A számítógép részei

Bővítő kártyák

Videokártya

Minden számítógépnek szüksége van egy olyan egységre, amelyik kezeli az elsődleges kiviteli eszközt, a monitort. A számítógépek tartalmaznak videokártyát (vagy alaplapra integrált videovezérlőt), amely elvégzi a kiegészítő egységekkel együtt a kezdetben csak karakteres, majd később a grafikus megjelenítéseket.

A videokártyákon elhelyeznek egy olyan kiegészítő RAM területet (videomemória), amely tárolja a megjelenítendő információ karakteres, illetve grafikus képét. A videokártyákon levő vezérlőáramkörök feladata az, hogy folyamatosan letapogassák ennek a videomemóriának a tartalmát, és átalakítsák olyan formára, amely alkalmas a monitoron történő megjelenítésre.

Ehhez előállítja azt a videojelet és a szükséges szinkronizáló jeleket is, amelyek a monitor működtetéséhez szükségesek. Ezek a jelek szabványos csatlakozóval, kábelen keresztül kerülnek a monitorra. A monitor feldolgozza a videojelet, és a videomemória tartalmát megjeleníti a képernyőjén.

Az elsődleges megjelenítő eszköz a monitor, de a különböző grafikus szabványok bevezetésével már lehet LCD TV, HDTV vagy videó projektor is.

A videokártyákat kiegészítették olyan szolgáltatásokkal, amelyek a 2D és 3D megjelenítéseket gyorsítják és javítják, illetve TV-tuner adapterrel és videódigitalizáló egységgel is.

Felbontás

A monitor képernyőjén megjelenő képernyőtartalom (karakterek, grafika) pontokból tevődik össze. A képernyőn egy ilyen pontot pixelnek (picture element), vagyis elemi képpontnak neveznek. Mindegyik meghúzott rasztersor meghatározott számú képpontból áll. A képpontok aszerint vannak kigyújtva vagy eloltva, hogy milyen állapotú a videó-RAM nekik megfelelő bitje.

A felbontás közvetlenül a képpontok számát adja meg. Minél több képpont jeleníthető meg a képernyőn, annál jobb a felbontása. Minél jobb a felbontás, annál élesebb és részletgazdagabb a kép. Például egy (villogásmentes) 1280×1024 pixel felbontás esetén a vízszintes eltérítési frekvencia 91,5 KHz, a függőleges pedig 85 Hz.

A videokártya felépítése

A videokártya felépítése

GPU (Graphics Processing Unit - Grafikus feldolgozó egység)

A GPU a videokártya legfontosabb eleme. Egy speciális processzor fejlett 2D és 3D grafikai képességekkel, amely az összetett grafikus műveleteket oldja meg. A GPU feladata a grafikák létrehozásához és megjelenítéséhez közvetlenül kapcsolódó magasszintű feladatok átvétele a számítógép CPU-jától, hogy azt tehermentesítse és annak számítási kapacitása más műveletek végzésére legyen felhasználható. A GPU sebességét az órajel frekvenciája határozza meg, amely jelenleg tipikusan 250 MHz - 2 GHz, amelynek felső határa a fejlesztések eredményeképpen fokozatosan nő.

A korszerű videokártyákon a GPU-t hűteni kell, mert működés közben erőteljesen melegszik. Erre a célra hűtőbordát használnak, amelynek a hűtőhatását igény szerint még egy kiegészítő ventilátorral (cooler) is növelik. Ennek megfelelően beszélhetünk passzív, illetve aktív hűtésről.

Színmélység

Ez a minőségi jellemző adja meg a képpontokhoz tartozó színek számát binárisan. A videomemóriában minden képpontnak egy „n” bites szám felel meg, amelynek hossza a színmélység. A videokártyák a videomemóriában tárolják a képpontok színinformációit a színmélységnek megfelelő bitszámban. A bitszám növelésével adott felbontás mellet a megjelenítés minősége egyre jobb lesz. A jelenleg alkalmazott leggyakoribb szabványos színmélységek és színszámok a következőképpen foglalhatók össze:

Monocrom: 1 bites - 2 féle szín
Alap VGA: 4 bites - 16 (2⁴) féle szín
Normál: 8 bites 256 (2⁸) féle szín
High Color: 16 bites - 65.536 (2¹⁶) féle szín
True Color: 24 bites - 16,7 millió (2²⁴) féle szín

A korszerű videokártyák 32 bites színmélység beállítása esetében a megjelenítés valójában 24 bites és a maradék 8 bites extra információ az alfa csatornához (alpha channel) kapcsolódik. Ez utóbbinak a 3D megjelenítésnél van fontos szerepe, mert ennek segítségével lehet többek között az objektumokhoz átlátszó tulajdonságot rendelni.

