واحد سیستم. اطلاعات عمومی واحد سیستم واحد اصلی است که مهمترین اجزا در داخل آن نصب می شود. دستگاه های واقع شده ارائه با موضوع "واحد سیستم" ارائه در مورد موضوع

اسلاید 3

CPU

• در حین کار، پردازنده دنباله ای از دستورالعمل های موجود در حافظه را می خواند و آنها را اجرا می کند. این توالی دستورات برنامه نامیده می شود و نشان دهنده الگوریتم عملکرد مفید پردازنده است. اگر پردازنده دستور پرش را بخواند، ترتیب خواندن دستورها تغییر می کند - در این صورت آدرس دستور بعدی ممکن است متفاوت باشد. مثال دیگری از تغییر فرآیند زمانی است که دستور توقف دریافت می شود یا به حالت وقفه سخت افزاری تغییر می کند.
• پردازنده تراشه اصلی رایانه، "مغز" آن است. کدهای برنامه واقع در حافظه را اجرا می کند و عملکرد تمام دستگاه های کامپیوتری را کنترل می کند. هرچه سرعت پردازنده بیشتر باشد، کامپیوتر سریعتر کار می کند. پردازنده سلول های خاصی به نام ثبات دارد. در رجیسترها است که دستوراتی که توسط پردازنده اجرا می شود و همچنین داده هایی که دستورات روی آنها عمل می کنند قرار می گیرند. وظیفه پردازنده انتخاب دستورالعمل ها و داده ها از حافظه در یک توالی خاص برای اجرای بعدی است.

اسلاید 4

حافظه داخلی و ویژگی های آن

• برای ذخیره سازی موقت برنامه های اجرا شده و داده های پردازش شده توسط این برنامه ها طراحی شده است. این حافظه فرار است. به صورت فیزیکی در ماژول های RAM (دستگاه های حافظه با دسترسی تصادفی) در انواع مختلف پیاده سازی شده است. هنگامی که برق خاموش می شود، تمام اطلاعات موجود در RAM ناپدید می شوند.
• مقدار اطلاعات ذخیره شده در رم از 32 تا 512 مگابایت یا بیشتر متغیر است. وارد کردن اطلاعات به حافظه و بازیابی آن در آدرس ها انجام می شود. هر بایت از OP دارای آدرس جداگانه (شماره ترتیب) خود است. آدرس شماره ای است که سلول های حافظه (رجیستر) را مشخص می کند. OP از تعداد زیادی سلول تشکیل شده است که هر کدام مقدار مشخصی از اطلاعات را ذخیره می کنند. OP مستقیماً به پردازنده متصل است. قابلیت های رایانه شخصی تا حد زیادی به حجم OP بستگی دارد.

اسلاید 5

حافظه کش

حافظه کش یک دستگاه ذخیره سازی بسیار سریع و با حجم کم است که هنگام تبادل داده بین پردازنده و رم برای جبران تفاوت سرعت پردازش اطلاعات بین پردازنده و رم تا حدودی کندتر استفاده می شود. حافظه کش توسط یک کنترلر مخصوص کنترل می شود که با تجزیه و تحلیل برنامه در حال اجرا سعی می کند پیش بینی کند که پردازنده به احتمال زیاد در آینده نزدیک به چه داده ها و دستوراتی نیاز خواهد داشت و آنها را به حافظه کش پمپ می کند. کش انگلیسی - انبار مخفی

اسلاید 6

درایوها و کنترلرها

• درایو دیسک یک دستگاه جانبی ضروری است. به عنوان یک دستگاه جانبی، به کارت رابط نیاز دارد. به این کارت کارت درایو کنترلر می گویند. در کلی ترین حالت، این کارت هیچ مشکلی ایجاد نمی کند. اگر آنها اتفاق افتاد، باید بدانید که چگونه آنها را شناسایی و شناسایی کنید.
• تنها چیزی که لازم است کمی کثیفی است تا باعث خرابی فلاپی دیسک و درایو شود. درایوهای دیسک به تنظیمات سرعت، تراز هد و تمیز کردن نیاز دارند. تنظیم سرعت چرخش و تمیز کردن هدها نسبتاً ساده است، تنظیم هدها به تجهیزات خاصی نیاز دارد و همیشه مقرون به صرفه نیست، اما بعداً در مورد آن صحبت خواهد شد.
• علاوه بر تراز، موضوع سازگاری دستگاه نیز وجود دارد. در حال حاضر دو نوع درایو وجود دارد: 3.5 اینچی و 5.25 اینچی. همچنین دستگاه های "فلوپتیکال" وجود دارند که به شما امکان می دهند حدود 100 M اطلاعات را روی یک دیسک با قطر 3.5 اینچ ذخیره کنید.
• اگر در حال ساخت یک کامپیوتر جدید هستید، به احتمال زیاد به یک فلاپی درایو 3.5 اینچی نیاز خواهید داشت، زیرا اکثر نرم افزارهای جدید بر روی فلاپی دیسک ها توزیع می شوند.

اسلاید 7

پورت های واحد سیستم

• پورت معمولاً یک اتصال (فیزیکی یا منطقی) است که از طریق آن داده ها در رایانه دریافت و ارسال می شود.
• رایج ترین پورت نامیده می شود:
• پورت سخت افزاری یک اتصال دهنده تخصصی در رایانه است که برای اتصال تجهیزات از نوع خاصی طراحی شده است. نگاه کنید به: پورت LPT، پورت سریال، پورت USB، پورت بازی.
• پورت I/O - در ریزپردازنده ها (مانند اینتل) و میکروکنترلرها (مانند PIC، AVR) هنگام برقراری ارتباط با سخت افزار استفاده می شود. یک پورت I/O با یک دستگاه مرتبط است و به برنامه ها اجازه می دهد به آن برای تبادل داده دسترسی داشته باشند.
• پورت شبکه یک پارامتر از پروتکل های TCP و UDP است.

اسلاید 8

مشاهده همه اسلایدها

اطلاعات عمومی واحد سیستم واحد اصلی است که مهمترین اجزا در داخل آن نصب می شود. دستگاه هایی که در داخل واحد سیستم قرار دارند داخلی و دستگاه هایی که از بیرون به آن متصل می شوند خارجی نامیده می شوند. دستگاه های اضافی خارجی که برای ورودی، خروجی و ذخیره سازی طولانی مدت داده ها طراحی شده اند، لوازم جانبی نیز نامیده می شوند. از نظر ظاهری، واحدهای سیستم در شکل کیس متفاوت هستند. کیس های کامپیوترهای شخصی در دو نسخه افقی (رومیزی) و عمودی (برجی) تولید می شوند. مواردی که طراحی عمودی دارند از نظر اندازه متمایز می شوند: اندازه کامل (برج بزرگ)، سایز متوسط ​​(برج میدی) و سایز کوچک (برج مینی). از جمله مواردی که طرح افقی دارند می توان به تخت و مخصوصاً مسطح (لاغر) اشاره کرد. کیس های کامپیوتر شخصی با منبع تغذیه عرضه می شوند و بنابراین، برق منبع تغذیه نیز یکی از پارامترهای کیس است. برای مدل های انبوه، منبع تغذیه W کافی است.

مادربرد مادربرد برد اصلی یک کامپیوتر شخصی است. این شامل: یک پردازنده - تراشه اصلی که اکثر عملیات ریاضی و منطقی را انجام می دهد؛ یک پردازنده - یک مجموعه ریزپردازنده (چیپست) - مجموعه ای از تراشه ها که عملکرد دستگاه های داخلی رایانه را کنترل می کند و عملکرد اصلی مادربرد را تعیین می کند. ؛ مجموعه ریزپردازنده - حافظه دسترسی تصادفی (حافظه دسترسی تصادفی، RAM) - مجموعه ای از تراشه های طراحی شده برای ذخیره موقت داده ها در هنگام روشن بودن رایانه؛ اتوبوس های RAM مجموعه ای از هادی ها هستند که از طریق آنها سیگنال ها بین دستگاه های داخلی رد و بدل می شود. کامپیوتر؛

هارد دیسک هارد دیسک دستگاه اصلی برای ذخیره سازی طولانی مدت حجم زیادی از داده ها و برنامه ها است. در واقع این یک دیسک نیست، بلکه گروهی از دیسک های اصلی است که دارای پوشش مغناطیسی هستند و با سرعت بالایی می چرخند. بنابراین، این "دیسک" دو سطح ندارد. بالای هر سطح یک هد برای خواندن و نوشتن داده ها طراحی شده است. در سرعت های چرخش دیسک بالا (r/s)، یک بالشتک آیرودینامیکی در شکاف بین سر و سطح تشکیل می شود و سر در ارتفاع چند هزارم میلی متری بالای سطح مغناطیسی شناور می شود. هنگامی که جریان عبوری از سر تغییر می کند، شدت میدان مغناطیسی پویا در شکاف تغییر می کند که باعث تغییر در میدان مغناطیسی ساکن ذرات فرومغناطیسی می شود که پوشش دیسک را تشکیل می دهند. به این ترتیب داده ها روی یک دیسک مغناطیسی نوشته می شوند. عملیات خواندن به ترتیب معکوس انجام می شود. ذرات پوشش مغناطیسی که با سرعت بالا در نزدیکی سر پرواز می کنند، یک emf خود القایی را در آن القا می کنند. سیگنال های الکترومغناطیسی تولید شده در این مورد تقویت شده و برای پردازش ارسال می شوند. عملکرد هارد دیسک توسط یک دستگاه سخت افزاری-منطقی خاص، کنترل کننده هارد دیسک کنترل می شود. در گذشته این یک تخته دختر مجزا بود که به یکی از اسلات های آزاد مادربرد متصل می شد. در حال حاضر، عملکرد کنترل‌کننده‌های دیسک تا حدی در خود دیسک سخت ادغام شده است و تا حدی توسط ریزمدارهای موجود در کیت ریزپردازنده (چیپست) انجام می‌شود.

