Базовый курс. 4 страница

Глава 2.5. Устройства хранения данных. Жесткие диски и сменные носители.

Оперативная память хранит только те данные, которые необходимы компьютеру в данный момент, и очищается при выключении компьютера. Поэтому в состав компьютерной системы должны входить устройства долговременного хранения данных, т.е. те устройства, в которых хранятся все программы и данные независимо от того, включен компьютер или выключен.

Устройства долговременного хранения данных можно классифицировать разными способами.

По функциональному назначению и степени автономности можно различают два типа таких устройств.

1. Жесткий диск.

2. Сменные носители.

Жесткий диск, HDD (Hard Disk Driver) является внутренним устройством компьютера, он расположен в системном блоке. Это основное устройство долговременного хранения данных. Любой укомплектованный настольный ПК имеет хотя бы один жесткий диск. Подключается жесткий диск к материнской плате через интерфейсы IDE(ATA), Serial ATA(SATA) или SCSI. Сейчас идет процесс постепенного перехода от старого параллельного интерфейса IDE(Integrated Drive Electronics) к более новому последовательному интерфейсу SATA(Serial Advanced Technology Attachment). Интерфейс SATA по сравнению с IDE обладает двумя основными преимуществами – более высокой скоростью передачи данных и отсутствием необходимости использовать громоздкие передающие шлейфы. При этом важно, что скорость передачи данных по SATA может еще увеличиваться в последующих разработках, а скорость передачи по IDE уже достигла своего теоретического предела. Интерфейс SCSI используется в том случае, когда необходимо организовать параллельную работу нескольких жестких дисков. Это очень актуально для серверов, для ПК такая необходимость возникает редко.

Основной характеристикой жесткого диска является его объем, измеряемый в гигабайтах (GB). Существуют жесткие диски объемом от 40 GB до 500 GB и выше.

В серверных системах часто используют набор из нескольких жестких дисков, объединенных в так называемый RAID-массив, управляемый специальным RAID-контроллером. Объем RAID-массива равен суммарному объему входящих в него жестких дисков, причем, весь RAID массив образует единое дисковое пространство, т.е. работает с данными, как один очень большой жесткий диск.

Жесткий диск может быть выполнен и в виде переносного устройства. В этом случае он выполняется в отдельном корпусе и подключается к компьютеру через интерфейсы USB-2 или FireWire. Такое устройство относится уже к сменным носителям данных.

Все устройства долговременного хранения данных, кроме внутреннего жесткого диска, являются сменными носителями данных. Примеры этих устройств мы рассмотрим далее.

По способу записи данных устройства хранения данных делятся на 4 типа.

1. Магнитные.

2. Оптические.

3. Электронные.

4. Магнитооптические.

Магнитные устройства хранения данных. Примером такого устройства является уже рассмотренный жесткий диск. Все такие устройства состоят из диска или пакета соосных дисков и считывающей/записывающей головки (системы считывающих/записывающих головок). Каждый диск покрыт ферромагнитным веществом, состоящим из отдельных зерен (доменов). Каждый домен или группу доменов можно намагнитить (установить значение 1) или размагнитить (установить значение 0). Таким образом, каждая магнитная ячейка, состоящая из одного домена или из нескольких доменов, может хранить 1 бит данных. Запись или чтение данных происходит при помощи магнитной головки. В процессе работы диск раскручивается до большой скорости (5400, 7200, 10000, 12000 или 15000 оборотов в минуту, обозначается 5400 rpm, 7200 rpm и т.д.), а головка может двигаться вдоль радиуса от периферии к центру и обратно.

Перемещения головки дискретны, каждому ее положению соответствует часть поверхности диска в виде узкого кольца. Такое кольцо называется магнитной дорожкой. При фиксированном положении головки можно считать данные с фиксированной дорожки (или записать на нее). Если в носителе используется не один диск, а система дисков, то возникает понятие цилиндра – совокупности дорожек разных дисков, находящихся друг под другом. Кроме деления на дорожки диск делится радиальными линиями на равные угловые секторы диска. Пересечение дорожки с таким угловым сектором образует сектор дорожки или блок – ему соответствует минимальный объем данных, который может быть считан с диска или записан на диск (использование терминов «сектор диска» и «сектор дорожки» иногда приводит к путанице, словом «сектор» обычно обозначается именно сектор дорожки, т.е. блок). Сектор (блок) включает в себя несколько тысяч или несколько десятков тысяч магнитных ячеек. Для увеличения скорости обмена данными используется электронный буфер, состоящий из элементов SRAM.

