Реферат Современное поколение персональных компьютеров
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание
Введение…………………………………………………………….……2
1. Аппаратное обеспечение…………………………………………….3
1.1. Центральные процессоры……………………………………….3
1.2. Оперативная память современного ПК………………………...5
1.3. Видеоадаптеры и графические ускорители……………………5
1.4 Звуковые платы и DSP………………………………………….7
2. Переход от шинных к гибридным…………………………………...8
2.1. Спецификации AC’97……………………………………………9
2.2. AMR модемы и AMR звуковой тракт………………………….10
2.3. NSP……………………………………………………………….10
3. DVD – прорыв в большую память………………………………….11
4. Новый высокоскоростной цифровой интерфейс…………………..13
4.1. Основные характеристики IEEE-1394………………………….14
4.2. Ожидание IEEE-1394……………………………………………15
5. Периферийные устройства…………………………………………..16
5.1. Фотопринтеры……………………………………………………16
5.2. Цифровые фотокамеры…………………………………………..16
5.3. Мониторы будущего……………………………………………..17
Список используемых источников……………………………………...19
Анатация.
В предлагаемом реферате представлен краткий обзор новых разработок аппаратного обеспечения ПК, описание основных частей современных домашних компьютеров, принцип их действия и функциональное назначение.
Также рассматривается ряд периферийных устройств, наиболее часто используемых в работе с домашними компьютерами.
В реферате представлены новые технологии с использованием последних разработок наиболее известных фирм-производителей аппаратного обеспечения.
Затронуты так же и вопросы дальнейшего усовершенствования и модернизации ПК на началах развития новых технологий разработки и изготовления аппаратных средств.
Введение.
За последние несколько лет компьютер становится всё в большей
степени неотъемлемой частью почти каждого человека. Использование ПК не только существенно облегчает интелектуальный труд и помогает решать сложнейшие задачи всех уровней жизнедеятельности человека, но и способствует развитию информационных технологий науки и техники, коренным образом изменяя наше сознание.
В век компьютеров, глобальных сетей и телекомуникаций каждый человек, столкнувшись с этим миром, постепенно, с большим трудом, методом проб и ошибок становится квалифицированным пользователем, применяя накопленные знания в решении каждодневных больших и малых вопросов и проблем.
1.1. Центральные процессоры.
Центральный процессор (CPU) – это сложная микросхема, состоящая более чем из 10 000 000 транзисторов, которые получают команды (инструкции), выполняет их и осуществляет контроль за выполнением. Процессор состоит из арифметическо-логического устройства, счётчика команд (который является одним из ригистров процессора) и дешифратора. В процессоре имеются регистры для временного хранения информации. После запуска программы счётчик извлекает команду из памяти и отслеживает её очерёдность. Потом команда анализируется дишефратором, который определяет её тип. Тем временем счётчик готовится к извлечению следующей команды. Далее команда поступает в арифметико-логическое устройство, которое выполняет вычисления и проводит сравнения. Для ускорения работы процессора применяются различные усовершенствования: конвеер команд, паралельное выполнение, предсказания переходов. Современные процессоры работают быстрее, чем оперативная память. Поэтому в процессор встраивают КЭШ- -память небольшёго объёма, но более производительную. Все данные и команды, которые процессор запрашивает из основной памяти, также записываются в КЭШ. КЭШ-память современных процессоров является двух- или трёхуровневой. КЭШ-память первого уровня (L1) – самая маленькая по объёму (16-64 Кб), но самая быстрая. КЭШ L2 и L3 ( до 2 Мб) имеет значительно больший объём, но не редко работает на пониженой частоте и уступает по производительности. Современные микропроцессоры имеют тактовые частоты 200-600 Мгц, что означает их способность работать на скоростях 200-600 млн тактов в секунду и выполняет около милиарда команд в секунду. Первый микропроцессор Intel 4004 работал на частоте 750 кГц, содержал 2300 транзисторов, а современная Alpha 21264 легко работает на частоте 600 МГц и содержит 15,2 млн транзисторов.
1999 год стал особенно богатым на микропроцессорные новинки. Основные производители представляют процессоры следующего поколения, с новой архитектурой ядра, более глубокой конвейрезацией, парралелизмом и другими решениями, повышающими производительность. Этот год становится закатом платформ Socket7 ( Socket7- разновидность разъёма для процессора на материнской плате, под который ранее выпускались процессоры Pentium 1, а затем и AMD K6/K6-2) так как производители x86-совместимых процессоров перешли на более мощный и расширенный Socket 370, в который вставляются процессоры INTEL Celeron A с высокими тактовыми частотами (400-466mhz) и кэш-памятью второго уровня(L2) до 128 килобайт, находящейся непосредственно на ядре процессора, что обеспечивает высокую производительность в области трёхмерной графике и повышенное быстродействие в офисных приложениях.
Существует такой процессор, как AMD K6-3, который действительно в состоянии попытаться обогнать Pentium III , ведь у K6-3 – кзш второго уровня расположен тоже на ядре процессора, и состовляет 256 кб., что в два раза меньше, чем у Pentium III, и частота шины у него 100 мгц, и у Pentium III – тоже 100 мгц, но тесты и испытания показывают, что Pentium III всё же немного побыстрее, так что на сегодняшний день самый перспективный процессор – Pentium III.
В середине 1999 года корпорация INTEL подняла частоту своего Pentium III до 550 мгц, ещё и новые инструкции – всё это значительно повышает скорость работы браузеров Internet. В настоящее время насчитывается около 16 подключаемых модулей для Web браузеров и 30 узлов, оптимизированных для Pentium III.
Самой ожидаемой новинкой второй половины этого года является AMD K7, в котором реализована поддержка 200-мегагерцевой системной шины Alpha EV6 с тактовой частотой 200 Мгц (для сравнениях в продукции INTEL частота шины от 66 до 100 Мгц) и дополнительным набором команд 3D Now! для улучшения трёхмерной графики. Имеется и кэш L2, размером 512кб, а в дальнейшем планируется и увеличение до 3мб. Тактовая частота этого процессора 600 мгц, выполнен процессор по 0,25 микронной технологии, а в дальнейшем планируется внедрить и более мелкую геометрическую технологию.Этот сверхсовременный процессор и устонавливается тоже на специально для него разработанный фирмой AMD разъём – Slot A, который по внешнему виду похож на Slot 1, исполизуемый Пентиумами II/III. Кстати, по результатам теста Pentium III оказался заметно мощнее, чем AMD K7, так что INTEL всё же опередил AMD.
