Версии шины PCI. Интерфейс PCI-Express, его основные характеристики и обратная совместимость Недостатки и возможные проблемы
Возможности и преимущества
Унифицированная архитектура NVIDIA®
Полностью унифицированное графическое ядро динамически распределяет работу по обработке геометрии, вершинных шейдеров, физики или закраски пикселей, обеспечивая превосходную графическую мощь.
Архитектура параллельных вычислений NVIDIA CUDA™ 1
Технология CUDA раскрывает мощь ядер графического процессора и ускоряет самые требовательные системные задачи, например, перекодирование видео, обеспечивая невероятный прирост производительности по сравнению с традиционными CPU.
Поддержка DirectCompute
Полная поддержка DirectCompute, API для вычислений на GPU от Microsoft
Поддержка OpenCL
Поддержка OpenCL
Поддержка Microsoft Windows 7
Windows 7 – операционная система нового поколения, которая будет отмечена существенным усовершенствованием способа, используемого операционной системой для раскрытия преимуществ графических процессоров, что обеспечит небывалый визуальный опыт. Используя эти преимущества для графики и вычислений, Windows 7 сделает современные ПК не только более интерактивными и привлекательными в плане графики, но и полностью удовлетворит требования пользователей в скорости и производительности.
Унифицированная драйверная архитектура NVIDIA® GeForce® (UDA)
Предлагает проверенный уровень совместимости, надёжности и стабильности в работе с широким диапазоном игр и приложений. Драйверы GeForce обеспечивают беспрецедентную работу каждому пользователю и поддерживают высокую производительность и обновление возможностей на протяжении всего срока службы графических процессоров GeForce.
Технология GigaThread™
Массивная многопоточная архитектура поддерживает тысячи независимых параллельных потоков, обеспечивая невероятную вычислительную силу и работу усовершенствованных программ закраски следующего поколения.
Движок NVIDIA® Lumenex™
Движок NVIDIA® Lumenex™
Технология 16
кратного сглаживания
Битное освещение с широким динамическим диапазоном (HDR) с плавающей точкой
Удвоенная по сравнению с предыдущим поколением точность, обеспечивающая невероятно реалистичные эффекты освещения, теперь с поддержкой сглаживания.
Технология NVIDIA® PureVideo® HD 2
Это сочетание ускорения декодирования видео высокой четкости и постобработки, обеспечивающее беспрецедентную чистоту изображения, плавное видео, правильные цвета и точное масштабирование изображения для фильмов и видео.
Аппаратное ускорение декодирования
Обеспечивает ультраплавное воспроизведение фильмов высокой и стандартной четкости H.264, VC-1, WMV, DivX, MPEG-2 и MPEG-4 без необходимости использования двух или четырёх ядерного центрального процессора.
Двухпоточное аппаратное ускорение
Поддержка режима «картинка-в-картинке» для интерактивного просмотра фильмов Blu-ray и HD DVD.
Динамическое повышение контраста и растягивание цвета
Постобработка и оптимизация фильмов высокой четкости сцена за сценой для поразительной чистоты изображения.
Еще более лучшая устойчивость к ошибкам
Исправляйте ошибки и восстанавливайте потери в широковещательном контенте для обеспечения четкого качественного воспроизведения.
Продвинутый пространственно-временной деинтерлейсинг
Повышает резкость чересстрочного контента в HD и стандартном разрешении на прогрессивных дисплеях, обеспечивая четкое, ясное изображение, сравнимое с возможностями продвинутых домашних кинотеатров.
Высококачественное масштабирование
Повышение разрешения фильмов до HDTV. При этом сохраняется четкость и ясность изображения. Также понижение разрешения видео, включая HD, с сохранением деталей.
Обратное телекино (3:2 & 2:2 коррекция)
Восстановление оригинальных изображений из фильмов, конвертированных в видео (DVDs, 1080i HD контент), более точное воспроизведение видео и превосходное качество изображения.
Коррекция неудачного редактирования
При редактировании видео внесенные поправки могут нарушить нормальную развертку 3:2 или 2:2. Технология PureVideo использует продвинутые техники обработки для обнаружения неудачных правок, восстановления исходного контента и визуализации превосходных деталей изображения кадр за кадром, обеспечивая плавное натуральное видео.
Подавление шумов
Повышение качества видео благодаря удалению нежелательных артефактов.
Улучшение краев объектов
Более четкие изображения в видео благодаря повышению контраста вокруг линий и объектов.
Поддержка Dual-link HDCP 3
Удовлетворение спецификациям по управлению защитой вывода (HDCP) и безопасности для формата Blu-ray для воспроизведения защищенного видео контента на HDCP совместимых мониторах.
