Главная / Рефераты / Рефераты по информатике, программированию

Реферат: Что такое мультимедийный компьютер?


Мичуринский политехнический техникум
Реферат по информатике на тему:
«Что такое мультимедийный компьютер?»
Выполнил: студент 2 курса группы 2ТМ
Фокин Максим Анатольевич
Мичуринск 2002 г.
Введение 3
Аппаратная часть мультимедийного компьютера 3
Центральный процессор 5
Устройство процессора. 5
Скорость работы центрального процессора 6
Кристалл 6
Конструктив 6
Оперативная память 7
Видеокарта 7
Устройство и принцип работы 8
Трехмерная графика 9
Форм-фактор 9
Монитор 10
Мониторы на электронно-лучевой трубке 10
Стандарты безопасности и электропотребления 12
Жидкокристаллические мониторы 12
Жесткий диск 13
Параметры жестких дисков 13
Дисковод CD-ROM 13
Дисковод DVD 14
Звуковая карта 15
Устройство и принцип работы 15
Основные характеристики 16
Клавиатура 16
Мышь 17
Программная часть мультимедийного компьютера 17
Операционная система 18
MCI – Media Control Interface 18
Компрессионные менеджеры 18
Кодеки 18
DCI – Display Control Interface 19
Прикладные мультимедийные приложения 19
Компьютерные игры 19
Другие мультимедийные программы 20
Заключение 21
Приложение 22
Рекомендации относительно состава компьютерных систем спецификации PC99 22
Системные требования для компьютерных систем спецификации PC2001 22
Список литературы 23
Введение
Мультимедиа. Это слово, а точнее понятие, часто упоминается в разговорах о компьютерах, о компьютерной периферии, при обсуждении тех или иных программных продуктов и даже в разговорах о таких вещах, как телевидение или кинематограф. Так что же такое мультимедиа? Трудно дать краткое и точное определение этому понятию. Мультимедиа – это технология, позволяющая объединить данные, звук, анимацию и графические изображения, переводить их из аналоговой формы в цифровую и обратно. «Мультимедиа» – сложное слово, состоящее из двух простых: «мульти» – много и «медиа» – носитель. Таким образом, термин «мультимедиа» можно перевести как «множество носителей», то есть мультимедиа подразумевает множество различных способов хранения и представления информации (звука, графики, анимации и так далее).
Если говорить о мультимедиа как о некоторой технологии представления информации, то необходимо упомянуть два аспекта – аппаратный и программный.
Аппаратная сторона мультимедиа может быть представлена как стандартными средствами (графический адаптер, монитор, звуковая карта, привод CD-ROM и так далее), так и дополнительными (видеокарта с телевизионным входом/выходом, приводы CD-R, CD-RW, DVD и др.)
Программная сторона мультимедиа может быть разделена на чисто прикладную
(сами приложения, предоставляющие пользователю информацию в том или ином виде), а также специализированную, в которую входят средства, используемые для создания мультимедийных приложений. К этой категории можно отнести профессиональные графические редакторы, редакторы видеоизображений, средства для создания и редактирования звуковой информации и т.п.
Одними из первых пользовательских мультимедийных программ были компьютерные игры. Они являются наиболее распространенным программным продуктом, в полной мере использующим преимущества технологии мультимедиа: графика высокого разрешения, анимация, звуковое, музыкальное и голосовое сопровождение присутствуют во всех современных играх.
В книге М. Кирмайера «Мультимедиа» мультимедиа определена как сочетание возможностей создания видеоэффектов со звуковыми эффектами при управлении с помощью диалогового (интерактивного) программного обеспечения. Диалог означает, что пользователю в общении с компьютером отводится самая активная роль. Он может давать компьютеру свои указания и требовать их исполнения. А может обойтись и без этого, спланировав работу своих мультимедиа-приложений и возложив их исполнение целиком на компьютер.
Видеоэффекты могут быть представлены показом сменных компьютерных слайдов, мультфильмов и видеоклипов, смешением изображений и текстов, перемещением (скроллингом) изображений, изменением цветов и масштабов изображения, мерцанием и постепенным исчезновением изображения и т.д. Они обычно идут в сопровождении речи и музыки. Сочетание видео и аудиоэффектов значительно повышает объем информации, которая поступает от компьютера к пользователю, и обеспечивает эффективное и одновременное восприятие ее двумя важнейшими органами чувств человека – зрительное восприятие и слух.
Технология мультимедиа прочно вошла в повседневную жизнь и успешно применяется во многих пользовательских приложениях. Но для успешной работы таких приложений должен соответствовать требованиям мультимедиа и сам компьютер. Таким образом «мультимедийный компьютер» – это такой компьютер, на котором мультимедийные приложения могут в полной мере реализовать все свои возможности. Мультимедийный компьютер должен уметь многое: отображать на экране монитора графическую и видеоинформацию, анимацию, воспроизводить с высоким качеством различное звуковое сопровождение, музыку, в ом числе и с музыкальных компакт-дисков, и многое другое.
Аппаратная часть мультимедийного компьютера
В этом разделе будут рассмотрены основные устройства, входящие в состав мультимедийного компьютера.
Обычно под набором комплектующих, объединенных понятием «мультимедийный компьютер», понимают следующий их состав:
. Корпус с блоком питания
. Системная (материнская) плата
. Центральный процессор
. Оперативная память
. Видеоадаптер
. Монитор
. Накопитель на жестких дисках
. Клавиатура
. Мышь
. Дисковод CD-ROM
. Дисковод гибких дисков
. Звуковая карта
Для российских условий дополнительным оборудованием (во многих странах уже считающимся стандартным) являются:
. Дисковод DVD
. Модем
. Телевизионный и УКВ тюнер
Не так давно корпорация Intel и Microsoft при участии других грандов компьютерной индустрии подготовили спецификацию компьютера PC 99. Этот стандарт определяет типы систем персональных компьютеров, предназначенных для выполнения определенных функций (см. Приложение). Рассмотрим класс
«Entertainment PC» (развлекательный или мультимедийный компьютер).