Наиболее важной характеристикой носителя данных является его объем, поэтому самая важная задача при разработке таких устройств – максимальное увеличение плотности записи данных. Для этого необходимо увеличить количество магнитных ячеек на единицу поверхности диска, т.е. максимально уменьшить размер каждой ячейки, определяемый размером домена, размером наконечника головки и расстоянием между наконечником головки и поверхностью диска. Наиболее сложно обеспечить очень малое (и строго определенное!) расстояние между наконечником головки и поверхностью диска. В современных HDD для этого используется принцип «парящей головки»: поток воздуха от вращающегося диска приподнимает головку на насколько микрон от поверхности, и она постоянно удерживается в таком положении.

Кроме HDD к магнитным носителям данных FDD, ZIP, JAZ, стримеры с магнитными лентами и некоторые другие устройства.

FDD (Floppy Disk Driver) – устройства хранения данных на дискетах диаметром 3,5 дюйма (3,5” = 8,4 см) емкостью 1,44 МБ. FDD состоит из привода, располагаемого в системном блоке, и съемных дискет. Для подключения привода FDD к материнской плате используется специальный интерфейс и соответствующий шлейф. Несмотря на очень маленькую емкость каждой дискеты и малую скорость доступа к данным, эти устройства до сих пор широко используются из-за своей дешевизны (стоимость дискеты – несколько центов, стоимость привода – несколько долларов).

Устройства ZIP и JAZ аналогичны FDD, но используют диски значительно большей емкости (от 100МБ до 1ГБ), однако в настоящее время эти устройства вытеснены перезаписываемыми оптическими накопителями и электронными флэш-накопителями.

Стримеры – устройства записи на магнитную ленту используются для резервного хранения больших объемов данных. Стримеры в отличие от большинства других носителей данных это – устройства последовательного доступа: для того, чтобы прочитать n-ю запись на магнитной ленте, нужно сначала прочитать n-1 предыдущих. Такая особенность не позволяет использовать стримеры для каких-либо целей, кроме резервного хранения данных или хранения их при транспортировке, но для этих целей стримеры весьма эффективны. Выпускаются стримеры, записывающие данные на магнитные ленты емкости от 40 ГБ до 800 ГБ. Стримеры для записи на ленты большой емкости (200 – 800 ГБ) - это очень дорогие устройства, их стоимость может во много раз превышать стоимость среднего ПК.

Оптические устройства хранения данных используют для считывания или записи данных лазерный луч. Рассмотрим различные типы оптических носителей данных.

1) CD (оптический Compact Disk). Обычно используют одно и то же обозначение и для устройства чтения/записи и для самих съемных носителей. Различают CD ROM (CD Read Only Memory – не перезаписываемый носитель), CD-R (CD-Recordable, однократно записываемый носитель), CD-RW (CD- ReWritable, многократно перезаписываемый носитель). Оптический носитель, на который записываются данные, представляет собой съемный диск, состоящий из 2-х плотно соединенных пластиковых дисков с тонким оптическим информационным слоем между ними. На информационном слое располагается спиральная дорожка, состоящая из чередующихся темных (поглощающих свет) и светлых (отражающих свет) точек. Каждая такая точка представляет 1 бит данных.

Тип CD зависит от способа реализации информационного оптического слоя.

В промышленно выпускаемых CD ROM темные точки представляют собой выемки (питы) глубиной около 1 мкм, в одном из двух соединенных пластиковых дисков. На этот (перфорированный) диск наносится тонкий слой отражающего металла (алюминия или золота).

