Модуль работы с видео адаптером


Содержание

Видеоадаптеры и их функционал

Содержание

Мультимедийные функции видеоадаптеров

К мультимедиафункциям относят ускорение вывода видео в форматах AVI, Indeo, MPEG-1 и других, аппаратную цифровую компрессию и декомпрессию видео (что почти не встречается на массовых видеокартах), наличие композитного видеовыхода, вывод TV-сигнала на монитор, низкочастотный видеовход и высокочастотный TV-вход, модуль для работы с телетекстом и другие функции.

Новым моментом является также интеграция графического адаптера с другими устройствами, например с платой для захвата изображений, аппаратным MPEG-проигрывателем. Подавляющее большинство современных 2D-ускорителей являются в то же время и видеоускорителями, а некоторые, например ATI Rage 128, способны воспроизводить видео в формате MPEG-2 (то есть с исходным разрешением 720 х 480). Следует отметить, что эти модели графических адаптеров разрабатываются только под шину PCI.

Рассмотрим некоторые специализированные видеокарты.

Фрейм-грабберы (карты видеозахвата) — устройства, объединяющие аналого-цифровые и графические микросхемы для обработки видеосигнала, которые позволяют оцифровывать видеосигнал (рассматривались ранее).

MPEG-декодеры

Так называемые MPEG-плееры позволяют воспроизводить последовательности видеоизображений (фильмы), записанные на компакт-дисках или DVD дисках. MPEG-плееры различных производителей могут иметь ряд особенностей. Соединение с графическим адаптером выполняется обычно либо через один из вариантов разъема расширения, либо по шине РСI. Иногда графический адаптер и MPEG-декодер интегрируются на одной плате. Если для воспроизведения звука первым MPEG-плеерам была необходима дополнительная звуковая карта, то в настоящее время микросхема аудиодекодера входит в стандартный набор микросхем для MPEG-плееров. Альтернативой MPEG картам часто выступает программный вариант реализации алгоритма декодирования.

Преобразователи SVGA-TV

Преобразователи SVGA-TV — это устройства, транслирующие сигнал о цифровом образе SVGA-изображения в аналоговый сигнал, пригодный для вывода на телевизионный приемник с большим размером экрана. Это удобно, например, при проведении презентаций. Как правило, подобные преобразователи поддерживают стандарты PAL и NTSC и допускают одновременный вывод изображения на экран телевизора и монитор компьютера. Некоторые из преобразователей позволяют регулировать изображение программным способом или с помощью регулировок (для внешнего исполнения), другие — накладывать компьютерную графику на внешний видеосигнал, например для создания титров. В последнее время наличие TV-выхода на графической плате стало почти стандартной функцией, поэтому описанные преобразователи SVGA-TV понемногу сходят со сцены.

ТВ-тюнеры

Телевизионные приемники, обычно выполненные в виде платы расширения или внешнего устройства, преобразуют высокочастотный аналоговый видеосигнал, поступающий по сети кабельного телевидения или от антенны, либо низкочастотный аналоговый видеосигнал от видеомагнитофона или видеокамеры в изображение на экране монитора. Существует несколько вариантов подключения TV-тюнера: во-первых, через внешний кабель (при этом невозможна работа в оконном режиме, но зато возможен просмотр телепередач на мониторе при выключенном компьютере, если используется внешний TV-тюнер); во-вторых, через так называемый разъем расширения на видеокарте; в-третьих, по шине PCI без дополнительных соединений.

В качестве примера рассмотрим характеристики Tuner AverTV Studio 305 int. PCI. Это устройство для просмотра ТВ, цифровой записи видео и проведения видеоконференций. Программное обеспечение AVerTV работает с WDM-драйверами, и это обеспечивает их функциональность в операционных системах Win98SE/ МЕ/2000/ХР. Характеристики:

  • поддерживаемые форматы — SECAM -D/K, PAL-D/K, NTSC;
  • чип-процессор — Philips SAA7130HL, высокочастотный модуль — Philips FM1256/IН-3;
  • диапазон — тюнер рассчитан на поддержку российского диапазона частот;
  • захват — широкие возможности для записи видео в формате MPEG-4. Предлагается на выбор несколько форматов для записи видео — VCD, SVCD, DVD, MPEG-1, MPEG-2 и AVI. Параметры оцифровки для VCD, SVCD и DVD находятся в ПЗУ и изменению не подлежат. При выборе формата MPEG-1 или MPEG-2 появляется возможность изменять размер кадра и уровень качества. Можно воспользоваться дополнительными настройками MPEG-кодека и самостоятельно установить такие параметры оцифровки, как скорость потока данных, значение GOP и SubGOP (группы и подгруппы кадров), индексы векторов движения, а также изменить параметры сжатия звука. Функции полноэкранной и фоновой записи изображения (с разрешением 720 х 480 для NTSC, 768 х 576 для PAL/SECAM);
  • функция I-Record позволяет во время продолжения записи воспроизвести любую часть уже записанной программы;
  • проигрывание записанных файлов в режиме «картинка в картинке»;
  • запись телепрограмм по таймеру;
  • ввод видеосигнала с видеоустройства (телевизор, видеокамера, видеомагнитофон и другое) с помощью S-V > TV-тюнер Tuner AverTV Studio 305 int. PCI
  • a — плата;
  • б — ПДУ.

Существует также FM тюнер модели AVerTV Studio, который способен принимать станции УКВ/FM диапазона и при поиске программ сканирует весь частотный радиодиапазон от 62 до 108 МГц.

Дополнительная информация по теме

Полное и подробное описание видеоадаптеров и интерфейсов для мониторов, как они устроены и какие для чего предназначены

Описание как устроены дигитайзеры, какие существуют типа и для чего сие компьютерное чудо нужно

Полное схематическое описание с фотографиями того, как устроены плоттеры и какие их типы существуют

Описание истории развития плоттеров, модификаций от самых распространенных до самых редко используемых и специфических плоттеров

Компьютерная Энциклопедия

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

Видеоадаптеры

Видеоадаптеры


Видеоадаптеры

Видеоадаптер обеспечивает интерфейс между компьютером и монитором, передавая сигналы, которые превращаются в изображение, которое мы видим на экране. На протяжении всей истории ПК было разработано несколько удачных стандартов, каждый последующий из которых обеспечивал более высокие разрешение и глубину цвета. Наиболее значимые стандарты видеоадаптеров перечислены ниже.

  • MDA (Monochrome Display Adapter)
  • HGC (Hercules Graphics Card)
  • CGA (Color Graphics Adapter)
  • EGA (Enhanced Graphics Adapter)
  • VGA (Video Graphics Array)
  • SVGA (Super VGA)
  • XGA (eXtended Graphics Array)
  • UGA (Ultra Video Graphics Array)

Большинство этих стандартов были изначально разработаны компанией IBM и затем лицензированы другими производителями. В настоящее время IBM уступила пальму первенства в производстве высококачественных мониторов другим компаниям, а большая часть приведенных стандартов безнадежно устарела. Единственным исключением является VGA; этой аббревиатурой обозначают базовые возможности монитора, используемые практически любым видеоадаптером.

Среди характеристик купленного видеоадаптера вы найдете, вероятнее всего, не список стандартов, таких как XGA или UVGA, а разрешение и глубину цветности. В то же время знакомство с основными стандартами позволит понять ход эволюции технологий и подготовит к случайной встрече с восставшими из мрачного прошлого старыми адаптерами.

Современные VGA-адаптеры способны отображать интерфейс программ, написанных для CGA, EGA и других устаревших стандартов. Это позволяет использовать старые программы (такие, как игры и образовательные программы) даже на современном ПК. Однако следует иметь в виду, что некоторые программы запустить не удается, так как они обращаются к регистрам, которые современными видеоадаптерами не поддерживаются.

Компоненты

Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:

Довольно не плохой по производительности видеоадаптер показан на рисунке ниже. Большинство его компонентов скрыто под кожухом системы охлаждения графического процессора (GPU), включающей в себя вентилятор и теплоотвод.

Практически все видеоадаптеры, представленные сегодня на рынке, используют наборы микросхем, обеспечивающие ускоренную обработку трехмерной графики. В следующих разделах мы рассмотрим эти компоненты и функции более подробно.

Ускорители трехмерной графики

С конца 1990-х годов ускорители трехмерной графики, некогда бывшие предметом роскоши, использовавшимся лишь заядлыми игроками и аниматорами, стали общепризнанными и популярными устройствами. С появлением операционных систем Windows XP и Vista трехмерные изображения стали доступны и в интерфейсе пользователя, став обязательным элементом современных компьютерных игр. Поскольку сегодня даже малобюджетные системы с интегрированной графикой предлагают поддержку трехмерной графики, а видеоадаптеры уже перешагнули в развитии десятое поколение, практически каждый пользователь современного ПК получает возможность насладиться трехмерным освещением, перспективой, красивыми текстурами и эффектами затенения в своих любимых играх. Современные трехмерные спортивные игры, позволяющие изменять освещение и угол обзора, настолько реалистичны, что случайный наблюдатель вполне может принять игру за обычную телевизионную передачу. Последние процессоры трехмерной графики позволили высокоскоростным персональным компьютерам вступить в конкурентную борьбу со специализированными игровыми приставками, такими как Sone PlayStation 3, Ninetendo Wee и Microsoft Xbox 360.