С точки зрения этапов развития аппаратной части компьютера наибольший интерес вызывают следующие требования:
. Полный отказ от интерфейса шины ISA
. Все компоненты системной (материнской) платы должны соответствовать спецификации Plug-and-Play
. Порты COM и LPT рекомендуется использовать только для подключения принтеров
. Интерфейсы IDE/ATA и ATAPI для внешних накопителей подлежат замене на
IEEE1394
. Для модемов рекомендуется интерфейс USB
. Для сканеров и других устройств ввода изображений рекомендуется использовать интерфейсы SCSI или IEEE1394
. Для звуковых карт возможны интерфейсы USB или PCI
. Графические адаптеры допустимы только с интерфейсом AGP или PCI
. Подключать мышь и клавиатуру рекомендуется через интерфейс USB или
PS/2
Впервые в спецификации отражены требования к разрешению и другим параметрам мониторов.
2 ноября 2000 года была утверждена следующая редакция документа – PC 2001
(см. Приложение).
Требования, приводимые в PC 2001, направлены на создание компьютеров под управлением Windows Me, Windows 2000 Professional, предназначенных для работы с типичными Windows-приложениями. Естественно, речь идет не о базовых аппаратных требованиях, предъявляемых операционными системами, а об оптимальных. Впервые PC 2001 не содержит классических рекомендаций — указываются только минимальные требования! Все то, что было из лучших побуждений рекомендовано в PC 99, либо стало требованием в PC 2001, либо безжалостно удалено.
Основная идея PC 2001 — сделать стандартом де-юре требования инициативы
Intel Easy PC, направленной на превращение компьютера в несложный, надежный и стабильно работающий бытовой прибор. «Лейтмотив» Easy PC — отказ от шины
ISA, быстрая загрузка и интеллектуальное управление питанием. Безусловно, это далеко не полный список идей Easy PC, однако он дает довольно четкое представление.
Особенность PC 2001 — отсутствие жесткого разделения ПК на классы. В частности из текста исключены упоминания об Office PC, Consumer PC и
Entertainment PC, которые были четко специфицированы в PC 99. Теперь все, что не является Workstation (рабочей станцией) и Mobile (ноутбуком), попадает под категорию PC System.
В PC 2001 происходит полный отказ от шины ISA, а также признаются устаревшими ее производные – PS/2, COM, LPT, FDD. Последний пункт означает, сто 3,5-дюймовые дисководы флоппи-дисков либо исчезнут как класс, либо перейдут на новый интерфейс, вероятнее всего на USB. Причем сам USB должен эволюционировать до уровня спецификации 2.0, где скорость передачи данных достигает 480 Мбит/с.
Центральный процессор
Центральный процессор – сердце и мозг компьютера, центральный элемент, управляющий всеми остальными компонентами, входящими в состав компьютера.
Именно он в большей степени определяет скорость работы компьютера (его производительность). Обычно вместо «центральный процессор» говорят просто
«процессор», хотя в компьютере имеются и другие устройства этого типа.
Например, процессор, установленный на видеокарте, звуковой карте и так далее.
В IBM-совместимых компьютерах применяются процессоры, совместимые с семейством х86 фирмы Intel. В оригинальном IBM PC использовался процессор
Intel 8088 с 16-разрядными регистрами. Все старшие модели процессоров включают в себя подмножество системы команд и архитектуры нижестоящих моделей, обеспечивая совместимость с ранее написанным программным обеспечением.
Устройство процессора.
На первый взгляд процессор – просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать».
Если же посмотреть на центральный процессор с «большей высоты», можно выделить несколько важных составляющих:
. Собственно процессор – «вычислитель»
. Сопроцессор (FPU) – специальный блок для операций с плавающей точкой
. Кэш-память первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений
. Кэш-память второго уровня – эта память помедленнее, зато больше
(измеряется уже сотнями килобайт). Она может быть интегрирована на самом кристалле процессора, а может быть выполнена в виде дополнительного кристалла.
Архитектура линии процессоров х86 фирмы Intel основана на концепции CISC
(Complex Instruction Set Calculation) – расширенной системе команд переменной длины, появившейся в 1978 году. Команды х86 могут иметь длину от
8 до 108 бит, и процессор должен последовательно декодировать инструкцию после определения ее границ. Тогда процессоры были скалярными устройствами
(то есть могли в каждый момент времени выполнять только оду команду), конвейерная обработка практически не применялась (исключение составляли большие ЭВМ). Позже (в 1986 году) появились процессоры, основанные на архитектуре RISC (Reduced Instruction Set Calculation) – сокращенном наборе команд фиксированной длины, которая была оптимизирована для суперскалярных
(с возможностью выполнения нескольких команд одновременно) конвейерных вычислений.
С тех пор обе линии до недавних пор развивались практически независимо.
Intel с целью обеспечения совместимости не могла отказаться от архитектуры
CISC даже в новейших моделях процессоров х86, а фирма Apple, ориентировавшаяся на процессоры с архитектурой RISC, не могла существенно увеличить свою долю на рынке PC из-за трудностей с использованием программ для х86 на своих компьютерах. Однако в отдельных модификациях своих процессоров фирме AMD удалось совместить обе архитектуры. То есть микроядро процессора работает на основе архитектуры RISC, а специальный блок интерпретирует команды CISC для обеспечения совместимости с системой команд х86.
