Відеопам'ять
Типи запам'ятовуючих пристроїв, розглянутих раніше, використовуються в якості основної пам'яті компьютера. Але крім неї в компьютері є ще одне місце, де використовується оперативна пам'ять. Особливості роботи відеосистеми вимагають особливих функціональних можливостей пам'яті: приходиться виділити її в самостійні типи ОЗП.
SGRAM, VRAM, WRAM, 3DRAM
Багато характеристик відеосистеми залежать від відеопам'яті: її об'єм визначає допустиму роздільну здатність і інші функціональні можливості системи, швидкодія обмежує можливості адаптера по частоті регенерації зображення на екрані (частоті кадрової розгортки). Наприклад: при максимально можливій роздільній здатності на екрані монітора 1024х768, 24-розрядному представлені кольору і частоті оновлення екрану 85 Гц потік даних, що направляється в RAMDAC, складає близько 200 Мб/с. Якщо збільшити роздільну здатність і розрядність опису пікселя, об'єми пересилаємих даних будуть ще більшими. Цим диктуються високі вимоги до швидкодії пам'яті. Ще необхідно пам'ятати, що дані, що відправляються з відеопам'ті в RAMDAC, повинні бути спочатку в неї записані (а чим більш динамічне зображення, тим частіше їх необхідно бути переписувати!). А на це також вимагається час.
Так як відеодані звичайно пересилаються на екран великими масивами, підтримується режим їх блокової перекачки (burst). А для потужних прискорювачів двомірної графіки розроблена спеціальна двопортова пам'ять: до неї можна одночасно звертатись і для виводу на екран, і для побудови зображення. Це можливо завдяки тому, що на кристалі є SAM (Serial Access Memory) - стекова пам'яьб з послідовним доступом. Вона забезпечує неперервну передачу відеоданих з максимальною роздільною здатністю при одночасовому доступі до пам'ятідля модифікації вмісту буфера кадра.
SGRAM (Synchronous Graphic DRAM)
Пам'ять цього типу дуже нагадує вже знайому нам синхронну пам'ять. Вона також характеризується тактовою частотою. Як і в SDRAM, дані приймаються (відд відеопроцесора) і видаються (в вихідний перетворювач адаптера) по одній шині.
Ця пам'ять однопортова. Але, все рівно, її продуктивність вища, чим в EDO, тоиу що, на відміну від неї, в SGRAM вища внутрішня швидкість передачі даних. SGRAM може самостійно виконувати ряд операцій над відеоданими, зокрема блочний запис. Існує два варіата режиму блочного запису: Block Write і Masked Write (або Block-per-Bit - блочний запис з маскуванням певних бітів). Перший варіант дозволяє змінювати колір відразу 8 пікселів; призначення другого - виключити зміну окремих пікселів пересилаємого блоку.
VRAM (Video RAM)
Цей тип пам'яті призначений для потужних графічних систем. Але за більші можливості приходиться платити ускладненням внутрішньої архітектури: наприклад з'являється блок регістрів з послідовним досткпом (SAM). Це відрузу впливає на вартість мікросхем. VRAM відрізняється від стандартних SGRAM тим, що в неї є два порта; один з яких з'єднаний з SAM і розрахований на послідовну передачу даних для вихідного цифроаналогового перетворювача (DAC).
Другий - звичайний - дозволяє одночасно з DAC отримувати доступ до даних і відеопроцесору. Тому видача даних практично не впливає на пропускну здатність основного каналу даних. Крім того, VRAM може сама швидко очистити цілий рядок пам'яті, захистив при цьому від перезапису потрібні комірки, а також виконувати базові операції ро зміні кольору пікселів. В більшості випадків продуктивність VRAM набагато вища, чим в стандартних EDO RAM.
WRAM (Windows RAM)
WRAM - це торгова марка мікросхем, що випускає Samsung, подібних по побудові з VRAM. В них немає деяких рідко використовуваних функцій, але є деякі додаткові. Це дозволяє розвинути велику швидкість, особливо при виводі тексту на екран і заповнені великих площ одним кольором. WRAM відрізняється від VRAM тим, що в ній використана більш швидка схема буферизації даних і збільшена розрядність внутрішньої шини. В ній також використано ядро, працююче в режимі Ultra Fast Page з часом доступу 15 нс. WRAM в середньому на 10 - 20% продуктивніша VRAM і дешевша на 20%. Вона показує відмінні результати при високій роздільній здатності і частій регенерації екрану: при 1600х1200 вона може "тримати" режим True Color. Використається вона в потужних відеокартах типу Matrox Millenium.
3D-RAM
Цей тип пам'яті був розроблений сумісно в компаніях Mitsubishi i Sun для використання в високопродуктивних ігрових приставках. Її можна назвати самим "високоінтелектуальним" типом пам'яті: крім масиву комірок, в яких запам'ятовуеться інформація, в неї включені ще міні-процесор і міні-кеш-пам'ять. Міні-процесор - це арифметико-логічний пристрій для графічних операцій над відеоданими. Він дозволяє проводити головні перетворення над пікселями всього за такт, тому що зводить стандартну послідовність операцій "прочитати, змінити, записати" до " замінити". Крім того, він проводить спрощений розрахунок текстур і освітленостей за методом Фонга і визначає ступінь видимості напівпрозорих об'єктів (alpha-blending).