Поддержка Dual Dual-link DVI
Работает с самыми большими в индустрии плоскопанельными дисплеями с самым высоким разрешением (до 2560x1600 пикселей) и поддержкой защиты широкополосных цифровых данных (HDCP).
Поддержка HDMI 1.3a
Полностью интегрированная поддержка HDMI 1.3a с поддержкой xvYCC, глубокого цвета и окружающего звука 7.1
Поддержка PCI Express 2.0
Создано для новой архитектуры шины PCI Express 2.0 для высочайших скоростей передачи данных в самых требовательных к полосе пропускания играх и 3D приложениях с поддержкой обратной совместимости с современными PCI Express материнскими платами.
Поддержка Microsoft® DirectX® 10.1
DirectX 10.1 с поддержкой Шейдерной Модели 4.1.
Оптимизация и поддержка OpenGL® 3.0
Гарантирует первосортную совместимость и производительность для OpenGL приложений.
Спецификация
| Поддерживаемые дисплеи: | |
| Максимальное разрешение цифрового монитора | 2560x1600 |
| Максимальное VGA разрешение | 2048x1536 |
| Стандартные разъемы монитора | DVI, VGA, HDMI |
| Поддержка нескольких мониторов | |
| HDCP | |
| HDMI | как заглушка (DVI-HDMI или DP-HDMI) |
| Аудио вход для HDMI | внутренний |
| Стандартные размеры видеокарты: | |
| Высота | 4.376 inches (111 mm) |
| Длина | 6.6 inches (168mm) |
| Ширина | одинарный слот |
| Температура и мощность: | |
| Максимальная температура GPU (в C) | |
| Максимальная мощность видеокарты (Вт) | |
| Минимальные системные требования по питанию (Вт) |
2.2.5 Жёсткий диск.
Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД - устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые, керамические или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Используемые интерфейсы: ATA (IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel.
УСТРОЙСТВО
Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники (Рис.14).
Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.
Блок головок - пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.
Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика - окислов железа, марганца и других металлов.
Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (3600, 4200, 5400, 5900, 7200, 9600, 10 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин. Шпиндельный двигатель жёсткого диска трехфазный, что обеспечивает стабильность вращения магнитных дисков, смонтированных на оси (шпинделе) двигателя. Статор двигателя содержит три обмотки, включенные звездой с отводом посередине, а ротор - постоянный секционный магнит. Для обеспечения малого биения на высоких оборотах в двигателе используются гидродинамические подшипники.
Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных неодимовых постоянных магнитов, а также катушки на подвижном блоке головок
.Блок электроники . в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.
Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.
Блок управления представляет собой систему управления, принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя), приёма и обработки сигналов с датчиков устройства (система датчиков может включать в себя одноосный акселерометр, используемый в качестве датчика удара, трёхосный акселерометр, используемый в качестве датчика свободного падения, датчик давления, датчик угловых ускорений, датчик температуры).
Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.
Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.
Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например, метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood) - максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнение принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец, наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом. Рисунок 14.
Схема устройства НЖМД.(рис14)
Так как системная плата поддерживает интерфейс Serial ATA, был выбран жёсткий диск ST3160316AS ёмкостью 160 Гб, скоростью вращения шпинделя 7200 обор./мин., ёмкостью буфера памяти 8 Мб. (Рисунок. 15). Ёмкости 160Гб достаточно для работы в учебной лаборатории.
Рисунок 15 HDD ST3160316AS
2.2.6 Устройство оптического хранения данных.
Оптический привод - электрическое устройство для считывания и воз-
можно записи информации с оптических носителей (CD-ROM, DVD-ROM).
Существуют следующие типы приводов:
· привод CD-ROM (CD-привод);
· привод DVD-ROM (DVD-привод);
· привод HD DVD;
· привод BD-ROM;
· привод GD-ROM;
Рабочие станции учеников не оборудованы оптическими приводами, а для преподавателей был выбран CD/DVD – привод NEC DV-5800D.
2.2.7 Корпус и блок питания
Блок питания (БП) - устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменный ток сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданный постоянный ток.
Классическим блоком питания является трансформаторный БП . В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.
Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.
Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на транс- форматор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки).
В настоящее время используется в основном два стандарта корпусов. Это АТХ и ВТХ, так они являются наиболее перспективными на сегодняшний день.
Главная особенность стандарта АТХ (Рис.17) состоит в том, что вентилятор расположен на стенке корпуса блока питания, которая обращена внутрь компьютера, и поток воздуха прогоняется вдоль системной платы, поступая извне. Поток воздуха в блоке АТХ направляется на компоненты платы, которые выделяют больше всего тепла (процессор, модули памяти и платы расширения).