1.2. Оперативная память современного ПК.
Из возможных кондидатов на роль памяти для будущих систем фирма Intel выбрала память типа DRD-RAM (Direct Rambus D-RAM) и получила поддержку от всех ведущих мировых производителей памяти, которая, лицензировав соответствующую технологию у фирмы Rambus способны быстро наладить производство в нужных объёмах. Первым чипсетом, поддерживающим память Direct Rambus DRAM, будет i440 jx фирмы Intel для процессора Pentium III. Такая память является по сути разновидностью синхронной памяти, но снабжена специальным более быстродействующи м интерфейсом. Каждая микросхема DRD-RAM имеет внутреннюю многобанковую структуру с чередованием (16 банков), что и обеспечивает высокую пропускную способность. Тактовая частота составляет 400 МГц, но обмен осуществляется по обоим фронтам импульсов, то есть с частотой 800 МГц. Данные, шириной 16 бит поступают с интервалом 1,25 наносекунд, так что пропускная способность составляет 1,6 Гбт / сек. Может использоваться несколько (до 4) каналов; пропускная способность при этом возрастает до 3,2 ; 4,8 или 6,4 Гбт / сек.
Высокоскоростная шина соединяет только контроллер памяти и DRD-
-RAM, а сам контроллер соединяется с шиной процессора обычным образом: контроллер согласует частоту и разрядность процессорной шины и DRD-RAM, формируя 64-разрядное слово из 16-разрядных (при одном канале), передавая его в процессор с частотой процессорной шины.
1.3. Видеоадаптеры графические ускорители.
Прогресс в области трёхмерных видеоускорителей предсказывали ещё в прошлом 1998-м году, однако никто не предпологал, что он будет столь значительным. Ни один из выпущенных в этом году видеоадаптеров не ограничивается работой с двухмерной графикой – все они в большей или меньшей степени поддерживают функции построения трёхмерных изображений. Лидер прошлого года 3D-FX (Voodoo) недолго порожал всех принципиально новой и красивой графикой, но современные ускорители при меньшей стоимости в несколько раз быстрее, при этом все новые 2D-3D ускорители выпускаются в виде видеоадаптеров, следовательно они постепенно становятся неотъемлемой частью современного домашнего компьютера.
Производители делового програмного обеспечения теперь усиленно работают над применением новых графических функций в офисных приложениях.
Производители же игр и другого програмного обеспечения совершенно свободны от таких раздумий, ибо теперь они могут сделать гораздо более реалистичными происходящие на экране события. На сей день разговоры о настоящем погружении в виртуальную реальность получают некоторый смысл.
В начале этого (1999) года на новых материнских платах стал появляться дополнительный слот AGP ( Aceleration Graphic Port), разработанный специально для установки графических ускорителей, который представляет собой “расширенный” слот PCI, но с более высокой скоростью обмена данными и с прямым доступом к оперативной памяти, что позволяет работать с текстурами в оперативной, а не в видио памяти, так как видеопамять ограничена, а оперативную всегда можно расширить, установив дополнительные модули. К стати для нормальной работы современного ускорителя необходимо устонавливать не менее 64 мб оперативной памяти, а рекомендуется – 128 мб. Но не даром ускорители “отрезают” столько памяти, ведь в них реализовано очень много новшеств, например:
- фильтрация текстур (сглаживание “квадратиков” при приближении объекта)
- высококачественное затенение или затуманивание, что придаёт реальность графике
- прозрачность объектов, масштабирование и геометрические искажения
- Z-буферизация (срезание текстур в невидимой части)
- повышение FPS (фрагментов в секунду (в настоящее время норма – от 70 и выше))
- поддержка 16 или 32-х разрядной цветовой политры (16,7 млн. цветов)
- увеличение экранного разрешения (до 1800x1600) без потери плавности движений
и многое другое.
1.4.Звуковые платы и DSP.
Основной прорыв в направлении аудиоинформации произошёл тогда, когда звуковые карты стали стандартным оборудованием обычного персонального компьютера. С тех пор звуковые средства ПК постоянно совершенствовались: улучшалось качество звука, из монофонического он стал стерео-(и более)-фоническим. В области синтеза музыки бытовые звуковые карты достигли результатов, которые ранее можно было получить только при использовании профессиональной звуковой аппаратуры.
Внедрено объёмное звучание. В конце 1998 года при переходе звуковых карт на более быструю шину PCI, появился вполне нормальный трёхмерный звук. Вообще говоря, появился объёмний звук уже давно, (он заключался в подмешивании противоположного канала противофазно другому, в результате создавался эффект звучания за пределами колонок, но терялось разделение стереоканалов) , но оставалось желать лучшего. Но сейчас появились даже две конкурирующие технологии: A3D компании Aureal и EAX от ведущей компании Creative. Сначала лидером являлся стандарт A3D, достоинством которого явлалось то, что A3D обеспечивал нормальное 3D звучание даже на двух колонках. EAX в свою очередь был менее распространённым, слабо поддерживалась новым програмным обеспечением и для получения хорошего объёмного звука было необходимо использование четырёх колонок. Однако, теперь считается, что для достижения нормального звучания необходимо использовать именно четыре колонки, да и некоторые фирмы лицензировали EAX и начали выпуск недорогих звуковых карт с такой поддержкой.
Большинство современных звуковых плат снабжены так называемым DSP процессором.
DSP процессор (Digital Sound Processor) представляет собой специализированный чип, способный изменять и обрабатывать звук не только без использования центрального процессора системы, но ещё и в реальном времени, что програмно добиться невозможно. DSP, в зависимости от набора функций, обычно наделён, например, многополосным зквалайзером (обычно 10 полос), эффектами симуляции помещений и залов, реверберацией, многослойным “эхо”, линией задержки (что необходимо для избежания аккустической обратной связи при использовании микрофона), повышением и понижением тональности звука (естественно без изменения скорости) методом гранулирования и повтора мельчайших фрагментов звука и многим другим.
2. Переход от шинных к гибридным.