В CD-R и CD-RW отражатель наносится на неперфорированный диск, а между ним и вторым диском помещается тонкий (около 1 мкм) слой специального светочувствительного вещества. В CD-R используется прозрачное вещество, темнеющее под воздействием мощного лазерного луча. В CD-RW используется вещество, имеющее 2 кристаллических состояния 1-прозрачное, 2-непрозрачное, под воздействием мощного лазерного луча происходит переход из 1-го состояние во 2-е и обратно. Количество циклов перезаписи RW-диска ограничено. Следует также отметить, что диски CD-RW читаются не на всех устройствах CD-ROM

В процессе работы (при считывании и записи данных) оптический диск раскручивается до угловой скорости около 10000 об/мин. Считывание данных происходит при помощи радиально перемещающейся оптической головки, содержащей маломощный лазер, освещающий диск, и датчик, анализирующий отраженный луч, и таким образом, распознающий темные и светлые точки. Запись данных происходит аналогично, но при этом используется гораздо более мощный лазер.

Стандартным считается CD-диск диаметра 5,25” (около 13 см). Емкость таких дисков составляет 600-800 МБ. Есть и диски меньшего диаметра и, соответственно меньшего объема. Скорость обмена данными с CD диском измеряется (так исторически сложилось) по отношению к скорости 150 кБ/с. Например, скорость 50х означает на самом деле скорость 150 кБ/с ×50 = 7,5 МБ/с. В стандартных CD – дисководах скорость чтения составляет 52х, а скорость записи (для CD-R и CD-RW) обычно не превышает 8х.

Привод CD располагается в системном блоке компьютера и подключается к материнской плате через интерфейс IDE.

2) DVD (Digital Video Disk или Digital Versatile Disk). В DVD используются те же физические принципы записи и чтения данных, что и в CD, но по сравнению с CD, формат DVD значительно усовершенствован. Можно выделить следующие преимущества DVD по сравнению с CD.

· более высокая плотность записи данных за счет меньшего расстояния между питами;

· возможность использования 2-х информационных слоев (1-й – полупрозрачный);

· возможность двухсторонней записи;

· встроенная возможность защиты данных от несанкционированного использования и копирования.

Выпускаются следующие типы DVD дисков.

· DVD-5 - односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гб;

· DVD-9 - односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гб;

· DVD-10 - двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гб;

· DVD-14 - двухсторонний диск: на одной стороне - один слой, на другой - два; емкость - 13,2 Гб;

· DVD-18 - двухсторонний двухслойный диск емкостью 17 Гб.

Наиболее распространенные типы DVD-5 и DVD-10. Остальные значительно дороже, поэтому встречаются сравнительно редко.

По внешнему виду CD-диски и DVD-диски почти не отличаются. Любое устройство чтения DVD читает также и CD-диски.

Запись на DVD также происходит аналогично записи на CD. Однако необходимо отметить одну особенность. Есть устройства, способные записывать только однослойные DVD диски (обозначаются DVD-R, DVD-RW), а есть устройства, способные записывать и двухслойные диски (обозначаются DVD+R, DVD+RW). Если устройство может перезаписывать диски RW, то оно способно и записывать диски R (но не наоборот). Кроме стандартов DVD-R, DWD-RW, DVD+R, DVD+RV существует еще один несовместимый с ними стандарт DVD-RAM (DVD-Random Access Memory). Диски DVD-RAM несовместимы с другими DVD-устройствами, но зато такие диски можно перезаписать намного больше раз, чем DVD-RW и DVD+RW - не менее 100000 раз. Информация на DVD-RAM может храниться до 30 лет.

Подключаются DVD-приводы так же как и CD-приводы, причем любой DVD-привод может читать и CD-диски.

Дальнейшее развитие оптических носителей данных ожидается в виде появления форматов HD-DVD, Blue-Ray и EVD. В HD-DVD плотность записи составляет 15 ГБ на один слой. В Blue-Ray емкость оптического диска увеличивается до 30 ГБ на слой за счет использования коротковолнового (синего) лазера. Стандарт EVD разработан в Китае и рассчитан только для видео.

