• 9.1 Відеоадаптер
  • 9.1.1. Процесор відеокарти
  • 9.1.2. Відеопам'ять
  • 9.1.3. Прискорений Графічний Порт (AGP)
  • 9.1.4. Програмний інтерфейс API
  • 9.1.5. Цифро-аналоговий перетворювач
  • 9.1.6. Відеорежими.
• 9.2 Звукова карта
  • 9.2.1. Класифікація.
  • 9.2.2. Основні характеристики.
  • 9.2.3. Роз'єми.
  • 9.2.4. Принцип роботи звукової карти

9.1 Відеоадаптер

Відеоадаптер (відеокарта, відеоплата) - це пристрій, що здійснює інтерфейс з комп'ютером при підключенні монітора. Кожен комп'ютер має відеокарту, виключаючи ті, в яких вся необхідна електроніка вбудована прямо в материнську плату (в цьому випадку можна встановити нову відеокарту, але стару доведеться попередньо відключити).

Фізично відеокарта являє собою багатошарову друкарську плату, на якій змонтовані мікросхеми, конденсатори і деякі інші деталі, а також роз'єми для підключення монітора (одного або двох), і, у багатьох випадках, телевізора. Окремі моделі мають відеовхід, виконаний у вигляді роз'єму RCA, а іноді він поєднується з відеовиходом.

Функціонально відеоадаптер складається з декількох обов'язкових блоків:

• графічний процесор, який називають також графічним чіпсетом (chipset - набір мікросхем, комплект чіпів);
• відеоконтролер - це пристрій, що відповідає за виведення зображення з відеопам'яті, регенерацію її вмісту, формування сигналів розгортки для монітора і обробку запитів центрального процесора;
• мікросхеми відеопам'яті, в які записані BIOS відео, екранні шрифти, службові таблиці і т.п. ПЗП не використовується відеоконтролером прямо - до нього звертається тільки центральний процесор, і в результаті виконання ним програм з ПЗП відбуваються звернення до видеоконтролеру і відеопам'яті. ПЗП необхідно лише для початкового запуску адаптера і роботи в режимі MS DOS; операційні системи з графічним інтерфейсом (Windows або OS / 2) не використовують ПЗП для управління адаптером;
• цифро-аналогові перетворювачі (RAMDAC);
• роз'єми.

9.1.1. Процесор відеокарти

Спочатку дані в цифровому вигляді з шини потрапляють в відеопроцесор, де вони починають оброблятися. Після цього оброблені цифрові дані направляються в відеопам'ять, де створюється образ зображення, яке повинно бути виведено на дисплеї. Для виключення конфліктів при зверненні до пам'яті з боку відеоконтролера і центрального процесора перший має окремий буфер, який у вільний від звернень ЦП час заповнюється даними з відеопам'яті.

Якщо конфлікту уникнути не вдається - відеоконтролеру доводиться затримувати звернення ЦП до відеопам'яті, що знижує продуктивність системи; для виключення подібних конфліктів у ряді карт застосовується так звана двох портова пам'ять, яка припускає одночасні звернення з боку двох пристроїв.

Перш ніж стати зображенням на моніторі, двійкові цифрові дані обробляються центральним процесором, потім через шину даних направляються в відеоадаптер, де вони обробляються і перетворюються в аналогові дані і вже після цього направляються в монітор і формують зображення. Потім, все ще в цифровому форматі, дані, що утворюють образ, передаються в RAMDAC, де вони конвертуються в аналоговий вигляд, після чого передаються в монітор, на якому виводиться потрібне зображення.

Крім внутрішньої архітектури, яка у різних відеопроцесорів може істотно відрізнятися, вони характеризуються параметрами:

• тактова частота роботи графічного ядра.
• технологічний процес, по якому виготовлений чіп.

На продуктивність графічної підсистеми впливають кілька факторів:

• швидкість центрального процесора (CPU)
• швидкість інтерфейсній шини (PCI або AGP)
• швидкість відеопам'яті
• швидкість графічного контролера

9.1.2. Відеопам'ять

Відеопам'ять служить для зберігання зображення - грає роль кадрового буфера. Центральний процесор комп'ютера направляє відеодані в цю спеціалізовану пам'ять, а потім графічний процесор відеокарти зчитує звідти отриману інформацію.

Природно, для забезпечення ефективної передачі даних важливою пропускна здатність відеопам'яті, яка характеризується розрядністю, ефективна частотою роботи шини, по якій передаються дані з відеопам'яті до графічного процесору і латентністю (latency - час затримки при передачі даних) мікросхем пам'яті.

9.1.3. Прискорений Графічний Порт (AGP)

Прискорений графічний порт (AGP) - це розширення шини PCI, чиє призначення - обробка великих масивів даних 3D графіки. По-перше, 3D графіці потрібно якнайбільше пам'яті інформації текстурних карт (texture maps) і z-буфера (z-buffer). Чим більше текстурних карт доступно для 3D додатків, тим краще виглядає кінцевий результат. При нормальних обставинах z-буфер, який містить інформацію, що відноситься до подання глибини зображення, використовує ту ж пам'ять, що й текстури. Цей конфлікт надає розробникам 3D безліч варіантів для вибору оптимального рішення, що вони прив'язують до великої значимості пам'яті для текстур і z-буфера, і результати безпосередньо впливають на якість виведеного зображення.

Якщо визначити коротко, що таке AGP, це - пряме з'єднання між графічної підсистемою і системної пам'яттю. Це рішення дозволяє забезпечити значно кращі показники передачі даних, ніж при передачі через шину PCI, і вочевидь розробляли, щоб задовольнити вимогам виведення 3D графіки в режимі реального часу. AGP дозволить ефективніше використовувати пам'ять сторінкового буфера (frame buffer), тим самим збільшуючи продуктивність 2D графіки, як збільшуючи швидкість проходження потоку даних 3D графіки через систему.

Через AGP можна підключити тільки один тип пристроїв - це графічна плата. Графічні системи, вбудовані в материнську плату і використовують AGP, не можуть бути поліпшені.

9.1.4. Програмний інтерфейс API

Для реалізації різних можливостей, закладених в графічні процесори, використовуються прикладні програмні бібліотеки або програмні інтерфейси (Application Programming Interface - API, інтерфейс для програмування додатків). Програмний інтерфейс - це як би проміжна сходинка між прикладними програмами та низькорівневими командами драйвера відеокарти. API дозволяє не тільки підвищити ефективність використання апаратного потенціалу графічного прискорювача, але і дає можливість програмно емулювати деякі функції, які не підтримує відкритий апаратно.

Крім усього іншого, саме завдяки API забезпечується максимальна сумісність програмних продуктів і систем команд графічних процесорів. Різні чіпи підтримують різні API, причому по підтримуваної версії програмного інтерфейсу можна в переважній більшості випадків визначити клас і покоління відеокарти, якщо, звичайно, вона не являє собою вузькоспеціалізований продукт.

9.1.5. Цифро-аналоговий перетворювач

Графічний процесор отримує інформацію про зображення з пам'яті відеокарти, після чого дані передаються в цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП, DAC або RAMDAC) - пристрій, який служить для перетворення результуючого потоку даних, формованого відеоконтролером, у рівні інтенсивності кольору, що подаються на монітор. Більш точно можна сказати, що RAMDAC безпосередньо відповідає за конвертацію цифрових даних про зображення в аналоговий сигнал, "зрозумілий" будь-якого монітора. Дві частини ЦАП RAM і DAC звичайно не розглядаються роздільно, вони завжди вживаються разом, одним словом. Але саме Dac-частина призначена для перетворення цифрового сигналу в аналоговий

Головні характеристики RAMDAC - це тактова частота і розрядність. 

9.1.6. Відеорежими.

При роботі на ПК користувач може встановити тільки один з відеорежимів:

Графічний режим - кожен піксель має доступ за певною адресою, що дозволяє забезпечувати відображення пікселя або його відсутність. Відеоплата може змінювати атрибути точки - кольору або мерехтіння. 

Текстовий режим - екран містить тільки текстові символи і не використовується для графічних додатків. Екран монітора розділений на великі області (пікселі не мають власної адреси), кожна з яких містить один символ. Відеоплата може змінювати сам символ і його колір. 

9.2 Звукова карта

9.2.1. Класифікація.

Всі звукові плати, які використовуються в ПК можна розділити на три групи за їх призначенням:

• звукові, містять тільки тракт цифpового запису/відтворення. 
• музичні, містять тільки музичний синтезатор. 
• комбіновані, або звуко-музичні, з об'єднаним на одній платі цифровим трактом і музичним синтезатором.

У комбінованих картах можна виділити чотири блоки:

• блок цифpового запису / відтворення, який називають також цифровим каналом, або трактом, карти. Здійснює перетворення аналог-цифpа і цифра-аналог в режимі пpогpамної передачі або по DMA. 
• блок синтезатора. Працює або під управлінням дpайвеpа (FM, більшість WT) - пpогpамна реалізація MIDI - або під управлінням власного процесора - апаратна реалізація. 
• блок MPU (MIDI Processing Unit - пристрій MIDI-обpобки). Здійснює прийом/передачу даних по зовнішньому MIDI-інтеpфейсу, виведеним на роз'єм MIDI/Joystick і роз'єм для дочірніх MIDI-плат. 
• блок мікшера. Здійснює pегулювання рівнів, комутацію і зведення використовуваних на карті аналогових сигналів. 

9.2.2. Основні характеристики.

Основні паpаметpах звукової карти - pозpядність, максимальна частота дискретизації, кількість каналів (моно/стерео), паpаметpи синтезатора, pозширенність, сумісність.

9.2.3. Роз'єми.

На типовій звукової карти можуть знаходитися такі роз'єми (рис.9.1):

Зовнішні:

1. Ігровий, або MIDI-порт. 
2. Лінійний вхід
3. Мікрофонний вхід
4. Лінійний вихід для підключення активних колонок або підсилювача. 
5. Аудіовихід, на який подається пройшов через вбудований в карту малопотужний (2-4 вата на канал) підсилювач сигнал. 
6. Цифровий вихід - він призначений для підключення зовнішніх цифрових пристроїв, наприклад цифрового ресівера. 
7. Цифровий вхід - зустрічається ще рідше, ніж цифровий вихід.

Внутрішні:

1. Внутрішній вхід.
2. Внутрішній вихід
3. Цифровий вхід SPDIF. Зазвичай використовується для цифрового підключення CD-ROM'а.
4. Додаткові роз'єми для внутрішнього підключення таких пристроїв, як модем, плата відеомонтажу або TV-тюнер та іншого.

 

Рисунок 9.1 - Типи роз'ємів звукової карти

9.2.4. Принцип роботи звукової карти

 Комп'ютери є цифровими; вони воліють працювати з дискретними величинами (двійковими кодами). Щоб працювати з дискретними величинами, тобто вводити в комп'ютер аналоговий звуковий сигнал і виводити з комп'ютера аналоговий звуковий сигнал на звукові колонки, звукова карта виконує перетворення аналогового сигналу в сигнал двійкового коду (цифровий сигнал) і навпаки. Це основна виконувана функція звукової карти.

Звуковий сигнал з мікрофону або плеєра подається на один із входів звукової карти (рис. 9.2). Це аналоговий сигнал. Він надходить на вхідний мікшер, який служить для змішування сигналів, якщо їх надходить на вхід кілька. Потім сигнал з вхідного мікшера надходить на аналого-цифровий перетворювач (АЦП), за допомогою якого відбувається оцифрування аналогового сигналу, тобто перетворення його в дискретний двійковий сигнал.

Рисунок 9.2 - Ілюстрація до функціонування звукової карти

Потім цифрові дані надходять в процесор (DSP - Digital Signal Processor), який управляє обміном даними з комп'ютером через шину PCI материнської плати.

Коли центральний процесор комп'ютера виконує програму запису звуку, то цифрові дані надходять через шину PCI або прямо на жорсткий диск, або в оперативну пам'ять комп'ютера. Присвоївши цими даними ім'я, ми отримаємо звуковий файл.

При відтворенні цього звукового файлу дані з жорсткого диска через шину PCI надходять в сигнальний процесор звукової плати, який направляє їх на цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП). ЦАП перетворює двійковий сигнал в аналоговий. Електричний сигнал, отриманий в результаті перетворення, надходить на вихідний мікшер. Цей мікшер ідентичний вхідному і управляється за допомогою тієї ж самої програми. Сигнал з вихідного мікшера надходить на лінійний вихід звукової карти і вихід на звукові колонки, підключивши до якого колонки або навушники ми чуємо звук.

На будь універсальній мультимедійній звуковий карті є вбудований синтезатор - пристрій, який синтезує звуки заданих частот і тембрів. Він використовується також для управління роботою електромузичних інструментів на основі стандарту MIDI (наприклад синтезатор).

MIDI стандарт (stands) для цифровий інтерфейс музичних інструментів (Musical Instrument Digital Interface), - це стандартний протокол обладнання та програмного забезпечення для можливості з'єднання (обміну інформацією) музичних інструментів один з одним. Щоб використовувати його в якості музичного інструменту до MIDI-порту підключають MIDI-клавіатуру, або автономний синтезатор, який може служити як клавіатури.

Таким чином, основні функції звукової карти полягають у наступному:

• перетворювати звукові сигнали (аналогові сигнали), що надходять з мікрофона, магнітофона та інших зовнішніх аудіопристроїв в цифрову форму, що необхідно для подальшої обробки в комп'ютері;
• перетворювати цифрові сигнали, сформовані в комп'ютері, в аналогові сигнали, придатні для відтворення в акустичних системах;
• піддавати сигнали обробці: виділяти або пригнічувати в сигналі ті чи інші частоти, створювати ефекти лункого приміщення, багаторазовоЇ луни (реверберація), розмноження джерел звуку (хорус) та інші;
• синтезувати музичні звуки, характерні для традиційних музичних інструментів, і звуки інструментів, яким в природі аналогів немає;
• синтезувати людський голос і, взагалі, довільно задані звуки: поїзди, пострілу, дощу і т.д.;
• забезпечувати двоканальний (стерео) режим, регулювання рівня гучності по кожному з каналів окремо;
•  забезпечувати мікшування (змішування) сигналів від декількох джерел;
•  забезпечувати можливість підключення інших звукових карт, музичних синтезаторів, мікшерів і т.п. за допомогою спеціального стандартного з'єднання (інтерфейсу MIDI).