Внешние устройства персонального компьютера

данных, переданных в буфер из накопителя  и  хранящихся  в  нем  до  момента

начала их выдачи на системную шину, к общему числу  блоков, которые  способен

вмещать  буфер.  Слишком  большая  степень  заполнения  может   привести   к

задержкам при  выдаче из буфера на шину; с дугой  стороны,  буфер  со  слишком

малой  степенью  заполнения  будет  требовать  больше  внимания  со  стороны

процессора. Обе эти ситуации приводят к  скачкам  и  срывам  изображения  во

время воспроизведения.

DVD-ROM

       DVD - оптических диски, подобны  CD.  Под  таким  девизом   уже  начат

выпуск новых  устройств,  знаменующих  переход  к  17-гигабайтным  носителям

данных и  цифровому видео. О  том, что обычные  диски  CD-ROM,  рожденные  для

записи звука, не так уж хорошо подходят  для  компьютеров.  8  декабря  1995

года крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных  с  ними  устройств

подписали окончательное соглашение, утвердив не только  ”тонкости”  формата,

но и название новинки DVD (Digital Video Disk), HDCD (High  Den  city  CD  -

диск высокой  плотности записи), MMCD (MultiMedia CD), SD  (Super  Density  -

сверхвысокой  плотности).  Впрочем,  споры  вокруг   нового   стандарта   не

завершились с  принятием соглашения - даже название не  находит  единогласной

поддержки в  рядах  основателей:  весьма  распространенной  является  версия

расшифровки   аббревиатуры   как   Digital   Versatile   Disk   -   цифровой

многофункциональный диск.

Аппаратные  средства.

       DVD может существовать в нескольких  модификациях.  Самая  простая   из

них отличается от обычного диска только тем, что  отражающий слой  расположен

не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое  поликарбоната,  а  на

слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая  половина  -  это  плоский  верхний

слой. Емкость  такого диска достигает 4,7 ГБ и обеспечивает более двух  часов

видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того,  без  особого

труда  на   диске   могут   дополнительно   сохраняться   высококачественный

стереозвук (на нескольких языках) и титры  (также  многоязычные).  Если  оба

слоя несут  информацию, то суммарная емкость  составляет  8,5  ГБ  (некоторое

уменьшение  емкости  каждого  слоя   вызывается   необходимостью   сократить

взаимные помехи  при  считывании  дальнего  слоя).  Toshiba  и  Time  Warner

предлагают  использовать также двухсторонний  двухслойный диск. В этом  случае

его емкость  составит 17 ГБ.

       Уже  этой   характеристики   достаточно,   чтобы   представить   себе

воздействие,  которое  может  оказать  такой  диск  на  кино/видеоиндустрию.

Цифровые системы, как известно, сохраняют качество сигнала  при  копировании

и уже не служат препятствием для создания нелицензионных копий.  Радикальная

мера  -  модификация  архитектуры  ПК  с  целью  принципиального  исключения

возможности попадания DVD-данных на системную шину, откуда они  далее  могут

быть скопированы  емкости самого простого  однослойного  DVD  достаточно  для

воспроизведения более 2 часов видео телевизионного  (студийного.)  качества,

при этом количество информации на диске составляет 4,7 ГБ. Двухслойный  диск

хранит 8,5 ГБ. Как  же  достигается  столь  значительное  увеличение  объема

информации  на DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его  со  знакомым

нам  CD-ROM.  Главное  отличие,  конечно,  в  повышенной  плотности   записи

информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного  диапазона

(длина волны  780 нм) в красный  (с  длиной  волны 650  нм  или 635  нм)  и

увеличения  числовой  аппаратуры  объектива  до  0,6  (против  0,45  в   CD)

достигается более  чем двух кратное уплотнение  дорожек  и  укорочение  длины

питов (отражающих выступов/впадин).

       Из  неназванных  еще  характеристик  отметим   номинальную   скорость

передачи  данных  —  1108  Кб/с,  поддерживаемую  при  постоянной   линейной

скорости (CLV — constant  lineal  velocity)  4  м/с.  Но  не  следует  особо

обольщаться - увеличивается  на порядок также и  объем  данных,  которые  нам

хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того,  резкое  уменьшение  отдельных

элементов  на  отражающей  поверхности  неизбежно  приведет   к   увеличению

количества  случайных сбоев при чтении.

       Подавляющее большинство производителей готовит  устройства  способные

считывать  CD-ROM  за  счет   использования   специально   сконструированной

оптической  головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за  счет

установки дополнительного  объектива. Во всех  случаях  можно  полагать,  что

новые устройства смогут читать привычные для нас  ”старые” диски.

