تحقیق آشنايي با سخت افزارهاي مختلف در كامپيوتر

تحقیق آشنايي با سخت افزارهاي مختلف در كامپيوتر در حجم 60 صفحه و در قالب word و قابل ویرایش و با قسمتی از متن زیر:

كارت صدا

كارت هاي صدا حداقل  4  وظيفه را در كامپيوتر بر عهده دارد. آنها بعنوان synthesizer  رابط MIDI  و مبدل آنالوگ به ديجيتال (A/D) در حال ضبط كردن و مبدل ديجيتال به آنالوگ (D/A) در حال پخش عمل مي كنند. اكنون به توضيح هر كدام مي پرداريم:

The Synthesizer:

    Synthesizer  رساننده صدايي است كه كارت صدا توليد كرده است. در اينجا ما سه نوع سيستم داريم:

FM Synthesiz,Ware tables Sampling,Physical Modeling 

FM Synthesiz:

     ارزانترين كارتهاي صدا از تكنولوژي FM  براي مدل كردن آلات موسيقي متفاوت استفاده مي كنند. اين كارتهاي صدا واقعاٌ Synthesizer  هستند. كارت صدا اصواتي توليد مي كند كه از تركيب يك سري صداهاي مصنوعي ساخته شده است.

Ware tables Sampling:

     Ware table  بهترين وگرانترين تكنولوژي در كارتهاي صدا است. اين بدان معني است كه صدا در كارتهاي صدا از دستگاههاي واقعي ضبط مي شود. بعنوان مثال از روي يك پيانو يك نمونه كوچك ضبط و ذخيره مي شود و زماني كه موزيك اجرا مي شود در حقيقت شما به اين اصواتي كه بصورت نمونه ضبط شده است گوش مي دهيد، لذا زماني كه اين نمونه هاي صوتي داراي كيفيت بالايي باشند كارت صدا اصوات دل انگيزتري توليد مي كند. در اين حالت صداي پيانو مانند يك پيانو واقعي شنيده مي شود. سيستم Ware table  در كارت صداهاي Blasters AWE  بكار رفته است.

Physical Modeling:

    در اين حالت اصوات توليدي در نتيجه نرم افزار مدل شده اند. در اين حالت به نظر مي آيد كه پروسسور بايد كار طاقت فرسايي انجام دهد.كارت صداهاي Orginal  مارك Gold  شامل صداي  14  دستگاه هستند كه بدين روش مدل شده اند.

آزمايش صدا:

 كيفيت اصلي كارت صدا را بوسيله اجراي يك فايل MIDI  مي توان امتحان كرد. در اين حالت براحتي مي توانيد تفاوت را احساس كنيد. همچنين در تعداد نت هايي كه در يك لحظه مي تواند اجرا شود هم، تفاوت وجود دارد.

 اگر شما مي خواهيد موزيك خود را در كامپيوتر خود بسازيد، الزاماٌ براي ساختن اين موزيك از صداهاي موجود در كامپيوتر خود استفاده كرده ايد و هرچه كار شما بزرگتر باشد نمونه صداهاي بيشتري احتياج داريد.

بعضي كارتهاي صدا نمونه هاي صداهاي جديد را مي پذيرند و شما مي توانيد نمونه هاي جديد خود را ذخيره سازيد. در اين حالت كارت صدا يك RAM  بعنوان حافظه در خود دارد تا بتوانيد صداهاي مورد نظر را روي آن دانلود كنيد.

مبدل آنالوگ به ديجيتال:

زمانيكه در حال ضبط صداهاي آنالوگ هستيد(مثلاٌ هنگام ضبط صدا از ميكروفن) به يك مبدل آنالوگ به ديجيتال احتياج داريد و مبدل ديجيتال به آنالوگ نيز زماني استفاده مي شود كه صداي ديجيتال بايد مجدداٌ براي آمپلي فاير اسپيكرهاي شما به سيگنال آنالوگ تبديل شود.

امواج صدا پس از اين كه از طريق ميكروفن به كارت صدا منتقل مي شوند، در آنجا به يكسري پالسهاي ديجيتال تبديل مي گردند كه هر از چند گاهي در يك فايل ذخيره مي شوند. بنابراين ضبط يك صوت در كامپيوتر شامل يك فرآيند تبديل آنالوگ به ديجيتال ميباشد. اما در حالت اجراي يك فايل صوتي جريان بيتهاي صفر و يك اطلاعاتي تبديل به سيگنالهاي آنالوگي مي شوند كه در نهايت به بلندگوي اسپيكر شما ختم مي گردد.