Продуктивність процесора дуже веика: за секунду він може виконати до 400 млн операцій по обробці даних і зафарбувати до 4 млн елементарних поверхонь (трикутників). Кеш-пам'ять (Pixel buffer) служить для тимчасового зберігання даних, що поступають з ядра і для забезпечення рівномірного завантаження процесора при інтенсивних обраховуванях. Ядро пам'яті складається з 4-х внутрішніх банків загальним об'ємом10 Мегабіт, що дозволяє зберігати в них не тільки відеодані і текстури великого об'єму, але також інформацію про Z-буфер. Величина рядків пам'яті на відміну від попередніх типів пристроїв, в ній підібрана таким чином, щоб в межах однієї і тієї же області пам'яті (рядка) знаходилось якомога більше тримірних об'єктів. Це економить час на переходи від рядка до рядка. 3D-RAM призначена для графічних станцій і 64-розрядних ігрових приставок Ninetendo.
Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) призначений для перетворення числа, визначеного, як правило, у виді двійкового коду, у напругу чи струм, які пропорційні значенню цифрового коду. Схемотехніка цифро-аналогових перетворювачів дуже різноманітна. На рис. 1 наведена класифікаційна схема ЦАП за схемо технічними ознаками. Крім цього, ІМС цифро-аналогових перетворювачів класифікуються за наступними ознаками:
За видом вихідного сигналу: з струмовим виходом та виходом у виді напруги
За типом цифрового інтерфейсу: з послідовним уведенням та з паралельним уведенням вхідного коду
За кількістю ЦАП на кристалі: одно канальні та багатоканальні
За швидкодією: помірної та високої швидкодії
Рис. 1. Класифікація ЦАП
23. Стабілізація частоти в радіо передаючих пристроях
Стабілізація частоти в радіотехніці, підтримання сталості частоти електричних коливань у автогенератора. Частота коливань автогенератора може відхилятися від первісного значення під дією дестабілізуючих факторів, як-то: зміна температури, вологості та атмосферного тиску, зміна живлячих напруг і опору навантаження, шуми електровакуумних та напівпровідникових приладів, старіння деталей, поштовхи і вібрація, радіоактивне опромінення і т. д. Відхилення (догляд) частоти призводить до небажаних наслідків, таких, як взаємні перешкоди радіотрансляції сусідніх (по частоті) радіостанцій, «догляд» (згодом) налаштування радіомовного супергетеродинні радіо на прийом станції і багато ін Заходи Стабілізація частот направлені на підвищення стійкості частоти коливань генераторів по відношенню до дестабілізуючим чинникам, тобто на зниження нестабільності частоти генерованих коливань. Остання характеризується величиною відносної нестабільності частоти (f / f, де (f - відхилення частоти від первісного значення f (нерідко (f / f називається також відносною стабільністю частоти). Розрізняють нестабільність короткочасну (яка визначається відхиленням частоти за час <1 сек) і довготривалу; на практиці користуються поняттями хвилинної, часовий, добової, місячної та річної нестабільності.
Підвищення стабільності частоти в автогенератора (зменшення (f / f) досягають збільшенням добротності коливального контуру, що задає частоту, і зменшенням його температурного коефіцієнта частоти, вибором схеми, конструкції та режиму роботи автогенератора, його термостатування, стабілізацією живлячих напруг і т.д.
Найбільш поширена кварцова Стабілізація частот, при якій в якості коливального контуру використовують електромеханічну коливальну систему - п'єзоелектричний кварцовий резонатор. Кварцові генератори створюють на транзисторах, тунельних діодах або електронних лампах; вони мають нестабільність (f / f = 10-6-10-10 і відрізняються малими габаритами, економічністю та надійністю. Висока стабільність частоти кварцового генератора досягається завдяки малому температурному коефіцієнту частоти кварцового резонатора, стійкості його параметрів до зовнішніх впливів і виключно високої добротності (до 107, тоді як добротність звичайного коливального контуру в більшості випадків складає ~ 102). Радіотехнічні пристрої з кварцовою стабілізацією частот широко застосовують у радіопередавача середньої та великої потужності, еталони та стандарти часу і частоти, в генераторах систем багатоканального зв'язку і т.д.; при цьому в діапазонних радіопристроях використовують декадний синтез частот.
Найвищою стабільністю частоти ((f / f = 10-11-10-13) мають квантові стандарти частоти, що пояснюється принципово більш високою стійкістю мікросистем (атомів і молекул) в порівнянні з макросистеми (коливальними контурами, об'ємними та кварцовими резонаторами і ін) . Крім того, мікросистема, на відміну від макросистеми, не схильна до старіння і механічних впливів.