Відмінності між версіями «Сучасне мультимедійне обладнання, Данілова»

Поточна версія на 11:51, 19 квітня 2017

Апаратна частина мультимедійного комп'ютера

«Мультимедійний компьютер» - це такий комп'ютер, на якому мультимедійні додатки можуть повною мірою реалізувати всі свої можливості. Мультимедійний комп'ютер повинен уміти багато: відображати на екрані монітора графічну і відеоінформацію, анімацію, відтворювати з високою якістю різне звукове супровід, музику, в тому числі і з музичних компакт-дисків, і багато іншого ...

Саме поняття мультимедійності для комп'ютерів виходить ще з 90-х років ХХ століття, коли навіть звукова карта для комп'ютера була розкішшю і рідкістю. Мультимедійним комп'ютером за поняттями тих часів вважався комп'ютер зі звуковою картою і з CD-ROM приводом. Він міг відтворювати звук (про відео в той час ніхто і не думав) з різних джерел, у тому числі і з аудіодисків.

Минали роки, і стандартний ПК ставав дедалі потужнішими і потужніше. Вже багато років звукова карта - неодмінний атрибут будь-якого ПК, і звукові карти інтегровані в материнську плату. Що характерно, це спрощує ремонт комп'ютерів вдома lt; # justify gt ;. Центральний процесор

Центральний процесор

Центральний процесор - серце і мозок комп'ютера, центральний елемент, керуючий усіма іншими компонентами, що входять до складу комп'ютера. Саме він більшою мірою визначає швидкість роботи комп'ютера (його продуктивність). Зазвичай замість «центральний процесор» кажуть просто «процесор», хоча в комп'ютері є та інші пристрої цього типу. Наприклад, процесор, встановлений на відеокарті, звукової карти і так далі.

У IBM-сумісних комп'ютерах застосовуються процесори, сумісні з сімейством х86 фірми Intel. В оригінальному IBM PC використовувався процесор Intel +8088 з 16-розрядними регістрами. Всі старші моделі процесорів включають в себе підмножина системи команд та архітектури нижчестоящих моделей, забезпечуючи сумісність з раніше написаним програмним забезпеченням.

Пристрій процесора

На перший погляд процесор - просто вирощений за спеціальною технологією кристал кремнію. Однак це кристал містить у собі безліч окремих елементів - транзисторів, які в сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати».

Якщо ж подивитися на центральний процесор з «більшої висоти», можна виділити кілька важливих складових:

• Власне процесор - «обчислювач»
• Сопроцессор (FPU) - спеціальний блок для операцій з плаваючою крапкою
• Кеш-пам'ять першого рівня - невелика (кілька десятків кілобайт) надшвидка пам'ять, призначена для зберігання проміжних результатів обчислень
• Кеш-пам'ять другого рівня - ця пам'ять повільніше, зате більше (вимірюється вже сотнями кілобайт). Вона може бути інтегрована на самому кристалі процесора, а може бути виконана у вигляді додаткового кристала.

Архітектура лінії процесорів х86 фірми Intel заснована на концепції CISC (Complex Instruction Set Calculation) - розширеній системі команд змінної довжини, що з'явилася в 1978 році. Команди х86 може мати довжину від 8 до 108 біт, і процесор повинен послідовно декодувати інструкцію після визначення її кордонів. Тоді процесори були скалярними пристроями (тобто давали кожен час виконувати тільки оду команду), конвеєрна обробка практично не застосовувалася (виняток становили великі ЕОМ). Пізніше (в 1986 році) з'явилися процесори, засновані на архітектурі RISC (Reduced Instruction Set Calculation) - скороченому наборі команд фіксованої довжини, яка була оптимізована для суперскалярні (із можливістю виконання кількох команд одночасно) конвеєрних обчислень. З того часу обидві лінії до недавніх пір розвивалися практично незалежно. Intel з метою забезпечення сумісності не могла відмовитися від архітектури CISC навіть у новітніх моделях процесорів х86, а фірма Apple, ориентировавшаяся на процесори з архітектурою RISC, не могла істотно збільшити свою частку на ринку PC через труднощі з використанням програм для х86 на своїх комп'ютерах. Однак в окремих модифікаціях своїх процесорів фірмі AMD вдалося поєднати обидві архітектури. Тобто мікроядро процесора працює на основі архітектури RISC, а спеціальний блок інтерпретує команди CISC для забезпечення сумісності з системою команд х86.

Важливим елементом процесора є блок обробки даних з плаваючою точкою (FPU - Floating Point Unit). Починаючи з моделі Intel 80486, він вбудований в ядро ??процесора у всіх без винятку процесорів різних виробників. Від ефективності цього блоку прямо залежить швидкість роботи процесора зі складними додатками (графіка, мультимедіа, тривимірні об'єкти).

Швидкість роботи центрального процесора

Тактова частота і обсяг встановленої на процесорі кеш-пам'яті є найважливішими факторами, що впливають на його продуктивність для всіх типів завдань. По специфікації PC99 тактова частота процесора мультимедійного комп'ютера повинна бути не менше 300 МГц, а в специфікації PC 2001 вимоги стали ще жорсткішими і мінімальна тактова частота на 2001-2002 рік становить 667 МГц. Мінімальний об'єм кеш-пам'яті - 128 Кб.

