計算機架構(七)

第 6 章擴充卡 6.1顯示卡 6.1.1顯示卡的作用：——接收由主機發出的控制顯示系統的指令和顯示内容，然後通過輸出信号，控制顯示器顯示各種字元和圖形,這個過程通常包括以下四個步驟： Step 1：CPU将資料通過總線傳送到顯示晶片； Step 2：顯示晶片對資料進行處理，并将處理結果存放在顯示記憶體中； Step 3：顯示記憶體将資料傳送到RAMDAC并進行數/模轉換； Step 4：RAMDAC将模拟信号通過VGA接口輸送到顯示器 6.1.2顯示卡的發展史： 單色字元顯示卡——MDA 是最早期的IBM PC機的問世顯示卡。 彩色圖形擴充卡——CGA 是IBM公司最早推出的第一個标準顯示卡。 增強型圖形擴充卡——EGA 是IBM公司推出的第三個标準的PC機的顯示系統。 視訊圖形陣列——VGA 是IBM公司随PS/2 系統PC機一起推出的新一代标準顯示系統。 單色圖形顯示卡——HGC 是大力神公司推出一種唯一非IBM公司标準的顯示卡。 6.1.3顯示卡分類 按總線類型分：ISA、VESA、PCI、AGP 、PCI-E 6.1.4顯示卡的基本結構和主要部件 一、顯示卡的基本結構： 二、顯示卡的主要部件： 顯示晶片——處理圖形圖像的CPU，它完成主機送來的指令。 顯示記憶體——也稱為幀緩存，暫存顯示晶片處理的資料。顯存的容量等于螢幕上像素的總數乘以每個像素的色彩深度。分辯率越高，象素點也就越多，要求顯示記憶體的容量越大。 RAM DAC ——數/模轉換器 ，它負責将顯存的數字信号轉換成顯示器能夠接收的模拟信号，以MHz表示。 VGA BIOS——包括了顯示晶片和驅動程式的控制程式、産品辨別等資訊。 VGA 插座——與顯示器相連，以便将顯示結果輸出到螢幕上。 總線接口——顯示的總線類型主要分為：ISA、PCI、AGP（主流）PCI-E。 6.1.5顯示卡的性能名額 1、最大分辨率——代表了顯示卡在顯示器上所能描繪點的數量，一般以“橫向點縱向點”來表示。 例如：标準VGA顯示卡最大分辨640×480 2、顔色數——指顯示卡在目前分辨率下能同螢幕顯示的色彩數量，一般以多少色或多少Bit色表示。 例如：标準VGA顯示卡320×200 256色或8 Bit 色Super VGA顯示卡1600×1200 32Bit 3、重新整理頻率——指影像在顯示器上更新的速度，即影響每秒在螢幕上出現的幀數，機關為Hz 注：重新整理率越高，螢幕上圖像的閃爍感越小，圖像越穩定。 DirectX并不是一個單純的圖形API，它是由微軟公司開發的用途廣泛的API，它包含有Direct Graphics(Direct3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多個元件，它提供了一整套的多媒體接口方案。隻是其在3D圖形方面的優秀表現，讓它的其它方面顯得暗淡無光。DirectX開發之初是為了彌補Windows 3.1系統對圖形、聲音處理能力的不足，而今已發展成為對整個多媒體系統的各個方面都有決定性影響的接口。 DirectX 5.0—6.0—7.0—8.0—9.0—9.0C API是Application Programming Interface的縮寫，是應用程式接口的意思，而3D API則是指顯示卡與應用程式直接的接口。3D API能讓程式設計人員所設計的3D軟體隻要調用其API内的程式，進而讓API自動和硬體的驅動程式溝通，啟動3D晶片内強大的3D圖形處理功能，進而大幅度地提高了3D程式的設計效率。 如果沒有3D API在開發程式時，程式員必須要了解全部的顯示卡特性，才能編寫出與顯示卡完全比對的程式，發揮出全部的顯示卡性能。而有了3D API這個顯示卡與軟體直接的接口，程式員隻需要編寫符合接口的程式代碼，就可以充分發揮顯示卡的不必再去了解硬體的具體性能和參數，這樣就大大簡化了程式開發的效率。 目前個人電腦中主要應用的3D API有DirectX和OpenGL。DirectX目前已經成為遊戲的主流，市售的絕大部分主流遊戲均基于DirectX開發，例如《帝國時代3》、《孤島驚魂》、《使命召喚2》、《Half Life2》等流行的優秀遊戲。 6.2聲霸卡 6.2.1聲霸卡的基本結構 1．音效處理晶片：主要完成WAVE波形的采樣與合成，MIDI音樂的合成，同時混音器、效果器也在其内部實作，是聲霸卡最基本的部件。 2．遊戲／MIDI插口：用于連接配接遊戲杆、搖桿、方向盤等外界遊戲控制器，同時也可用來連接配接MIDI鍵盤和電子琴。 3．線性輸出插孔（LINE OUT）：用于将聲霸卡處理好的聲音輸入到有源音箱、耳機和功放。 4．話筒輸入插孔（MIC IN）：用于連接配接話筒，主要用在語音識别、娛樂和錄音等方面。 5．線性輸入插孔（LINE IN）：用于将随身聽或電視機等外部裝置的聲音信号輸入計算機。 6．電話自動應答裝置接口（TAD，Telephone Answering Device）：配合MODEM卡和軟體，可使電腦具備電話自動應答功能。 7．模拟CD音頻輸入接口（CD－IN）：将來自光驅的模拟音頻信号接入。 8．輔助音頻輸入口（AUX－IN）：用于将MPEG編／解碼卡、電視卡、DVD解壓卡等裝置的聲音信号輸入聲霸卡，使得各種裝置的聲音信号都通過聲霸卡送到音箱。 9.數字CD音頻輸入接口（CD－SPDIF）：作用是接收來自光驅的數字音頻信号，確定最大限度地減少聲音失真。 10．數字子卡擴充插針（SPDIF－EXT）：用于與配套的子卡連接配接，實作數字信号的輸入和輸出。使得聲霸卡能和專用的數字錄音裝置相連接配接(如：DAT、MD），并可輸出AC－3信号等。 6.2.2聲霸卡的性能名額 1. 采樣位數 即采樣值或取樣值。它是用來衡量聲音波動變化的一個參數，也就是聲霸卡的分辨率。它的數值越大，分辨率也就越高，所發出聲音的能力越強。由于受人耳的聲音精确度限制，多媒體電腦中采用16位的聲霸卡。 2.采樣頻率 即取樣頻率,指每秒鐘取得聲音樣本的次數。采樣頻率越高,聲音的品質也就越好,聲音的還原也就越真實，但同時它占的資源比較多。由于人耳的分辨率很有限,太高的頻率并不能分辨出來。在16位聲霸卡中有22KHz、44KHz等幾級,其中，22KHz相當于普通FM廣播的音質，44KHz已相當于CD音質了。 3.MIDI（音樂裝置數字接口），它是一種電子樂器之間以及電子樂器與電腦之間的統一交流協定。很多流行的遊戲、娛樂軟體中都有不少以MID、RMI為擴充名的MIDI格式音樂檔案。MIDI檔案是一種描述性的“音樂語言”，它将所要演奏的樂曲資訊用位元組進行描述。譬如在某一時刻，使用什麼樂器，以什麼音符開始，以什麼音調結束，加以什麼伴奏等等，也就是說MIDI檔案本身并不包含波形資料，是以MIDI檔案非常小巧。 4.MP3是将聲音檔案采用專門的算法按1比10的比例壓縮成很小的檔案進行存儲。而WAV則記錄的是聲音的本身，是以它占的硬碟空間很大。例如：16位的44.1KHz的立體聲聲音，一分鐘要占用大約10MB的容量，和MIDI相比就差得很遠。 1996年Inter（英特爾）聯合AD、YAMAHA、NS和Creative（創新）一起推出Audio Codec‘97規範（即 AC’97），全新思路的晶片級PC音源結構，借其強大的号召力，随後不久，大多數聲霸卡開始遵循該規範，然而更重要的是，其帶來了一場革命，在AC'97規範下，主機闆內建聲霸卡電路變得很簡單，成本也很低廉，是以內建聲霸卡以非常快的速度進駐主機闆，到現在幾乎所有市面上的主機闆都內建了聲霸卡，這類聲霸卡也被稱為“闆載聲霸卡”。AC'97規範從最初的1.0版本逐漸更新到現在的2.2版本，性能和功能都得到了比較大的改善。 HD Audio是High Definition Audio(高保真音頻)的縮寫，原稱Azalia，是Intel與杜比(Dolby)公司合力推出的新一代音頻規範。目前主要是Intel 915/925系列晶片組的ICH6系列南橋晶片所采用。HD Audio的制定是為了取代目前流行的AC’97音頻規範，與AC’97有許多共通之處，某種程度上可以說是AC’97的增強版，但并不能向下相容AC’97标準。它在AC’97的基礎上提供了全新的連接配接總線，支援更高品質的音頻以及更多的功能。與AC’97音頻解決方案相類似，HD Audio同樣是一種軟硬混合的音頻規範，內建在ICH6晶片中(除去Codec部分)。與現行的AC’97相比，HD Audio具有資料傳輸帶寬大、音頻回放精度高、支援多聲道陣列麥克風音頻輸入、CPU的占用率更低和底層驅動程式可以通用等特點。 HD AUDIO主要名額： 1. DAC信噪比在100db以上，ADC信噪比在85db以上。 2. 8個DAC通道支援16/20/24bit PCM格式7.1聲道模拟輸出。 3. 3個立體聲ADC通道支援16/20bit PCM格式模拟輸入（其中麥克風占兩個。即最多支援4隻麥克風輸入）。 4. 所有DAC支援44.1K/48K/96K/192kHz 采樣率，所有ADC支援44.1K/48K/96K采樣率。 5. 對DVD-Audio的回放支援4聲道192khz模式和6聲道96khz模式（24bit）。 6. S/PDIF-OUT 數字輸出名額為：深度16/20/24bit，采樣率44.1K/48K/96K。 7. S/PDIF-IN 數字輸入名額同數字輸出。 8. 相容AC’97規範。 9. 音量調節範圍：–64dB ~ +30dB，1db調節。 