Відеоадаптери (графічні прискорювачі)

Відеоадаптер– це зазвичай окрема плата, яка вставляється до відповідного слоту на материнській платі та формує відеосигнал для створення зображень на екрані монітора. Команди, що формують зображення надходять від мікропроцесора до відеоадаптера, де згідно з ними конструюється зображення.

Сучасні відеокарти (рис. 1.6) – це найскладніша складова ПК (комп’ютер в комп’ютері). На самій відеокарті є спеціалізований графічний процесор (GPU), який формує зображення, що виводиться на екран і своя оперативна пам’ять.

Рис.1.6 – Відеокарта

Екран дисплея – це прямокутна матриця окремих точок (пікселів), які визначають зображення. Число пікселів по горизонталі та по вертикалі екрана визначає роздрібну здатність дисплея, наприклад, 640×480, 1280×1024. Перше число показує кількість пікселів в рядку, друге – кількість рядків. Кожному пікселю зображення ставиться у відповідність фіксоване число бітів (атрибут пікселя) в пам’яті відеоадаптера. Ця пам’ять називається відеопам’яттю. Для відеопам’яті використовується графічна пам’ять GDDR2 GDDR3, мікросхеми якої розпаюються на платі графічної карти. Її стандартний обсяг нині становить від 128 Мб до 2 Гб.

Відеоадаптер циклічно (75 – 100 разів за секунду) зчитує вміст відеопам’яті та постійно формує зображення на екрані монітора, причому колір пікселя визначається поточним значенням його атрибута. Програма, що виконується на ПК в графічному режимі, має доступ (читання/запис) до всіх атрибутів відеопам’яті. Основою для отримання якісних зображень є графічні режими високої роздрібної здатності та високої кадрової розгортки. Графічні задачі стали настільки складними, що відеокарти оснастили спеціалізованими графічними процесорами (прискорювачами), які за складністю наближаються до центрального процесора.

Центральний процесор дає відоадаптеру лише загальні команди, наприклад, накреслити трикутник форми X в області Y екрана. Подальші обчислення з точністю до пікселя бере на себе відеокарта, звільняючи від рутинної роботи центральний процесор. Відеокарта виконує ці операції апаратно, що дозволяє прискорити формування зображення на екрані. Так з’явився термін графічний акселератор (прискорювач).

А формування об’ємного зображення – значно складніша задача. Для створення на екрані 3D-картини процесору і графічному прискорювачу потрібно спочатку виділити видимі грані об’єкта. Наступним кроком буде накладання текстури на кожну грань. Далі необхідно врахувати звідки і яке падає світло, властивості поверхні об’єктів (прозорість, зеркальність). А тепер уявіть собі десятки об’єктів в картинці, які крутяться, віддаляються, наближаються, перекривають один одного, попадають під різні джерела світла, відкидають тіні і т.д. В результаті одержується складна задача, з якою центральний процесор без 3D-прискорювача не зміг би впоратися. Неоснащених 3D-прискорювачами відеокарт сьогодні не випускають, але, з іншого боку, можливості 3D-карт використовуються на повну силу лише в іграх. Сучасну відеокарту можна назвати комп’ютером в комп’ютері, оскільки в неї є свої процесор, пам’ять, внутрішня шина передачі даних.

Крім цього, відеокарта покликана розв’язувати задачі мультимедіа. Багато карт сьогодні підтримують виведення зображення на телеекран і навпаки, здійснюють прийом зображень з відеокамери, телеантени. Ці операції виконують відеовхід та TV-тюнер. Також сучасна відеокарта декодує стиснутий відеосигнал, що поступає з DVD-дисків. Ось скільки задач лежить на маленькому чіпсеті – головній мікросхемі будь-якої відеокарти.

Потоки графічних даних стали настільки інтенсивними, що для підвищення швидкодії обміну даними між відеоадаптером і оперативною пам’яттю була розроблена окрема графічна шина AGP (прискорений графічний порт). В наш час відеокарти підключаються до материнської плати через локальну шину AGP – її розрядність 64 біти.

Перші відеокарти були оснащені інтерфейсом AGP1x (однократна швидкість передачі даних – 256 Мб/с). В кінці 1998 р. на ринку з’явилися відео карти AGP2x – зі швидкістю передачі даних 512 Мб/с, в 1999 р. з’явився режим AGP4x (швидкість передачі даних – 1,06 Гб/с). В 2002 р. з’явилися карти зі значком AGP8x (пропускна здатність 2,1 Гб/с). На зміну AGP прийшов інтерфейс PCI Express, який уже передав естафету в два рази швидшому PCI Express 2.0, який в свою чергу уже скоро буде замінений на більш швидкий PCI Express 3.0.

Сучасні відеокарти можуть підтримувати 24-бітний кольоровий режим (3 байти на 1 піксель). Цей режим називається True Color і може одночасно відображати на екрані 16777216 кольорів. Ці відеоадаптери підтримують й інші режими, які відрізняються один від одного роздрібною здатністю і кількістю кольорів. Здатність відеоадаптера відображати велику кількість кольорів з високою роздрібною здатністю може бути забезпечена лише відповідним обсягом відеопам’яті.

Серед популярних відеоадаптерів можна назвата відеокарти, які виходять під брендом GeForce. Їх випускає компанія NVIDIA. Ці відеокарти іменуються за назвою використовуваного графічного процесора, наприклад GeForce 8800 GTX, GeForce 9400 GT та ін. Об’єднане підприємство AMD / ATI випускає відеокарти на базі процесорів Radeon. Нові моделі – це карти сімейства Radeon HD 3000.

Звукова карта

Персональні комп’ютери досить довго обходилися без засобів відтворення звуку. З розвитком обчислювальної техніки в середині 80-х років з’явилася можливість створювати, зберігати і відтворювати комплексні документи, що містять текст, звук, мову, графіку і відео. Такі документи стали називати мультимедійними, а програмні та апаратні засоби для роботи з такими документами називають засобами мультимедіа.

Мультимедійним називають комп’ютер, який оснащений сучасними носіями даних (дисководами CD або DVD) та звуковою картою (SoundBlaster). Звукова плата (рис. 1.7) в комплексі з аудіоколонками та мікрофоном дозволяє записувати і відтворювати на комп’ютері різні звуки, мову і музику. Вона виконує перетворення звуку з аналогової форми в цифрову (на вході) і обернене перетворення цифрового звуку в аналоговий сигнал (на виході). Звукова карта вставляється на материнську плату у вільний PCI-слот та має вихід на задню панель комп’ютера. Серед цих виходів є гнізда для підключення колонок, мікрофона, MIDI-клавіатури (копія фортепіано) та ін.

Відмітимо, що майже на половині материнських плат встановлюються замість звукових плат звукові чіпи, тобто звукові карти інтегруються на материнську плату. Нині часто для високоякісної звукової системи використовуються зовнішні моделі звукових адаптерів, які підключаються до ПК через інтерфейс USB.

Рис. 1.7 – Звукова карта

Звукові карти здійснюють декодування стиснутої музики в форматі MP3. MP3 – це формат зберігання даних. В форматі MP3 на диск CD можна записати 10 – 12 год звуку (100 – 200 записів), на аудіо CD – від 10 до 15 записів. Тому на звукові плати поставлені спеціальні чіпи, які здійснюють декодування стиснутого звуку. Засоби мультимедіа використовуються в системах розпізнавання мови.

Мережна карта. Модем

Коли ПК використовується як засіб передачі даних по мережі, то необхідно встановити певні пристрої. При під’єднанні комп’ютера до локальної мережі необхідна мережна плата. Вона встановлюється в PCI-слот на материнській платі. Найбільш розповсюдженими є комбіновані плати Ethernet, розраховані на різні типи кабелів.

Рис. 1.8 – Мережна карта

Для передачі даних телефонною лінією необхідний пристрій, який може прийняти аналоговий сигнал з телефонної лінії та перетворити його в цифрову інформацію й навпаки, тобто цей пристрій здійснює Модуляцію та ДЕМодуляцію сигналів (звідси і назва модем). Модем виконується у вигляді окремого зовнішнього пристрою, який одним виходом підключається до телефонної лінії, а другим – до послідовного порта комп’ютера, або у вигляді окремої плати, що вставляється в системний блок.

Основний параметр мережних карт – це швидкість передачі даних. Хоча вони здатні теоретично працювати на швидкості 57600 біт/с, реальна швидкість передачі даних є значно меншою – від 12 до 15 Мб/с. Для роботи в мережі Internet необхідна швидкість передачі даних – 28800 біт/с.