(str.3)1...komputer od środka:

Transkrypt

1 Encyklopedia Wiedzy Komputerowej Część 1

2 Spis rozdziałów (str.3)1...komputer od środka: -Procesor -Karta grafiki -Pamięci RAM -Dyski twarde -Napędy CD-ROM -Karta dźwiękowa -Karta sieciowa (str.24)2...komputerowy charakterek-systemy operacyjne: -Systemy operacyjne Linux i Windows (str.35)3...historia Komputera

3 -Procesor: Rozdzia ł 1 Pierwszy mikroprocesor Intel 4004, pokazany w wersji produkcyjnej w listopadzie 1971 roku - był wykorzystywany w kalkulatorach. Dalszy rozwój procesorów przebiegał błyskawicznie zgodnie z prawem Moore'a, mówiącym o podwajaniu się co, rok upakowania układów mikroprocesorowych - mierzonego w bitach na cal kwadratowy. W wyniku łańcucha zbiegów okoliczności jednostką centralną PC stał się procesor Intela - i8088, a od jego pierwowzoru o symbolu 8086, procesory dla Standardu PC otrzymały wspólną nazwę "x86". Z czasem nazwą tą obdarzono listę instrukcji i8086, z którą musiał być zgodny każdy z ewentualnych naśladowców. Chętnych do produkcji procesorów x86 było wielu. Początkowo były to produkcje licencyjne, różniące się od intelowskiego oryginału, co najwyżej częstotliwością zegara. Dopiero na poziomie piątej generacji PC pojawiła się rzeczywista konkurencja - procesory konstruowane samodzielnie przez różnych producentów, zachowując z intelowskim pierwowzorem zgodność jedynie na poziomie modelu programistycznego. W procesorowy biznes włączyły się intensywnie takie firmy jak Cyrix, NextGen i AMD (który zresztą kupił NextGena i wykorzystał jego rozwiązania w procesorze K6). Konstrukcje AMD i Cyrixa, chociaż widoczne na rynku, nie stanowiły dla Intela poważniejszej konkurencji. Szansą dla procesorów alternatywnych stała się platforma Socket-7 - porzucona przez Intela infrastruktura czekająca na nowe, mocniejsze procesory, okazała się polem do popisu. Przede wszystkim dla AMD - procesor K6 zdobył sobie zasłużoną popularność, a K6-III swoją wydajnością "przebił" procesory Pentium II Intela. Potężną bronią Intela przeciwko konkurencji spod znaku Socket-7 stał się Celeron - pomyślany jako "Pentium II dla ubogich", po niezbyt efektownym debiucie odniósł, już w postaci wyposażonej w pamięć cache wersji "A", oszałamiający sukces, dziękiwyjątkowo korzystnej relacji między wydajnością i ceną. Zwraca uwagę, że żaden z producentów procesorów alternatywnych w swoich konstrukcjach nie naśladuje architektury Pentium. Wszystkie bez wyjątku procesory alternatywne emulują działanie Pentium przy użyciu wbudowanego wewnętrznego procesora RISC. Rozwiązania superskalarne, pozwalające na wykonywanie przez procesor w jednym cyklu więcej niż jednej instrukcji, pojawiły się wraz z procesorem Pentium. Następnym krokiem w dalszym rozwoju architektury stało się zastosowanie przetwarzania potokowego. To właśnie potokowa architektura jednostki zmiennoprzecinkowej Pentium II sprawiła, że wydajność tego procesora w operacjach zmiennoprzecinkowych stała się na długo niedościgłym wzorem dla konkurencji. Dalszym krokiem w rozwoju konstrukcji procesorów, wynikającym z rozpowszechnienia architektury superskalarnej, stało się wprowadzenie techniki nie kolejnego wykonywania instrukcji - tzw. architektury hiperskalarnej wykorzystanej w najnowszym procesorze AMD "Athlon". W publikacjach dotyczących nowych układów scalonych, najczęściej właśnie procesorów, używane są określenia w rodzaju "technologia 0,25 mikrometra". Podawany w takich określeniach wymiar to po prostu najmniejszy osiągalny w stosowanym procesie technologicznym wymiar elementu na chipie układu scalonego - zwykle szerokości ścieżki przewodzącej.

4 WIELKIE LICZBY W MAŁYCH CHIPACH PROCESOR Pentium MMX PII Celeron Athlon PIII PIII Coppermine TECHNOLOGIA[mikrometry] 0,35 0,25 0,25 0,25 0,25 0,18 LICZBA TRANZYSTORÓW[mln] 3,5 7, ,5 40 GNIAZDA Poniżej przedstawiam typy gniazd oraz przeznaczone dla nich procesory. Pominąłem tu już tak stare gniazda jak Socket 1 do Socket 6. Obecnie stosowane najczęściej w płytach głównych gniazda procesorowe to Socket 370 pod procesory Celeron oraz Socket A do procesorów firmy AMD. Socket 7 (Super Socket 7) Intel Pentium, Intel Pentium MMX, AMD K5, K6-2,2+,III, Cyrix M1, M2, Winchip Socket 8 Intel Pentium Pro Slot 1Intel Pentium II, III Celeron Mhz Slot AAMD Athlon Socket A AMD Athlon, AMD Athlon XP, AMD Duron Socket 370 Intel Pentium III, Intel Celeron, Intel Celeron II, VIA Cyrix III Socket 423 Intel Pentium 4 ( MHz) Socket 478 Intel Pentium 4 ( MHz)Intel Pentium 4 ( MHz) Wszystkie współczesne procesory mają podobną architekturę opartą na superskalarnym jądrze RISC (architektura procesora o uproszczonej liście rozkazów). Jeszcze kilka lat temu procesory zaliczano do rodziny CISC (architektura procesora wykorzystująca złożoną listę rozkazów). Dzisiaj, dzięki zastosowaniu w nich techniki przekodowywania rozkazów, uzyskano ogromne zwiększenie wydajności procesora, a RISC-owa konstrukcja umożliwia stosowanie wysokich częstotliwości zegara. ZASADA DZIAŁANIA Ze względu na przepływ danych i rozkazów w procesorze, można wyróżnić w nim kilka zasadniczych modułów: 1. Blok wstępnego pobierania i dekodowania instrukcji. Odpowiada on za dostarczenie kolejnych poleceń z pamięci operacyjnej i przekazanie ich do odpowiedniej jednostki wykonawczej. 2. Główny blok wykonawczy to jednostka arytmetyczno?logiczna ALU. Zapewnia ona prawidłowe przetworzenie wszystkich danych stałoprzecinkowych. ALU wyposażony jest w niewielką zintegrowaną pamięć, nazywaną zestawem rejestrów. Każdy rejestr to pojedyncza komórka używana do chwilowego przechowywania danych i wyników. 3. FPU, czyli koprocesor wykonujący wszystkie obliczenia zmiennoprzecinkowe