Когда-то компьютеры типа IBM PC в специальной литературе приводились как пример шинной архитектуры, однако с течением времени они стали приобритать всё большее сходство с одноплатными компьютерами. В этой главе речь пойдёт о технологиях AMR и NSP.
Персональные ЭВМ профессионального назначения обычно базировались на шинной архитектуре. Основой этой технологии является наличие стандартной шины, к которой подключены все контроллеры. В идеале на материнской плате шинного компьютера должен находиться только контроллер шины, а всё остольное помещаться на отдельные платы. В большей части ПК материнская плата всегда содержала процессор, некоторое количество ОЗУ и контроллер клавиатуры, так что изначально система была гибридной.
Первой на отдельную шину пересела оперативная память. Потом появилась шина PCI. Тихо и незаметно на системную плату перекочевали последовательные и параллельные порты, а так же контроллеры жестких и гибких дисков. Все они были интегрированы в набор микросхем поддержки, как и контроллер шины ISA. Контроллер новой последовательной шины USB никогда и не был отдельным устройством. Функционально все эти устройства объединены с набором микросхем поддержки, так что в этом плане современный PC-совместимый компьютер гораздо ближе к одноплатным, чем к шинным устройствам.
Всё новые и новые устройства начинают входить в стандартную комплектацию компьютера. Они либо просто перемещаются на материнскую плату, объеденяясь с другими компонентами, либо получают собственные интерфейсы, лучше приспособленные, чем стандартная системная шина. В ближайшее время такая судьба ожидает модемы и звуковые карты.
2.1. Спецификации AC’97.
Данная спкцификация описывает технологию работы PC с аналоговым сигналом, в первую очередь со звуком, отсюда и название – Audio Codec. Функционально AC’97 состоит из двух раздельных микросхем: одна работает с цифровым сигналом, вторая – с аналоговым. Это улучшает соотношение сигнал / шум. Собственно AC’97 называется чип, выполняющий функции аналого-цифрового преобразователя.Вторая часть, называемая Digital CA’97 controller отвечает за все операции с цифровым звуком: микширование каналов, изменение частоты выборки и т.д. Стандартизирован так же и интерфейс с помощью которого должно происходить общение этих двух микросхем, пятипроводной двунаправленой AC-link. Когда готовилась следующая версия спецификаций AC’97 2.0 разработчики учли, что с двумя типами сигналов работает не только звуковая карта, но и модем. Таким образом, начиная с версии 2.0 данной спецификации описывает уже три возможных конфигурациии: модем, звуковая картв и объединение этих двух устройств именно на AC’97 2.0 и базируется технология AMR.
2.2.AMR модем и AMR звуковой тракт.
AMR (Audio Modem Raiser) – это контроллер, который встраивается непосредственно в набор поддержки. На материнскую плату выносится общая часть модема и звуковой карты, а именно ЦАП и АЦП. На материнской плате появляется очень короткий слот, куда вставляется специальный модуль, а уже на нём расположены остальные блоки для реализации функций модема и звуковой карты. На карте также будут находиться все внешние разъёмы: для подключения колонок, микрофона, телефонной линии и т.д. В соответствии спецификациям AC’97 и наличие контроллера прямо в чипсете позволяет надеяться на получение весьма неплохих по характеристикам модема и звуковой карты за низкую цену.
2.3. NSP.
Сразу же после начала выпуска процессоров семейства Pentium на страницах прессы замелькала абривиатура NSP. Расшифровывается она как Native Signal Processor и означает обработку всех сигналов силами центрального процессора. Фирма Intel потратила много сил, что бы убедить произволителей и покупателей в том, что достаточно лишь купить процессор Pentium – и не придётся тратиться на специализированные микросхемы. Сам процессор, дескать, справится одновременно с функциями и модема, и с воспроизведением высококачественного стереозвука и т.д. Вскоре про NSP забыли: не так велика была скорость имеющихся процессоров.
Сейчас же NSP может снова вернуться к нам в обновлённом виде – под прикрытием AMR. Процессоры ныне стали гараздо производительнее. AMR, в отличае от NSP позволяет снаять с процессора наиболее сложные операции по преобразованию цифро-аналогово сигнала.
3. DVD – прорыв в большую память.
DVD – многофункциональный цифровой оптический диск с высокой плотностью записи информации. В зависимости от их вида и назначения различают следующие типы дисков:
- DVD-video – для записи цифровых сигналов звука и изображения, подвергнутых процедуре сжатия цифрового потока;
- DVD-audio – для записи высококачественного нескомпрессированного цифрового звука с параметрами дискретизации 24бит / 96кГц (что в два раза превосходит компакт-диск);
- DVD-ROM – для записи компьютерных программ и другой цифровой мультимедиа информации;
- DVD-R – диски с возможностью однократной записи информации;
- DVD-RW – с возможностью многократной перезаписи данных.
По конструктивному исполнению DVD-диски делятся на 4 различных типа. Они бывают одно- и двухслойными, при этом информация может записываться на одной или на двух сторонах диска. Цифра в наименовании – это округленное значение ёмкости.
- DVD-5 – Однослойные односторонние диски с ёмкостью 4,7 Гбт. Имеют стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм. Запись данных осуществляется только на одной стороне диска.
- DVD-9 – Двухслойные односторонние диски ёмкостью 8,5 Гбт. Имеют два информационных слоя; внутренний слой, на поверхность которого наносится второй внешний информационный слой из специального полупрозрачного материала.
- DVD-10 – Двухсторонний диск с одним информационным слоем. Обладает ёмкостью 9,4гб.
- DVD-18 – Двухсторонний диск с двумя информационными слоями, ёмкость 17гбт.
Двухслойные DVD-диски имеют имеют два информационных слоя толщиной по 0,6мм каждый. Внутренний информационный слой выполняется по стандартам технологии пресования пит (микроуглубления на дорожках диска, прожигаемые лазерным лучём) и напыление отражающего слоя. Затем поверх него наносится второй – полупрозрачный слой толщиной 0,6 мм , на котором формируется второй информащионный слой. Общая толщина двухслойных дисков составляет 1,2мм, что соответствует размерам стандартного CD. Для считывания двухслойных DVD-дисков применяются специальные универсальные оптические головки с переменным фокусным расстоянием, которые могут быть перефокусированы по глубине: либо на внутреннем, либо на внешнем информационных слоях. При считывании двухслойного DVD-диска универсальная оптическая система DVD-ROM’a в начале будет фокусировать луч лазера на внутренних информационных треках диска, при этом луч будет проходить через полупрозрачный внешний слой. После окончания данных на этом слое луч перефокусируется на наружный слой.
