Звуковая карта

Звуковая карта – устройство, необходимое для редактирования и вывода звука, посредством звуковых колонок. Существуют 8-, 16- и 20-разрядные (битные) карты. Для домашнего компьютера хватает 16-битной звуковой карты, поскольку 20-битные – профессиональные карты для программистов, занимающихся музыкой на компьютере, да и стоит такая карта намного дороже других.

Важнейшим параметром кодирования звука является частота дискретизации звука, то есть количество преобразований аналогового звука в цифровую форму, выполняемых за одну секунду. При квантовании звука определяется номер подуровня квантования, в который попадает дискретное значение звукового давления. Количество бит, используемых для записи номеров подуровней, называется глубиной кодирования звука.

Чем больше частота дискретизации и глубина кодирования, тем выше качество звука и тем больше при воспроизведении он будет похож на оригинал.

Для синтеза звука используются два основных метода: метод частотной модуляции (FM – Frequency Modulation) и метод волновых таблиц (WT – Wave Table). Второй метод обеспечивает более высокое качество звука.

Память

Устройство хранения информации – это память. Память компьютера можно разделить на две основные группы – это внутренняя и внешняя память. К внутренней памяти относится:

· оперативная память (ОЗУ);

· кэш-память;

· постоянно запоминающие устройство (ПЗУ).

К внешним запоминающим устройствам относят все виды запоминающих устройств, которые располагаются вне системной платы персонального компьютера, например, винчестеры, накопители на гибких магнитных дисках, накопители на CD, Flash USB Drive, накопители на магнитной ленте (стриммеры). Эти устройства энергонезависимы и предназначены для долговременного хранения данных.

Энергозависимой обычно является внутренняя память, а внешняя соответственно энергонезависимой, т.е. данные могут храниться во внутренней памяти только при наличии питания. Из-за различных способов использования этих видов памяти и происходит такое разделение. Внешняя память предназначена для хранения данных и программ, внутренняя же используется при обработке информации компьютером (рис. 4).

Рис. 4. Структура обработки и сохранения информации на компьютере.

Магнитный барабан – ранняя разновидность компьютерной памяти, широко использовавшаяся в 1950-1960-х годах.

Самая быстродействующая – это электронная оперативная память. В современных компьютерах она составляет оперативную, а также сверхоперативную (кэш) память. Её быстродействие обусловлено отсутствием медленных механических элементов в её устройстве, как это имеет место в памяти на магнитных дисках и лентах, компакт-дисках.

Оперативная память (RAM, ОЗУ) обеспечивает работу с программным обеспечением. Из ОЗУ процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки. Чтобы процессор мог выполнить программу, она должна быть загружена в оперативную память компьютера. Программы загружаются в оперативную память из внешних запоминающих устройств (например, с жёсткого диска), туда же (в оперативную память) заносятся все данные, которые необходимы компьютеру для работы. Во время выполнения прикладная программа хранится в оперативной памяти.

Характеристика оперативной памяти – объём, измеряемый в Мбайтах (МБ). Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули: DIMM DDR и DDR2 или новейшие модули DDR3 и DDR4. Среди видов внутренней памяти наибольшим объёмом обладает оперативная память – каждый модуль может вмещать от 1 МБ до 8 ГБ (рис. 5).

Рис. 5. Модуль оперативной памяти

Динамическая память служит базой для построения модулей оперативной памяти. Организуется из набора полупроводниковых конденсаторов, хранящих уровни напряжения. Благодаря маленькой площади, занимаемой элементом памяти на кристалле, обеспечивается большая информационная емкость микросхем памяти.

Регенерация, т.е. периодическое восстановление состояния ячеек памяти, является атрибутом динамической оперативной памяти. Ячейки данного вида памяти строятся на микроскопических конденсаторах, которые из-за утечек постепенно разряжаются. Чтобы сохранить значение данных, необходима периодическая (десятки раз в секунду) подзарядка конденсаторов, что и происходит при регенерации памяти.

Статическая память служит базой для построения кэш-памяти и микропроцессорной памяти. Запоминающим элементом статической памяти является триггер (элемент с двумя устойчивыми состояниями), переключаемый за существенно меньшее время по сравнению со временем (заряд/разряд) элемента динамической памяти.

Кэш используется для ускорения доступа к оперативной памяти, на быстродействующих компьютерах применяется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы между процессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные уже содержатся в кэш-памяти и среднее время доступа к памяти уменьшается.

Внутренней памятью процессора является регистровая память (РП). Иногда её называют сверхоперативной памятью.

Все эти виды памяти являются энергозависимыми, т.е. очищаются при отключении питания.

Постоянная память. Другие названия: ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), ROM (Read Only Memory – память только для чтения). Медленная память необходима для запуска компьютера при включении. Энергонезависима.

Программы начального тестирования, загрузки и базовой системы ввода-вывода персонального компьютера хранятся в микросхеме ПЗУ, расположенной на системной плате. Это необходимо для того, чтобы компьютер мог начать функционировать после включения питания независимо от наличия и состава дополнительных видов памяти, таких как винчестер, CD-ROM и т.д.

BIOS (Basic Input Output System – базовая система ввода-вывода) – группа небольших программ в ПЗУ.

BIOS отвечает за самые главные, базовые функции интерфейса и настройки оборудования. Главная функция BIOS материнской платы – инициализация устройств, подключенных к материнской плате, сразу после включения питания компьютера. С помощью BIOS при включении компьютера выполняется также самотестирование основных систем. Наиболее широко среди пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров. По своей сути BIOS является посредником между аппаратным и программным обеспечением компьютера.

Электронная микросхема EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) – стираемое перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Память такого типа может стираться и заполняться данными несколько десятков тысяч раз. Используется в твердотельных накопителях.

Высокоскоростная память, которая принадлежит какому-либо функциональному блоку компьютера и служит для снижения нагрузки на основную память, называется буферной памятью. Примерами такой памяти являются видеопамять графического адаптера, память контроллеров жёстких дисков.