5 4. Po zakończeniu "obliczeń" dane będące wynikiem przetwarzania trafiają do modułu wyjściowego procesora. Jego zadaniem jest przekierowanie nadchodzących informacji np. do odpowiedniego adresu w pamięci operacyjnej lub urządzenia wejścia/wyjścia. DODATKI MULTIMEDIALNE Producenci nowoczesnych procesorów za podstawowy kierunek rozwoju technologicznego obrali rozszerzenie multimedialnych możliwości układu. Poszerzone listy rozkazów operujące na stało- i zmiennoprzecinkowych macierzach znacząco przyspieszają obróbkę grafiki, dźwięku czy generowanie obrazów 3D.MMXPierwszym wprowadzonym rozszerzeniem multimedialnym, wbudowanym we wszystkie obecnie produkowane modele procesorów, jest zestaw 57 instrukcji arytmetyki stałoprzecinkowej typu SIMD, znany pod nazwą MMX.Kolejne instrukcje dodawane do procesorów można podzielić w zależności od procesora firmy AMD lub INTELA. AMD 3DNow!Firma AMD wprowadziła 21 nowych instrukcji zmiennoprzecinkowych typu SIMD-FP zorientowanych na wspomaganie grafiki trójwymiarowej. Był to pierwszy przypadek wprowadzenia tak istotnych zmian do architektury procesora przez firmę inną niż Intel. SIMD-FP procesorów AMD wykorzystuje do działania połączone w pary 64-bitowe rejestry MMX - co niestety, utrudnia automatyczną optymalizację kodu programu, gdyż wymagany jest podział danych na dwa segmenty3dnow! Professional W najnowszych procesorach Athlon XP i Duronach (z zegarem 1000MHz i wyżej) wprowadzono instrukcje w 100% zgodne z intelowskim SSE. 3DNow! Enhanced Do grupy poleceń 3DNow! dodano 24 nowe komendy wspomagające operacje przetwarzania liczb stałoprzecinkowych, przesyłania danych pomiędzy pamięcią cache a jednostką wykonawczą oraz przyspieszające cyfrowe przetwarzanie sygnałów. (procesory Athlon XP i Duron) INTEL SSERównież Intel wprowadził w swoich procesorach Pentium III, instrukcje zmiennoprzecinkowe SIMD-FP. Instrukcje te są wykonywane przez wyspecjalizowaną jednostkę operującą na ośmiu 128-bitowych dedykowanych rejestrach - co sprzyja optymalizacji kodu programu. SSE2Zestaw instrukcji SSE poszerzony o 144 nowe rozkazy umożliwiające operacje na 128-bitowych liczbach zmiennoprzecinkowych o pojedynczej i podwójnej precyzji oraz 128-bitowych operandach stałopozycyjnych (Pentium 4) -Karta grafiki: Karta rozszerzeń, umiejscawiana na płycie głównej poprzez gniazdo PCI lub AGP, która odpowiada w komputerze za obraz wyświetlany przez monitor. Karty graficzne różnią się między sobą szybkością pracy, wielkością pamięci RAM, wyświetlaną rozdzielczością obrazu, liczbą dostępnych kolorów oraz częstotliwością odświeżania obrazu.

6 Każda karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów: płytki drukowanej, głównego procesora, pamięci wideo i układu RAMDAC (który często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie) PROCESOR Procesor na karcie graficznej wspomaga setki różnych funkcji, z trójwymiarowymi włącznie. Układy takie pomagają procesorowi komputera rysować linie, trójkąty, prostokąty, potrafią wygenerować obraz trójwymiarowy, pokryć go odpowiednią tzw. teksturą (powierzchnią), stworzyć efekt mgły itd. Procesor karty graficznej komunikuje się z pamięcią wysyłając i pobierając z niej informacje o obrazie w tzw. paczkach, przy czym wielkość tych paczek zależy od procesora karty. Procesory 64-bitowe wysyłają paczki 64-bitowe (8-bajtowe), za 128-bitowe paczki 16 bajtowe. To czy procesor jest 64-bitowy czy 128-bitowy, praktycznie nie powoduje dwukrotnej różnicy prędkości na korzyść układów 128-bitowych. Przewaga zaczyna być widoczna przy pracy w wyższych rozdzielczościach. PAMIĘĆ WIDEO Każda karta graficzna ma własną pamięć VRAM, w której przechowuje potrzebne informacje o obrazie. Obecnie wielkość tej pamięci to przeważnie 32 MB (jeszcze do niedawna przeciętna pamięć wynosiła 512 KB), a coraz częściej 64 MB. W pamięci tej przechowywane są dane o każdym punkcie obrazu, a także tekstury (w postaci map bitowych) oraz dane o głębi (z pamięci jest w tym celu wydzielany tzw. bufor Karta rozszerzeń, umiejscawiana na płycie głównej poprzez gniazdo PCI lub AGP, która odpowiada w komputerze za obraz wyświetlany przez monitor. Karty graficzne różnią się między sobą szybkością pracy, wielkością pamięci RAM, wyświetlaną rozdzielczością obrazu, liczbą dostępnych kolorów oraz częstotliwością odświeżania obrazu. Każda karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów: płytki drukowanej, głównego procesora, pamięci wideo i układu RAMDAC (który często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie) PROCESOR Procesor na karcie graficznej wspomaga setki różnych funkcji, z trójwymiarowymi włącznie. Układy takie pomagają procesorowi komputera rysować linie, trójkąty, prostokąty, potrafią wygenerować obraz trójwymiarowy, pokryć go odpowiednią tzw. teksturą (powierzchnią), stworzyć efekt mgły itd. Procesor karty graficznej komunikuje się z pamięcią wysyłając i pobierając z niej informacje o obrazie w tzw. paczkach, przy czym wielkość tych paczek zależy od procesora karty. Procesory 64-bitowe wysyłają paczki 64-bitowe (8-bajtowe), za 128-bitowe paczki 16 bajtowe. To czy procesor jest 64-bitowy czy 128-bitowy, praktycznie nie powoduje dwukrotnej różnicy prędkości na korzyść układów 128-bitowych. Przewaga zaczyna być widoczna przy pracy w wyższych rozdzielczościach. PAMIĘĆ WIDEO Każda karta graficzna ma własną pamięć VRAM, w której przechowuje potrzebne informacje o obrazie. Obecnie wielkość tej pamięci to przeważnie 32 MB (jeszcze do niedawna przeciętna pamięć wynosiła 512 KB), a coraz częściej 64 MB. W pamięci tej przechowywane są dane o każdym punkcie obrazu, a także tekstury (w postaci map bitowych) oraz dane o głębi (z pamięci jest w tym celu wydzielany tzw. bufor Z). UKŁAD RAMDAC

7 Układ RAMDAC pobiera dane o obrazie wygenerowanym przez procesor karty graficznej. Dane te są w postaci zbioru różnokolorowych punktów. Następnie RAMDAC zamienia je na sygnały analogowe i wysyła do monitora. Im szybszy RAMDAC, tym więcej potrafi wysłać informacji w ciągu sekundy co ma bezpośredni wpływ na częstotliwość odświeżania (jest to liczba pojedynczych obrazów, jakie wyświetla monitor w ciągu sekundy. Częstotliwość 60Hz oznacza, że w ciągu sekundy na ekranie monitora rysowanych jest 60 pełnych obrazów. Oko ludzkie przestaje odróżniać?skoki? między obrazami już przy szybkości ok. 25 obrazów na sekundę, więc częstotliwość 60 Hz wydawałaby się aż za duża. Jak się okazuje w praktyce, przy 60Hz prawie nie widać migotania obrazu, ale nasze oczy się męczą. Dlatego do pracy przy komputerze powinniśmy ustawiać częstotliwość co najmniej 75Hz, zaś im większa tym lepiej. Warto przy tym wiedzieć, że ustawienie częstotliwości większej niż 85 Hz nie ma już wpływu na nasz wzrok. TYPY MAGISTRAL Również czynnikiem wpływającym na prędkość karty graficznej jest typ magistrali, z jaką komunikuje się ona z komputerem. Rodzaje magistral: ISA? 8 lub 16 bitowa magistrala danych, jest już obecnie definitywnie zabytkiem PCI? 64 bitowa, max. transfer do 133MB/s AGP? gniazdo rozszerzeń zaprojektowane przez firmę Intel przeznaczone specjalnie do szybkiego przesyłania danych pomiędzy kartą graficzną a procesorem. W podstawowej wersji maksymalny transfer wynosi 266 MB/s. Ponieważ szybko okazał się niewystarczający wprowadzono niemal natychmiast tzw. tryb 2x, w którym transfer wzrósł do 533 MB/s (dane przesyłane są przy rosnącym i opadającym zboczu sygnału taktującego). Nowa specyfikacja AGP 4x ponownie zwiększa szerokość pasma? tym razem do 1066 MB/s) przez dalsze?zagęszczanie? paczek z danymi). Obecnie karty graficzne używające gniazda AGP stały się standardem. MDA - (Monochrome Display Array) pozwalała tylko na pracę w trybie textowym (25x80) nie miała trybu graficznego. HGC - (Hercules Graphics Card) zachował on możliwości karty MDA i został wzbogacony o możliwość pracy w trybie textowym w rozdzielczości 720x350 pikseli. Monitory przeznaczone dla kart MDA dziełały również z HGC. CGA - (Color Graphics Adapter) wyświetlała dwukolorowy obraz w rozdzielczości 640x200 lub czterokolorowy w rozdzielczości 320x200.

