (Lock),
встроенный динамик и выключатель питания
(Power).
Корпуса различных фирм могут несколько отличаться по дизайну и габаритам. Существуют специальные корпуса для мультимедиа-компьютеров, оснащенные стереоколонками, манипуляторами аудиовыхода, встроенные карт-ридеры, для чтения флеш-карт, USB порты на передней панели. Для комфортной работы выпускаются корпуса с низким уровнем шума (low-noise), в которых применяются блоки питания с малошумящими вентиляторами.
А теперь рассмотрим внутреннее устройство корпуса. Их можно условно разделить на три основных зоны: блок питания, место под системную плату и корзины для накопителей.
Блок питания
И
сточник
(или блок) питания обычно смонтирован
и поставляется вместе с корпусом
системного блока, для которого он
предназначен. Мощность источника питания
компьютера должна полностью и даже с
некоторым запасом обеспечивать
энергопотребление всех подключенных
к нему устройств. Чем больше устройств
может быть установлено в системный
блок, тем большую мощность должен иметь
блок питания. Некоторые из блоков
работают в режиме малого потребления
(70-75 ватт), удовлетворяющего требованиям
программы Energy Star. Наиболее распространены
БП стандарта АТХ, имеющие выходные
мощности: T 200 Вт - чаще применяются в
корпусах mini-tower для маломощных компьютеров;
T 235 и 250 Вт - наиболее широко распространенные
БП, удовлетворяющие наибольшему
количеству конфигураций современного
компьютера; T 300 Вт - это уже hi-end, только
для самых "крутых".
В БП, соответствующих новой спецификации АТХ 2.03, которая учитывает потребности новейших высокопроизводительных процессоров, рабочие частоты которых превышают 1 ГГц, и имеют повышенную рассеиваемую мощность, значение выходной мощности достигает величины 400 Вт и более. На корпусе типового блока питания IBM PC-совместимого компьютера, как правило, расположены один или два охлаждающих вентилятора, сетевой выключатель (или соединитель для него), переключатель напряжения сети (на 220 и 110 В), общий сетевой разъем, сетевой разъем для подключения монитора, кабели питания с разъемами для системной платы и накопителей. На некоторых блоках питания имеется также внешний патрон для плавкого предохранителя.
Для подключения к системной плате обычно используются два шестиконтактных разъема (реже один общий). Для питания накопителей предназначены четырехконтактные разъемы. Данные разъемы отличаются по размеру: large style и small style. Если разъемов не хватает, можно использовать специальные Y-разветвители. БП обеспечивают следующие выходные напряжения: + 3,3 В (в блоках питания стандарта АТ не используется);+/- 5 В;+/- 12 В. Кроме этого, БП АТХ 2.03, помимо основного 20-контактного разъема питания для плат АТХ, имеют дополнительный четырехжильный кабель для 5 и 12 В питания, поскольку основной разъем уже не способен обеспечить повышенные требования к электропитанию системной платы.
В БП системы АТХ используются специальные управляющие сигналы Power_On и 5v_Standby. Первый из них обеспечивает включение системы программным путем, в том числе и от клавиатуры, а второй - предоставляет возможность поддерживать систему в "спящем" режиме вместо ее полного выключения. ATX-блоки, помимо перечисленных выше номиналов, вырабатывают также напряжение 3,3В и подключаются к материнской плате через 20-контактный разъем, исключающий возможность неправильной установки. Кроме того, ATX-блоки, как правило, не имеют механического выключателя. Будучи подключенными к электрической сети, они находятся в состоянии пониженного потребления (standby), из которого могут быть включены по нажатию электронного выключателя на корпусе, либо по программной команде в ответ на какое-либо внешнее событие. Например, это может быть команда по сети (функция называется wake on LAN) или телефонный звонок, принятый и обработанный модемом (функция называется wake on Modem) - включаются данные функции из BIOS материнской платы. Выключение в состояние standby также может быть выполнено программно.
Место для системной платы
Классический вариант установки системной платы в корпус формата АТХ подразумевает расположение БП в его верхней части, таким образом, поток воздуха от вентилятора БП направлен на процессор и модули RAM, обеспечивая их дополнительное охлаждение. Первоначально в соответствии со спецификацией АТХ от вентилятора БП требовалось нагнетать воздух в корпус, однако элементы БП сами достаточно сильно нагреваются в процессе работы, поэтому процессор обдувается струей уже горячего воздуха, что не способствует его эффективному охлаждению. В последнее время вентиляторы БП снова стали работать на отсасывание воздуха наружу, что, при наличии дополнительного нагнетающего вентилятора в передней части корпуса, обеспечивает сквозной поток воздуха, омывающий практически все более или менее нагревающиеся элементы компьютера. При всех своих достоинствах корпуса с верхним расположением БП имеют и один недостаток - большие габаритные размеры, особенно в высоту. С целью их уменьшения в некоторых моделях корпусов midi-tower БП был развернут на 90 градусов и расположен параллельно системной плате. Такое решение, при незначительном увеличении ширины системного блока, позволило резко уменьшить его высоту и, сохраняя возможность установки 3 больших внешних устройств, свойственную корпусам типа midi, приблизиться к размерам mini. Иногда такие корпуса называют midi-mini tower. В этом случае вентилятор БП расположен непосредственно над процессором и процесс отвода горячего воздуха от системы охлаждения CPU облегчается. Но любая палка о двух концах. В данном случае концом, бьющим по пользователю, выступает малая высота свободного пространства над системной платой, часто делающая невозможной установку переходника Slot1/Socket370 стандартного размера. Вторым недостатком такого решения является ухудшение общей циркуляции воздуха в корпусе, так как вентилятор БП работает в замкнутом пространстве, отгороженным спереди корзиной с накопителями и шлейфами к ним, снизу платой видеоадаптера. Кроме этого, погоня за уменьшением габаритов корпуса привела к тому, что большинство корпусов midi-mini позволяют устанавливать без особых проблем системные платы АТХ размером 305 х 210-220 мм, а полноразмерные системные платы формата АТХ (напомню, имеющие размеры 305 х 244 мм) часто не позволяют установить 5-дюймовые дисководы CD-ROM. Правда, большинство современных системных плат укладываются в эти ограничения, но тем не менее, владельцам таких корпусов надо быть внимательным при выборе новой материнской платы.
Тип корпуса ограничивает и количество плат расширения, устанавливаемых в материнскую плату (например, в корпуса стандарта AT зачастую невозможно установить полноразмерные платы расширения). В корпуса small-footprint и slimline обычно можно установить не более одной-двух плат расширения.
Место для накопителей
С
уществует
две разновидности типоразмеров устройств,
размещаемых в передней части корпуса
компьютера. Еще во времена самых первых
РС, в корпусе был предусмотрен отсек
для 5,25" накопителя на гибких дисках.
Позже появились более компактные
накопители с габаритами 3,5" FDD,
образующие вторую группу устройств,
для которых предусмотрено место в
компьютере. Реальная ширина 5,25- и
3,5-дюймовых устройств несколько больше,
чем 5,25 и 3,5 дюйма. Их название исторически
обусловлено габаритами дисководов для
5,25- и 3,5-дюймовых дискет. Часть таких
устройств, в первую очередь это, конечно
же, дисководы HDD, могут не иметь внешнего
доступа. Дополнительные накопители
обычно удобнее и дешевле приобретать
во внутреннем исполнении. В формате
3,5-дюймов выпускаются магнитооптические
и ленточные накопители, жесткие диски,
дисководы большой емкости LS-120, Zip, SyJet.
В формате 5,25-дюймов выпускаются:
магнитооптика, жесткие диски, ленточные
накопители, накопители со сменными
носителями большой емкости Jazz и SyJet,
приводы для записи (CD-R) и перезаписи
(CD-RW) компакт-дисков, комплекты для
съемных жестких дисков (mobile rack). Если вы
планируете в дальнейшем использовать
какие-либо из этих устройств, то число
свободных отсеков и мощность блока
питания должны выбираться с определенным
запасом. В последнее время для удобства
монтажа таких накопителей применяют
съемную конструкцию корзины. Отсеки
для 3,5" устройств с внешним доступом,
а их, чаще всего, бывает один или два, в
корпусах типа desktop располагаются
вертикально, что не всегда удобно. От
компьютеров фирмы Apple в мир РС перешла
мода на установку 3,5" FDD не обычным
способом, а используя щель. Это, может
быть, и красиво, но очень неудобно - так
как выталкивающий механизм дисковода
не рассчитан на выбрасывание дискеты
на столь большое расстояние, то из щели
ее приходится вытаскивать, уцепившись
за самый ее кончик. С устройствами
большего размера, после вытеснения
5,25" FDD дисководами СD-ROM приводами и
практически полного исчезновения из
обихода накопителей HDD такого формата,
то же случилась незадача: посадочных
мест в корпусе много, а что, собственно
туда ставить? CD-ROM в системе нужен только
один, CD-R/RW или DVD-ROM его могут успешно
заменить, а больше накопителей в таком
формате, кроме экзотики, вроде бы и нет.
И тут производители, найдя пустующую
рыночную нишу, развернулись вовсю. Как
грибы после дождя появились различные,
нужные и не очень устройства, среди них
наибольший интерес могут представлять:
интерфейсные панели звуковых плат
(например, Creative Live! Drive (см. фото) или
NeoWave NewQ Gold), средства для стабильной
работы накопителей с 10000 об/мин (это
устройства подачи воздуха, устанавливаемые
в отсек 5,25 дюйма, жесткий диск при этом
монтируется на специальных салазках и
интенсивно обдувается потоком входящего
воздуха), специализированные устройства
(например, ASUS iPanel, представляющий собой
панель, устанавливаемую в пятидюймовый
отсек корпуса, на которой находятся 2
USB порта, 1 COM порт, 3 Audio I/O порта, окошко
IrDA, цифровой жидкокристаллический
индикатор, отображающий ошибки при
загрузке, значения напряжений, частоту
процессора, скорости вращения вентиляторов
и значения температур, а также пять
кнопок для переключения режима работы
индикатора).