Во всех современных процессорах устанавливается активный теплоотвод, который представляет собой маленький вентилятор, установленный на процессоре для его охлаждения. Блок питания модели АТХ берет воздух извне и создает в корпусе избыточное давление, тогда как в корпусах других систем давление понижено. Направление воздушного потока в обратную сторону позволило значительно улучшить охлаждение процессора и других компонентов системы. При таком направлении воздуха компоненты внутри системного блока меньше подвержены пыли.
Рисунок 16. Корпус ATX.
На ряду с ATX существует стандарт ВТХ (Рис.18). Внешне системная плата ВТХ выглядит почти как зеркальное отражение АТХ - платы благодаря чему все платы PCI и PCI Express, в том числе графические адаптеры, оказываются установленными микросхемами вверх, что уже само по себе улучшает ситуацию с охлаждением.
Но еще более важное достоинство ВТХ - новая схема охлаждения процессора: теперь он расположен на переднем краю платы, причем развернут под 45° к нему. При сборке компьютера на процессор устанавливается не привычное охлаждающее устройство, а так называемый модуль охлаждения (Thermal Module), состоящий из вентилятора, радиатора и объединяющего их в единое целое короба. В результате радиатор процессора обдувается холодным воздухом, забираемым вентилятором от наружной стенки компьютера.
Разворот процессора на 45° решает сразу две проблемы: во-первых, уменьшается сопротивление процессорного гнезда набегающему потоку воздуха; во-вторых перед гнездом по его бокам располагаются элементы VRM, которые при такой схеме также охлаждаются непосредственно потоком холодного забортного воздуха.
Системная плата располагается не у нижней кромки охлаждающего модуля, а чуть выше, благодаря чему часть воздушного потока проходит под платой, в первую очередь транзисторов VRM.
Рисунок 17. Корпус BTX.
Не смотря на то, что стандарт ВТХ имеет свои существенные преимущества, для учебной лаборатории выбраны корпуса стандарта АТХ, так как данный стандарт уже давно зарекомендовал себя и широко распространен на рынке компьютерных комплектующих.
Был выбран корпус Pangu Simple S1602BS ATX MidiTower, Black-Silve С установленным дополнительным клером (Рис.18).
Рисунок 18. Корпус Pangu Simple S1602BS ATX MidiTower, Black-Silve
Классический кейс стандарта ATX с блоком питания Pangu S380.
Отличительной чертой компьютерных корпусов серии Simple является невысокая цена.
Корпус оборудован блоком питания достаточной мощностью для офисного и домашнего компьютера не высокой производительности.
Серия Simple - отличный выбор для недорогих компьютеров, оборудованных PCI-E видеокартой средней производительности.
Блок питания оснащен разъемами дополнительного питания 8pin 12V и 6pin PCI-E для видеокарты.
Тип кейса – Middle Tower
Отсеки для накопителей:
5,25” - 3 шт.
5.25” (внутренний) - 1шт.
3.5” (внешний) - 1шт.
3.5” (внутренний) - 4шт.
Цвет - Черный/Серебристый
Материалы:
o металл (SGCC 0.45mm)
o высококачественный пластик
Материнские платы - ATX / Micro-ATX
Стандарт блока питания – ATX
I / O ...
2.2.8 Монитор
Монитор - универсальное устройство визуального отображения всех видов информации состоящее из дисплея и устройств предназначенное для вывода текстовой, графической и видео информации на дисплей.
В настоящее время в основном используются 2 типа мониторов: ЭЛТ- мониторы и ЖК-мониторы.
ЭЛТ-мониторы . Самым важным элементом монитора является кинескоп, называемый также электронно- лучевой трубкой. Кинескоп состоит из герме- тичной стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум. Один из концов трубки узкий и длинный - это горловина, а другой - широкий и достаточно плоский - это экран. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором.
ЖК-монитор - плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.
Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.
Каждый пиксель ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:
Разрешение : Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией.
Размер точки : расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.
Соотношение сторон экрана (формат ): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.
Видимая диагональ : размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
Контрастность : отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
Яркость : количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
Время отклика : минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
Угол обзора : угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
Тип матрицы : технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
Входы : например, DVI, D-Sub, HDMI и т.п.
Для компьютеров в учебной лаборатории, с учётом цвета корпуса системного блока, подобран монитор LG L1742SE-BF (Рис.19).
Рисунок 19. Монитор LG L1742SE-BF.