Высокая информационная ёмкость DVD-диска обусловлена увеличением плотности записи информации на диск более чем в 7 раз по сравнению со стандартными оптическими дисками (4,7 Гбт у самого простого варианта диска, в то время как у простого CD всего 0,65 Гбт). Это стало возможным благодаря следующим технологическим новшевствам:
- В DVD-диске существенно уменьшены геометрические размеры пит с 0,83мкм (CD)
до 0,4мкм (DVD).
- Резко уменьшен шаг “спирали” между соседними дорожками пит – с 1,6мкм (CD) до 0,74мкм (CD).
Для надёжного считывания этих данных для DVD-ROM’ов потребовалось разработать значительно более прецизионные оптические лазерные головки. Кроме того, для считывания более мелких пит используется лазерный луч с меньшей длиной волны 0,635-0,650 мкм и увеличены до 0,6 апертуры линзы. Это позволило сфокусировать лазерный луч в пятно гораздо меньших размеров и обеспечить надёжное считывание микрорельефа DVD-дисков.
Компания Hewlett Packard объявила о выпуске первого дисковода DVD с возможностью перезаписи, изготовленного по технологии DVD+RW. Современные мультимедийные приложения нуждаются во всё больших объёмах сменной памяти, и появление перезаписываемых дисков DVD ёмкостью 3 гигабайта на сегодняшний день является очень удачным решением этой проблемы. В объёме 3 гб можно запомнить, например, 100 минут сверхвысококачественного цифрового видео или 50 часов музыки в максимальном качестве в формате MP3. Этот объём равен 2000 дискет, что показывает, на сколько за последние десять лет продвинулась технология сменной памяти.
4. Новый высокоскоростной цифровой интерфейс.
IEEE-1394, FireWire и i.Link – эти три названия одного и того же высокоскоростного цифрового последовательног интерфейса, который служит для передачи любых видов цифровой информации. IEEE-1394 – это стандарт нового интерфейса 1394 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), контроллеры дла которого разработала и выпускает фирма Adaptec, Firewire – зарегистрированный товарный знак фирмы Apple, принимавшей активное участие в его разработки, а i.Link – торговый знак и логотип для обозначения шины соединения между цифровыми бытовыми устройствами фирмы SONY. Области применения IEEE-1394 – высокоскоростной доступ к устройствам хранения информации, таким как жёсткие диски, приводы CD и DVD, а так же к устройствам ввода, таким как сканеры или платы оцифровки видео, и к другому аудио- и видеооборудования. Этот стандарт позволяет объединять аппаратные и програмные средства для передачи потоков данных 100, 200 или 400 Мбит / cек., обладает привосходными характеристиками, гибкостью и простотой использования, а кроме того, способен при необходимости давать при передаче приоритет тем данным, для которых синхронизация по времени является критичным фактором (как, например, аудио и видео). При этом полностью цифровой интерфейс исключает необходимость в преобразовании цифровых данных в аналоговые и избегает возникающих потерь. Благодаря вышеперечисленным качествам IEEE-1394 хорошо подходит для передачи цифрового видео в компьютер и практически не имеет альтернативы в этой области. Связь между устройствами с интерфейсом IEEE-1394 может включаться и выключаться непосредственно на время их работы (так называемое горячее подключение) без выключения питания и перезагрузки. IEEE-1394 стало международным стандартом недорогого интерфейса, который позволяет объединить всевозможные цифровые устройства для развлечений, коммуникации и вычислительную технику в бытовой мультимедийной цифровой комплекс. Иными словами, все IEEE-1394-устройства, такие как цифровые видео- и фотокамеры, DVD- устройства и другие приборы, прекрасно стыкуются как с персональными компьютерами, оснащёнными подобным интерфейсом (его поддерживают и Mac, и PC – компьютеры), так и между собой. Это означает, что теперь пользователи теперь могут передавать, обрабатывать и сохранять данные (в том числе изображения, звук и видео) с высокой скоростью и практически без какого-либо ухудшения качества.
4.1. Основные характеристики IEEE-1394.
- небольшой тонкий кабель для последовательной передачи сигналов обещает полностью заменить в недалёком будущем грамоздкие и более дорогие варианты;
- простой в использовании интерфейс исключает необхолимость дополнительной настройки, установки терменаторов и идентификационных номеров устройств;
- подключение в “горячем” режиме позволяет избежать задержек, связанных с перезагрузкой комльютера (пользователи могут подключать и отключать любые IEEE-1394-устройства, когда шина находится в активном состоянии – они тут же автоматически распознаются и включаются в систему).
- Недорогие контроллеры, рассчитанные на бытовые устройства, обеспечивают гарантированную передачу критичных по времени данных и снижают требования к дорогостоящим буферным устройствам;
- Расширяемая архитектура позволяет совместно использовать подключенные к шине устройства с пропускной способностью в 100, 200 и 400 Мбит / сек;
- Гибкая топология соединений (звездой или разветвлённым деревом) позволяет упростить подключение для обмена данными между устройствами;
- Отсутствие необходимости получения разрешения на применение стандарта, а следовательно, и проблема лицензирования для использования контроллера IEEE-1394 в различных изделиях.
Управление последовательной шиной включает в себя:
- автоматическое конфигурирование с полной оптимизацией произвольного распределения временных соотношений;
- гарантии адекватной электрической мощности для всех устройств, подключение к шине; назначение главного IEEE-1394- устройство в цикле;
- назначение изохронного канала идентификации (ID) и выдачу сообщений о возникающих ошибках.
Важно отметить, что по интерфейсу IEEE-1394 возможны два типа передачи данных: асинхронный и изохронный.
Асинхронная передача реализуется по традиционному компьютерному интерфейсу загрузки и сохранения данных в определённой области памяти. Изохронные каналы обеспечивают гарантированную передачу данных с предопределённой скоростью, что очень важно для обмена мультимедийными в реальном масштабе времени, поскольку передавать такие данные необходимо в строго определённые интервалы.