درایو فلاپی دیسک اطلاعات روی هارد دیسک را می‌توان برای سال‌ها ذخیره کرد، اما گاهی اوقات لازم است آن‌ها را از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل کنید. هارد دیسک علیرغم نامش دستگاهی بسیار شکننده است که در برابر بارهای اضافه، ضربه و ضربه حساس است. از نظر تئوری، انتقال اطلاعات از یک محل کار به محل دیگر با جابجایی هارد امکان پذیر است و در برخی موارد این کار انجام می شود، اما همچنان این تکنیک کم تکنولوژی محسوب می شود، زیرا نیاز به مراقبت ویژه و شرایط خاصی دارد. برای انتقال سریع مقادیر کم اطلاعات از دیسک های مغناطیسی به اصطلاح انعطاف پذیر (فلاپی دیسک) استفاده می شود که در درایو مخصوصی قرار می گیرند. سوراخ دریافت درایو در پانل جلویی واحد سیستم قرار دارد. جهت صحیح تغذیه فلاپی دیسک با فلش روی محفظه پلاستیکی نشان داده شده است. پارامترهای اصلی فلاپی دیسک ها عبارتند از: اندازه تکنولوژیکی (اندازه گیری شده در اینچ)، تراکم ضبط (اندازه گیری شده در چند واحد) و ظرفیت کل. فلاپی دیسک های 3.5 اینچی از سال 1980 تولید شده اند. دیسک با چگالی معمولی یک طرفه دارای ظرفیت 180 کیلوبایت، دو طرفه 360 کیلوبایت و دو طرفه 720 کیلوبایت بود. امروزه دیسک های 3.5 اینچی با چگالی بالا به عنوان استاندارد در نظر گرفته می شوند. ظرفیت آنها 1440 کیلوبایت (1.4 مگابایت) است و با حروف HD (چگالی بالا) مشخص شده اند.

درایو CD-ROM در طول سال ها، درایوهای فلاپی با قطر 5.25 اینچ دیگر در پیکربندی اولیه رایانه های شخصی گنجانده نشدند، اما در عوض نصب یک درایو CD-ROM با همان ابعاد خارجی به عنوان استاندارد در نظر گرفته شد. مخفف CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) به روسی به عنوان یک دستگاه ذخیره سازی دائمی بر اساس یک لوح فشرده ترجمه شده است. اصل کار این دستگاه خواندن داده های عددی با استفاده از پرتو لیزر منعکس شده از سطح دیسک است. ضبط دیجیتال بر روی سی دی با ضبط روی دیسک های مغناطیسی به دلیل چگالی بسیار بالا متفاوت است و یک سی دی استاندارد می تواند تقریباً 650 مگابایت داده را ذخیره کند. مقادیر زیاد داده برای اطلاعات چند رسانه ای (گرافیک، موسیقی، ویدئو) معمول است، بنابراین درایوهای CD-ROM به عنوان سخت افزار چند رسانه ای طبقه بندی می شوند. محصولات نرم افزاری توزیع شده بر روی سی دی، انتشارات چندرسانه ای نامیده می شوند. امروزه نشریات چندرسانه‌ای جایگاه فزاینده‌ای در میان دیگر انواع نشریات سنتی پیدا می‌کنند. به عنوان مثال، کتاب ها، آلبوم ها، دایره المعارف ها و حتی نشریات (مجلات الکترونیکی) منتشر شده در CD-ROM وجود دارد. عیب اصلی درایوهای CD-ROM استاندارد ناتوانی در نوشتن اطلاعات است، اما به موازات آنها، امروزه CD-ROM رایترها، درایوهای CD-RW نیز وجود دارد. از جاهای خالی مخصوص برای ضبط استفاده می شود. برخی از آنها فقط یک بار رایت می کنند (پس از رایت، دیسک به یک CD-ROM معمولی فقط خواندنی تبدیل می شود)، برخی دیگر به شما امکان می دهند اطلاعات ضبط شده قبلی را پاک کرده و دوباره بنویسید. پارامتر اصلی درایوهای CD-ROM سرعت خواندن اطلاعات است. در چند برابر اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری سرعت خواندن سی دی های موسیقی است که از نظر داده 150 کیلوبایت بر ثانیه می باشد.

کارت ویدیو کارت ویدیو همراه با مانیتور، کارت گرافیک زیرسیستم ویدیویی یک رایانه شخصی را تشکیل می دهد. کارت گرافیک همیشه جزء رایانه شخصی نبوده است. در طلوع توسعه فناوری محاسبات شخصی، در منطقه عمومی RAM یک منطقه کوچک حافظه اختصاصی صفحه نمایش وجود داشت که پردازنده داده های تصویر را در آن وارد می کرد. یک کنترلر صفحه نمایش ویژه، داده های روشنایی تک تک نقاط صفحه را از سلول های حافظه این ناحیه می خواند و مطابق با آنها، اسکن پرتو افقی تفنگ الکترونی مانیتور را کنترل می کرد. با انتقال از مانیتورهای سیاه و سفید به مانیتورهای رنگی و با افزایش وضوح صفحه (تعداد پیکسل‌ها به صورت عمودی و افقی)، فضای حافظه ویدیویی برای ذخیره داده‌های گرافیکی کافی نبود و پردازنده دیگر نمی‌توانست از پس ساخت آن برآید. و به روز رسانی تصویر پس از آن بود که تمام عملیات مربوط به کنترل صفحه در یک بلوک جداگانه به نام آداپتور ویدئویی جدا شد. از نظر فیزیکی، آداپتور ویدئویی به عنوان یک کارت دختر جداگانه طراحی شده است که در یکی از شکاف های مادربرد قرار می گیرد و به آن کارت گرافیک می گویند. آداپتور ویدئو عملکردهای کنترل کننده ویدئو، پردازنده ویدئو و حافظه ویدئویی را بر عهده گرفت. در طول وجود رایانه‌های شخصی، چندین استاندارد آداپتور ویدیو تغییر کرده است: MDA (تک رنگ)] CGA (4 رنگ)، EGA (16 رنگ)، VGA (256 رنگ). در حال حاضر، آداپتورهای ویدیویی SVGA استفاده می‌شوند که پخش اختیاری را فراهم می‌کنند. تا 16.7 میلیون رنگ با قابلیت انتخاب دلخواه رزولوشن صفحه نمایش از محدوده مقادیر استاندارد (640x480، 800x600، 1024x768، 1152x864؛ 1280x1024 پیکسل و بیشتر). وضوح صفحه یکی از مهمترین پارامترهای زیر سیستم ویدیو است. بالاتر، اطلاعات بیشتری را می توان روی صفحه نمایش داد، اما اندازه هر نقطه کوچکتر و بر این اساس، اندازه قابل مشاهده عناصر تصویر کوچکتر می شود.

کارت صدا کارت صدا یکی از جدیدترین پیشرفت ها در کامپیوتر شخصی بود. در یکی از کانکتورهای مادربرد به صورت کارت دختر نصب می شود و عملیات محاسباتی مربوط به پردازش صدا، گفتار و موسیقی را انجام می دهد. صدا از طریق بلندگوهای خارجی متصل به خروجی کارت صدا پخش می شود. یک کانکتور مخصوص به شما امکان می دهد سیگنال صوتی را به یک تقویت کننده خارجی ارسال کنید. همچنین یک رابط میکروفون وجود دارد که به شما امکان می دهد گفتار یا موسیقی را ضبط کرده و آن را برای پردازش و استفاده بعدی در هارد دیسک خود ذخیره کنید. پارامتر اصلی کارت صدا عمق بیت است که تعیین کننده تعداد بیت های مورد استفاده در هنگام تبدیل سیگنال از فرم آنالوگ به دیجیتال و بالعکس است. هر چه عمق بیت بیشتر باشد، خطای مربوط به دیجیتالی شدن کمتر باشد، کیفیت صدا بالاتر خواهد بود. حداقل نیاز امروز 16 بیت است و دستگاه های 32 بیتی و 64 بیتی رایج ترین هستند. در زمینه تکثیر صدا، سخت ترین وضعیت استانداردسازی است. در غیاب استانداردهای متمرکز یکنواخت، دستگاه‌های سازگار با دستگاه SoundBlaster که دارای علامت تجاری Creative Labs است، به استاندارد واقعی تبدیل شده‌اند. اخیراً پردازش صدا به عنوان یک عملیات نسبتاً ساده تلقی می شود که به دلیل افزایش قدرت پردازنده می توان آن را به آن سپرد. در غیاب افزایش نیاز برای کیفیت صدا، می توان از سیستم های صوتی یکپارچه استفاده کرد که در آن عملکردهای پردازش صدا توسط پردازنده مرکزی و تراشه های مادربرد انجام می شود. در این حالت، بلندگوها یا سایر دستگاه های پخش صدا به سوکت هایی که مستقیماً روی مادربرد نصب شده اند متصل می شوند.

حافظه با دسترسی تصادفی حافظه دسترسی تصادفی (RAM) آرایه ای از سلول های کریستالی است که قادر به ذخیره داده ها هستند. انواع مختلفی از رم وجود دارد، اما از نقطه نظر اصل فیزیکی عملکرد، بین حافظه پویا (DRAM) و حافظه استاتیک (SRAM) تمایز قائل می شوند. حافظه استاتیک پویا هر سلول حافظه آدرس مخصوص به خود را دارد که به صورت یک عدد بیان می شود. در اکثر پردازنده های مدرن، محدودیت اندازه آدرس معمولاً 32 بیت است، به این معنی که در مجموع می تواند 232 آدرس مستقل وجود داشته باشد. یک سلول آدرس پذیر شامل هشت سلول باینری است که می تواند 8 بیت، یعنی یک بایت داده را ذخیره کند. در کامپیوترهای مدرن امکان آدرس دهی مستقیم به یک میدان حافظه 232 بایت = 4 گیگابایت وجود دارد. حداکثر اندازه فیلد RAM نصب شده در رایانه توسط مجموعه ریزپردازنده (چیپست) مادربرد تعیین می شود و معمولاً نمی تواند از چند گیگابایت تجاوز کند. حداقل مقدار حافظه تعیین شده توسط سیستم عامل مورد نیاز برای رایانه های مدرن 128 مگابایت است.

امروزه اندازه معمول رم 256 مگابایت است، اما روند صعودی همچنان ادامه دارد. رم در کامپیوتر بر روی پنل های استاندارد به نام ماژول قرار دارد. ماژول های رم در اسلات های مربوطه روی مادربرد قرار می گیرند. ویژگی های اصلی ماژول های رم ظرفیت حافظه و سرعت انتقال داده است. امروزه رایج ترین ماژول ها دارای حجم مگابایت هستند. سرعت انتقال داده حداکثر پهنای باند حافظه (به مگابایت بر ثانیه یا گیگابایت بر ثانیه) را در حالت دسترسی بهینه تعیین می کند. این زمان دسترسی به حافظه، عرض گذرگاه و قابلیت‌های اضافی مانند انتقال سیگنال‌های متعدد در یک سیکل ساعت را در نظر می‌گیرد. ماژول هایی با حجم یکسان می توانند ویژگی های سرعت متفاوتی داشته باشند. گاهی اوقات از زمان دسترسی به عنوان مشخصه تعیین کننده حافظه استفاده می شود. در میلیاردم ثانیه (نان ثانیه) اندازه گیری می شود. برای ماژول های حافظه مدرن، این مقدار می تواند 5 ns باشد، و برای حافظه به ویژه سریع، که عمدتا در کارت های ویدئویی استفاده می شود، می توان آن را به 2-3 ns کاهش داد. رم

حافظه پویا سلول های حافظه پویا (DRAM) را می توان به عنوان ریزخازن هایی در نظر گرفت که می توانند بار را روی صفحات خود ذخیره کنند. این رایج ترین و مقرون به صرفه ترین نوع حافظه است. معایب این نوع اولاً با این واقعیت مرتبط است که هم هنگام شارژ و هم تخلیه خازن ها ، فرآیندهای گذرا اجتناب ناپذیر هستند ، یعنی ضبط داده ها نسبتاً کند اتفاق می افتد. دومین اشکال مهم مربوط به این واقعیت است که بارهای سلولی تمایل دارند در فضا پراکنده شوند و خیلی سریع. اگر RAM دائماً "شارژ مجدد" نشود، از دست دادن اطلاعات در عرض چند صدم ثانیه رخ می دهد. برای مبارزه با این پدیده، کامپیوتر تحت بازسازی مداوم (تجدید، شارژ مجدد) سلول های RAM قرار می گیرد. بازسازی چندین ده بار در ثانیه اتفاق می افتد و باعث مصرف بیهوده منابع سیستم محاسباتی می شود. تراشه های حافظه پویا به عنوان رم اصلی کامپیوتر استفاده می شوند.