8 EGA - (Enhanced Graphics Adapter) przełamała barierę rozdzielczości monitorów kolorowych. Pozwalała na pracę z 16 kolorami w rozdzielczości 640x350. VGA - (Video Graphics Array) pojawiła się wraz z pierwszymi komputerami klasy PS/2. Posiadała tryb 640x480 w 16 kolorach a także tryb MCGA (Multi CGA) 256 kolorów w rozdzielczości 320x200. Częstotliwość odświeżania wzrosła do 60 Hz. Karta VGA może symulować karty MDA, HGC, CGA, EGA ale nie może współpracować z monitorami tych kart ponieważ karty te posiadały złącza 9-cio bolcowe a złącze VGA jest 15-sto bolcowe. Karty VGA są najczęściej wykonane w technice 8 bitowej (uzyskują 256 kolorów) ale wyprodykowano również karty 16 bitowe uzyskujące kolorów. SVGA - (Super VGA) zachowała możliwości karty VGA a ponadto ma możliwości wyświetlania obrazu w rozdzielczości 1024x768 oraz oczybiście 800x600 oraz w nowszych kartach 1280x1024. Dzisiejsze karty SVGA osiągają znacznie wyższe rozdzielczości. XGA - (extanded Graphics Array ) mało rozpowszechniona pozwala osiągnąć 1024x768 w 256 kolorach. Standard Rozdzielczość częstotliwość odchylania poziomego [khz] częstotliwość odchylania pionowego częstotliwość odświeżania Hz Hercules 720x CGA 640x EGA 640x VGA 640x VESA VGA 640x VESA SVGA 800x IBM 8514/a 1024x (z przeplotem)

9 VESA 1024x x Pamięci RAM: PAMIĘĆ Każdy komputer potrzebuje pamięci RAM (Random Acces Memory) do której ładuje aktualnie używane dane, tak aby były one błyskawicznie dostępne dla procesora. RAM jest dużo szybsza od pamięci masowych, takich jak dyski twarde, napędy CD-ROM. Jednak w przeciwieństwie do tych typów pamięci dane zawarte w RAM giną po wyłączeniu komputera? a więc RAM do pracy wymaga stałego źródła zasilania. RAM to układy scalone osadzone na niewielkich plastikowych płytkach, zwanych modułami pamięci. Przez lata parametry jak i ich wygląd znacznie się zmienił. Poniżej przedstawiona została charakterystyka modułów pamięci zaczynając od najstarszych a kończąc na obecnie dostępnych w sprzedaży. SIMM FPM 30-pinowe SIMM typu FPM Używane były w komputerach z procesorem klasy 486. W układach tych poszczególne komórki tworzyły matryce pogrupowane na tzw. strony. W chwili gdy potrzebne systemowi dane znajdowały się na tej samej stronie, część adresu wskazującą na nią wystarczyło podać raz, a później przekazywać jedynie numery potrzebnych komórek. Niestety przy czasie dostępu rzędu 60?70 nanosekund układy te już dawno osiągnęły kres swoich możliwości. SIMM PS/2 EDO 72-pinowe SIMM PS/2 typu EDO Rozwiązaniem, które na pewien czas zagościło w naszych komputerach, stały się kości EDO. Dzięki prostej sztuce, polegającej na zastosowaniu dodatkowego buforowania, uzyskano możliwość podtrzymywania informacji na wyjściu danych, gdy w tym czasie na wejściu adresowym mógł się już pojawić adres nowej komórki pamięci. W efekcie dostęp do następnej porcji informacji był realizowany w trakcie odczytu poprzedniej, czyli? szybciej. Uzyskany w ten sposób 10?20 procentowy wzrost wydajności wystarczył na jakiś czas, jednak nie na długo. Potrzebna była nowa jakość, nowa technologia, którą zapewniły dopiero pamięci SDRAM. DIMM SDRAM 168-pinowy DIMM typu SDRAM Pamięci typu FPM oraz EDO pracowały asynchronicznie, co oznacza, że nie były taktowane

10 zewnętrznym zegarem, a informacja ukazywała się "po jakimś czasie". Natomiast pamięć SDRAM pracuje synchronicznie, czyli udostępnia informacje zgodnie z taktem zewnętrznego zegara. Dzięki tej metodzie oraz wewnętrznej dwubankowej konstrukcji kości uzyskały czas dostępu rzędu 15 nanosekund? wystarczający do pracy z częstotliwością 66MHz. Z czasem pojawiły się SDRAM-y 12 nanosekundowe, a później? w chwili wprowadzenia na rynek pierwszych procesorów współpracujących z szyną 100 MHz? 10 nanosekundowe, zgodnie ze specyfikacją PC?100. DDR SDRAM 184-pinowy DDR typu SDRAM Rozwinięciem konstrukcji SDRAM-ów są pamięci DDR SDRAM, w których dane przesyłane są na obydwu zboczach sygnału zegarowego. Oznacza to, że przy ustawionej częstotliwości pracy płyty głównej np. 133MHz pamięć ta pracuje efektywnie z podwojoną częstotliwością czyli 266MHz. RIMM RDRAM Opracowane przez kalifornijską firmę RAMBUS. Odczyt danych realizowany jest częściowo sekwencyjnie, co wynika z podzielenia matrycy DRAM na osiem jednakowych części. W jednym takcie zegarowym zostaje odczytana informacja tylko z pojedynczego bloku pamięci. Kolejne dane z następnego banku pobierane są przy późniejszych cyklach zegarowych. Po odczytaniu wszystkich ośmiu bitów dane są "wysyłane" na zewnątrz pamięci w postaci pojedynczego pakietu. Przy stosowanym obecnie 400 MHZ zegarze płyty głównej (efektywne 800 Mhz) i 16 bitowej szynie danych przepustowość Rambusów wynosi 1,6 GB/s (3,2 GB/s.). Olbrzymia szybkość pamięci zostaje jednak okupiona przedłużonym czasem dostępu do danych. -Dyski Twarde: Dyski twarde Niezawodność współczesnych dysków twardych wyraża się obecnie średnim czasem międzyuszkodzeniowym rzędu miliona godzin. Z pozoru wydaje się to bardzo wiele, ale gdy się bliżej przyjrzeć, bezpieczeństwo danych na dysku twardym jest co najmniej iluzoryczne. Milion godzin to przeszło 114 lat. Współczynnik MTBF (Mean Time Between Failures) wynoszący milion godzin oznacza nie tylko, że dysk powinien pracować bezawaryjnie przez tyle czasu - w uproszczeniu oznacza to, że spośród 1000 dysków w ciągu bieżącego roku przeszło 8 ma prawo ulec awarii! A jeśli nawet założymy, że dyski pracują zaledwie po 8 godzin dziennie, to i tak wśród tysiąca dysków musimy się liczyć z blisko trzema awariami w ciągu roku.