Важным элементом процессора является блок обработки данных с плавающей точкой (FPU – Floating Point Unit). Начиная с модели Intel 80486, он встроен в ядро процессора у всех без исключения процессоров разных производителей. От эффективности этого блока напрямую зависит скорость работы процессора со сложными приложениями (графика, мультимедиа, трехмерные объекты). Несмотря на все усилия конкурентов, фирме Intel до недавнего времени удавалось в своих процессорах удерживать лидерство по эффективности работы FPU. Однако с появлением процессора Athlon фирмы AMD положение по меньшей мере выровнялось. А на многих тестах Athlon опережает изделия Intel.
Скорость работы центрального процессора
Тактовая частота и объем установленной на процессоре кэш-памяти являются важнейшими факторами, влияющими на его производительность для всех типов задач. По спецификации PC99 тактовая частота процессора мультимедийного компьютера должна быть не менее 300 МГц, а в спецификации PC 2001 требования стали еще жестче и минимальная тактовая частота на 2001-2002 год составляет 667 МГц. Минимальный объем кэш-памяти – 128 Кб.
Имеется ряд специализированных задач, ускоренное решение которых возможно за счет оптимизации операций на аппаратном уровне. Впервые эту проблему попыталась решить Intel внедрением технологии MMX (MultiMedia Extension – мультимедийное расширение). И так немалый набор команд х86 был расширен за счет 57 дополнительных инструкций типа SIMD (Single Instruction – Multiple
Data – одна инструкция для многих данных), позволивших распараллелить обработку данных. Технология MMX значительно ускорила работу процессора с мультимедийными приложениями. Но у него имелся существенный недостаток – невозможность обработки данных с плавающей точкой. А ведь именно такие операции характерны для приложений, интенсивно использующих трехмерную графику.
Впервые технология для обработки данных с плавающей точкой была реализована фирмой AMD в процессоре K6-2 и получила название 3DNow! Она включает в себя 21 инструкцию типа SIMD, оптимизированных для параллельной обработки данных с плавающей точкой.
С некоторым опозданием похожую технологию под названием SSE (Streaming
SIMD Extension) реализовала фирма Intel в своем процессоре Pentium III.
Фактически Intel ввела новый режим работы процессора – параллельную обработку инструкций FPU и SSE.
Кристалл
При производстве процессоров используются так называемые технологические нормы, означающие допустимое расстояние между цепями на кристалле кремния и минимально возможный размер логических и других элементов. Естественно, что чем меньше это расстояние, тем больше элементов можно разместить на единице площади кристалла или при неизменном числе элементов сделать больше кристаллов из исходной кремниевой пластины. К тому же уменьшение размеров приводит и к уменьшению рассеиваемой мощности, что позволяет поднять рабочую частоту, на которой надежно функционируют элементы. Поэтому все производители процессоров стремятся ужесточать технологические нормы для повышения производительности. Еще недавно стандартом считался показатель
0,35 микрон, сейчас процессоры изготовляют по норме 0,25 и 0,18 микрон.
Лидером в технологии всегда была фирма Intel, которая имеет возможность вкладывать большие средства в передовые разработки. Но в последнее время фирма AMD быстрее осваивает новые технологические нормы.
Конструктив
С «легкой руки» Intel в компьютерной индустрии появилось и понятие
«конструктив». Это слово весьма точно передает суть некоего сооружения, в недра которого заключены процессоры Intel, начиная с Pentium II, предназначенные для установки в Slot 1. Там и процессорная плата, на которой располагаются кристаллы собственно процессора и кэш-память второго уровня, и корпус, охватывающий эту плату, и разъем под Slot1 или Slot 2.
Вся эта конструкция была названа SECC (Single Edge Contact Cartridge – картридж с односторонними контактами). Следом за Intel и фирма AMD выпустила свой процессор Athlon для установки в разъем Slot A. (см. рисунок)
Процессоры Celeron корпуса не удостоился ввиду отсутствия отдельного кристалла кэш-памяти.
Поэтому логичным выглядел следующий шаг Intel – выпуск Celeron в конструктиве PPGA (Plastic Pin Grid Array), то есть возврат к технологии , характерной для интерфейса Socket 7.
Сравнительно недавно появились новые конструктивы: FC-PGA 370 для процессоров фирмы Intel и Socket A для процессоров AMD Athlon и Duron. То есть практически произошел возврат к технологическим решениям, характерным для Socket 7, но на ином технологическом уровне. (см. рисунок)
Оперативная память
Как известно, данные компьютер хранит в основном на специальном устройстве – жестком диске. И в процессе работы берет ее именно оттуда. А куда помещается информация потом?
Понятно, что для оперативной работы с данными процессору необходима более быстродействующая память, чем жесткий диск. В принципе такая память уже встроена в сам процессор – это кэш-память. Но ее объем чрезвычайно мал, а для работы с современными программами необходимы десятки и даже сотни мегабайт.
Для этого и нужна компьютеру оперативная память, обладающая высокой скоростью доступа и имеющая довольно большой объем. Она предназначена для хранения результатов всякого рода операций и вычислений. Хранить в ней информацию постоянно невозможно, так как при отключении питания вся информация в оперативной памяти исчезает.
Рост требуемых объемов оперативной памяти происходит практически непрерывно по мере развития технологии аппаратных средств и программных продуктов. Сегодня по спецификации PC 2001 объем оперативной памяти мультимедийного компьютера не должен быть меньше 64 Мб. Для комфортной работы в среде издательских пакетов и графических редакторов понадобится уже 128 Мб. Если же работать с цветом, то 256 Мб оперативной памяти не покажутся лишними. Для профессиональной работы по созданию трехмерных изображений высокого качества, обработки видео в реальном времени лучше иметь не менее 512 Мб.
Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули. Стандартом сегодня считаются 168-контактные DIMM-модули памяти типа
SDRAM, соответствующие спецификации РС-133, то есть, которые могут быть установлены на материнские платы с частотой системной шины 133 МГц.
Максимальная пропускная способность этих модулей памяти – 1066 Мб/с.
Однако все большую популярность приобретают модули памяти типа DDR SDRAM
(Double Data Rate SDRAM – синхронная память с удвоенной передачей данных).
Такая память обеспечивает максимальную полосу пропускания только в случае передачи единых массивов данных. При работе с разрозненными данными производительность резко падает, но все равно превосходит показатели обычной SDRAM. Пиковая полоса пропускания памяти DDR SDRAM достигает 2100
Мб/с при частоте системной шины 133 МГц.
Видеокарта
Бурное развитие и внедрение в качестве стандарта де-факто графического интерфейса операционных систем, прикладных и игровых программ явилось стимулом к появлению нового поколения видеоадаптеров, которые принято называть «графическими ускорителями». Обычно под этим понятием подразумевают, что многие графические функции выполняются в самом видеоадаптере на аппаратном уровне. Так как эти функции связаны с рисованием графических примитивов (линий, дуг, окружностей и прочих фигур), заливкой цветом участков изображения, перемещением блоков (например, окон), то есть с обработкой графики в двух измерениях на одной плоскости, то такие ускорители получили обозначение 2D-ускорителей.
Трехмерные (3D) ускорители из разряда экзотического профессионального оборудования перешли в массовый сектор благодаря опять же новым программам, прежде всего игровым, потребовавшим обсчета и построения трехмерных
(объемных) изображений на экране монитора в реальном времени. Поначалу они выпускались в виде отдельных плат, занимавших отдельный слот PCI. Сейчас
2D/3D ускорители установлены на самой плате видеоадаптера.
Работа с графикой – одна из самых трудных задач, которые приходится решать мультимедийному компьютеру. Сложные изображения, миллионы цветов и оттенков… Поэтому нет ничего удивительного, что для этой работы приходится устанавливать в компьютер фактически второй мощный процессор. Он находится на видеокарте и предназначен для того, чтобы разгрузить центральный процессор при обработке графики.
Еще несколько лет назад перечень обязательных функций видеокарт состоял только из одной позиции – работа с обычной двумерной графикой. И именно исходя из быстроты и качества работы в 2D-режиме они оценивались.
Сегодня ситуация изменилась: все современные видеокарты способны быстро и качественно обрабатывать двумерную графику и ждать каких либо продвижений в этой области уже не стоит. Однако у видеокарты появились новые обязанности.
Первая и обязательная для всех современных видеоадаптеров – поддержка объемной, трехмерной графики, то есть наличие 3D-ускорителя. Среди дополнительных функций – возможность приема телевизионного сигнала
(встроенный TV-тюнер), аппаратное декодирование и воспроизведение VideoCD и
DVD-дисков, наличие TV-входа/выхода.
Устройство и принцип работы
Современная видеокарта включает в себя следующие основные компоненты:
. SVGA-ядро
. Ядро 2D-ускорителя
. Ядро обработки 3D-графики
. Видеоядро
. Видео BIOS
. Контроллер памяти
. Видеопамять
. Интерфейс главной шины
. Интерфейс внешнего порта ввода-вывода
. RAMDAC – цифроаналоговый преобразователь с собственной памятью с произвольным доступом.
Последний компонент отвечает за формирование окончательного изображения на мониторе, то есть преобразует результирующий цифровой поток данных, поступающих от других элементов видеоадаптера, в уровни интенсивности, подаваемые на соответствующую электронную пушку (красную, зеленую, синюю) электронно-лучевой трубки монитора.
Один из первых RAMDAC был разработан фирмой IBM в 1985 году и обеспечивал вывод изображения с разрешением 320х200 точек при цветовом охвате 8 бит. В дальнейшем схемотехника RAMDAC быстро развивалась и сегодня стандартом считается RAMDAC, обеспечивающий разрешение 1600х1200 точек при 32-битном цвете на частоте 75-85 Гц. Обязательным стало требование поддержки режима
Direct Color, то есть прямого доступа к элементам DAC. Это позволяет создавать независимые таблицы для каждого из трех основных цветов и, тем самым, компенсировать цветовые искажения, вносимые электронной частью монитора. Такой эффект правки цвета получил название гамма-коррекции.
Качество получаемого изображения в решающей степени зависит от таких характеристик RAMDAC, как его частота, разрядность, время переключения с черного на белый и обратно, варианта исполнения (внешний или внутренний).
Частота RAMDAC говорит о том, какое максимальное разрешение при какой частоте кадровой развертки сможет поддерживать видеокарта. (см. таблицу)
Современными можно считать RAMDAC с частотой не ниже 170 МГц.

Разрешение 800х600 1024х768 1200х1024
Частота
развертки, Гц
80 51 83 139

90 57 94 158

100 64 103 173

Разрядность RAMDAC говорит о том, какое цветовое пространство способен охватывать видеоадаптер. Большинство микросхем этого типа поддерживает представление 8 бит на каждый канал цвета, что обеспечивает отображение около 16,7 млн. цветов. За счет гамма-коррекции исходное цветовое пространство расширяется еще больше. В последнее время появились RAMDAC с разрядностью 10 бит по каждому каналу цвета, охватывающие более миллиарда цветов.