حافظه ایستا (SRAM) سلول های حافظه ساکن (SRAM) را می توان به عنوان فلیپ فلاپ های میکروالکترونیکی متشکل از چندین ترانزیستور در نظر گرفت. ماشه شارژ را ذخیره نمی کند، بلکه حالت (روشن/خاموش) را ذخیره می کند، بنابراین این نوع حافظه عملکرد بالاتری را ارائه می دهد، اگرچه از نظر فناوری پیچیده تر و بر این اساس گران تر است. تراشه های حافظه استاتیک به عنوان حافظه کمکی (به نام حافظه کش) استفاده می شوند که برای بهینه سازی عملکرد پردازنده طراحی شده اند.

پردازنده پردازنده تراشه اصلی کامپیوتر است که تمام محاسبات در آن انجام می شود. از نظر ساختاری، پردازنده از سلول هایی شبیه به سلول های RAM تشکیل شده است، اما در این سلول ها داده ها نه تنها ذخیره می شوند، بلکه می توان آنها را تغییر داد. سلول های داخلی پردازنده را ثبات می نامند. همچنین توجه به این نکته مهم است که داده های قرار داده شده در برخی از ثبات ها به عنوان داده در نظر گرفته نمی شوند، بلکه به عنوان دستورالعمل هایی هستند که پردازش داده ها را در سایر ثبات ها کنترل می کنند. در میان رجیسترهای پردازنده مواردی وجود دارد که بسته به محتوای آنها، قادر به تغییر اجرای دستورات هستند. بنابراین، با کنترل ارسال داده ها به رجیسترهای مختلف پردازنده، می توانید پردازش داده ها را کنترل کنید. این همان چیزی است که اجرای برنامه بر اساس آن است.

تراشه رام و سیستم بایوس هنگامی که کامپیوتر روشن است، هیچ چیزی در رم آن وجود ندارد، نه داده و نه برنامه، زیرا رم نمی تواند چیزی را بدون شارژ مجدد سلول ها برای بیش از صدم ثانیه ذخیره کند، اما پردازنده به دستوراتی نیاز دارد، از جمله در اولین لحظه بعد از روشن شدن . بنابراین، بلافاصله پس از روشن شدن، آدرس شروع در گذرگاه آدرس پردازنده تنظیم می شود. این در سخت افزار، بدون مشارکت برنامه ها (همیشه یکسان) اتفاق می افتد. پردازنده برای اولین دستور خود آدرس مجموعه را آدرس می دهد و سپس طبق برنامه شروع به کار می کند. این آدرس منبع نمی تواند به RAM اشاره کند که هنوز چیزی در آن وجود ندارد. این نشان دهنده نوع دیگری از حافظه، حافظه فقط خواندنی (ROM) است. تراشه ROM قادر است اطلاعات را برای مدت طولانی حتی زمانی که کامپیوتر خاموش است ذخیره کند. برنامه هایی که در رام قرار دارند "هاردسیم" نامیده می شوند؛ آنها در مرحله تولید تراشه در آنجا نوشته می شوند.

واحد سیستم کامپیوتر

مادربرد

· مادربرد - برد اصلی یک کامپیوتر شخصی. این شامل 1 است:

· پردازنده - تراشه اصلی که اکثر عملیات ریاضی و منطقی را انجام می دهد.

· کیت ریزپردازنده (چیپست) - مجموعه ای از ریز مدارها که عملکرد دستگاه های داخلی رایانه را کنترل می کند و عملکرد اصلی مادربرد را تعیین می کند.

· اتوبوس ها - مجموعه ای از هادی ها که از طریق آنها سیگنال ها بین دستگاه های داخلی رایانه رد و بدل می شود.

· حافظه دسترسی تصادفی (حافظه دسترسی تصادفی، RAM) - مجموعه ای از تراشه های طراحی شده برای ذخیره سازی موقت داده ها در هنگام روشن بودن رایانه.

· ROM (حافظه فقط خواندنی) تراشه ای است که برای ذخیره سازی طولانی مدت داده ها، از جمله زمانی که رایانه خاموش است، طراحی شده است.

· اتصالات برای اتصال دستگاه های اضافی (شاخه ها).

دستگاه های موجود در مادربرد را جداگانه در نظر خواهیم گرفت.

HDD

HDD --دستگاه اصلی برای ذخیره طولانی مدت حجم زیادی از داده ها و برنامه ها. در واقع این یک دیسک نیست، بلکه گروهی از دیسک های کواکسیال هستند که دارای پوشش مغناطیسی هستند و با سرعت بالایی می چرخند. بنابراین، این "دیسک" دو سطح ندارد.

بالای هر سطح یک هد برای خواندن و نوشتن داده ها طراحی شده است. در سرعت های چرخش دیسک بالا (90-250 rps)، یک بالشتک آیرودینامیکی در شکاف بین سر و سطح تشکیل می شود و سر در بالای سطح مغناطیسی در ارتفاع چند هزارم میلی متری شناور می شود. هنگامی که جریان عبوری از سر تغییر می کند، شدت میدان مغناطیسی پویا در شکاف تغییر می کند که باعث تغییر در میدان مغناطیسی ساکن ذرات فرومغناطیسی می شود که پوشش دیسک را تشکیل می دهند. به این ترتیب داده ها روی یک دیسک مغناطیسی نوشته می شوند.

عملیات خواندن به ترتیب معکوس انجام می شود. ذرات پوشش مغناطیسی که با سرعت بالا در نزدیکی سر پرواز می کنند، یک emf خود القایی را در آن القا می کنند. سیگنال های الکترومغناطیسی تولید شده در این مورد تقویت شده و برای پردازش ارسال می شوند.

هارد دیسک توسط یک دستگاه سخت افزاری-منطقی خاص کنترل می شود -- کنترلر هارد دیسکدر گذشته جدا بود تخته دختر،که به یکی از اسلات های آزاد مادربرد متصل بود. در حال حاضر، عملکرد کنترل‌کننده‌های دیسک تا حدی در خود دیسک سخت ادغام شده است و تا حدی توسط ریزمدارهای موجود در کیت ریزپردازنده (چیپست) انجام می‌شود.

درایو فلاپی

اطلاعات روی هارد دیسک را می توان برای سال ها ذخیره کرد، اما گاهی اوقات نیاز است که از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل شود. هارد دیسک علیرغم نامش دستگاهی بسیار شکننده است که در برابر بارهای اضافه، ضربه و ضربه حساس است. از نظر تئوری، انتقال اطلاعات از یک محل کار به محل دیگر با جابجایی هارد امکان پذیر است و در برخی موارد این کار انجام می شود، اما همچنان این تکنیک کم تکنولوژی محسوب می شود، زیرا نیاز به مراقبت ویژه و شرایط خاصی دارد.

برای انتقال سریع حجم اطلاعات به اصطلاح فلاپی دیسک ها(فلاپی دیسک) که در یک درایو خاص قرار می گیرند -- راندن.سوراخ دریافت درایو در پانل جلویی واحد سیستم قرار دارد. جهت صحیح تغذیه فلاپی دیسک با فلش روی محفظه پلاستیکی نشان داده شده است.

پارامترهای اصلی فلاپی دیسک ها عبارتند از: اندازه تکنولوژیکی (اندازه گیری شده در اینچ)، تراکم ضبط (اندازه گیری شده در چند واحد) و ظرفیت کل.

اولین کامپیوتر IBM PC(بنیانگذار پلتفرم) در سال 1981 منتشر شد. می توان آن را با استفاده از فلاپی دیسک های یک طرفه با قطر 5.25 اینچ به یک درایو خارجی متصل کرد. ظرفیت دیسک 160 کیلوبایت بود. سال بعد، دیسک های دو طرفه مشابه با ظرفیت 320 کیلوبایت ظاهر شد. در آغاز سال 1984، فلاپی دیسک های 5.25 اینچی با چگالی بالا (1.2 مگابایت) تولید شد. این روزها از درایوهای 5.25 اینچی استفاده نمی شود، بنابراین تولید و استفاده از درایوهای 5.25 اینچی از اواسط دهه 90 عملاً متوقف شده است.

فلاپی دیسک های 3.5 اینچی از سال 1980 تولید شده اند. دیسک یک طرفه چگالی منظمدارای ظرفیت 180 کیلوبایت، دو طرفه - 360 کیلوبایت، و چگالی دو طرفه -- 720 کیلوبایت امروزه چرخ های 3.5 اینچی استاندارد در نظر گرفته می شوند. تراکم بالا.ظرفیت آنها 1440 کیلوبایت (1.4 مگابایت) است و با حروف مشخص شده اند HD (چگالی بالا - چگالی بالا).

دستگاه پخش سی دی

در دوره 1994-1995، پیکربندی اولیه رایانه های شخصی دیگر شامل فلاپی درایوهایی با قطر 5.25 اینچ نمی شد، اما در عوض نصب فلاپی درایو استاندارد در نظر گرفته شد. سی دی رامداشتن همان ابعاد خارجی

مخفف CD-ROM (حافظه فقط خواندنی دیسک فشرده)به روسی ترجمه شده است دستگاه ذخیره سازی فقط خواندنی مبتنی بر CD-ROM.اصل کار این دستگاه خواندن داده های عددی با استفاده از پرتو لیزر منعکس شده از سطح دیسک است. ضبط دیجیتال بر روی سی دی با ضبط روی دیسک های مغناطیسی به دلیل چگالی بسیار بالا متفاوت است و یک سی دی استاندارد می تواند تقریباً 650 مگابایت داده را ذخیره کند.