4.2. Ожидание IEEE-1394.
Первым практическим применением стандарта IEEE-1394 для прямой передачи аудио- и видеоданных в цифровом формате со скоростью 100 Мбит в секунду стал интерфейс видеокамер формата DV, разработанного фирмой SONY. Таким образом первоначально IEEE-1394 контроллеры использовались как устройства сопряжения компьютера с цифровыми камерами и другими цифровыми аудио-визуальными устройствами. Цифровое видео, мультимедийные CD и DVD устройства и бытовые сети – вот первые области применения IEEE-1394 на рынке.
В дальнейшем IEEE-1394 начнёт постепенно осваивать и новые области применения, в том числе и те, где сегодня традиционно используется SCSI.
IEEE-1394 уже обеспечивает более высокую скорость и удобство использования, чем большинство существующих интерфейсов, а в недалёком будущем позволит значительно снизить и стоимость подключаемых устройств. Кроме того, параметры таких устройств, как жёсткие диски, сканеры, принтеры, CD и DVD дисководы при переходе на IEEE-1394 могут быть значительно улучшены.
Промышленным объединением 1394 Trade association и соответствующей Группой изучения IEEE-1394.1 отмечаются и дополнительные преимущества при использовании нового интерфейса, в частности:
- гигабитные скорости и надёжность соединений;
- возможные увеличения длины кабеля для передачи A/V команд и протоколов управления шинами IEEE-1394;
- межсетевое сопряжение IEEE-1394 с интерфейсами связи.
5. Перефирийные устройства.
5.1. Фотопринтеры.
Современные фотопринтеры способны выводить на печать изображения фотореалистического качества. Чаще всего в этих целях используют струйные принтеры. Впечатляющие результаты печати на струйных принтерах достигаются непрерывным совершенствованием всех параметров. Улучшается конструкция печатающих головок и чернильных картриджей. Применяются новые быстросохнущие и влагоустойчивые чернила, осуществляется переход на шестицветную печать, что способствует более плавным переходам оттенков.
В некоторых моделях принтеров используются сухие чернила, где печать осуществляется термическим переносом сухого красителя, что позволяет получить высококачественное изображение не только на бумаге, но и на носителях для термоперевода на ткани и твёрдые поверхности.
В последнее время стали появляться красители типа металлик (золотой, серебряный, красный и синий), которые приводят к потрясающим эффектам.
Разумеется, многие лазерные цветные принтеры способны превзойти по качеству печати любой струйный, но цена их во много раз превышает стоимость струйных аналогов.
5.2. Цифровые фотокамеры.
Цифровые фотокамеры способны заменить обыкновенный фотоаппарат, и даже во многом превзойти, ведь не нужно проявлять фотоплёнку, печатать фотографии в лабораторных условиях и т.д. В настоящее время цифровые фотокамеры способны делать снимки профессионального качества, сохраняя их при этом на очень удобные носители информации типа Memory Stick, или во внутреннюю память. Редактирование же фотоснимков обеспечит компьютер, используя соответствующее программное обеспечение, а распечатать фотографии в проффесиональном качестве способен любой современный фотопринтер. Некоторые снимки вообще незачем распечатывать, а можно, к примеру, создать фотоальбом на компакт-диске.
Чтобы переписать снимки из фотокамеры на компьютер для последующего редактирования, хранения или распечатки, большинство камер оборудованы разъёмом последовательного порта. С помощью соединительного шнура, входящего в комплект камеры, происходит переача изображений. Существует и другой способ связи камеры с компьютером – адаптер для карт Smert Media, выполненный в виде трёхдюймовой дискеты-адаптера. В боковое отверстие вставляется Флэш---карта, после чего адаптер вставляется в трёхдюймовый дисковод.
5.3. Мониторы будущего.
В последнее время мониторы достигли почти идеального качества воспроизводимого изображения и фирмы производители стали совершенствовать их в сторону защиты здоровья пользователя и основным показателем является частота обновления изображения.
Относително безопасный для здоровья пользователя графического режима лежит за рамками PC’99. Однако среди рекомендованных приводится частота регенерации изображения – 85 гц (то есть изображение сменяется на экране со скоростью 85 кадров в секунду). Считается, что относительно безопасной частотой является и 75 гц. При такой частоте человеческий глаз якобы не способен уловить мерцание и быстрой усталости не наступает, а на обычных телевизорах частота обновления экрана ещё меньше – 50гц. На жидкокристаллических мониторах используется другой метод формирования изображения (нет пробегающего по экрану луча), поэтому изображение не мерцает даже на частоте 60 гц и частота регенерации в 60 – 75 гц может считаться вполне удовлетворительной. Так что за последние десять лет принципиально нового ничего не изобрели, кроме светящегося пластика.
Светящийся пластик. Речь пойдёт только об одном свойстве полимеров: свечение при пропускании электрического тока.
Привыкнув к пластмассовой изоляции, трудно поверить, что пластик может быть ещё и проводником. Однако вот уже 30 лет ведутся исследования в области проводящих и сверхпроводящих пластмасс. Учёные довели проводимость пластиковых проводов примерно до уровня меди, причём не только в лаборатории, но и на правктике. Скоро так получат и сверхпроводимость при комнатной температуре. За последние 5 лет компании CDT удалось поднять квантовую эффективность для двухслойного пластика с 0.01 % до 5% при излучении жёлтого света, что уже сравнимо с неорганическими светодиодами. Получение других цветов тоже в недалёком будущем: эффективность при излучении всего спектра видимого света доведена до 1%. Хороши LEP-элементы тем, что они светятся сами и этим снижают энергопотребление и исключают необходимость в использовании слоёных схем, даже для цветного изображения.
Гибкий пластиковый экран размером метр на метр может весить несколько десятков грамм. Это пока лишь прогноз, но сбудется он очень скоро. Можно представить себе ноутбук образца 20… года: всё пластмассовое, включая процессор и память и одной батарейки хватает на два года, при массе ноутбука менее 0.5 килограмма.
Самостоятельное свечение точек позволяет обеспечить угол обзора вплоть до 180 градусов. Время переключения одной точки – порядка одной микросекунды. Это позволяет использовать LEP-дисплеи для показа движущихся изображений и довести частоту регенерации до 1 килогерца. Всё это пока лишь переспективы, но крупные компании очень серьёзно к ним относятся. Не даром Philips преобрела лицензию на эту технологию, а компания Intel сделала большие инвестиции в CDT.
Уже в наступившем году мы наверняка увидим первый ноутбук с LEP-экраном. В дальнейшем же количество таких мониторов будет всё больше увеличиваться, оттесняя на второй план и ЭЛТ и ЖК дисплеи.
Список используемых источников.
1. Богданов В. ПК 2000 // Компьютер пресс 1999.- №6. – С.12-27.
2. Богданов В. Процессор на поле брани // Компьютер пресс 1999.- №6.- С.30-46.
3. Арковенко В. Память.Без права на склероз // Компьютер пресс – 1999.- №6.С. 47-49.
4. Асмаков С. “Живой” против “монстра” // Компьютер пресс – 1999.- №6.С. 50-60.
5.
6. Татарников О. IEEE-1394, Firewire или i.Link? // Компьютер пресс – 1999.- №6.С. 64-68.
7. Кузнецов А. Это гордое слово 3D // Подводная лодка 1999. №2. – С.28-34.
8. Самарин С. Третье измерение звука // Подводная лодка 1999. №2. – С.36-42.
9. Паринов Д. Окно в мир // Подводная лодка 1999. №2. – С.44-53.
10. Кожемяко А. Модем и зв. Карту в каждый комп. // Подводная лодка 1999. №6. – С.22-25.
11. Самарин С. Цифровые фотокамеры // Подводная лодка 1999. №6. – С.32-39.
12. Самарин С. Фотопринтеры // Подводная лодка 1999. №6. – С.40-46.
13. Быструшкин К. DVD перестройка. // Stereo&Video 1998. №7.- С. 27-37.
AMR (Audio Modem Raiser) – это контроллер, который встраивается непосредственно в набор поддержки. На материнскую плату выносится общая часть модема и звуковой карты, а именно ЦАП и АЦП. На материнской плате появляется очень короткий слот, куда вставляется специальный модуль, а уже на нём расположены остальные блоки для реализации функций модема и звуковой карты. На карте также будут находиться все внешние разъёмы: для подключения колонок, микрофона, телефонной линии и т.д. В соответствии спецификациям AC’97 и наличие контроллера прямо в чипсете позволяет надеяться на получение весьма неплохих по характеристикам модема и звуковой карты за низкую цену.
2.3. NSP.
Сразу же после начала выпуска процессоров семейства Pentium на страницах прессы замелькала абривиатура NSP. Расшифровывается она как Native Signal Processor и означает обработку всех сигналов силами центрального процессора. Фирма Intel потратила много сил, что бы убедить произволителей и покупателей в том, что достаточно лишь купить процессор Pentium – и не придётся тратиться на специализированные микросхемы. Сам процессор, дескать, справится одновременно с функциями и модема, и с воспроизведением высококачественного стереозвука и т.д. Вскоре про NSP забыли: не так велика была скорость имеющихся процессоров.
Сейчас же NSP может снова вернуться к нам в обновлённом виде – под прикрытием AMR. Процессоры ныне стали гараздо производительнее. AMR, в отличае от NSP позволяет снаять с процессора наиболее сложные операции по преобразованию цифро-аналогово сигнала.
3. DVD – прорыв в большую память.
DVD – многофункциональный цифровой оптический диск с высокой плотностью записи информации. В зависимости от их вида и назначения различают следующие типы дисков:
- DVD-video – для записи цифровых сигналов звука и изображения, подвергнутых процедуре сжатия цифрового потока;
- DVD-audio – для записи высококачественного нескомпрессированного цифрового звука с параметрами дискретизации 24бит / 96кГц (что в два раза превосходит компакт-диск);
- DVD-ROM – для записи компьютерных программ и другой цифровой мультимедиа информации;
- DVD-R – диски с возможностью однократной записи информации;
- DVD-RW – с возможностью многократной перезаписи данных.
По конструктивному исполнению DVD-диски делятся на 4 различных типа. Они бывают одно- и двухслойными, при этом информация может записываться на одной или на двух сторонах диска. Цифра в наименовании – это округленное значение ёмкости.
- DVD-5 – Однослойные односторонние диски с ёмкостью 4,7 Гбт. Имеют стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм. Запись данных осуществляется только на одной стороне диска.
- DVD-9 – Двухслойные односторонние диски ёмкостью 8,5 Гбт. Имеют два информационных слоя; внутренний слой, на поверхность которого наносится второй внешний информационный слой из специального полупрозрачного материала.
- DVD-10 – Двухсторонний диск с одним информационным слоем. Обладает ёмкостью 9,4гб.
- DVD-18 – Двухсторонний диск с двумя информационными слоями, ёмкость 17гбт.
Двухслойные DVD-диски имеют имеют два информационных слоя толщиной по 0,6мм каждый. Внутренний информационный слой выполняется по стандартам технологии пресования пит (микроуглубления на дорожках диска, прожигаемые лазерным лучём) и напыление отражающего слоя. Затем поверх него наносится второй – полупрозрачный слой толщиной 0,6 мм , на котором формируется второй информащионный слой. Общая толщина двухслойных дисков составляет 1,2мм, что соответствует размерам стандартного CD. Для считывания двухслойных DVD-дисков применяются специальные универсальные оптические головки с переменным фокусным расстоянием, которые могут быть перефокусированы по глубине: либо на внутреннем, либо на внешнем информационных слоях. При считывании двухслойного DVD-диска универсальная оптическая система DVD-ROM’a в начале будет фокусировать луч лазера на внутренних информационных треках диска, при этом луч будет проходить через полупрозрачный внешний слой. После окончания данных на этом слое луч перефокусируется на наружный слой.
- В DVD-диске существенно уменьшены геометрические размеры пит с 0,83мкм (CD)
до 0,4мкм (DVD).
- Резко уменьшен шаг “спирали” между соседними дорожками пит – с 1,6мкм (CD) до 0,74мкм (CD).
Для надёжного считывания этих данных для DVD-ROM’ов потребовалось разработать значительно более прецизионные оптические лазерные головки. Кроме того, для считывания более мелких пит используется лазерный луч с меньшей длиной волны 0,635-0,650 мкм и увеличены до 0,6 апертуры линзы. Это позволило сфокусировать лазерный луч в пятно гораздо меньших размеров и обеспечить надёжное считывание микрорельефа DVD-дисков.
Компания Hewlett Packard объявила о выпуске первого дисковода DVD с возможностью перезаписи, изготовленного по технологии DVD+RW. Современные мультимедийные приложения нуждаются во всё больших объёмах сменной памяти, и появление перезаписываемых дисков DVD ёмкостью 3 гигабайта на сегодняшний день является очень удачным решением этой проблемы. В объёме 3 гб можно запомнить, например, 100 минут сверхвысококачественного цифрового видео или 50 часов музыки в максимальном качестве в формате MP3. Этот объём равен 2000 дискет, что показывает, на сколько за последние десять лет продвинулась технология сменной памяти.
IEEE-1394, FireWire и i.Link – эти три названия одного и того же высокоскоростного цифрового последовательног интерфейса, который служит для передачи любых видов цифровой информации. IEEE-1394 – это стандарт нового интерфейса 1394 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), контроллеры дла которого разработала и выпускает фирма Adaptec, Firewire – зарегистрированный товарный знак фирмы Apple, принимавшей активное участие в его разработки, а i.Link – торговый знак и логотип для обозначения шины соединения между цифровыми бытовыми устройствами фирмы SONY. Области применения IEEE-1394 – высокоскоростной доступ к устройствам хранения информации, таким как жёсткие диски, приводы CD и DVD, а так же к устройствам ввода, таким как сканеры или платы оцифровки видео, и к другому аудио- и видеооборудования. Этот стандарт позволяет объединять аппаратные и програмные средства для передачи потоков данных 100, 200 или 400 Мбит / cек., обладает привосходными характеристиками, гибкостью и простотой использования, а кроме того, способен при необходимости давать при передаче приоритет тем данным, для которых синхронизация по времени является критичным фактором (как, например, аудио и видео). При этом полностью цифровой интерфейс исключает необходимость в преобразовании цифровых данных в аналоговые и избегает возникающих потерь. Благодаря вышеперечисленным качествам IEEE-1394 хорошо подходит для передачи цифрового видео в компьютер и практически не имеет альтернативы в этой области. Связь между устройствами с интерфейсом IEEE-1394 может включаться и выключаться непосредственно на время их работы (так называемое горячее подключение) без выключения питания и перезагрузки. IEEE-1394 стало международным стандартом недорогого интерфейса, который позволяет объединить всевозможные цифровые устройства для развлечений, коммуникации и вычислительную технику в бытовой мультимедийной цифровой комплекс. Иными словами, все IEEE-1394-устройства, такие как цифровые видео- и фотокамеры, DVD- устройства и другие приборы, прекрасно стыкуются как с персональными компьютерами, оснащёнными подобным интерфейсом (его поддерживают и Mac, и PC – компьютеры), так и между собой. Это означает, что теперь пользователи теперь могут передавать, обрабатывать и сохранять данные (в том числе изображения, звук и видео) с высокой скоростью и практически без какого-либо ухудшения качества.
4.1. Основные характеристики IEEE-1394.
- небольшой тонкий кабель для последовательной передачи сигналов обещает полностью заменить в недалёком будущем грамоздкие и более дорогие варианты;
- простой в использовании интерфейс исключает необхолимость дополнительной настройки, установки терменаторов и идентификационных номеров устройств;
- подключение в “горячем” режиме позволяет избежать задержек, связанных с перезагрузкой комльютера (пользователи могут подключать и отключать любые IEEE-1394-устройства, когда шина находится в активном состоянии – они тут же автоматически распознаются и включаются в систему).
- Недорогие контроллеры, рассчитанные на бытовые устройства, обеспечивают гарантированную передачу критичных по времени данных и снижают требования к дорогостоящим буферным устройствам;
- Расширяемая архитектура позволяет совместно использовать подключенные к шине устройства с пропускной способностью в 100, 200 и 400 Мбит / сек;
- Гибкая топология соединений (звездой или разветвлённым деревом) позволяет упростить подключение для обмена данными между устройствами;
- Отсутствие необходимости получения разрешения на применение стандарта, а следовательно, и проблема лицензирования для использования контроллера IEEE-1394 в различных изделиях.
Управление последовательной шиной включает в себя:
- автоматическое конфигурирование с полной оптимизацией произвольного распределения временных соотношений;
- гарантии адекватной электрической мощности для всех устройств, подключение к шине; назначение главного IEEE-1394- устройство в цикле;
- назначение изохронного канала идентификации (ID) и выдачу сообщений о возникающих ошибках.
Асинхронная передача реализуется по традиционному компьютерному интерфейсу загрузки и сохранения данных в определённой области памяти. Изохронные каналы обеспечивают гарантированную передачу данных с предопределённой скоростью, что очень важно для обмена мультимедийными в реальном масштабе времени, поскольку передавать такие данные необходимо в строго определённые интервалы.
4.2. Ожидание IEEE-1394.
Первым практическим применением стандарта IEEE-1394 для прямой передачи аудио- и видеоданных в цифровом формате со скоростью 100 Мбит в секунду стал интерфейс видеокамер формата DV, разработанного фирмой SONY. Таким образом первоначально IEEE-1394 контроллеры использовались как устройства сопряжения компьютера с цифровыми камерами и другими цифровыми аудио-визуальными устройствами. Цифровое видео, мультимедийные CD и DVD устройства и бытовые сети – вот первые области применения IEEE-1394 на рынке.
В дальнейшем IEEE-1394 начнёт постепенно осваивать и новые области применения, в том числе и те, где сегодня традиционно используется SCSI.
IEEE-1394 уже обеспечивает более высокую скорость и удобство использования, чем большинство существующих интерфейсов, а в недалёком будущем позволит значительно снизить и стоимость подключаемых устройств. Кроме того, параметры таких устройств, как жёсткие диски, сканеры, принтеры, CD и DVD дисководы при переходе на IEEE-1394 могут быть значительно улучшены.
Промышленным объединением 1394 Trade association и соответствующей Группой изучения IEEE-1394.1 отмечаются и дополнительные преимущества при использовании нового интерфейса, в частности:
- гигабитные скорости и надёжность соединений;
- возможные увеличения длины кабеля для передачи A/V команд и протоколов управления шинами IEEE-1394;
- межсетевое сопряжение IEEE-1394 с интерфейсами связи.