Обычно не афишируемым, а зачастую и замалчиваемым производителями параметром является Slew Rate. Это время, в течение которого электронный луч пушки кинескопа монитора включается, достигает максимальной яркости на отдельном пикселе и выключается (переключение черного сигнала на белый и наоборот). При установке параметров монитора в режим высокого разрешения при высокой частоте кадровой развертки случается, что не успевший полностью погаснуть луч переводится на следующий пиксель (или не достигший требуемой яркости луч перескакивает дальше). В результате изображение становится размазанным. Такой эффект получил название «замыливание» и встречается, к сожалению, довольно часто.
Трехмерная графика
Пространственная компьютерная графика часто называется трехмерной, или 3D- графикой. В обыденной жизни мы практически каждый день сталкиваемся с объектами, созданными либо средствами компьютерной 3D-графики, либо на основе трехмерных виртуальных моделей: телевизионные заставки и реклама, спецэффекты, персонажи и предметы в кинематографии и т.д.
Конечно же, чаще всего с объемной графикой сталкиваются пользователи мультимедийных компьютеров. Чаще всего это компьютерные игры и мультимедийные приложения.
Создание объемного, реалистичного изображения – задача непростая.
Фактически, видеокарте приходится выполнять несколько сложных операций. 3D- ускоритель должен построить каркас каждого трехмерного объекта и быть готовым в любой момент показать его с любой точки зрения (сверху, сбоку, под углом). Причем набором нескольких основных видов тут не обойтись – важно не просто показать объект с четырех сторон, но и, что самое главное, воссоздать на экране его реальный объем.
Но воссоздание объема – не самая сложная задача. Ведь даже самая объемная фигура будет выглядеть бледно и бесцветно, если не наложить на нее текстуру. То есть просто раскрасить используя множество цветных объектов, как бы завернуть в фантик. Причем в реальном времени и весьма динамично.
И, наконец, третья область, в которой незаменим 3D-ускоритель – игровые спецэффекты. Туман, пламя, взрывы, отражение в воде или зеркале, тени и множество других.
Для работы с трехмерной графикой обычно используют специализированные прикладные программные библиотеки. Они очень важны потому, что производительность и качество работы видеокарты во многом зависит от поддерживаемых ей библиотек.
Библиотека OpenGL пришла на платформу PC из сферы графических станций во многом благодаря игре Quake, использовавшей несколько упрощенный ее вариант. Наличие поддержки этой библиотеки у видеоадаптера очень желательно, так как многие программы оптимизированы под OpenGL.
Библиотека Direct3D является частью программного интерфейса Microsoft
DirectX и поддерживается практически всеми ускорителями. Начиная с шестой версии технология Direct3D является по своим возможностям достойным конкурентом OpenGL.
Glide – собственная библиотека фирмы 3Dfx, временно завоевавшая популярность благодаря бурному распространению ускорителей Voodoo Graphics.
Она слабо поддерживается другими ускорителями и, видимо, в ближайшее время сойдет со сцены.
Трехмерными ускорителями оснащены сегодня практически все видеокарты, ведь по требованиям спецификации PC 2001 мультимедийный компьютер должен иметь видеоадаптер со встроенным 3D-ускорителем.
Форм-фактор
На сегодняшний день существует два формата видеокарт – PCI и AGP.
PCI – достаточно старый и устаревший стандарт видеокарт для компьютеров, выпущенных до эпохи Pentium II. Видеокарты, исполненные в формате PCI, уже не выпускаются, однако их еще можно встретить на многих компьютерах.
Интерфейс AGP значительно быстрее, чем старый PCI, а главное дает возможность видеоадаптеру задействовать основную оперативную память компьютера для размещения текстур в трехмерных играх. Видеокарты, выполненные именно в формате AGP, должны быть установлены на домашнем компьютере по стандарту PC 2001. AGP-слот имеется на любой материнской плате для процессоров Pentium II и старше.
Монитор
«Самой важной частью ПК» можно назвать многие детали компьютера. И монитор в этом ряду – один из первых. Все-таки именно с его экраном мы контактируем постоянно в процессе работы на компьютере. И отсюда – именно к монитору предъявляются едва ли не самые строгие требования в области эргономики и безопасности для человека.
Во-первых, монитор должен быть максимально безопасным для здоровья человека по уровню всевозможных излучений, а также по ряду других показателей.
Во-вторых, монитор должен обеспечивать возможность не просто безопасной, но и комфортной работы, предоставляя в распоряжение пользователя качественное изображение.
Мониторы на электронно-лучевой трубке
Параметры монитора определяются характеристиками электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и качеством элементов, управляющих видеотрактом. Причем основная доля ответственности здесь лежит на ЭЛТ. Нередко на основе одной трубки производители выпускают мониторы для разных ценовых категорий, лишь меняя их электронную начинку. В свою очередь, параметры ЭЛТ во многом зависят от избранной технологии производства. Причем сложность современных технологий производства ЭЛТ такова, что освоить их, а затем и продолжить исследования могут только крупные производители. Именно поэтому изготовителей собственно ЭЛТ во всем мире можно пересчитать по пальцам.
Остальные фирмы, выпускающие мониторы, устанавливают на свои изделия уже готовые трубки.
Принципиально конструкция ЭЛТ для монитора совпадает с телевизионным кинескопом. В горловине стеклянной колбы, дно которой покрыто слоем люминофора, установлена электронная пушка, испускающая поток электронов.
Такой поток отклоняется в нужном направлении электромагнитным полем отклоняющей системы и затем, проходя через теневую маску, установленную перед дном колбы, попадает на люминофор, вызывая его свечение.