Є ряд спеціалізованих завдань, прискорене вирішення яких можливе за рахунок оптимізації операцій на апаратному рівні. Вперше цю проблему спробувала вирішити Intel впровадженням технології MMX (MultiMedia Extension - мультимедійне розширення). І так чималий набір команд х86 було розширено за рахунок 57 додаткових інструкцій типу SIMD (Single Instruction - Multiple Data - одна інструкція для багатьох даних), що дозволили распараллелить обробку даних. Технологія MMX значно прискорила роботу процесора з мультимедійними додатками. Але у нього був істотний недолік - неможливість обробки даних з плаваючою крапкою. А адже саме такі операції характерні для додатків, що інтенсивно використовують тривимірну графіку.

Вперше технологія для обробки даних з плаваючою точкою була реалізована фірмою AMD в процесорі K6-2 і отримала назву 3DNow! Вона включає в себе 21 інструкцію типу SIMD, оптимізованих для паралельної обробки даних з плаваючою крапкою.

З деяким запізненням схожу технологію під назвою SSE (Streaming SIMD Extension) реалізувала фірма Intel у своєму процесорі Pentium III. Фактично Intel запровадила новий режим роботи процесора - паралельну обробку інструкцій FPU і SSE.

Кристал

При виробництві процесорів використовуються так звані технологічні норми, які означають допустима відстань між ланцюгами на кристалі кремнію і мінімально можливий розмір логічних та інших елементів. Природно, що чим менше ця відстань, тим більше елементів можна розмістити на одиниці площі кристала або при незмінному числі елементів зробити більше кристалів з вихідної кремнієвої пластини. До того ж зменшення розмірів призводить і до зменшення розсіюваною потужності, що дозволяє підняти робочу частоту, на якій надійно функціонують елементи. Тому всі виробники процесорів прагнуть посилювати технологічні норми для підвищення продуктивності. Ще недавно стандартом вважався показник 0,35 мікрон, зараз процесори виготовляють за нормою 0,25 і 0,18 мікрон.

Конструктив

З «легкої руки» Intel в комп'ютерній індустрії з'явилося і поняття «конструктив». Це слово вельми точно передає суть якогось споруди, в надра якого укладені процесори Intel, починаючи з Pentium II, призначені для установки в Slot 1. Там і процесорна плата, на якій розташовуються кристали власне процесора і кеш-пам'ять другого рівня, і корпус, що охоплює цю плату, і роз'єм під Slot1 або Slot 2. Вся ця конструкція була названа SECC (Single Edge Contact Cartridge - картридж з односторонніми контактами). Слідом за Intel і фірма AMD випустила свій процесор Athlon для установки в роз'єм Slot A. (див. Малюнок)

Процесори Celeron корпусу не удостоївся через відсутність окремого кристала кеш-пам'яті.

Тому логічним виглядав наступний крок Intel - випуск Celeron в конструктиві PPGA (Plastic Pin Grid Array), тобто повернення до технології, характерної для інтерфейсу Socket 7.

Порівняно недавно з'явилися нові конструктиви: FC-PGA 370 для процесорів фірми Intel і Socket A для процесорів AMD Athlon і Duron. Тобто практично відбулося повернення до технологічним рішенням, характерним для Socket 7, але на іншому технологічному рівні.

Оперативна пам'ять

Як відомо, дані комп'ютер зберігає в основному на спеціальному пристрої - жорсткому диску. І в процесі роботи бере її саме звідти. А куди поміщається інформація потім?

Зрозуміло, що для оперативної роботи з даними процесору необхідна більш швидкодіюча пам'ять, ніж жорсткий диск. В принципі така пам'ять вже вбудована в сам процесор - це кеш-пам'ять. Але її обсяг надзвичайно малий, а для роботи з сучасними програмами необхідні десятки і навіть сотні мегабайт.

Для цього й потрібна комп'ютера оперативна пам'ять, що володіє високою швидкістю доступу і має досить великий обсяг. Вона призначена для зберігання результатів всякого роду операцій і обчислень. Зберігати в ній інформацію постійно неможливо, так як при відключенні живлення вся інформація в оперативній пам'яті зникає.

Зростання необхідних обсягів оперативної пам'яті відбувається практично безперервно у міру розвитку технології апаратних засобів і програмних продуктів. Сьогодні по специфікації PC 2001 обсяг оперативної пам'яті мультимедійного комп'ютера не повинен бути менше 64 Мб. Для комфортної роботи в середовищі видавничих пакетів і графічних редакторів знадобиться вже 128 Мб. Якщо ж працювати з кольором, то 256 Мб оперативної пам'яті не здадуться зайвими. Для професійної роботи зі створення тривимірних зображень високої якості, обробки відео в реальному часі краще мати не менше 512 Мб.

Оперативна пам'ять випускається у вигляді мікросхем, зібраних у спеціальні модулі. Стандартом сьогодні вважаються 168-контактні DIMM-модулі пам'яті типу SDRAM, відповідні специфікації РС - 133, тобто, які можуть бути встановлені на материнські плати з частотою системної шини 133 МГц. Максимальна пропускна здатність цих модулів пам'яті - 1066 Мб/с.

Відеокарта

Бурхливий розвиток і впровадження в якості стандарту де-факто графічного інтерфейсу операційних систем, прикладних і ігрових програм стало стимулом до появи нового покоління відеоадаптерів, які прийнято називати «графічними прискорювачами». Зазвичай під цим поняттям розуміють, що багато графічні функції виконуються в самому видеоадаптере на апаратному рівні. Так як ці функції пов'язані з малюванням графічних примітивів (ліній, дуг, кіл і інших фігур), заливкою кольором ділянок зображення, переміщенням блоків (наприклад, вікон), тобто з обробкою графіки у двох вимірах на одній площині, то такі прискорювачі отримали позначення 2D-прискорювачів.

