Urządzenia techniki komputerowej

Karty graficzne

cd.

Złącza kart graficznych

ISA (

ang.

Industry standard architecture - standardowa architektura przemysłu) to

standard

magistrali

oraz

łącza

dla

komputerów osobistych

wprowadzony w roku 1984,

jako rozszerzenie architektury

IBM PC/XT

do postaci szesnastobitowej. Służy do

przyłączania kart rozszerzeń do

płyty głównej

.

Typowe parametry złącz ISA

•

szyna danych

16-bitowa

•

szyna adresowa

24-bitowa

•brak sygnałów związanych z

DMA

•teoretyczna szybkość 8 MB/s (efektywna w granicach od 1,6 MB/s do 1,8 MB/s)

Pod koniec lat dziewięćdziesiątych
dwudziestego wieku znaczenie tej architektury
zaczęło maleć, a jej funkcje przejmował
standard

PCI

.

PCI (

ang.

Peripheral Component Interconnect) -

magistrala komunikacyjna

służąca

do przyłączania urządzeń do

płyty głównej

. Po raz pierwszy została publicznie

zaprezentowana w czerwcu 1992r. Przedstawione rozwiązanie umożliwia znacznie

szybszą komunikację niż stosowane dotychczas

ISA

, pomiędzy procesorem i kartami

w gniazdach rozszerzeń PCI. Dodatkowo nie ma znaczenia czy w gnieździe jest karta

sterownika dysków (np.

SCSI

),

sieciowa

czy

graficzna

(choć ta ostatnio w ostatnich

latach jest umieszczana w bardziej zaawansowanych złączach typu

AGP

). Każda

karta, pasująca do gniazda PCI, będzie w nim pracować bez jakichkolwiek problemów

związanych z kompatybilnością, gdyż nie tylko sygnały ale i przeznaczenie

poszczególnych styków

gniazda

są znormalizowane.

W przeciwieństwie do innych magistrali, przykładowo

VESA Local Bus

, która

początkowo była stosowana tylko do przyspieszenia operacji graficznych, szyna PCI

stanowi kompleksowe rozwiązanie, przyspieszające współpracę z dowolnym

urządzeniem zewnętrznym. Przy częstotliwości taktowania 33 MHz i szerokości 32

bit

ów magistrala PCI osiąga szybkość transmisji 132 MB/s. Nawet jeśli szerokość szyny

adresowej i danych nowych

procesorów

64

bitowych

zmiany nie wpływają na

architekturę PCI. Jedynie podwaja się

przepustowość

do 264 MB/s, ale

kompatybilność 32 i 64-

bitowych

urządzeń peryferyjnych

standartu PCI pozostanie

zapewniona. Ponieważ karty dołączone do szyny PCI mogą się komunikować nawet

bez udziału

mikroprocesora

, ma on więcej czasu na przeprowadzenie

skomplikowanych obliczeń, przez co może być o wiele ekonomiczniej wykorzystywany.

Przy ładowaniu systemu

procesor

odczytuje zapisane w nich dane i rozpoznaje, jaka

karta jest umieszczona w

gnieździe

. Instalacja i inicjacja karty następuje potem w pełni

automatycznie.

Kolejną istotną cechą PCI jest wysoka zgodność pomiędzy poszczególnymi wersjami

PCI, jak i rozwiązań pochodnych (np.

PCI X

) przejawiająca się tym że pod warunkiem

dopasowania napięciowego (warianty 3.3V i popularniejszy 5V) urządzenia mogą

pracować zarówno w starszych jak i nowszych gniazdach (spotyka się także

urządzenia mogące pracować zarówno w magistralach 3.3V jak i 5V). Zgodność ta

nie jest jednak zachowana w stosunku co do

PCI Express

, która to ma zastąpić PCI

oraz

AGP

.

wersje PCI

PCI 2.0 PCI 2.1 PCI 2.2 PCI 3.0

Rok wprowadzenia

1993

1994

1999

2002

Maksymalna szerokość szyny
danych

32 bity

64 bity

64 bity

64 bity

Maksymalna częstotliwość
taktowania

33 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz

Maksymalna przepustowość

133
MB/s

533
MB/s

533
MB/s

533
MB/s

Napięcie

5 V

5V

5V /
3.3V

3.3V

Accelerated Graphics Port (AGP czasem nazywany Advanced Graphics Port)

to rodzaj zmodyfikowanej

magistrali

PCI

opracowanej przez firmę

Intel

. Jest to

32-

bitowa

magistrala PCI zoptymalizowana do szybkiego przesyłania dużych ilości

danych

pomiędzy

pamięcią operacyjną

a

kartą graficzną

. Niektórzy nie uważają jej

za magistralę ponieważ umożliwia połączenie jedynie dwóch elementów: karty

graficznej i

chipsetu

płyty głównej

. Niektóre płyty główne posiadają więcej niż jeden

slot

AGP.

Pierwsza wersja AGP, dziś nazywana AGP 1.0 lub AGP 1x, używa 32-

bitowej

szerokości magistrali przy taktowaniu 66

MHz

i napięciu 1.5

V

lub 3.3 V. Maksymalny

transfer jest ograniczony do 266

MB

/

s

.

AGP 2x używa wciąż magistrali o szerokości 32 bitów i taktowania 66 MHz lecz

transfer odbywa się tu na obu zboczach sygnału zegarowego (efektywna

częstotliwość

133 MHz) co umożliwia transfer na poziomie 533 MB/s. Napięcie jest

identyczne jak w AGP 1x.

AGP 4x posługuje się taktowaniem 133 MHz i transferem na obu zboczach

i w rezultacie maksymalny transfer 1066 MB/s. Napięcie zredukowano do 1.5

V

.

AGP 8x to transfer na obu zboczach ale przy

częstotliwości

266 MHz; transfer 2133

MB/s. Standard ten obniża napięcie do 0.8

V

.

PCI-Express (PCIe), znana również jako 3GIO (od 3rd Generation I/O) jest szeregową

magistralą służącą do przyłączania urządzeń do płyty głównej. Ma ona zastąpić

magistralę

PCI

oraz

AGP

.

Interfejs

równoległy zastąpiony został tu szeregowym.

Sygnał przekazywany jest za pomocą dwóch linii, po jednej w każdym kierunku.

Częstotliwość

taktowania wynosi 2.5GHz. Protokół transmisji wprowadza dwa

dodatkowe bity, do każdych ośmiu bitów danych. Zatem

przepustowość

jednej linii

wynosi 250MB/s. W związku z tym, że urządzenia mogą jednocześnie przekazywać

sygnał w obydwu kierunkach (full-duplex) to można ewentualnie przyjąć, że w

przypadku takiego wykorzystania złącza, transfer może sięgać 500MB/s. Należy

również zwrócić uwagę na fakt, że w odróżnieniu od wcześniejszych szyn, odbiorniki

danych nie muszą się dzielić pasmem. Każdy ma całą przepustowość tylko dla siebie.

Możliwe jest kilka wariantów tej magistrali - z 1, 2, 4, 8, 12, 16, 24 lub 32 liniami

(każda składająca się z dwóch 2 pinowych części - nadawczej i odbiorczej). Wraz ze

wzrostem liczby linii wydłużeniu ulega gniazdo, jego konstrukcja (poprzez wspólna

część początkową i jedynie dodawanie na końcu nowych linii) umożliwia włożenie

wolniejszej karty do szybszego gniazda (w drugą stronę jest niemożliwe).

prędkości

wariant
PCIe

przepustowość

(w każdą

stronę)

x1

250 MB/s

x2

500 MB/s

x4

1000 MB/s

x8

2000 MB/s

x16

4000 MB/s

x32

8000 MB/s

Jedną z najważniejszych zalet nowej

magistrali

jest jej skalowalność. W związku

z niezależnością

pasma

, w jednym

slocie

możemy jednocześnie wykorzystać więcej

dwukierunkowych złączy PCI Express, dzięki czemu możemy zwielokrotnić

przepustowość dla pojedynczego urządzenia (karty). Ze względu na to,

w oznaczeniach nazw gniazd pojawiły się dodatkowe wyróżniki cyfrowe.

Uwzględniając urządzenia w pełni wykorzystujące full-duplex można więc, dla takiego

gniazda, pisać o łącznej przepustowości 1GB/s.

Dobór monitora do parametrów karty graficznej

Monitor tylko w połowie decyduje o wyświetlanym obrazie. Drugą połowę sta-nowi karta

graficzna, która zawiera elektronikę odpowiedzialną za wygląd ekranu. Jak już wiemy,

do karty graficznej jest podłączony monitor. Aby wyświetlić obraz, procesor komputera

wysyła informację do karty graficznej, która z kolei przesyła dane do monitora. Zatem

warto wiedzieć, jakie parametry winny posiadać monitory współpracujące z różnymi

typami kart graficznych, ponieważ monitor i karta muszą być wzajemnie „dopasowane”,

co nie zawsze jest sprawą oczywistą. Musimy przestrzegać zasady pełnej

kompatybilności tych urządzeń.

Bardzo ważnym parametrem, na który należy zwrócić uwagę, przy doborze monitora

jest częstotliwość odchylenia poziomego i pionowego. Eksploatacja komputera będzie

niemożliwa w przypadku różnych częstotliwości w monitorze i w karcie graficznej.

Poniższe dane prezentują częstotliwości odchylenia poziomego fHS dla różnych typów

kart.

Hercules 18,52 kHz

CGA 15,75 kHz

EGA 21,85 kHz

VGA 31,5 kHz

Wynika z tego, że każda karta wymaga współpracy z monitorem o innej

częstotliwości odchylenia poziomego.

Drugim istotnym parametrem monitora jest pasmo przepustowe toru wizji. Szerokość

pasma ma wpływ na ostrość obrazu zwłaszcza dla wyższych rozdzielczości. Karta

CGA winna współpracować z monitorem o szerokości pasma co najmniej 14 MHz,

karta Hercules 18 MHz, natomiast karta VGA 30 MHz.

Obecnie produkowane są monitory, mogące współpracować z każdą kartą graficzną,

które automatycznie dostrajają częstotliwości odchylenia do wymagań karty. Należą

do nich monitory MULTISYNC, których częstotliwość odchylenia poziomego może

zmieniać się w zakresie od kilkunastu do kilkudziesięciu kHz.

Częstotliwość odchylania pionowego fvs, zwana też częstotliwością odświeżania obrazu,

ma wpływ na zjawisko migotania obrazu. Im wyższa częstotliwość odchylenia

pionowego, tym słabszy efekt migotania, ale z kolei im wyższa częstotliwość

odchylenia pionowego, tym wyższa musi być częstotliwość odchylenia poziomego

-uzyskanie której sprawia wiele problemów producentom monitorów.

Częstotliwość odchylania poziomego monitorów wzrasta wraz z rozdzielczością, dla

której monitor może wyświetlać dane. Dla rozdzielczości 800x600 i częstotliwości

odchylania pionowego 72 Hz, wymagana częstotliwość odchylania poziomego wynosi

48 kHz. Aby zapewnić rozdzielczość 1024x768 (przy fVS=72 Hz), częstotliwość fHS

musi mieć wartość 58 kHz. Monitory z tak wysokimi częstotliwościami odchylania

poziomego są bardziej skomplikowane i kosztowne, dlatego też przy dużych

rozdzielczościach stosowane jest wybieranie międzyliniowe, które pozwala stosować

monitory o dwukrotnie niższej częstotliwości odchylania poziomego.

Obecnie monitory są już produkowane w bardzo zaawansowanej technologii (zresztą nie

ma już takiego zamieszania z wieloma standardami), w trybie zgodności z karta SVGA,

gdzie użytkownik nie musi się zastanawiać nad tym, jaki monitor kupić do nawet

najbardziej nowoczesnej karty graficznej.