Адаптеры

Формы представления данных и управляющих сигналов, используемые в разных устройствах ПК, существенно различаются. Это естественно, так как существенно различны функции устройств, физические принципы их работы, формы взаимодействия с человеком. Так, данные, считываемые с дискеты, представляются последовательностью электрических импульсов, каждый из которых несет значение одного бита.

Те же данные в системной шине изображаются комбинацией, например, тридцати двух одновременно передаваемых импульсов.

Ясно, что для поддержки взаимодействия устройств необходимо выполнять преобразование форм представления информации. Эту задачу решают специальные устройства, называемые адаптерами. Следует отметить, что по мере совершенствования элементной базы складываются предпосылки уменьшения потребности в адаптерах, так как часть «обязанностей» по преобразованию сигналов берут на себя электронные схемы управления самих устройств (к примеру, тех же накопителей), а некоторые из согласований выполняют микросхемы, установленные на системной плате. Тем не менее сегодня в номенклатуре адаптеров устойчиво фигурируют: видеоадаптеры (они же – видеоплаты, видеокарты), адаптеры портов ввода-вывода, сетевые адаптеры (сетевые карты), звуковые платы (аудиокарты), внутренние модемы.

Видеоадаптер, или видеокарта – это устройство, преобразующее набор данных, подлежащих отображению на экране, в видеосигнал, посылаемый монитору по кабелю. Суть этого преобразования состоит в следующем. Известно, что изображение на экране монитора, так же как и телевизора, складывается из отдельных точек. Точки формируются электронным лучом, траектория которого на экране в результате воздействия горизонтальной и вертикальной разверток представляет собой несколько сот горизонтальных линий. Управляя интенсивностью электронного луча, можно управлять яркостью отображаемой точки. Таким образом, для создания на экране требуемого изображения (например, буквы) необходимо соответствующим образом модулировать электронный луч, а для этого хранимые в ОП коды символов приходится предварительно преобразовывать в видеосигнал.

Следует заметить также, что изображение на экране монитора приходится регенерировать (воссоздавать) как минимум 25–30 раз в секунду, всякий раз формируя заново видеосигнал, и, следовательно, обращаясь к оперативной памяти за исходными данными[8]. Чтобы этот процесс не мешал работе центрального процессора, подлежащие выводу данные хранятся в специально выделенной для этого видеопамяти. Конструктивно это реализуется, как правило, включением специальной микросхемы памяти в состав видеоадаптера. Требования к объему видеопамяти возрастают с увеличением разрешающей способности и количества воспроизводимых цветов.

С целью повышения производительности в современных видеокартах используется так называемая графическая акселерация – режим, при котором работа центрального процессора по построению отдельных элементов изображения (линии, прямоугольника, графического курсора и др.) переносится на специализированный процессор видеокарты, при этом производительность видеокарты возрастает в нескольких раз. Особо важную роль играет использование акселерации при построении трехмерных изображений. Помимо «ускоренных» видеокарт очень популярны специальные карты-ускорители, выполняющие практически только эту функцию и работающие совместно с видеокартой – 3D-акселераторы.

Адаптер дисков предназначен для управления работой механических подвижных частей устройства и формирования электрических импульсов при записи и чтении.

Адаптер ввода-вывода, или адаптер портов, представляет собой устройство, которое обслуживает разнообразные внешние устройства, такие как принтеры, манипуляторы и т.п. Присоединение их к процессорному блоку осуществляется через специальные схемные элементы, называемые портами. Различают параллельные и последовательные порты. Параллельный порт позволяет передать за один такт один байт, а последовательный - один бит.

В большинстве современных системных плат используются встроенные контроллеры ввода-вывода, НГМД и НЖМД, обычно они заключены в одну из микросхем чипсета.

Сетевой адаптер (сетевая карта) предназначен для сопряжения персонального компьютера с физическим каналом передачи данных, например с коаксиальным кабелем. Он осуществляет двунаправленную транспортировку данных: прием сигналов из канала и передачу их на шину компьютера или наоборот – прием данных из компьютера и их передачу в канал. При этом сетевая плата выполняет все необходимые преобразования структуры передаваемых сообщений строго в соответствии со стандартами, по которым построена данная вычислительная сеть. Сетевые платы являются единственным типом устройств, необходимым для построения локальных вычислительных сетей (ЛВС) простейшей топологии. Существуют сетевые карты для различных типов слотов и для различных типов сетевых интерфейсов и протоколов, а также использующие различные виды сетевых кабелей, которыми компьютеры связываются в сеть. Большинство карт совместимы с протоколом Ethernet[9]. Сетевые адаптеры могут использовать для связи тонкий коаксиальный кабель или витую пару, некоторые модели – оба типа кабеля.

Наиболее современные адаптеры поддерживают скорость работы 100 и более Мбит/с, однако такая скорость может сильно лимитироваться качеством используемого сетевого кабеля, высоким уровнем помех.

Адаптер звука (звуковая карта) по аналогии с видеоадаптером обеспечивает преобразование электрических сигналов в звуковые (аудио) и наоборот. На звуковых картах, как правило, имеются также:

· микшер, смешивающий и регулирующий входные сигналы от разных устройств (микрофона, CD-ROM, цифрового аудиоканала и др.);

· эквалайзер, регулирующий тембр по низким и высоким частотам;

· синтезатор, обеспечивающий имитацию различных музыкальных инструментов (имеются частотные FM-синтезаторы и более качественные и дорогие волновые WaveTable-синтезаторы);

· MIDI-порт для подключения электромузыкальных инструментов, совместимых со стандартом MIDI[10], часто разъем MIDI-порта выполняет функцию игрового порта, установленного на плате, и служит для подключения игровых манипуляторов-джойстиков;

· встроенный усилитель, к разъему которого подключаются наушники или колонки;

· разъемы для подключения микрофона, CD-ROM, линейный вход и выход.

Для передачи потока данных по шине звуковые платы используют каналы DMA[11] и поэтому не загружают центральный процессор.