11 Awarie dysku mają różny charakter. Może to być uszkodzenie układów zapisu i odczytu, w tym złożonej elektroniki dysku, awaria układu napędowego czy układu pozycjonowania głowic, a wreszcie, co jest najczęściej spotykane, mechaniczne uszkodzenie nośnika magnetycznego na powierzchni któregoś z talerzy. Wszystkie dzieła ludzkiego geniuszu mają ograniczoną niezawodność. Zastanawia jednak fakt - w jaki sposób powstają mechaniczne uszkodzenia powierzchni dysku, jeśli głowice nie dotykają bezpośrednio tych powierzchni? Mimo relatywnie dużych rozmiarów, dyski twarde stanowią arcydzieła mechaniki precyzyjnej. Przy typowej gęstości zapisu, szerokość pojedynczej ścieżki zapisu wynosi zaledwie ok. 0,01 mm. Szerokość głowicy odczytującej, wykonanej jako element magnetorezystywny, wynosi ok. 80% szerokości ścieżki - to odpowiada ostrzu nieco tylko stępionej żyletki! Każde dotknięcie powierzchni dysku przez głowicę odpowiada dotknięciu takim właśnie ostrzem. Warstwa nośnika magnetycznego na powierzchniach talerzy dysków pokryta jest bardzo cienką warstwą lakieru ochronnego. W normalnych warunkach eksploatacji twardość powierzchni ochronnej najzupełniej wystarcza - start i lądowanie głowic wiążą się co prawda z przesuwaniem ich po powierzchni talerza, ale występujące naciski są za małe, by zarysować powierzchnię ochronną. Podczas pracy dysku głowice przesuwają się nad powierzchnią talerzy na "poduszce powietrznej" o wysokości kilkunastu mikrometrów, wytwarzanej dzięki ruchowi talerzy, a dopuszczalne nierówności powierzchni nie przekraczają 10% wysokości "lotu" głowicy. W takich warunkach nośnik dysku nie ma prawa ulec uszkodzeniu. Panuje powszechne przekonanie, że dysk nie działający jest odporny na wstrząsy i uderzenia. Tymczasem, co może być zaskakujące, źródłem większości uszkodzeń powierzchni roboczych dysku są właśnie wstrząsy i uderzenia, których napęd doznał w stanie spoczynku. W stanie spoczynku głowice leżą na wydzielonych obszarach powierzchni talerzy, zwanych strefą lądowania (landing zone), przyciśnięte do powierzchni przez odpowiedni układ sprężysty ramienia głowicy. Cóż się stanie, jeśli taki "zaparkowany" dysk dozna silnego, krótkotrwałego wstrząsu? Głowica oderwie się od powierzchni, wyginając sprężyste ramię, a następnie, w wyniku jego drgań, kilkakrotnie uderzy w powierzchnię, za każdym razem odbijając się od niej. Zwraca uwagę fakt, że głowica w takiej sytuacji nie uderza swoją powierzchnią, ale krawędzią! Twarda powierzchnia ochronna jest, niestety, zbyt krucha, by mogła to przy silniejszych wstrząsach wytrzymać - uderzająca głowica odłupuje drobne fragmenty ochronnego lakieru. Wydawać by się mogło, że nawet ewentualne uszkodzenie powierzchni w strefie lądowania nie powinno spowodować obniżenia sprawności dysku - przecież w tym obszarze nie ma żadnych danych. Rzeczywiście, ale powstałe tam drobne okruchy materiału przemieszczają się, wraz z powietrzem, po całym wnętrzu napędu. Drobne, ale wielokrotnie większe od grubości poduszki powietrznej, unoszącej głowicę. A jeśli któryś z nich dostanie się pomiędzy głowicę a powierzchnię wirującego talerza, następują kolejne drgania głowicy i jej ramienia oraz kolejne uderzenia głowicy - tym razem już w roboczą powierzchnię dysku! Oprócz uszkodzeń powierzchni, na tyle drobnych, że układy korekcji błędów wbudowane w elektronikę dysku, poradzą sobie z powodowanymi przez nie błędami, powstają jeszcze nowe okruchy. Im jest ich więcej, tym częściej zdarza im się wpadnięcie pod głowicę i tym częściej powstają nowe uszkodzenia i nowe drobiny. Proces degradacji wartości użytkowej dysku postępuje lawinowo, tym bardziej, że przy uszkodzonej powierzchni strefy lądowania przy każdym starcie i lądowaniu głowicy mogą powstawać kolejne

12 uszkodzenia. Na jakiego rodzaju wstrząsy narażony jest dysk od momentu opuszczenia taśmy produkcyjnej, do chwili, kiedy trafi do komputera? Co mu grozi po drodze, a czym możemy mu zaszkodzić sami? Odpowiedzi na te pytania może w pewnym stopniu dostarczyć zamieszczony rysunek - wynika z niego, że dysk zamontowany w komputerze jest względnie bezpieczny, nawet upuszczenie komputera na twarde podłoże nie powinno spowodować poważniejszych szkód Dużym zagrożeniem dla dysku jest również sam proces montażu komputera. W tej fazie łatwo "nabawić się" kłopotów na przyszłość. O uderzenie metalowym narzędziem wcale nietrudno - wystarczy "obsunięcie" ręki, uderzenie dyskiem o konstrukcję obudowy też może się zdarzyć. A jeśli ktoś ma pecha, to i o upadek dysku na twarde podłoże wcale nietrudno. Wszystkie te "gwałtowne zdarzenia" dysk znosi pozornie bez szwanku - po zmontowaniu komputera działa poprawnie i nic nie wskazuje na to, by cokolwiek mu dolegało Ból głowy producentów Uszkodzenia, których źródłem są wstrząsy, jakich doznał dysk w czasie między wyprodukowaniem a zamontowaniem w komputerze, stanowią według danych producentów przyczynę około 40% wszystkich awarii dysków twardych i przeszło 90% uszkodzeń powierzchni dysków. Lekarstwem na to stały się pewne zmiany w konstrukcji dysków, zmierzające do ograniczenia tego typu uszkodzeń. Zmiany te w większości przypadków sprowadzają się do odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych? najważniejsze jest tu wyeliminowanie drgań głowicy i jej wielokrotnego uderzania o powierzchnię po wstrząsie. Tego rodzaju rozwiązaniem jest, stosowany przez firmę Quantum, SPS (Shock Protection System). Również inni producenci od pewnego czasu zwracają uwagę na bezpieczeństwo dysku w czasie między opuszczeniem taśmy produkcyjnej a zainstalowaniem w komputerze, stosując własne rozwiązania, jak np. SeaShield Seagate. Obecnie stosuje się narzędzia które sprawdzają stan dysku. Ważną ich cechą jest zdolność do wykorzystywania w celach diagnostycznych specjalnych procedur, wbudowanych w oprogramowanie napędów. Przy bardzo skutecznych mechanizmach korekcji błędów, jakie są stosowane w układach odczytu, drobniejsze uszkodzenia pozostawałyby niezauważone - dopiero uszkodzenie uniemożliwiające poprawny odczyt mogłoby zostać zarejestrowane. Należy zwrócić uwagę na fakt, że eliminowanie wadliwych sektorów nie usuwa przyczyn ich uszkodzenia? jeśli wewnątrz obudowy znalazły się luźne okruchy z uszkodzonych powierzchni, to proces niszczenia będzie postępował. Dlatego większość wspomnianych systemów stosuje statystyczną ocenę liczby wykrytych mikrodefektów, umożliwiającą, przy regularnym stosowaniu programu testującego, dość efektywną ocenę aktualnego stanu dysku i jego "perspektyw na przyszłość".