Тривимірні (3D) прискорювачі з розряду екзотичного професійного обладнання перейшли в масовий сектор завдяки знову ж новими програмами, насамперед ігровим, в якому вимагали обрахунку і побудови тривимірних (об'ємних) зображень на екрані монітора в реальному часі. Спочатку вони випускалися у вигляді окремих плат, займали окремий слот PCI. Зараз 2D/3D прискорювачі встановлені на самій платі відеоадаптера.

Робота з графікою - одна з найважчих завдань, які доводиться вирішувати мультимедійному комп'ютеру. Складні зображення, мільйони кольорів і відтінків ... Тому немає нічого дивного, що для цієї роботи доводиться встановлювати в комп'ютер фактично другий потужний процесор. Він знаходиться на відеокарті і призначений для того, щоб розвантажити центральний процесор при обробці графіки.

Ще кілька років тому перелік обов'язкових функцій відеокарт перебував тільки з однієї позиції - робота зі звичайною двовимірної графікою. І саме виходячи з швидкості і якості роботи в 2D-режимі вони оцінювалися.

Сьогодні ситуація змінилася: всі сучасні відеокарти здатні швидко і якісно обробляти двовимірну графіку і чекати яких або просувань в цій галузі вже не варто. Однак у відеокарти з'явилися нові обов'язки. Перша і обов'язкова для всіх сучасних відеоадаптерів - підтримка об'ємної, тривимірної графіки, тобто наявність 3D-прискорювача. Серед додаткових функцій - можливість прийому телевізійного сигналу (вбудований TV-тюнер), апаратне декодування і відтворення VideoCD і DVD-дисків, наявність TV-входу/виходу.

Пристрій і принцип роботи

Сучасна відеокарта включає в себе наступні основні компоненти:

* ядро  
* Ядро 2D-прискорювача 
* Ядро обробки 3D-графіки 
* Відеоядро
* Відео BIOS
* Контролер пам'яті
* Відеопам'ять
* Елемент маркованого списку

Інтерфейс головної шини

Інтерфейс зовнішнього порту вводу-вивода- цифроаналоговий перетворювач з власною пам'яттю з довільним доступом. Останній компонент відповідає за формування остаточного зображення на моніторі, тобто перетворює результуючий цифровий потік даних, що надходять від інших елементів відеоадаптера, в рівні інтенсивності, що подаються на відповідну електронну гармату (червону, зелену, синю) електронно променевої трубки монітора.

Один з перших RAMDAC був розроблений фірмою IBM в 1985 році і забезпечував висновок зображення з роздільною здатністю 320х200 точок при колірному охопленні 8 біт. Надалі схемотехніка RAMDAC швидко розвивалася і сьогодні стандартом вважається RAMDAC, що забезпечує дозвіл 1600х1200 пікселів при 32-бітному кольорі на частоті 75-85 Гц. Обов'язковою стала вимога підтримки режиму Direct Color, тобто прямого доступу до елементів DAC. Це дозволяє створювати незалежні таблиці для кожного з трьох основних кольорів і, тим самим, компенсувати колірні спотворення, що вносяться електронною частиною монітора. Такий ефект провокує кольору отримав назву гамма-корекції.

Якість одержуваного зображення у вирішальній мірі залежить від таких характеристик RAMDAC, як його частота, розрядність, час перемикання з чорного на білий і назад, варіанти виконання (зовнішній чи внутрішній).

Частота RAMDAC говорить про те, яку максимальну дозвіл при якій частоті кадрової розгортки зможе підтримувати відеокарта. (див. таблицю)

Сучасними можна вважати RAMDAC з частотою не нижче 170 МГц.

здатність Частота розгортки, Гц 800х600 1024х768 1200х102480 90 10051 57 6 483 94 103 139 158 173

Розрядність RAMDAC говорить про те, яке колірне простір здатний охоплювати відеоадаптер. Більшість мікросхем цього типу підтримує уявлення 8 біт на кожен канал кольору, що забезпечує відображення близько 16,7 млн. Кольорів. За рахунок гамма-корекції вихідне колірне простір розширюється ще більше. Останнім часом з'явилися RAMDAC з розрядністю 10 біт по кожному каналу кольору, що охоплюють більше мільярда кольорів.

Тривимірна графіка

Просторова комп'ютерна графіка часто називається тривимірної, або 3D-графікою. У повсякденному житті ми практично щодня стикаємося з о??'ектамі, створеними або засобами комп'ютерної 3D-графіки, або на основі тривимірних віртуальних моделей: телевізійні заставки і реклама, спецефекти, персонажі і предмети в кінематографії і т.д.

Звичайно ж, найчастіше з об'ємною графікою стикаються користувачі мультимедійних комп'ютерів. Найчастіше це комп'ютерні ігри і мультимедійні додатки.

Створення об'ємного, реалістичного зображення - завдання непросте. Фактично, відеокарті доводиться виконувати кілька складних операцій. 3D-прискорювач повинен побудувати каркас кожного тривимірного об'єкту і бути готовим у будь-який момент показати його з будь-якої точки зору (зверху, збоку, під кутом). Причому набором кількох основних видів тут не обійтися - важливо не просто показати об'єкт з чотирьох сторін, а й, що найголовніше, відтворити на екрані його реальний обсяг.

Але відтворення обсягу - не найскладніше завдання. Адже навіть сама об'ємна фігура виглядатиме блідо і безбарвно, якщо не накласти на неї текстуру. Тобто просто розфарбувати використовуючи безліч кольорових об'єктів, як би загорнути в фантик. Причому в реальному часі і досить динамічно.

І, нарешті, третя область, в якій незамінний 3D-прискорювач - ігрові спецефекти. Туман, полум'я, вибухи, відбиток у воді чи дзеркалі, тіні і безліч інших.

Для роботи з тривимірною графікою зазвичай використовують спеціалізовані прикладні програмні бібліотеки. Вони дуже важливі тому, що продуктивність і якість роботи відеокарти в чому залежить від підтримуваних їй бібліотек.

Форм-фактор

На сьогоднішній день існує два формати відеокарт - PCI і AGP.- досить старий і застарілий стандарт відеокарт для комп'ютерів, випущених до епохи Pentium II. Відкрите, виконані у форматі PCI, вже не випускаються, проте їх ще можна зустріти на багатьох комп'ютерах.

Інтерфейс AGP значно швидше, ніж старий PCI, а головне дає можливість видеоадаптеру задіяти основну оперативну пам'ять комп'ютера для розміщення текстур в тривимірних іграх. Відкрите, виконані саме у форматі AGP, повинні бути встановлені на домашньому комп'ютері за стандартом PC 2001. AGP-слот мається на будь материнській платі для процесорів Pentium II і старше.

Монітор

«Найважливішою частиною ПК» можна назвати багато деталей комп'ютера. І монітор в цьому ряду - один з перших. Все-таки саме з його екраном ми контактуємо постійно в процесі роботи на комп'ютері. І звідси - саме до монітора пред'являються чи не найсуворіші вимоги в області ергономіки та безпеки для людини. По-перше, монітор повинен бути максимально безпечним для здоров'я людини за рівнем всіляких випромінювань, а також по ряду інших показників.

По-друге, монітор повинен забезпечувати можливість не просто безпечною, але і комфортної роботи, надаючи в розпорядження користувача якісне зображення.

Монітори на електронно-променевої трубці

Параметри монітора визначаються характеристиками електронно-променевої трубки (ЕПТ) і якістю елементів, керуючих відеотракті. Причому основна частка відповідальності тут лежить на ЕЛТ. Нерідко на основі однієї трубки виробники випускають монітори для різних цінових категорій, лише змінюючи їх електронну начинку. У свою чергу, параметри ЕПТ багато в чому залежать від обраної технології виробництва. Причому складність сучасних технологій виробництва ЕПТ така, що освоїти їх, а потім і продовжити дослідження можуть, тільки великі виробники. Саме тому виготовлювачів власне ЕПТ в усьому світі можна перерахувати по пальцях. Інші фірми, що випускають монітори, встановлюють на свої вироби вже готові трубки.

Принципово конструкція ЕПТ для монітора збігається з телевізійним кінескопом. У горловині скляної колби, дно якої покрито шаром люмінофора, встановлена ??електронна гармата, испускающая потік електронів. Такий потік відхиляється в потрібному напрямку електромагнітним полем відхиляючої системи і потім, проходячи через тіньову маску, встановлену перед дном колби, потрапляє на люмінофор, викликаючи його світіння.

У кольорових моніторах для формування зображення застосовують окремі гармати для кожного з основних кольорів (червоний, зелений, синій), а шар люмінофора складають з близько розташованих групами по три (так само в поєднанні червоний, зелений, синій ) точок кольорового люмінофора.

Для точного попадання в задану точку люмінофора занадто широкий електронний промінь необхідно звузити до заданих меж. Це здійснюється установкою перед люмінофорним покриттям тіньової маски, має отвори з розмірами, близькими до поперечного розміру одиничної точки люмінофору. Залежно від типу маски і характеру отворів розрізняють три основних технології:

1. Трехточечная (дельтовидная) тіньова маска
2. Апертурна решітка
3. Щілинна маска

Традиційно кількісним вираженням якості виготовлення маски і люмінофора служить розмір так званого «зерна». Для трехточечной тіньової маски прийнято вимірювати відстань між двома сусідніми точками люмінофора по діагоналі. Для апертурной і щілинної масок відстань міряють по горизонталі. Нормальним сьогодні вважається крок 0,28 мм, якісні монітори мають крок 0,25 мм, професійні - 0,22 мм. Величина кроку помітно позначається на контрастності і чіткості зображення.

Максимальна частота вертикальної розгортки монітора може відрізнятися від максимальної частоти розгортки відеокарти зазвичай в меншу сторону. Тобто, якщо відеокарта надає можливість працювати, скажімо, з дозволом 1200х1024 з частотою розгортки 100 Гц, то не обов'язково, що монітор зможе працювати в такому відеорежимі. Нормальної робочої частотою, що не втомлює очі, вважається частота 85 Гц. Монітор просто зобов'язаний забезпечувати цю частоту кадрової розгортки в

наступних режимах:

Для 15-дюймового монітора - 800х600 і 1024х768

Для 17-дюймового монітора - 800х600, 1024х768 і 1200х1024

Стандарти безпеки і електроспоживання

Сучасний монітор обов'язково має відповідати вимогам за медичних, ергономічним і екологічними параметрами одного зі стандартів безпеки - MPR II, TCO 92, TCO 95, TCO 99. Для тривалої роботи з моніторами, що не відповідають хоча б одному з цих стандартів необхідно використовувати захисний екран.II - базовий стандарт безпеки по випромінюванню, якому просто зобов'язані відповідати сучасні монітори. З таким монітором вже не потрібен захисний екран.

ТСО 92 - стандарт безпеки, відповідність якому свідчить про практично повній безпеці монітора.

У стандарті ТСО 95 вперше з'явилися вимоги до ергономіці і екологічності монітора.

У стандарті ТСО 99 ці вимоги посилилися. Також в ТСО 99 встановлюються найжорсткіші вимоги до якості зображення (яскравість, контрастність, мерехтіння, покриття антивідблиску екрану) і енергоспоживанню.

Стандарт Energy Star встановлює вимоги до електроспоживанню і електрозбереження. Монітори, відповідні стандарту Energy Star, мають здатність переходити в режим зниженого споживання енергії при тривалому простої комп'ютера.

Рідкокристалічні монітори

Рідкокристалева технологія - одна з найперспективніших сьогодні. І ось вже протягом багатьох років виробники моніторів намагалися випустити на ринок моніторів для настільних комп'ютерів пристрої, створені на її основі.

У 1997 році справа, нарешті, зрушила з мертвої точки: на ринку з'явився відразу десяток моделей рідкокристалічних моніторів з діагоналлю 13,3, 14 і 15 дюймів, що відповідає стандартним 14, 15 і 17-дюймовим моніторам на ЕЛТ.

РК-дисплеї виготовляють за двома різними технологіями:

Монітори з активною матрицею (TFT) - найякісніші й дорогі. У TFT-моніторах застосована спеціальна система контролю квітів, при якій кожен найдрібніший РК-елемент екрану - піксель має свій контролер - спеціальний транзистор, що віддає команди тільки йому. Внаслідок цього картинка на TFT-моніторах здатна мінятися практично миттєво, не залишаючи слідів.

Монітори з пасивною матрицею (DSTN) позбавлені цієї особливості. Внаслідок цього зображення на них більш бліде, та й змінюється воно з явним запізненням. Однак DSTN-монітори дешевше.

За кількістю відображуваних кольорів та вирішенню рідкокристалічні монітори з активною матрицею вже майже встали на один рівень зі звичайними. Поки що максимальним дозволом для більшості моделей є режим 1024х768 при частоті вертикальної розгортки 75 Гц. Правда, така низька частота, на відміну від моніторів на електронно-променевої трубці, практично не викликає дискомфорту у користувачів. Гірше те, що рідкокристалічний монітор поки ще кілька зернистих ЕПТ - практично стандартні моделі з екраном 14 і 15 дюймів мають розмір зерна 0,28 мм.

Жорсткий диск

На відміну від оперативної пам'яті жорсткий диск (вінчестер, HDD- Hard Disk Drive) призначений для довготривалого зберігання всієї наявної в комп'ютері інформації. Інформація зберігається на одній або декількох круглих пластинах з магнітним шаром, над поверхнею яких переміщаються магнітозапісивающіе головки.

Основний параметр, що характеризує вінчестер - його ємність, яка вимірюється в мегабайтах або гігабайтах. Перші вінчестери, що з'явилися на початку 80-х були взагалі 10-мегабайтними. І на ті часи люди просто не знали, що робити з таким колосальним обсягом. Однак зараз стандартним вважається вінчестер об'ємом 20 - 40 Гб. Не рідкість жорсткі диски і об'ємом 60 - 80 Гб. Для комфортної роботи мультимедійний комп'ютер повинен мати вінчестер ємністю не менше 10 Гб.

Практично всі сучасні жорсткі диски випускаються по технології, що використовує магніторезистивний ефект. Завдяки цьому в останні роки ємність дисків зростає швидкими темпами за рахунок підвищення щільності запису інформації. Поява в 1999 році винайдених фірмою IBM головок з гігантським магніторезистивним ефектом (GMR -Giant Magnetic Resistance) призвело до підвищення щільності запису до 6,4 Гб на одну пластину. Теоретично досяжний межа становить близько 20 Гб, тому розвиток технології триває. Однак освоїти її можуть тільки найбільші виробники, бо організація виготовлення багатошарових головок вимагає великих фінансових і інтелектуальних витрат. Поки в промислових масштабах голівки GMR випускають IBM, Fujitsu і небагато інші фірми.

Швидкість обертання жорсткого диска в основному впливає на скорочення середнього часу доступу. Підвищення загальної продуктивності особливо помітно при вибірці великого числа файлів. Сьогодні стандартом для жорстких дисків з інтерфейсом IDE вважається значення 5400 обертів на хвилину (середній час доступу 9 - 10 мс), з інтерфейсом SCSI - 7200 об/хв (середнє час доступу 7 - 8 мс). Вироби більш високого рівня мають частоти обертання відповідно 7200 і 10000 об/хв (середнє час доступу 5 - 6 мс). Для інтерфейсу SCSI з'явилися диски з частотами обертання до 15000 оборотів в хвилину. Кожна сходинка приросту забезпечує збільшення загальної продуктивності приблизно на 25%.

Дисковод CD-ROM

Мультимедійний комп'ютер повинен мати дисковод для читання компакт-дисків - CD-ROM (CD Read Only Memory - пам'ять тільки для читання на компакт-дисках). Це обов'язкова вимога.

З'явився цей дисковод порівняно давно - більше 10 років тому. Але й сьогодні знайти йому заміну непросто. Така популярність CD-ROM обумовлена ??дуже малою вартістю зберігання інформації, великий ємністю носія і універсальностью.ROM придатний для зберігання найрізноманітніших форматів даних:

• Цифрова, комп'ютерна інформація
• Звукова інформація в форматі AudioCD (до 80 хвилин звучання)
• Звуковий інформації у форматі MP3 (близько 9:00 звучання)
• відеоінформації у форматі VideoCD і CD-I (до 1:00 відео)
• Зображень, записаних у форматі «бібліотеки фотографій» фірми Kodak (Kodak PhotoCD)
• І безлічі інших видів інформації.

Носієм інформації на компакт-диску є рельєфна підкладка з полікарбонату, на яку нанесений тонкий шар відбиває світло металу (зазвичай алюмінію). При записи матриці компакт-диска лазерний промінь пропалює в ній крихітні ямки - піти. При читанні диска в CD-ROM світловий потік від лазера фокусується за допомогою оптичної системи таким чином, що точка фокусу розташовується на поверхні дискового носія запису. При суміщенні точки фокусу з пітом, відбите від поверхні мікроуглубленія світловий потік за рахунок дифракції практично не потрапляє на поверхню лінзи. Однак якщо світловий потік відбивається від поверхні диска, покритого захисним шаром, він досягає лінзи і, пройшовши через расщепитель, потрапляє на фотоприймач. При цьому логічного одиниці відповідає ділянку поверхні, що відбиває, а логічному нулю - ділянка рассеивающей поверхні, тобто мікроуглубленія.

У комп'ютер компакт-диск прийшов з техніки цифровий аудіозаписи. Аудіо компакт-диск, званий AudioCD, як і грамплатівка, має один спіральний трек, що починається з периферійної боку диска. Ця спіраль мала 22188 витків і довжину більше 5 кілометрів. Для вирівнювання поздовжньої щільності запису диск обертається зі змінною швидкістю, а привід забезпечує сталість лінійної швидкості носія, що проходить під голівкою. Швидкість зчитування аудіоданих, необхідна для відтворення звуку в реальному часі, відповідає інформаційної швидкості 150 Кб/с. Диск здатний зберігати інформацію 74 хвилин звучання стереофонічного аудіосигналу з частотою квантування 44,1 кГц і 16-розрядними вибірками. На диску діаметром 120 мм використовується лише одне поверхню. У такому ж вигляді з'явилися і перші компакт-диски для зберігання даних.

Сучасні приводи CD-ROM досягли високих швидкостей зчитування інформації завдяки впровадженню технології CAV (Constant Angular Velocity - постійна кутова швидкість). У цьому режимі кутова швидкість диска залишається постійною, відповідно на периферійних ділянках диска дані зчитуються з більшою швидкістю, ніж на внутрішніх ділянках. Середня швидкість зчитування при цьому набагато ближче до мінімальних значень, оскільки запис на диску починається з внутрішніх областей. Сьогоднішні максимальні швидкості дисководів CD-ROM, які вказуються виробниками, традиційно розраховуються виходячи з кратності по відношенню до стандартної одиниці, рівної продуктивності перших CD-ROM (150 Кб/с).

Найсучасніші дисководи мають 58-кратну швидкість зчитування. Оскільки подальше збільшення продуктивності за рахунок збільшення частоти обертання диска практично неможливо (через обмеження з механіки), зараз ведуться дослідження в інших напрямках. Наприклад, фірма Zen Research розробила технологію TrueX, суть якої полягає в паралельному зчитуванні даних з кількох сусідніх витків доріжки. Таким чином забезпечується практично однакова швидкість зчитування по всій поверхні диска, а продуктивність помітно зростає.

Головний недолік стандартних дисководів CD-ROM - можливість зчитувати, але не записувати інформацію. Для цього необхідні інші пристрої - дисководи CD-R або CD-RW.

Дисковод DVD

На самому початку абревіатура DVD позначала Digital Video Disk - цифровий відеодиск. Однак пізніше консорціум DVD відмовився від цього розшифровки. Сталося це тому, що стало ясно: світ народилася не просто нова модель VideoCD, а універсальний носій інформації - як відео і аудіо, і комп'ютерних даних. Привід DVD теж є мультимедійним пристроєм, але поки масового поширення, як CD-ROM, не отримав через високу ціну.

Вперше слово DVD світ почув 8 грудня 1995. Сповістили народження нового стандарту найбільші світові виробники аудіо-відео апаратури і носіїв, які об'єдналися в DVD Consortium: JVC, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thompson і Toshiba, а також гігант кіноіндВлаштуй Time Warner. Пізніше потужний альянс розколовся - Sony і Philips заявили, що будуть розробляти свою власну технологію. У підсумку вони створили власний стандарт PC-RW.

За зовнішнім виглядом DVD невідь відрізняється від звичайного компакт диска. Перевага DVD - його висока ємність. Навіть у найпростішому варіанті (у вигляді одностороннього одношарового диска) ємність DVD становить 4,7 Гб, що у вісім разів перевищує обсяг компакт-диска. А адже диск DVD може бути і двостороннім, багатошаровим. У такому вигляді його обсяг може досягти 17 Гб.

На одному диску можна вмістити до 140 хвилин відео з п'ятьма альтернативними звуковими доріжками різних мовах і чотирма каналами субтитрів. Причому якість, що забезпечує DVD, залишає далеко позаду всі інші види носіїв. В даний час специфікація на формат DVD-ROM (тільки читання) є стандартною і дотримується всіма виробниками. За допомогою приводів DVD-ROM можна зчитувати дані з лазерних компакт-дисків форматів CD-ROM, CD-R, CD-RW, дисків DVD-ROM (односторонніх, двосторонніх, одношарових, багатошарових), дисків відео DVD. Для відтворення відео високої якості у форматі MPEG - 2 непотрібен наявності інших додаткових пристроїв. Для відтворення звукового супроводу якості Dolby Digital необхідна підтримка цього формату з боку звуковий кати.

Сучасні пристрої DVD-ROM відносяться вже до третього покоління. Читання даних здійснюється в режимі CAV (постійної кутової швидкості), кратність для дисків DVD лежить в діапазоні 2 - 6, при читанні дисків CD-ROM швидкість вище - від 10 до 24.

Окрему групу утворюють дисководи з можливістю запису на носій - дисковод DVD-R (одноразова запис), DVD-RAM і DVD + RW (обидва з можливістю багаторазового запису).

Звукова карта

Мультимедійний комп'ютер обов'язково повинен вміти відтворювати якісний звук. Основним пристроєм для роботи зі звуком стали спеціалізовані звукові карти. Вони з'явилися на ринку близько 10 років тому.

Сама по собі звукова карта звучати, зрозуміло, не може. Тому для того, щоб почути звук до неї необхідно підключити колонки. На більшості звукових карт є два входи: лінійний і для мікрофона, один або два виходи: для колонок і для навушників, а також роз'єм для підключення зовнішнього MIDI-пристрої або джойстика.

Будь-яка звукова карта має справу з двома основними форматами комп'ютерного звуку: цифровий (Wave-формат) і синтезований (MIDI). Отже, в її конструкції є два основних елементи, що відповідають за роботу з цими видами звуку: Цифро-аналоговий і аналогово-цифровий перетворювач (ЦАП/АЦП) і синтезатор. Зрозуміло, на платі розташовуються та інші елементи, наприклад, мікросхема, що відповідає за обробку стислого звуку, а іноді - ще й модуль спецефектів.

Цифровий звук можна порівняти з фотографією. Це точна цифрова копія музики, людської мови і будь-якого іншого звуку. Принцип відтворення такого звуку звуковою картою схожий на принцип роботи магнітофона. У цьому випадку звукова карта лише переводить цифровий звук в аналогову форму. Можливо й зворотне - аналогово-цифрове перетворення. Воно відбувається при записі в комп'ютер звуку від зовнішнього джерела.

Цифровий звук - основний стандарт комп'ютерного звуку сьогодні. Саме оцифрований звук ми чуємо, граючи в комп'ютерні ігри, слухаючи аудіо компакт-диск або переглядаючи мультимедіа-енциклопедію.

Якщо цифровий звук можна порівняти фотографією, то синтезований (MIDI) звук можна уподібнити конструкції, яка збирається з стандартних блоків. Блоки - це, простіше кажучи, звуки, зіграні певним інструментом. При відтворенні MIDI-музики на звукову карту йде не цифровий звуковий потік, а команди, що змушують її відтворювати якусь ноту певним музичним інструментом. І звукова карта конструює з посланого їй коду якусь мелодію.

Існують два основні методи відтворення MIDI-звуку - за допомогою частотного синтезу (FM-синтезатор) або хвильової таблиці (Wavetable-синтезатор).

В FM-синтезаторі кожен інструмент описаний як сукупність кількох частотних генераторів простих частот, для кожної з яких задані амплітуда, частота, фаза та інші параметри. Тому якість музики на звуковій карті з FM-синтезатором залишає бажати кращого. В даний час всі великі виробники звукових карт припинили їх випуск.

У табличному синтезаторі використовується хвильова таблиця. Це свого роду банк, де зберігаються оцифровані зразки звучання реальних інструментів. Тому музика на табличному синтезаторі звучить більш реалістично і якісно. Табличним синтезатором забезпечені практично всі сучасні звукові карти.

Сучасні звукові карти бувають 16 або 20-розрядними. Відмінність цих двох типів карт в якості відтвореного ними звуку. 16-ітние карти забезпечують непогане звучання і є звуковими картами на кожен день. 20-бітна карта - вибір професіоналів.

Звукові карти також різняться за кількістю голосів, які може одночасно відтворювати встановлений на ній синтезатор при відтворенні MIDI-музики. Звичайно, краще карти з великим числом голосів. Однак рідко в якій MIDI-мелодії можна знайти більш 32 голосів, тобто партій інструментів.

Ще однією важливою характеристикою є частота квантування звуку. Стереозвук високої якості повинен мати частоту не менше 44,1 кГц. Багато сьогоднішніх звукові карти підтримують навіть частоту 48 кГц, хоча на практиці така частота навряд чи знадобиться. 44 кГц - цілком пристойна частота оцифровки і саме така частота використовується при запису аудіо компакт-дисків.

Клавіатура

Клавіатура - зовнішнє пристрій, що служить для введення буквено-цифрової інформації, а також виконує функції управління. Вона є невід'ємною частиною персонального комп'ютера. З часів появи ПК аж до самого останнього часу зовнішній вигляд і структура клавіатури залишалися практично незмінними.

Після виходу операційної системи Windows 95101-клавішні клавіатури були замінені клавіатурами зі 104 клавішами. Три нових клавіші були додані, щоб реалізувати деякі можливості нової операційної системи. З появою Windows 98 на багатьох клавіатурах також були додані клавіші управління режимом енергоспоживання комп'ютера - Power off (включення/відключення живлення), Standby або Sleep (перехід в режим очікування або сплячки ), Wake Up ( пробудження системи).

В даний час існують і, так звані, мультимедійні клавіатури. Їх мультимедійність полягає в наявності додаткових клавіш і пристроїв. Серед клавіш можна відзначити: клавіші управління CD-ROM, клавішу ініціалізації підключення до сервіс-провайдеру, клавіші, дублюючі основні кнопки панелі управління Internet Explorer і універсального програвача, управління регулятором гучності та інші. В якості додаткових пристроїв часто виступають: вбудований мікрофон, а іноді і динаміки, трекбол, сенсорна панель, порт інтерфейсу PMCIA, і навіть світлодіоди підсвічування клавіш.