· Параметры монитора:
· Цвета, использованные в оформлении: Чёрный;
· Диагональ: 17");
· Точка LCD-матрицы: 0.294 мм;
· Яркость LCD-матрицы: 250 кд/м2;
· Контрастность LCD-матрицы: 2000:1 - статическая, 50000:1 (ACM -adaptive contrast management);
· Поверхность экрана монитора: Матовая;
· Время отклика: 5 мс; Формат LCD-матрицы: 5:4;
· Разрешение LCD-матрицы: 1280 x 1024;
· Угол обзора LCD-матрицы: 160° по горизонтали, 160° по вертикали при CR > 10:1;
· Интерфейс: VGA (15-пиновый коннектор D-sub), ;
· Блок питания монитора: Встроенный; Потребление энергии: 38.5 Вт - максимальное, 27.3 Вт - в режиме Energy Star, 1.5 Вт - в режиме ожидания;
· Размеры (ширина х высота х глубина): 408 x 406.8 x 180.4 мм; Вес: 3.91 кг.
2.2.9 Устройства ввода.
Устройства ввода - приборы для занесения (ввода) данных в компьютер во время его работы. Основными устройствами ввода информации от пользователя в компьютер являются мышь и клавиатура.
Клавиатура . Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой, имеет 101 или 102 клавиши. Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.
По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на шесть групп:
· функциональные;
· алфавитно-цифровые;
· управления курсором;
· цифровая панель;
· специализированные;
· модификаторы.
Двенадцать функциональных клавиш расположены в самом верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а с самого правого края клавиатуры- цифровая панель.
Многие современные компьютерные клавиатуры, помимо стандартного набора из ста четырёх клавиш, снабжаются дополнительными клавишами (как правило, другого размера и формы), которые предназначены для упрощённого управления некоторыми основными функциями компьютера (в основном мультимедийных). Такие клавиатуры называются «мультимедийными клавиатурами».
Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно - на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения.
· Датчики перемещения:
· Прямой привод;
· Шаровой привод;
· Оптические мыши первого поколения;
· Оптические мыши второго поколения;
· Лазерные мыши;
· Индукционные мыши;
· Гироскопические мыши.
В настоящее время для подключения клавиатуры и мыши используются интерфейсы: PS/2 и USB.
Для рабочих станций в учебных лабораториях были выбраны стандартная клавиатура с дополнительными мультимедийными возможностей Genius KB-200
Ergo (PS/2, 104 клавиши, влагозащита, подставка под запястья) (Рис.20) и лызерная
мышь Genius NetScroll 100 Optical USB (USB, 3 клавиши, включая колёсико-клавишу) (Рис.21).
Рисунок 20. Клавиатура Genius KB-200 Ergo
Рисунок 21. Мышь Genius NetScroll 100 Optical USB
2.3.1 Печатающие устройства.
Принтер - устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель,обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера.
Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ - распечатка или твёрдая копия.
Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати - чёрно-белые (монохромные) и цветные.
Лазерные принтеры . По поверхности фотобарабана коротроном (скоро троном) заряда, либо валом заряда равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (либо светодиодной линейкой) на фотобарабане снимается заряд, - тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса, либо валом переноса. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.
Струйные принтеры . Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица, печатающая жидкими красителями.
Сублимационные принтеры . Термосублимация - это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте. Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.
Матричные принтеры . Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.
2.3.2 Сканеры.
Сканер - устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.
Бывают ручные, рулонные, планшетные и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.
Для учебной лаборатории выбрано многофункциональное устройство (МФУ)
Canon i-SENSYS MF4410 (Рис.22).
Преимущества МФУ:
· экономия пространства;
· цена. МФУ принтер-копир-сканер стоит намного дешевле, чем все эти
устройства, приобретенные отдельно;
· возможность проделать весь спектр работ на одном универсальном
сетевом устройстве;
· удобство обслуживания;
Рисунок 22. МФУ Canon i-SENSYS MF4410 .
- Позиционирование Печать документов
- Объем памяти (Стандарт) (Мб) 64
- Тип печати Лазерная
- Цветная печать Нет
- Типы печатных носителей Глянцевая бумага, матовая бумага, конверты
- Максимальный формат печати А4
- Разрешение печати 600 x 600
- Тип картриджа 728
- Наличие двусторонней печати Нет
- Печать без полей Нет
- Скорость печати До 23 стр./мин
- Прямая печать с цифровой фотокамеры
- Тип сканера Планшетный
- Разрешение сканирования 9600 x 9600
- Коэффициент масштабирования 25–400%
- Функции факса Нет
- Интерфейс подключения USB
- Беспроводная связь Нет
- Потребляемая мощность Макс. 1220 Вт
- Причина выбора Монохромный 5-строчный дисплей, доступная цена
3 Технология сборки, настройки компьютеров, установки программного обеспечения.