حجم زیادی از داده ها برای اطلاعات چند رسانه ای(گرافیک، موسیقی، ویدیو)، بنابراین درایوهای دیسک سی دی رامبه عنوان سخت افزار چند رسانه ای طبقه بندی می شود. محصولات نرم افزاری توزیع شده بر روی CD-ROM نامیده می شوند انتشارات چند رسانه ایامروزه نشریات چندرسانه‌ای جایگاه فزاینده‌ای در میان دیگر انواع نشریات سنتی پیدا می‌کنند. به عنوان مثال، کتاب ها، آلبوم ها، دایره المعارف ها و حتی نشریات (مجلات الکترونیکی) منتشر می شوند. روی سی دی رام

نقطه ضعف اصلی درایوهای دیسک استاندارد سی دی رامعدم امکان ضبط داده ها است، اما به موازات آنها امروزه دستگاه های ضبط سی دی - درایوهای دیسک نیز وجود دارد. CD-RW.از جاهای خالی مخصوص برای ضبط استفاده می شود. برخی از آنها را فقط یک بار می توان نوشت (پس از رایت، دیسک به یک سی دی معمولی تبدیل می شود سی دی رامفقط خواندنی)، دیگران به شما اجازه می دهند اطلاعات ثبت شده قبلی را پاک کرده و دوباره ضبط کنید.

پارامتر اصلی درایوهای دیسک سی دی رامسرعت خواندن اطلاعات است. در چند برابر اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری سرعت خواندن سی دی های موسیقی است که از نظر داده 150 کیلوبایت بر ثانیه می باشد.

کارت گرافیک (آداپتور ویدئو)

همراه با مانیتور کارت گرافیکتشکیل می دهد زیرسیستم ویدئوکامپیوتر شخصی. کارت گرافیک همیشه جزء رایانه شخصی نبوده است. در طلوع توسعه فن آوری محاسبات شخصی، در منطقه عمومی RAM یک فضای کوچک اختصاصی وجود داشت منطقه حافظه صفحه نمایش،که پردازنده داده های تصویر را در آن وارد می کند. ویژه کنترل کننده صفحه نمایشخواندن داده ها در مورد روشنایی نقاط منفرد روی صفحه از جانبسلول های حافظه این ناحیه و مطابق با آنها، اسکن پرتو افقی تفنگ الکترونی مانیتور را کنترل می کند.

با گذار از مانیتورهای سیاه و سفید به رنگی و با افزایش وضوح صفحه(تعداد نقاط به صورت عمودی و افقی) فضای حافظه ویدئویی برای ذخیره داده های گرافیکی کافی نبود و پردازنده دیگر نمی توانست با ساخت و به روز رسانی تصویر کنار بیاید. سپس تمام عملیات مربوط به کنترل صفحه در یک بلوک جداگانه به نام تفکیک شد آداپتور ویدئوییاز نظر فیزیکی، آداپتور ویدئویی به صورت جداگانه طراحی شده است تخته دختر،که در یکی از اسلات های روی مادربرد قرار می گیرد و نامیده می شود کارت گرافیک.آداپتور ویدئو عملکردها را بر عهده گرفت کنترلر ویدئو، پردازشگر ویدئوو حافظه ویدیویی

در طول وجود رایانه های شخصی، چندین استاندارد آداپتور ویدیویی تغییر کرده است: MDA (تک رنگ)] CGA (4 رنگ ها)، EGA (16 رنگ ها)؛ VGA (256 رنگ ها).آداپتورهای ویدئویی در حال حاضر استفاده می شود SVGAارائه بازتولید اختیاری تا 16.7 میلیون رنگ با قابلیت انتخاب تصادفی وضوح صفحه نمایش از طیف استانداردی از مقادیر (640x480، 800x600، 1024x768، 1152x864؛ 1280x1024 پیکسل و بیشتر).

وضوح صفحهیکی از مهمترین پارامترهای زیرسیستم ویدئو است. هرچه بالاتر باشد، اطلاعات بیشتری را می توان روی صفحه نمایش داد، اما اندازه هر نقطه کوچکتر و بر این اساس، اندازه قابل مشاهده عناصر تصویر کوچکتر است.

زیرسیستم ویدیویی هر رایانه از دو بخش تشکیل شده است - آداپتور ویدیویی که در کانکتور توسعه روی مادربرد قرار می گیرد و صفحه نمایش که به آداپتور ویدیو متصل است.

آداپتور ویدئویی را می توان به عنوان یک کارت جداگانه طراحی کرد که در شکاف توسعه کامپیوتر قرار می گیرد یا می تواند مستقیماً روی مادربرد کامپیوتر قرار گیرد.

آداپتور ویدئویی شامل حافظه ویدئویی است که تصویری را که در حال حاضر روی صفحه نمایش نمایش داده می شود ذخیره می کند، یک دستگاه حافظه فقط خواندنی که مجموعه فونت های نمایش داده شده توسط آداپتور ویدئو را در حالت های متنی و گرافیکی و همچنین عملکردهای BIOS برای کار با آداپتور ویدئویی علاوه بر این، آداپتور ویدئویی حاوی یک دستگاه کنترل پیچیده است که تبادل داده با رایانه، تشکیل تصویر و برخی اقدامات دیگر را تضمین می کند.

آداپتورهای ویدئویی می توانند در حالت های متنی و گرافیکی مختلف کار کنند که از نظر وضوح، تعداد رنگ های نمایش داده شده و برخی ویژگی های دیگر متفاوت است.

خود آداپتور ویدئو داده را نمایش نمی دهد. برای انجام این کار، باید یک صفحه نمایش را به آداپتور ویدیو متصل کنید. تصویر تولید شده توسط کامپیوتر توسط آداپتور ویدئویی تولید شده و برای ارائه به کاربر نهایی به نمایشگر ارسال می شود.

آداپتور ویدئویی برای ذخیره اطلاعات ویدئو و نمایش آن بر روی صفحه نمایش طراحی شده است. با تغییر سیگنال های اسکن افقی و عمودی مانیتور CRT، روشنایی عناصر تصویر و پارامترهای ترکیب رنگ، مستقیماً مانیتور و همچنین فرآیند نمایش اطلاعات روی صفحه را کنترل می کند. اجزای اصلی یک آداپتور ویدئویی مدرن خود کنترل کننده ویدئو (معمولا یک LSI - ASIC سفارشی)، بایوس ویدئو، حافظه ویدئویی، یک مبدل دیجیتال به آنالوگ ویژه RAMDAC (تبدیل کننده حافظه دیجیتال به آنالوگ با دسترسی تصادفی)، یک نوسانگر کریستالی است. (یک یا چند) و تراشه های رابط با گذرگاه سیستم (ISA، VLB، PCI، AGP یا موارد دیگر). یکی از عناصر مهم زیرسیستم ویدئو حافظه خود آن است. برای این منظور از حافظه آداپتور ویدیویی استفاده می شود که اغلب به آن حافظه ویدیویی یا فریم بافر یا بخشی از رم رایانه شخصی (در معماری حافظه مشترک UMA) نیز می گویند.

همه زیرسیستم های ویدئویی مدرن می توانند در یکی از دو حالت اصلی ویدئو کار کنند: متن یا گرافیک. در حالت متن، صفحه نمایش مانیتور به موقعیت های کاراکتر جداگانه تقسیم می شود که هر کدام می توانند در هر بار تنها یک کاراکتر را نمایش دهند. برای تبدیل کدهای کاراکتر ذخیره شده در حافظه ویدیویی آداپتور به بیت مپ روی صفحه، از یک به اصطلاح تولید کننده کاراکتر استفاده می شود که معمولاً یک ROM است که در آن تصاویر کاراکترها ذخیره می شوند و روی خطوط قرار می گیرند. هنگام دریافت یک کد کاراکتر، مولد کاراکتر یک کد باینری متناظر را در خروجی خود تولید می کند که سپس به یک سیگنال ویدیویی تبدیل می شود. حالت متن در سیستم عامل های مدرن فقط در مرحله بوت اولیه استفاده می شود.

حافظه ویدیویی

دو سوال وجود دارد: چند و چه نوع؟ در مورد حجم، حداقل دو مگابایت است. علاوه بر این، مقدار حافظه مورد نیاز مستقیماً با وضوحی که قصد دارید با آن کار کنید و عمق نمایش رنگ مرتبط است.

اجازه. تعداد پیکسل های نمایش داده شده توسط بیت ها در حافظه ویدیویی یا وضوح آدرس پذیر. حافظه ویدیویی را می توان با نسبت پیکسل ها (بیت ها) در امتداد محور x (پیکسل های روی یک ردیف) به تعداد پیکسل ها در امتداد محور y (ستون ها) و به اندازه حافظه اختصاص داده شده برای نمایش عمق رنگ سازماندهی کرد. حافظه ویدئویی استاندارد VGA 640 پیکسل در 480 پیکسل است و به طور معمول دارای عمق رنگ 8 بیت است. هرچه وضوح تصویر بالاتر باشد، جزئیات تصویر بیشتر است و اطلاعات بیشتری در مورد آن باید ذخیره شود. اما تمام اطلاعات ذخیره شده را نمی توان روی نمایشگر نمایش داد.

پیکسل. یک اصطلاح ترکیبی برای یک عنصر تصویر که کوچکترین عنصر صفحه نمایش مانیتور است. نام دیگر پل است.

تصویر روی صفحه از صدها هزار پیکسل تشکیل شده است که برای تشکیل یک تصویر ترکیب شده اند. پیکسل کوچکترین بخش از یک خط شطرنجی است که توسط سیستم تولید کننده تصویر به طور گسسته کنترل می شود. از طرف دیگر، مختصاتی است که برای تعیین موقعیت فضایی افقی یک پیکسل در یک تصویر استفاده می شود. پیکسل های روی مانیتور، نقاط درخشانی از فسفر روشن هستند که حداقل عنصر یک تصویر دیجیتال هستند. اندازه پیکسل نمی تواند کوچکتر از نقطه ای باشد که مانیتور می تواند تشکیل دهد. در یک نمایشگر رنگی، نقاط از گروه های سه گانه تشکیل شده است. سه گانه ها توسط سه فسفر مختلف تشکیل می شوند: قرمز، سبز و آبی. فسفرها در امتداد دو طرف یکدیگر قرار دارند. اندازه و شکل پیکسل ها بسته به مانیتور و حالت گرافیکی ممکن است متفاوت باشد. تعداد نقاط روی صفحه با نسبت فیزیکی عرض به ارتفاع لوله تعیین می شود.