13 -Napęd CD-ROM Napęd CD-ROM należy obecnie do standardowego wyposażenia każdego komputera osobistego. Większość najnowszych wersji programów oferowana jest właśnie na srebrnych krążkach. Nic w tym dziwnego pojemność tych nośników pamięci sięga około 700 megabajtów, co jest wielkością wystarczającą dla każdego programu dla Windows. Naturalnie istnieją także kolekcje clipartów i ze skanowanych zdjęć dostarczanych wraz z niektórymi programami na przykład pakietem do malowania i rysowania CorelDraw. W takich przypadkach wystarczą jednak dwa lub trzy dyski CD, a bez problemu znajdzie się miejsce nawet dla najobszerniejszych zbiorów grafiki. Dysk kompaktowy został opracowany na początku lat 80. Początkowo znajdował zastosowanie jedynie w przemyśle muzycznym, szybko zastępując miejsce czarnych płyt analogowych. Stąd właśnie uznawany był za medium służące do przechowywania danych dźwiękowych odtwarzanych za pomocą nowego typu urządzeń odtwarzaczy CD. Sytuacja znacznie się zmieniła, kiedy po raz pierwszy użyto płyt kompaktowych do przechowywania danych komputerowych. Dyski te nazwano CD-ROM-ami Wraz z rozwojem tej technologii osiągnięto w końcu możliwość zapisu informacji na płytach CD przy użyciu odpowiednich napędów CD-R (jednokrotnego zapisu) lub CD-RW (wielokrotnego zapisu). CD-ROM CD-ROM-y są zbudowane z kilku warstw. Jedna z nich przepuszcza światło, wewnętrzna jest nośnikiem danych, a znajdująca się za nią służy do odbijania strumienia lasera zależnie od informacji zapisanych na warstwie nośnika. Podobnie jak w analogowych płytach gramofonowych również w ich przypadku mamy do czynienia ze spiralą rozwijającą się od środka na zewnątrz i tak też odczytywane są zapisane na niej informacje. W jaki sposób dane trafiają na dysk CD? W przypadku dysków jedno lub wielokrotnego zapisu do zachowywania danych na dyskach używa się specjalnych napędów, tak zwanych nagrywarek CD-R względnie CD-RW Urządzenia te są wyposażone w mechanizm dysponujący laserem o zmiennej mocy. W trakcie zapisu danych moc lasera zostaje znacznie zwiększona. Wówczas odpowiednie miejsca warstwy nośnika pod wpływem podwyższonej temperatury są podgrzewane do tego stopnia, że powierzchnia dysku zostaje we właściwy sposób zniekształcona. Warstwa nośnika nie zostaje jednak przepalona na wylot, lecz zmodyfikowana, tak aby podczas odczytu strumień lasera o zmniejszonej mocy odpowiednio się odbijał zależnie od zapisanych w danym miejscu informacji. Wówczas światłoczuły czujnik rejestruje, czy wysyłane światło odbija się, czy nie i zamienia te informacje w dane zrozumiałe dla komputera zera i jedynki. Prędkość transferu danych zapisanych na CD-ROM-ach mierzy się z uwzględnieniem stałej wartości mnożnika: na przykład napęd CD-ROM o prędkości jest 48 razy szybszy od analogicznego 24-krotnej urządzenia pierwszej generacji. Modele generacji, a więc działające z pojedynczą pierwszej prędkością, to takie, które umożliwiały kilobajtów na sekundę. Nietrudno obliczyć, że odczyt 150 napędy o 32-krotnej prędkości, jakie rynku, umożliwiają odczyt informacji z mamy już na prędkością około 4,8 megabajta na sekundę. ZASADA DZIAŁANIA Dyski CD-ROM są tłoczone w specjalnej prasie, podobnie jak tradycyjne płyty gramofonowe. W ich przypadku matryca jest jednak wykonana ze szkła, a nie z metalu. Na sprasowanej poliwęglanowej warstwie nośnika tworzone są miniaturowe zagłębienia o wielkości tysięcznych milimetra. Kiedy promień lasera trafia na gładką powierzchnię dysku (tzw. land, czyli pole), odbija

14 się od niej i wraca do lasera, a dokładniej do fotodiody. Wówczas zostaje zamieniony w impuls elektryczny. Gdy zaś strumień padnie na zagłębienie w płycie (tzw. pit, czyli dół), światło nie wraca do diody i sygnał elektryczny nie powstaje. Przypomnijmy, że dane komputerowe są zapisywane w postaci zer i jedynek. Regularny ciąg występujących na przemian po sobie obu typów miejsc (raz pole, raz dół) oznacza wartość zero. Wartość jeden traktowana jest jako odstępstwo od tego i zostaje zinterpretowana, gdy na dysku pojawi się ciąg pól lub zagłębień. Wszystkie dyski optyczne - czy to CD-ROM - funkcjonują na tej samej zasadzie i są podobnie zbudowane. Składają się z czterech warstw: nośnika (1) wykonanego z tworzywa sztucznego na którym są przechowywane dane, warstwy aluminiowej odbijającej światło lasera, lakieru ochronnego oraz nadruku. W trakcie odczytu promień lasera (2) czytnika jest kierowany na warstwę z tworzywa sztucznego, przez którą przechodzi i trafia na cienką warstwę aluminium. Informacje na dyskach CD tworzą formę spirali biegnącej z środka na zewnątrz. Jej długość jest gigantyczna, gdyż po rozwinięciu wynosiła by siedem kilometrów. CD-R Dyski jednokrotnego zapisu, tak zwane CD-R (Recordable) nie są tłoczone. ane zapisuje się na nich przy użyciu lasera. Służą do tego specjalne urządzenia, tak zwane nagrywarki CD-R. Ich laser "wypala" w temperaturze około 300 stopni Celcjusa wskazane przez użytkownika dane w postaci ciągu pól i zagłębień w warstwie tworzywa sztucznego. Kiedy warstwa ta zostanie podgrzana do wysokiej temperatury, w danym miejscu dochodzi do reakcji chemicznej, z którą wiąże się również zmiana kierunku odbicia światła lasera podczas późniejszego odczytu danych. Kiedy więc umieścimy dysk w napędzie czytnika, laser będzie się odbijał od zmienionej powierzchni zgodnie z zapisanymi na niej informacjami (układem pól i zagłębień). Stąd dyski CD-R znakomicie nadają się do zastosowań domowych. Można na nich rejestrować wybrane przez siebie pliki - danych czy programów, i to w dużej ilości. Płyty te mają pojemność około MB, co przy niskiej cenie (kilka złotych za dysk) oznacza niezwykle atrakcyjną alternatywę wobec innych nośników danych. CD-RW W przeciwieństwie do nich kolejna ulepszona wersja dysków optycznych CD-RW - pozwala na wielokrotny zapis danych (do tysiąca razy). Zachowywanie na nich informacji wygląda niezwykle prosto, gdyż używając techniki przeciągnij-i-upuść możemy zwyczajnie kopiować lub przenosić pliki na dysk. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu nowej struktury płyty i opracowaniu nośnika o odmiennych właściwościach chemicznych pozwalających zmieniać własności raz już wypalonego punktu pod wpływem światła. Do tego z kolei potrzebny jest laser o zmiennej mocy. W przeciwieństwie do lasera wykorzystywanego w napędach CD-R dysponującego jedynie bardzo niskim natężeniem do odczytu danych i bardzo silnym do gwałtownego miejscowego podniesienia temperatury warstwy głównej, urządzenia CD-RW są wyposażone w laser o średniej mocy, co przy odpowiednim składzie chemicznym nośnika umożliwia przewracanie jego stanu początkowego. DVD DVD (Digital Video Disk lub Digital Versatile Disk) to zwiastun nowej ery nośników - i to nie

