Відеоадаптер

Обов’язковими для сучасних ПК стали відео– та аудіо– адаптери.

Спеціальна плата, яка називається відеоадаптером (відеокартою) керує роботою монітора. Разом із монітором відеокарта створює відеопідсистему персонального комп’ютера.

У перших комп’ютерах відеокарти не було. В оперативній пам’яті існувала екранна ділянка пам’яті, в яку процесор передавав дані про зображення. Контролер екрана зчитував дані про яскравість окремих точок екрана з комірок пам’яті і керував розгорткою горизонтального променя електронної гармати

При переході від монохромних моніторів до кольорових і зі збільшенням роздільної здатності екрана, ділянки відеопам’яті стало недостатньо для збереження графічних даних, а процесор не встигав обробляти зображення. Всі операції, що пов’язані з керуванням екрану були відокремлені в окремий блок – відеоадаптер. Відеоадаптер має вигляд окремої плати розширення, яка вставляється у певний слот материнської плати. Відеоадаптер виконує функції відеоконтролера, відеопроцесора та відеопам’яті. За час існування ПК змінилося декілька стандартів відеоадаптерів: MDA (Monochrom Display Adapter) –монохромний, CGA (Color Graphics Adapter) – 4 кольори, EGA(Enchanced Graphics Adapter) –16 кольорів, VGA (Video Graphics Array) – 256 кольорів, SVGA (Super VGA) – до 16,7 млн. кольорів. На ці стандарти розраховані всі програми, призначені для IBM–сумісних комп’ютерів. Сформоване графічне зображення зберігається у внутрішній пам’яті відеоадаптера, яка називається відеопам’яттю. Необхідна ємність відеопам’яті залежить від заданої роздільної здатності та палітри кольорів, тому для роботи в режимах із високою роздільною здатністю та повноцінною кольоровою гаммою потрібно якомога більше відеопам’яті. Якщо ще недавно типовими були відеоадаптери з 16–32 Мбайт відеопам’яті, то вже сьогодні середньою вважається обсягом до 1 Гбайта.

Будова відеоадаптерів

У загальному випадку відеокарти складаються з наступних основних компонентів:

 відеопам’ять;

 набір мікросхем (відеочіпсет);

 інтерфейс введення–виведення;

 video BIOS;

 тактові генератори.

Перший компонент відеокарти – відеопам’ять.

Основне призначення відеопам’яті – тимчасове зберігання картинки, що виводиться на екран монітора, також відеопам’ять може використовуватися і в інших цілях. Ту частину відеопам’яті, яка використовується для зберігання картинки, що виводиться, прийнято називати кадровим буфером (фрейм–буфером). Кожна картинка має певний об’єм, який вимірюється в байтах, це також відноситься і до зображення, яке ми бачимо на екрані. Для отримання зображення потрібно розмістити картинку у відеопам’яті. Отже, чим більший об’єм цієї пам’яті, тим більшу роздільну здатність і глибину кольору можна відобразити на моніторі. Як відеопам’ять може використовуватися власна пам’ять відеокарти, або частина пам’яті комп’ютера, у випадку, якщо відеоадаптер вбудований в чіпсет (інтегрована відеокарта). Для виготовлення відеопам’яті часто використовували ті ж технології, що і для виготовлення оперативної пам’яті. Використовували пам’ять типу FPM і EDO, потім застосовували SDRAM, в даний час все більше застосовують DDR SDRAM. По суті, сьогодні SDRAM і DDR SDRAM – найбільш поширені типи відеопам’яті. Проте ще за часів використання пам’яті типу EDO, виникали проблеми з продуктивністю відеопам’яті, і були розроблені спеціальні типи пам’яті, які були оптимізовані для звернень не центрального процесора, а відеопроцесора, наприклад, SGRAM.

SGRAM (Synchronous Grapics RAM – синхронна графічна пам’ять) – має багато спільного за будовою з пам’яттю SDRAM. Вона може працювати на частотах від 66 МГц і вище.DDR SDRAM ці типи пам’яті відійшли на другий план і зараз не застосовуються. Основним параметром відеоадаптера є встановлений на ньому об’єм відеопам’яті. Виробники, звичайно, випускають цілу серію відеокарт, що відрізняються об’ємом відеопам’яті і розрахованих на різні сегменти ринку. Але потрібно пам’ятати,не дивлячись на те, що об’єм відеопам’яті дуже важливий параметр, оцінювати відеокарту лише за об’ємом її відеопам’яті невірно, в першу чергу слід цікавитися, який відеочіп використовується на відеокарті, а потім вже скільки відеопам’яті встановлено. Відеочіпсет – набір мікросхем відеосистеми. Раніше цей набір складався з декількох мікросхем, зараз ці мікросхеми об’єднані в одну – відеопроцесор. Одна з важливих частин відеопроцесора – RAMDAC (цифро–аналоговий перетворювач даних, що зберігаються в пам’яті). Він виводить на екран вміст кадрового буфера.

Принцип роботи відеоадаптера виглядає так:

центральний процесор комп’ютера формує зображення (кадр) у вигляді масиву даних і записує його у відеопам’ять, а саме – в кадровий буфер. Після цього частина відеочіпа яка називається графічним контролером, послідовно, біт за бітом, рядок за рядком, зчитує вміст кадрового буфера і передає його вRAMDAC. Він в свою чергу формує аналоговий RGB–сигнал, який разом з сигналами синхронізації передається на монітор. Сканування відеопам’яті здійснюється синхронно зпереміщенням променя по екрану монітора. Кількість рядків за секунду, що відображаються на крані називається рядковою частотою розгортки. А частота, з якою змінюються кадри на екрані, називається кадровою частотою розгортки. Частота кадрів не повинна бути меншою за 60 Гц, інакше зображення мерехтітиме. Частота RAMDAC визначає максимальну роздільну здатність та частоту кадрової розгортки, яку може підтримувати відеоадаптер. Від можливостей RAMDAC (частота, розрядність і т.п.) залежить якість виводу зображення. Продуктивність відеокарти багато в чому залежить відпродуктивності відеопроцесора (відеочіпа) і від продуктивності відеопам’яті: наскільки б не був швидким процесор, якщо до нього повільно передаються дані для обробки, то швидкодія знижується.