و به همین دلیل:

برخی جزئیات فنی

قبل از تبدیل شدن به یک تصویر بر روی مانیتور، داده های دیجیتال باینری توسط پردازنده مرکزی پردازش می شود، سپس از طریق گذرگاه داده به آداپتور ویدئویی ارسال می شود و در آنجا پردازش می شود و به داده های آنالوگ تبدیل می شود و پس از آن به مانیتور ارسال می شود و فرم می گیرد. یک تصویر. ابتدا داده های دیجیتالی از گذرگاه وارد پردازنده ویدئو می شود و در آنجا شروع به پردازش می کند. پس از این، داده های دیجیتال پردازش شده به حافظه ویدئویی ارسال می شود، جایی که یک تصویر تصویر ایجاد می شود که باید روی نمایشگر نمایش داده شود.

سپس، هنوز در فرمت دیجیتال، داده های تشکیل دهنده تصویر به RAMDAC منتقل می شود و در آنجا به آنالوگ تبدیل می شود و سپس به مانیتور منتقل می شود که تصویر مورد نظر را نمایش می دهد.

بنابراین تقریباً در طول کل مسیر داده های دیجیتال، عملیات تبدیل، فشرده سازی و ذخیره سازی مختلفی بر روی آن انجام می شود. با بهینه سازی این عملیات می توانید عملکرد کل زیرسیستم ویدئو را بهبود ببخشید. فقط آخرین مرحله مسیر، از RAMDAC تا مانیتور، زمانی که داده ها به صورت آنالوگ هستند، قابل بهینه سازی نیستند.

بیایید نگاهی دقیق تر به مراحل جریان داده از پردازنده مرکزی سیستم به مانیتور بیندازیم.

1. سرعت تبادل داده بین CPU و پردازنده گرافیکی به طور مستقیم به فرکانسی که گذرگاهی که داده ها از طریق آن ارسال می شود، بستگی دارد. فرکانس کاری اتوبوس به چیپست مادربرد بستگی دارد. برای آداپتورهای ویدئویی، گذرگاه های PCI و AGP از نظر سرعت بهینه هستند. هرچه فرکانس کاری گذرگاه بیشتر باشد، داده های پردازنده مرکزی سیستم سریعتر به پردازنده گرافیکی آداپتور ویدئو می رسد.

2. نکته کلیدی که بر عملکرد زیرسیستم ویدیو بدون توجه به عملکردهای خاص پردازنده های گرافیکی مختلف تأثیر می گذارد، انتقال داده های دیجیتال پردازش شده توسط پردازنده گرافیکی به حافظه ویدیویی و از آنجا به RAMDAC است. گلوگاه هر کارت ویدئویی حافظه ویدئویی است که به طور مداوم به دو دستگاه اصلی آداپتور ویدئویی سرویس می دهد: پردازنده گرافیکی و RAMDAC که همیشه مملو از کار هستند. در هر زمانی که تغییرات روی صفحه نمایشگر اتفاق می افتد (گاهی اوقات به طور مداوم رخ می دهد، به عنوان مثال، حرکت دادن نشانگر ماوس، چشمک زدن مکان نما در ویرایشگر و غیره)، GPU به حافظه ویدیو دسترسی پیدا می کند. در عین حال، RAMDAC باید به طور مداوم داده ها را از حافظه ویدیو بخواند تا تصویر از صفحه نمایشگر ناپدید نشود. بنابراین، برای افزایش عملکرد حافظه ویدئویی، سازندگان از راهکارهای فنی مختلفی استفاده می کنند. به عنوان مثال، آنها از انواع مختلف حافظه با ویژگی های بهبود یافته و قابلیت های پیشرفته استفاده می کنند، به عنوان مثال، VRAM، WRAM، MDRAM، SGRAM، یا افزایش عرض گذرگاه داده ای که GPU یا RAMDAC روی آن با حافظه ویدئویی در ارتباط است، با استفاده از 32- گذرگاه ویدئویی بیتی، 64 بیتی یا 128 بیتی.

یکی از گزینه ها استفاده از حافظه ویدئویی دو پورت است.

آن ها GPU از طریق یک پورت از حافظه ویدئویی می‌خواند یا روی آن می‌نویسد و RAMDAC با استفاده از یک پورت مستقل دوم، داده‌ها را از حافظه ویدئویی می‌خواند. در نتیجه، GPU دیگر مجبور نیست منتظر RAMDAC باشد تا عملیات VRAM خود را کامل کند و برعکس، RAMDAC دیگر نباید منتظر باشد تا GPU عملیات VRAM خود را کامل کند.

روش دیگر برای افزایش کارایی افزایش عرض گذرگاهی است که GPU و RAMDAC از طریق آن با حافظه ویدئویی ارتباط برقرار می کنند.

اما رایج ترین روش امروزه برای بهینه سازی عملکرد آداپتورهای ویدئویی استفاده از فرکانس ساعت افزایش یافته است که در آن پردازنده گرافیکی، حافظه ویدئویی و RAMDAC کار می کنند، که امکان افزایش سرعت تبادل اطلاعات بین اجزای برد را فراهم می کند.

اصول و پارامترهای عملیاتی RAMDAC

RAMDAC دو حالت کار دارد. در حالت اول، چیپست با وسعت رنگ یا داده های پالت (داده های پالت شده) کار می کند. در این حالت داده های 8 بیتی به رنگ های RGB تبدیل می شوند. هر یک از 256 مقدار رنگ ممکن مربوط به موقعیتی در پالت رنگ است که در DAC (تبدیل دیجیتال به آنالوگ) قرار دارد. پالت رنگ در RAM (حافظه دسترسی تصادفی) تولید و ذخیره می شود - از این رو RAMDAC نامیده می شود - و می تواند با هر ترکیب رنگی بارگذاری شود. هر بار که یک پیکسل جدید برای نمایش روی صفحه به DAC ارسال می شود، مقدار داده های منتقل شده به عنوان نشانگر موقعیت در پالت استفاده می شود، اطلاعات پالت به عنوان مقدار رنگ برای DAC استفاده می شود. پالت ذخیره شده در رم دارای 256 موقعیت است که هر کدام 24 بیت داده رنگی، 8 بیت برای هر یک از سه رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی را ذخیره می کند. ظرفیت RAM مربوط به مقدار 256 x 24 = 6144 بیت یا 768 بایت است. برای RAM از حافظه استاندارد استفاده می شود که با استفاده از فناوری DRAM ساخته شده و همراه با کنترل کننده گرافیکی و DAC در یک تراشه، به عبارت دیگر، در یک سیلیکون (سیلیکون) یکپارچه شده است.

ضمناً، فناوری گنجاندن رم برای DAC در چیپست گرافیکی هیچ ربطی به رم به اصطلاح Embedded ندارد. دومی به عنوان حافظه محلی استفاده می شود که بافر فریم نیز نامیده می شود.

در حالت دوم، RAMDAC بر روی داده های رنگی کار می کند. در این حالت (با نمایش رنگی 16، 24 یا 32 بیتی)، داده ها رنگ RGB هستند. به عنوان مثال، با نمایش رنگ 16 بیتی، 5 بیت قرمز، 6 بیت سبز و 5 بیت آبی را مشخص می کند. برای رنگ سبز از بیت های بیشتری استفاده می شود زیرا چشم انسان به رنگ سبز حساسیت بیشتری دارد. با نمایش رنگ 24 یا 32 بیتی، 8 بیت داده برای هر رنگ استفاده می شود. در این حالت، داده های رنگی مستقیماً بدون استفاده از RAM به DAC منتقل می شوند. هیچ پالت بارگذاری شده ای استفاده نمی شود و داده ها مستقیماً از حافظه ویدیویی منتقل می شوند. از آنجایی که RAM درگیر نیست، محدودیت 205 مگاهرتز برای فرکانس عملکرد DAC وجود ندارد. تنها محدودیت حداکثر سرعت ممکن DAC است.

انتخاب حالت عملکرد RAMDAC به شرح زیر انجام می شود: سیستم عامل یا برنامه Windows95/98/NT حالت مورد نیاز را به درایور آداپتور ویدیویی گزارش می دهد که RAMDAC را به یک حالت عملیاتی تغییر می دهد. ابزار Display Control Panel در ویندوز به شما امکان می دهد بین نمایش رنگی 8، 16 یا 24/32 بیت انتخاب کنید. این روشی است که ویندوز حالت عملکرد RAMDAC را انتخاب می کند. برنامه ای که به صورت تمام صفحه اجرا می شود می تواند هر حالتی را که نیاز دارد تنظیم کند، نکته اصلی این است که این حالت توسط آداپتور ویدئو پشتیبانی می شود.

سیستم عامل یا درایور درخواستی برای تعیین وضوح، عمق رنگ و نرخ تازه سازی صفحه نمایش می دهد. درایور می‌تواند پاسخ دریافتی را اجرا کند یا پیامی را که نشان می‌دهد حالت درخواستی پشتیبانی نمی‌شود یا امکان‌پذیر نیست، بازگرداند. در این حالت، سیستم عامل یا برنامه باید سعی کند تنظیمات حالت ویدیویی متفاوتی را درخواست کند.

انتخاب حالت عملکرد RAMDAC ربطی به نوع حافظه ویدئویی استفاده شده ندارد.

انتخاب حالتی که RAMDAC در آن کار می کند به تعداد رنگ های ممکن بستگی دارد. DAC دارای ظرفیت 8*8*8 بیت است، یعنی. 8 بیت برای هر رنگ RGB که با قابلیت نمایش 16777216 (16M) رنگ مطابقت دارد. با نمایش رنگ 8 بیتی، 256 رنگ از 16 میلیون رنگ ممکن را می توان برای پالت استفاده کرد. هنگام استفاده از داده های وسعت رنگ (پالت)، تنها 256 رنگ فعال هستند و می توانند در هر نقطه از زمان به طور تصادفی انتخاب شده روی صفحه نمایش داده شوند. با این حال، پالت را می توان توسط برنامه در هر زمان تغییر داد. با عمق نمایش رنگ 8 بیتی، هر برنامه مسئول بارگذاری پالت است. با رنگ 16 بیتی، مجموعه ای ثابت از رنگ ها وجود دارد و هر یک از 65536 (64K) رنگ موجود را می توان برای نمایش استفاده کرد. در رنگ های 24 یا 32 بیتی، DAC می تواند هر یک از 16 میلیون (16M) رنگ ممکن را نمایش دهد.

هر کاربر می تواند متوجه شود که با رنگ 8 بیتی، هر تصویر گرافیکی به خوبی نمایش رنگ 16 بیتی به نظر نمی رسد. با این حال، اکثر کاربران هنگام مشاهده یک گرافیک خوب در حالت های رنگی 16 بیتی و 32 بیتی نمی توانند تفاوت را تشخیص دهند. عبارت " تصویر گرافیکی خوب انجام شده" به معنای شطرنجی سازی(دیترینگ - پراکندگی) - فرآیند مخلوط کردن دو رنگ مجاور برای به دست آوردن رنگ سوم در حالی که به طور همزمان از انتقال صاف بین عناصر تصویر اطمینان حاصل می شود. در نتیجه استفاده از فناوری شطرنجی سازی، تصاویری به دست می آید که در حالت هایی با عمق رنگ های مختلف تقریباً یکسان به نظر می رسند.