15 tylko danych komputerowych, ale także audio i wideo. Dysk DVD przypomina wyglądem i rozmiarami zwykłą płytę CD. Funkcjonuje również na podobnej zasadzie, chodź zależnie od typu oferuje nawet 26 razy wyższą pojemność. Aby to umożliwić, umieszczono ścieżki danych znacznie bliżej siebie, niż ma to miejsce w przypadku tradycyjnych kompaktów, a także dwukrotnie zmniejszono minimalną długość obszarów zagłębień (pit). Ponadto dyski DVD o wyższych pojemnościach (od 9,4GB) są zapisywane dwustronnie, zaś dysk 17-gigabajtowy jest wyposażony w dwie warstwy nośnika, na którym są zapisywane dane. W przyszłości płyty DVD powinny wyprzeć z rynku płyty kompaktowe i taśmy wideo. Będzie to możliwe przede wszystkim dzięki zachowaniu zgodności w dół, a więc z poprzednimi typami dysków CD. Dyski DVD można podzielić na kilka typów: ze względu na pojemność - od 4,7-19GB, oraz przeznaczone - do zapisu danych komputerowych, dźwięku i filmu. Wśród nośników danych komputerowych niezwykle interesujący jest standard DVD-RAM oznaczający dyski o pojemności 4,7GB do wielokrotnego zapisu. Warto dodać, że istnieją też dyski działające analogicznie jak CD-R (DVD-R) oraz CD-RW (DVD-RW). -Karta dźwiękowa Karty dźwiękowe Dwadzieścia lat temu, kiedy pojawił się pierwszy komputer, jedynym dźwiękiem jaki potrafił z siebie wydobyć był elektroniczny pisk. Od tamtej pory sytuacja się zmieniła. Komputer stał się centrum rozrywki, zastępuje telewizję, magnetofon, radio. Każdy nowy komputer zawiera kartę muzyczną albo zintegrowaną z płytą główną albo włożoną oddzielnie w złącze PCI. Karta muzyczna okazuje się bardzo przydatnym urządzeniem o wielorakich zastosowaniach. Może miłym dźwiękiem przywitać nas po włączeniu komputera, lub umilić czas spędzony przy komputerze przyjemną muzyką, lub wygenerować wspaniałe odgłosy zastosowane w grach i filmach DVD. Wszystkie karty dźwiękowe, oprócz odtwarzania cyfrowej muzyki, mają wbudowane syntezatory. Z ich pomocą możemy tworzyć muzykę na swoich komputerach, ale także odtwarzać gotowe utwory. Jeszcze kilka lat temu karty dźwiękowe produkowane były ze złączem ISA. Wszystkie nowe karty muzyczne produkowane są już wyłącznie ze złączem przeznaczonym dla magistrali PCI. PCI zapewnia znacznie wyższy transfer danych, nawet do 132 MB/s (ISA - ok. 6 MB/s). Oznacza to, że karta dźwiękowa PCI może jednocześnie odtwarzać wiele potoków dźwiękowych. Nowe modele kart mają także co najmniej 16-bitowe przetworniki cyfrowo-analogowe (CA) oraz analogowo-cyfrowe (AC). Od czterech lat karty muszą spełniać tzw. specyfikację AC97, która określa minimalny SNR (Signal to Noise Ratio) na poziomie 85 db, choć w praktyce jest to nieco mniej. Kupując nową kartę muzyczną na magistrali PCI możemy być pewni że szum nie będzie słyszalny. Kolejnym parametrem określającym karty dźwiękowe jest częstotliwość próbkowania. Stare karty Sound Blaster osiągały wartości od 11 do 22 khz, jednak dzisiejszym minimum jest 44,1 khz. Chociaż coraz częściej spotyka się jeszcze wyższe wartości - 48, a nawet 52 khz. Sampling Pojęciem sampling określa się digitalizację fragmentów dźwiękowych. Decydujący wpływ na jakość nagrania ma rozdzielczość digitalizacji. Starsze karty zapisują dźwięk w trybie 8 bitowym, co pozwala na rozróżnienie tylko 256 różnych wartości dźwięku. Z uwagi na fakt, że taki zakres jest zbyt mały, by uzyskać dobrą jakość, nowsze karty pracują z rozdzielczością 16 bitową lub 20 bitową. W przypadku nagrań stereofonicznych każdy pojedynczy dźwięk (sample) jest więc zapisywany na 4 bajtach. Takie rozwiązanie pozwala na rozróżnienie różnych wartości dla każdego kanału stereo, dzięki czemu generowany dźwięk ma już naturalne brzmienie o jakości hi-

16 fi. Równie istotna jest szybkość próbkowania (samplingu), czyli częstotliwość z jaką generowane są kolejne 16 bitowe sekwencje. Im częściej jest próbkowany oryginalny dźwięk, tym wyższa jest jakość uzyskiwanego nagrania. Częstotliwość samplingu rzędu 8 khz odpowiada w przybliżeniu poziomowi jakości rozmowy telefonicznej natomiast do uzyskania jakości płyty CD potrzebna jest częstotliwość 44 khz. W przypadku nagrań stereofonicznych objętość zapisywanych danych ulega podwojeniu. Jednominutowe nagranie klasy hi-fi bez kompresji danych zajmuje więc ponad 10 MB (44000 x 4 bajty x 60 sekund). Jeszcze większą objętość mają dane uzyskane w wyniku miksowania (mieszania) próbek. Niektóre gry oferują możliwość definiowania kilku różnych dźwięków. Dzięki temu można na przykład słuchać podczas gry odgłosów kilku przeciwników jednocześnie. Zadania tego nie wykonuje jednak karta dźwiękowa, lecz procesor komputera co negatywnie wpływa na płynność działania samej gry. Maksymalną liczbę dostępnych głosów warto więc wykorzystywać tylko na bardzo szybkich komputerach. Synteza FM Karty muzyczne nie tylko nagrywają i odtwarzają gotowe dźwięki, lecz również tworzą je samodzielnie za pomocą syntezy FM (modulacji częstotliwości). Pierwszym chipem muzycznym wykorzystującym syntezę FM był układ OPL2 firmy Yamaha. Chip ten nie był przeznaczony dla komputerów, lecz podobnie jak OPL1 został opracowany pod kątem organów elektronicznych. Gdy jednak model OPL2 odniósł ogromny sukces rynkowy, firma Yamaha skonstruowała specjalnie dla kart dźwiękowych kolejny układ - OPL3. Początkowo na rynku dostępne były tylko dwa chipy FM (OPL 2 i 3), ale w 1995 r patent na syntezę modulacji częstotliwości uległ przedawnieniu. Od tego czasu na kartach dźwiękowych instaluje się różne chipy, w większości kompatybilne z OPL3, a więc również ze standardem Sound Blaster. Wszystkie układy FM działają na tej samej zasadzie: za pomocą prostych funkcji matematycznych generują krzywe drgań, które tylko w przybliżeniu imitują działanie oryginalnych instrumentów muzycznych. W każdym przypadku umożliwiają jednak odtwarzanie plików MIDI. Pliki te - podobnie jak tradycyjna partytura - zawierają bowiem tylko opisy dźwięków instrumentów i efektów, a nie autentyczne dźwięk. Synteza WT (wavetable) Z uwagi na sztuczne brzmienie generowanych dźwięków synteza FM nie nadaje się do zastosowań profesjonalnych. Z tego też względu producenci sprzętu opracowali technikę syntezy wavetable (WT), znanej pod nazwą PCM (Pulse Code Modulation) lub AWM (Advanced Wave Memory). Zasada działania syntezy WT jest bardzo prosta. W celu uzyskania na przykład brzmienia gitary chip muzyczny nie generuje sztucznego dźwięku, lecz odtwarza oryginalny dźwięk instrumentu, nagrany wcześniej w studiu. W praktyce nie ma możliwości zapisania w pamięci wszystkich dźwięków generowanych przez 128 instrumentów MIDI. Chip muzyczny musi więc często obliczać wysokość i długość dźwięków na podstawie wzorcowych próbek. Z zadaniem tym poszczególne karty WT radzą sobie bardzo różnie. W niektórych modelach można np. uzyskać lepsze brzmienie instrumentów smyczkowych w innych instrumentów dętych. Naprawdę dobre brzmienie dla wszystkich odmian muzyki oferują jak dotąd tylko drogie karty profesjonalne. MIDI Koncepcja cyfrowego złącza instrumentów muzycznych (MIDI), wprowadzona we wczesnych latach 80, zrewolucjonizowała rynek, przerastając z czasem oczekiwania swych twórców. MIDI pozwala na wymianę informacji i synchronizację sprzętu muzycznego za pomocą standardowych