5. Перефирийные устройства.
Современные фотопринтеры способны выводить на печать изображения фотореалистического качества. Чаще всего в этих целях используют струйные принтеры. Впечатляющие результаты печати на струйных принтерах достигаются непрерывным совершенствованием всех параметров. Улучшается конструкция печатающих головок и чернильных картриджей. Применяются новые быстросохнущие и влагоустойчивые чернила, осуществляется переход на шестицветную печать, что способствует более плавным переходам оттенков.
В некоторых моделях принтеров используются сухие чернила, где печать осуществляется термическим переносом сухого красителя, что позволяет получить высококачественное изображение не только на бумаге, но и на носителях для термоперевода на ткани и твёрдые поверхности.
В последнее время стали появляться красители типа металлик (золотой, серебряный, красный и синий), которые приводят к потрясающим эффектам.
Разумеется, многие лазерные цветные принтеры способны превзойти по качеству печати любой струйный, но цена их во много раз превышает стоимость струйных аналогов.
5.2. Цифровые фотокамеры.
Цифровые фотокамеры способны заменить обыкновенный фотоаппарат, и даже во многом превзойти, ведь не нужно проявлять фотоплёнку, печатать фотографии в лабораторных условиях и т.д. В настоящее время цифровые фотокамеры способны делать снимки профессионального качества, сохраняя их при этом на очень удобные носители информации типа Memory Stick, или во внутреннюю память. Редактирование же фотоснимков обеспечит компьютер, используя соответствующее программное обеспечение, а распечатать фотографии в проффесиональном качестве способен любой современный фотопринтер. Некоторые снимки вообще незачем распечатывать, а можно, к примеру, создать фотоальбом на компакт-диске.
Чтобы переписать снимки из фотокамеры на компьютер для последующего редактирования, хранения или распечатки, большинство камер оборудованы разъёмом последовательного порта. С помощью соединительного шнура, входящего в комплект камеры, происходит переача изображений. Существует и другой способ связи камеры с компьютером – адаптер для карт Smert Media, выполненный в виде трёхдюймовой дискеты-адаптера. В боковое отверстие вставляется Флэш---карта, после чего адаптер вставляется в трёхдюймовый дисковод.
5.3. Мониторы будущего.
В последнее время мониторы достигли почти идеального качества воспроизводимого изображения и фирмы производители стали совершенствовать их в сторону защиты здоровья пользователя и основным показателем является частота обновления изображения.
Относително безопасный для здоровья пользователя графического режима лежит за рамками PC’99. Однако среди рекомендованных приводится частота регенерации изображения – 85 гц (то есть изображение сменяется на экране со скоростью 85 кадров в секунду). Считается, что относительно безопасной частотой является и 75 гц. При такой частоте человеческий глаз якобы не способен уловить мерцание и быстрой усталости не наступает, а на обычных телевизорах частота обновления экрана ещё меньше – 50гц. На жидкокристаллических мониторах используется другой метод формирования изображения (нет пробегающего по экрану луча), поэтому изображение не мерцает даже на частоте 60 гц и частота регенерации в 60 – 75 гц может считаться вполне удовлетворительной. Так что за последние десять лет принципиально нового ничего не изобрели, кроме светящегося пластика.
Светящийся пластик. Речь пойдёт только об одном свойстве полимеров: свечение при пропускании электрического тока.
Привыкнув к пластмассовой изоляции, трудно поверить, что пластик может быть ещё и проводником. Однако вот уже 30 лет ведутся исследования в области проводящих и сверхпроводящих пластмасс. Учёные довели проводимость пластиковых проводов примерно до уровня меди, причём не только в лаборатории, но и на правктике. Скоро так получат и сверхпроводимость при комнатной температуре. За последние 5 лет компании CDT удалось поднять квантовую эффективность для двухслойного пластика с 0.01 % до 5% при излучении жёлтого света, что уже сравнимо с неорганическими светодиодами. Получение других цветов тоже в недалёком будущем: эффективность при излучении всего спектра видимого света доведена до 1%. Хороши LEP-элементы тем, что они светятся сами и этим снижают энергопотребление и исключают необходимость в использовании слоёных схем, даже для цветного изображения.
Самостоятельное свечение точек позволяет обеспечить угол обзора вплоть до 180 градусов. Время переключения одной точки – порядка одной микросекунды. Это позволяет использовать LEP-дисплеи для показа движущихся изображений и довести частоту регенерации до 1 килогерца. Всё это пока лишь переспективы, но крупные компании очень серьёзно к ним относятся. Не даром Philips преобрела лицензию на эту технологию, а компания Intel сделала большие инвестиции в CDT.
Уже в наступившем году мы наверняка увидим первый ноутбук с LEP-экраном. В дальнейшем же количество таких мониторов будет всё больше увеличиваться, оттесняя на второй план и ЭЛТ и ЖК дисплеи.
1. Богданов В. ПК 2000 // Компьютер пресс 1999.- №6. – С.12-27.
2. Богданов В. Процессор на поле брани // Компьютер пресс 1999.- №6.- С.30-46.
3. Арковенко В. Память.Без права на склероз // Компьютер пресс – 1999.- №6.С. 47-49.
4. Асмаков С. “Живой” против “монстра” // Компьютер пресс – 1999.- №6.С. 50-60.
5.
6. Татарников О. IEEE-1394, Firewire или i.Link? // Компьютер пресс – 1999.- №6.С. 64-68.
7. Кузнецов А. Это гордое слово 3D // Подводная лодка 1999. №2. – С.28-34.
8. Самарин С. Третье измерение звука // Подводная лодка 1999. №2. – С.36-42.
9. Паринов Д. Окно в мир // Подводная лодка 1999. №2. – С.44-53.
10. Кожемяко А. Модем и зв. Карту в каждый комп. // Подводная лодка 1999. №6. – С.22-25.
11. Самарин С. Цифровые фотокамеры // Подводная лодка 1999. №6. – С.32-39.
12. Самарин С. Фотопринтеры // Подводная лодка 1999. №6. – С.40-46.
13. Быструшкин К. DVD перестройка. // Stereo&Video 1998. №7.- С. 27-37.