Примечание!

Модернизация или установка нового видеоадаптера

Если вам нужна более производительная обработка трехмерных объектов, поддержка DVI или двух мониторов, повышенная детализация в играх, значит, пришло время модернизации графического адаптера. Естественно, свой выбор можно остановить на самой современной модели, обеспечивающей поддержку реалистичной трехмерной графики, DirectX 10 и OpenGL 2.1, нескольких мониторов, а также обладающую 768 Мбайт видеопамяти, однако, скорее всего, свои желания придется немного ограничить. Если вы хотите использовать свой компьютер в качестве телевизора или устройства видеозахвата, то потребуется следующее оборудование:

  • TV-тюнер, позволяющий смотреть широковещательные или кабельные телепередачи с помощью монитора;
  • устройства захвата видео, позволяющие записывать неподвижные или видеоизображения в отдельный файл.

Во многих случаях одно устройство поддерживает обе функции.

Адаптер VGA

В апреле 1987 года, одновременно с выпуском компьютеров семейства PS/2, компания IBM ввела в действие спецификацию VGA (Video Graphics Array), которая вскоре стала общепризнанным стандартом систем отображения компьютеров. Практически сразу же IBM обнародовала еще одну спецификацию для систем отображения с низким разрешением MCGA и выпустила на рынок видеоадаптер высокого разрешения IBM 8514. Адаптеры MCGA и 8514 не стали общепризнанными стандартами, подобно VGA, и вскоре сошли со сцены.

Все современные видеоадаптеры оснащены 15-контактным аналоговым разъемом VGA и/или же аналогово-цифровым разъемом DVI, которые соответствуют стандарту VGA. Схема разъема VGA представлена на рисунке, а назначение контактов — в таблице.

В разъеме VGA, подключаемом к видеоадаптеру, зачастую отсутствуют 9-й контакт, 5-й контакт, используемый для тестирования, и 15-й контакт, применяемый еще реже. Для идентификации типа монитора, подключенного к системе, некоторые производители используют различные комбинации контактов.

Afterburner

Afterburner – золотой стандарт разгонных утилит.

Средства разгона

Исследование возможностей видеокарты и выход за их пределы может показаться опасным занятием, однако на деле все не так страшно. Утилита MSI Afterburner предоставляет удобный доступ ко всем настройкам графической подсистемы компьютера.

Управляя скоростью вращения вентиляторов р увеличении частоты и напряжения графического процессора, можно найти идеальный баланс между производительностью и температурой. Возьмите управление компьютером в свои руки и раскройте весь потенциал своей видеокарты!

Аппаратный мониторинг

Пословица про то, что лучше один раз увидеть, прекрасно подходит и к разгону. Чтобы держать свой компьютер под контролем, нужно знать его параметры. Аппаратный мониторинг позволяет проследить за тем, что система остается стабильной при запуске игр и во время разгона.


Утилита MSI Afterburner выдает всю критически важную информацию в режиме реального времени: температуру, уровень загрузки, частоту работы, напряжение питания. Причем выбранные пользователем данные мониторинга могут отображаться на экране даже в процессе игры, что позволяет постоянно отслеживать нужные параметры системы.

Настройка трех напряжений

Настоящие оверклокеры ценят возможность полного контроля над всеми параметрами, ведь успех разгона порой кроется в мельчайших деталях. Вот почему MSI предлагает возможность тонкой настройки напряжения у своих видеокарт.

Причем изменять можно сразу три параметра: напряжение графического процессора, памяти и системы фазовой автоподстройки частоты.

Регулировка вентиляторов

Охлаждение – ключевой фактор в работе видеокарты. С помощью утилиты MSI Afterburner можно вручную изменять кривую регулировки скорости вращения вентиляторов, чтобы добиться оптимального охлаждения устройства.

2. Основные типы видеоадаптеров.

С момента появления и до наших дней сменилось несколько типов видеосистем. К базовым классам видеосистем можно отнести следующие.

2.1. Адаптер mda.

Первые модели IBM PC были оснащены монохромным дисплеем с люминофором зеленого свечения. Для связи этого дисплея с компьютером использовался видеоадаптер типа MDA (Monochrome Display Adapter — Адаптер монохромного дисплея). Он работал только в текстовом режиме 80×25 символов. Символьная матрица (знакоместо) была размером 9×14 пикселов, поэтому разрешение, поддерживаемое монитором MDA, составляло 720×350 пикселов, а размер самого символа — 7×9 пикселов. Емкость видеопамяти видеоадаптера MDA была минимальной, достаточной для размещения только одной видеостраницы размером 4 Кбайт. Основу видеоадаптера MDA составляла микросхема МС6845 фирмы Motorola.

2.2. Адаптер cga.

Видеосистема CGA включала в себя цветной TTL-монитор и видеоадаптер CGA (Color Graphics Adapter Цветной графический адаптер). Главные отличия этой видеосистемы от MDA отражены в ее названии, т. е. она обеспечивала: цветное изображение (от 4 до 16 цветов); несколько графических режимов работы видеоадаптера.

Максимальное разрешение монитора CGA составляло 640×200. Такое разрешение использовалось либо в текстовом 80×25 (при размере знакоместа 8×8), либо в монохромном графическом режиме. В последнем случае для хранения цифрового образа экрана требовался кадровый буфер размером 640x480x1 = 128 000 бит = 15,625 Кбайт. Поэтому объем видеопамяти видеоадаптера CGA составлял 16 Кбайт. При работе в графическом режиме с более низким разрешением (например 320×200) для кодирования цвета каждого пиксела использовалось 2 бита, благодаря чему обеспечивалось одновременное отображение 4-х цветов, а при разрешении 200×160 — 16-и цветов. В текстовом режиме были доступны все 16 цветов. Видеоадаптер CGA также выполнен на основе микросхемы МС6845.

Меньшая детальность прорисовки символа и малое межсимвольное расстояние, использованные в CGA, настолько ухудшили различимость текста по сравнению с MDA, что длительная работа в текстовом режиме стала крайне утомительна для глаз. Для совмещения главных достоинств CGA (графического режима и цветного изображения) с возможностью продуктивно работать в текстовых режимах, в PC могли быть установлены обе видеосистемы одновременно. Чтобы исключить конфликты, были разнесены адреса видеопамяти и управляющих регистров на видеоадаптерах CGA и MDA.

Интересная особенность видеоадаптера CGA — он может использовать обычный телевизор в качестве устройства отображения. Для этого видеоадаптер CGA был оснащен специальным кодирующим устройством, которое из четырех двоичных сигналов I, R, G, В и сигналов синхронизации формирует композитный (совмещенный) полный цветной телевизионный сигнал (ПЦТС).

2.3. Адаптер hgc.

Стандарт HGC (Hercules Graphics Card), разработанный фирмой Hercules в 1982 г., явился логичным решением, позволившим объединить в одном изделии возможности MDA, обеспечивающие высококачественное отображение текста, с поддержкой графического режима CGA. Часто видеоадаптеры этого стандарта называют картами Hercules). Поскольку в качестве устройства отображения для данного видеоадаптера использовался стандартный монохромный монитор видеосистемы MDA, видеоадаптеры HGC быстро завоевали популярность и де-факто стали единственным стандартом в, области видеосистем для PC, разработанных за пределами фирмы IBM.

По своему разрешению (720×348) видеоадаптер HGC подобен карте MDA. Соответственно, одинаковы у них и размеры символьной матрицы для текстового режима — 9×14 пикселов. В качестве видеоконтроллера в HGC используется уже известная микросхема МС6845.

Длина первых карт Hercules равнялась примерно 30 см; на их платах размещалось около 100 отдельных корпусов микросхем. Карты, производимые позднее, объединяли все элементы в одном чипе, таком как, например, микросхема контроллера TD3088. Обычно на такой карте находится еще и параллельный порт для подключения принтера.

Однако, несмотря на все перечисленные выше достоинства, видеоадаптеры данного типа имели существенный недостаток — монохромность изображения. По этой причине их широкое использование практически прекратилось с появлением новых видеоадаптеров фирмы IBM — EGA и VGA.

Устройство и характеристики видеоадаптера

Первые 3D -акселераторы выполнялись в виде самостоятельного устройства только для работы с трехмерной графикой, устанавливаемого в слот шины ввода/вывода и соединяемого с видеоадаптером специальным кабелем.

Современные видеоадаптеры содержат один мощный графический процессор, в состав которого входит 3D-акселератор. В связи с этим понятие «3D -акселератор» означает не специализированную плату, а универсальный видеоадаптер, в состав которого входит ускоритель трехмерной графики.

Современный видеоадаптер (видеокарта) включает следующие основные элементы:

модули оперативной памяти;

RAMDAC — цифроаналоговый преобразователь, выполняющий преобразование цифровых сигналов ПК в сигналы, формирующие изображение на мониторе.

Интегральным показателем качества видеоадаптеров, сфера применения которых — в основном трехмерные игры, является частота смены кадров (frame per second — fps). В каждой трехмерной игре этот показатель будет различным.

Качество современного видеоадаптера можно считать удовлетворительным, если в игре Quake при разрешении 1600×1200 он обеспечивает 60 — 70 fps.

Другим показателем качества видеоадаптера является максимальное число обрабатываемых элементарных простых объектов (многоугольников, треугольников) в секунду. Эти значения для отдельных видеоадаптеров составляют 800— 1200 млн/с.

Объем оперативной памяти видеоадаптеров достигает 128 Мбайт. Типы памяти, используемой в видеоадаптерах, аналогичны модификациям обычной оперативной памяти. В недорогих моделях используется память SDRAM или ее более быстрая графическая модификация SGRAM со временем доступа 7 — 8 нс. Более совершенные модели оснащены памятью DDR SDRAM со временем доступа 5 — 6 нс.

Частота работы графического чипа и памяти видеоадаптера может быть одинаковой или разной. Например, базовая частота чипа самых популярных видеокарт 2000 г. составляла 166 — 250 МГц, а частота памяти — 140— 180 МГц.

Частота RAMDAC определяет качество видеоадаптера. Большинство современных видеокарт имеют частоту RAMDAC в диапазоне 250 — 400 МГц.

Тип интерфейса с шиной ввода/вывода оказывает существенное влияние на быстродействие всей видеосистемы. Для эффективной работы с трехмерной графикой современные видеоадаптеры комплектуются интерфейсом AGP. AGP4x — суперскоростной режим, обеспечивающий скорость обмена 1,06 Гбайт/с.


На компьютерном рынке наиболее популярны видеокарты на чипсете собственной оригинальной разработки, предлагаемые фирмами ATI, Matrox и 3dfx, в то время как чипсеты фирмы Nvidia используются в составе видеокарт других производителей. Видеокарты ATI предпочтительнее в мультимедийных комплексах, производства 3dfx — в игровых приложениях, а фирма Matrox специализируется на двухмерной графике.

Для поддержки спецэффектов в игровых приложениях (анти-алиасинга, имитации тумана, пламени, ряби на водной глади) в процессор видеоадаптера все чаще встраивают специальный блок «трансформации и освещения» (Т&Т), который позволяет получить высокое качество игрового изображения.

Для приема телевизионных сигналов и вывод их на монитор в плату видеоадаптера встраивают TV-тюнер. Встроенные TV-тюнеры не отличаются высоким качеством изображения, которое может воспроизводиться в небольшом окне Windows. TV-тюнеры, устанавливаемые в отдельный слот компьютера, обеспечивают полноэкранный режим и высокое качество изображения, обеспечивая при этом выполнение дополнительных сервисных функций: телефонные переговоры через Internet, прослушивание радио, прием спутникового телевидения при наличии спутниковой антенны.

Внешние TV-тюнеры, подключаемые через порт USB, обеспечивают воспроизведение телепередач в «оконном» режиме на экране монитора.

Контрольные вопросы

1. Каковы назначение и принцип действия видеоадаптера.

2. Какие существуют режимы работы видеоадаптера. Их особенности.

3. Охарактеризовать основные типы видеоадаптеров.

4. Каково назначение 2D и 3D акселераторов?

5. Каковы основные принципы синтеза трехмерного изображения?

6. Привести основные характеристики видеоадаптера.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8379 — | 8008 — или читать все.

188.64.174.135 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Модуль работы с видео адаптером

1 История создания видеокарты

Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 году. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер HGC (Hercules Graphics Controller — графический адаптер Геркулес), который имел графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.

Первой цветной видеокартой стала CGA (Color Graphics Adapter), выпущенная IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 и 80×25 (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В развитие этой карты появился EGA (Enhanced Graphics Adapter) — улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой, и промежуточным буфером. Было улучшено разрешение до 640×350, в результате добавился текстовый режим 80×43 при матрице символа 8×8. Для режима 80×25 использовалась большая матрица — 8×14, одновременно можно было использовать 16 цветов, цветовая палитра была расширена до 64 цветов. Графический режим так же позволял использовать при разрешении 640×350 16 цветов из палитры в 64 цвета. Был совместим с CGA и MDA.

Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3, или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.

В ранних моделях компьютеров от IBM PS/2, появляется новый графический адаптер MCGA (Multicolor Graphics Adapter — многоцветный графический адаптер). Текстовое разрешение было поднято до 640×400, что позволило использовать режим 80×50 при матрице 8×8, а для режима 80×25 использовать матрицу 8×16. Количество цветов увеличено до 262144 (64 уровня яркости по каждому цвету), для совместимости с EGA в текстовых режимах была введена таблица цветов, через которую выполнялось преобразование 64-цветного пространства EGA в цветовое пространство MCGA. Появился режим 320x200x256, где каждый пиксел на экране кодировался соответствующим байтом в видеопамяти, никаких битовых плоскостей не было, соответственно с EGA осталась совместимость только по текстовым режимам, совместимость с CGA была полная. Из-за огромного количества яркостей основных цветов возникла необходимость использования уже аналогового цветового сигнала, частота строчной развертки составляла уже 31,5 KГц.

Потом IBM пошла ещё дальше и сделала VGA (Video Graphics Array — графический видео массив), это расширение MCGA совместимое с EGA и введённое в средних моделях PS/2. Это фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлены текстовое разрешение 720×400 для эмуляции MDA и графический режим 640×480, с доступом через битовые плоскости. Режим 640×480 замечателен тем, что в нём используется квадратный пиксел, то есть соотношение числа пикселов по горизонтали и вертикали совпадает со стандартным соотношением сторон экрана — 4:3. Дальше появился IBM 8514/a с разрешениями 640x480x256 и 1024x768x256, и IBM XGA с текстовым режимом 132×25 (1056×400) и увеличенной глубиной цвета (640x480x65K).

С 1991 года появилось понятие SVGA (Super VGA — «сверх» VGA) — расширение VGA с добавлением более высоких режимов и дополнительного сервиса, например возможности поставить произвольную частоту кадров. Число одновременно отображаемых цветов увеличивается до 65536 (High Color, 16 бит) и 16777216 (True Color, 24 бита), появляются дополнительные текстовые режимы. Из сервисных функций появляется поддержка VBE (VESA BIOS Extention — расширение BIOS стандарта VESA). SVGA воспринимается как фактический стандарт видеоадаптера где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA стандарта VBE версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.

Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся, перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что графический пользовательский интерфейс несомненно удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и современный графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран.

Пример домашнего компьютера не-IBM — ZX Spectrum, имеет свою историю развития видеорежимов.

2 Устройство видеокарты

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

— графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

— видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

— видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры UMA в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.

— цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.

— видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

— система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.


Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

3 Функциональная схема видеокарты

Обязательным элементом видеокарты является контроллер монитора, в задачу которого входит согласованное формирование сигналов сканирования видеопамяти (адрес и стробы чтения) и сигналов вертикальной и горизонтальной синхронизации монитора. Контроллер монитора должен обеспечивать требуемые частоты развертки и режимы сканирования видеопамяти, которые зависят от режима отображения (графический или текстовый) и организации видеопамяти. Опорной частотой для работы контроллера является частота вывода пикселов в графических режимах или точек разложения символов в текстовом режиме.

Видеопамять является специальной областью памяти, из которой контроллер монитора организует циклическое чтение содержимого для регенерации изображения. Первоначально для видеопамяти в карте распределения памяти РС была выделена область адресов A0000h-BFFFFh, доступные любому процессору х86. Для увеличения объема памяти (для VGA и SVGA) пришлось

Риснок 1.1 – Функциональная схема видеокарты

применять технику переключения банков памяти. Современные графические адаптеры имеют возможность переадресации видеопамяти в область старших адресов (свыше 16 Мбайт), что позволяет в защищенном режиме процессора работать с цельными образами экранов. На графических адаптерах существует и архитектура унифицированной памяти UMA. При таком подходе под видеобуфер выделяется область системного ОЗУ. Но это приводит к снижению производительности как графической подсистемы, так и компьютера в целом. Для повышения производительности служит не просто выделение видеопамяти, но и применение в ней микросхем со специальной архитектурой — VRAM, WRAM, MDRAM, RDRAM, SGRAM.

Контроллер атрибутов управляет трактовкой цветовой информации, хранящейся в видеопамяти. В текстовом режиме он обрабатывает информацию из байт атрибутов знакомест, а в графическом — бит текущего выводимого пиксела. Контроллер атрибутов позволяет увязать объем хранимой цветовой информации с возможностями монитора. В состав контроллера атрибутов входят регистры палитр, которые служат для преобразования цветов, закодированных битами видеопамяти, в реальные цвета на экране. С появлением адаптеров, способных более 256 цветов, на видеокарту их монитора перенесли цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) сигналов базисных цветов. Объединение ЦАП с регистрами палитр в настоящее время исполняется в виде микросхем RAMDAC (цифро-аналоговый преобразователь). Микросхемы RAMDAC характеризуются разрядностью преобразователей, которая может доходить до 8 бит на цвет, и предельной частотой выборки точек (DotCLK), с которой они способны работать.

Графический контроллер является средством повышения производительности программного построения образов изображений в видеопамяти. В адаптерах EGA и VGA функции графического контроллера реализованы аппаратными средствами специализированных микросхем. Адаптеры EGA и VGA имеют четыре 8-ми битных регистра-защелки, в которых фиксируются данные из соответствующих им цветовых слоев при выполнении любой операции чтения видеопамяти. В последующих операциях записи в формировании данных для каждого слоя могут принимать участие данные от процессора и данные из регистров-защелок соответствующих слоев. Регистр битовой маски позволяет побитно управлять источником записываемых данных: если бит регистра маски имеет нулевое значение, то в видеопамять этот бит во всех слоях будет записан из регистра-защелки. Данные от процессора будут поступать только для бит с единичным значением маски. При чтении графический контроллер может задавать номер читаемого слоя. В современных адаптерах функции графического контроллера, существенно расширенные по сравнению с EGA и VGA, выполняются встроенным микропроцессором — графическим акселератором.

Синхронизатор позволяет синхронизировать циклы обращения процессора к видеопамяти с процессом регенерации изображения. От внутреннего генератора вырабатывается частота вывода пикселов DotClock, относительно которой строятся все временные последовательности сканирования видеопамяти, формирования видеосигналов и синхронизации монитора. В то же время процессор обращается к видеопамяти асинхронно относительно процесса регенерации. В задачу синхронизатора входит согласование этих асинхронных процессов.

Внутренняя шина адаптера предназначена для высокопроизводительного обмена данными между видеопамятью, графическим акселератором и внешним интерфейсом. Типовая разрядность канала данных у этой шины 64/128 бит. Однако реально используемая разрядность может оказаться меньшей, если установлены не все предусмотренные микросхемы видеопамяти.

Блок внешнего интерфейса связывает адаптер с одной из шин компьютера. Раньше для графических адаптеров использовали шину ISA (8/16 бит). Современные графические адаптеры используют в основном высокопроизводительные шины, такие как PCI и еще более производительный канал AGP.

Блок интерфейса монитора формирует выходные сигналы соответствующего типа (RGB-TTL, RGB-Analog и т.д.). Этот же блок отвечает за диалог с монитором: в простейшем случае — чтение бит идентификации, а в более сложном — обмен данными по каналу DDC. Идентификация типа подключенного монитора VGA может производиться и по уровню видеосигнала на выходах красного или синего цвета: монитор имеет терминаторы (75 Ом) на каждом из аналоговых входов. Такая нагрузка при подключении снижает напряжение выходного сигнала. У монохромного монитора используется только канал зеленого цвета — линии красного и синего остаются без нагрузки.

Модуль расширения BIOS хранит код драйверов видеосервиса (INT 10h) и таблицы знакогенераторов. Этот модуль обеспечивает возможность установки любой карты, не задумываясь о проблемах программной совместимости. Модуль расширения получает управление для инициализации графического адаптера почти в самом начале POST. Модуль имеет начальный адрес C0000h и его размер зависит от типа адаптера. Для повышения производительности видеопостроений применяют теневую память (Video BIOS Shadowing) или кэширование (Video BIOS Caching). Для графических адаптеров, интегрированных в системную плату, программная поддержка также встроена в системную BIOS.

4 Характеристики видеокарты и их интерфейс

Ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

Объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты.

Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера.

Частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

Выводы карты — видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разьемом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разьем Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разьем предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо Display Port в количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами. Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разьем D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. Dispay Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов (обозначаются, как ViVo) (Рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Разъемы: 9-контактный разъём TV-Out, DVI и D-Sub

Первое препятствие к повышению быстродействия видеосистемы — это интерфейс передачи данных, к которому подключён видеоадаптер. Как бы ни был быстр процессор видеоадаптера, большая часть его возможностей останется незадействованной, если не будут обеспечены соответствующие каналы обмена информацией между ним, центральным процессором, оперативной памятью компьютера и дополнительными видеоустройствами. Основным каналом передачи данных является, конечно, интерфейсная шина материнской платы, через которую обеспечивается обмен данными с центральным процессором и оперативной памятью. Самой первой шиной использовавшейся в IBM PC была XT-Bus, она имела разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса и работала на частоте 4,77 МГц. Далее появилась шина ISA (Industry Standart Architecture — архитектура промышленного стандарта), соответственно она имела разрядность 16/24 бит и работала на частоте 8 МГц. Пиковая пропускная способность составляла чуть больше 5,5 МиБ/с. Этого более чем хватало для отображения текстовой информации и игр с шестнадцатицветной графикой. Дальнейшим рывком явилось появление шины MCA (Micro Channel Architecture) в новой серии компьютеров PS/2 фирмы IBM. Она уже имела разрядность 32/32 бит и пиковую пропускную способность 40 МиБ/с. Но то обстоятельство, что архитектура MCI являлась закрытой (собственностью IBM), побудило остальных производителей искать иные пути увеличения пропускной способности основного канала доступа к видеоадаптеру. И вот, с появлением процессоров серии 486, было предложено использовать для подключения периферийных устройств локальную шину самого процессора, в результате родилась VLB (VESA Local Bus — локальная шина стандарта VESA). Работая на внешней тактовой частоте процессора, которая составляла от 25 МГц до 50 МГц, и имея разрядность 32 бит, шина VLB обеспечивала пиковую пропускную способность около 130 МиБ/с. Этого уже было более чем достаточно для всех существовавших приложений, помимо этого возможность использования её не только для видеоадаптеров, наличие трёх слотов подключения и обеспечение обратной совместимости с ISA (VLB представляет собой просто ещё один 116 контактный разъём за слотом ISA) гарантировали ей достаточно долгую жизнь и поддержку многими производителями чипсетов для материнских плат, и периферийных устройств, даже несмотря на то, что при частотах 40 МГц и 50 МГц обеспечить работу даже двух устройств подключенных к ней представлялось проблематичным из-за чрезмерно высокой нагрузки на каскады центрального процессора (ведь большинство управляющих цепей шло с VLB на процессор напрямую, безо всякой буферизации). И всё-таки, с учётом того, что не только видеоадаптер стал требовать высокую скорость обмена информацией, и явной невозможности подключения к VLB всех устройств (и необходимостью наличия межплатформенного решения, не ограничивающегося только PC), была разработана шина PCI (Periferal Component Interconnect — объединение внешних компонентов) появившаяся, в первую очередь, на материнских платах для процессоров Pentium. С точки зрения производительности на платформе PC всё осталось по-прежнему — при тактовой частоте шины 33 МГц и разрядности 32/32 бит она обеспечивала пиковую пропускную способность 133 МиБ/с — столько же, сколько и VLB. Однако она была удобнее и в конце-концов вытеснила шину VLB и на материнских платах для процессоров класса 486.

С появлением процессоров Intel Pentium II, и серьёзной заявкой PC на принадлежность к рынку высокопроизводительных рабочих станций, а так же с появлением 3D-игр со сложной графикой, стало ясно, что пропускной способности PCI в том виде, в каком она существовала на платформе PC (обычно частота 33 МГц и разрядность 32 бит), скоро не хватит на удовлетворение запросов системы. Поэтому фирма Intel решила сделать отдельную шину для графической подсистемы, несколько модернизировала шину PCI, обеспечила новой получившейся шине отдельный доступ к памяти с поддержкой некоторых специфических запросов видеоадаптеров, и назвала это AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт). Разрядность шины AGP составляет 32 бит, рабочая частота 66 МГц. Первая версия разьема поддерживала режимы передачи данных 1x и 2x, вторая — 4x, третья — 8x. В этих режимах за один такт передаются соответственно одно, два, четыре или восемь 32-разрядных слов. Версии AGP не всегда были совместимы между собой в связи с использованием различных напряжений питания в разных версиях. Для предотвращения повреждения оборудования использовался ключ в разьеме. Пиковая пропускная способность в режиме 1x — 266 МиБ/с. Выпуск видеоадаптеров на базе шинах PCI и AGP на настоящий момент ничтожно мал, так как шина AGP перестала удовлетворять современным требованиям для мощности новых ПК, и, кроме того, не может обеспечить необходимую мощность питания. Для решения этих проблем создано расширение шины PCI — E — PCI Express версий 1.0 и 2.0, это последовательный, в отличие от AGP, интерфейс, его пропускная способность может достигать нескольких десятков ГБ/с. На данный момент произошёл практически полный отказ от шины AGP в пользу PCI Express. Однако стоит отметить, что некоторые производители до сих предлагают достаточно современные по своей конструкции видеоплаты с интерфейсами PCI и AGP — во многих случаях это достаточно простой путь резко повысить производительность морально устаревшего ПК в некоторых графических задачах.