WORM-устройства.

       Хотя дисководы  WORM  похожи  на  CD  ROM,  они  способны  записывать

”внутрь” диска. Как и в CD ROM, WORM-устройства запоминают данные с  помощью

физических изменений  поверхности  диска,  но  делают  они  это  по-другому.

Нанести ямки в WORM-среде трудно, так как  поверхность  защищена  прозрачным

пластиком. Вместо образования ямок в WORM-дисках применяется  затемнение.  То

есть, WORM-системы  просто затемняют поверхность  или,  точнее,  испаряют  ее

часть. Однажды  записав на диск информацию, в дальнейшем можно  будет  только

считывать информацию с WORM-диска.  Долговечность  WORM-дисков  оценивается,

как минимум, в 10 лет. Объем данных, хранимых на одном  диске WORM и CD  ROM,

составляет 650 Мбайт.

Накопители на дискетах.

       Гибкие диски (дискеты) позволяют  переносить документы и  программы   с

одного компьютера на другой, хранить информацию, не  используемую  постоянно

на компьютере, делать архивные копии  информации,  содержащейся  на  жёстком

диске.

       Существуют два типа дисководов:  дисковод   рассчитанный  на  дискеты

размером 3,5 дюйма  и устаревшая модель рассчитанная на дискеты 5,25 дюйма.

Дискеты размером 3,5 дюйма.

        Сейчас в компьютерах используются накопители для дискет размером 3,5

дюйма (89 мм) и  ёмкостью  0,7  и  1,44   Мбайта.  Эти  дискеты  заключены  в

жёсткий пластмассовый  конверт, что  значительно  повышает  их  надёжность  и

долговечность.  Поэтому  дискеты  5,25  дюйма  практически   вытеснены.   На

дискетах 3,5 дюйма  имеется специальный переключатель - защёлка,  разрешающая

или  запрещающая  запись  на  дискету.  Запись  разрешена,  если   отверстие

закрыто, а запрещена, если оно открыто. Перед первым использованием  дискету

необходимо  специальным образом  инициализировать.  Это  делается  с  помощью

программы DOS Format.

Накопители на жёстких дисках.

         Накопители  на  жёстком  диске   (винчестеры)   предназначены   для

постоянного хранения информации,  используемой  при  работе  с  компьютером:

программ  операционной  системы,  часто   используемых   пакетов   программ,

редакторов  документов,  трансляторов  с  языков  программирования  и   т.д.

Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы  с  компьютером.

Для пользователя накопители не  жёстком  диске  отличаются  друг  от  друга,

прежде всего, своей ёмкостью, т.е. тем,  сколько  информации  помещается  на

диске. Сейчас компьютеры в основном оснащаются винчестерами от 520  Мбайт  и

более.  Компьютеры,  работающие,  как   файл   серверы,   могут   оснащаться

винчестером 4 - 8 Мбайт и  не  одним. Скорость работы диска характеризуется двумя показателями: временем доступа  к  данным на диске и скоростью чтения и записи  данных  на  диск.  Эти  характеристики соотносятся друг с  другом  приблизительно  так  же,  как  время  разгона  и максимальная скорость автомобиля. При  чтении  или  записи  коротких  блоков данных, расположенных в разных участках диска, скорость работы  определяется временем доступа к данным - подобно тому, как  при  движении  автомобиля  по городу в час пик с постоянными разгонами и  торможениями  не  так  уж  важна максимальная скорость, развиваемая автомобилем. Зато при чтении  или  записи данных (в  десятки  и  сотни  килобайт)  файлов  гораздо  важнее пропускная

способность  тракта  обмена  с  диском  -  точно также, как  при  движении

автомобиля  по  скоростному  шоссе  важнее  скорость  автомобиля,  чем  время

разгона.  Диски хранят  данные  в  последовательной  форме,   а   процессор

считывает  и  записывает  данные  по  параллельной  шине   данных.   Функции

преобразования  данных выполняет интерфейсная система.  В  семействе  IBM  PC

накопителями  управляет контроллер  диска,  подключенный  плоским  кабелем  к

накопителю. Перед  передачей данных  накопитель  подает  сигнал  на  одну  из

четырех линий  запроса контроллера. Контроллер отвечает выходным сигналом  на

соответствующей линии подтверждения. После этого  контроллер передает  сигнал

в  остальные устройства  ввода-вывода.  Затем в   контроллер   загружаются

начальный адрес  и число передаваемых байтов.  Данные  начинают  передаваться

с диска через  плату контроллера на шину данных и в запоминающее  устройство.