فرآيند نمونه گيري:

همانطور كه ذكر شد ضبط ديجيتالي صدا را بعنوان نمونه گيري شناختيم. شما مي توانيد هر صدايي را كه مي خواهيد، روي يك فايل ذخيره كنيد و براي اينكار كافي است شما كارت صدايي بهمراه ميكروفن داشته باشيد. عمليات نمونه گيري نيز مي تواند با روشها و كيفيتهاي متفاوت انجام پذيرد:

نمونه گيري  8  بيتي يا  16  بيتي،11.22  يا  44  كيلو هرتز، استريو يا مونو

عددي كه بر حسب كيلو هرتز بيان مي شود نشان مي دهد كه صدا نمونه هاي صوتي چند هزار بار در ثانيه ضبط مي شود.

كيفيت صداي نمونه گيري شده:

يك نمونه صدا مانند صداي ضبط شده روي نوار كاست است كه كيفيت آن مي تواند خوب يا بد باشد در اينجا بر نحوه تنضيمات براي كيفيت گذري مي كنيم.

در هنگام ضبط صداي ديجيتالي در هر ثانيه چندين نمونه از صدا گرفته مي شود هر چه تعداد اين نمونه ها در واحد زمان بيشتر باشد كيفيت بهتر است. طبيعتاً يك نمونه گيري بدون وقفه از سيگنال صوتي بهترين كيفيت را خواهد داشت ولي در عمل غير ممكن است.

براي ضبط سي دي هاي صوتي ( Audio CD  ) به تعداد  44100  بار در ثانيه از سيگنال صوتي نمونه گيري مي شود.

كيفيت با واحد Hz  و رزولوشن با تعداد بيت اندازه گيري مي شود. هر چه مقدار KHz   بيشتر باشد كيفيت بهتر مي شود اما فايل شما هم بزرگتر مي شود. نمونه گيري  8  بيت يا  16  بيت به اين اشاره دارد كه چه مقدار اطلاعات از سيگنال صوتي در هر بار نمونه گيري ذخيره شود. 16  بيت يك كيفيت خوب به ما تحويل مي دهد.

فرض كنيد فايل صوتي ديجيتال شما استريو  2  كانال  16  بيت در  44.1KHz  باشد حجم فايل صوتي به صورت زير خواهد بود

176400=44100  نمونه در ثانيه*16  بيت* 2  كانال

همانطور كه مي دانيد  8  بيت برابر يك بايت است بنابراين اندازه فايل ها با كيفيت CD  در حالت استريو به صورت زير خواهد بود

زمان اجرا       حجم فايل     

1  دقيقه         10  مگابايت   

1  ساعت       605  مگابايت 

74  دقيقه       746  مگابايت 

آنچه در اينجا مي بينيد مربوط به فايل با فرمت Wave  است. استريو  16  بيت و  44KHz  كيفيت بسيار خوبي در اختيار شما قرار مي دهد اما فايلهاي با فرمت Wave  حجم زيادي اشغال مي كنند فايلهاي MP3  بسيار فشرده شده اند در مورد اين فرمت در آينده صحبت خواهيم كرد.

كارت گرافيك:

سه وسيله در يك كارت ويديويي:

كارت گرافيك شما به اندازه صفحه نمايش شما مهم است و بيشتر مواقع ناديده گرفته مي شود در طول سالهاي  1999  تا كنون كيفيت كلي كارتهاي گرافيكي ارتقا يافته است قبل از آن توليدات كم قابليتي در بازار بود اين مقاله را دنبال كنيد تا در مورد كارتهاي گرافيك كامپيوتر خود بيشتر بدانيد يك كارت گرافيك اصولاً يك رابط يا يك كارت قابل تعويض يا قابل توسعه در كامپيوتر شما است بنابراين مي تواند با يك كارت ديگر جايگزين شود ( مادر برد بايد داراي اسلات AGP  باشد ) كارت گرافيك همچنين مي تواند به صورت onboard  باشد كه در كامپيوترهاي شخصي lap top  يا مادربردهاي عمومي تر استفاده مي شود كه قابل تعويض نيستند. بنده يك دليل روشن براي يك كارت گرافيك قابل تعويض در كامپيوتر خود دارم هر چند يك مادربرد مدرن مي تواند داراي يك چيپ ست گرافيكي عالي باشد شما فقط بايد بدانيد كدام يك!