17 komunikatów, tworząc spójny system sterowania zestawem muzycznym. Komunikaty MIDI mogą być proste (np. włącz dźwięk pianina na 5 sekund), lub złożone (np. zwiększyć napięcie wzmacniacza VCA w generatorze 6, aby dopasować częstotliwość do generatora nr 1). Należy tutaj pamiętać, że MIDI nie przesyła dźwięku lecz informacje o nim. Posiadając w komputerze kartę dźwiękową FM czy też WT, mamy, praktycznie rzecz biorąc, do czynienia z modułem brzmieniowym syntezatora muzycznego. Komunikację z owym modułem zapewnia port MIDI oraz programy zwane sekwencerami. Sekwencery umożliwiają też edycję zapisu cyfrowego MIDI w postaci standardowych plików (z rozszerzeniem MID). Specyfikacja MIDI umożliwia sterowanie 16 urządzeniami MIDI jednocześnie. Sekwencer łączy funkcję magnetofonu wielośladowego i pulpitu mikserskiego. Poszczególne partie instrumentów nagrywa się na ścieżkach (może ich być 128 i więcej). Niezaprzeczalną zaletą MIDI jest oszczędność pamięci - skoro przesyłane są tylko dane dotyczące dźwięku, minuta muzyki wymaga zaledwie około 20 KB danych. MIDI ma pod tym względem ogromną przewagę nad cyfrową techniką zapisu dźwięku, przetworzonego przez konwertery analogowo-cyfrowe na twardym dysku. Pierwszą implementacją standardu MIDI na pecetowej platformie był interfejs MPU-401 firmy Roland, później pojawiła się specyfikacja MT32, wreszcie General MIDI, wprowadzający jednolity rozkład brzmień. DirectSound Obecnie standardem jest interfejs programowania aplikacji DirectSound oraz DirectSound3D dla Windows 9x. Każda aplikacja pisana pod DirectSound czy DirectSound3D będzie poprawnie działała na każdej karcie muzycznej ze sterownikami dla Windows zgodnymi ze standardem DirectSound. Dzięki temu producenci kart dźwiękowych mogą wyposażać je w dużo innowacji (standard Sound Blaster hamował rozwój kart muzycznych). Nowym trendem w kartach dźwiękowych jest wyposażanie procesorów dźwięku w procesory efektów. Przez efekty rozumie się dodawanie do dźwięku pogłosu (reverb), echa czy opóźnień (delay). Proste procesory dźwiękowe wyposażono w niewielki bufor pamięci, za pomocą którego łatwo uzyskać echo czy pogłos. Jednak najlepsze efekty dają tak naprawdę procesory sygnałowe DSP (Digital Signal Processor). Procesory te charakteryzują się ogromną mocą obliczeniową, więc odpowiednio oprogramowane mogą pełnić wiele różnych zadań. Mogą być odpowiedzialne m.in. za syntezę wavetable. Systemy dźwięku przestrzennego A3D system dźwięku pozycjonowanego opracowany przez firmę Aureal na potrzeby NASA, a potem przeniesiony na platformę PC. A3D wykorzystuje szereg filtrów: HRTF, IID, ITD i symuluje m.in. efekt Dopplera. Umożliwia uzyskanie rewelacyjnych efektów na słuchawkach - precyzyjnie możemy określić źródło dźwięku w przestrzeni. Choć wielu producentów dostarcza bibliotekę A3D.DLL mającą zapewnić ich kartom zgodność z A3D, to najlepsze efekty uzyskuje się na procesorach Vortex (AU8820) firmy Aureal. A3D 2.0 rozszerzenie systemu A3D o możliwość wykorzystania czterech głośników oraz o technologię śledzenia drogi dźwięku, wavetracing. Wavetracing tworzy wirtualny wygląd otoczenia, w którym słuchamy dźwięku i symuluje odbicia i pochłaniania dźwięku przez przeszkody (np. ściany), z uwzględnieniem materiału, z którego są one zbudowane. Na razie A3D 2.0 wspierany jest tylko przez układ Vortex 2 (AU3380). C3D

18 system dźwięku przestrzennego dedykowany dla systemów dwugłośnikowych opracowany przez firmę C-Media na potrzeby jej układów (między innymi CMI8738). Wzorowany na A3D, korzysta z filtrów HRTF, jednak nie jest aż tak dobry. DirectSound3D składnik pakietu DirectX. System jest dość stary i mało zaawansowany, jednak gwarantuje dużą zgodność. Obecnie prawie każda karta muzyczna oraz aplikacja (czyli gra) korzysta z DirectSound3D. EAX Environmental Audio Extensions (rozszerzenia środowiskowe) to rozszerzenia DirectSound3D opracowane przez firmę Creative Labs. Określają charakterystykę otoczenia, na podstawie której do całego dźwięku dodają odpowiednio modulowany pogłos i echo. Dzięki temu mamy wrażenie, że jesteśmy w jaskini, pod wodą czy w piwnicy. EAX 2.0 najnowsza wersja EAX, wprowadzona wraz z pakietem Live!Ware 2.0 dla kart Sound Blaster Live!. Poszerza EAX o poprawione filtry HRTF i ITD, dzięki którym lepiej ma symulować pozycjonowanie dźwięku w przestrzeni (zwłaszcza w osi pionowej). Dodatkowo dodaje symulację odbić i pochłaniania, chociaż nie dających tak dobrych efektów, jak A3D 2.0. FocalPoint3D system dźwięku trójwymiarowego wykorzystywany w kartach muzycznych Gravis UltraSound, dziś już prawie niespotykany. Qsound system dźwięku poszerzający bazę stereo opracowany przez firmę Qsound Labs. Obsługiwany między innymi przez układy ForteMedia, jednak nie znalazł szerszego poparcia w programach czy grach. SRS podobnie jak Qsound, SRS poszerza bazę stereo. Obsługiwany przez chip Crystal CX4237 (m.in. na kartach Sound Track 128), jednak bardzo trudno znaleźć aplikację z obsługą dźwięku SRS. -Karty sieciowe: Karta sieciowa Karta sieciowa to urządzenie odpowiedzialne za wysyłanie i odbieranie danych w sieciach LAN. Każdy komputer, który ma korzystać z dobrodziejstw sieci, powinien być wyposażony w taką kartę. Każda karta jest przystosowana tylko do jednego typu sieci (np. Ethernet) i posiada niepowtarzalny