Кабели питания
С
помощью кабелей практически все
устройства в компьютере подсоединяются
к системному блоку, а сам системный блок
- к розетке электропитания. Любой кабель
включает в себя соединители (разъемы),
находящиеся на концах кабеля, и
изолированные друг от друга проводники,
тем или иным образом соединяющие эти
разъемы. Провода могут быть заключены
в металлическую оболочку (экран), а
кабель может быть покрыт пластиковой
защитной оболочкой. Все кабели можно
разделить на две большие группы:
сигнальные кабели, предназначенные в
основном для передачи информационных
сигналов, и кабели питания (power cord),
обеспечивающие только электропитание
соответствующего устройства. Соединители
(разъемы) бывают двух видов: розетки
(female) и вилки (male), на сленге их называют
"мамка" и "папка", соответственно.
Контактные выводы вилок выполнены
обычно в виде штырьков, которые при
соединении с однотипным разъемом (но
уже розеткой) входят в соответствующие
пазы ответных контактов. Контакты и в
розетке, и в вилке могут быть также
выполнены в виде плоских пружинных
пластин. Большинство используемых
разъемов сконструированы так, чтобы
исключить возможность неправильного
подключения. В тех случаях, когда возможны
несколько вариантов подключения,
контакты на разъемах обычно пронумерованы
и подписаны. В плоских шлейфах провод,
ведущий к обозначенному первым номером
контакту, обычно выделен другим цветом
(характерно для шлейфов IDE, FDD, SCSI).
Итак, что мы имеем…
Подводя итог вышесказанному, можно отметить, что современный компьютерный корпус из "ящика для железок" превращается в самостоятельную, причем достаточно важную, деталь любого компьютера. Вместе с монитором он выполняет такую, абсолютно не свойственную ранее для компьютера, функцию, как украшение интерьера, причем интерьера не только домашнего, но все чаще и чаще офисного. Но, по моему глубокому убеждению, не стоит слишком увлекаться новомодными полупрозрачными, переливающимися всеми цветами радуги и поражающими взгляд вычурностью форм, корпусами в стиле "i-mac". Такая мода приходит и уходит, мало что оставляя после себя. Строгие классические формы, дизайн, базирующийся на примате прямых линий и однотонная неброская расцветка, популярны будут всегда.
Перейдя же от формы к содержанию, можно констатировать, что оптимальное как на сегодня, так и на ближайшее будущее, соотношение высоких функциональных возможностей и приемлемых габаритов будет обеспечивать башенный корпус типа midi- tower, выполненный в формате АТХ, оснащенный блоком питания мощностью 250 Вт (300 Вт для новых Pentium 4) и имеющий не менее 3 посадочных мест для 5-дюймовых накопителей.
Материнская плата
Размеры материнской платы:
ATX (205x244)
miniATX (284x208)
microATX (244x244)
FLEX (229x191)
NLXmax (228,6x345,44)
NLXmin (203,2x254)
ITX (215x191)
ITXmin (170x170)
1-Soket
Под процессор 2-Слоты
PCI 3-Слоты
под оперативную память (CDRAM
DIMM) 4-Слоты
под HDD
& CD-ROM
(IDE) 5-USB
Порты 6-LPT
Порт (обычно сканеры и принтеры)
7-Слот
питания (ATX
power) 8-Южный
мост 9-Северный
мост 10-AGP
слот (под видеоадаптер) 11-слоты
PS\2
(мышь клавиатура)
Примечание:
Последовательные
порты COM1/COM2
невидны, они находятся под LPT
портом. На
рисунке не видно слота IDE
под FDD
(возможно на этой материнской плате
его нет)
В
конце XX века невозможно представить
себе жизнь без персонального компьютера.
Компьютер прочно вошел в нашу жизнь
став главным помощником человека. На
сегодняшний день в мире существует
множество компьютеров различных фирм,
различных групп сложности, назначения
и поколений. В данном реферате мы
рассмотрим персональные компьютеры
(Personal Computer
или просто PC), а точнее историю и дальнейшие
тенденции развития материнских плат
для PC.
Основной частью любой компьютерной системы является материнская плата с главным процессором и поддерживающими его микросхемами. Функционально материнскую плату можно описать различным образом. Иногда такая плата содержит всю схему компьютера (одноплатные). В противоположность одноплатным, в шиноориентированых компьютерах системная плата реализует схему минимальной конфигурации, остальные функции реализуются с помощью многочисленных дополнительных плат. Все компоненты соединяются шиной. В системной плате нет видеоадаптера, некоторых видов памяти и средств связи с дополнительными устройствами. Эти устройства (платы расширения) добавляются к системной плате путем присоединения к шине расширения, которая является частью системной платы.
Первая материнская плата была разработана фирмой IBM, и показанная в августе 1981 года (PC-1). В 1983 году появился компьютер с увеличенной системной платой (PC-2). Максимум, что могла поддерживать PC-1 без использования плат расширения- 64К памяти. PC-2 имела уже 256К, но наиболее важное различие заключалось в программировании двух плат. Системная плата PC-1 не могла без корректировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения, таких, как жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры.
По размерам материнские платы в общем случае можно разделить на три группы. Раньше все материнские платы имели размеры 8,5/11 дюймов. В XT размеры увеличились на 1 дюйм в AT размеры возросли еще больше.
Ч
Материнская
карта от ASUS
с чипсетом под Pentium.
Поддерживает двухядерники типа Pentium
D,
P-Extreme
Шины
Шина - это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Информация передается по шине в виде групп битов. В состав шины для каждого бита слова может быть предусмотрена отдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательно во времени использовать одну линию (последовательная шина). На рисунке показано типичное подключение устройств к шине данных.
ISA
Типовая тактовая частота — 8 Мгц. Деление частоты остается функцией контролеров системных шин.
EISA
С появлением 32-разрядных микропроцессоров 80386 (версия DX) фирмами Compaq, NEC и рядом других была создана 32-разрядная шина EISA (Extended ISA), полностью совместимая c ISA.
VESA
Локальной шиной (local bus) обычно называется шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора, т.е. это шина процессора. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации для системной шины и ее контролер, а также некоторые другие вспомогательные схемы. Работы по созданию локальной шины велись разными фирмами параллельно, но в конце концов была создана ассоциация стандартов видео оборудования — Video Equipment Standard Association (VESA). Первая спецификация на стандарт локальной шины появилась в 1992 году. Были разработаны только новый протокол обработки сигналов и топология разъемов.
PCI
Стандарт PCI предусматривает несколько способов повышения пропускной способности. Один из них — блочная передача последовательных данных (например графика, дисковые файлы), что не требует времени на установку адреса каждого элемента. Более того, акселератор может накапливать информацию в буферах, что обеспечивает одновременный с чтением данных из памяти блочный обмен с периферийным устройством. Другой способ ускорения передачи — мультиплексирование — предусматривает передачу последовательных данных по адресным линиям, что удваивает пропускную способность шины. Шина PCI использует установку прерываний по уровню, что делает ее более надежной и привлекательной (в отличие от VLB). Еще одно отличие — PCI работает на 33 Мгц, независимо то частоты процессора. Теоретически пропускная способность шины 132 Мбайт/с. Реальная же пропускная способность несколько больше половины от теоретической. Стандарт PCI предусматривает и 64-разрядную версию. Для 32-разрядной шины PCI используется 124-контактный разъем, причем в нем предусмотрены ключи и контакты, предназначенные для оценки необходимого для работы платы расширения напряжения питания (5В или 3,3В).
Некоторые модели материнских карт
ASUS P5AD2-E Premium
Оперативная память
Оперативная память является одним из важнейших элементов компьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен или до нажатия кнопки сброса (reset). При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается. Поэтому перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые во время работы изменениям, необходимо сохранить на запоминающем устройстве. При новом включении питания сохраненная информация вновь может быть загружена в память.
Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory, то есть память с произвольным доступом). Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в памяти. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подпазумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.
Здесь закон простой: чем больше, тем лучше. Крайне сложно предсказать, на чем остановится прогресс. Все десять крупнейших производителей памяти, такие как Samsung, Toshiba и Hitachi, разрабатывающие Direct RDRAM, также продолжают развивать агрессивную политику, направленную на развитие альтернативных технологий памяти следующих поколений, таких как DDR и SLDRAM. В связи с этим образовалось любопытное объединение конкурентов. Тем не менее, несмотря на некоторую неизвестность, попытаемся дать общий обзор и объяснение того, что и где будет применяться в ближайшее время.
В первой части материала описываются причины, которые заставляют переходить к новым технологиям памяти. Во второй части статьи приводится описание шести основных технологий, их сходства и различия. Необходимость увеличения производительности системы памяти.
Быстрое развитие аппаратных средств и программного обеспечения привело к тому, что вопрос эффективности встает на первое место. Фактически, несколько лет назад, Гордон Мур, президент корпорации Intel, предсказал, что мощность центрального процессора в персональном компьютере будет удваиваться каждые 18 месяцев (Закон Мура). Мур оказался прав. С 1980 года до настоящего момента тактовая частота процессора Intel, установленного в персональном компьютере возросла в 60 раз (с 5 до 300MHz). Однако, за то же время, частота, на которой работает системная память со страничной организацией (FPM), возросла всего в пять раз. Даже применение EDO RAM и SDRAM увеличило производительность системы памяти всего в десять раз. Таким образом, между производительностью памяти и процессора образовался разрыв. В то время как процессоры совершенствовались в архитектуре, производство памяти претерпевало лишь технологические изменения. Емкость одной микросхемы DRAM увеличилась с 1Мбит до 64Мбит. Это позволило наращивать объем применяемой в компьютерах памяти, но изменения технологии в плане увеличения производительности DRAM не произошло. Короче говоря, скорость передачи не увеличилась вслед за объемом.
Что касается потребностей, то в следствии применения нового программного обеспечения и средств мультимедиа, потребность в быстродействующей памяти нарастала. С увеличением частоты процессора, и дополнительным использованием средств мультимедиа новым программным обеспечением, не далек тот день, когда для нормальной работы PC будут необходимы гигабайты памяти. На этот процесс также должно повлиять внедрение и развитие современных операционных систем, например Windows NT.