بدون توجه به اينكه آيا كارت گرافيكي onboard  يا قابل تعويض است رابط گرافيكي از سه قسمت تشكيل شده است:

يك چيپ ست گرافيكي با ماركهاي معتبر ( ATI , Matrox , Nivadia , S3 , Intel  نامهاي شناخته شده در زمينه هستند ) چيپ ست گرافيكي سيگنلهايي را كه مانيتور بايد از يك تصوير دريافت كند مي سازد.

انواعي از RAM  ( كه انواع معمول آنها مانند: EDO , SGRAM  يا VRAM  هستند) حافظه RAM  براي اينكه بتواند تصوير كامل صفحه نمايش را در هر لحظه بخاطر بياورد لازم است. كارت گرافيك ممكن است از حافظه اصلي مادر برد استفاده كند.

يك RAMDAC  چيپي كه سيگنالهاي ديجيتال را به آنالوگ تبديل مي كند اگر شما از مانيتورههاي FLAT PANEL  ديجيتال استفاده مي كنيد احتياجي به تابع RAMDAC  نداريد

كارت گرافيكي CPU   را پشتيباني مي كند:

كارت گرافيك يك تابع پشتيباني براي CPU  دارد و آن پروسسوري مانند CPU   است. اگر چه اين پروسسور اختصاصاً براي كنترل تصوير صفحه نمايش ساخته شده است.

شما مي توانيد كامپيوتري بسازيد كه چيپ كنترل گرافيكي را نداشته باشد و وظيفه آن را به عهده CPU  بگذاريد. ولي CPU  دائماً اشغال خواهد شد و نرم افزاري را اجرا مي كند كه بايد تصوير مانيتور را توليد كند.

رم در كارت گرافيك :

كارتهاي گرافيك معمولاً مقدار معيني RAM  دارند كه به آن فريم بافر هم گفته مي شود امروزه كارتهاي گرافيك مقدار زيادي رم دارند اما قبل از آن مهم است كه بدانيم:

چه ميزان RAM  ؟ اين براي عمق رنگ در رزولوشن بالا اهميت دارد.

چه نوع RAM  ? اين براي سرعت بالا لازم است

رم گرافيكي براي نگهداري تصوير بزرگ مانيتور در حافظه لازم است. CPU  اطلاعاتش را به كارت گرافيك مي فرستد. پروسسور كارت گرافيك يك تصوير براي مانيتور مي سازد و آن را در RAM  گرافيك ذخيره مي كند. اين تصوير يك bitmap  بزرگ است. براي update  مداوم تصوير مانيتور استباده مي شود

 

مقدار RAM :

كارت گرافيكهاي قديمي تر معمولاً داراي  1و  2و4  مگابايت حافظه يا بيشتر بودند. واقعاً چقدر حافظه لازم است؟ حداقل احتياج ميزان رزولوشني است كه روي مانيتورتان مي خواهيد. براي يك استفاده دو بعدي معمولي رنگهاي  16  بيت كافي است

توجه داشته باشيد كه  100  درصد RAM  گرافيكي براي ذخيره Bitmap  استفاده نمي شود بنابراين يك مگا بايت براي نشان دادن يك تصوير  800  در  600  با عمق رنگهاي ( تعداد رنگ  ) 16  بيت كافي نيست. همانطور كه در محاسبات بالا اين نشان داده شده است بنابراين اگر شما رم گرافيكي بالاتري از ميزان متناظر با رزولوشن مورد نظر ( در جدول بالا ) داشته باشيد افزايش سرعت را مشاهده خواهيد كرد مثلاً اگر  از يك رم گرافيكي  4  مگابايت به جاي  2  مگابايت براي رزولوشن  800  در  600  استفاده كنيد افزايش سرعت را حس خواهيد كرد در اين حالت اطلاعات مي توانند به طور همزمان از روي رم خوانده شوند و روي آن نوشته شوند كه براي هر كدام از cell  هاي متفاوت رم گرافيكي استفاده مي شود.

استفادهاي سه بعدي:

براي پاسخ به تقاضاي زيادي كه براي كيفيت بالاي تصوير سه بعدي وجود داشت كارتهاي گرافيكي با رم گرافيكي  16  و  32  مگابايت وارد بازار شدند و آنها از اينترفيس ( اسلات ) AGP  براي پهناي باند بيشتر دسترسي به حافظه اصلي استفاده كردند.