Як і будь–який мікропроцесор, відеочіп має наступні

– внутрішня частота;

– технологія виготовлення (товщина у мкм);

– шина відеопам’яті.

Чіп пов’язаний з локальною відеопам’яттю внутрішньою шиною. Її ширина є важливим швидкісним параметром і, зрозуміло, співпадає з шириною інтерфейсу чіпа і пам’яті. Цей параметр часто включається в назву чіпа (Riva128 – 128 біт;GeForce256 – 256 біт). Крім того, відеопам’ять характеризується типом і частотою.На відеокарті присутня мікросхема відео BIOS: постійна пам’ять, в яку записані екранні шрифти, службові таблиці і т.п.

Цей BIOS не використовується відеоконтролером безпосередньо – до нього звертається тільки центральний процесор, і після виконання ним підпрограм, що зберігаються вBIOS, відбувається звернення до відеоконтроллера і відеопам’яті. BIOS необхідний тільки для первинного запуску відеоадаптера і роботи в режимі MS DOS. Операційні системи з графічним інтерфейсом (Windows або OS/2) не використовують BIOS для управління адаптером – вони керують ним за допомогою драйверів. Крім того, на відеокарті можуть розміщуватися один або декілька роз’ємів для внутрішніх з’єднань. Один з них носить назву Feature Connector і використовується для надання зовнішнім пристроям доступу до відеопам’яті і зображення. До цього роз’єму може підключатися телеприймач, апаратний декодер MPEG, пристрої введення зображення. Hа деяких платах передбачені окремі роз’єми для подібних пристроїв. Одним із важливих параметрів є інтерфейс підключення, тобто до якої шини підключається відеоадаптер. Перші відеоадаптери підключалися до шини XT–bus, пізніше вони стали підключатися до ISA. Певний час така продуктивність задовольняла більшість користувачів, але з появою продуктивніших відеочіпів назріла необхідність у більшій продуктивності. Спочатку фірма IBM спробувала монополізувати ринок високопродуктивних відеосистем, розробивши шину MCA (Microchannel architecture –мікроканальна архітектура). Її продуктивність була набагато вища – до 40 Мб/с (32 біт і 10 МГц). Але ця шина не набула поширення з декількох причин: по–перше несумісність з існуючими шинами, по–друге маркетингова політика самої фірми IBM – вони нікому не продавали ліцензію на випуск продукції для цієї шини. Пізніше відеоадаптери підключалися до шини VESA Local Bus і справжній прорив продуктивності вдалося здійснити тільки при появі шини PCI. Проте її можливостей все одно не вистачало, і фірма Intel розробила шину AGP (Accelerated Graphics Port), яка, по суті, є окремим каналом між відеоадаптером і пам’яттю комп’ютера. На даний час фірмою Intel просувається стандарт PCI Express. Цей стандарт допускає можливість управління живленням, спеціально для карт з еликим енергоспоживанням.

Звуковий адаптер (звукова карта/ плата/ sound card) використовується на ПК для відтворення звуків.

Підключається вона у слоти:

– ІSA (8MHz/ 16bіt/ застарілі);

– РСІ (33MHz/ 32bіt/ сучасні).

Звукові карти характеризуються розрядністю запису звуку динамічним діапазоном. Розрядність запису звуку і динамічний діапазон – різниця між самим тихим і найгучнішим звуком:

– 8 bіt – 256 рівнів – діапазон 48 дБ;

– 16bіt – 65536 рівнів – діапазон 96 дБ;

– 20–22bіt – професійні.

Частота оцифрування сигналу повинна бути мінімум у 2 рази більшою за максимальну частоту вхідного сигналу. Мовазаймає смугу частот до 3–4 кГц, для її оцифрування потрібна частота 8 кГц.

У багатьох сучасних ПК використовуються інтегровані звукові адаптери, які забезпечують прослуховування звукових файлів чи звукового супроводу, однак для якісної і професійної обробки звуку використовуються окремі звукові плати, які можуть комплектуватися спеціальними пультами.

Будова, принцип роботи і характеристики моніторів.

Монітор

У перших комп’ютерах моніторів не було. Користувачі мали набір світлодіодів, що блимали, а результати роздруковувалися на принтері. З розвитком комп’ютерної техніки з’явились монітори і зараз вони є необхідною частиною базової конфігурації персонального комп’ютера.

Монітор (дисплей) – це стандартний пристрій виведення, призначений для візуального відображення текстових та графічних даних.

За набором відтінків кольорів, що відображаються, монітори поділяються на кольорові та чорно–білі (монохромні).Монохромні монітори дешевші, але не підходять для роботи з сучасними операційними системами. У кольорових моніторах використовують складніші методи формування зображення. У монохромних електронно–променевих трубках існує одна електронна гармата, у кольорових – три. Екран монохромної електронно–променевої трубки покритий люмінофором одного кольору (з жовтим, білим або зеленим випромінюванням). Екран кольорової електронно–променевої трубки складається з люмінофорних тріад (із червоним, зеленим та синім випромінюванням). Комбінації з трьох кольорів надають безліч Залежно від принципу дії, монітори поділяються на:

 монітори з електронно–променевою трубкою;

 монітори на рідких кристалах;

 плазмові монітори.