3.1 Расчет системы охлаждения.
Расчет охлаждения центрального процессора
Для стабильной работы процессора необходимо, чтобы его рабочая температура не поднималась выше определенного уровня, иначе при работе возможны сбои и зависания машины. Максимальная рабочая температура ядер процессора составляет 72.6°C, при расчете для надежности принимается допустимая температура равная 60°C. Оптимальная температура внутри системного блока 35°C. Необходимо выяснить, способен ли выбранный кулер обеспечить эффективное охлаждение корпуса процессора. Фундаментальной технической характеристикой кулера является термическое сопротивление относительно поверхности процессорного кристалла – величина, позволяющая оценить его эффективность в качестве охлаждающего устройства.
Термическое сопротивление процессора рассчитывается следующим образом:
Rt=(Tc-Ta)/W, (3.1)
где Rt - термическое сопротивление радиатора, °С/Вт;
Тс - температура процессора, которую необходимо достичь, применяя
кулер, °С;
Та - температура внутри компьютерного корпуса, °С;
W - тепловая мощность, рассеиваемая процессором, Вт.
Процессор Intel Core i3-560 рассеивает мощность 73Вт. Тогда термическое сопротивление радиатора будет равно:
Rt=(60-35)/73=0,34°C/W
В полученное значение для термосопротивления колера входит и термосопротивление теплового интерфейса. Для тонких слоев (0,05 мм и меньше), таких как термопаста термосопротивление составляет порядка 0,08 – 0,15 °C/W. Поэтому для обеспечения общего термосопротивление 0,15°C/W в случае применения качественной термопасты термосопротивление кулера не должно превышать:
Rt=0,34-0,08=0,26°C/W (3.2)
В случае применения кулера, поставляемого в упаковке с процессором (рис.17), термосопротивление которого равно 41°C/W , максимальная температура процессора будет равна:
Тс=W*(Rt+0,08)+Ta = 73*(0,41+0,08)+35=53,1 °С (3.3)
С учетом того, что максимальная температура ядер данного процессора составляет 72.6°C, был выбран этот кулер.
РАСЧЕТ ОХЛАЖДЕНИЯ КОРПУСА
Q = 1,76*P/(Ta-T0) (3.4)
где Р - полная тепловая мощность компьютерной системы;
Та - температура внутри системного корпуса;
То - температура «на входе» корпуса (температура в помещении);
Q - производительность (расход) корпусной системы охлаждения.
В таблице приведена тепловая мощность комплектующих элементов.
Таблица 3 Тепловая мощность комплектующих элементов.
Температура снаружи корпуса равна 25°С, желаемая температура внутри корпуса равна 35°. Тогда производительность вентилятора должна быть равна по
формуле (3.4):
Q = 1,76*208/(35-25) = 37 CFM
Реальная производительность вентилятора в конкретных эксплуатационных условиях зависит от системного импеданса, который выражается соотношением:
Р = k*Qn (3.5)
где к - системная константа,
Q - производительность вентилятора,
n - турбулентный фактор (1 <= n <=2, n = 1 при ламинарном режиме течения потока, п = 2 при турбулентном течении потока),
Р - системный импеданс.
Таблица 4Ориентировочные значения разменной константы k.
МСЗ - малая степень заполнения корпуса (заняты слот AGP, 1 слотРС!, 1 отсек для
устройств 5.25”. 2 отсека для устройств 3.5”).
ССЗ - средняя степень заполнения корпуса (заняты слот AGP, 2-3 слота PCI или других шин,
2-3 отсека для устройств 5.25”, 2 отсека для устройств 3.5”).
ВСЗ - высокая степень заполнения корпуса (заняты слот AGP, не менее 4-5 слотов PCI или
других шин, 3-4 отсека для устройств 5.25”, все доступные отсеки для устройств 3.5”).
Значение этой константы можно варьировать в пределах ±5%, если литраж вашего корпуса немного больше или немного меньше опорных показателей.
Размерная системная константа выбирается из расчета общего объема корпуса < 40л и малой степени заполнения корпуса (1 слот PCI-E, 1 слот PCI, 1 отсек для устройств 5.25", 2 отсека для устройств 3.5"). Требуемое значение = 0,06
Блок питания корпуса стандартный, вентилятор работает на выдув, значит течение потока ламинарное. Турбулентный фактор = 1. Поскольку блок питания корпуса оснащен стандартным вентилятором со скоростью вращения 2500 об/мин, то его производительность берется равной 30 CFM. Тогда системный импеданс равен по формуле (3.5):
Р = 0,06*30 = 1,8 ттН2О
PCI — Express (PCIe , PCI — E ) – последовательная, универсальная шина впервые обнародованная 22 июля 2002 года.