После передачи данных управление шиной  данных  возвращается  процессору.  В

интерфейсе  диска  необходима  микросхема,  которая преобразует данные из

последовательной  формы в параллельную и  наоборот.  С одной стороны платы

имеется вход с  шины данных компьютера,  а  с  другой -  вход от дискового

накопителя. Между  ними  находится  микросхема  сдвига,  которая  преобразует

данные.

АУДИО.

       Любой мультимедиа-ПК имеет в  своем составе плату-аудио   адаптер.  Для

чего она  нужна? С легкой руки фирмы  Creative  Labs   (Сингапур),  назвавшей

свои первые аудио адаптеры звонким  словом  Sound  Blaster, эти устройства

часто именуются  ”саундбластерами”. Аудио адаптер  дал  компьютеру  не  только

стереофоническое  звучание, но  и  возможность  записи  на  внешние  носители

звуковых сигналов. Дисковые накопители ПК  совсем  не  подходят  для  записи

обычных (аналоговых)  звуковых  сигналов,  так  как  рассчитаны  для  записи

только цифровых сигналов, которые практически не искажаются при их  передаче

по линиям связи.

       Аудио  адаптер  имеет   аналогово-цифровой   преобразователь   (АЦП),

периодически  определяющий уровень  звукового  сигнала  и  превращающий  этот

отсчет в  цифровой код.  Он  и  записывается  на  внешний  носитель  уже  как

цифровой сигнал. Цифровые выборки реального  звукового  сигнала  хранятся  в

памяти компьютера (например, в виде WAV-файлов). Считанный  с диска  цифровой

сигнал  подается  на   цифро-аналоговый   преобразователь   (ЦАП),   который

преобразует  цифровые  сигналы  в  аналоговые.  После  фильтрации  их  можно

усилить и  подать  на  акустические  колонки  для  воспроизведения.  Важными

параметрами аудио  адаптера являются частота квантования  звуковых сигналов  и

разрядность квантования.  Частоты  квантования  показывают,  сколько  раз  в

секунду берутся  выборки сигнала для преобразования в  цифровой  код.  Обычно

они лежат в  пределах от  4–5  Кгц  до  45–48  Кгц.  Разрядность  квантования

характеризует число ступеней квантования  и  изменяется  степенью  числа  2.

Так,  8-разрядные  аудио  адаптеры   имеют   28=256   степеней,   что   явно

недостаточно  для высококачественного кодирования  звуковых сигналов.  Поэтому

сейчас применяются  в  основном  16-разрядные  аудио  адаптеры,  имеющие  216

=65536 ступеней  квантования -  как у звукового  компакт-диска.

        Другой способ воспроизведения звука заключается в  его  синтезе.  При

поступлении  на  синтезатор  некоторой   управляющей   информации   по   ней

формируется соответствующий  выходной  сигнал.  Современные  аудио  адаптеры

синтезируют музыкальные  звуки двумя способами: методом  частотной  модуляции

FM (Frequency Modulation) и с помощью волнового синтеза  (выбирая  звуки  из

таблицы звуков, Wave Table). Второй способ  обеспечивает  более  натуральное

звучание.

       Частотный синтез (FM) появился в  1974 году (PC-Speaker). В 1985  году

появился AdLib, который, используя частотную модуляцию, был способен  играть

музыку.  Новая  звуковая  карта  SoundBlaster   уже   могла   записывать   и

воспроизводить  звук.   Стандартный   FM-синтез   имеет   средние   звуковые

характеристики, поэтому на картах устанавливаются  сложные  системы  фильтров

против возможных  звуковых помех.

       Суть технологии WT-синтеза состоит  в  следующем.  На  самой   звуковой

карте устанавливается  модуль ПЗУ с  ”зашитыми”  в  него  образцами  звучания

настоящих музыкальных  инструментов -  сэмплами,  а  WT-процессор  с  помощью

специальных алгоритмов даже по одному  тону  инструмента  воспроизводит  все

его остальные  звуки. Кроме того,  многие  производители  оснащают  свои

звуковые  карты  модуляторами  ОЗУ,  так  что  есть  возможность  не  только

записывать  произвольные сэмплы, но и подгружать новые инструменты.

       Кстати, управляющие команды для   синтеза  звука  могут   поступать  на

звуковую карту  не только от компьютера, но  и  от  другого,  например,  MIDI

(Musical  Instruments  Digital  Interface)   устройства.   Собственно   MIDI

определяет  протокол  передачи  команд  по  стандартному  интерфейсу.  MIDI-

сообщение содержит ссылки на  ноты,  а  не  запись  музыки  как  таковой.  В

частности,  когда  звуковая   карта   получает   подобное   сообщение,   оно

расшифровывается  (какие  ноты  каких   инструментов   должны   звучать)   и