VRAM:

به طور خلاصه همه انواع رمهاي معمول مي توانند در كارتهاي گرافيكي استفاده شوند. اكثر كارتهاي گرافيكي از انواع خيلي سريع رمهاي معمولي استفاده مي كنند بعضي كارتهاي حرفه اي ( مانند Maxtor Millennium 2  ) در گذشته از چيپ هاي اختصاصي VRAM  يا Video Ram) استفاده مي كردند. اين يك نوع رم بود كه فقط روي كارتهي گرافيكي استفاده مي شد در اصل يك VRAM  از دو سلول رم معمولي ساخته شده است كه به يكديگر متصل شده اند. بنابراين شما از رم دو برابر استفاده مي كنيد. همچنين قيمت VRAM  دو برابر انواع ديگر است. ويژگي برتر سلول دوتايي اين است كه به Video processor  اجازه مي دهد كه به طور همزمان  كه اطلاعات قديمي را مي خواند اطلاعات جديد را در همان آدرس بنويسد. بنابراين VRAMدو دروازه دارد كه مي تواند در يك زمان فعال شود و به طور چشمگيري سريعتر كار مي كند.

UMA  و DVMT:

در مادر برد هاي قديمي تر كنترلر گرافيكي به صورت on board  بود. از SMBA  كه مخفف ( Shared Memory Buffer Architecture  ) يا UMA  كه مخفف ( Unified Memory Architecture  ) مي باشند قسمتي از رم سيستم كه براي استفاده به عنوان رم گرافيكي اختصاص يافته و استفاده مي شد اما اشتراك گذاشتن حافظه خيلي كند بود و استانداردهاي آن جالب توجه عموم نبود. يك ويرايش جديد از اين نوع در اينتل ساخته شد كه چيپ ست  810  نام داشت و بهتر از آن  815  بود. كه كنترل گرافيكي را در خود داشت و قسمتي از رم سيستم را به عنوان رم گرافيكي استفاده مي كرد اين سيستم به نام D.V.M.T  كه مخفف (Dynamic Video Memory Tecbology  ) بود، شناخته شد.

RAMDAC:

همه كارتهاي گرافيكي قديمي يك چيپ RAMDAC  داشتند كه سيگنالها را از ديجيتال به آنالوگ تبديل مي كرد. مانيتورهاي CRT  با سيگنال آنالوگ كار مي كنند كامپيوتر شما با اطلاعات ديجيتال ( صفر و يك ) كه به رابط گرافيكي فرستاده مي شود كار مي كند قبل از اينكه اين سيگنالها براي مانيتور فرستاده شوند بايد تبديل به آنالوگ شوند كه اين عمل در خروجي كارت بوسيله RAMDAC  انجام مي گيرد.

توصيه ما براي يك RAMDAC  خوب به قرار زير است:

يك چيپ خارجي كه داخل چيپ VGA  نباشد.

clock speed  برابر  250-360  مگا هرتز

انتقال حجم سنگين اطلاعات:

در گذشته كارتهاي گرافيكي بودند كه flat  بودند اين كارتها هوشمند نبودند. آنها اطلاعات و سيگنالها را از CPU  دريافت مي كردند و آنها را به مانيتور انتقال مي داند و كار ديگري انجام نمي دادند. CPU  بايد همه محاسبات لازم را براي خلق تصوير مانيتور انجام مي داد.

 

با توجه به اينكه هر تصوير صفحه نمايش يك Bitmap  بزرگ بود CPU  بايد مقدار زيادي اطلاعات را براي هر تصوير جديد از RAM  به كارت گرافيك انتقال مي داد.

به زودي اينترفيسهاي گرافيكي مانند ويندوز محبوبيت پيدا كردند و با اين كارتها كامپيوترهاي شخصي بسيار كند بودند زمانيكه CPU  انرژي زيادي براي توليد تصوير صفحه نمايش بكار مي برد اين طبيعي بود. ميتوان حجم اطلاعات لازم را محاسبه كرد يك تصوير با رزولوشن  1024  در  768  با عمق رنگ  16  بيت يك Bitmap  با حجم  1.5  مگابايت است كه به صورت زير محاسبه ميشود:

1024x768x2 byte

با هر تعويض تصوير ( با فركانس مثلاً  75  هرتز در هر ثانيه  75  تصوير خواهيم داشت ) احتياج به انتقال  1.5  مگا بايت تصوير هست و اين انرژي كامپيوتر را هدر ميدهد به خصوص زمانيكه در حال اجراي يك بازي ( game  ) هستيد ولي در كارتهاي گرافيك امروزي اين  محاسبات در كارت گرافيك انجام مي شود.