Является общей , объединяющей шиной для всех узлов системной платы, в которой соседствуют все подключённые к ней устройства. Пришла на замену устаревающей шине PCI и её вариации AGP , по причине возросших требований к пропускной способности шины и невозможности за разумные средства улучшить скоростные показатели последних.
Шина выступает как коммутатор , просто направляя сигнал из одной точки в другую не изменяя его. Это позволяет без явных потерь скорости, с минимальными изменениями и ошибками передать и получить сигнал.
Данные по шине идут симплексно (полный дуплекс), то есть одновременно в обе стороны с одинаковой скоростью, причём сигнал по линиям, течёт непрерывно , даже при отключении устройства (как постоянный ток, или битовый сигнал из нулей).
Синхронизация построена избыточным методом. То есть вместо 8 бит информации, передаётся 10 бит , два из которых являются служебными (20% ) и в определённой последовательности служат маячками для синхронизации тактовых генераторов или выявления ошибок . Поэтому, заявленная скорость для одной линии в 2.5 Гбитс , на самом деле равна примерно 2.0 Гбитс реальных.
Питание каждого устройства по шине, подбирается отдельно и регулируется с помощью технологии ASPM (Active State Power Management ). Она позволяет при простое (без подачи сигнала) устройства занижать его тактовый генератор и переводить шину в режим пониженного энергопотребления . Если сигнал не поступал в течение нескольких микросекунд, устройство считается неактивным и переводится в режим ожидания (время зависит от типа устройства).
Скоростные характеристики в двух направлениях PCI — Express 1.0 :*
1 x PCI —E ~ 500 Мбс
4х PCI —E ~ 2 Гбс
8 x PCI —E ~ 4 Гбс
16х PCI —E ~ 8 Гбс
32х PCI-E ~ 16 Гбс
*Скорость передачи данных в одном направлении в 2 раза ниже данных показателей
15 января 2007 года, PCI —SIG выпустила обновлённую спецификацию именуемую PCI-Express 2.0
Основным улучшением стала в 2 раза увеличенная скорость передачи данных (5.0 Ггц , против 2.5Ггц в старой версии). Усовершенствованию подвергся также двухточечный протокол передачи данных (точка-точка), доработана программная составляющая и добавлена система программного мониторинга за скоростью шины. При этом сохранилась совместимость с версиями протокола PCI —E 1.х
В новой версии стандарта (PCI — Express 3.0 ), главным нововведением будет измененная система кодирования и синхронизации . Вместо 10 битной системы (8 бит информации, 2 бита служебных), будет применяться 130 битная (128 бит информации, 2 бита служебных). Это позволит снизить потери в скорости с 20% до ~1.5% . Будет также переработан алгоритм синхронизации передатчика и приёмника, улучшен PLL (phase-locked loop). Скорость передачи увеличится предположительно в 2 раза (в сравнении с PCI —E 2.0 ), при этом сохранится совместимость с прошлыми версиями PCI —Express .
Когда речь заходит о каких-либо интерфейсах в контексте компьютерных систем, нужно быть очень внимательным, дабы не «нарваться» на несовместимые интерфейсы для одних и тех же комплектующих в рамках системы.
К счастью, когда речь заходит относительно интерфейса PCI-Express для подключения видеокарты, проблем с несовместимостью практически не будет. В данной статье мы это более подробно разберем, а также поговорим относительно того, что же такое этот самый PCI-Express.
Для чего необходим PCI-Express и что это такое?
Начнем, как обычно, с самых азов. Интерфейс PCI-Express (PCI-E) – это средство взаимодействия, в данном контексте, состоящее из контролера шины и соответствующего слота (рис.2) на материнской плате (если обобщить).
Данный высокопроизводительный протокол используется, как уже было отмечено выше, для подключения видеокарты в систему. Соответственно, на материнской плате присутствует соответствующий слот PCI-Express, куда и устанавливается видеоадаптер. Ранее, видеокарты, подключались по интерфейсу AGP, но когда данного интерфейса, попросту говоря: «перестало хватать», на помощь пришёл PCI-E, о подробных характеристиках которого мы сейчас и поговорим.
Рис.2 (Слоты PCI-Express 3.0 на материнской плате)
Основные характеристики PCI–Express (1.0, 2.0 и 3.0)
Несмотря на то, что названия PCI и PCI-Express очень похожи, принципы соединения (взаимодействия) у них кардинально отличаются. В случае PCI-Express используется линия – двунаправленное последовательное соединение, типа «точка-точка», данных линий может быть несколько. В случае с видеокартами и материнскими платами (не учитываем Cross Fire и SLI), которые поддерживают PCI-Express x16 (то есть большинство), можно запросто догадаться, что таких линий 16 (рис.3), довольно часто на материнских платах с PCI-E 1.0, можно было наблюдать второй слот x8, для работы в режиме SLI или Cross Fire.