Кроме шины данных, второе узкое место любого видеоадаптера — это пропускная способность (англ. bandwidth) памяти самого видеоадаптера. Причём, изначально проблема возникла даже не столько из-за скорости обработки видеоданных (это сейчас часто стоит проблема информационного «голода» видеоконтроллера, когда он данные обрабатывает быстрее, чем успевает их читать/писать из/в видеопамять), сколько из-за необходимости доступа к ним со стороны видеопроцессора, центрального процессора и RAMDAC’а. Дело в том, что при высоких разрешениях и большой глубине цвета для отображения страницы экрана на мониторе необходимо прочитать все эти данные из видеопамяти и преобразовать в аналоговый сигнал, который и пойдёт на монитор, столько раз в секунду, сколько кадров в секунду показывает монитор. Возьмём объём одной страницы экрана при разрешении 1024×768 точек и глубине цвета 24 бит (True Color), это составляет 2,25 МиБ. При частоте кадров 75 Гц необходимо считывать эту страницу из памяти видеоадаптера 75 раз в секунду (считываемые пикселы передаются в RAMDAC и он преобразовывает цифровые данные о цвете пиксела в аналоговый сигнал, поступающий на монитор), причём, ни задержаться, ни пропустить пиксел нельзя, следовательно, номинально потребная пропускная способность видеопамяти для данного разрешения составляет приблизительно 170 МиБ/с, и это без учёта того, что необходимо и самому видеоконтроллеру писать и читать данные из этой памяти. Для разрешения 1600x1200x32 бит при той же частоте кадров 75 Гц, номинально потребная пропускная составляет уже 550 МиБ/с, для сравнения, процессор Pentium-2 имел пиковую скорость работы с памятью 528 МиБ/с. Проблему можно было решать двояко — либо использовать специальные типы памяти, которые позволяют одновременно двум устройствам читать из неё, либо ставить очень быструю память. О типах памяти и пойдёт речь ниже.

FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM — динамическое ОЗУ с быстрым страничным доступом) — основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхронный доступ, при котором управляющие сигналы не привязаны жёстко к тактовой частоте системы. Активно применялся примерно до 1996 г.

VRAM (Video RAM — видео ОЗУ) — так называемая двухпортовая DRAM. Этот тип памяти обеспечивает доступ к данным со стороны сразу двух устройств, то есть есть возможность одновременно писать данные в какую-либо ячейку памяти, и одновременно с этим читать данные из какой-нибудь соседней ячейки. За счёт этого позволяет совмещать во времени вывод изображения на экран и его обработку в видеопамяти, что сокращает задержки при доступе и увеличивает скорость работы. То есть RAMDAC может свободно выводить на экран монитора раз за разом экранный буфер ничуть не мешая видеопроцессору осуществлять какие-либо манипуляции с данными. Но это всё та же DRAM и скорость у неё не слишком высокая.

WRAM (Window RAM) — вариант VRAM, с увеличенной на

25 % пропускной способностью и поддержкой некоторых часто применяемых функций, таких как отрисовка шрифтов, перемещение блоков изображения и т. п. Применяется практически только на акселераторах фирмы Matrox и Number Nine, поскольку требует специальных методов доступа и обработки данных. Наличие всего одного производителя данного типа памяти (Samsung) сильно сократило возможности её использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием данного типа памяти, не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на однопортовой же памяти в таких случаях RAMDAC всё большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может сильно упасть.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM — динамическое ОЗУ с расширенным временем удержания данных на выходе) — тип памяти с элементами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блоками данных с видеопамятью приблизительно на 25 %.

SDRAM(Synchronous Dynamic RAM — синхронное динамическое ОЗУ) пришёл на замену EDO DRAM и других асинхронных однопортовых типов памяти. После того, как произведено первое чтение из памяти или первая запись в память, последующие операции чтения или записи происходят с нулевыми задержками. Этим достигается максимально возможная скорость чтения и записи данных.

DDR SDRAM (Double Data Rate) — вариант SDRAM с передачей данных по двум срезам сигнала, получаем в результате удвоение скорости работы. Дальнейшее развитие пока происходит в виде очередного уплотнения числа пакетов в одном такте шины — DDR2 SDRAM (GDDR2), DDR3 SDRAM (GDDR3) и т. д.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM — синхронное графическое ОЗУ) вариант DRAM с синхронным доступом. В принципе, работа SGRAM полностью аналогична SDRAM, но дополнительно поддерживаются ещё некоторые специфические функции, типа блоковой и масочной записи. В отличие от VRAM и WRAM, SGRAM является однопортовой, однако может открывать две страницы памяти как одну, эмулируя двухпортовость других типов видеопамяти.

MDRAM (Multibank DRAM — многобанковое ОЗУ) — вариант DRAM, разработанный фирмой MoSys, организованный в виде множества независимых банков объёмом по 32 КиБ каждый, работающих в конвейерном режиме.


RDRAM (RAMBus DRAM) память использующая специальный канал передачи данных (Rambus Channel), представляющий собой шину данных шириной в один байт. По этому каналу удаётся передавать информацию очень большими потоками, наивысшая скорость передачи данных для одного канала на сегодняшний момент составляет 1600 МиБ/с (частота 800 МГц, данные передаются по обоим срезам импульса). На один такой канал можно подключить несколько чипов памяти. Контроллер этой памяти работает с одним каналом Rambus, на одной микросхеме логики можно разместить четыре таких контроллера, значит теоретически можно поддерживать до 4 таких каналов, обеспечивая максимальную пропускную способность в 6,4 ГиБ/с. Минус этой памяти — нужно читать информацию большими блоками, иначе её производительность резко падает.

Общий вид видеокарты изображен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Общий вид видеокарты на базе чипа NVidia GT218

Схема видеокарты изображена на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 — Схема видеокарты

Основным недостатком видеокарт является перегрев.

Перегрев видеокарт случается, когда они работают в закрытом, недостаточно проветриваемом корпусе. Современные видеокарты имеют достаточно большую мощность, поэтому сильно нагреваются. Этому способствует маленький корпус компьютера, набитый различными элементами, здесь есть большая вероятность, что видеокарта, когда-нибудь сгорит от перегрева.

Признаки перегрева видеокарты: происходят «глюки» системы, неправильное изображение цвета, появляются полосы, точки на экране, через несколько минут после начала интенсивной загрузки ускорителя. Последствия перегрева: потеря контакта в схеме видеокарты, вылет питающих узлов, высыхание электролитов, неисправности памяти. Такие же последствия возможны из-за плохого питания или разгона.

Если перегрев видеокарты длительный, то происходит высыхание электролитических конденсаторов на печатной плате видеокарты. Бывает, что производители экономят, и ставят конденсаторы, не предназначенные для работы при высоких температурах, в результате этого электролиты высыхают, что и становится причиной полной неработоспособности карты. Часто происходит то, что в схеме платы, нарушаются электрические контакты. Эта неисправность является самой простой и легко исправляемой.

Для того, чтобы устранить этот недостаток воспользуемся одним из методов охлаждения ПК. На современных компьютерах изготовитель устанавливает на видеокартах либо пассивное охлаждение, в виде радиатора или производит дополнительный обдув платы видеокарты вентилятором. Мы воспользуемся вторым способом, хотя при этом увеличится уровень шума, создаваемого дополнительным вентилятором.

Проект видеоадаптера. Часть 3

Структурная схема видеоадаптера приведена на рис. 1 (кликабельно)

Рис. 1. Структурная схема видеоадаптера.

Пояснения к схеме:

В первой версии видеоадаптер будет иметь только текстовый режим EGA, 80 * 25 символов 8 * 14 пикселов каждый символ. Таким образом, экранное разрешение составит 8 * 80 = 640 пикселов по горизонтали и 14 * 25 = 350 пикселов по вертикали. Частота пикселов в этом режиме составляет, по стандарту 25,175 МГц, фактическая частота будет 25 МГц, в связи с тем, что частота тактирования ПЛИС составляет 50 МГц. При этом на любом мониторе происходит нормальная синхронизация.

Для аналогичного текcтового видеорежима VGA разрешение составляет 720 * 400 пикселей, т.к. символы имеют размер 9*16 пикселей. Частота пикселов при этом должна быть 28,322 МГц, и нормальная синхронизация с частотой 25 МГц невозможна. Можно получить близкую частоту с помощью PLL, но тогда потребуются блоки для асинхронного сопряжения видеоадаптера с микропроцессорной частью проекта, т.к. микропроцессорная часть будет тактироваться частотой 50 МГц. Это будет следующим этапом проекта, пока вся схема будет тактироваться от 50 МГц.

Графические режимы тоже будут позже, пока будет реализован максимально простой вариант.

Некоторые пояснения по схеме:

sync_gen — генератор синхроимпульсов. Имеет выходы h_coord_reg иv_coord_reg, соответственно, текущие координаты пиксела по горизонтали и вертикали. data_en — сигнал разрешения данных. Этот же сигнал используется для «гашения» выходов ЦАП. hsync_reg и vsync_reg — сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации.

