Доступ к памяти

· DMA (англ. Direct Memory Access) — доступ к памяти, в этом режиме основной памятью считается встроенная видеопамять на карте,текстуры копируются туда перед использованием из системной памяти компьютера. Этот режим работы не был новым, по тому же принципу работают звуковые карты, некоторые контроллеры и т. п.

· DME (англ. Direct in Memory Execute) — в этом режиме основная и видеопамять находятся как бы в общем адресном пространстве. Общее пространство эмулируется с помощью таблицы отображения адресов (англ. Graphic Address Remapping Table, GART) блоками по 4 Кб. Таким образом копировать данные из основной памяти в видеопамять уже не требуется, этот процесс называют AGP-текстурированием.

Очередь запросов.Передача данных из основной памяти в видеопамять карты осуществляется в два этапа, сначала передаётся 64-битный адрес, откуда данные нужно считать, затем идут сами данные. Шина AGP предусматривает два варианта передачи:

· первый — совместим с шиной PCI — запросы данных и адреса происходят по одному каналу;

· второй — в режиме SBA (SideBand Addressing), по отдельной боковой шине, таким образом, можно посылать запросы на новые данные, не дожидаясь получения предыдущих.

AGP Видеокарта (NVIDIA GeForce4 Ti 4600Apple Macintosh)

На данный момент материнские платы со слотами AGP практически не выпускаются; стандарт AGP был повсеместно вытеснен на рынке более быстрым и универсальным PCI Express. Последние массовые материнские платы с AGP производились примерно в 2004—2005 годах для процессора Pentium 4 Prescott и чипсетов поколения Intel 8xx.

Видеокарты стандарта AGP выпускаются в малом количестве и стоят дороже аналогичных PCI-E карт (из-за использования «микросхемы-переходника» PCI-E → AGP).

Последними серийно выпускаемыми видеокартами для шины AGP стали GeForce 7950GT (nVidia) и Radeon HD4670 (AMD).

41. Пассивное охлаждение

Пассивное представляет собой просто радиатор, прислоненный на поверхность кристалла и прикрепленный к «сокету» или «слоту». Уже давно не применяется для охлаждения большинства CPU (разве что для устаревших камней и маломощных Celeron), иногда ставится на GPU и активно используется для охлаждения модулей RAM, видеопамяти и чипсетов. Самые горячие компоненты «пассивкой» не охлаждают. Все потому, что такое охлаждение основывается на естественной конвекции воздуха. А только естественным воздушным притоком-оттоком теплоприемник (радиатор) с достаточной быстротой не остудишь. Каким должен быть радиатор? Желательно медным (лучше отводит тепло, чем алюминиевый) и игольчатым (без заострений на конце иголок). Хотя, в прочем, радиатор с пластинами вместо иголок тоже не возбраняется. Главное – общая площадь его поверхности. Чем она больше, тем эффективнее теплоотвод. Подошва радиатора должна быть гладкой, иначе контакт с чипом (а, следовательно, и теплопередача) будет нарушен. Всем радиаторам присуща такая характеристика, как температурное сопротивление. Оно показывает, насколько изменится температура процессора при увеличении потребляемой им мощности на 1 Ватт. Чем это сопротивление меньше, тем лучше. Радиаторы монтируются к чипу либо специальным креплением (к разъему процессора), либо приклеиваются термоклеем (на чипы памяти, чипсет). В первом случае на поверхность процессора нужно сначала тонким слоем нанести термопасту (создать термоинтерфейс).

42. Внутренние шины – процессорная шина: назначение, характеристики.

Шина, которую чаще всего называют FSB (Front Side Bus), представляет собой совокупность сигнальных линий, объединенных по своему назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Таким образом, FSB выступает в качестве магистрального канала между процессором (или процессорами) и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жестким диском и так далее. Непосредственно к системной шине подключен только CPU, остальные устройства подсоединяются к ней через специальные контроллеры, сосредоточенные в основном в северном мосте набора системной логики (чипсета) материнской платы. Хотя могут быть и исключения - так, в процессорах AMD семейства К8 контроллер памяти интегрирован непосредственно в процессор, обеспечивая, тем самым, гораздо более эффективный интерфейс память-CPU, чем решения от Intel, сохраняющие верность классическим канонам организации внешнего интерфейса процессора.

Шины характеризуются разрядностью и частотой. Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, то есть максимально возможная скорость передачи информации. Пропускная способность шины зависит от ее разрядности (есть шины 8-, 16-, 32- и 64-разрядные) и тактовой частоты, на которой шина работает.

Разрядность, или ширина, шины (bus width), — количество линий связи в шине, то есть число бит, которое может быть передано по шине одновременно.

Тактовая частота шины (bus frequency) — частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи.