Ну, а в PCI, устройство подключается к общей 32- х разрядной параллельной шине.
Рис. 3. Пример слотов с различным количеством линий
(как уже говорилось ранее, наиболее часто используется х16)
Для интерфейса пропускная способность составляет 2,5 Гбит/c. Эти данные нужны нам, чтобы отслеживать изменения этого параметра в различных версиях PCI-E.
Далее, версия 1.0 эволюционировала в PCI-E 2.0 . В результате данного преображения, мы получили в два раза большую пропускную способность, то есть 5 Гбит/c, но хотелось бы отметить, что в производительности графические адаптеры, особо не выиграли, так как это просто версия интерфейса. Большая часть производительности зависит от самой видеокарты, версия интерфейса может только незначительно улучшать или тормозить передачу данных (в данном случае «торможения» нет, и присутствует неплохой запас).
Точно так же в 2010 году, с запасом, был разработан интерфейс PCI-E 3.0 , на данный момент он используется во всех новых системах, но если у Вас все ещё 1.0 или 2.0, то не горюйте – ниже мы поговорим о относительно обратной совместимости различных версий.
В версии PCI-E 3.0, пропускная способность была увеличена в два раза по сравнению с версией 2.0. Также там было произведено немало технических изменений.
К 2015 году ожидается появление на свет PCI-E 4.0 , что для динамической IT-индустрии абсолютно неудивительно.
Ну да ладно, будем заканчивать с этими версиями и цифрами пропускной способности, и затронем очень важный вопрос обратной совместимости различных версий PCI-Express.
Обратная совместимость версий PCI-Express 1.0, 2.0 и 3.0
Данный вопрос волнует многих, особенно при выборе видеокарты для текущей системы. Так как довольствуясь системой с материнской платой, которая поддерживает PCI-Express 1.0, возникают сомнения, будет ли корректно работать видеокарта с PCI-Express 2.0 или 3.0? Да, будет, по крайней мере так обещают разработчики, которые обеспечили эту самую совместимость. Единственное то, что видеокарта, не сможет полностью раскрыться во всей красе, но потери производительности, в большинстве случаев, будут незначительны.
С точностью наоборот, можно преспокойно устанавливать видеокарты с интерфейсом PCI-E 1.0, в материнские платы, которые поддерживают PCI-E 3.0 или 2.0, тут вообще ничего не ограничивается, так что будьте спокойны по поводу совместимости. Если, конечно же, с другими факторами все в порядке, к таковым можно отнести недостаточно мощный блок питания и т.д.
В общем, мы довольно подробно поговорили относительно PCI-Express, что позволит вам избавиться от множества неясностей и сомнений по поводу совместимости и понимания различий в версиях PCI-E.
Поддержка интерфейса PCI Express 3.0 в материнских платах – реальное преимущество или маркетинговый ход?
В течение последних месяцев в модельном ряду разных производителей начали появляться материнские платы, в которых задекларирована поддержка интерфейса PCI Express 3.0. Первыми такие решения анонсировали компании ASRock , MSI и GIGABYTE . Однако на данный момент, на рынке абсолютно отсутствуют чипсеты, графические и центральные процессоры, которые бы поддерживали интерфейс PCI Express 3.0.
Напомним, что стандарт PCI Express 3.0 был утвержден в прошлом году. Он обладает многочисленными преимуществами над своими предшественниками, поэтому не удивительно что производители видеокарт и материнских плат хотят как можно скорее реализовать его в своих решениях. Однако, существующие на сегодня чипсеты от компаний Intel и AMD ограничены поддержкой стандарта PCI Express 2.0. Единственная надежда воспользоваться преимуществами интерфейса PCI Express 3.0 в ближайшей перспективе связана с новыми процессорами Intel Ivy Bridge, анонс которых запланирован лишь на март-апрель следующего года. В этих процессорах интегрирован контроллер шины PCI Express 3.0, но им смогут воспользоваться только графические чипы, поскольку другие компоненты используют контроллер чипсета.