Так как вся схема состоит из нескольких модулей, включенных последовательно, прохождение сигнала по ним занимает несколько тактов. В связи с этим сигналы data_en, hsync_reg и vsync_reg также должны быть задержаны, чтобы приходить на выход синхронно с сигналами соответствующего пиксела.

addr_decoder — так как видеоадаптер будет использовать в качестве видеопамяти внешнюю sdram, которая будет использоваться совместно с основным микропроцессором, необходимо иметь небольшую буферную память, чтобы избежать проблем, связанных с временем доступа к внешней памяти. Этот буфер будет двойным, пока идёт выборка из одного блока памяти, в другой загружаются данные из внешней памяти, затем они меняются местами. каждый блок памяти будет иметь размер 256*16 бит. 16-и битный выход позволит получит сразу и ком символа, и информацию об его цвете. Модуль addr_decoder вырабатывает текущий адрес в буфере buffer_addr_reg, исходя из текущей координаты пиксела и смещения буфера (т.е. адреса, который отображается на начало буфера). Также этот модуль вырабатывает сигналы hmod_reg и vmod_reg, которые являются координатой пиксела в текущем знакоместе (т.е. абсолютной координатой по модулю 8 и 14 соответственно).

buf_mem — буфер памяти, см. предыдущий абзац.

mem_controller — контроллер памяти. Должен обеспечивать подкачку содержимого буфера из внешней SDRAM. Также, в будущем, будет обеспечивать асинхронные взаимодействия видеоадаптера и основной части, при их работе на разной тактовой частоте.

mode_controller — контроллер видеорежима. Пока видеоадаптер будет иметь только один текстовый режим, но в будущем контроллер должен будет обесипечивать установку всех остальных модулей в состояние, соответствующее текущему видеорежиму. Также модуль выделяет код символа (char_code_reg), цвет символа (char_color_reg), цвет фона (back_color_reg) и признак мигания blink.

char_gen — знакогенератор. В данной версии представляет собой ПЗУ с таблицей символов EGA (8*14), но впоследствии будет содержать символы VGA (9*16) и символы 8*8, а также программируемые пользователем символы. На его вход поступает код символа (char_code) и номер строки символа (vmod), на выходе появляется строка текущего знакоместа (char_data_reg).

pixel_data_decoder — на основании сигналов char_data, hmod, char_color, back_color, blink определяет цвет текущего пиксела в палитре.

palette — регистры палитры. В данной версии представляет собой ПЗУ, в дальнейшем будет возможность его изменения пользовательской программой.

Пока это черновик схемы, она будет дорабатываться и изменяться по мере продвижения проекта.

Я всячески приветствую всякие комментарии, пожелания, советы (если они дельные) и всё прочее, что мои уважаемые френды захотят сообщить мне в комментариях. Пишите, не стесняйтесь!

Программы для работы с железом. Часть I – настройка видеокарт

Александр Гусленко

19 августа 2005

RivaTuner


Web-сайт разработчика: http://www.nvworld.ru
Размер архива с инсталлятором: около 1 Мб

Самая известная на наших просторах программа. Утилита для тонкой настройки параметров видеоускорителя RivaTuner завоевала огромнейшую популярность, прежде всего благодаря мощной функциональности, удобному интерфейсу и постоянному обновлению программы. Новые версии RivaTuner выходят чуть ли не раз в месяц.

Как можно догадаться из названия, RivaTuner существует уже достаточно давно, что может свидетельствовать о ее надежности и качестве. Ведь, согласитесь, некачественное ПО не «приживается» на просторах бывшего СССР. Также, если провести параллели между названием данной программы и названием чипов NV >

Интерфейс программы RivaTuner

Рассмотрим функции и возможности программы-твикера RivaTuner. При первом запуске программа определяет видеокарту и ее характеристики (частоты чипа и памяти, поддерживаемые API, возможности по разгону и т.д.). Программа делится на несколько разделов: main, settings, power user, launcher, about, links. Рассмотрим каждый из них, разумеется кроме последних двух.

В основном меню «main» вы найдете все, что может понадобиться для тонкой настройки видеокарты, монитора, драйверов и API (Application Program Interface / Интерфейс Прикладного Программирования). Меню настроек делится на две части: настройка железа (target adapter) и настройка программной части (driver settings). Рассмотрим их в отдельности.

Настройки (кнопка «customize…») target adapter делятся на несколько пунктов. В настройках видеоускорителя вы можете изменять стандартные частоты чипа и видеопамяти, менять настройки AGP и настраивать некоторые параметры BIOS видеокарты. Установив нужные частоты, вы можете сохранить их в «оверклокинговый» профиль, чтобы использовать его при запуске какого-нибудь 3D-приложения. Следующий пункт дает возможность настроить монитор, узнать его настоящего производителя (например, у меня монитор PackardBell, основанный на базе NEC, и определился он именно как NEC), изменить частоты смены кадров при разных разрешениях и сгенерировать (!) драйвер для монитора, исходя из полученных о нем данных. Следующий пункт настроек меняет уровень яркости, контраста и коррекции гаммы, а также распределяет насыщенность цветовой гаммы красного, зеленого и синего (RGB) цветов. Далее — модуль отчета. Он проинформирует вас о материнской плате, видеоустройствах, API, мониторе и BIOS видеоускорителя как в обычном виде, так и в десятеричном коде. После него идет модуль мониторинга частот чипа и видеопамяти в реальном времени. И, наконец, последний пункт — перезапуск драйвера видеокарты. Пригодится в случае, если вы хотите подстроить драйвера и не желаете каждый раз перезагружать компьютер.

Настройка видеоускорителя в программе RivaTuner

Теперь рассмотрим настройки «driver settings». Первый пункт «system tweaks» позволяет менять частоты ядра и видеопамяти, настраивать AGP и менять некоторые функции BIOS, только уже на уровне драйверов. Следующие два пункта предназначены для тонкой настройки API DirectX и API OpenGL. После них идет пункт «Color Adjustment», меняющий контраст, яркость, коррекцию гаммы, распределение цветовой гаммы, только уже на уровне драйверов. Следующие два модуля меняют настройки монитора для просмотра видео. Последний пункт восстанавливает все настройки драйвера в стандартное состояние.

Осталось три основных раздела — «Settings», «Power User» и «Launcher». В «Settings» находятся настройки самой программы, права нахождения ее в system tray и в автозагрузке. «Power User» — управление настройками видеоускорителя, его драйверами и API, доступными из системного реестра windows. Последний функциональный раздел «Launcher» позволяет устанавливать те или иные профили настроек при запуске определенных 3D-приложений.

Формируя общее мнение о программе RivaTuner, стоит отметить очень качественную справочную систему, а также очень удобный и понятный интерфейс. Да и поддержка программы просто на высоте! На сайте можно найти очень детальную документацию по этой утилите. Конечно, с видеоускорителями на базе чипов NVIDIA средствами RivaTuner можно сделать намного большее количество операций. Но и владельцам ускорителей ATI программа будет полезна, правда, некоторые возможности будут заблокированы.

Достоинства программы:
  • Очень продуманный интерфейс;
  • Огромнейшее количество возможностей для настройки производительности 3D-приложений;
  • Проверенная годами программа.
Недостатки программы:
  • Ограниченный функционал для карт на базе чипов ATI.

aTuner

Web-сайт разработчика: http://www.3dcenter.org
Размер архива с инсталлятором: 480 Кб

Следующая программа в нашем обзоре — aTuner — на первый взгляд может показаться очень миниатюрной и простой. Но за скромным аккуратным (хотя и не очень удобным) интерфейсом таится очень мощный твикер драйверов. Он работает как с ускорителями ATI, так и с NV >

Интерфейс твикера aTuner

Твикер aTuner предназначен для настройки API OpenGL и API DirectX, и оснащен неплохим менеджером профилей. Среди настроек API здесь можно изменить следующие: сглаживание, фильтрация, вертикальная синхронизация, настройка шейдеров, эмуляция другого, более функционального видеочипа (только для OpenGL). Помимо этого, в программе aTuner можно регулировать гамму, контраст и яркость монитора. Причем реализована эта возможность лучше и удобнее, чем в RivaTuner. В программе есть менеджер профилей, позволяющий для разных 3D-приложений применять разные настройки API.

Достоинства программы:
  • Неплохой менеджер профилей;
  • Удачно реализована настройка яркости монитора.
Недостатки программы:

  • Красивый, но не самый удобный интерфейс.

ATI Tray Tools

Web-сайт разработчика: http://www.radeon2.ru
Размер инсталлятора: 634 Кб

Владельцы видеоускорителей ATI наверняка привыкли к меню, которое вызывается из system tray. Принцип работы ATI Tray Tools заключается в замене этого самого меню. Все остается по-прежнему, но набор возможных действий над видеокартой заметно увеличился. Плохо только, что при этом пропадает возможность изменять частоту смены кадров монитора.

Итак, рассмотрим какие настройки можно изменить при помощи ATI Tray Tools. В подменю «OpenGL» и «DirectX» находятся настройки API. Стоит отметить, что в этой программе их намного больше, чем в aTuner. Сразу после них идет самое интересное подменю — «Hardware». В нем можно изменить частоту ядра и видеопамяти, протестировать ускоритель на так называемые «артефакты», установить тайминги (!) видеопамяти. Кстати о таймингах: понизив их, вы сможете заметно повысить производительность ускорителя в 3D-приложениях, правда, иногда это приводит к появлению артефактов, если перестараться. В подменю «Tweaks» — сглаживание и немного настроек шейдеров. Менеджер профилей «Game Profiles» позволит запускать каждое отдельное 3D-приложение со своими уникальными настройками.

Достоинства программы:
  • Программа постоянно обновляется и дополняется;
  • Есть возможность изменять тайминги видеопамяти.
Недостатки программы:

RadLinker

Web-сайт разработчика: http://www28.brinkster.com/chrisww1942/
Размер инсталлятора: 489 Кб

Еще одна программа, предназначенная исключительно для ускорителей компании ATI. После инсталляции на компьютер, вы не найдете ее ни в меню «Пуск», ни на рабочем столе, и даже не сможете запустить ее из папки «Program Files». RadLinker интегрируется в контекстное меню и, нажав правой кнопкой по exe-файлу 3D-приложения, вы сможете создать для него профиль настроек видеоускорителя. После этого в свойствах файла с игрой, помимо стандартной информации, появится информация о настройках ускорителя, которые активируются при ее запуске.

RadLinker интегрируется в «Свойства» 3D-приложений

Каков же принцип работы RadLinker`а? Кроме стандартных опций, в свойствах каждого exe-файла появляется еще пять пунктов: Custom, DirectX, OpenGL, Clock Rate и Color. Все они предназначены для настройки ускорителя. Причем, для каждого exe-файла эти настройки будут разными. В закладке «Custom» можно изменить приоритет, тип настроек (от этого зависит количество опций в других закладках) и загрузить один из сохраненных профилей настроек. Следующие закладки «DirectX» и «OpenGL» предназначены для настройки API. Список возможных настроек стандартный: фильтрация, сглаживание, глубина Z-буфера, качество текстур и т.п. В «Clock Rate» можно изменить частоты ядра и видеопамяти. Закладка «Color» предназначена для настройки гаммы, яркости и контраста монитора.

Достоинства программы:
  • Самый лучший менеджер профилей;
  • Интегрируется в меню windows.
Недостатки программы:
  • Порой надоедает менять настройки для каждой игры.

RaBIT

Web-сайт разработчика: http://rusjaz.narod.ru
Размер инсталлятора: 276 Кб

В отличии от предыдущих программ данного обзора, RaBIT не является твикером в чистом виде. RaBIT — сокращение от Radeon BIOS Tuner. Эта утилита предназначена для работы с BIOS ускорителей на базе чипов ATI.

Интерфейс утилиты RaBIT

В первой закладке «Device ID» вы можете изменить параметр Device ID, что может пригодиться при экспериментах с «левой» прошивкой. В «Device Clocks» можно изменить частоты ГП и видеопамяти, но уже на уровне BIOS. В «MC Timings» — настройка таймингов видеопамяти. В «Video Out» вы найдете несколько пунктов для изменения параметров TV-выхода.

Достоинства программы:

  • Настраивает все параметры на уровне BIOS.
Недостатки программы:
  • Учитывая прямое назначение программы, нет.

X-BIOS Editor

Web-сайт разработчика: http://www.nvworld.ru
Размер инсталлятора: 772 Кб

Также как и предыдущая программа, X-BIOS Editor предназначена для настройки видеобиоса, но только для ускорителей компании NV >

Интерфейс программы X-BIOS Editor

В X-BIOS вы сможете изменить Divece ID (причем в этой утилите не нужно быть сильным знатоком — вам всего лишь потребуется выбрать название видекарты из списка), частоты ядра, видеопамяти и установить режимы работы TV-выхода, и принудительно включить/отключить некоторые параметры (AGP SBA, FastWrites..), изменить шрифты. Отдельно стоит отметить продуманную справочную систему и встроенный hex-редактор BIOS видеокарты. Правда, вряд ли кто-либо будет вручную «полировать» шестнадцатиричный код BIOSа, но ведь всякие ситуации бывают…

Достоинства программы:
  • Настраивает все параметры на уровне BIOS.
Недостатки программы:
  • Учитывая прямое назначение программы, нет.

Заключение

Среди всех программ нашего сегодняшнего обзора, RivaTuner пожалуй, самая универсальная и функциональная программа для твикинга видеоускорителя и драйверов. Конечно, владельцам ускорителей ATI будут доступны не все параметры настроек. Поэтому, им будет более полезна утилита ATI Tray Tools или RadLinker.

Все вопросы, замечания и пожелания можно и нужно задавать в конференции

Проект видеоадаптера. Часть 3

Структурная схема видеоадаптера приведена на рис. 1 (кликабельно)

Рис. 1. Структурная схема видеоадаптера.

Пояснения к схеме:

В первой версии видеоадаптер будет иметь только текстовый режим EGA, 80 * 25 символов 8 * 14 пикселов каждый символ. Таким образом, экранное разрешение составит 8 * 80 = 640 пикселов по горизонтали и 14 * 25 = 350 пикселов по вертикали. Частота пикселов в этом режиме составляет, по стандарту 25,175 МГц, фактическая частота будет 25 МГц, в связи с тем, что частота тактирования ПЛИС составляет 50 МГц. При этом на любом мониторе происходит нормальная синхронизация.

Для аналогичного текcтового видеорежима VGA разрешение составляет 720 * 400 пикселей, т.к. символы имеют размер 9*16 пикселей. Частота пикселов при этом должна быть 28,322 МГц, и нормальная синхронизация с частотой 25 МГц невозможна. Можно получить близкую частоту с помощью PLL, но тогда потребуются блоки для асинхронного сопряжения видеоадаптера с микропроцессорной частью проекта, т.к. микропроцессорная часть будет тактироваться частотой 50 МГц. Это будет следующим этапом проекта, пока вся схема будет тактироваться от 50 МГц.

Графические режимы тоже будут позже, пока будет реализован максимально простой вариант.

Некоторые пояснения по схеме:

sync_gen — генератор синхроимпульсов. Имеет выходы h_coord_reg иv_coord_reg, соответственно, текущие координаты пиксела по горизонтали и вертикали. data_en — сигнал разрешения данных. Этот же сигнал используется для «гашения» выходов ЦАП. hsync_reg и vsync_reg — сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации.

Так как вся схема состоит из нескольких модулей, включенных последовательно, прохождение сигнала по ним занимает несколько тактов. В связи с этим сигналы data_en, hsync_reg и vsync_reg также должны быть задержаны, чтобы приходить на выход синхронно с сигналами соответствующего пиксела.

addr_decoder — так как видеоадаптер будет использовать в качестве видеопамяти внешнюю sdram, которая будет использоваться совместно с основным микропроцессором, необходимо иметь небольшую буферную память, чтобы избежать проблем, связанных с временем доступа к внешней памяти. Этот буфер будет двойным, пока идёт выборка из одного блока памяти, в другой загружаются данные из внешней памяти, затем они меняются местами. каждый блок памяти будет иметь размер 256*16 бит. 16-и битный выход позволит получит сразу и ком символа, и информацию об его цвете. Модуль addr_decoder вырабатывает текущий адрес в буфере buffer_addr_reg, исходя из текущей координаты пиксела и смещения буфера (т.е. адреса, который отображается на начало буфера). Также этот модуль вырабатывает сигналы hmod_reg и vmod_reg, которые являются координатой пиксела в текущем знакоместе (т.е. абсолютной координатой по модулю 8 и 14 соответственно).


buf_mem — буфер памяти, см. предыдущий абзац.

mem_controller — контроллер памяти. Должен обеспечивать подкачку содержимого буфера из внешней SDRAM. Также, в будущем, будет обеспечивать асинхронные взаимодействия видеоадаптера и основной части, при их работе на разной тактовой частоте.

mode_controller — контроллер видеорежима. Пока видеоадаптер будет иметь только один текстовый режим, но в будущем контроллер должен будет обесипечивать установку всех остальных модулей в состояние, соответствующее текущему видеорежиму. Также модуль выделяет код символа (char_code_reg), цвет символа (char_color_reg), цвет фона (back_color_reg) и признак мигания blink.

char_gen — знакогенератор. В данной версии представляет собой ПЗУ с таблицей символов EGA (8*14), но впоследствии будет содержать символы VGA (9*16) и символы 8*8, а также программируемые пользователем символы. На его вход поступает код символа (char_code) и номер строки символа (vmod), на выходе появляется строка текущего знакоместа (char_data_reg).

pixel_data_decoder — на основании сигналов char_data, hmod, char_color, back_color, blink определяет цвет текущего пиксела в палитре.

palette — регистры палитры. В данной версии представляет собой ПЗУ, в дальнейшем будет возможность его изменения пользовательской программой.

Пока это черновик схемы, она будет дорабатываться и изменяться по мере продвижения проекта.

Я всячески приветствую всякие комментарии, пожелания, советы (если они дельные) и всё прочее, что мои уважаемые френды захотят сообщить мне в комментариях. Пишите, не стесняйтесь!

Аудио адаптер, видео адаптер, графический акселератор, сканер, принтер

Специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона. Объем памяти видеоадаптеров. Основные характеристики сканеров. Оптическое разрешение и плотность, глубина цвета.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 24.12.2013
Размер файла 24,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аудио адаптер, видео адаптер, графический акселератор, сканер, принтер

1. Аудио адаптер

сканер принтер графический звук

Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации:

аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;

цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.

Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нём сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов. Звуковые файлы обычно имеют очень большие размеры. Так, трёхминутный звуковой файл со стереозвучанием занимает примерно 30 Мбайт памяти. Поэтому платы Sound Blaster, помимо своих основных функций, обеспечивают автоматическое сжатие файлов.

Область применения звуковых плат — компьютерные игры, обучающие программные системы, рекламные презентации, «голосовая почта» (voice mail) между компьютерами, озвучивание различных процессов, происходящих в компьютерном оборудовании, таких, например, как отсутствие бумаги в принтере и т.п.

Видеоадаптеры значительно отличаются по цене и по предоставляемым пользователю возможностям. Существуют видеоадаптеры, ориентированные на художников, любителей компьютерных игр, компьютерных дизайнеров и простых смертных, вроде нас с вами. Ниже приведем краткие сведения об адаптерах. Вот три основные характеристики видеоадаптера:

наличие графического микропроцессора GPU (Graphics Processing Unit);

Компьютерная графика требует наличия специальной памяти, отдельной от основной памяти компьютера. Такую память называют Video RAM, или просто VRAM. Чем больше объем памяти, тем больше цветов может отображать дисплей и тем выше может быть его разрешение, тем больше занятных изображений мы можем увидеть на экране. Когда я работаю на компьютере, то вместо кофе (обычно все программисты работают с сигаретой и чашкой кофе) я пью натуральный сок, который для меня выжимает соковыжималка zelmer.

Объем памяти видеоадаптеров колеблется от 0 Мбайт (полное отсутствие памяти) до 512 Мбайт и выше. Большая память видеоадаптерам не нужна, и деньги на нее стоит тратить только в том случае, если какие-то приложения, которыми вы пользуетесь, требуют большего объема памяти. Обычно ПК бывают оснащены видеопамятью объемом от 16 Мбайт до 128 Мбайт.

Графические адаптеры с памятью в 0 Мбайт «делят» видеопамять с основной оперативной памятью компьютера. Вполне очевидно, что для любителей игр и для тех, кто работает с компьютерной графикой, этот вариант не подходит.

Другим показателем мощности видеоадаптера будет наличие у него собственного графического микропроцессора GPU (Graphics Processing Unit). Этот микропроцессор предназначен для графических операций и работает независимо от главного микропроцессора, что значительно ускоряет работу, и поэтому на экране все просто летает.

И наконец, многое зависит от того, каким образом графический адаптер подключается к материнской плате. Лучшие модели подсоединяются с помощью порта AGP, что открывает для видеоадаптера прямой доступ к микропроцессору и системной памяти. Самые отсталые модели видеоадаптеров — это модели, встроенные в материнскую плату. Но даже в таком случае есть возможность установить лучший видеоадаптер и с помощью программы BIOS setup отключить более слабый видеоадаптер, встроенный в материнскую плату.

Чем больше объем памяти видеоадаптера, тем более высокое разрешение он может обеспечить и тем больше цветов сможет отображать при этом разрешении.

Есть две популярные модели GPU — Radeon и GeForce. Обе они приблизительно равны по мощности и пользуются одинаковой популярностью.

В рекламе часто утверждают, что многие видеоадаптеры поддерживают трехмерную графику. И это действительно так, если ваше программное обеспечение поддерживает тот же стандарт трехмерной графики, что и видеоадаптер. (Так это или нет, можно прочитать на упаковке программного обеспечения.)

Если ваш компьютер оснащен накопителем DVD. то вам потребуется видеоадаптер, способный отображать на мониторе изображения DVD. На таких адаптерах обычно имеется выход стандарта S-Video. позволяющий подключить к компьютеру телевизор для просмотра фильмов на большом экране.

Видеоадаптеры часто обозначают разными аббревиатурами. Самая популярная из них — VGA (Video Gate Array — видеовентильная матрица или Video Graphics Array — матрица видеографики).

В 1857 году флорентийский аббат Джованни Казелли изобрёл прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы. В 1902 году, немецким физиком Артуром Корном была запатентована технология фотоэлектрического сканирования, получившая впоследствии название телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал и через расположенные на оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах. В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остается почти неизменным.

Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм — dpi (dots per inch). Нормальный уровень разрешение не менее 600 dpi, увеличивать его еще дальше — значит, применять дорогую оптику, дорогие светочувствительные элементы, и увеличивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение 1200 dpi.

Разрешение по X

Этот параметр показывает количество пикселей у фоточувствительной линейки, из которых формируется изображение. Разрешение является одной из основных характеристик сканера. Большинство моделей имеет оптическое разрешение сканера 600 или 1200 dpi (точек на дюйм). Его достаточно для получения качественной копии. Для профессиональной работы с изображением необходимо более высокое разрешение.

Разрешение по Y

Этот параметр определяется величиной хода шагового двигателя и точностью работы механики. Механическое разрешение сканера значительно выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.

Скорость сканирования зависит от разрешения при сканировании и от размера оригинала. Обычно производители указывают этот параметр для формата А4. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы. Иногда измеряется в количестве сканируемых линий в секунду.

Как правило, производители указывают два значения для глубины цвета — внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина — это разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить в принципе. Внешняя глубина — это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру. Большинство моделей используют для цветопередачи 24 бита (по 8 на каждый цвет). Для стандартных задач в офисе и дома этого вполне достаточно. Но если вы собираетесь использовать сканер, для серьезной работы с графикой, попробуйте найти модель с большим числом разрядов.

Максимальная оптическая плотность

Максимальная оптическая плотность у сканера — это оптическая плотность оригинала, которую сканер отличает от ‘полной темноты’. Чем больше это значение, тем больше чувствительность сканера и, тем выше качество сканирования темных изображений.

Тип источника света

Ксеноновые лампы отличаются малым временем прогрева, долгим сроком службы и небольшими размерами. Флуоресцентные лампы с холодным катодом дешевы в производстве и имеют долгий срок службы. Светодиоды (LED) обладают малыми размерами, низким энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Но по качеству цветопередачи LED-сканеры уступают сканерам с флуоресцентными и ксеноновыми лампами.

Тип датчика сканера

В сканерах МФУ обычно используется один из двух типов датчиков: контактный (CIS) или ПЗС (CCD). CIS представляет собой линейку фотоэлементов, которая равна ширине сканируемой поверхности. Во время сканирования она перемещается под стеклом и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Для освещения обычно используются светодиоды, которые расположены в непосредственной близости от фотолинейки на той же подвижной платформе. Сканеры на базе CIS имеют простую конструкцию, тонкий корпус и небольшой вес, они обычно дешевле сканеров на базе CCD. Основной недостаток CIS состоит в малой глубине резкости.

планшетные — наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования.

ручные — в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью.

листопротяжные — лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.

планетарные сканеры — применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах).

книжные сканеры — предназначены для сканирования брошюрованных документов. Сканирование производится лицевой стороной вверх — таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования.

слайд-сканеры — как ясно из названия, служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам.

сканеры штрих-кода — небольшие, компактные модели для сканирования штрих-кодов товара в магазинах.

Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз. Под стеклом располагается подвижная лампа, движение которой регулируется шаговым двигателем. Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу, далее на АЦП и передается в компьютер. За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта, которые потом объединяются программным обеспечением в общее изображение.

Изображение всегда сканируется в формат RAW — а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т.д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере — в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и чёрного, и т.п.

Это устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера. Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка или твёрдая копия. Принтеры имеют преобразователь цифровой информации, хранящейся в запоминающих устройствах компьютера, фотоаппарата и цифровой памяти, в специальный машинный язык. Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати — многоцветные и монохромные. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.

Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2-5, например: чёрный-белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый. Монохромные принтеры имеют свою собственную нишу и вряд ли (в обозримом будущем) будут полностью вытеснены полноцветными. Матричные принтеры, несмотря на то, что многие считают их устаревшими, все ещё активно используются для печати, в лабораториях, банках, бухгалтериях, в библиотеках для печати на карточках, для печати на многослойных бланках, а также в тех случаях, когда необходимо получить второй экземпляр документа через копирку.

Принцип лазерной печати заключался в следующем, по поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда, либо валом заряда равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером на фотобарабане снимается заряд, — тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса, либо валом переноса. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки. Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый в 1971 году в корпорации Xerox, а серийное производство было налажено во второй половине 70-х.

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица, печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой — в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark. Фирмы Epson, Canon производят струйные принтеры, в которых печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель. При длительном простое принтера происходит высыхание остатков красителя на соплах печатающей головки. Принтер умеет сам автоматически чистить печатающую головку. Возможно провести принудительную очистку сопел из соответствующего раздела настройки драйвера принтера.

Термосублимация — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной или общей многослойной тонкой лавсановой ленте. Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются очень малого размера.

Матричные принтеры — был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твёрдой копии. Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок, приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение. Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголками в головке. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит от числа иголок: больше иголок — больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality — качество пишущей машинки). Существуют монохромные 5 цветные матричные принтеры, в которых используется 4 цветная CMYK лента. Смена цвета производится смещением ленты вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров измеряется в CPS (characters per second — символов в сек.).

Первый принтер — Uniprinter, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIAC. По принципу действия напоминал печатную машинку. Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Затем бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше.

Илон Маск рекомендует:  Технические аспекты поисковой оптимизации
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Кодинг, CSS и SQL