19 numer, który identyfikuje zawierający ją komputer. Przydziela go międzynarodowa instytucja pod nazwą IEEE. Każdemu producentowi przypisuje ona odpowiedni kod i zakres liczbowy. Wytwórca interfejsu Ethernet tworzy niepowtarzalny adres o długości 48-bitów, zwany często adresem sprzętowym lub adresem fizycznym. Adres ten jest nazywany również adresem sterowania dostępem do medium - Media Access Control (MAC). Karty sieciowe określane są mianem NIC (ang. Network Interface Card). Na samym początku istnienia sieci NIC była płytą wypełnioną układami scalonymi, połączonymi w taki sposób, by dostarczyć wymagane funkcje. Obecnie interfejs ten jest zazwyczaj umieszczony w pojedynczej kości, zawierającej wszystkie wymagane funkcje, włączając w to protokół MAC. Kości interfejsów są tak zaprojektowane, by umożliwić pracę z pełną prędkością systemu. Jednak karta sieciowa jest tylko jednym z całej grupy elementów, które muszą współdziałać, aby umożliwić pracę usługom sieciowym. Na to, jak wiele ramek dany komputer może wysłać i odebrać w określonym czasie, mają wpływ różne elementy. Jest to między innymi szybkość, z jaką może odpowiedzieć na sygnał z układu interfejsu sieciowego twój system komputerowy oraz liczba dostępnych buforów do przechowywania ramek. Bardzo istotna jest również wydajność oprogramowania sterownika karty sieciowej. Zrozumienie tego jest bardzo ważne. Na przykład wszystkie kości interfejsów sieciowych mogą nadawać i odbierać ramki z pełną prędkością ramkową obsługiwanego sytemu medium. Jednak całkowita wydajność sytemu komputerowego, pamięć buforów oraz oprogramowanie współpracujące z kartą sieciową nie są określone w żadnym standardzie. Obecnie duża liczba komputerów ma nawet większą wydajność od tej wymaganej do odbierania i wysyłania stałego strumienia ramek z maksymalną prędkością ramkową systemu Ethernet 10 lub 100 Mbps. Wolniejsze komputery o mniejszej wydajności interfejsów sieci Ethernet i z niewystarczającymi buforami mogą nie pracować z pełną prędkością ramkową. Kiedy ramki nie są potwierdzane i odczytywane przez komputer, wówczas interfejs po prostu je odrzuca. Jest to dopuszczalne zachowanie, o ile dotyczy standardu, ponieważ nie próbowano zestandaryzować wydajności komputerów. INTERFEJSY KART SIECIOWYCH Karta sieciowa to urządzenie łączące komputer z siecią komputerową zawierające dwa interfejsy, jeden do połączenia z siecią:

20 RJ-45: AUI: BNC: SC: ST: i drugi interfejs, do połączenia z komputerem: ISA: ISA to rodzaj gniazda rozszerzeń a także rodzaj magistrali danych w komputerach klasy PC. Jest to technologia 16-bitowa (w odróżnieniu od PCI, która może przesyłać dane 32- i 64-bitowe). W związku z tym technologia ta jest obecnie przestarzała, lecz większość płyt głównych nadal jest wyposażona w złącza ISA, gdyż na rynku wciąż istnieje wiele kart rozszerzeń obsługujących ten standard.

21 PCI: Karty PCI pozbawione są zworek i przełączników i są konfigurowane programowo PCMCIA: Karty PCMCIA, są małymi, peryferyjnymi elementami systemu, które instaluje się w gniazdach PC Card wbudowanych w notebookach. Ponieważ karty tego typu są zbyt małe, by w ich obudowie zmieściło się którekolwiek ze standardowych złączy, gniazda te są umieszczone w osobnej jednostce, zwanej MAU (Media Access Unit). USB: Nowością godną uwagi są karty podłączane do magistrali USB. Aby je zainstalować, nie trzeba nawet rozkręcać komputera, wystarczy umieścić je w odpowiednim gnieździe. BUDOWA KART SIECIOWYCH Obecnie produkowane karty sieciowe mają wbudowany własny procesor, co umożliwia przetwarzanie niektórych danych bez angażowania głównego procesora oraz własną pamięć RAM, która pełni rolę bufora w przypadku, gdy karta nie jest w stanie przetworzyć napływających z dużą szybkością danych. Niektóre współcześnie produkowane karty posiadają także możliwość podłączenia programowalnej pamięci Remote Boot PROM, pozwalającej na załadowanie systemu operacyjnego z sieciowego serwera. Karta oznaczona przydomkiem Combo posiada równocześnie interfejsy wyjściowe: UTP, BNC i złączem AUI (nigdy nie mogą one działać równocześnie!!!). Rozróżnia się karty pracujące z prędkościami 10 Mbps, 100 Mbps i 1Gbps, oraz takie które mogą automatycznie wykrywać prędkość sieci i dostosowywać się do niej. Nowoczesne karty wyposażone są w szereg rozwiązań, zwiększających wydajność i ułatwiających pracę administratorów. Można tu wymienić funkcję Remote Wake-On, umożliwiającą zdalne włączenie komputera. Choć w zasadzie tego samego typu karty sieciowe można stosować w serwerach, istnieją też

22 specjalne karty serwerowe. Należą do nich na przykład karty wieloportowe, pozwalające zmniejszyć liczbę zajętych złączy PCI. Widok kart sieciowych dla serwera z dwoma oraz czterema portami. ROZWIĄZANIA TECHNICZNE STOSOWANE W KARTACH SIECIOWYCH Głównym zadaniem karty sieciowej jest transmisja i rozszyfrowywanie informacji biegnących łączami komunikacyjnymi. Przesyłanie danych rozpoczyna się od uzgodnienia parametrów transmisji pomiędzy stacjami (np. prędkość, rozmiar pakietów). Następnie dane są przekształcane na sygnały elektryczne, kodowane, kompresowane i wysyłane do odbiorcy. Jego karta dokonuje ich deszyfracji i dekompresji. Tak więc karta odbiera i zamienia pakiety na bajty zrozumiałe dla procesora stacji roboczej. Poza tym karta sieciowa może pełnić funkcję wspomagającą zarządzanie pracą sieci, o ile posiada możliwość obsługi specjalnego protokołu (np. SNMP 2), służącego do wzajemnego komunikowania się urządzeń sieciowych. Przesyłanie informacji z karty do systemu może się odbywać na cztery różne sposoby: Bezpośredni dostęp do pamięci (DMA Direct Memory Access), dane przesyłane są do pamięci za pomocą kontrolera DMA (zainstalowanego na płycie głównej komputera) i nie obciążają procesora, Bus mastering, ulepszona forma DMA; karta przejmuje kontrolę nad szyną danych komputera i wpisuje dane bezpośrednio do pamięci (karta wykorzystuje w tym momencie własny kontroler DMA) nie obciążając przy tym procesora. Jest to obecnie najszybsze rozwiązanie, Współdzielona pamięć karty, dane umieszczane są w pamięci karty, którą to pamięć procesor uznaje za część pamięci operacyjnej systemu. Współdzielona pamięć komputera, dane umieszczane są w wydzielonej części pamięci operacyjnej komputera, którą także wykorzystuje procesor karty sieciowej. Instalacja złączników modularnych: Aby zainstalować złącznik modularny należy: Przyciąć koniec kabla;