.jpg)
Отметим, что лишь заменой процессора дело не ограничивается. Необходимо дополнительно обновить настройки BIOS и прошивку чипсета. Кроме этого, на материнских платах с несколькими слотами PCI Express x16 появляется проблема с «переключателями» − маленькими микросхемами, которые располагаются возле каждого слота и отвечают за оперативное реконфигурование количества выделенных линий. Данные «переключатели» также должны быть совместимы с интерфейсом PCI Express 3.0. При этом следует отметить, что мостовые микросхемы nForce 200 или Lucid поддерживают лишь стандарт PCI Express 2.0 и они не могут работать со спецификацией PCI Express 3.0.
Последним аргументом является то, что на данный момент у производителей материнских плат отсутствуют инженерные образцы новых процессоров линейки Intel Ivy Bridge или новых графических чипов, в которых на аппаратном уровне реализована поддержка спецификации PCI Express 3.0. Тому анонсированная совместимость с этим высокоскоростным интерфейсом является теоретической и не может, на данный момент, быть практически подтверждена.
Таким образом, поддержка спецификации PCI Express 3.0 современными материнскими платами является сугубо маркетинговым ходом, преимущества от которого пользователь сможет получить лишь через несколько месяцев путем замены процессора и обновления программным компонентов.
Когда мы говорим о шине PCI Express(PCI-E), то, пожалуй, первое что выделяет ее среди других аналогичных решений – это эффективность. Благодаря этой современной шине, повышается производительность компьютера, улучшается качество графики.
На протяжении многих лет, для подключения видеокарты к материнской плате, использовалась шина PCI(Peripheral Component Interconnect), помимо этого она использовалась также и для подключения некоторых других устройств, например, сетевой и звуковой карты.
Вот как выглядят эти слоты:
PCI-Express фактически стало следующим поколением шины PCI, предложив улучшенную функциональность и производительность. Она, использует последовательное соединение, в котором имеется несколько линий, каждая из которых ведет к соответствующему устройству, т.е. каждое периферийное устройство получает свою собственную линию, благодаря чему возрастает общая производительность компьютера.
PCI-Express поддерживает «горячее» подключение, потребляет меньшее, чем ее предшественники количество энергии, контролирует целостность передаваемых данных. К тому же она совместима с драйверами PCI – шины. Еще одной замечательной особенностью данной шины, является ее масштабируемость, т.е. pci express card подключается и работает в любом слоте аналогичной или большей пропускной способности. По всей вероятности, эта функция будет обеспечивать ее использование в последующие годы.
Традиционный тип слота PCI был достаточно хорош для основных аудио/видео функций. С шиной AGP, схема работы с мультимедийными данными улучшилась, соответственно возросло и качество аудио/видео данных. Это было незадолго до того момента, когда достижения в области микроархитектуры процессоров стали еще нагляднее демонстрировать медлительность шины PCI, которая заставляла самые быстрые и новейшие на тот момент времени модели компьютеров буквально еле-еле тащиться.
Характеристики и пропускная способность шины PCI-E
Она может иметь от одной двунаправленной линии соединения x1, до x32 (32 линий). Линия функционирует по принципу точка к точке. Современные версии предоставляют гораздо большую пропускную способность, по сравнению со своими предшественниками. x16 можно использовать для подключения видеокарты, а x1 и x2 могут использоваться для подключения обычных карт.
Вот как выглядят слоты х1 и pci express x16 на :
PCI-E
Количество линий x1 x2 x4 x8 x16 x32
Ширина полосы 500 Мб /с 1000 МБ /с 2000 Мб /с 4000 МБ /с 8000 МБ / с 16000 Мб / с
Версии PCI-E и совместимость
Когда речь идет о компьютерах, то любое упоминание о версиях ассоциируется с проблемами совместимости. И, как любая другая современная технология, PCI-E постоянно развивается и модернизируется. Последний доступный вариант pci express 3.0, но уже ведется развитие шины PCI-E версии 4.0., которая должна появиться примерно в 2015 году(pci express 2.0 практически устарела).
Взгляните на следующую таблицу совместимости PCI-E.
Версии PCI-E 3,0 2,0 1,1
Общая пропускная способность
(X16) 32 Гб / с 16 Гб / с 8 Гб / с
Скорость передачи данных 8,0 ГТ / с 5,0 ГТ / с 2,5 ГТ / с
Версия PCI-E не имеет никакого влияния на функциональность карты. Наиболее отличительной чертой данного интерфейса является его прямая и обратная совместимость, что делает его безопасным и способным к синхронизации со многими вариантами карт, независимо от интерфейса версии. То есть вы можете в слот PCI-Express первой версии, вставить карту второй или третьей версии и она будет работать, хотя и с некоторой потерей производительности. Точно так же и в слот PCI-E третьей версии можно устанавливать карту первой версии PCI-Express. В настоящее время все современные модели видеокарт от NVIDIA и AMD совместимы с такой шиной.
А это на закуску:
