Schematy blokowe dla układów komputera

Schemat blokowy systemu mikroprocesorowego

Schemat blokowy mikroprocesora

Oznaczenia bloków:
EU → jednostka wykonawcza; CU → jednostka kontrolna, sterująca

ALU → jednostka przetwarzająca, arytmetyczno-logiczna

A, F, B, C, D, E, H, L, → rejestry procesora, dostępne programowo

IR → rejestr instrukcji (licznik rozkazów)

Dek → dekoder

Układy wejścia/wyjścia

Input/Output

Układem wejścia/wyjścia nazywamy układ elektroniczny pośredniczący w wymianie informacji pomiędzy mikroprocesorem i pamięcią systemu z jednej strony a urządzeniem peryferyjnym z drugiej.

Dla systemu mikroprocesorowego układ wejścia/wyjścia widoczny jest jako rejestr lub zespół rejestrów o określonych adresach oraz zestaw sygnałów sterujących.

Rodzaje układów wejścia/wyjścia:

• układy współadresowalne z pamięcią operacyjną

• układy izolowane

Karty graficzne

Karta graficzna - karta rozszerzeń odpowiedzialna generowanie sygnału graficznego dla ekranu monitora. Podstawowym zadaniem karty graficznej jest odbiór i przetwarzanie otrzymywanych od komputera informacji o obrazie oraz odpowiednie wyświetlanie tegoż obrazu za pośrednictwem monitora.

Podział kart graficznych.

- Karty graficzne pracujące jako oddzielne układy - Można je wymieniać, są dużo szybsze od kart zintegrowanych. Współczesne karty graficzne do komunikacji z komputerem wykorzystują interfejs AGP, PCI lub PCIe.

- Karty graficzne zintegrowane z płytą główną (a dokładniej z mostkiem północnym) - Z powodu małych rozmiarów są one dużo wolniejsze od kart nie zintegrowanych. Jest to mniej popularny typ kart graficznych.

Budowa karty graficznej. Każda karta graficzna posiada:

- Procesor graficzny, GPU  (Graphics Processing Unit), koprocesor graficzny -  jest główną jednostką obliczeniową kart graficznych odpowiedzialną za generowanie obrazu.

- Pamięć obrazu  (VideoRAM), bufor ramki (framebuffer) -  Jest to odmiana kości pamięci RAM stosowana w kartach graficznych, przeznaczona wyłącznie do przetwarzania informacji o obrazie, teksturach oraz danych o głębi (z pamięci jest w tym celu wydzielany tzw. Bufor Z).

VRAM jest to pamięć  podlegająca jednoczesnemu zapisywaniu (przez kontroler graficzny) i odczytywaniu (przez przetwornik RAMDAC). Gdyby obydwie te czynności musiały by być wykonywane w jednym bloku pamięci przetwornik RAMDAC musiał by czekać na ukończenie zapisywania. Podobnie z było by z odczytem, kontroler karty graficznej musiał by czekać na odczytanie przez przetwornik wszystkich danych. Aby te dwa procesy nie kolidowały ze sobą wprowadzono podwójne buforowanie (Dual Buffering).Kontroler graficzny ma do dyspozycji dwa bloki pamięciowe. Jeśli jeden z nich wypełniany jest świeżą treścią (Back Buffer), drugi można oddać do dyspozycji RAMDAC, by przekazał kompletną zawartość na ekran (Front Buffer). W ten sposób zawsze jakiś bufor jest używany, a jakiś jest gotów do zapisu i wspomniane dwa procesy nie zakłócają się wzajemnie. Podwójne buforowanie nie zawsze się jednak sprawdza i mimo dwóch buforów i tak występują opóźnienia. Dlatego wprowadzono buforowanie potrójne i poczwórne (które wyeliminowało wady potrójnego)

- Pamięć ROM - pamięć przechowująca dane (np. dane generatora znaków) lub firmware karty graficznej, obecnie realizowana jako pamięć flash EEPROM

- RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) lub po prostu DAC - jest to układ scalony na karcie graficznej, przeznaczony do zmiany sygnału cyfrowego na analogowy. RADMAC pobiera dane o obrazie wygenerowanym przez procesor karty graficznej. Dane te są w postaci zbioru różnokolorowych punktów. RAMDAC zamienia je na sygnały analogowe i wysyła do monitora.  Konwerter zawiera 4 funkcjonalne bloki: pamięć SRAM, służącą do przechowywania mapy kolorów, oraz 3 przetworniki cyfrowo-analogowe (C/A), po jednym dla każdego koloru podstawowego modelu RGB . Częstotliwość pracy układu RAMDAC zależy od ustawionej rozdzielczości i częstotliwości odświeżania. W przypadku kart wyłącznie z wyjściem cyfrowym RAMDAC nie ma zastosowania.

- Interfejs do systemu komputerowego - umożliwia wymianę danych i sterowanie kartą graficzną, najczęściej jest to PCI, AGP, PCIe

- Interfejs na slocie karty graficznej - zazwyczaj D-Sub, , VGA, DVI, HDMI, DisplayPort

Schemat blokowy karty graficznej

Funkcje karty graficznej:

• Technologia przetwarzania i oświetlenia (Transform and Lighting), T&L -

W karcie graficznej jest odpowiedzialny za przyspieszanie obliczeń animacji.

- Shader (cieniowanie) - Program opisuje właściwości pikseli oraz wierzchołków. Cieniowanie pozwala na skomplikowane modelowanie oświetlenia i tekstur na. Jest jednak wymagające obliczeniowo i dlatego dopiero od kilku lat sprzętowa obsługa cieniowania jest obecna w kartach graficznych dla komputerów domowych. Rozróżnia się: Vertex Shader (Cieniowanie wierzchołkowe), Geometry Shader (cieniowanie geometryczne), Pixel Shader lub Fragment Shader (cieniowanie pikseli).

• HDR rendering - rendering z użyciem szerokiego zakresu dynamicznego (High Dynamic Range Rendering)

• Antyaliasing - Technologia wygładzanie krawędzi (łuków, okręgów oraz innych krzywych) poprzez nałożenie dodatkowych pikseli o mniejszym nasyceniu i jasności niż piksele obiektu oraz poprzez niewielką zmianę położenia pikseli w pobliżu krawędzi.

• Efekty cząsteczkowe - Symulacje zjawisk (takich dym, pył, deszcz, ogień) budowanych z małych wirtualnych cząsteczek traktowanych jak obiekty punktowe które podlegają prawom fizyki oraz interakcji z otoczeniem.

• Mapowanie wypukłości (bump mapping) - Sposób teksturowanie obiektów symulujący wypukłości powierzchni, bez ingerencji w geometrię obiektu trójwymiarowego. Efektem może być gładka kula wyglądająca jak by była nierówna.

• Filtrowanie anizotropowe - Technika filtrowania tekstur poprawiająca ich jakość.

Łączenie kart graficznych: SLI (Scan Line Interleave), CrossFire - w celu poprawy wydajności za pomocą mostków wewnętrznych i zewnętrznych.

Karty dźwiękowe (audio card)

Karta dźwiękowa - jest to karta rozszerzeń umożliwiająca przetwarzanie dźwięku w komputerze. Sygnał dźwiękowy jest sygnałem analogowym więc nie może być zapisany na dysku twardym. Jednym z zadań karty dźwiękowej jest zmiana sygnału analogowego na cyfrowy przy pomocy przetwornika A/C. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe (A/C) składa się z czterech podstawowych procesów: próbkowania, kwantyzacji, kodowania, zapisywania.

Schemat blokowy karty dźwiękowej

Gniazdo liniowe wyjściowe (stereo line lub audio out)

Używa się go do przesyłania sygnału z karty dźwiękowej do urządzeń znajdujących się poza komputerem. Do złącza line out można podłączyć głośniki, słuchawki bądź też wieżę stereo. Jeśli podłączymy do niego wzmacniacz stereofoniczny, dźwięk z karty dźwiękowej może być wzmacniany. Niektóre karty dźwiękowe np. Windows Sound System mikrosoftu, posiadają dwa gniazda line out - jedno do kanału lewego, a drugie do prawego.

Gniazdo liniowe wejściowe (Stereo in lub Audio in)

Za jego pomocą można nagrywać i miksować sygnały pochodzące spoza komputera, np. z radia i magnetofonu.

Gniazdo głośnikowo - słuchawkowo (speaker/headphone)

Gniazdo to znajduje się w większości , ale nie we wszystkich gniazdach dźwiękowych. W jego miejscu może znajdować się drugie wyjście liniowe, przesyłające sygnały do głośników lub wzmacniacza. Jeśli karta poosiada zarówno wyjście liniowe, jak i głośnikowe, to ostatnie dostarcza sygnału wzmocnionego, który można skierować do słuchawek lub zestawu małych głośników nie posiadających własnego wzmacniacza. Moc wyjściowa gniazda głośnikowego wynosi do 4 watów. Sygnał z wyjścia liniowego nie jest wzmacniany, co zapewnia najwyższa jakość dźwięku, ponieważ wzmacnianie następuje dopiero w urządzeniu odbierającym (mogą to być głośniki aktywne lub wzmacniacz), mającym zazwyczaj o wiele większą moc od małego wzmacniacza karty dźwiękowej

Gniazdo mikrofonowe (microphone in lub mono in)

Do gniazda tego można podłączyć mikrofon, co umożliwia nagrywanie własnego głosu lub dźwięków własnego otoczenia na dysk twardy. Pozwala ono nagrywać wyłącznie dźwięk monofoniczny. Wiele kart dźwiękowych dysponuje funkcją automatycznej regulacji poziomu zapisu ( Automatic Gain Control, AGC ), która automatycznie dostosowuje wzmocnienie do poziomu nagrywanego dźwięku. Z gniazdem mikrofonowym najlepiej współpracują mikrofony elektretowe i dynamiczne o odporności od 600W do 10KW. Niektóre tańsze karty dźwiękowe nie poosiadają gniazda mikrofonu - zamiast niego należy w takiej sytuacji wykorzystywać wejście liniowe (line in ).

Schemat uproszczony karty dźwiękowej

W dzisiejszych komputerach podstawową szyną danych stała się szyna PCI. W konsekwencji większość modeli kart jest dostępna na rynku w wersji PCI. Do komunikacji z pecetem, każda karta dźwiękowa potrzebuje co najmniej trzech zasobów: adresu I/O, przerwania oraz kanału DMA. Za pomocą adresu I/O komputer kontaktuje się z kartą, gdy chce jej przekazać rozkazy. Z kolei karta zgłasza pecetowi potrzebę przesłania danych poprzez odpowiednie przerwanie.

Synteza dźwięków oraz oznaczenia dot. Schematu:

• FM - frequency modulator - modulacja częstotliwościowa

• Wave Table - WT - tablica falowa

• FDP - filtry dolnoprzepustowe

• DAC - przetwornik cyfrowo-analogowy

• ADC - przetwornik analogowo-cyfrowy

• MIDI - Musical Instruments Digital Interface

UWAGA !!!

Wejdź pod podany adres i miło wykorzystaj czas :D

http://pc.opticel.pl/index.php/technik-inforamtyk

Zasilacz liniowy

Zasilacz liniowy - inaczej zasilacz transformatorowy- zasilacz, w którym na wejściu zastosowano transformator transformujący wejściowe napięcie przemienne do takiej wartości, by (po wyprostowaniu i ewentualnej stabilizacji liniowej) na wyjściu zasilacza uzyskać żądane napięcie stałe. Zasilacze transformatorowe są zasilane z sieci elektroenergetycznej (najczęściej 230 V - 50 Hz) i służą zwykle do zasilania urządzeń o niskim napięciu.

Schemat blokowy zasilacza liniowego

Zasilacz impulsowy

Zasilacz impulsowy - zasilacz zbudowany w oparciu o przetwornicę napięcia. Pierwsza sekcja, występująca tylko w zasilaczach sieciowych, służy do przetworzenia napięcia przemiennego na napięcie jednokierunkowe i zmniejszenie jego zmian. Sekcja ta składa się z prostownika (zwykle mostka Graetza) i kondensatorów wygładzających tętnienia.

Napięcie stałe dociera do sekcji kluczującej. W zasilaczach impulsowych jako klucze wykorzystuje się tranzystory, przełączane między stanem nasycenia i zatkania przy pomocy impulsów sterujących o zmiennej długości (modulacja szerokości impulsów)

. Utworzony w ten sposób przebieg prostokątny napięcia trafia na uzwojenie pierwotne transformatora. Częstotliwość impulsów (dochodząca do setek kHz) jest o wiele większa od częstotliwości sieci energetycznej, dzięki temu transformatory stosowane w zasilaczach impulsowych mogą być znacznie mniejsze niż w przypadku tradycyjnych zasilaczy transformatorowych.

Napięcie wychodzące z uzwojenia wtórnego transformatora zasilacza impulsowego trafia do prostownika złożonego z diod pracujących z dużą częstotliwością. Tętnienia napięcia są wygładzane przez dławiki i kondensatory o dużej pojemności. Często stosuje się transformatory o kilku uzwojeniach wtórnych, co pozwala zwiększyć ilość dostępnych napięć wyjściowych.

Schemat blokowy zasilacza impulsowego

Zasilacz o działaniu nieprzerwanym - UPS

Zasilacz awaryjny, zasilacz bezprzerwowy, zasilacz UPS (ang. Uninterruptible Power Supply - Nieprzerywalne Zasilanie Energią) - urządzenie lub system, którego funkcją jest utrzymanie zasilania innych urządzeń elektrycznych lub elektronicznych w przypadku zaniku lub nieprawidłowych parametrów zasilania sieciowego oraz dostarczanie do podłączonego sprzętu, prądu wysokiej jakości.

Schemat blokowy UPS

---