Электронные устройства в качестве сменных носителей данных появились сравнительно недавно, но за очень короткое время 3-4 года заняли значительную часть рынка. Это объясняется явными потребительскими преимуществами таких устройств – малыми размерами, отсутствием движущихся частей, высоким быстродействием и т.д. Подавляющее число этих устройств строится на использовании элементов флэш-памяти.

Флэш-память - особый вид энергонезависимой (не требующей энергии для хранения данных) перезаписываемой полупроводниковой памяти.

Ячейка флэш-памяти, не относится к двум, рассмотренным ранее типам ячеек RAM, она представляет третий тип, и состоит из одного полевого транзистора или из двух полевых транзисторов с особой электрически изолированной областью – плавающим затвором (floating gate), способным хранить заряд до нескольких лет. Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации. Существуют ячейки флэш-памяти, хранящие более одного бита данных. Флэш-память не может использоваться в RAM по двум причинам: флэш-память работает существенно медленнее SRAM и DRAM и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 1.000.000 для разных типов).

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в любых малогабаритных электронных устройствах

Существуют несколько типов накопителей на основе флэш-памяти.

1) USB флэш накопители – миниатюрные устройства емкостью от 64 МБ до нескольких ГБ, подключающиеся к компьютеру через интерфейс USB. Размеры такого устройства не превышают размеры небольшого брелка. USB флэш-накопитель очень удобен для хранения и транспортировки небольших и средних объемов данных, он, например, позволяет, постоянно иметь при себе всю наиболее ценную информацию.

2) Флэш-карты – миниатюрные носители данных, размеры которых по длине и ширине не превышают 2-3 см, а толщина – 1-2 мм. Существуют различный типы флэш-карт, например, CF(Compact Fllash), CD(Secure Digital) и др. Объем памяти у флэш-карт находится в пределах от 16 МБ до нескольких ГБ, скорость обмена данными от 1 МБ/с до 20 МБ/с. Флэш-карты используются в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п. Для использования флэш-карт с настольным ПК, к нему подключается специальное устройство – Card Reader. Обычно занести данные в компьютер с флэш-карты, установленной в цифровом фотоаппарате, MP3- плеере и в других подобных устройствах, можно и непосредственно – через USB - порт.

Магнитооптические устройства (МО) появились в результате объединения двух технологий - лазерной и магнитной. В МО для размагничивания доменов ферромагнитного покрытия используется лазер, а для намагничивания и считывания – магнитная головка. Преимуществом магнитооптических дисков является сравнительно большой объем (1 – 3 ГБ) при диаметре 3,5” (как у обычной дискеты). Устройства магнитооптической записи являются весьма дорогими, что сдерживает их широкое распространение. В настоящее время такие устройства вытесняются оптическими и электронными носителями.

Глава 2.6. Видеоподсистема. Основные характеристики видеокарт и мониторов

Видеоподсистем а состоит из монитора (дисплея) – основного устройства вывода графической информацию и его адаптера – видеокарты. Ввиду того, что видеоподсистема является важнейшей частью современного ПК мы ее рассмотрим отдельно от других устройств ввода/вывода информации.

Мониторы различаются по принципу действия, по размеру, по техническим характеристикам и по стандарту безопасности.

На экране монитора любого типа изображение формируется в виде набора цветных точек, называемых пикселями. В зависимости от принципа действия монитора пиксели формируются по-разному.

По принципу действия мониторы подразделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой, жидкокристаллические мониторы и плазменные мониторы.

В мониторах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), называемых также CRT (Cathode Ray Tube) изображение формируется с помощью зерен люминофора – вещества, которое светится под воздействием электронного луча. Различают три типа люминофоров в соответствии с цветами их свечения: красный, зеленый и синий. Цвет каждой точки экрана определяется одновременным свечением трех разноцветных точек (красной, зеленой и синей), объединенных в триады. Каждая триада образует одно цветное зерно, представляющее один пиксель. Яркость соответствующего цвета меняется в зависимости от мощности электронного пучка, попавшего в соответствующую точку.