یک نمایش رنگی 16 بیتی دو برابر بیشتر از یک نمایش رنگی 8 بیتی به حافظه نیاز دارد و یک نمایش رنگی 32 بیتی به دو برابر بیشتر از یک نمایش رنگی 16 بیتی نیاز به حافظه دارد. با توجه به اینکه آداپتورهای گرافیکی دارای حافظه محدودی هستند، ذخیره این منبع به یکی از اولویت ها تبدیل می شود. علاوه بر این، نمایش داده های 32 بیتی اغلب بیشتر از نمایش داده های 16 بیتی طول می کشد. و این قبلاً به مشکل عملکرد مربوط می شود که نباید فراموش شود. به همین دلیل است که کاربر معمولی باید از نمایش رنگ 16 بیتی در Windows95/98/NT استفاده کند.

کاربر یا برنامه، حالت نمایش رنگی را انتخاب می کند که برای آنها راحت تر است. پردازشگرهای کلمه، صفحات گسترده و بازی های دو بعدی می توانند در حالت رنگی 8 بیتی به خوبی اجرا شوند. ویدئوها، بازی‌های سه بعدی و برنامه‌های سه بعدی معمولاً از رنگ 16 بیتی به عنوان مبادله بین کیفیت تصویر و عملکرد استفاده می‌کنند. هنگام استفاده از برنامه هایی برای مشاهده عکس های با کیفیت بالا، ویرایش آنها و همچنین برنامه هایی برای ایجاد گرافیک، بهتر است از نمایش رنگی 24/32 بیتی استفاده کنید.

چگونه می توانید بفهمید RAMDAC در چه حالتی کار می کند؟ اگر از ویندوز استفاده می کنید، این فرصت را دارید که عمق رنگ را بین حالت های 8، 16 یا 24/32 بیت انتخاب کنید. در حالت 8 بیتی، یک پالت استفاده می شود، یعنی. RAMDAC با فرکانس 205 مگاهرتز کار می کند، در تمام حالت های دیگر با عمق رنگ متفاوت، از هیچ پالتی استفاده نمی شود و RAMDAC با فرکانس 220 مگاهرتز کار می کند. اگر برنامه‌ای که در حالت تمام صفحه اجرا می‌شود راه‌اندازی شود (مثلاً اکثر بازی‌ها در این حالت اجرا می‌شوند)، خود برنامه تعیین می‌کند که RAMDAC در چه حالتی کار کند. گاهی اوقات اپلیکیشن با انتخاب یک حالت عملیاتی، این اطلاعات را به کاربر منتقل می کند. اما در بیشتر موارد این اتفاق نمی افتد.

کاربر می تواند با انجام کارهای زیر متوجه شود که RAMDAC در کدام حالت کار می کند: سطحی را بیابید که از یک رنگ به رنگ دیگر انتقال صاف داشته باشد (مانند آسمان بالای سر شما). اگر انتقال از یک رنگ به رنگ دیگر به نظر می رسد که شامل نقاط متناوب رنگ های بسیار متفاوت است، برنامه شما در حالت رنگی 8 بیتی اجرا می شود. در غیر این صورت، یعنی اگر انتقال از یک رنگ به رنگ دیگر واقعاً صاف باشد، برنامه شما در عمق رنگ متفاوتی اجرا می شود. در عین حال، لازم به یادآوری است که یک کاربر معمولی نمی تواند با اطمینان مشخص کند که با چه عمق رنگی سروکار دارد، 16 یا 24/32 بیت.

اطمینان از درست بودن مقادیر سرعت RAMDAC بیان شده بسیار ساده است. اگر می‌دانید با چه وضوحی کار می‌کنید، مثلاً 1024x768، و با چه نرخ رفرش تصویر، مثلاً 75 هرتز، کار می‌کنید، می‌توانید بفهمید که سرعت DAC چقدر است. سرعت 220 مگاهرتز برای نمایش در حالت های 1280x1024 در 85 هرتز و 1600x1200 در 75 هرتز کاملاً کافی است. برای حالت 1600x1200 در 85 هرتز، سرعت 250 مگاهرتز مورد نیاز است. مشخص است که طبق استانداردهای اروپایی، نرخ تازه سازی صفحه نمایش 85 هرتز باید در تمام وضوح ها پشتیبانی شود، اما تنها چند مدل از مانیتورهای مدرن می توانند در حالت 1600x1200 در 85 هرتز کار کنند.

اجازه دهید حقایق شناخته شده را به یاد بیاوریم: اگر نرخ تازه سازی صفحه نمایش خیلی کم باشد، کاربر متوجه سوسو زدن تصویر می شود که می تواند به بینایی آسیب برساند. نرخ نوسازی صفحه نمایش 75 هرتز در حال حاضر به اندازه کافی سریع است تا چشم انسان متوجه سوسو زدن شود. بنابراین، تمرکز بر مقادیر نرخ تازه سازی به جای سرعت DAC بسیار منطقی است، به خصوص که این مقادیر به هم مرتبط هستند.

شتاب دهنده های گرافیکی(شتاب دهنده ها) - پردازنده های گرافیکی تخصصی که کارایی سیستم ویدیویی را افزایش می دهند. استفاده از آنها پردازنده مرکزی را از حجم زیادی از عملیات با داده های ویدیویی رها می کند، زیرا شتاب دهنده ها به طور مستقل محاسبه می کنند که کدام پیکسل روی صفحه نمایش داده شود و رنگ آنها چیست.

شتاب دهنده های ویدئویی

تصویری که روی صفحه مانیتور می بینیم محتویات خروجی حافظه ویدئویی توسط مبدل مخصوص دیجیتال به آنالوگ RAMDAC (تبدیل حافظه با دسترسی تصادفی دیجیتال به آنالوگ) و یک اسکنر است. این محتوا را می توان هم توسط پردازنده مرکزی و هم توسط پردازنده گرافیکی کارت گرافیک - یک شتاب دهنده گرافیکی دو بعدی (مترادف: شتاب دهنده دو بعدی، شتاب دهنده دو بعدی، شتاب دهنده ویندوز یا شتاب دهنده GDI) تغییر داد. رابط‌های پنجره مدرن به ترسیم مجدد سریع (در دهم ثانیه) محتوای صفحه هنگام باز کردن/بستن پنجره‌ها، جابجایی آنها و غیره نیاز دارند، در غیر این صورت کاربر احساس خواهد کرد که پاسخ سیستم به اقداماتش به اندازه کافی سریع نیست. برای انجام این کار، پردازنده باید داده ها را پردازش کرده و با سرعتی 2 تا 3 برابر کمتر از سرعت RAMDAC در سراسر گذرگاه انتقال دهد و این ده ها و حتی صدها مگابایت در ثانیه است که حتی با وجود این نیز عملا غیر واقعی است. استانداردهای مدرن در یک زمان، برای افزایش عملکرد سیستم، اتوبوس‌های محلی توسعه یافتند، و بعدها - شتاب‌دهنده‌های دوبعدی، که پردازنده‌های گرافیکی تخصصی هستند که می‌توانند به طور مستقل نشانگر ماوس، عناصر پنجره و اشکال هندسی استاندارد را روی صفحه بکشند که توسط GDI - گرافیک ویندوز ارائه شده است. کتابخانه شتاب‌دهنده‌های دوبعدی، بدون بارگیری گذرگاه سیستم پردازنده، داده‌ها را با حافظه ویدیویی از طریق گذرگاه خود مبادله می‌کنند. از طریق گذرگاه سیستم، شتاب دهنده 2 بعدی فقط دستورالعمل های GDI را از پردازنده مرکزی دریافت می کند، در حالی که حجم داده های منتقل شده و بار پردازنده صدها برابر کمتر است.

شتاب دهنده های دوبعدی مدرن دارای یک گذرگاه داده 64 یا 128 بیتی هستند و برای استفاده موثر از قابلیت های این گذرگاه، کارت گرافیک باید به ترتیب 2 یا 4 مگابایت حافظه ویدئویی نصب کرده باشد، در غیر این صورت داده ها از طریق گذرگاهی منتقل می شوند که دو برابر باریکتر با کاهش عملکرد مربوطه است.

می توان گفت که تا به حال شتاب دهنده های دو بعدی به کمال رسیده اند. همه آنها آنقدر سریع کار می کنند که علیرغم اینکه عملکرد آنها در آزمایش های ویژه ممکن است از مدلی به مدل دیگر 10-15٪ متفاوت باشد، کاربر به احتمال زیاد این تفاوت را متوجه نخواهد شد. بنابراین، هنگام انتخاب یک شتاب دهنده دو بعدی، باید به عوامل دیگری توجه کنید: کیفیت تصویر، در دسترس بودن توابع اضافی، کیفیت و عملکرد درایورها، نرخ فریم پشتیبانی شده، سازگاری با VESA (برای طرفداران بازی های DOS) و غیره. تراشه های شتاب دهنده دو بعدی. در حال حاضر توسط ATI، Cirrus Logic، Chips & Technologies، Matrox، Number Nine، S3، Trident، Tseng Labs و دیگر شرکت ها تولید می شود.

شتاب دهنده های چند رسانه ای معمولاً به دستگاه هایی گفته می شود که علاوه بر سرعت بخشیدن به عملیات گرافیکی معمولی، می توانند تعدادی عملیات را برای پردازش داده های ویدئویی از منابع مختلف نیز انجام دهند.

اول از همه، اینها عملکردهایی برای سرعت بخشیدن به خروجی ویدیو در فرمت های AVI، Indeo، MPEG-1 و سایر فرمت ها هستند. مشکل این است که ویدئو با فرمت NTSC با سرعت 30 فریم در ثانیه، PAL و SECAM با سرعت 25 فریم در ثانیه اجرا می شود. نرخ فریم در ویدئوهای دیجیتال فرمت های ذکر شده نیز کمتر یا مساوی 30 فریم در ثانیه است، اما وضوح تصویر به ندرت از 320 در 240 پیکسل فراتر می رود. با این پارامترها، سرعت رسیدن اطلاعات در حدود 6 مگابایت بر ثانیه است و پردازنده موفق می شود آن را از حالت فشرده خارج کرده و از طریق اتوبوس به حافظه ویدیویی بفرستد. با این حال، این اندازه تصویر برای مشاهده راحت بر روی صفحه نمایش بسیار کوچک است، بنابراین معمولاً به اندازه کل صفحه نمایش کوچک می شود. در این حالت سرعت جریان داده به ده ها و صدها مگابایت در ثانیه افزایش می یابد. این شرایط منجر به ظهور شتاب‌دهنده‌های ویدئویی شده است که می‌توانند به طور مستقل ویدیو را در فرمت‌های AVI و MPEG-1 مقیاس‌بندی کنند تا کل صفحه را پر کنند و همچنین تصویر مقیاس‌شده را صاف کنند تا شبیه مجموعه‌ای از مربع‌ها نباشد. اکثریت قریب به اتفاق شتاب دهنده های دو بعدی مدرن نیز شتاب دهنده های ویدئویی هستند و برخی مانند ATI Rage128 نیز می توانند ویدئو را با فرمت MPEG-2 (یعنی با وضوح اصلی 720 در 480) پخش کنند.