В качестве системной шины в разных ПК использовались и могут использоваться:

Системная шина процессора предназначена для обмена информацией микропроцессора с любыми внутренними устройствами микропроцессорной системы (контроллера или компьютера). В качестве обязательных устройств, которые входят в состав любой микропроцессорной системы, можно назвать ОЗУ, ПЗУ, таймер и порты ввода-вывода.

В состав системной шины в зависимости от типа процессора входит одна или несколько шин адреса, одна или несколько шин данных и шина управления. Несколько шин данных и адреса применяется для увеличения производительности процессора и используется только в сигнальных процессорах. В универсальных процессорах и контроллерах обычно применяется одна шина адреса и одна шина данных.

43. Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах. Физически, внешняя память реализована в виде накопителей.

Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для продолжительного (что не зависит от электропитания) хранения больших объемов информации. Емкость накопителей в сотни раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, когда речь идет о накопителях со сменными носителями.

Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и постоянными носителями. Привод - это объединение механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель - это физическая среда хранения информации, по внешнему виду может быть дисковым или ленточным. По принципу запоминания различают магнитные, оптические и магнитооптические носители. Ленточные носители могут быть лишь магнитными, в дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи-считывания информации.

Самыми распространенными являются накопители на магнитных дисках, которые делятся на накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), и накопители на оптических дисках, такие как накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW и DVD-ROM.

44. Схема работы HDD

Схема работы жесткого диска достаточно сложна, несмотря на небольшое количество электроники (рисунок 17, 18). Опишем упрощенную схему того, как происходит чтение и передача данных.
Все начинается с подачи питания (1) на шпиндельный двигатель с помощью специальных контактов (5). Микропроцессор контроллера (3) посылает команды драйверу актуатора (6). Магнитные головки (8) считывают информацию с пластины, вращающейся с большой скоростью (они «парят» над ней за счет возникающей воздушной подушки). Точное позиционирование головок над поверхностью дисков обеспечивают подвеска (9) и штанги (10), а передвижение осуществляется с помощью магнитной катушки актуатора (12). Полученные данные проходят через усилитель (11) и по шлейфу (13) поступают на плату контроллера к контактам (7). После чего обрабатываются в микропроцессоре (3), а в качестве буферной памяти выступает кэш (2). Интерфейсный разъем SATA (4) служит для получения запросов от SATA-контроллера материнской платы и передачи данных.

Рисунок 17 - Актуатор жесткого диска

Рисунок 18 - Контроллер HDD

45. Назначение, характеристики и параметры оптических накопителей

Накопитель CD-ROM

Начиная с 1995 года в базовую конфигурацию персонального компьютера вместо дисководов на 5,25 дюймов начали включать дисковод CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) переводится как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков. Принцип действия этого устройства состоит в считывании цифровых данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя информации используется обычный компакт-диск CD. Цифровая запись на компакт-диск отличается от записи на магнитные диски высокой плотностью, поэтому стандартный CD имеет емкость порядка 650-700 Мбайт. Такие большие объемы характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа. Кроме мультимедийних изданий (электронные книги, энциклопедии, музыкальные альбомы, видеофильмы, компьютерные игры) на компакт-дисках распространяется разнообразное системное и прикладное программное обеспечения больших объемов (операционные системи, офисные пакеты, системы программирования и т.д.)

Компакт-диски изготовляют из прозрачного пластика диаметром 120 мм. и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. В условиях массового производства запись информации на диск происходит путем выдавливания на поверхности дорожки, в виде ряда углублений. Такой подход обеспечивает двоичную запись информации. Углубление (pit - пит), поверхность (land - лэнд). Логический нуль может быть представлен как питом, так и лэндом. Логическая единица кодируется переходом между питом и лэндом. От центра к краю компакт-диска нанесена единственная дорожка в виде спирали шириной 4 микрона с шагом 1,4 микрона. Поверхность диска разбита на три области. Начальная (Lead-In) расположена в центре диска и считывается первой. В ней записано содержимое диска, таблица адресов всех записей, метка диска и другая служебная информация. Средняя область содержит основную информацию и занимает большую часть диска. Конечная область (Lead-Out) содержит метку конца диска.

Для штамповки существует специальная матрица-прототип (мастер-диск) будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. После штамповки, на поверхность диска наносят защитную пленку из прозрачного лака.

Накопитель CD-ROM содержит:

- электродвигатель, который вращает диск;

- оптическую систему, состоящую из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенную для считывания информации с поверхности диска;

- микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.

Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код.

Основные характеристики CD-ROM:

- скорость передачи данных - измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2-скоростной CD-ROM (2x CD-ROM) будет считывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек., 50-скоростной (50x) - 7500 Кбайт/сек.;

- время доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах.

Основной недостаток стандартных CD-ROM - невозможность записывания данных, но существуют устройства однократной записи CD-R и многоразовой записи CD-RW.

Накопитель CD-R (CD-Recordable)

Внешне похожи на накопители CD-ROM и совместимые с ними по размерам дисков и форматам записи. Позволяют выполнить одноразовую запись и неограниченное количество считываний. Запись данных осуществляется с помощью специального программного обеспечения. Скорость записи современных накопителей CD-R составляет 4х-8х.

Накопитель CD-RW (CD-ReWritable)

Используются для многоразовой записи данных, причем можно как просто дописать новую информацию на свободное пространство, так и полностью перезаписать диск новой информацией (предыдущие данные уничтожаются). Как и в случае с накопителями CD-R, для записи данных необходимо установить в системе специальные программы, причем формат записи совместимый с обычным CD-ROM. Скорость записи современных накопителей CD-RW составляет 2х-4х.

Накопитель DVD (Digital Video Disk)

Устройство для чтения цифровых видеозаписей. Внешне DVD-диск похож на обычный CD-ROM (диаметр - 120 мм, толщина 1,2 мм), однако отличается от него тем, что на одной стороне DVD-диска может быть записано до 4,7 Гбайт, а на двух - до 9,4 Гбайт. В случае использования двухслойной схемы записи на одной стороне можно разместить уже до 8,5 Гбайт информации, соответственно на двух сторонах - около 17 Гбайт. DVD-диски допускают перезапись информации

46. Внутренние шины – PCI шина: назначение, характеристики

PCI

PCI – шина для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера – находится внутри практически каждого компьютера и, несмотря на моральное устаревание и уже недостаточную пропускную способность, продолжает оставаться основной шиной для подключения к системе внешних устройств. Тем не менее, она сдаёт позиции новой последовательной шине PCI-Express.

- Основные тактико-технические характеристики PCI 2.0:

- частота шины – 33,33 МГц, передача синхронная

- разрядность шины – 32 бит

- пиковая пропускная способность – 133 Мбит/с

- адресное пространство памяти – 32 бит (4 Гбайт)

- адресное пространство портов ввода-вывода – 32 бит (4 Гбайт)

- количество подключаемых устройств – до четырёх (для увеличения их количества используется мост PCI-to-PCI)

- напряжение 3,3 или 5В

Ещё большее распространение получил стандарт 2.2. Отличия PCI 2.2 от 2.0:

- возможность одновременной работы нескольких устройств bus-master (так называемый конкурентный режим

- появление универсальных карт расширения, способных работать как в слотах 5 В, так и в 3,3 В

- появились расширения PCI66 и PCI64 (ширина шины может быть увеличена до 64 бит, а также допускается разгон тактовой частоты до 66 МГц – вдвое по сравнению с PCI 2.0

47. Видеосистема.

Видеокарта является основным элементом видеоподсистемы любого более или менее производительного компьютера (за исключением самых дешевых офисных систем с интегрированным в чипсет видео). К основным компонентам видеокарты относятся: графический процессор (с легкой руки NVIDIA, именуемый GPU - Graphic Processing Unit), от возможностей которого во многом зависит производительность всей видеоподсистемы, и видеопамять (служащая для хранения различных элементов выводимого изображения, включая графические примитивы, текстуры и прочее).

Производительность видеоподсистемы определяет скорость обработки графической информации, выводимой на дисплей компьютера. По-настоящему объективных критериев оценки производительности видеокарт сегодня, не существует: и тесты, и многие игры, используемые для тестирования видеокарт, оптимизированы под видеочипы того или иного производителя и, тем самым, грешат некоторой тенденциозностью.

Видеокарта, как и материнская плата, представляет собой очень сложное устройство, но меньших размеров и с небольшим количеством разъёмов. Размеры видеокарт примерно зависят от того класса, к которому они относятся, так как имеют схематические решения различной сложности:

- карты начального – Low-End – класса имеют длину около 15-18 см

- Middle-End – в среднем 20 см

- Длина High-End достигает 25-27 см

Печатная плата видеоадаптера состоит из нескольких слоев, каждый из которых содержит тонкие токопроводящие дорожки, компоненты видеокарты устанавливаются только на верхних слоях: лицевой и обратной. С каждой стороны плата покрыта диэлектрическим лаком и усеяна множеством мелких элементов (резисторы, конденсаторы), так что обращаться с видеоадаптером необходимо аккуратно, чтобы не повредить эти элементы.

Все дорожки на плате объединяют между собой графическое ядро (GPU – графический процессор, видеоядро), видеопамять, раздельные подсистемы питания ядра и памяти (иногда и разъём для дополнительного питания – в случае мощной видеокарты), интерфейсный разъём для подключения к материнской плате, а также разъёмы для подключения мониторов и телевизора (рисунок 19).

Рисунок 19 - Основные компоненты видеокарты: ядро (1), память (2), подсистема питания (3), интерфейс PCI-E (4), разъёмы DVI (5) и ТВ-выход (6)

Важнейшими характеристиками любого современного графического процессора являются:

- его тактовая частота - определяет максимальный объем работы, который процессор может выполнить в единицу времени. Чем больше тактовая частота GPU, тем выше производительность видеокарты;

- количество блоков шейдеров (пиксельных или вершинных процессоров, выполняющих специальные программы) определяет возможности современных видеокарт по обработке графических примитивов и, тем самым, производительность видеокарты. Пиксельные шейдеры более актуальны, чем вершинные, поэтому зачастую количество первых в GPU превышает количество последних. Впрочем, разделение на пиксельные и вершинные шейдеры в последнее время, в связи с выходом DirectX 10, теряет актуальность. Все они заменяются едиными унифицированными шейдерными блоками, способными, в зависимости от конкретной ситуации, исполнять роль как пиксельных, так и вершинных шейдеров (а также и геометрических, которые появились в DirectX 10);

- количество блоков текстурирования (TMU), определяющих текстурную производительность (скорость выборки и наложения текстур), особенно при использовании трилинейной и анизотропной фильтрации. Наибольшее значение блоки TMU имеют в относительно старых играх дошейдерной эпохи, хотя и сейчас они не потеряли актуальности;

- количество блоков растеризации (ROP), осуществляющих операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как и в случае с блоками TMU, актуальность блоков ROP в период господства шейдерной архитектуры несколько снизилась.

Каждое очередное поколение современных GPU использует новую, порой, принципиально новую архитектуру, в которой исполнительные блоки и их взаимосвязи очень отличаются от старых, поэтому сравнивать GPU по количественным параметрам оправданно только в рамках одного поколения.

Так как пропускной способности шины памяти в современных компьютерах катастрофически не хватает для обеспечения нормального функционирования высокопроизводительных видеокарт, то большинство из них оснащены собственной памятью, используемой для хранения необходимых в процессе работы данных: текстур, вершин, буферов и т.п. Исходя из этого, можно сделать вывод - чем больше у видеокарты объем памяти, тем больше ее производительность. Но это не совсем верно. Гораздо более важными параметрами видеопамяти являются ее производительность, то есть рабочая частота и ширина шины. Большая ширина шины памяти позволяет передавать большее количество информации в единицу времени из видеопамяти в GPU и обратно, что, естественно, обеспечивает большую производительность видеокарты (при прочих равных условиях). В современных видеокартах ширина шины памяти составляет:

- для бюджетных видеокарт - 64 или 128 бит;

- для карт среднего уровня - 128 или 256 бит;

- для самых дорогих High-End видеокарт - от 256 до 512 бит.

48. Конфигурация материнской платы

49. Аудиосистема ПК – комплекс устройств, обеспечивающих воспроизведение, запись и обработку звука с помощью ПК. Включает аудиодаптер (звуковая плата), акустическую систему (динамики с усилителем НЧ, наушники), микрофон.

Аудиоадаптер – дочерняя плата, обеспечивающая преобразование цифровых данных в аналоговые и обратно для вывода/ввода звука с помощью ПК.

Всегда имеет выход для передачи звукового сигнала на усилитель и вход для ввода звукового сигнала с внешнего источника в ПК для последующей обработки. Дорогие аудиоадаптеры имеют несколько входов и выходов.

С помощью аудиосистемы ПК можно воспроизводить обычные аудио-CD, но для хранения звуковых данных в ПК разработаны специальные более эффективные форматы. Наиболее популярными являются – MP3 и WMA. Они позволяет на одном компакт-диске хранить в 10-15 раз больший объем звуковых данных, чем на обычном аудио-диске.

PC speaker (спикер) - простейшее устройство воспроизведения звука, применявшееся в компьютерах IBM PC. До появления специализированных звуковых карт являлось основным устройством воспроизведения звука.

В настоящее PC speaker остаётся штатным устройством IBM PC-совместимых компьютеров, и в основном используется для подачи сигналов об ошибках, в частности при проведении POST.

Устройство позволяет воспроизводить простые одноголосые звуковые сигналы, генерируемые посредством программируемого таймера. С помощью специальных программ также возможно воспроизведение низкокачественного оцифрованного звука, за счёт существенного использования ресурсов процессора.

Аудиоадаптеры различаются

- разрядностью ввода/вывода цифрового звука

- способами синтеза звука

- наличием/отсутствием микросхем создания дополнительных звуковых эффектов (преобразование звука, объемный 3D-звук и т.д.)

Звуковая плата (также называемая звуковая карта или музыкальная плата) (англ. sound card) — это плата, которая позволяет работать со звуком на компьютере. В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или как внешними устройствами.

Дата добавления: 2015-07-11