Чтобы преодолеть возникший разрыв, производители аппаратных средств использовали различные методы. SRAM (Static RAM) применялся в КЭШе для увеличения скорости выполнения некоторых программ обработки данных. Однако для мультимедиа и графики его явно недостаточно. Кроме того, расширилась шина, по которой осуществляется обмен данными между процессором и DRAM. Однако теперь эти методы не справляются с нарастающими потребностями в скорости. Теперь на первое место выходит необходимость синхронизации процессора с памятью, однако, существующая технология не позволяет осуществить этот процесс.
Следовательно, возникает необходимость в новых технологиях памяти, которые смогут преодолеть возникший разрыв. Кроме SDRAM, это DDR, SLDRAM, RDRAM, Concurrent RDRAM, и Direct RDRAM.
SDRAM
Synchronous (синхронная) DRAM синхронизирована
с системным таймером, управляющим
центральным процессором. Часы, управляющие
микропроцессором, также управляют
работой SDRAM, уменьшая временные задержки
в процессе циклов ожидания и ускоряя
поиск данных. Эта синхронизация позволяет
также контроллеру памяти точно знать
время готовности данных. Т
аким
образом, скорость доступа увеличивается
благодаря тому, что данные доступны во
время каждого такта таймера, в то время
как у EDO RAM данные бывают доступны один
раз за два такта, а у FPM - один раз за три
такта. Технология SDRAM позволяет
использовать множественные банки
памяти, функционирующие одновременно,
дополнительно к адресации целыми
блоками. SDRAM уже нашла широкое применение
в действующих системах.
SDRAM II (DDR)
Synchronous DRAM II, или DDR (Double Data Rate - удвоенная
скорость передачи данных) - следующее
поколение существующей SDRAM. DDR основана
на тех же самых принципах, что и SDRAM,
однако включает некоторые усовершенствования,
позволяющие еще увеличить быстродействие.
Основные отличия от стандартного SDRAM:
во-первых, используется более "продвинутая"
синхронизация, отсутствующая в SDRAM; а
во-вторых, DDR использует DLL (delay-locked loop -
цикл с фиксированной задержкой) для
в
ыдачи
сигнала DataStrobe, означающего доступность
данных на выходных контактах. Используя
один сигнал DataStrobe на каждые 16 выводов,
контроллер может осуществлять доступ
к данным более точно и синхронизировать
входящие данные, поступающие из разных
модулей, находящихся в одном банке. DDR
фактически увеличивает скорость доступа
вдвое, по сравнению с SDRAM, используя при
этом ту же частоту. В результате, DDR
позволяет читать данные по восходящему
и падающему уровню таймера, выполняя
два доступа за время одного обращения
стандартной SDRAM. Дополнительно, DDR может
работать на большей частоте благодаря
замене сигналов TTL/LVTTL на SSTL3. DDR начала
производиться в 1998 году.
SLDRAM (SyncLink)
S
LDRAM,
продукт DRAM-консорциума, является
ближайшим конкурентом Rambus. Этот консорциум
объединяет двенадцать производителей
DRAM. SLDRAM продолжает дальнейшее развитие
технологии SDRAM, расширяя четырехбанковую
архитектуру модуля до шестнадцати
банков. Кроме того, добавляется новый
интерфейс и управляющая логика, позволяя
использовать пакетный протокол для
адресации ячеек памяти. SLDRAM передает
данные так же как и RDRAM, по каждому такту
системного таймера. SLDRAM начала
производиться в 1999 году
RDRAM
RDRAM - многофункциональный протокол обмена данными между микросхемами, позволяющий передачу данных по упрощенной шине, работающей на высокой частоте. RDRAM представляет собой интегрированную на системном уровне технологию. Ключевыми элементами RDRAM являются:
м
одули
DRAM, базирующиеся на Rambus;
ячейки Rambus ASIC (RACs);
схема соединения чипов, называемая Rambus Channel.
RamBus, впервые использованный в графических рабочих станциях в 1995 году, использует уникальную технологию RSL (Rambus Signal Logic - сигнальная логика Rambus), позволяющую использование частот передачи данных до 600MHz на обычных системах и материнских платах. Существует два вида Rambus - RDRAM и Concurrent RDRAM. Микросхемы RDRAM уже производятся, а Concurrent RDRAM будет запущена в производство в конце 1997 года. Третий вид RDRAM - Direct RDRAM, находится в стадии разработки, а его начало ее производства планируется в 1999 году.
Rambus использует низковольтовые сигналы и обеспечивает передачу данных по обоим уровням сигнала системного таймера. RDRAM использует 8-битовый интерфейс, в то время как EDO RAM и SDRAM используют 4-, 8- и 16-битовый интерфейс. RAMBUS запатентована 11 крупнейшими производителями DRAM, обеспечивающими 85% всего рынка памяти. Samsung в настоящее время проектирует 16/18-Mбитную и 64-Mбитную RDRAM. Toshiba же уже производит 16/18-Mбитную RDRAM и разрабатывает 64-Mбитную RDRAM.
В 1996 году консорциум RDRAM получил поддержку со стороны корпорации Intel, и новые чипсеты фирмы Intel будут поддерживать технологию RDRAM с 1999 года. В настоящее время игровые видеоприставки Nintendo 64 используют технологию Rambus для 3D-графики и звука высокого качества. Стандартные PC производства Gateway и Micron поддерживают карты фирмы Creative Labs c Rambus на борту.
Concurrent Rambus
C
oncurrent
Rambus использует улучшенный протокол,
показывающий хорошее быстродействие
даже на маленьких, случайно расположенных
блоках данных. Concurrent Rambus применяется
для 16/18/64/72-Mбитных модулей RDRAM. Это второе
поколение RDRAM, отличается высокой
эффективностью, необходимой для
графических и мультимедийных приложений.
По сравнению с RDRAM, применен новый
синхронный параллельный протокол для
чередующихся или перекрывающихся
данных. Эта технология позволяет
передавать данные со скоростью 600Мб/сек
на канал и с частотой до 600MHz с синхронным
параллельным протоколом, который еще
повышает эффективность на 80%. Кроме того
эта технология позволяет сохранить
совместимость с RDRAM прошлого поколения.
Планируется, что в 1998 году, благодаря
дополнительным улучшениям, скорость
передачи может достигнуть 800MHz.
Direct Rambus
Т
ехнология
Direct Rambus - еще одно расширение RDRAM. Direct
RDRAM имеют те же уровни сигналов (RSL: Rambus
Signaling Level - уровень сигналов Rambus), но более
широкую шину (16 бит), более высокие
частоты (выше 800MHz) и улучшенный протокол
(эффективность выше на 90%). Однобанковый
модуль RDRAM будет обеспечивать скорость
передачи 1.6Гбайт/сек, двухбанковый -
3.2Гбайт/сек. Direcr Rambus использует два
8-битных канала для передачи 1.6Гбайт и
3 канала для получения 2.4Гбайт.
Также перспективными (из более далекого будущего) кажутся модули памяти, в которых роль конденсатора (элемента памяти) будет играть колечко из сверхпроводника.
Винчестер
Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.
Устройство диска
Т
HDD
внутри гермоблока. 1-Считывающая
головка. 2-Диски.
3-Шпиндель
3
2
1
Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и "запомнить". Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и как бы "плывут" на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.
П
2
1
Ближе к разъемам, с левой или правой стороны от шпинделя, находится поворотный позиционер, несколько напоминающий по виду башенный кран: с одной стороны оси, находятся обращенные к дискам тонкие, длинные и легкие несущие магнитных головок, а с другой - короткий и более массивный хвостовик с обмоткой электромагнитного привода. При поворотах коромысла позиционера головки совершают движение по дуге между центром и периферией дисков. Угол между осями позиционера и шпинделя подобран вместе с расстоянием от оси позиционера до головок так, чтобы ось головки при поворотах как можно меньше отклонялась от касательной дорожки.
В более ранних моделях коромысло было закреплено на оси шагового двигателя, и расстояние между дорожками определялось величиной шага. В современных моделях используется так называемый линейный двигатель, который не имеет какой-либо дискретности, а установка на дорожку производится по сигналам, записанным на дисках, что дает значительное увеличение точности привода и плотности записи на дисках.
Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоянный магнит. При подаче в обмотку тока определенной величины и полярности коромысло начинает поворачиваться в соответствующую сторону с соответствующим ускорением; динамически изменяя ток в обмотке, можно устанавливать позиционер в любое положение. Такая система привода получила название Voice Coil (звуковая катушка) - по аналогии с диффузором громкоговорителя.
На хвостовике обычно расположена так называемая магнитная защелка - маленький постоянный магнит, который при крайнем внутреннем положении головок (landing zone - посадочная зона) притягивается к поверхности статора и фиксирует коромысло в этом положении. Это так называемое парковочное положение головок, которые при этом лежат на поверхности диска, соприкасаясь с нею. В ряде дорогих моделей (обычно SCSI) для фиксации позиционера предусмотрен специальный электромагнит, якорь которого в свободном положении блокирует движение коромысла. В посадочной зоне дисков информация не записывается.
В оставшемся свободном пространстве размещен предусилитель сигнала, снятого с головок, и их коммутатор. Позиционер соединен с платой предусилителя гибким ленточным кабелем, однако в отдельных винчестерах (в частности - некоторые модели Maxtor AV) питание обмотки подведено отдельными одножильными проводами, которые имеют тенденцию ломаться при активной работе. Гермоблок заполнен обычным обеспыленным воздухом под атмосферным давлением. В крышках гермоблоков некоторых винчестеров специально делаются небольшие окна, заклеенные тонкой пленкой, которые служат для выравнивания давления внутри и снаружи. В ряде моделей окно закрывается воздухопроницаемым фильтром. У одних моделей винчестеров оси шпинделя и позиционера закреплены только в одном месте - на корпусе винчестера, у других они дополнительно крепятся винтами к крышке гермоблока. Вторые модели более чувствительны к микродеформации при креплении - достаточно сильной затяжки крепежных винтов, чтобы возник недопустимый перекос осей. В ряде случаев такой перекос может стать труднообратимым или необратимым совсем. Плата электроники - съемная, подключается к гермоблоку через один - два разъема различной конструкции. На плате расположены основной процессор винчестера, ПЗУ с программой, рабочее ОЗУ, которое обычно используется и в качестве дискового буфера, цифровой сигнальный процессор (DSP) для подготовки записываемых и обработки считанных сигналов, и интерфейсная логика. На одних винчестерах программа процессора полностью хранится в ПЗУ, на других определенная ее часть записана в служебной области диска. На диске также могут быть записаны параметры накопителя (модель, серийный номер и т.п.). Некоторые винчестеры хранят эту информацию в электрически репрограммируемом ПЗУ (EEPROM).