10. 輸入輸出接口自動阻抗感應。 11. 輸出輸入接口功能可以實時重定義。 12. 内建耳機放大功能适用于任何一個被指定為耳機輸出的接口。 13. 支援兩個GPIOs(General Purpose Input/Output)，為應用程式定制輸出輸入接口設定。 14. 内建DVD-Audio内容保護功能。 15. 軟體相容EAX1.0/2.0、D3D、A3D、HRTF 3D、I3DL2。 16. 軟體模拟26個環境音效。 17. 軟體實作10段均衡器。 18. 卡拉OK模式中軟體實作語音消除和變調功能。 19. 軟體實作麥克風回音消除及聲音定向功能。 6.3網卡 目前有有線網卡和無線網卡兩種大的規格 6.3.1網卡的定義 網卡也叫“網絡擴充卡”，英文全稱為“Network Interface Card”，簡稱“NIC”，網卡是區域網路中最基本的部件之一，它是連接配接計算機與網絡的硬體裝置。無論是雙絞線連接配接、同軸電纜連接配接還是光纖連接配接，都必須借助于網卡才能實作資料的通信。 6.3.2網卡的工作原理 整理計算機上發往網線上的資料，并将資料分解為适當大小的資料包之後向網絡上發送出去。對于網卡而言，每塊網卡都有一個唯一的網絡節點位址，它是網卡生産廠家在生産時燒入ROM(隻讀存儲晶片)中的，我們把它叫做MAC位址(實體位址)，且保證絕對不會重複。 網卡與網際網路的連接配接接口RJ-45接口。 6.3.3網卡分類及基本結構 6.3.3.1無線網卡： 802.11 802.11b 802.11b/g 802.11a/b/g 6.3.3.2有線網卡： 以最常見的PCI接口的網卡為例，一塊網卡主要由PCB線路闆、主晶片、資料汞、金手指(總線插槽接口)、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ45接口、訓示燈、固定片等等，以及一些二極管、電阻電容等組成。 6.3.4網卡小結 IP位址與MAC位址： IP位址是指Internet協定使用的位址，MAC位址是Ethernet協定使用的位址 網卡IP位址及排錯步驟 1.檢查網卡驅動 2. PING 127.0.0.1 位址 3. PING自己IP位址 4. PING預設網關IP位址（同網段IP位址） 5. PING外網段IP位址 網絡位址的劃分： 一類網：1~126 二類網：128~191 三類網：192~223 6.4 數據機 6.4.1 “軟貓硬貓”的概念 從概念上說，在傳統MODEM的内部，有兩個獨立的功能子產品。一個是負責模拟/數字信号處理的信号處理子產品，而另一塊是用于資料流控制的控制子產品。MODEM的控制子產品負責提供MODEM必需的通訊協定、差錯控制、維持連接配接以及資料壓縮等功能。在“硬”MODEM中，這些功能被固化到了MODEM上的控制晶片中。“軟”MODEM利用現在CPU強大的運算能力，用軟體來接替原來MODEM控制子產品的功能。這麼做的首要目的是省掉MODEM的控制晶片及相關電路，進而降低制造成本；當然MODEM本身的信号處理子產品是無法用軟體代替的。還有一種Modem是介乎以上兩者之間的是一種半軟半硬的Modem。這種Modem沒有處理器，卻具有硬的"資料泵"，複雜資料算法在卡上實作，簡單的控制指令交給計算機處理。這樣既可少占用主機資源，又可節省硬體成本，是一種折衷方案。 6.4.2 分類 Modem從外形上可分為内置、外置兩種。外置Modem，從接口上主要可分為COM，USB兩種，内置Modem，從接口上主要可分為PCI、ISA、CNR和AMR等幾種。COM接口和ISA接口的内貓的都是全硬的貓，PCI内置或USB接口外置的貓都是半軟半硬，或全軟的貓。 PCI Modem采用PCI接口主要是考慮PCI總線速度較快，可以友善地利用電腦的資源。PCI Modem在價格上較常見的外置Modem要便宜許多，但低價格并不意味着低性能，在同等條件下PCI Modem與外置Modem兩者間的速度差距并不是很明顯。 PCI Modem從技術上可分為： 1、全軟Modem英文縮寫HSF，全稱是Host-Soft, V.90/K56flex Modem Device Family。 2、半軟Modem英文縮寫HCF，全稱是Host-Controlled, V.90/K56flex Modem Device Family。 6.4.3 Modem小結 Modem錯誤代碼 http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;q163111 Modem速度（注意機關） 14.4K；28.8K；33.6K；56K 影響Modem速度因素 ISP帶寬；電話線品質；交換機；協定；設定