Videomemória mérete és típusa

A grafikus felbontás és a színmélység együtt határozzák meg a szükséges memóriaterület nagyságát. A színes monitorokon az alapszínek (RGB) additív színkeverésével történik a képpontok megjelenítése. Egy megadott felbontású és színmélységű beállítás memóriaigénye a következőképpen számítható ki 2D megjelenítés esetén.

A felbontáshoz szükséges videomemória igény a színmélység ismeretében a következő összefüggés alapján számítható ki (byte-ban):

vízszintes képpontszám x függőleges képpontszám x színmélység (bit)/8 = Memóriaigény (byte)

Pl.: 1024 × 768 × 24 / 8 = 2.359.296 byte = 2.304 Kbyte = 2,25 Mbyte
A kártyára kiépített memóriaterület nagysága 4 Mbyte lesz.

A videokártyán elhelyezett videomemória mérete jelenleg 128 MB - 4 GB közötti, amelynek felső határa gyorsan emelkedik. Ezenkívül fontos még az alkalmazott memória típusa, illetve legfontosabb jellemzőjeként az órajel frekvenciája, amelyből már akár 10 GB/s feletti sávszélesség is következik.

Az alaplapra integrált „videokártyák” (videovezérlők) rendelkezhetnek dedikált memóriaterülettel, vagy a rendszer RAM területéből foglalnak le egy részt osztott (shared) memóriaként (például notebook-ok esetében).

Videokártya szabványok

MDA (Monochrome Display Adapter)

1981-ben jelent meg az eredeti IBM PC videokártyája az MDA, amely csak szöveges megjelenítésre képes, 80×25 karakteres felbontással. Csatlakozója 9 pólusú D-SUB aljzat.

CGA (Color Graphics Adapter)

1981-ben jelent meg az első szabványos színes grafikus videokártya, amely lényegében az MDA továbbfejlesztése. A CGA kártya rendelkezik egy 320×200 felbontású 4 színű, illetve 640×200 felbontású fekete-fehér monokróm grafikus móddal is. A monitort csatlakozója 9 pólusú D-SUB aljzat.

HGC (Hercules Graphics Card)

A CGA kártyával egy időben jelent meg, amely 80×25 karakteres és 720×348 monokróm grafikus felbontású módban is használható.

EGA (Enhanced Graphics Adapter)

Ez a kártya 1984-ben a CGA továbbfejlesztéseként jött létre. Ez már nagyobb grafikai felbontást és több színárnyalatot biztosít. Ez már 80×25 karakteres és 640×350 felbontású módban is használható. Ezt a módot megtartva a színszám növelését úgy oldották meg, hogy az alapszínenként (Red, Green, Blue) már 2 biten működtetik a rácsatlakoztatott monitort. Így összesen 64 féle szín megvalósítását biztosíthatja. A monitor csatlakozója egy 9 pólusú D-SUB aljzat.

VGA (Video Graphics Array)

1987-ben az EGA-t követő kártyáknál már bevezették a szabványos analóg szintű R, G, B jelekkel történő monitor meghajtást. Ezzel a megoldással már nincs korlát a színszámban, amely több ezer, illetve millió is lehet. Eredetileg 640×480-as grafikus képfelbontásra képes, 16 szín megjelenítésével. A monitort már analóg jelekkel működteti és a csatlakozója egy 15 pólusú D-SUB aljzat.

A VGA kártyák megjelenése után 1989-ben megjelentek az SVGA (Super VGA) kártyák is 800×600 felbontással, amelyek 256 színt tudtak megjeleníteni. A monitor azonosító bemenetek (0-3) fontos szerepet töltenek be, amelyeken keresztül a videokártya 4 bitnek megfelelően kap kódolt visszajelzést a csatlakoztatott monitortól, és ennek megfelelően kezeli majd. Például érzékeli ha nincs csatlakoztatva a monitor, vagy milyen felbontású módban képes működni.

VESA (Video Electronic Standards Association)

Mivel SVGA üzemmódokat IBM szabvány nem rögzítette, ezért néhány nagyobb videokártya gyártó összeállt, és kidolgozott egy egységes SVGA szabványt, melynek a VESA nevet adták. Ezt követően hamarosan megjelentek az egyre nagyobb felbontású és színszámú (már 16,7 millió) szabványok, mint például:

XGA (Extended Graphics Array) 1024×768,
SXGA (Super XGA) 1280×1024,
UXGA (Ultra XGA) 1600×1200.

A videokártyák csatlakozási lehetőségei a monitorhoz

A monitorokat, illetve egyéb megjelenítő eszközöket többféle szabványos csatlakozón keresztül tudják kezelni a korszerű videokártyák. A régi, elavultnak számító MDA, CGA, HGC és az EGA videokártyák csatlakozója egységesen 9 pólusú D-SUB aljzat, amely méretében és formájában megegyezik a VGA aljzattal, csak 9 érintkezője van.

Videokártya csatlakozók (VGA/D-SUB; DVI; HDMI; Display Port; S-Video)

Hangkártya

A hangkártya (Sound Card, Audio Card) egy olyan számítógépbe építhető és cserélhető bővítőkártya, amely lehetővé teszi a hangok rögzítését, lejátszását és előállítását programok segítségével. Leggyakoribb felhasználási területei a multimédiás alkalmazások, a zenehallgatás, filmnézés és a játékok.

A korszerű hangkártyák a speciális áramkörök mellett már rendelkeznek saját processzorral is, amely a digitális hangkeltést és a hangszintetizációs feladatokat, illetve a hangokkal kapcsolatos műveleteket végzi el a főprocesszor helyett, annak tehermentesítésével.

A hangkártyák tartalmaznak még hangszeres zene előállítására alkalmas szintetizátort is.

Régebben a számítógépek még nem tartalmaztak hangkártyát, ezért bővítő egységként, külön kellett beszerelni. Manapság már a számítógépek alapvető részegységének tekinthető.

A korszerű számítógépek már tartalmaznak alaplapra integrált „hangkártya chip-et”, amely az általános célú felhasználóknak megfelelő minőségű hangfeldolgozást és lejátszást biztosít.

A korszerű hangkártyák már támogatják az optikai kábelek használatát is az eszközök összekapcsolásához, illetve a többcsatornás környezeti hangtér megvalósítását, amelyek közül a leggyakoribbak az 5.1-es és a 7.1-es hangrendszerek.

Lehetőség van arra is, hogy az USB, vagy a PCMCIA illesztő felületen keresztül is csatlakoztatni hangfeldolgozó eszközt külső egységként a számítógépekhez. Az alaplapra integrált eszköz megtartható másodlagos célokra, vagy ha nem szükséges, akkor letiltható.

A hangkártya funkcionális részei

A hangkártya felépítése

A hangkártya csatlakozási lehetőségei

A korszerű hangkártyák a következő lehetőségekkel csatlakozhatnak a külső eszközökhöz, készülékekhez. Ezeknek a csatlakozóknak a száma és fajtái kártyánként változhatnak.

Analóg be- és kimenetek:

• Vonali be- és kimenetek
• Mikrofon bemenet
• Digitális be- és kimenetek
• Optikai be- és kimenetek
• MIDI/Game port csatlakozó
• Külső MIDI eszközökhöz (billentyűzet, szintetizátorok)
• I/O bővítés, például külső konzol egységgel.

A hangkártya csatlakozói

Egy régebbi és egy modern hangkártya csatlakozói

Microphone In (Mikrofon bemenet)

Külső mikrofon csatlakoztatási lehetőséget biztosít. A mikrofonok alacsony kimeneti jelszintje miatt a bemenet erősítőt is tartalmaz.

Line In (Vonalbemenet)

Külső eszközök csatlakoztatásához használható, mint például a kazettás magnó, DAT és a MiniDisc lejátszók.

Line Out (Vonalkimenet)

Aktív hangfalak (erősítőt tartalmazó), vagy külső erősítő csatlakoztatható erre a kimenetre, amely alapesetben az első jobb- és balcsatornákat szolgáltatja. Rendszerint ide csatlakoztatható még a fejhallgató is. Az ilyen vonalkimenetből még több is található a hangkártyákon, amelyek a többcsatornás hangrendszerek többi hangszóróinak működtetéséhez szükségesek.

Speaker Out (hangszóró kimenet)

A régebben készített hangkártyák rendelkeznek erősített hangkimenettel, mely lehetővé teszi a kisteljesítményű (például: 2×2 Watt) hangszórók közvetlen meghajtását is.

GAME / MIDI csatlakozó

Erre a 15 pólusú D-SUB típusú csatlakozóra illeszthető a botkormány (joystick) és az autókormány, illetve a MIDI eszközök is. Lehetőség van szimultán működtetésre is.

Analog / Digital Out (Analóg / Digitális kimenet)

Ez a csatlakozó az 5.1-es analóg hangrendszer használata esetén a közép és mélynyomó hangfalak működtetését biztosítja. Továbbá 6 csatornás AC-3 formátumot továbbító S/PDIF (Sony/Philips Digital InterFace) digitális kimenet a külső eszközökhöz és hangrendszerekhez.

A csatlakozók csatornaszámtól függő funkcionális kiosztása

Hangkártyák csoportosítása

Az elhelyezés szempontjából megkülönböztethetünk háromféle hangkártyát:

bővítőkártyaként beépíthető és cserélhető (az előzőekben ezekről volt szó);
belső, alaplapra integrált kivitelű;
külső USB, PCMCIA vagy ExpressCard felületeken csatlakoztatható a számítógéphez.

Alaplapra integrált hangkártya

Nem kell feltétlenül hangkártyát vásárolni a számítógépbe, mert a korszerű alaplapok többsége már tartalmaz integrált hangkártyát is, amely általános célra viszonylag jó hangminőséget biztosít.

Külső hangkártyák USB csatolóval

Az USB portra csatlakoztatható hangkártyák könnyen és gyorsan telepíthetők a számítógép megbontása nélkül.

Külső hangkártya USB csatolóval

Külső hangkártyák PCMCIA és ExpressCard csatolókkal

A PCMCIA csatolófelületű hangkártyák főleg a Notebook kategóriájú gépekhez terjedtek el. Az egység kis mérete miatt a csatlakozók egy dokkoló kábelen keresztül használhatók. A fejhallgató- és a mikrofoncsatlakozó az előlapon közvetlenül elérhető

Külső hangkártya PCMCIA csatolóval

Hálózati kártya

A hálózati kártya a számítógépek hálózatra kapcsolódását és az azon történő kommunikációját lehetővé tevő bővítőkártya. Manapság már az alaplapok többsége integrált formában tartalmazza.

A hálózati kártya teszi lehetővé, hogy a hálózat fizikai közegéhez (legtöbbször kábelezés) kapcsoljuk a számítógépünket. Nincs szabványosítva a számítógép - hálózati kártya felület, ezért gyártóspecifikus driver-t (meghajtóprogramot) kell használni a kártya működtetésére.

Legtöbben a sodrott érpárral való összeköttetést használnak, de egyre elterjedtebb a vezetéknélküli kivitelezés. Régebben koaxiális kábelt használtak, amelynek az volt az előnye, hogy külön dedikált eszköz jelenléte nélkül volt lehetőség újabb és újabb eszközök beiktatására a hálózatba - persze a hálózatba kötött eszközök számával erősen romlott a sávszélesség.

Manapság a sodrott érpárral való összeköttetés 100, 1.000 Mbit/s (régebben 10 Mbit/s) sávszélességet biztosít. Wireless esetén 11 Mbit/s (802.11b), valamint 54 Mbit/s (802.11g).

A legtöbb esetben legalább egy LED-et is találunk az eszközön, amely jelzi a fizikai réteg meglétét.

Hálózati kártyák különböző csatolókkal

Port bővítőkártyák

Amennyiben alaplapunkon nincs meg a szükséges csatolófelület, vagy nem elegendő számban található, akkor port bővítőkártyákat használhatunk.

Az alábbi képen, a teljesség igénye nélkül, néhány PCI és PCMCIA csatolófelületű port bővítőkártyát láthatunk:

LPT port, Soros port, USB port bővítőkártyák

SCSI host adapter

Egy SCSI kábelre több SCSI eszköz is felfűzhető. A SCSI kábelhez kötött meghajtókat egyetlen vezérlő, a SCSI host adapter kezeli, így egy kábelre akár 7-15 egyéb eszköz csatlakoztatható. A host adapter egy bővítőkártya, amit közvetlenül az alaplapba kell csatlakoztatni.

SCSI host adapter