Объем, скорость и время доступа
Основными задачами производителей всегда было увеличение объема хранящейся на дисках информации и скорости работы с этой информацией. Как увеличить объем диска? Наиболее очевидным решением является увеличение количества пластин в корпусе жесткого диска. Подобным образом обычно различаются модели в пределах одного модельного ряда. Этот способ является наиболее простым и позволяет на одной и той же элементной базе получать диски различной емкости. Но у этого способа существуют естественные ограничения: количество дисков не может быть бесконечным. Увеличивается нагрузка на мотор, ухудшаются температурные и шумовые характеристики диска, вероятность брака растет пропорционально количеству пластин, а значит, труднее обеспечить надежность. Среди промышленно производимых дисков наибольшим количеством пластин обладает SCSI диск Seagate Barracuda 180 - у этого винчестера аж 12 пластин! Есть и рекордсмены в области упрощения устройства дисков - это, например, рассмотренный нами далее Maxtor 513DX и 541DX, у которого один диск, используемый только с одной стороны.
Технологически более сложный (и более перспективный) метод увеличения объема - увеличение плотности записи информации. Тут возникает целый ряд технологических проблем. Современные пластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM). Магнитное покрытие имеет сложную многослойную структуру и покрыто сверху специальным защитным слоем. Размеры частиц магнитного покрытия уменьшаются, а чувствительность их возрастает. Помимо улучшения параметров самих пластин, существенным усовершенствованиям должна подвергнуться система считывания информации. Необходимо уменьшить зазор между головкой и поверхностью пластины, повысить чувствительность головки. Но и тут законы физики накладывают свои естественные ограничения на предел применения подобных технологий. Ведь размеры магнитных частиц не могут уменьшаться бесконечно.
Самый простой способ увеличить скорость считывания - увеличить скорость вращения пластин. По этому пути и пошли конструкторы. Если пластины вращаются с большей скоростью, то за единицу времени под считывающей головкой проходит больше информации. На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации. Именно по этой причине SCSI диски, как правило, обладают большей скоростью вращения. Однако на такой скорости сложнее точно позиционировать головку считывания, поэтому плотность записи там меньше, чем на некоторых IDE дисках, а стоят такие диски больше.
Так как головка при поиске информации перемещается только поперек диска, она вынуждена "ждать", пока диск повернется и сектор с запрашиваемыми данными окажется доступным для чтения. Это время зависит только от скорости вращения диска и называется временем ожидания информации (latency). Но необходимо понимать, что общее время доступа к информации определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Увеличение скорости вращения диска уменьшает лишь последнее значение. Для уменьшения времени поиска нужной дорожки совершенствуют привод считывающей головки и… уменьшают диаметр пластин диска. Почти все современные винчестеры выпускаются с пластинами диаметром 2,5 дюйма.
Т
!
Внешние жесткие диски
Г
оворя
об интерфейсах для подключения
винчестеров, стоит вспомнить и о
переносных винчестерах. В настоящее
время существует несколько решений для
подключения внешних устройств. Во-первых,
есть винчестеры, подключающиеся к
USB-порту. Они используются в основном
для обмена данными с цифровыми камерами
и прочими мобильными устройствами. В
силу невысокой пропускной способности
этой шины подобные диски, конечно, не
смогут сравниться в производительности
с внутренними устройствами.
Все большее распространение получает новый интерфейс IEEE1394, который может использоваться не только для подключения жестких дисков, но и других устройств, работающих с большими массивами данных, например, видеокамер. Контроллеры этого интерфейса иногда даже встраиваются в материнские платы. Его производительности хватает, например, для проигрывания видео высокого качества - заявленная пропускная способность интерфейса достигает 50 Мб/с. Напомним, что еще пару лет назад такой скоростью не мог похвастаться интерфейс IDE.
Покупая внешние винчестеры, следует особенно обратить внимание на ударопрочность
Новости жестких дисков
Bluetooth HDD от Toshiba
Toshiba Corporation представила концепт нового устройства для хранения данных, компактного мобильного HDD с поддержкой Bluetooth, на котором можно хранить до 5 Гб данных. BluetoothTM Pocket Server открывает новые возможности для передачи данных на расстоянии для разнообразных цифровых продуктов. Карманный сервер сохраняет информацию на 1.8-дюймовый HDD, объема которого хватает на запись почти 37 часов видео в формате MPEG-4 или 1000 музыкальных треков. Внедрение новой технологии позволит передавать и скачивать данные в беспроводных сетях, используя телеприемники, сотовые телефоны, PDA, компьютеры и цифровые камеры. Для корпоративных пользователей предоставляется возможность воспроизведения информации на оснащенном Bluetooth принтере или проекторе без необходимости присутствия промежуточного компьютера. Если же большие объемы данных необходимо перенести на компьютер, интегрированный USB порт может использоваться для оптимальной скорости передачи. Toshiba позиционирует BluetoothTM Pocket Server как существенный компонент мобильных AV сетей с большим числом составляющих и планирует выпустить в коммерческое производство новый продукт уже в первой половине 2002 г.
Новые высокопроизводительные жесткие диски от Fujitsu
|
понская
компания Fujitsu
представила новые серии тонких жестких
дисков MAP и MAS. 3,5-дюймовые диски новых
серий имеют высоту всего один дюйм и
предназначены для высокопроизводительных
коммерческих приложений. Как сообщает
производитель, плотность записи, по
сравнению с моделями предыдущего
поколения, удвоилась, а внутренняя
скорость передачи данных возросла на
25 процентов (для серии MAP) и на 28 процентов
(для серии MAS).
Серия жестких дисков MAP состоит из трех жестких дисков со скоростью вращения 10000 оборотов в минуту объемом 36, 73 и 147 Гб. В серию MAS входят три модели со скоростью вращения 15000 оборотов в минуту объемом 18, 36 и 73 Гб. Диски обеих серий оснащены буфером объемом 8 Мб, а также 32-разрядной внутренней шиной для ускорения доступа к данным.
Жесткие диски новых серий оснащены интерфейсом Ultra320 SCSI, который позволяет достичь высокой производительности и надежности. Диски серии MAP также поддерживают интерфейс FC-AL2. Максимальная внутренняя скорость передачи данных для дисков серии MAS составляет 114 Мб в секунду, а для дисков серии MAP - 107 Мб в секунду.
Использование жидкостных подшипников позволило снизить шумность дисков в режиме готовности до 36 дБ (для дисков со скоростью вращения 15000 оборотов в минуту) и до 34 дБ (для дисков со скоростью вращения 10000 оборотов в минуту).
Первые образцы жестких дисков серии MAP поступят OEM-клиентам в июле 2002 года, а диски серии MAS будут поставляться с сентября 2002 года.
CD-ROM
Устройство и принцип работы
К
ак
известно, большинство накопителей
бывают внешними и встраиваемыми
(внутренними). Приводы компакт-дисков
в этом смысле не являются исключением.
Большинство предлагаемых в настоящее
время накопителей CD-ROM относятся к
встраиваемым. Внешний накопитель, как
правило, стоит заметно дороже. Форм-фактор
современного встраиваемого CD-ROM
определяется двумя параметрами:
половинной высотой (Half-High, HH) и горизонтальным
размером 5.25 дюйма. Таким образом, для
установки подобного накопителя в
компьютер требуется свободный монтажный
отсек 5.25 дюйма.
На передней панели каждого накопителя имеется доступ к механизму загрузки компакт-диска в привод. Также там расположены индикатор работы устройства (обычно Busy), гнездо для подключенья наушников или стереосистемы (для прослушивания аудиодисков), а также регулятор громкости (также для аудио-CD). Кроме того, при использовании контейнера на передней панели имеется отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например если не срабатывает кнопка Eject.
На задней панели практически всех без исключения приводов CD-ROM находятся по крайней мере три разъема: интерфейсный, питания и аудио. Назначение первых двух, видимо, не вызывает вопросов. Разъем для вывода звука позволяет подключать привод к звуковой карте. Это удобно при прослушивании аудиодисков, поскольку не требует переключения акустической системы или наушников с одного гнезда на другое.
Кроме этих разъемов при использовании SCSI-интерфейса с задней панели привода доступны также резисторы-терминаторы устройства и набор перемычек (jumpers), или переключателей (switches), которые определяют номер устройства и режим работы. Не следует забывать, что резисторы-терминаторы должны быть установлены на host-адаптере SCSI и приводе компакт-дисков, если к шине интерфейса не подключены другие устройства.
В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовых элементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.
И так, считывание информации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков). В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Разумеется, вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем.
В отличие от, например, винчестеров, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Тем не менее одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических.
В то время, как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних секторов осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обусловливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.
В последнее время появились так называемые перезаписываемые компакт-диски CD-R (CD-Recordable). Носители типа CD-R могут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, надо заметить, что перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных. Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не алюминий, а золото (подобные диски обычно служат как матерные для дальнейшего тиражирования). Читать CD-R-диски можно на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи.
Основные параметры приводов
Скорость доступа (access time) определяет среднее время (в миллисекундах), необходимое для обнаружения и загрузки первого блока данных во внутренний буфер. Стандарт MPC 1 устанавливает такое время в одну секунду или менее, но большинство современных приводов имеют скорость доступа около 0.3 с. Разумеется, этот параметр не включает в себя время, необходимое для выхода двигателя на рабочий режим.