Управление пучком электронов осуществляется отклоняющей и фокусирующей системой, которые состоят из набора катушек и пластин, воздействующих на электронный пучок с помощью магнитного и электрического полей. В соответствии с сигналами развертки, подаваемыми на электронную пушку, электронный луч побегает по каждой строчке экрана, последовательно высвечивая соответствующие точки люминофора. Дойдя до последней точки, луч возвращается к началу экрана.

ЭЛТ – это наиболее старый тип мониторов, его историю можно отсчитывать с создания первых электронно-лучевых трубок для телевизоров в 40-х годах 20 века. В течение нескольких десятков лет ЭЛТ-мониторы были единственным типом устройств вывода видеоинформации. За это время технология создания таких мониторов была отработана и доведена до совершенства, поэтому выпускающиеся сейчас ЭЛТ-мониторы отличаются хорошим качеством и невысокой ценой. Однако у таких мониторов есть существенный принципиальный недостаток: из-за необходимости использования ускоренного электронного луча неизбежно рентгеновское излучение, опасное для здоровья человека. Кроме того, конструкция электронно-лучевой трубки не позволяет сделать толщину монитора существенно меньше его поперечных размеров, в связи с чем ЭЛТ-монитор является весьма громоздким и массивным устройством.

Жидкокристаллические мониторы (ЖК-панели), называемые также LCD - панелями (Liquid Crystal Display) – наиболее распространенный в настоящее время и наиболее быстро развивающийся тип мониторов. Принцип отображения на жидкокристаллических мониторах основан на поляризации света. Источником излучения здесь служат лампы подсветки, равномерно освещающие слой жидких кристаллов (жидкокристаллическую матрицу). Свет от источника света однородным потоком проходит через слой жидких кристаллов. В зависимости от того, в каком состоянии находится кристалл, проходящий луч света поляризуется в том или другом направлении. Далее свет проходит через специальное покрытие, которое пропускает свет только определенной поляризации. Там же происходит цветовая селекция, обеспечивающая цветное изображение. Состояние каждого жидкого кристалла устанавливается подачей на него соответствующего электрического импульса, эти импульсы вырабатываются управляющей схемой монитора в соответствии с сигналами, поступающими от видеокарты.

Жидкокристаллические мониторы имеют малую толщину (всего несколько сантиметров), поэтому они являются весьма компактными устройствами по сравнению с ЭЛТ-мониторами. Только после появления ЖК-панелей стало возможно появление переносных и карманных компьютеров. Вторым преимуществом ЖК-мониторов является абсолютно плоский экран без краевых искажений изображения (ЭЛТ-мониторы со сравнительно плоским экраном удалось создать только в результате очень сложных конструкторских ухищрений). Наконец, ЖК-панели практически не производят вредного для человека излучения. Перечисленные преимущества обуславливают постепенное вытеснение ЭЛТ-мониторов ЖК-панелями. Однако у ЖК-мониторов есть некоторые недостатки, которые еще предстоит преодолеть. Во-первых, ЖК-панели несколько дороже ЭЛТ-мониторов такого же размера, хотя цена на ЖК-панели неуклонно снижается со временем. Во-вторых, у ЖК-монитора ограничен угол обзора, если смотреть на него под углом, изображение сильно искажается. Наконец, из-за инерционности процесса переполяризации жидких кристаллов в ЖК-мониторах трудно получить высокую частоту смены изображения – а это один из наиболее важных технических параметров, определяющий комфортность работы с монитором. Впрочем, нет сомнений, что перечисленные недостатки будут со временем преодолены, т.к. технические параметры ЖК-мониторов очень быстро улучшаются, а цена – падает.