عملکردهای چندرسانه‌ای همچنین شامل فشرده‌سازی و رفع فشرده‌سازی ویدیوی دیجیتال سخت‌افزاری (که تقریباً هرگز در کارت‌های ویدئویی تولید انبوه یافت نمی‌شود)، وجود خروجی ویدیوی کامپوزیت، خروجی سیگنال تلویزیون به مانیتور، ورودی ویدیوی فرکانس پایین و ورودی تلویزیون با فرکانس بالا می‌باشد. ، ماژولی برای کار با تله تکست و سایر توابع.

شتاب دهنده های سه بعدی

وقتی بازی‌های رایانه‌ای موتور پیشرفت شدند، شتاب‌دهنده‌های دوبعدی (به شتاب‌دهنده‌های ویدیویی مراجعه کنید) تقریباً توانایی‌های خود را به پایان رساندند و تکامل کارت‌های ویدیویی مسیری را در پیش گرفت که ابزارهای قدرتمندی برای شتاب‌دادن گرافیک‌های رایانه‌ای سه‌بعدی به آن‌ها اعطا کرد. آداپتورهای ویدئویی که قادر به سرعت بخشیدن به عملیات گرافیکی سه بعدی هستند، شتاب دهنده های سه بعدی نامیده می شوند (مترادف آن شتاب دهنده سه بعدی و همچنین اصطلاح عامیانه رایج "3Dfx" برای اشاره به تمام شتاب دهنده های سه بعدی است، نه فقط آنهایی که توسط 3Dfx Interactive تولید می شوند). به طور کلی، شتاب دهنده های سه بعدی قبلاً وجود داشتند، اما حوزه کاربرد آنها مدل سازی سه بعدی و CAD بود؛ آنها بسیار گران بودند (از 1 تا 15 هزار دلار) و عملاً برای کاربران انبوه غیرقابل دسترسی بودند.

شتاب دهنده سه بعدی چه اقداماتی را شتاب می دهد؟ در یک کامپیوتر، اشیاء سه بعدی با استفاده از مدل های هندسی متشکل از صدها یا هزاران شکل هندسی ابتدایی، معمولاً مثلث، نمایش داده می شوند. موقعیت مکانی منابع نور، خواص بازتابی مواد سطحی جسم، میزان شفافیت آن و غیره نیز مشخص شده است که در این حالت ممکن است برخی از اجسام تا حدی یکدیگر را مسدود کنند و نور بین آنها منعکس شود. ; فضا ممکن است کاملاً شفاف نباشد، اما در مه یا مه پوشیده شده باشد. برای واقع گرایی بیشتر، باید تأثیر دیدگاه را در نظر گرفت. برای جلوگیری از مصنوعی به نظر رسیدن سطح شی مدل‌سازی شده، یک بافت روی آن اعمال می‌شود - یک تصویر دو بعدی کوچک که رنگ و بافت سطح را منتقل می‌کند. تمام اشیاء سه بعدی فهرست شده، با در نظر گرفتن افکت های اعمال شده روی آنها، در نهایت باید به یک تصویر مسطح تبدیل شوند. این عملیات که رندر نام دارد توسط شتاب دهنده سه بعدی انجام می شود.

بیایید رایج ترین عملیاتی را که یک شتاب دهنده سه بعدی در سطح سخت افزار انجام می دهد فهرست کنیم:

حذف سطوح نامرئی معمولاً با استفاده از روش Z-buffer انجام می شود که شامل این واقعیت است که پیش بینی تمام نقاط یک مدل سه بعدی یک جسم بر روی صفحه تصویر در یک حافظه ویژه (Z-buffer) با توجه به فاصله مرتب می شود. از صفحه تصویر رنگ تصویر در یک نقطه مشخص، رنگ نقطه‌ای در بافر Z است که نزدیک‌ترین نقطه به صفحه تصویر است، و نقاط باقی‌مانده نامرئی در نظر گرفته می‌شوند (مگر اینکه جلوه شفافیت روشن باشد)، زیرا از آنها جلوگیری می‌شود. ما در همان نقطه اول این عملیات توسط اکثریت قریب به اتفاق شتاب دهنده های سه بعدی انجام می شود. اکثر شتاب دهنده های مدرن دارای بافرهای 16 بیتی Z هستند که در حافظه ویدئویی روی برد قرار دارند.

سایه زدن به مثلث هایی که یک شی را تشکیل می دهند بسته به نور، رنگ خاصی می دهد. هنگامی که هر مثلث به طور مساوی رنگ آمیزی می شود، می تواند یکنواخت باشد (سایه زنی مسطح)، که باعث اثر نه یک سطح صاف، بلکه یک چند وجهی می شود. Gouraud Shading، که مقادیر رنگ را در هر لبه درون‌یابی می‌کند و به سطوح منحنی ظاهری صاف‌تر و بدون لبه‌های قابل مشاهده می‌دهد. با توجه به Phong Shading، هنگامی که بردارهای عادی به سطح درون یابی می شوند، دستیابی به حداکثر واقع گرایی را ممکن می کند، اما نیاز به هزینه های محاسباتی زیادی دارد و هنوز در شتاب دهنده های انبوه سه بعدی استفاده نشده است. اکثر شتاب دهنده های سه بعدی می توانند سایه گوراود را انجام دهند.

Clipping بخشی از یک شی را که روی صفحه قابل مشاهده است را مشخص می کند و بقیه را برای حذف محاسبات غیر ضروری برش می دهد.

محاسبه روشنایی برای انجام این روش، اغلب از روش Ray Tracing برای در نظر گرفتن بازتاب نور بین اجسام و شفافیت آنها استفاده می شود. همه شتاب دهنده های سه بعدی می توانند این عملیات را با کیفیت های متفاوت انجام دهند.

نگاشت بافت یا همپوشانی یک تصویر شطرنجی مسطح بر روی یک جسم سه بعدی به منظور واقعی تر کردن سطح آن. به عنوان مثال، در نتیجه چنین پوششی، یک سطح چوبی دقیقاً مانند آن به نظر می رسد که از چوب ساخته شده است و نه از یک ماده همگن ناشناخته. بافت های با کیفیت معمولا فضای زیادی را اشغال می کنند. برای کار با آنها از شتاب دهنده های سه بعدی در گذرگاه AGP استفاده می شود که از فناوری فشرده سازی بافت پشتیبانی می کند. پیشرفته ترین کارت ها از چند بافت پشتیبانی می کنند - پوشش همزمان دو بافت.

فیلتر و آنتی آلیاسینگ. Anti-aliasing به کاهش اعوجاج در تصاویر بافت با درون یابی آنها، به ویژه در مرزها اشاره دارد، و فیلترینگ به روشی برای کاهش "دانه" ناخواسته هنگام تغییر مقیاس بافت هنگام نزدیک شدن یا دور شدن از یک شی 3 بعدی اشاره دارد. فیلتر دو خطی شناخته شده است که در آن رنگ یک پیکسل با درون یابی خطی رنگ های پیکسل های همسایه و همچنین فیلتر سه خطی بهتر با استفاده از نقشه های MIP (Trilinear MIP Mapping) محاسبه می شود. نقشه‌های MIP (از Multum لاتین در Parvum - "تعدادی در یک") به عنوان مجموعه‌ای از بافت‌ها با مقیاس‌های مختلف درک می‌شوند که در فرآیند فیلتر سه‌خطی، امکان میانگین‌گیری بین پیکسل‌های همسایه و بین نقشه‌های MIP همسایه را فراهم می‌کند. فیلتر سه‌خطی هنگام اعمال بافت‌ها بر روی یک شی گسترده که از ناظر دور می‌شود جلوه خاصی می‌دهد. بردهای مدرن از فیلتر سه خطی پشتیبانی می کنند.

شفافیت یا کانال آلفای یک تصویر (Transparency، Alpha Blending) اطلاعاتی در مورد شفافیت یک شی است که به شما امکان می دهد اشیاء شفاف و شفافی مانند آب، شیشه، آتش، مه و مه بسازید. Fogging اغلب به یک تابع جداگانه جدا شده و به طور جداگانه محاسبه می شود.

ترکیب رنگ یا dithering برای پردازش تصاویر دو بعدی و سه بعدی با تعداد زیادی رنگ در دستگاهی با تعداد کمتری از آنها استفاده می شود. این تکنیک شامل کشیدن یک الگوی خاص با تعداد کمی رنگ است که در هنگام دور شدن از آن، توهم استفاده از تعداد بیشتری رنگ را ایجاد می کند. نمونه ای از دیترینگ روشی است که در چاپ برای انتقال درجه بندی رنگ خاکستری با اعمال نقاط سیاه کوچک با فرکانس های فضایی مختلف استفاده می شود. شتاب دهنده های سه بعدی از دیترینگ برای نمایش رنگ 24 بیتی در حالت های 8 یا 16 بیتی استفاده می کنند.

برای پشتیبانی از عملکرد شتاب دهنده سه بعدی در بازی ها و سایر برنامه ها، چندین رابط برنامه نویسی برنامه یا API (واسط های برنامه کاربردی) وجود دارد که به یک برنامه اجازه می دهد از قابلیت های یک شتاب دهنده سه بعدی به صورت استاندارد استفاده کند. امروزه بسیاری از این رابط ها وجود دارد که از جمله معروف ترین آنها Direct3D (Microsoft)، OpenGL (Silicon Graphics)، Glide (3Dfx)، 3DR (Intel)، Heidi (Autodesk)، RenderGL (Intergraph) هستند.

رابط Direct3D مایکروسافت تبدیل به استاندارد واقعی برای اکثر بازی های رایانه ای شده است. و اکثر شتاب دهنده های سه بعدی به درایورهای Direct3D مجهز هستند. با این حال، شایان ذکر است که Direct3D فقط در ویندوز 95/98 پشتیبانی می شود و در حال حاضر در ویندوز NT، اکثر بردها از عملکردهای شتاب سخت افزاری پشتیبانی نمی کنند.

رابط برنامه نویسی برنامه OpenGL که توسط Silicon Graphics برای ایستگاه های گرافیکی Iris GL توسعه یافته است، به استاندارد عمومی پذیرفته شده برای مدل سازی سه بعدی و برنامه های CAD تبدیل شده است. در شتاب دهنده های حرفه ای سه بعدی استفاده می شود و به شما این امکان را می دهد که پارامترهای یک صحنه را با دقت بسیار زیادی توصیف کنید. OpenGL در حال حاضر یک استاندارد باز است که توسط هیئت بازبینی معماری OpenGL کنترل می شود، که علاوه بر Silicon Graphics شامل Digital، IBM، Intel، Intergraph، Microsoft و غیره می شود. با وجود این، گویش های OpenGL زیادی وجود دارد. از نظر شیوع در زمینه بازی های رایانه ای، OpenGL نسبت به Direct3D پایین تر است.

درایور شتاب دهنده سه بعدی می تواند OpenGL را در دو حالت پشتیبانی کند: MCD کوتاه (Mini Client Driver) و ICD کامل (Installable Client Driver). درایور MCD تنها یک مجموعه اولیه از عملیات را اجرا می کند، ICD یک درایور بسیار بهینه است که حداکثر کارایی را ارائه می دهد. متأسفانه، بسیاری از تولیدکنندگان شتاب دهنده سه بعدی، در حالی که پشتیبانی کامل از OpenGL خود را اعلام می کنند، آن را حتی در سطح درایور MCD ارائه نمی دهند. تنها چند شتاب دهنده سه بعدی (عمدتا بر اساس چیپست های 3DPro، Glint، Permedia 2 و RivaTNT) می توانند به داشتن درایورهای ثابت ICD مباهات کنند.

رابط Glide توسط 3Dfx Interactive برای شتاب دهنده های Voodoo توسعه یافته است. Glide در بین سازندگان بازی های رایانه ای مورد استقبال گسترده قرار گرفته است، اگرچه برخلاف OpenGL، Glide یک API سه بعدی جهانی نیست و فقط از قابلیت های Voodoo پشتیبانی می کند.

در حال حاضر معروف ترین شتاب دهنده های سه بعدی عبارتند از: ATI 3D Rage Pro و 3D Rage 128; اینتل i740; بلیط شماره نه برای سواری IV. میتسوبیشی 3DPro/2mp، Matrox G100 و G200؛ S3 Savage3D; Riva128 و RivaTNT؛ Rendition V2100 و V2200; 3Dlabs Permedia 2 و 3; 3Dfx Voodoo، Voodoo2 و Voodoo Banshee. NEC PowerVR PCX2. بر اساس این چیپ‌ست‌ها، خود کارت‌های ویدئویی نه تنها توسط شرکت‌های فهرست‌شده، بلکه توسط شرکت‌هایی که پردازنده‌های گرافیکی خود را تولید نمی‌کنند، تولید می‌شوند، برای مثال ASUSTek، Creative Labs یا Diamond Multimedia. کارت های گرافیک سه بعدی مدرن همچنین دارای عملکردهای شتاب گرافیکی دو بعدی هستند. استثنا شتاب دهنده های مبتنی بر 3Dfx Voodoo و Voodoo2 هستند که با یک کابل اتصال خارجی ویژه به خروجی یک کارت گرافیک معمولی در جلوی مانیتور متصل می شوند. این راه حل کیفیت تصویر دو بعدی را پایین می آورد و همچنین کار در حالت پنجره ای غیرممکن است. در 3Dfx Voodoo Banshee، این طرح کنار گذاشته شد و یک شتاب دهنده تمام عیار 2D/3D است.

کارت صدا

کارت صدا یکی از جدیدترین پیشرفت ها در کامپیوتر شخصی بود. در یکی از کانکتورهای مادربرد به عنوان کارت دختر نصب می شود. وعملیات محاسباتی مربوط به پردازش صدا، گفتار و موسیقی را انجام می دهد. صدا از طریق بلندگوهای خارجی متصل به خروجی کارت صدا پخش می شود. یک کانکتور مخصوص به شما امکان می دهد سیگنال صوتی را به یک تقویت کننده خارجی ارسال کنید. همچنین یک رابط میکروفون وجود دارد که به شما امکان می دهد گفتار یا موسیقی را ضبط کرده و آن را برای پردازش و استفاده بعدی در هارد دیسک خود ذخیره کنید.

پارامتر اصلی کارت صدا عمق بیت است،تعریف تعداد بیت های مورد استفاده در هنگام تبدیل سیگنال از فرم آنالوگ به دیجیتال و بالعکس. هر چه عمق بیت بیشتر باشد، خطای مربوط به دیجیتالی شدن کمتر باشد، کیفیت صدا بالاتر خواهد بود. حداقل نیاز امروز 16 بیت است و دستگاه های 32 بیتی و 64 بیتی رایج ترین هستند.

در زمینه تکثیر صدا، سخت ترین وضعیت استانداردسازی است. در غیاب استانداردهای متمرکز یکنواخت، دستگاه های سازگار با دستگاه به استاندارد واقعی تبدیل شده اند SoundBlasterعلامت تجاری متعلق به شرکت آزمایشگاه های خلاق.

اخیراً پردازش صدا به عنوان یک عملیات نسبتاً ساده تلقی می شود که به دلیل افزایش قدرت پردازنده می توان آن را به آن سپرد. در صورت عدم نیاز به افزایش کیفیت صدا، می توانید استفاده کنید سیستم های صوتی یکپارچه،که در آن عملکردهای پردازش صدا توسط پردازنده مرکزی و تراشه های مادربرد انجام می شود. در این حالت، بلندگوها یا سایر دستگاه های پخش صدا به سوکت هایی که مستقیماً روی مادربرد نصب شده اند متصل می شوند.

سیستم های مستقر در مادربرد

حافظه با دسترسی تصادفی (RAM *-- حافظه دسترسی تصادفی) --آرایه ای از سلول های کریستالی است که قادر به ذخیره داده ها هستند. انواع مختلفی از رم وجود دارد، اما از نقطه نظر اصل فیزیکی عملکرد آنها را متمایز می کنند حافظه پویا (DRAM)و حافظه استاتیک (SRAM).

سلول های حافظه پویا (DRAM).را می توان به شکل ریزخازن هایی که قادر به جمع آوری بار روی صفحات خود هستند نشان داد. این رایج ترین و مقرون به صرفه ترین نوع حافظه است. معایب این نوع اولاً با این واقعیت مرتبط است که هم هنگام شارژ و هم تخلیه خازن ها ، فرآیندهای گذرا اجتناب ناپذیر هستند ، یعنی ضبط داده ها نسبتاً کند اتفاق می افتد. دومین اشکال مهم مربوط به این واقعیت است که بارهای سلولی تمایل دارند در فضا پراکنده شوند و خیلی سریع. اگر RAM دائماً "شارژ مجدد" نشود، از دست دادن اطلاعات در عرض چند صدم ثانیه رخ می دهد. برای مبارزه با این پدیده، کامپیوتر به طور مداوم بازسازی ( طراوت، شارژ مجدد)سلول های رم بازسازی چندین ده بار در ثانیه اتفاق می افتد و باعث مصرف بیهوده منابع سیستم محاسباتی می شود.

سلول های حافظه ساکن (SRAM)می توان به عنوان عناصر کمیاب الکترونیکی در نظر گرفت -- محرک ها،متشکل از چندین ترانزیستور یک ماشه وضعیت را ذخیره می کند، نه شارژ. (روشن خاموش)،بنابراین، این نوع حافظه عملکرد بالاتری را ارائه می دهد، اگرچه از نظر فناوری پیچیده تر و بر این اساس گران تر است.

تراشه های حافظه پویا به عنوان رم اصلی کامپیوتر استفاده می شوند. تراشه های حافظه استاتیک به عنوان حافظه کمکی (به اصطلاح حافظه نهان)،طراحی شده برای بهینه سازی عملکرد پردازنده.

هر سلول حافظه آدرس مخصوص به خود را دارد که به صورت یک عدد بیان می شود. در اکثر پردازنده های مدرن، محدودیت اندازه آدرس معمولاً 32 بیت است، به این معنی که در مجموع می توان 2 32 آدرس مستقل وجود داشته باشد. یک سلول آدرس پذیر شامل هشت سلول باینری است که در آنها 8 بیت، یعنی یک بایت داده، قابل ذخیره است.

بنابراین، در رایانه های مدرن این امکان وجود دارد آدرس دهی مستقیمبه یک میدان حافظه به اندازه 2 32 بایت = 4 گیگابایت. با این حال، این بدان معنا نیست که این دقیقاً همان مقدار RAM است که یک کامپیوتر باید داشته باشد. حداکثر اندازه میدان رم نصب شده در رایانه توسط کیت ریزپردازنده تعیین می شود (چیپست)مادربرد و معمولا نمی تواند از چند گیگابایت تجاوز کند. حداقل مقدار حافظه بر اساس الزامات سیستم عامل تعیین می شود و برای رایانه های مدرن 128 مگابایت است.

ایده ای از مقدار RAM وجود دارد باید وجود داشته باشددر یک کامپیوتر معمولی، به طور مداوم تغییر می کند. در اواسط دهه 80، میدان حافظه 1 مگابایتی بزرگ به نظر می رسید؛ در اوایل دهه 90، 4 مگابایت کافی در نظر گرفته می شد؛ در اواسط دهه 90 به 8 مگابایت و سپس به 16 مگابایت افزایش یافت. امروزه اندازه معمول رم 256 مگابایت است، اما روند صعودی همچنان ادامه دارد.

RAM در یک کامپیوتر بر روی پنل های استاندارد به نام قرار دارد ماژول هاماژول های رم در اسلات های مربوطه روی مادربرد قرار می گیرند. اگر دسترسی آسان به کانکتورها دارید، می توانید این عملیات را خودتان انجام دهید. در صورت عدم دسترسی راحت، ممکن است نیاز به جداسازی جزئی اجزای واحد سیستم باشد و در چنین مواردی عملیات به متخصصان سپرده می شود.

ویژگی های اصلی ماژول های رم ظرفیت حافظه و سرعت انتقال داده است. امروزه رایج ترین ماژول ها 128-512 مگابایت هستند. سرعت انتقال داده حداکثر پهنای باند حافظه (به مگابایت بر ثانیه یا گیگابایت بر ثانیه) را در حالت دسترسی بهینه تعیین می کند. این زمان دسترسی به حافظه، عرض گذرگاه و قابلیت‌های اضافی مانند انتقال سیگنال‌های متعدد در یک سیکل ساعت را در نظر می‌گیرد. ماژول های یک حجم می توانند سرعت های متفاوتی داشته باشند...........