Скорость передачи данных (dats-transfer rate) зависит от двух факторов - плотности данных и скорости вращения диска. Под плотностью в данном случае понимают количество бит (впадин) на дюйм (или миллиметр). Так, для 16-битного стереосигнала качества аудио-CD (частота 44.1 кГц) скорость должна быть 1.4 Мбита/с. Разделив это значении на число бит в байте (8), мы получим 176.4 Кбайта/с - усредненное значение для скорости передачи данных. Стандарт МСР 1 определяет скорость передачи данных как 150 Кбайт/с, МСР 2 - 300 Кбайт/с. В настоящее время наибольшее распространение получили приводы, использующие технологию удвоения скорости вращения диска. Именно в этом случае скорость передачи достигает значения 300 Кбайт/с. Подобные устройства удовлетворяют спецификации МСР 2, поскольку имеют время поиска менее 400 мс. Сравнительно недавно появились модели приводов с утроенной, учетверенной и даже ушестеренной скоростью вращения. Пионером в технологии увеличения скорости являются, например, фирмы NEC и Plextor.
Под размером блока данных (data block size) понимают минимальное количество байт, которые передаются на компьютер через интерфейсную карту. Иначе говоря, это единица информации, с которой оперирует контроллер привода. Минимальный размер блока данных в соответствии со спецификацией МРС равен 16 Кбайт. Поскольку файлы на компакт-диске обычно достаточно большие, то промежутки между блоками данных ничтожно малы.
Размер буфера - размер внутреннего буфера (кэш-памяти),в который считываются файлы перед их передачей. Стандарт МРС устанавливает размер буфера в 64 Кбайт, а это в буфере будет находиться около 0.4 секунды 16-битного стереосигнала качества CD-Audio (частоты 44.1 кГц). Для скоростных устройств размер буфера может достигать 256 Кбайт и даже 1 Мбайта.
Поддержка проигрывания аудиодисков означает, что с помощью привода CD-ROM вы сможете слушать обычные музыкальные компакт-диски. Этой возможностью обладают практически все современные модели приводов. Некоторые модели не требуют для этого специальных программ - воспроизведение аудио-CD выполняется на “аппаратном” уровне. Для включения этого режима на передней панели привода имеется специальная кнопка.
Поддержка формата CD-ROM/XA. Подразумевается использование дисков формата ХА, поддерживающего хранение аудио- и видеоданных единым блоком, в который также включается информация о синхронизации звука. Данные на аудиодисках и CD-ROM хранятся на дорожках, вмещающих 24-байтовые “кадры”, проигрываемые со скоростью 75 кадров в секунду. Хранящиеся данные могут включать звук, текст, статические и динамические изображения. При содержании в обычной формате каждый тип должен располагаться на отдельной дорожке, когда в формате ХА данные различного типа могут храниться на одной дорожке.
Тип загрузки диска. Существует два типа приводов CD-ROM. В первом случае диск устанавливается напрямую (например, в приводах Mitsumi). Во втором случае для установки диска используется специальная кассета, называемая кэдди (caddy). Недорогие односкоростные модели с прямой установкой диска обычно представляют собой версии аудио-CD-плееров. Для прослушивания аудиодисков на приводе CD-ROM, последний должен обеспечивать эту возможность. Если есть возможность выбора, то лучше остановиться на моделях с автоматической очисткой линз и протиркой диска при его загрузке. Обычно эти опции существенно не влияют на цену.
DVD-ROM
D
VD
- оптических диски, подобны
CD. Под таким девизом уже начат выпуск
новых устройств, знаменующих переход
к 17-гигабайтным носителям данных и
цифровому видео. Пора и нам познакомиться
с новинкой. 0 том, что
обычные диски CD-ROM, рожденные
для записи звука, не так уж хорошо
подходят для компьютеров, общеизвестно,
да и наш журнал рассказывал о сложностях
вписывания произвольной информации в
структуру диска, соответствующего
Красной книге (см. часть 2
этой статьи). После нескольких лет
обсуждения (и довольно жесткой конкуренции)
различных вариантов улучшенных оптических
дисков, имевших звучные названия),
15 сентября 1995 года
между различными группами разработчиков
было наконец достигнуто принципиальное
согласие о технических основах создания
нового диска. Ровно год назад
(8 декабря) крупнейшие производители
приводов CD-ROM и связанных
с ними устройств (Toshiba,
Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and
Mitsubishi Electric) подписали окончательное
соглашение, утвердив не только "тонкости"
формата, но и название новинки
DVD (Digital Video Disk).
HDCD (High Den city CD — диск высокой плотности записи), MMCD (MultiMedia CD). SD (Super Density — сверхвысокой плотности).
Впрочем, споры вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения — даже название не находит единогласной поддержки в рядах основателей: весьма распространенной является версия расшифровки аббревиатуры как Digital Versatile Disk — цифровой многофункциональный диск. Более того, экстремисты полагают, что DVD следует рассматривать просто как "новое слово" в английском языке. И, возможно, они правы, если судьба новинки будет так успешна, как предвещают, и вызовет революцию не только в вычислительной технике, но и в бытовой электронике.
Отсутствие единого понимания технических, и юридических аспектов нового изделия затрудняет не только подготовку производства, но и наш рассказ. Несмотря на быстро расширяющийся круг участников лицензионных соглашений и начало выпуска первых устройств, прошедший в США 10-11 апреля текущего года
*) Перевод не позволяет отразить игру слов вокруг слова Versatile. Его второе значение — "многосторонний" — обыгрывает не только функциональные возможности, но и технологические особенности новинки. Которая может использовать до четырех однотипных "слоев", емкость каждого из которых более 4 ГБ.
Аппаратные средства DVD
"Первый DVD форум" также не дал окончательной редакции стандартов нового носителя информации. DVD - сколько, где и как начнем с технических характеристик. DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая половина — это плоский верхний слой (рис. 1). Емкость такого диска достигает 4,7 ГБ и обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках!) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае нижнее отражающее покрытие полупрозрачное — рис. 2), то суммарная емкость составляет 8,5 ГБ (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при считывании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 ГБ!
У
же
этой характеристики достаточно, чтобы
представить себе воздействие, которое
может оказать такой диск на
кино/видеоиндустрию. Недаром значительная
часть споров и задержек с производством
устройств DVD вызвана
согласованием разнонаправленных
способов защиты авторских прав. Цифровые
системы, как известно, сохраняют качество
сигнала при копировании и уже не служат
препятствием для создания нелицензионных
копий. Поэтому Ассоциация кинопроизводителей
Америки (МРАА — Motion Picture
Association of America) совместно с Ассоциацией
производителей бытовой электроники
(Consumer Electronics Manufacturer's Association) возбужденно
обсуждает возможности встраивания
защиты от нелицензионного копирования
непосредственно в устройства, а также
законопроекты, связанные с защитой от
копирования. Предлагаются не только
исключение возможности прямого
копирования диск/, но и более серьезные
меры, такие как модификация операционной
системы с целью недопущения копирования
данных, считанных с DVD на
другие носители (ожидается появление
таких свойств в Windows 97
где-нибудь к 1998 году).
Радикальная мера —
модификация архитектуры ПК с целью
принципиального исключения возможности
попадания DVD-данных на
системную шину, откуда они далее могут
быть скопированы емкости самого простого
однослойного DVD достаточно
для воспроизведения более 2
часов видео телевизионного (студийного.)
качества, при этом количество информации
на диске составляет 4,7
ГБ. Двухслойный диск хранит
8,5 ГБ!
(рис. 3). Рабочая группа (Technical Working Group), представляющая интересы производителей компьютеров, не остается в стороне, так как сужение функциональных возможностей устройств может оказаться не безболезненным. Оставив для будущих историков подробное рассмотрение юридических баталий, отметим только, что если кино/видеопроизводство примет DVD как носитель, то, учитывая очень низкую стоимость экземпляра диска при многотиражном выпуске, можно ожидать действительно революционных изменений в домашней электронике.
Как же достигается столь значительное увеличение объема информации на DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его со знакомым нам (по первой части статьи) CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или 635 нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива до 0,6 (против 0,45 в CD) достигается более чем двух кратное уплотнение дорожек и укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин).
Модифицированная архитектура ПК направляет данные с накопителя DVD на декодер, минуя системную шину. Изменилась не только физическая плотность размещения информации на диске, но и способы ее представления. Так, на смену известному нашим читателям по первой части статьи способу модуляции 8/14 (EFM — eight to fourteen modulation) пришел способ, называемый EFM+. Он отличается несколько иным алгоритмом преобразования и, главное, требует ввода на границе следующих друг за другом 14-разрядных кодов не трех, а только двух дополнительных битов, поддерживающих условие ограниченности размеров пита в диапазоне от 3 до 11 битов (т. е. между двумя последовательными единицами после кодирования не менее 2 и не более 10 нулей). Таким образом, из каждого байта получаем не 14+3=17, а 14+2=16 кодовых битов (что дает повод острословам требовать смены названия этого способ модуляции с EFM+ на EFM -). Изменение метода модуляции — только одно из множества форматных изменений, позволяющих в целом увеличить объем сохраняемых данных. Собственно переход к EFM+ добавляет еще почти 6% к объему диска. Более мощный механизм коррекции ошибок RS-PC (Red Solomon Product Code) обещает быть на порядок более устойчивым к возможным ошибкам воспроизведения
Из неназванных еще характеристик отметим номинальную скорость передачи данных — 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с.
Не следует особо обольщаться — увеличивается на порядок также и объем данных. Которые нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении.
Магнитные диски (FDD)
Устройство дисковых накопителей:
Основные внутренние элементы дисковода - дискетная pама, шпиндельный двигатель, блок головок с приводом и плата электроники.
Шпиндельный двигатель - плоский многополюсный, с постоянной скоpостью вpащения 300 об/мин. Двигатель пpивода блока головок - шаговый, с чеpвячной, зубчатой или ленточной пеpедачей.
Для опознания свойств дискеты на плате электpоники возле пеpеднего тоpца дисковода установлено тpи механических нажимных датчика: два - под отвеpстиями защиты и плотности записи, и тpетий - за датчиком плотности - для опpеделения момента опускания дискеты. Вставляемая в щель дискета попадает внутpь дискетной pамы, где с нее сдвигается защитная штоpка, а сама pама пpи этом снимается со стопоpа и опускается вниз - металлическое кольцо дискеты пpи этом ложится на вал шпиндельного двигателя, а нижняя повеpхность дискеты - на нижнюю головку (стоpона 0). Одновpеменно освобождается веpхняя головка, котоpая под действием пружины прижимается к верхней стороне дискеты. На большинстве дисководов скорость опускания рамы никак не огpаничена, из-за чего головки наносят ощутымый удар по повеpхностям дискеты, а это сильно сокpащает сpок их надежной pаботы. В некотоpых моделях дисководов (Teac, Panasonic, ALPS) предусмотрен замедлитель-микpолифт для плавного опускания pамы. Для пpодления сpока службы дискет и головок в дисководах без микpо-лифта pекомендуется пpи вставлении дискеты пpидеpживать пальцем кнопку дисковода, не давая pаме опускаться слишком pезко. Hа валу шпиндельного двигателя имеется кольцо с магнитным замком, котоpый в начале вpащения двигателя плотно захватывает кольцо дискеты, одновpеменно центpиpуя ее на валу. В большинстве моделей дисководов сигнал от датчика опускания дискеты вызывает кpатковpеменный запуск двигателя с целью ее захвата и центpиpования.
Дисковод соединяется с контpоллеpом пpи помощи 34-пpоводного кабеля, в котоpом четные пpовода являются сигнальными, а нечетные - общими. Общий ваpиант интеpфейса пpедусматpивает подключение к контpоллеpу до четыpех дисководов, ваpиант для IBM PC - до двух. В общем ваpианте дисководы подключаются полностью паpаллельно дpуг дpугу, а номеp дисковода (0..3) задается пеpемычками на плате электpоники; в ваpианте для IBM PC оба дисковода имеют номеp 1, но подключаются пpи помощи кабеля, в котоpом сигналы выбоpа (пpовода 10-16) пеpевеpнуты между pазъемами двух дисководов. Иногда на pазъеме дисковода удаляется контакт 6, игpающий в этом случае pоль механического ключа. Интеpфейс дисковода достаточно пpост и включает сигналы выбоpа устpойства (четыpе устpойства в общем случае, два - в ваpианте для IBM PC), запуска двигателя, пеpемещения головок на один шаг,включения записи, считываемые/записываемые данные, а также инфоpмационные сигналы от дисковода - начало доpожки, пpизнак установки головок на нулевую (внешнюю) доpожку, сигналы с датчиков и т.п. Вся pабота по кодиpованию инфоpмации, поиску доpожек и сектоpов, синхpонизации, коppекции ошибок выполняется контpоллеpом.
Гибкие диски.
Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное малой ёмкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3.5”, 5.25”, 8” (последние два типа практически вышли из употребления).
3.5” дискета 5.25” дискета
Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5” закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того 5.25” дискета имеет индексное отверстие, а 3.5” дискета высокой плотности - отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25” дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5” дискета наоборот - если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются 3.5” дискеты высокой плотности.
Для дискет используются следующие обозначения:
- SS single side - односторонний диск (одна рабочая поверхность).
- DS double side - двусторонний диск.
- SD single density - одинарная плотность.
- DD double density - двойная плотность.
- HD high density - высокая плотность.
Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на жестких дисках . Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура информации на дискете, как физическая так и логическая, такая же как на жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует таблица разбиения диска.
Видеокарты
Видеопамять
Один из компонентов компьютера, от которого требуется наибольшая производительность, это графический контроллер, являющийся сердцем всех мультимедиа систем. Фраза требуется производительность означает, что некоторые вещи происходят настолько быстро, насколько это обеспечивается пропускной способностью. Пропускная способность обычно измеряется в мегабайтах в секунду и показывает скорость, с которой происходит обмен данными между видеопамятью и графическим контроллером.
На производительность графической подсистемы влияют несколько факторов:
скорость центрального процессора (CPU)
скорость интерфейсной шины (PCI или AGP)
скорость видеопамяти
скорость графического контроллера
Для увеличения производительности графической подсистемы настолько, насколько это возможно, приходится снижать до минимума все препятствия на этом пути. Графический контроллер производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате разгружается центральный процессор системы. Отсюда следует, что графический контроллер должен оперировать своей собственной, можно даже сказать частной, местной памятью. Тип памяти, в которой хранятся графические данные, называется буфер кадра (frame buffer). В системах, ориентированных на обработку 3D-приложений, требуется еще и наличие специальной памяти, называемой z-буфер (z-buffer), в котором хранится информация о глубине изображаемой сцены. Также, в некоторых системах может иметься собственная память текстур (texture memory), т.е. память для хранения элементов, из которых формируются поверхности объекта. Наличие текстурных карт ключевым образом влияет на реалистичность изображения трехмерных сцен.
Появление насыщенных мультимедиа и видеорядом приложений, так же, как и увеличение тактовой частоты современных центральных процессоров, сделало невозможным и дальше использовать стандартную динамическую память со случайным доступом (DRAM). Современные мультимедиа контроллеры требуют от основной системной памяти большей пропускной способности и меньшего времени доступа, чем когда-либо ранее до этого. Идя навстречу новым требованиям, производители предлагают новые типы памяти, разработанные с помощью обычных и революционных методов. Впечатляющие усовершенствования делают проблему правильного выбора типа памяти для приложения особенно актуальной и сложной.
Производители улучшили технологии и создали новые архитектуры в ответ на требования более высоких скоростей работы памяти. Широкий выбор новых типов памяти ставит перед производителем видеоадаптеров проблему, для какого сегмента рынка или каких приложений выбрать тот или иной тип.
Под воздействием требований перемен полупроводниковая индустрия предлагает множество новых интерфейсов. Некоторые объединили в себе свойства существующих интерфейсов с ограниченным набором изменений, другие имеют совершенно новый дизайн и оригинальную архитектуру.
Существующие типы памяти, доступные производителям видеоадаптеров, перечислены в нижеследующей таблице.
Тип |
Свойства |
Резюме |
3D RAM |
Встроенные вычислительные средства и кэш-память, реализованные на уровне чипа. Высокая оптимизация для использования при выполнении трехмерных операций. |
Технология рабочих станций для обработки 3D графики, которая обеспечивает таким платам, как Diamond Fire GL 4000 дополнительное увеличение производительности. Контроллер RealIMAGE обеспечивает продвижение этой технологии на рынок настольных компьютеров. |
Burst EDO |
Дополнительный пакет регистров обеспечивает быстрый вывод строки из последовательных адресов. |
Долгое время ожидания, если следующий адрес не является соседним в последовательности. |
CDRAM |
Предшественник 3D RAM со встроенным в микросхему кэшем. Работает с внешним контроллером кэш-памяти. |
Идеально приспособлен быть основой для текстурной памяти и может быть органичным дополнением памяти типа 3D RAM с ее высокой пропускной способностью, например, в адаптере Diamond Fire GL 4000. Контроллер RealIMAGE обеспечивает продвижение этой технологии на рынок настольных компьютеров. |
DRAM |
Относится к группе промышленных стандартов. Дальнейшие совершенствования технологии DRAM основываются на низкой стоимости производства, но также произошло существенное увеличение пропускной способности. За два цикла данные считываются в и из памяти. |
На основе этой технологии производятся некоторые из самых распространенных типов памяти. |
EDO DRAM |
Использует стандартный интерфейс DRAM, но передача данных в и из памяти происходит с более высокой скоростью (или на более высокой частоте). Улучшение производительности достигается за счет дополнительного внешнего чередования данных графическим контроллером (интерливинг). |
В зависимости от графического контроллера может иметь производительность на уровне более дорогой двухпортовой технологии памяти, такой, как VRAM, использующейся в графических контроллерах для систем на базе ОС Windows. |
MDRAM |
Высокая пропускная способность, низкие задержки по времени, мелкоячеистость. |
Компания Tseng Labs разработала контроллер, который смог использовать все преимущества архитектуры этой памяти. В среде DOS были достигнуты отличные результаты, в среде Windows всего лишь удовлетворительные. |
RDRAM |
Возможный претендент на широкое распространение и принятие в качестве стандарта на память с высокой производительностью. |
Поддерживается ограниченным числом графических контроллеров, но со временем ситуация может измениться. |
SDRAM |
Производится по стандартам JEDEC, имеет большую производительность, чем DRAM. |
Чаще используется в качестве основной системной памяти, нежили в графических адаптерах. |
SGRAM |
Производится по стандартам JEDEC, разновидность SDRAM, однопортовая. Производительность оптимизирована для графических операций, но при этом имеет характеристики, свойственные для высокоскоростной памяти, позволяющие использовать этот тип памяти для хранения текстур и z-буферизации. |
Снабжена уникальными свойствами, большими и лучшими, чем у SDRAM, обеспечивающих высокую скорость обработки графики. Идеально подходит для графических адаптеров с одним недорогим банком памяти, использующимся для 2D/3D графики и цифрового видео. |
VRAM |
Технология двухпортовой памяти, которая все еще остается лучшим решением для создания буферов кадра с высокой производительностью. |
Не является дешевым решением, но для приложений, которым требуется разрешение 1280х1024 при истинном представлении цвета (True color), особенно с двойной буферизацией, это лучший из доступных выборов. |
WRAM |
Высокоскоростная, двухпортовая технология памяти, используемая только двумя производителями видеоадаптеров - компаниями Matrox и Number Nine. Этот тип памяти изготавливает один производитель -- Samsung. По своему дизайну этот тип памяти аналогичен VRAM и RDRAM. |
Нестандартный тип памяти, требующий использования специальной технологии в контроллерах. Технология изготовления таких контроллеров запатентована, следовательно, не является общедоступной. |
Для чего используется видеопамять?
Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все зависит от трех факторов:
разрешение вашего монитора
количество цветов, из которых можно выбирать при создании изображения
частота, с которой происходит обновление экрана
Разрешение определяется количеством пикселов на линии и количеством самих линий. Поэтому на дисплее с разрешением 1024х768, типичном для систем, использующих ОС Windows, изображение формируется каждый раз при обновлении экрана из 786,432 пикселов информации.
Обычно частота обновления экрана имеет значение не менее 75Hz, или циклов в секунду. Следствием мерцания экрана является зрительное напряжение и усталость глаз при длительном наблюдении за изображением. Для уменьшения усталости глаз и улучшения эргономичности изображения значение частоты обновления экрана должно быть достаточно высоким, не менее 75 Hz.
Число допускающих воспроизведение цветов, или глубина цвета - это десятичный эквивалент двоичного значения количества битов на пиксел. Так, 8 бит на пиксел эквивалентно 28 или 256 цветам, 16-битный цвет, часто называемый просто high-color, отображает более 65,000 цветов, а 24-битный цвет, также известный, как истинный или true color, может представить 16.7 миллионов цветов. 32-битный цвет с целью избежания путаницы обычно означает отображение истинного цвета с дополнительными 8 битами, которые используются для обеспечения 256 степеней прозрачности. Так, в 32-битном представлении каждый из 16.7 миллионов истинных цветов имеет дополнительные 256 степеней доступной прозрачности. Такие возможности представления цвета имеются только в системах высшего класса и графических рабочих станциях.
Ранее настольные компьютеры были оснащены в основном мониторами с диагональю экрана 14 дюймов. VGA разрешение 640х480 пикселов вполне и хорошо покрывало этот размер экрана. Как только размер среднего монитора увеличился до 15 дюймов, разрешение увеличилось до значения 800х600 пикселов. Так как компьютер все больше становится средством визуализации с постоянно улучшающейся графикой, а графический интерфейс пользователя (GUI) становится стандартом, пользователи хотят видеть больше информации на своих мониторах. Мониторы с диагональю 17 дюймов становятся стандартным оборудованием для систем на базе ОС Windows, и разрешение 1024х768 пикселов адекватно заполняет экран с таким размером. Некоторые пользователи используют разрешение 1280х1024 пикселов на 17 дюймовых мониторах.
Современной графической подсистеме для обеспечения разрешения 1024x768 требуется 1 Мегабайт памяти. Несмотря на то, что только три четверти этого объема памяти необходимо в действительности, графическая подсистема обычно хранит информацию о курсоре и ярлыках в буферной памяти дисплея (off-screen memory) для быстрого доступа. Пропускная способность памяти определяется соотношением того, как много мегабайт данных передаются в память и из нее за секунду времени. Типичное разрешение 1024х768, при 8-битной глубине представления цвета и частоте обновления экрана 75 Hz, требует пропускной способности памяти 1118 мегабайт в секунду. Добавление функций обработки 3D графики требует увеличения размера доступной памяти на борту видеоадаптера. В современных видеоакселераторах для систем на базе Windows типичен размер установленной памяти в 4 Мб. Дополнительная память сверх необходимой для создания изображения на экране используется для z-буфера и хранения текстур. [6], [7].
AGP: Графические процессоры и карты.
Как известно, вскоре после анонсирования компанией Intel спецификации ускоренного графического порта (AGP), для дальнейшего продвижения и реализации этой идеи был создан так называемый AGP Forum, в который вошли крупнейшие производители процессоров, материнских плат, чипсетов, графических процессоров и плат. Следующим шагом компаний-разработчиков, поддержавших добрые начинания Intel, стал выпуск и предоставление на суд широкой аудитории своих продуктов, основанных на этой современной технологии.
3D-графика, которая за последние несколько лет завоевала сердца владельцев компьютеров и стала основным критерием оценки работы той или иной видеокарты. Подчас, в своей погоне за плавностью работы и полнотой эффектов при выводе 3-мерных сцен мы забываем про то, что в большинстве случаев при работе за компьютером мы все же пользуемся 2D-графикой, и что ее производительность и качество не должны уходить на задний план. Тем не менее, феномен трехмерной графики имеет место, оценка показателей этой части видеосистемы играет огромную роль, отчасти просто из-за того, что в 2D-графике уже достигнуто почти все, что может быть необходимо большинству пользователей.
Что касается 3D-графики, то, справедливости ради, надо отметить, что качество и уровень исполнения некоторых игровых видеокарт последнего поколения таковы, что они могут даже соперничать с супердорогими профессиональными платами. Рабочая частота RAMDAC в игровых платах достигла очень высоких значений - 350 и более МГц. Многие платы представляют из себя уже не просто видеокарты, а целые комбайны, где есть и ТВ-тюнеры, и устройства захвата видеопотока, и вывода сигнала на ТВ. В прошлом году возник прямо-таки бум по производству стереоочков, которые усиливают восприятие трехмерности сцены. Этими очками некоторые производители комплектуют свои продукты, продавая таким образом целый "комплект для любителей поиграть".
Таким образом, мы имеем широкую гамму видеокарт всевозможных категорий. В данном разделе будут рассмотрены только те карты, которые имеют массовый спрос, а значит, относятся к разряду массовых.
Как и многие чипсеты от 3dfx, чип 3dfx Voodoo3 обладает важной особенностью - "бесплатным" мультитекстурированием, то есть при неиспользовании этого режима второй модуь TMU (модуль текстурирования) простаивает, подключаясь и резко увеличивая производительность платы при мультитекстурировании. Видеокарта работает в 3D-графике только в 16-битном режиме представления цвета, обладая, однако, важной функцией - постфильтром, который при 16-битных "рамках" видеобуфера выводит не 16-ти, а 22-битную графику, что улучшает восприятие изображения. Как и все уже вышедшие чипсеты от 3dfx, Voodoo3 не поддерживает большие (свыше 256х256 пикселей) текстуры. В 3D карта работает через API: Direct3D, OpenGL, Glide.
Характеристики некоторых видеокарт
ELSA
Erazor X2
Данный продукт представляет собой образец самой быстрой на сегодняшний день видеокарты на основе NVIDIA GeForce 256. Плата имеет AGP-интерфейс 2x/4x и 32 мегабайта DDR (double data rate) 6 ns SGRAM. Память размещается в 8-ми микросхемах по обеим сторонам платы. Видеокарты на базе NVIDIA GeForce 256 первыми стали использовать более быструю и прогрессивную DDR-память, которая значительно поднимает планку скоростных показателей, особенно в 32-битном цвете (речь идет о 3D-графике).
Как можно видеть на фотографии, видеокарта имеет TV-out и места под монтаж цифрового выхода на LCD-мониторы, что соответствует дизайну карты, предложенному NVIDIA. На чипсете имеется активный кулер. Память на плате, хоть и расчитана на 166 МГц, тактуется на 150 МГц (300 МГц в пересчете на обычную SDR-память).
Как и предыдущая карта, ELSA Erazor X2 поддерживает работу через API Direct3D и OpenGL.
3dfx Voodoo3 2000
На
этом чипсете выпускается одноименная
видеокарта, которая имеет AGP-интерфейс
и 16 мегабайт 7 ns SDRAM памяти. Сам чипсет
закрыт небольшим игольчатым радиатором.
Эта видеокарта выпуска годичной давности
имеет цену почти равную 100$, тем не менее,
можно ее найти за несколько меньшую
сумму. Чипсет 3dfx Voodoo3 2000, вместе с памятью
работает на частоте 143 МГц. Особенностями
является поддержка только 16-битной
глубины цвета в 3D, правда улучшенного
качества за счет применения постфильтра,
который, по словам 3dfx, выдает изображение
в 22-битной глубине представления цвета.
Дело в том, что чипсет при обработке
работает с 32-битным цветом, а при
формировании результирующего кадра
глубина цвета понижается до 16-бит, при
этом применяется технология сглаживания
резких переходов между цветами, называемая
дизерингом. Правда, возникают как
небольшие разводы при переходе от одного
цвета к другому или сеточка, особенно
заметная на полупрозрачных объектах.
Для некоторого сглаживания этих дефектов
изображения и используется постфильтр.
В драйверах он включается переводом
качества изображения в High. Также в
драйверах есть возможность управлять
самим дизерингом при формировании
полупрозрачных объектах, то есть при
альфа-смешении. Существует 2 вида
реализации дизеринга: Smoother и Sharper. В
первом случае сеточка не образуется,
но все еще заметны переходы между
цветами, а во втором переходов практически
нет, но зато видна сеточка. Да, конечно
отсутствие 32-битного цвета, когда все
эти махинации по улучшению 16-битного
цвета просто не нужны, является минусом
данного чипсета (да и всего семейства
3dfx Voodoo3 в целом), однако, пока на рынке
нет большого количества игр, где бы
32-битный цвет явно выделяется. Поэтому,
видеокарты этого семейства вполне
конкурентоспособны. Еще один недостаток
Voodoo3 - это отсутствие поддержки текстур,
больших чем 256х256. Все текстуры,
превосходящие этот размер, приводятся
к этой величине, при этом неизбежна
потеря качества воспроизведения этих
текстур. Тем не менее, относительная
дешевизна 3dfx Voodoo3 2000, беспроблемная
установка драйверов и качественная
поддержка со стороны 3dfx дают много
плюсов этой карте.
S3 Savage4
На этом чипсете, вернее, его
разновидности S3 
Savage4
Pro+ в настоящее время выпускается довольно
много карт. Одним из них и самым типичным
представителем является плата Diamond
Stealth III S540. Эта видеокарта базируется на
AGP-интерфейсе, имеет 32 мегабайта 7 ns SDRAM
памяти. Чипсет закрыт игольчатым
радиатором. Как можно видеть, на плате
имеются пустые места для монтажа системы
TV-out. Видеокарта имеет цену примерно
65-75$ в зависимости от типа поставки.
Чипсет имеет частоту 125 МГц, а память
работает на 143 МГц. Видеокарты на базе
чипсета S3 Savage4 появились на рынке весной
1999 года, являя собой конкурента вышедшим
примерно в то же время платам на других
чипсетах. В настоящее время имеются
платы на Savage4, имеющие как 32, так и 16 и
даже 8 мегабайт видеопамяти, что
сказывается на меньшей стоимости таких
карт и довольно высокой популярности.
Однако, как показало время, фирма S3 так
и не удосужилась написать такой драйвер,
который смог бы работать корректно,
быстро и сразу. То есть, не требовал бы
постоянных настроек и перенастроек.
NVIDIA Riva TNT2 M64
Этот
чипсет стал еще одним объектом пристального
внимания подавляющего большинства
фирм-производителей видеокарт благодаря
своей низкой цене. Рассмотрим видеокарту
Creative 3D Blaster Riva TNT2 Value. Эта карта базируется
на AGP-интерфейсе, имеет 16 мегабайт 7 ns
SDRAM памяти. Чипсет закрыт ребристым
серебристым радиатором. На плате есть
пустые места под монтаж TV-out. Видеокарта
тактуется по умолчанию на 125 МГц по чипу
и 150 МГц по памяти. В отличие от большинства
видеокарт эта карта потребляет не 1.5В
электроэнергии а 3.3В что затрудняет
подбор материнской карты для этого
адаптера. Это одна из последних видеокарт
выпущенная под 3.3В. Начиная с выпуска
AGP 4 слоты(для
видеокарты) перешли на 1.5Вольтовую
подачу энергии.
