Платы расширения

Для управления такими внешними устройствами, как видеосистема, звуковые устройства и устройства для связи с удаленными компьютерами, используются контроллеры, устанавливаемые в слоты расширения. Их называют платами или картами расширения.

Подобные контроллеры конструктивно могут быть выполнены не только в виде карт или плат расширения, но и быть встроенными в материнские платы или изготовленными в виде отдельных внешних устройств. Примерами могут служить интегрированные материнские платы с встроенными видео-, аудио- или сетевыми картами. Подобные конфигурации часто используются в бюджетных вариантах компьютеров.

Сетевая карта. Для объединения компьютеров в сеть используются специальные платы расширения, вставляемые в слот расширения системной платы. Такие платы расширения называются сетевыми адаптерами или сетевыми картами. Скорость передачи данных через сетевые карты в зависимости от типа применяемой технологии составляет 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с или 10 Гбит/с.

Сетевая карта имеет свой уникальный адрес, который однозначно определяет адрес локального компьютера в сети. Она преобразует данные, поступающие к ней от компьютера, в специальные пакеты - кадры, пересылает их адресату, т.е. другой сетевой карте, и отвечает за надежную доставку указанному адресату по сети. Так как функции, которые выполняет сетевая карта, достаточно сложны, в ее состав включен специализированный процессор, обеспечивающий высокоскоростную аппаратную поддержку выполнения этих функций.

При выборе сетевой карты основным параметром является тип сети, в состав которой будет включен локальный компьютер. Известные стандартные типы локальных сетей: FDDI (Fiber Distributed Data Interface - распределенный волоконный интерфейс данных), Ethernet (от лат. aether - эфир) и др., несовместимы между собой, и каждая сетевая карта поддерживает только определенный вид локальной сети.

Видеокарта - устройство персонального компьютера, предназначенное для приема информации от процессора, обработки ее и управления выводом изображения на экран видеомонитора. То есть, по сути, видеокарта является контроллером монитора. Видеокарта устанавливается в один из слотов материнской платы, как правило, PCI Express или AGP.

Принцип работы видеокарты можно представить следующим образом. Центральный процессор компьютера формирует изображение (кадр) в виде массива данных, записываемых в видеопамять и непосредственно в часть памяти, называемую кадровым буфером (frame buffer). После этого процессор видеокарты последовательно, бит за битом, строка за строкой, считывает содержимое кадрового буфера и формирует выходной сигнал, который вместе с сигналами синхронизации передается на монитор. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением луча по экрану монитора или разверткой.

Практически все современные видеокарты состоят из следующих основных компонентов:

· видеопамять,

· видеочипсет,

· интерфейс ввода-вывода,

· video BIOS.

В качестве видеопамяти может использоваться либо собственная память видеокарты, либо часть основной памяти компьютера, если видеокарта встроена в чипсет материнской платы. В качестве чипов видеопамяти, как правило, используют быстродействующую память - DDR2, DDR3. В настоящее время наиболее популярны видеокарты с объемами видеопамяти 256, 512 Мб.

Видеочипсет представляет собой микросхемы, объединенные в одну – называемую видеопроцессором. Видеопроцессор отвечает за вывод изображения из видеопамяти, регенерацию ее содержимого, формирование сигналов развертки для монитора и обработку запросов центрального процессора. Для исключения конфликтов при обращении к памяти со стороны видеопроцессора и центрального процессора используется отдельный буфер, который в свободное от обращений CPU время заполняется данными из видеопамяти. Если конфликта избежать не удается, задерживается обращение центрального процессора к видеопамяти, что снижает производительность системы.

Видеопроцессор связан с видеопамятью внутренней шиной. Ее ширина или разрядность является важным скоростным параметром. В настоящее время разрядность этой шины для большинства видеокарт составляет 128 или 256 бит. Частота видеопроцессора и видеопамяти на современных картах составляет 400-700 МГц и более. При этом требуется охлаждение с помощью радиатора и вентилятора и блока питания повышенной мощности для компьютера.

В качестве системного интерфейса долгое время использовалась шина AGP, соединявшая видеокарту с центральным процессором и оперативной памятью. При тактовой частоте 533 МГц, ее теоретическая пропускная способность 2,1 Гб/с. Производительность видеосистем повысилась с появлением более скоростной шины PCI Express.

У видеокарт, как и у материнских плат, имеется своя базовая система ввода-вывода - видео BIOS, хранящаяся в постоянной флэш-памяти. В этой же микросхеме хранятся и экранные шрифты, которые используются центральным процессором при загрузке компьютера и при работе в режиме MS DOS.

Законодателями моды в разработке и производстве современных видеокарт являются две фирмы: американская фирма NVidia с модельным рядом видеокарт GeForce и канадская фирма ATI с модельным рядом Radeon.

Звуковые карты используются для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов. Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нём сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов.

Звуковая карта работает в трех основных режимах: создание, запись и воспроизведение звуковых сигналов. В режиме создания звука плата действует как музыкальный инструмент, синтезирующий сложный звуковой сигнал. Для создания используются два метода: FM-синтез и WT-синтез.

FM-синтез осуществляется с помощью специальных генераторов, которые могут изменять частоту и амплитуду тона. Эти генераторы могут моделировать звучание определенного музыкального инструмента. На звуковой плате устанавливаются от 4 до 18 генераторов, которые, соответственно, могут имитировать одновременное звучание 2-9 инструментов. Звук, синтезированный FM-методом, имеет «металлический» оттенок и не похож на звучание настоящего музыкального инструмента.

В природе все звуковые сигналы имеют аналоговый вид. Для преобразования (кодирования) используется имеющийся в составе звуковой карты аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С помощью цифро-аналогового преобразования выполняется обратное декодирование при воспроизведении сигналов. Эти преобразователи сокращенно обозначаются ЦАП. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи называют еще кодеками (от слов КОДирование-ДЕКодирование). Качество звука зависит от разрядности и частоты преобразования применяемых кодеков.

Второй метод, получивший название WT-синтез, обеспечивает более высокое качество звучания. В основе этого синтеза лежат записанные ранее и хранящиеся в виде файлов образцы звучания музыкальных инструментов (MIDI-файлы). WT-синтезаторы манипулируют записанными образцами, создавая сложные музыкальные образы. Достоинство этого метода не только в высоком качестве синтезированного звука, но и в том, что количество и типы музыкальных инструментов можно расширить, установив на компьютер дополнительные MIDI-файлы.

В режиме записи звуковая карта принимает звук от внешнего источника, производит его оцифровку, т.е. преобразует его из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную), и сохраняет числовые данные на дисках, в виде файлов. Качество оцифрованного звука во многом зависит от разрядности преобразования и частоты дискретизации.

При воспроизведении звуковая карта может принимать оцифрованный или непрерывный сигнал. Для этого карта имеет специальные разъемы для подключения источников непрерывного сигнала, и выход, позволяющий выводить сигнал на усилитель и внешние акустические системы.

Качество оцифровываемого и воспроизводимого сигнала зависит от таких параметров звуковой карты, как частота дискретизации, которая должна составлять не менее 44 кГц, разрядность оцифрованного сигнала (12-16 бит), и возможности стереофонической записи и воспроизведения определенного музыкального звука.