В цветных мониторах для формирования изображения применяют отдельные пушки для каждого из основных цветов (красный, зеленый, синий), а слой люминофора составляют из близко расположенных группами по три (так же в сочетании красный, зеленый, синий) точек цветного люминофора.
Для точного попадания в заданную точку люминофора слишком широкий электронный луч необходимо сузить до заданных пределов. Это осуществляется установкой перед люминофорным покрытием теневой маски, имеющей отверстия с размерами, близкими к поперечному размеру единичной точки люминофора. В зависимости от типа маски и характера отверстий различают три основных технологии:
. Трехточечная (дельтовидная) теневая маска
. Апертурная решетка
. Щелевая маска
Каждая из технологий имеет свои преимущества и свои недостатки.
Трехточечная теневая маска относится к наиболее старым техническим решениям, однако она не утратила своей актуальности. Физически представляет собой перфорированный металлический лист, расположенный перед люминофором.
Расстояние между группами соседних точек таково, что маскируются все паразитные излучения, обеспечивается попадание луча от каждой электронной пушки в свой люминофор. Экран (то есть дно колбы и маска) такой трубки как бы вырезан из гигантской сферы для обеспечения некоторой расходимости лучей. В последнее время за счет улучшения отклоняющих систем удается выпускать трубки с практически плоской поверхностью экрана. Традиционно считается, что мониторы с трехточечной теневой маской лучше воспроизводят текст, имеют высокую контрастность. К недостаткам относят пониженную точность цветопередачи и меньшую яркость. Однако в современных моделях таких трубок от известных производителей эти недостатки сведены к минимуму.
Апертурная решетка обязана своим появлением фирме Sony. Функции маски в
ЭЛТ выполняют расположенные вертикально сверхтонкие проволочные нити
(апертурная решетка). Поперек размещают всего две нити, обеспечивающие жесткость конструкции. Соответственно и люминофор на дне колбы располагается в виде вертикальных чередующихся сверхтонких полосок разных цветов. В результате экран получается как бы вырезанным из огромного вертикального цилиндра. Особенности технологии позволяют увеличить процент электронов, попадающих на люминофор, и добиться лучшей яркости изображения.
Мониторы с трубками на основе апертурной решетки традиционно привлекают специалистов при работе с графикой, требующей ярких и чистых цветов. Однако некоторые профессионалы считают недостатком сравнительно невысокую контрастность и наличие двух темных полосок на экране (тень от поперечных проволочек).
Последней по времени разработки явилась технология щелевой маски, продвигаемая фирмой NEC. Под торговой маркой ChromaClear были выпущены ЭЛТ, в которых теневая маска образована продольными щелями. Соседние триады рядов таких щелей смещены по вертикали, образуя решетку с расположением элементов в шахматном порядке. По сути дела, в технологии щелевой маски удалось совместить достоинства предыдущих конструкций, почти избавившись от их недостатков. Специалисты признают, что решение NEC является наилучшим для всех групп пользователей.
Традиционно количественным выражением качества изготовления маски и люминофора служит размер так называемого «зерна». Для трехточечной теневой маски принято измерять расстояние между двумя соседними точками люминофора по диагонали. Для апертурной и щелевой масок расстояние меряют по горизонтали. Нормальным сегодня считается шаг 0,28 мм, качественные мониторы имеют шаг 0,25 мм, профессиональные – 0,22 мм. Величина шага заметно сказывается на контрастности и четкости изображения.
Максимальная частота вертикальной развертки монитора может отличаться от максимальной частоты развертки видеокарты обычно в меньшую сторону. То есть, если видеокарта предоставляет возможность работать, скажем, с разрешением 1200х1024 с частотой развертки 100 Гц, то не обязательно, что монитор сможет работать в таком видеорежиме. Нормальной рабочей частотой, не утомляющей глаза, считается частота 85 Гц. Монитор просто обязан обеспечивать эту частоту кадровой развертки в следующих режимах:
. Для 15-дюймового монитора – 800х600 и 1024х768
. Для 17-дюймового монитора – 800х600, 1024х768 и 1200х1024
Важным элементом монитора является его электронный тракт, а ядром электронного тракта является видеоусилитель. Полоса пропускания видеоусилителя фактически определяет возможности монитора по разрешению и кадровой развертке. Она должна обеспечить беспрепятственное прохождение генерируемых видеокартой сигналов. Минимально необходимую полосу пропускания легко рассчитать по необходимым параметрам видеорежима. Для этого нужно перемножить число точек по горизонтали, число точек по вертикали и частоту кадровой развертки, затем умножить все это на 1,3 и разделить на миллион. В результате мы получим необходимую полосу пропускания видеоусилителя для заданного видеорежима в мегагерцах.
Стандарты безопасности и электропотребления
Современный монитор обязательно должен соответствовать требованиям по медицинским, эргономическим и экологическим параметрам одного из стандартов безопасности – MPR II, TCO 92, TCO 95, TCO 99. Для длительной работы с мониторами, не соответствующими хотя бы одному из этих стандартов необходимо использовать защитный экран.
MPR II – базовый стандарт безопасности по излучению, которому просто обязаны соответствовать современные мониторы. С таким монитором уже не нужен защитный экран.
ТСО 92 – стандарт безопасности, соответствие которому свидетельствует о практически полной безопасности монитора.
В стандарте ТСО 95 впервые появились требования к эргономике и экологичности монитора.
В стандарте ТСО 99 эти требования ужесточились. Также в ТСО 99 устанавливаются самые жесткие требования к качеству изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовое покрытие экрана) и энергопотреблению.
Стандарт Energy Star устанавливает требования к электропотреблению и электросбережению. Мониторы, соответствующие стандарту Energy Star, обладают способностью переходить в режим пониженного потребления энергии при длительном простое компьютера.