NVIDIA GeForce 7800 GTX
В
идеопроцессор
NVIDIA GeForce 7800 GTX является отличным современным
видеоадаптером. Он является одной из
последних разработок компании nVidia
и обладает полностью измененной
архитектурой, обеспечивающей потрясающие
возможности, включая:
Кардинально новую программируемую шейдерную архитектуру с удвоенной мощностью по сравнению с предыдущим поколением
Поддержку новейших игр и приложений с DirectX 9 Shader Model 3.0 и HDR рендерингом кинематографического качества, которые являются неотъемлемыми функциями для разработчиков для создания более реалистичных окружений в играх в режиме реального времени
Технологию передового управления питанием NVIDIA PowerMizer™ для увеличения времени работы от батарей при том же уровне потребления энергии, которым обладал предыдущий GPU, с целью уменьшения тепловыделения и увеличения времени работы ноутбука
Технологию второго поколения NVIDIA PureVideo™, позволяющую смотреть видео на на уровне домашнего кинотеатра
Видеокарты с функцией приема и захвата аналогового видеосигнала (TV-IN)
В настоящее время больший интерес вызывают видеоплаты, имеющие функции приема аналогового видеосигнала (далее TV-in). И это необязательно отдельные платы типа TV-tuner, многие производители освоили выпуск современных мощных видеокарт с TV-in. На картах попроще, эти функции возложены напрямую на чипсет. В картах помощнее и более улучшенных, установлены микросхемы, специально отвечающие за функции TV-in, как правило, это либо Philips, либо Zoran, либо BT.
Есть, конечно, и видеокарты с интегрированным и ТВ-тюнером, которые сами по себе построены на мощных чипсетам (ATI All-In-Wonder Pro, например, умеет и принимать TV, и выводить на телевизор, кроме того, эта плата построена на чипсете 3D Rage Pro, который дает большую производительность в 2D и 3D графике). Но все же подавляющее количество карт имеет только возможность приема аналогового сигнала без тюнера (либо еще с функцией вывода видеосигнала на телевизор).
Таким образом, пользователь имеет возможность в окне на своем "рабочем столе" видеть сигнал либо от видеомагнитофона, либо от видеокамеры. В последнее время очень большую популярность получили видеоконференции через интернет, где как раз такая функция видеокарты очень нужна.
Звуковая карта Устройство и функционирование звуковых плат
Когда-то из динамика РС доносилось только малоприятное скрипение. А понятие компьютерной музыки ассоциировалось лишь с компьютером Atari Macintosh. Такое положение изменилось с появлением звуковой карты, впервые выпущенной фирмой Creative Labs. А еще и с внедрением операционной системы MS Windows 95 стало возможно пользование звуковой платой любой программой. Для этого достаточна лишь совместимость карты с так называемой звуковой системой Windows (Windows Sound System).
Изначально, звуковые карты разрабатывались лишь для озвучивания компьютерных игр, хотя этим они занимаются и по сей день. Однако, теперь, работы у звуковых плат прибавилось гораздо больше: это озвучивание презентаций, звуковые письма, звук и музыка в студии и дома.
Сейчас есть множество типов звуковых карт: универсальные, карты-синтезаторы, оцифровщики звука, многоканальные аудиоинтерфейсы, MIDI-интерфейсы, семплеры и др. Мы займемся именно универсальными мультимедийными платами, так как они наиболее распространены среди музыкантов-любителей и небогатых профессионалов. "Прародителями" таких плат были Sound Blaster и Ad Lib, поэтому "в народе" их нередко называют "саунд бластерами" (на самом деле, это справедливо ровно настолько, насколько любой копировальный аппарат справедливо называть "ксероксом").
На некоторых типах звуковых плат установлен дополнительный вход Aux In. Если мы посмотрим на, то увидим, что сигнал с этого входа минует основные устройства звуковой платы и поступает на выходной микшер, а оттуда - сразу на выход. Этот вход позволяет упростить коммутацию внешних устройств и использовать внутренний микшер звуковой платы для смешивания сигналов со внешнего и внутренних источников. Например, если у нас есть автономный синтезатор, то можно его выход подключить в Aux In и все, что мы играем будет слышно в колонках, подключенных к звуковой карте. Aux In тоже обычно делается на разъеме типа "мини джек".
Вход проигрывателя компакт-дисков как правило расположен не на задней панели звуковой платы, а прямо на ней, среди микросхем и других радиодеталей. Если у нас есть привод CD-ROM, то можно связать его выход с этим входом звуковой карты. Такое соединение позволит слушать аудио компакт-диски и оцифровывать звук прямо с привода. Чтобы обнаружить на звуковой карте вход CD-ROM надо всего лишь прочитать руководство пользователя.
Кроме всех перечисленных входов, на задней панели звуковой карты обычно есть 15-пиновый разъем MIDI/джойстик порта, который служит для подключения любых внешних MIDI-устройств (синтезаторов, MIDI-клавиатур и т.д.) или джойстика, если карта используется для игр. На специализированных звуковых картах MIDI-порт может иметь не стандартный 15-пиновый разъем, а любой другой. Но в этих случаях всегда прилагается особый переходник. А для подключения внешних MIDI-устройств к стандартному порту практически во всех магазинах, торгующих мультимедийной техникой продается стандартный-же переходник.
Входной микшер нужен для того, чтобы установить оптимальный уровень записи. Следует помнить, что цифровая техника очень чувствительна к превышению уровня 0 дБ - при этом возникают неприятные искажения. А слишком же низкий уровень записи не позволит передать весь динамический диапазон записываемого музыкального инструмента. То есть любая работа по записи "живого" звука в домашней студии будет начинаться именно с регулировки уровня сигнала при помощи входного микшера звуковой карты.
На любой универсальной мультимедийной звуковой карте есть синтезатор. Последнее время практически на всех картах устанавливается не один, а два синтезатора: FM (Frequency Modulation - частотная модуляция) - для сохранения совместимости с Sound Blaster и Ad Lib, и WT (WaveTable - таблица волн)- для получения качественного звука. Именно эти синтезаторы показаны на рисунке.
Вот, вкратце, все устройство универсальной мультимедийной звуковой карты. Все специализированные музыкальные платы работают точно таким же образом, только на них нет тех или иных элементов. Например, на картах-синтезаторах установлен только MIDI-интерфейс и качественный Wave Table синтезатор. Карты-оцифровщики имеют хорошие АЦП и ЦАП, сигнальный процессор и ничего больше и т.д.
Некоторые модели звуковых карт
Звуковая карта Sound Blaster® Audigy™ 4 Pro - самое мощное решение в области аудио на ПК для цифровых развлечений и создания музыки в домашних условиях. Предназначенная для наиболее искушенных пользователей, звуковая карта Audigy 4 Pro обеспечивает необыкновенно высокое качество звука с применением 24-битной технологии ADVANCED HD™; высококачественные конвертеры обеспечивают соотношение сигнал/шум 113 дБ, а внешний интерфейсный хаб - широкие возможности для подключения различных устройств. Драйверы ASIO™ 2.0 для многоканальной записи с прямым мониторингом и обширный пакет ПО, включая программы Cubase® LE и FL Studio 4.0 CE, делают эту звуковую карту идеальным решением для домашней студии. Сертификат THX® служит гарантией безупречного воспроизведения звука в фильмах, с дополнительной поддержкой Windows® Media, DTS-ES и Dolby® Digital EX. Звуковая карта Audigy 4 Pro выдает чистый и высоко детализированный звук Advanced Resolution DVD-Audio на уровне 24 бит/ 192 кГц, а применение технологии CMSS 3D позволяет микшировать источники обычного стерео звука в объемный звук surround формата от 5.1 до 7.1. Новый развлекательный центр Creative Entertainment Center позволяет управлять на расстоянии всеми вашими фильмами и музыкой.
Превосходный 24-битный звук с применением технологии ADVANCED HD, цифро-аналоговые конвертеры студийного качества с соотношением сигнал/шум 113 дБ, высококачественная запись на уровне 24 бит/ 96 кГц с поддержкой Asio 2.0 и SoundFonts.
Внешний интерфейсный хаб открывает широкие возможности для подключения различных устройств; 6 каналов ввода, оптический и коаксиальный цифровой вход/выход, полноразмерный вход/выход MIDI, микрофонный с управлением усилением, для наушников с управлением громкостью и сдвоенные порты FireWire.
Сертификат THX служит гарантией кинематографического качества звука, с поддержкой установочной консоли Creative THX Set-up Console и DTS-ES и Dolby Digital EX.
Программный развлекательный центр Entertainment Center с пультом ДУ для удобства управления вашей музыкой и фильмами.
Технология Creative Smart Recorder в сочетании с функцией Audio Clean-Up позволяет осуществлять запись в автоматическом режиме и удалять из сигнала нежелательные помехи.
Воспроизведение 24-битного содержания DVD-Audio на уровне 24 бит/ 192 кГц (стерео) и 24 бит/ 96 кГц (формат 5.1).
Мониторы
Первые мониторы были векторными — в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Соответственно нет необходимости разбивать в подобных мониторах экран на пиксели. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.
Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получения которого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Со временем появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.
Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, CRT-мониторы все еще остаются самыми распространенными и вовсе не торопятся уходить с рынка, напротив — они по-прежнему являются наиболее доступными по цене, размер их экранов постоянно растет, неуклонно совершенствуется качество изображения — при уменьшении габаритов и веса. Реальную конкуренцию мониторам на базе электронно-лучевых трубок пока могут составить только LCD-дисплеи.
По прогнозам экспертов, в будущем будет происходить постепенное слияние мониторов и телевизоров, поэтому привычные экраны мониторов с соотношением величин сторон экрана 4:3, вероятно, будут приведены к стандарту телевидения высокой четкости (ТВЧ, с разрешением 1920 x 1080) и DVD, с соотношением длин сторон изображения 16:9.