Зараз клавіатури випускаються з кількома варіантами інтерфейсів: стандартний роз'єм DIN5, роз'єм PS/2, інтерфейс USB, інфрачервоний порт, Bluetooth.

Миша

Будь-який сучасний, а вже тим більше мультимедійний, комп'ютер не можливо уявити собі без такого пристрою введення як миша. Сьогодні ми проводимо в контакті з мишею набагато більше часу, ніж з клавіатурою. Фактично з її допомогою ми виконуємо всі доступні операції, окрім хіба що введення тексту і цифр.

Миша передає в систему інформацію про своє переміщення по площині і натисканні кнопок. Звичайна опто-механічна конструкція має вільно обертається масивний прогумований кульку в днищі корпусу, передавальний обертання на два координатних диска з фотоелектричними датчиками. Датчики кожної координати являють собою дві відкриті оптопари (світлодіод - фотодіод), в оптичний канал яких входить обертовий диск з прорізами. Оптопари датчиків можуть бути виконані у вигляді монолітних конструкцій, а можуть бути і окремими елементами, встановленими на друкованій платі.

Миші випускають з трьома або двома кнопками. Для більшості користувачів достатньо Двокнопочне вироби, так як третя кнопка застосовується досить рідко і, як правило, в спеціалізованих професійних додатках. У 1997 році Microsoft розробила нову миша під назвою Microsoft IntelliMouse - на перший погляд, звичайна двокнопочні миша з маленьким коліщатком, розташованим між клавішами. За допомогою його програмованих функцій можна виконувати додаткові операції, наприклад, управляти смугою прокрутки багатьох популярних програм від Microsoft (MS Word, MS Excel, MS Internet Explorer). Пізніше з'явилися інші миші з схожими можливостями.

У 2000 році вперше з часів створення першої миші (1983 рік) з'явилася конструкція, в якомусь сенсі революційна - оптична миша. Першою мишею цього класу стала розробка Microsoft IntelliMouse Explorer. Вона не має обертових частин і працює на будь-якій плоскій поверхні. Принцип роботи її механізму полягає в безперервному скануванні світловим мікроімпульсів підстильної поверхні, прийомі відображеного імпульсу оптичним детектором і обробці отриманих сигналів вбудованим цифровим сигнальним процесором. Зважаючи на відсутність рухомих частин, такі миші є дуже довговічними.

Висновок

І так, що ж таке «мультимедійний комп'ютер»?

Насамперед, це комп'ютер, призначений в першу чергу для дому, навчання та розваг. Адже ставити в офіс мультимедійний комп'ютер буде невиправдано дорого. Для роботи з офісними додатками, такими як текстовий або табличний редактор, база даних і т.д. зовсім необов'язково мати звукову карту або потужний 3D-прискорювач.

По-друге, мультимедійний комп'ютер повинен мати такі основні мультимедійні пристрої:

Відеокарта з 3D-прискорювачем, що встановлюється в слот AGP, бажано з телевізійним тюнером і апаратним кодеком MPEG, для декодування VideoCD і DVD. Обов'язкова підтримка бібліотеки Direct3D. Частота RAMDAC повинна бути не нижче 170 МГц і глибина кольору не менш 8 біт на кожен каналtify"> Дисковод для компакт-дисків CD-ROM, що читає диски CD-ROM, CD-R і CD-RW. Бажано наявність приводу DVD. Зараз дисковод DVD є трохи на багатьох комп'ютерах через його високу ціну. Однак, як багато хто стверджує, DVD - дисковод, який у майбутньому має замінити CD-ROM. Вже зараз йому знайдено застосування. Наприклад, повна версія мультимедіа-енциклопедії Кирила і Мефодія поширюється на DVD. В основному ж на DVD зараз поширюються фільми.

- бітова звукова карта з частотою квантування не менше 44 кГц у форм-факторі PCI. На звуковій карті повинен бути встановлений табличний синтезатор. Звукова карта повинна підтримувати повний дуплекс.

По-третє, на комп'ютері повинна бути встановлена ??операційна система, підтримує і забезпечує роботу всіх мультимедійних пристроїв, включаючи їх специфічні функції. Слід зазначити, що найбільш придатною операційною системою для мультимедійного комп'ютера є Windows 98 або Windows ME. Вона дозволяє щонайкраще використовувати можливості комп'ютера і зокрема його мультимедійних компонентів.

Таким чином, мультимедійний комп'ютер - це комп'ютер, що забезпечує повнофункціональну роботу мультимедійних програм, тобто має можливість відтворювати різні звуки, музику і віддання, переглядати графічні зображення.

Список літератури

1. Борзенко А.Е., Федоров А.Г. «Мультимедіа для всіх» - М .: КомпьютерПресс, 1996
2. Гук М. «Апаратні засоби IBM PC. Енциклопедія »- СПб.: Питер, 2001
3. Дьяконов В.П. «Популярна енциклопедія мультимедіа» - М .: ABF, +1996
4. Журнал «КомпьютерПресс» № грудня 2000 - М .: КомпьютерПресс, 2000
5. Колаіч Н.І. «Ремонт CD-програвачів: принципи роботи, типові несправності» - М .: Радіотон, 1998
6. Леонтьєв В. «Персональний комп'ютер. Універсальний довідник користувача 2000 »- М .: Олма-прес, 1999.
7. Мураховський В.І., Євсєєв Г.А. «Залізо персонального комп'ютера. Практичне керівництво »- М .: ДЕСС КОМ, +2001