Плазменные панели используются в качестве больших выносных экранов

Принцип работы плазменной панели заключается в следующем. Пространство между двумя плоскими поверхностями, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга, заполнено газом. Первая поверхность - прозрачный экран, на второй поверхности размещена матрица из очень тонких коротких проводников, расположенных перпендикулярно поверхности. При подаче потенциала на любой из этих проводников вблизи его острия возникает разряд, видный через экран как светящаяся точка. Каждая такая точка является пикселем изображения. Соответственно, изображение состоит из сотен тысяч таких элементов. Плазменная панель, также как и ЖК-панель – это плоское устройство небольшой толщины. Кроме того, плазменные панели лишены таких недостатков ЖК-панелей как малый угол обзора и инерционность. Однако есть один существенный недостаток – трудно обеспечить малый размер разрядной ячейки и, соответственно, малый размер пикселя. В этой связи плазменные панели выпускаются обычно в виде широкоформатных телевизоров (добавление схемы телевизора лишь незначительно удорожает панель, зато существенно увеличивает потребительскую привлекательность товара). Размеры выпускающихся плазменных панелей – от 40” до 200” по диагонали. С ПК плазменная панель обычно используется в качестве дополнительного экрана для показа изображения большой аудитории.

Основными техническими характеристиками мониторов являются размер экрана, размер зерна, максимальное разрешение и частота обновления экрана.

Размер экрана - это длина диагонали экрана, выраженная в дюймах (1” = 2,54см). Наиболее распространенными размерами для экрана монитора являются 15", 17", 19", 20", 21". При работе с монитором прослеживается очень простая закономерность: чем больше монитор, тем комфортнее за ним работа. На экране большего размера можно увидеть более крупный фрагмент документа или одновременно открыть большее число окон. С другой стороны, чем больше монитор, тем больше места он занимает на столе (особенно, если это ЭЛТ-монитор). Для нормальной работы за компьютером минимальный размер экрана - 15 дюймов для ЖК или 17 дюймов для ЭЛТ. Для работы с графикой или версткой желательно выбирать монитор от 19 дюймов и выше.

Размер зерна – это размер цветной точки, т.е. минимальный размер пикселя. Чем меньше размер зерна, более четкое и контрастное изображение можно получить на мониторе. Нормальный размер зерна современных мониторов составляет 0,22 – 0,24 мм, у качественных профессиональных мониторов с обычным размером экрана размер зерна составляет 0,12 – 0,14 мм. В широкоформатных мониторах (с размером экрана более 30”) размер зерна увеличивается. Это оправдывается тем, что такие мониторы предназначены для обзора с большого расстояния.

Максимальное разрешение - это общее число цветных точек, т.е. максимально возможное число пикселей, выражаемое как произведение количества пикселей по ширине и высоте экрана. Например, разрешение 1024 x 768 означает, что изображение формируется из 1024×768 = 786432 пикселей, составляющих 768 горизонтальных рядов по 1024 пикселя в каждом ряду. Максимальное разрешение монитора определяется размером экрана и размером зерна: если ширину экрана разделить на размер зерна, то получится максимальное разрешение по ширине, если высоту экрана разделить на размер зерна, то получится максимальное разрешение по высоте. Следует отметить, что максимальное разрешение, обеспечиваемое видеоподсистемой, определяется не только характеристиками монитора, но и параметрами видеокарты. Для реализации очень высокого разрешения необходим не только высококачественный монитор, но и соответствующая видеокарта. Впрочем, ситуация, когда видеокарта не обеспечивает доступное монитору разрешение, встречаются редко.

Частота обновления экрана выражается в герцах (Гц, Hz) и обозначает количество перерисовок экрана в секунду. Это один из наиболее важных параметров монитора, определяющих степень его вредного воздействия на глаза. В настоящее время гигиенически допустимый минимум частоты обновления экрана считается равным 80 Гц, у профессиональных мониторов этот параметр составляет 120 - 150 Гц. Особенно важна высокая частота обновления экрана при работе с ЭЛТ монитором, т.к. изображение на таком мониторе прорисовывается последовательно – пиксель за пикселем. В ЖК – мониторах все пиксели изменяют свое состояние одновременно, поэтому для них допустимо чуть более низкое значение этого параметра. Для различных типов мониторов значение частоты обновления определяется разными факторами. В ЭЛТ мониторах можно повысить частоту обновления, понизив разрешение, т.к. в таких мониторах при изменении режима произведение этих параметров остается примерно постоянным. В ЖК мониторах частота обновления определяется инерционностью жидких кристаллов, поэтому для таких мониторов часто используют обратную величину – время отклика, выражаемое в миллисекундах.

Стандарт безопасности определяет допустимый уровень тех параметров, которые непосредственно влияют на здоровье человека. Это уровни излучений разных типов, уровень электробезопасности, яркость, контрастность, мерцание, наличие бликов и т.д. Стандарты безопасности периодически пересматриваются в сторону добавления и ужесточения, поэтому при покупке монитора необходимо убедиться, что он соответствует наиболее свежему стандарту. В настоящее время, как для монитора, так и для компьютера в целом, общепринятыми (и наиболее жесткими!) считаются принятые в Швеции стандарты MPR, MPR-II, TCO’92, TCO’95, TCO’99, TCO’03. В стандартах TCO цифрами обозначается год принятия. Стандарты MPR, MPR-II, TCO’92, TCO’95 следует считать устаревшими. Для ЭЛТ мониторов в настоящее время достаточным можно считать стандарт TCO’99, для ЖК мониторов следует ориентироваться на стандарт TCO’03. Кстати последние стандарты устанавливают минимально допустимые нормы на все параметры монитора, включая разрешение при заданном размере экрана и допустимый угол обзора. Для стандартов TCO предполагается обновление раз в 4 года.

Видеокарта (видеоадаптер) – это устройство, выполняющее роль посредника между материнской платой и монитором. Видеокарта подключается к материнской плате через интерфейс AGP (Accelerated Graphics Port) или PCIE (PCI Express). PCIE – наиболее мощный интерфейс, обеспечивающий очень высокую скорость передачи данных. Наиболее производительные видеоподсистемы используют именно этот интерфейс.

Современная видеокарта включает в себя, видеоконтроллер, обеспечивающий управление монитором и взаимодействие с RAM, видеопроцессор, выполняющий графические операции без участия CPU, собственную встроенную видеопамять и встроенный видео BIOS.

Основное назначение видеокарты – извлекать из RAM данные и преобразовывать их во входные сигналы монитора, для отображения на экране. Однако такая схема привела бы к весьма медленной работы видеоподсистемы, т.е. к большим запаздываниям вывода изображения на экран. Для ускорения работы видеоподсистемы используются встроенный графический процессор и встроенная видеопамять.

Графический процессор, называемый также графическим ускорителем (или графическим акселератором) состоит из 2-х частей: 2D-ускорителя (ускорителя двумерной графики) и 3D-ускорителя (ускорителя трехмерной графики).

Суть работы этих ускорителей рассмотрим на примере 2D-ускорителя. Пусть, на экране монитора необходимо изобразить окружность с центром в данной точке и данного радиуса. Если бы в видеокарте не было 2D ускорителя, то для решения поставленной задачи необходимо было бы рассчитать (при помощи CPU) координаты всех точек, составляющих окружность, сформировать из этих координат массив данных в RAM и дать команду видеоконтроллеру, который должен взять эти данные из RAM и преобразовать их в управляющие сигналы монитора. При наличии видеопроцессора этого не потребуется – достаточно передать ему код команды изображения окружности, значения координат центра, радиуса и цвета – все остальное видеопроцессор сделает сам.

Аналогичная, только более сложная ситуация с 3D – графикой: 3D-ускоритель не только сам обрабатывает команды изображения сфер, параллелепипедов, пирамид и других 3-х мерных фигур, но и производит гораздо более сложные действия - удаление невидимых поверхностей, градиентное закрашивание, расчет освещения, фильтрацию, сглаживание, установку частичной прозрачности и т.д.

При обработке видеоизображений видеопроцессор использует встроенную видеопамять, но ее объема часто бывает недостаточно, поэтому видеопроцессору выделяется и часть оперативной памяти для хранения базовых массивов, так называемых текстур. Для обработки видеоизображений, работы с программами 3-х мерной графики и для современных компьютерных игр 3D-ускоритель совершенно необходим, для работы с офисными и вычислительными программами, его наличие не обязательно. Объем встроенной видеопамяти является одной из важнейших характеристик видеокарты. В современных видеокартах ее объем составляет от 128МБ до 1ГБ.

Поиск по сайту: