 |
Видеосистема – комбинация видеокарта-монитор
|
|
|
|
Итак, какие же аспекты комбинации видеокарта-монитор наиболее интересны?
· Качество изображения. Чтобы Ваши глаза не болели, когда Вы смотрите на экран, качество изображения должно быть хорошим. На качество изображения влияют следующие факторы:
o Четкость
o Яркость
o Устойчивость
o Цветовое разрешение
o Разрешение экрана
· Быстродействие видеоустройства. Когда мы работаем на компьютере, изображение очень часто меняется, и эти изменения должны происходить как можно скорее. Частота изменений зависит от работы, которую мы выполняем; по этому признаку можно выделить несколько категорий производительности видеорежима:
o Быстродействие в 2D-режиме, называемом также GUI, или Windows - ориентированным режимом, поскольку Windows являются наиболее популярной операционной системой, использующей GUI. В настоящее время это быстродействие является наиболее значимым; от него зависит, насколько быстро можно просматривать текст и графику, открывать и закрывать новые окна. Время стандарта быстродействия графических карт в 2D-режиме Matrox Millennium близится к концу, последние версии графических карт не очень различаются по быстродействию в режиме 2D; большинство из них превосходит старый стандарт Matrox Millennium.
o Быстродействие в 3D-режиме - это основной критерий, позволяющий проводить различие между современными графическими картами. Карты, не имеющие 3D-ускорения, скоро исчезнут с рынка; компании Matrox пришлось осознать это на собственном горьком опыте, когда она выпустила Millennium II без каких-либо функций 3D. Эта компания потеряла свое положение лидера рынка в одно мгновение. Компания S3 играла важную роль на рынке графических микросхем, но посредственные 3D-характеристики их продукции привели к почти полному их уходу с рынка. То же самое, видимо, происходит с Cirrus Logic и другими компаниями.
|
|
|
o Быстродействие в DOS-режиме, который в настоящее время может быть приравнен к игровому режиму для DOS-ориентированных игр, поскольку все современные профессиональные задачи работают в операционной среде графического интерфейса пользователя. DOS-ориентированные игры постепенно исчезают, поэтому эти функции становятся все менее важными.
o Быстродействие в режиме видеодисплея, для большинства из нас не является особенно важным, однако, если пользователь собирается просматривать и обрабатывать видеоизображения на своем компьютере, то ему следует приобрести карту, обеспечивающую быструю обработку видеоизображений. Значительные изменения в этой области, вероятно, будут связаны с DVD.
Роль элементов системы видеокарта-монитор для каждого из этих видов деятельности.
· Монитор играет основную роль во всем, что касается четкости, яркости, устойчивости и максимального разрешения экрана. Если Вам нужно изображение хорошего качества, ищите высококачественный монитор с экраном не менее 17 дюймов. Со стороны видеокарты элементом, ответственным за передачу изображения высокого качества на монитор, является RAM DAC. Здесь имеют значение два момента - качество RAM DAC, например, является ли она автономной или встроенной в видеоплату, и максимальная частота пикселей, измеряемая в МГц. RAM DAC, имеющая частоту 220 МГц, не обязательно, но почти всегда лучше, чем схема с частотой 135 МГц, и, естественно, обеспечивает более высокую частоту обновления экрана - почему, будет сказано ниже. RAM DAC все чаще и чаще включаются в графические микросхемы, поскольку это позволяет существенно уменьшить стоимость графических карт, а качество современных встроенных RAM DAC приближается к качеству внешних RAM DAC.
· От размера видеопамяти зависит цветовое разрешение и разрешение экрана в 2D-режиме; для 3D-режима, приобретающего все большее значение, размер локальной памяти карты также определяет максимальное 3D-разрешение. Работа с 3D требует намного большего размера локальной памяти, чем работа с 2D при том же разрешении. Это связано с тем, что 3D-режим требует фронтального, фонового и Z-буфера. Фронтальный буфер хранит видимое изображение, фоновый - следующий кадр в процессе подготовки, а Z-буфер - параметры третьего измерения (z-величины; х и y образуют два измерения, а z - третье измерение). Этим объясняется то, что карта с 4 МВ локальной памяти обеспечивает разрешение 1600x1200 при хорошем цветовом разрешении (16 бит) в режиме 2D, поскольку это требует 1600x1200x2 байт = 3.7 MB. Однако игры, использующие информацию из z-буфера (хорошие игры пользуются этой информацией для обеспечения реальных трехмерных изображений), могут работать только в режиме разрешения 800x600x 16 бит цвета x 16 бит z-буфера, 800x600x 6 байт (2 байта - цветной фронтальный буфер, 2 байта - цветной фоновый буфер, 2 байта - 16-битный z-буфер) = 2.74 MB. 3D-режим при разрешении 1024x768 требует 4.5 MB памяти и не может работать на 3D-карте с 4 МВ памяти.
|
|
|
Тип видеопамяти в сочетании со схемной базой определяет все характеристики комбинации видеокарта-монитор. Однако не следует забывать, что тип шины (PCI/VL/ISA/EISA/MCA/NuBus) и, следовательно, материнская плата и ее схемная база, определяют, насколько быстро данные достигнут видеокарты. Усовершенствованный графический порт AGP обеспечивает намного более высокую пропускную способность, чем PCI.
Семинар 13. Файловая система компьютера
Введение
История систем управления данными во внешней памяти начинается еще с магнитных лент, но современный облик они приобрели с появлением магнитных дисков. До этого каждая прикладная программа сама решала проблемы именования данных и их структуризации во внешней памяти. Это затрудняло поддержание на внешнем носителе нескольких архивов долговременно хранящейся информации. Историческим шагом стал переход к использованию централизованных систем управления файлами. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в адреса внешней памяти и обеспечение доступа к данным.
|
|
|
Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с такими данными. Организовать хранение информации на магнитном диске непросто. Это требует, например, хорошего знания устройства контроллера диска, особенностей работы с его регистрами. Непосредственное взаимодействие с диском - прерогатива компонента системы ввода-вывода ОС, называемого драйвером диска. Для того чтобы избавить пользователя компьютера от сложностей взаимодействия с аппаратурой, была придумана ясная абстрактная модель файловой системы. Операции записи или чтения файла концептуально проще, чем низкоуровневые операции работы с устройствами.
Основная идея использования внешней памяти состоит в следующем. ОС делит память на блоки фиксированного размера, например, 4096 байт. Файл, обычно представляющий собой неструктурированную последовательность однобайтовых записей, хранится в виде последовательности блоков (не обязательно смежных); каждый блок хранит целое число записей. В некоторых ОС (MS-DOS) адреса блоков, содержащих данные файла, могут быть организованы в связный список и вынесены в отдельную таблицу в памяти. В других ОС (Unix) адреса блоков данных файла хранятся в отдельном блоке внешней памяти (так называемом индексе или индексном узле). Этот прием, называемый индексацией, является наиболее распространенным для приложений, требующих произвольного доступа к записям файлов. Индекс файла состоит из списка элементов, каждый из которых содержит номер блока в файле и сведения о местоположении данного блока. Считывание очередного байта осуществляется с так называемой текущей позиции, которая характеризуется смещением от начала файла. Зная размер блока, легко вычислить номер блока, содержащего текущую позицию. Адрес же нужного блока диска можно затем извлечь из индекса файла. Базовой операцией, выполняемой по отношению к файлу, является чтение блока с диска и перенос его в буфер, находящийся в основной памяти.
|
|
|
Файловая система позволяет при помощи системы справочников (каталогов, директорий) связать уникальное имя файла с блоками вторичной памяти, содержащими данные файла. Иерархическая структура каталогов, используемая для управления файлами, может служить другим примером индексной структуры. В этом случае каталоги или папки играют роль индексов, каждый из которых содержит ссылки на свои подкаталоги. С этой точки зрения вся файловая система компьютера представляет собой большой индексированный файл. Помимо собственно файлов> и структур данных, используемых для управления файлами (каталоги, дескрипторы файлов, различные таблицы распределения внешней памяти), понятие "файловая система" включает программные средства, реализующие различные операции над файлами.
Перечислим основные функции файловой системы.
1. Идентификация файлов. Связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней памяти.
2. Распределение внешней памяти между файлами. Для работы с конкретным файлом не требуется иметь информацию о местоположении этого файла на внешнем носителе информации. Например, для того чтобы загрузить документ в редактор с жесткого диска, нам не нужно знать, на какой стороне какого магнитного диска, на каком цилиндре и в каком секторе находится данный документ.
3. Обеспечение надежности и отказоустойчивости. Стоимость информации может во много раз превышать стоимость компьютера.
4. Обеспечение защиты от несанкционированного доступа.
5. Обеспечение совместного доступа к файлам, так чтобы пользователю не приходилось прилагать специальных усилий по обеспечению синхронизации доступа.
6. Обеспечение высокой производительности.
Иногда говорят, что файл - это поименованный набор связанной информации, записанной во вторичную память. Для большинства пользователей файловая система - наиболее видимая часть ОС. Она предоставляет механизм для онлайнового хранения и доступа как к данным, так и к программам для всех пользователям системы. С точки зрения пользователя, файл - единица внешней памяти, то есть данные, записанные на диск, должны быть в составе какого-нибудь файла.
Важный аспект организации файловой системы - учет стоимости операций взаимодействия с вторичной памятью. Процесс считывания блока диска состоит из позиционирования считывающей головки над дорожкой, содержащей требуемый блок, ожидания, пока требуемый блок сделает оборот и окажется под головкой, и собственно считывания блока. Для этого требуется значительное время (десятки миллисекунд). В современных компьютерах обращение к диску осуществляется примерно в 100 000 раз медленнее, чем обращение к оперативной памяти. Таким образом, критерием вычислительной сложности алгоритмов, работающих с внешней памятью, является количество обращений к диску.
|
|
|
В данной лекции рассматриваются вопросы структуры, именования, защиты файлов; операции, которые разрешается производить над файлами; организация файлового архива (полного дерева справочников). Проблемы выделения дискового пространства, обеспечения производительной работы файловой системы и ряд других вопросов, интересующих разработчиков системы, вы найдете в следующей лекции.
Общие сведения о файлах
Файлы представляют собой абстрактные объекты. Их задача - хранить информацию, скрывая от пользователя детали работы с устройствами. Когда процесс создает файл, он дает ему имя. После завершения процесса файл продолжает существовать и через свое имя может быть доступен другим процессам.
Правила именования файлов зависят от ОС. Многие ОС поддерживают имена из двух частей (имя+расширение), например progr.c (файл, содержащий текст программы на языке Си) или autoexec.bat (файл, содержащий команды интерпретатора командного языка). Тип расширения файла позволяет ОС организовать работу с ним различных прикладных программ в соответствии с заранее оговоренными соглашениями. Обычно ОС накладывают некоторые ограничения, как на используемые в имени символы, так и на длину имени файла. В соответствии со стандартом POSIX, популярные ОС оперируют удобными для пользователя длинными именами (до 255 символов).
Типы файлов
Важный аспект организации файловой системы и ОС - следует ли поддерживать и распознавать типы файлов. Если да, то это может помочь правильному функционированию ОС, например не допустить вывода на принтер бинарного файла.
Основные типы файлов: регулярные (обычные) файлы и директории (справочники, каталоги). Обычные файлы содержат пользовательскую информацию. Директории - системные файлы, поддерживающие структуру файловой системы. В каталоге содержится перечень входящих в него файлов и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами). Мы будем рассматривать директории ниже.
Напомним, что хотя внутри подсистемы управления файлами обычный файл представляется в виде набора блоков внешней памяти, для пользователей обеспечивается представление файла в виде линейной последовательности байтов. Такое представление позволяет использовать абстракцию файла при работе с внешними устройствами, при организации межпроцессных взаимодействий и т. д. Так, например, клавиатура обычно рассматривается как текстовый файл, из которого компьютер получает данные в символьном формате. Поэтому иногда к файлам приписывают другие объекты ОС, например специальные символьные файлы и специальные блочные файлы, именованные каналы и сокеты, имеющие файловый интерфейс. Эти объекты рассматриваются в других разделах данного курса.
Далее речь пойдет главным образом об обычных файлах.
Обычные (или регулярные) файлы реально представляют собой набор блоков (возможно, пустой) на устройстве внешней памяти, на котором поддерживается файловая система. Такие файлы могут содержать как текстовую информацию (обычно в формате ASCII), так и произвольную двоичную (бинарную) информацию.
Текстовые файлы содержат символьные строки, которые можно распечатать, увидеть на экране или редактировать обычным текстовым редактором.
Другой тип файлов - нетекстовые, или бинарные, файлы. Обычно они имеют некоторую внутреннюю структуру. Например, исполняемый файл в ОС Unix имеет пять секций: заголовок, текст, данные, биты реаллокации и символьную таблицу. ОС выполняет файл, только если он имеет нужный формат. Другим примером бинарного файла может быть архивный файл. Типизация файлов не слишком строгая.
Обычно прикладные программы, работающие с файлами, распознают тип файла по его имени в соответствии с общепринятыми соглашениями. Например, файлы с расширениями.c,.pas,.txt - ASCII-файлы, файлы с расширениями.exe - выполнимые, файлы с расширениями.obj,.zip - бинарные и т. д.
Атрибуты файлов
Кроме имени ОС часто связывают с каждым файлом и другую информацию, например дату модификации, размер и т. д. Эти другие характеристики файлов называются атрибутами. Список атрибутов в разных ОС может варьироваться. Обычно он содержит следующие элементы: основную информацию (имя, тип файла), адресную информацию (устройство, начальный адрес, размер), информацию об управлении доступом (владелец, допустимые операции и информацию об использовании (даты создания, последнего чтения, модификации и др.).
Список атрибутов обычно хранится в структуре директорий (см. следующую лекцию) или других структурах, обеспечивающих доступ к данным файла.
|
|
|