Жидкокристаллические мониторы
Жидкокристаллическая технология – одна из самых перспективных сегодня. И вот уже в течении многих лет производители мониторов пытались выпустить на рынок мониторов для настольных компьютеров устройства, созданные на ее основе.
В 1997 году дело, наконец, сдвинулось с мертвой точки: на рынке появился сразу десяток моделей жидкокристаллических мониторов с диагональю 13,3, 14 и 15 дюймов, что соответствует стандартным 14, 15 и 17-дюймовым мониторам на ЭЛТ.
ЖК-дисплеи изготавливают по двум различным технологиям:
. Мониторы с активной матрицей (TFT) – самые качественные и дорогие. В
TFT-мониторах применена специальная система контроля цветов, при которой каждый мельчайший ЖК-элемент экрана – пиксель имеет свой контроллер – специальный транзистор, отдающий команды только ему.
Вследствие этого картинка на TFT-мониторах способна меняться практически мгновенно, не оставляя следов.
. Мониторы с пассивной матрицей (DSTN) лишены этой особенности.
Вследствие этого изображение на них более бледное, да и меняется оно с явным опозданием. Однако DSTN-мониторы дешевле.
Впрочем, независимо от типа ЖК-дисплея у любого из них есть масса преимуществ перед традиционными мониторами на ЭЛТ. Они компактны и легки, их толщина составляет всего несколько сантиметров, безопасны в медицинском и экологическом отношении, потребляют в несколько раз меньше энергии, а главное – обладают плоским экраном, более качественным по сравнению с традиционным выпуклым.
По количеству отображаемых цветов и разрешению жидкокристаллические мониторы с активной матрицей уже почти встали на один уровень с обычными.
Пока что максимальным разрешением для большинства моделей является режим
1024х768 при частоте вертикальной развертки 75 Гц. Правда, такая низкая частота, в отличии от мониторов на электронно-лучевой трубке, практически не вызывает дискомфорта у пользователей. Хуже то, что жидкокристаллический монитор пока еще несколько зернистее ЭЛТ – практически стандартные модели с экраном 14 и 15 дюймов имеют размер зерна 0,28 мм.
Другая проблема связана с тем, что пока еще не выработан стандарт на ЖК- мониторы. Да и специальные видеокарты, на которых должен иметься цифровой выход, довольно трудно найти.
Жесткий диск
В отличие от оперативной памяти жесткий диск (винчестер, HDD- Hard Disk
Drive) предназначен для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинах с магнитным слоем, над поверхностью которых перемещаются магнитозаписывающие головки.
Основной параметр, характеризующий винчестер – его емкость, измеряемая в мегабайтах или гигабайтах. Первые винчестеры, появившиеся в начале 80-х были вообще 10-мегабайтными. И по тем временам люди просто не знали, что делать с таким колоссальным объемом. Однако сейчас стандартным считается винчестер объемом 20 – 40 Гб. Не редкость жесткие диски и объемом 60 – 80
Гб. Для комфортной работы мультимедийный компьютер должен иметь винчестер емкостью не менее 10 Гб.
Параметры жестких дисков
Практически все современные жесткие диски выпускаются по технологии, использующей магниторезистивный эффект. Благодаря этому в последние годы емкость дисков растет быстрыми темпами за счет повышения плотности записи информации. Появление в 1999 году изобретенных фирмой IBM головок с гигантским магниторезистивным эффектом (GMR –Giant Magnetic Resistance) привело к повышению плотности записи до 6,4 Гб на одну пластину.
Теоретически достижимый предел составляет около 20 Гб, поэтому развитие технологии продолжается. Однако освоить ее могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления многослойных головок требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. Пока в промышленных масштабах головки GMR выпускают IBM, Fujitsu и немногие другие фирмы.
Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа. Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов. Сегодня стандартом для жестких дисков с интерфейсом IDE считается значение 5400 оборотов в минуту (среднее время доступа 9 – 10 мс), с интерфейсом SCSI – 7200 об/мин (среднее время доступа
7 – 8 мс). Изделия более высокого уровня имеют частоты вращения соответственно 7200 и 10000 об/мин (среднее время доступа 5 – 6 мс). Для интерфейса SCSI появились диски с частотами вращения до 15000 оборотов в минуту. Каждая ступенька прироста обеспечивает увеличение общей производительности примерно на 25%.
Большинство винчестеров, предназначенных для домашних компьютеров, имеют интерфейс IDE. Этот стандарт, возникший более 10 лет назад, уже давно не является самым быстрым и надежным для устройств хранения информации. Более совершенен другой интерфейс – SCSI, который имеет большую скорость и работает стабильнее. Однако устройства этого типа дороже обычных. К тому же они требуют специальный контроллер, который установлен только на очень дорогих материнских платах.
Дисковод CD-ROM
Мультимедийный компьютер должен иметь дисковод для чтения компакт-дисков
– CD-ROM (CD Read Only Memory – память только для чтения на компакт- дисках). Это обязательное требование.
Появился этот дисковод сравнительно давно – более 10 лет назад. Но и сегодня найти ему замену непросто. Такая популярность CD-ROM обусловлена очень малой стоимостью хранения информации, большой емкостью носителя и универсальностью.
CD-ROM пригоден для хранения самых различных форматов данных:
. Цифровая, компьютерная информация
. Звуковая информация в формате AudioCD (до 80 минут звучания)
. Звуковой информации в формате MP3 (около 9 часов звучания)
. Видеоинформации в формате VideoCD и CD-I (до 1 часа видео)
. Изображений, записанных в формате «библиотеки фотографий» фирмы
Kodak (Kodak PhotoCD)
И множества других видов информации.
Носителем информации на компакт-диске является рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла
(обычно алюминия). При записи матрицы компакт-диска лазерный луч прожигает в ней крохотные ямки – питы. При чтении диска в CD-ROM световой поток от лазера фокусируется с помощью оптической системы таким образом, что точка фокуса располагается на поверхности дискового носителя записи. При совмещении точки фокуса с питом, отраженный от поверхности микроуглубления световой поток за счет дифракции практически не попадает на поверхность линзы. Однако если световой поток отражается от поверхности диска, покрытого защитным слоем, он достигает линзы и, пройдя через расщепитель, попадает на фотоприемник. При этом логической единице соответствует участок отражающей поверхности, а логическому нулю – участок рассеивающей поверхности, то есть микроуглубление.
В компьютер компакт-диск пришел из техники цифровой аудиозаписи. Аудио компакт-диск, называемый AudioCD, как и грампластинка, имеет один спиральный трек, начинающийся с периферийной стороны диска. Эта спираль имела 22188 витков и длину более 5 километров. Для выравнивания продольной плотности записи диск вращается с переменной скоростью, а привод обеспечивает постоянство линейной скорости носителя, проходящего под головкой. Скорость считывания аудиоданных, требуемая для воспроизведения звука в реальном времени, соответствует информационной скорости 150 Кб/с.
Диск способен хранить информацию 74 минут звучания стереофонического аудиосигнала с частотой квантования 44,1 кГц и 16-разрядными выборками. На диске диаметром 120 мм используется только одна поверхность. В таком же виде появились и первые компакт-диски для хранения данных.
Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). В этом режиме угловая скорость диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках диска данные считываются с большей скоростью, чем на внутренних участках. Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей. Сегодняшние максимальные скорости дисководов CD-ROM, указываемые производителями, традиционно рассчитываются исходя из кратности по отношению к стандартной единице, равной производительности первых CD-ROM (150 Кб/с).
Самые современные дисководы имеют 58-кратную скорость считывания. Так как дальнейшее увеличение производительности за счет увеличения частоты вращения диска практически невозможно (из-за ограничений по механике), сейчас ведутся исследования в других направлениях. Например, фирма Zen
Research разработала технологию TrueX, суть которой заключается в параллельном считывании данных с нескольких соседних витков дорожки. Таким образом обеспечивается практически одинаковая скорость считывания по всей поверхности диска, а производительность заметно возрастает.
Главный недостаток стандартных дисководов CD-ROM – возможность считывать, но не записывать информацию. Для этого необходимы другие устройства – дисководы CD-R или CD-RW.
Дисковод DVD
В самом начале аббревиатура DVD обозначала Digital Video Disk – цифровой видеодиск. Однако позднее консорциум DVD отказался от этой расшифровки.
Произошло это потому, что стало ясно: на свет родилась не просто новая модель VideoCD, а универсальный носитель информации – как видео и аудио, так и компьютерных данных. Привод DVD тоже является мультимедийным устройством, но пока массового распространения, как CD-ROM, не получил из- за высокой цены.
Впервые слово DVD мир услышал 8 декабря 1995 года. Возвестили рождение нового стандарта крупнейшие мировые производители аудио-видео аппаратуры и носителей, объединившиеся в DVD Consortium: JVC, Hitachi, Matsushita,
Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thompson и Toshiba, а также гигант киноиндустрии Time Warner. Позднее мощный альянс раскололся – Sony и
Philips заявили, что будут разрабатывать свою собственную технологию. В итоге они создали собственный стандарт PC-RW.
Впрочем, и оставшиеся члены консорциума до недавних пор не могли сойтись во взглядах на будущее DVD. Каким быть DVD-диску – односторонним однослойным или двусторонним многослойным? Словом, возникла неразбериха, которая подпортила репутацию еще не родившемуся DVD. В 1997 – начале 1998 годах между членами DVD консорциума едва не разгорелась настоящая война: каждый участник предлагал свой стандарт и доказывал, что он самый лучший.
Поэтому пока что неиспользованные резервы DVD решили «заморозить», ограничившись самым простым и уже утвержденным вариантом – один слой, одна сторона.
По внешнему виду DVD не очень отличается от обычного компакт диска.
Преимущество DVD – его высокая емкость. Даже в самом простом варианте (в виде одностороннего однослойного диска) емкость DVD составляет 4,7 Гб, что в восемь раз превышает объем компакт-диска. А ведь диск DVD может быть и двусторонним, многослойным. В таком виде его объем может достигнуть 17 Гб.
На одном диске можно уместить до 140 минут видео с пятью альтернативными звуковыми дорожками на разных языках и четырьмя каналами субтитров. Причем качество, обеспечиваемое DVD, оставляет далеко позади все другие виды носителей.
В настоящее время спецификация на формат DVD-ROM (только чтение) является стандартной и соблюдается всеми производителями. С помощью приводов DVD-ROM можно считывать данные с лазерных компакт-дисков форматов CD-ROM, CD-R, CD-
RW, дисков DVD-ROM (односторонних, двусторонних, однослойных, многослойных), дисков видео DVD. Для воспроизведения видео высокого качества в формате MPEG-2 не требуется наличия других дополнительных устройств. Для воспроизведения звукового сопровождения качества Dolby
Digital необходима поддержка этого формата со стороны звуковой каты.
Современные устройства DVD-ROM относятся уже к третьему поколению. Чтение данных осуществля...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте:

Ваш id: Пароль:

РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ
Простая ссылка на эту работу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:



Добавлено: 2011.12.21
Просмотров: 1710

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная!