PC hardver. Készítette: Csatlós István és között

Átírás

1 PC hardver Készítette: Csatlós István és között

2 Ez az oktatóanyag a középfokú informatika tanítást segítő céllal készült! BEVEZETÉS 2

3 TARTALOMJEGYZÉK 1. Bevezetés - 14 dia (1 14.) a) Tartalomjegyzék - 9 dia (1 9.) b) Architektúra - 5 dia (10-14.) 2. Számítógépházak - 8 dia (15 22.) 3. Alaplapok - 10 dia (23 32.) 4. Processzorok - 75 dia ( ) a) Alapismeretek - 11 dia (33-43.) b) 1. generáció - 3 dia (44 46.) c) 2. generáció - 4 dia (47 50.) d) 3. generáció - 5 dia (51 55.) 3

4 TARTALOMJEGYZÉK 4. Processzorok - 75 dia ( ) f) 4. generáció - 6 dia (56 61.) g) 5. generáció - 9 dia (62 70.) h) 6. generáció - 9 dia (71 79.) i) 7. generáció - 11 dia (80 90.) j) 8. generáció - 17 dia ( ) 5. Rendszereszközök - 5 dia ( ) 6. Memóriák - 6 dia ( ) 7. Adatátvitel - 25 dia ( ) a) Interfaces - 4 dia ( ) 4

5 TARTALOMJEGYZÉK 7. Adatátvitel - 25 dia ( ) b) Csatornarendszerű - 2 dia ( ) c) Sínrendszerű - 7 dia ( ) d) Fejlődésük - 12 dia ( ) 8. Input/Output - 58 dia ( ) a) Alapfogalmak - 4 dia ( ) b) Grafikus kártyák - 11 dia ( ) c) I/O kártyák - 10 dia ( ) d) Serial port - 3 dia ( ) 5

6 TARTALOMJEGYZÉK 8. Input/Output - 58 dia ( ) e) SATA vezérlő - 5 dia ( ) f) USB csatlakozó - 4 dia ( ) g) Paralel port - 3 dia ( ) h) Game port - 1 dia (184.) i) Sound card - 2 dia ( ) j) Firewire port - 3 dia ( ) k) AT & PS2-1 dia (190.) l) Vezetékes interfaces - 4 dia ( ) m) I/O eszközök - 2 dia ( ) 6

7 TARTALOMJEGYZÉK 8. Input/Output - 58 dia ( ) o) Vezeték nélküli interfaces - 5 dia ( ) p) Összehasonlítás - 1 dia (202.) 9. Háttértárak - 22 dia ( ) a) Mágneses elvű - 13 dia ( ) 1) Mágnes szalag - 4 dia ( ) 2) Merevlemez - 1 dia (207.) 3) Fizikai lemezkezelés - 2 dia ( ) 4) Logikai lemezkezelés - 5 dia ( ) 5) Hajlékony lemez - 1 dia (215.) 7

8 TARTALOMJEGYZÉK 8. Háttértárak - 22 dia ( ) a) Optikai elvű - 6 dia ( ) 1) CD-ROM - 3 dia ( ) 2) CD - 1 dia (219.) 3) DVD - 1 dia (220.) 4) Blue-ray - 1 dia (221.) b) Elektromos elvű - 2 dia ( ) 1) SSD - 2 dia ( ) 2) Pendrive - 1 dia (224.) 9. Vezérlés - 9 dia ( ) 8

9 TARTALOMJEGYZÉK 10. Anyag- és eszk. ism. - 6 dia ( ) 11. Elektronikai ism dia ( ) a) Alapismeretek - 4 dia ( ) b) Számítások - 4 dia ( ) c) Példák - 3 dia ( ) 12. Összeszerelés - 30 dia ( ) a) Szerelés - 27 dia ( ) b) Hibakódok - 3 dia ( ) 13. Forrás - 2 dia ( ) 9

10 A hardver architektúrája A szoftver architektúrája Készítette: Csatlós István és között

11 Mit értsünk architektúra alatt? Egy digitális számítógép bizonyos szintű általános specifikációja, beleértve az utasításkészletének, társzervezésének és címzési módjainak, az I/O műveleteknek (és vezérlésüknek) a felhasználói leírását is. (Ebben az értelemben lehetnek hasonló architektúrával rendelkező számítógépcsaládok, melyeknél a megvalósítás különbözhet. A felhasználó, programozó szempontjából az architektúra azonossága biztosítja a kompatibilitást.) Egy másik (villamosmérnöki, hardvertervezői) szempontból az architektúra egy számítógép (rendszer) lényeges részeinek, fő elemei kapcsolódásának leírását jelenti. Ez lehet blokkdiagram, kapcsolási rajz (különböző részletességben), de lehet a felépítés (részben) szöveges leírása is. Mi a tanulmányaink első (nagyobbik) részében az ún. Neumann-architektúrájú számítógépekkel foglalkozunk. 11

12 A számítógépes hardver szerkezete A számítógép feladatai: Adatok bevitele Adatok tárolása Adatok feldolgozása Adatok kivitele Számítógép blokkvázlata 12

13 A számítógépes szoftver szerkezete Azon programok összessége, amelyek a felhasználó feladatait oldják meg: Hasznos segédprogramok, melyek a felhasználó munkáját könnyítik meg: Azok a programok, pontosabban az a programrendszer, amely a gép egyes berendezéseit működteti: Felhasználói szoftver Rendszerközeli szoftver Rendszerszoftver 13

14 A különböző architektúrák elkészítésének alapelve Rétegezettség (Layered architecture) elve, lényege: Egy alsóbb réteg szolgáltatásokat biztosít a felső rétegnek. Biztosít egy magasabb absztrakciós szintű virtuális utasításkészletet. A felső réteg nem látja az alatta lévő réteg megvalósítását, annak részleteit, csak a virtuális utasításkészletét. A még lejjebb lévő rétegek részletei pedig teljesen el vannak rejtve a felső réteg elől: a közvetlen alatta lévő réteg elszigetel. Jól meghatározott protokollok és interfészek kellenek az egyes rétegek között. 14

15 SZÁMÍTÓGÉPHÁZ 15

16 Ház és a tápegység Háztípusok 1. Baby ház Fekvő elrendezésű ház. A meghajtó bővítő-helyek száma gyártófüggő. A számítógépház alján különböző furatok teszik lehetővé az alaplap biztonságos rögzítését. A fedél rögzítése háromféleképpen történhet: 1. Csavarok tartják, melyek kicsavarása után a fedél az előlappal együtt lehúzható a fém tartóvázról. 2. Csavarok rögzítik a fedelet, ez azonban nincs összeépítve az előlappal, így a fedél felfelé egyszerűen leemelhető a házról. 3. A fedél hátsó részét csavarok, míg az első részt két retesz rögzíti. A reteszeket benyomva a ház fedele felnyitható. 16

17 Ház és a tápegység Háztípusok 2. Mini torony Az előlapon találhatók a kezelőszervek. Általában két meghajtó építhető bele, de ez gyártótól függ. Az alaplap függőlegesen helyezkedik el és egy fémlemezre van szerelve. Ezt a lemezt csavarok rögzítik a ház keretéhez. Így a kártyák vízszintesen helyezkednek el. A fedél csavarokkal van rögzítve a kerethez. 3. Midi torony Hasonló, mint a mini torony, azonban a bővítő-helyek számát megnövelték és a doboz méretei nagyobbak. Általában három meghajtó szerelhető bele. 17

18 Ház és a tápegység Háztípusok 4. Torony, vagy nagytorony A toronyházak közül a legnagyobb méretű. Általában a nagyteljesítményű szerverekhez, illetve gépekhez használják. Minimum öt meghajtó építhető bele. 5. Slim (vagy baby) ház Ez is egy fekvő ház, azonban a magassága pontosan akkora, hogy egy 3,5 floppy függőlegesen elfér benne. Az alaplap vízszintesen fekszik benne, de a bővítőkártyák nem férnek el függőlegesen. A megoldás egy olyan bővítőkártya használata, melyen két kártyacsatlakozó hely van és az alaplap csatlakozójába dugható. Így a bővítőkártyák is vízszintesen helyezkednek el. 18

19 Ház és a tápegység Háztípusok 6. ATX ház A mai legkorszerűbb házak. Kialakításukkor megalkottak egy szabványt, melyet ATX szabványként ismerünk. Ez kimondja, hogy minden csatlakozó az alaplapra kerüljön előre rögzített helyre. Az alaplap méreteit is és a felfogatás helyeit is meghatározták. Az ATX alaplapoknak új típusú tápcsatlakozójuk van, melyen keresztül kihasználhatják az ATX ház intelligens tápjának tulajdonságait. Ezek közül a szolgáltatások közül a legfontosabb, hogy az előlapon lévő POWER kapcsoló közvetlenül nem a tápot kapcsolja le, hanem csak takarék üzemmódba helyezi azt. (Általában ezeknek a házaknak a tápegységeit is kikapcsolhatjuk a ház hátulján található kapcsolóval.) 19

20 Ház és a tápegység Tápegység Követelmények a tápegységgel szemben: A rendelkezésre álló tápforrás feszültségének átalakítása a készülék üzemeltetéséhez szükséges egyenfeszültséggé. Az előállított feszültség stabilizálása. Rövid időtartamú bemeneti feszültség-kimaradás esetén a kimeneti feszültség szünetmentes biztosítása. A táplált áramkör védelme a bemenetről származó tranziensektől vagy a tápegység meghibásodásától. A tápegység kimenetének a bemenettől való galvanikus leválasztása. 20

21 Ház és a tápegység Tápegység (elektromos) Üzemmód szerinti csoportosítás: Lineáris tápegység: kisebb elektronikus eszközökben használják. Kapcsolóüzemű tápegység: a számítógépekben ezt a típust alkalmazzák. Előszabályozott tápegység: csak ritkán, speciális esetekben használatos. A kapcsolóüzemű (stabilizált) tápegység a számítógép áramkörei részére 4 féle feszültséget állít elő: +5 V, -5 V, (3, ill. 3,5 V) +12 V, -12 V, valamint a hűtőventillátor számára egy külön +12 V-os feszültséget. 21

22 Ház és a tápegység Tápegység kapcsolóüzemű tápegység vázlata: Egyenirányító DC-DC konverter A kapcsolóval néhány tíz khz-es négyszögjelet képezünk. Nagyfrekvenciás trafó, mely a galvanikus elválasztást is biztosítja. Az átalakított feszültséget újra egyenirányítjuk és szűrjük. - A stabilizálást a szabályozó és a meghajtó áramkör végzi. (Power-Good jel) 22

23 ALAPLAP 23

24 A hardver elemei: az alaplap AT (spec.) alaplap felépítése 24

25 Alaplap elemei Alaplap-típusok Az alaplap csatlakozói Chipkészlet BIOS (Basic Input/Output System) Buszrendszerek 25

26 Alaplap-típusok PC/XT AT (Advanced Technology) Baby AT ATX (Manapság ez a legnépszerűbb) ETX Mini-ATX és microatx FlexATX LPX (Western Digital) Mini LPX NLX BTX - microbtx Mini-ITX WTX (Workstation Technology Extended) Munkaállomásokhoz 26

27 Alaplap csatlakozói Számos alaplapi csatlakozó van (táp, hátlapra kivezetett és belső csatlakozó, meghajtó interface-k) Molex Product Company csatlakozók: Alaplapi-tápcsatlakozó Ventilátor-tápcsatlakozó Lemezmeghajtó-csatlakozó FDD-csatlakozó Berg csatlakozók: LED-ek, Reset, Turbo gombok (2 érintkezős) Alaplap konfigurálására szolgáló csatlakozók (2 érintkezős) FDD és a táp összekapcsolására szolgáló (4 érintkezős) csatlakozó Egyéb csatlakozók 27

28 Alaplapi tápcsatlakozók Miért van több azonos feszültségű csatlakozó? Típusok: PC ( 81) Fő tápkábel (2 X 6) 4 érintkezős periféria-kábel ATX ( 95) 20 érintkezős fő táp 4 érintkezős periféria-kábel floppy 28

29 Alaplapi tápcsatlakozók ATX12V 1.0 (2000) 20 érintkezős fő táp 4 érintkezős 12V-os 6 érintkezős kiegészítő 4 érintkezős periféria-kábel floppy ATX12V 1.3 (2003) + SATA kábel ATX12V 2.0 (2003) 6 érintkezős PCI-Express (a 6 érintkezős kiegészítő helyett) EPS12V (2003) 8 érintkezős 12V-os (a 4 érintkezős helyett) 29

30 Alaplapi egyéb csatlakozók Reset Soft reset-et tesz lehetővé Néha egyenértékű a Ctrl+Alt+Del lel Turbo időszakban volt jellemző A CPU órajelét növelte Kikapcsolta a gyorsítótárat Integrált megoldás 30

31 Az alaplap legfontosabb részei Chipkészlet Northbridge Southbridge BIOS Basic Input/Output System Basic Integrated Operating System Induláskor kiírja az alapvető hardver adatokat Bootolást segíti Boot priority BIOS hangjelzések Express Gate technológia 31

32 Buszrendszerek (később részletesen vesszük!) ISA EISA LPC (Low Pin Count) MCA NuBus PC/140 VESA Local Bus AGP (Advanced Graphic Port) PCI PCI Express PCI Express

33 MIKROPROCESSZOR 33

34 Processzor alapismeretek Mikroprocesszor (µp): NMOS, ill. CMOS technológiával készülő nagy bonyolultságú és magas integráltsági fokú félvezető lapka (chip). Pl. egy Pentium II-es chip, melynek mérete 15x15 mm, 7,5 millió tranzisztort tartalmaz, a rajta lévő vezető vonalak mérete 0,25 µm. Ugyanakkor a belső tápfeszültsége 2 V, így igen nagy a hőfejlődés (disszipáció), amelytől a processzort védeni kell. (Erre a célra hűtőbordákat és hűtőventilátort alkalmaznak.) 34

35 Processzorok jellemzői Mikroprocesszorok csoportosítása: - szóhosszúság bit; - utasításformátum CISC, RISC, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3; - utasításkészlet ; - ciklusidő 4,77.. >2 GHz; - címezhető memória 64 kb.. 64 GB; - buszrendszer bit, Mhz. 35

36 Processzor részei Mikroprocesszorok részei, működése: 36

37 Regiszterek Mikroprocesszorok részei: Regiszterek - A mikroprocesszor regiszterei nagyon gyors működésű átmeneti tárolók. - Statikus RAM-ok ból alakítják ki őket, így elérési idejük ns nagyságrendű, ez 10-szer, 100-szor gyorsabb, mint a számitógép operatív táráé. - A processzor típusától függően 8, db regisztertárat tartalmaz. - Egy regiszter tárolókapacitása általában egy szó (32 bit). - Léteznek rendszerregiszterek, melyekhez a felhasználó nem férhet hozzá, és általános célú regiszterek, melyeket a programok is használhatnak. 37

38 Regiszterek Mikroprocesszorok részei: Regiszterek Tipikus regiszterek: - Akkumulátor (A): Az akkumulátor tárolja az aritmetikai/logikai műveletek operandusait, és általában az eredmény is ide kerül. - Az akkumulátoron kívül a processzornak van még B, C, D, E, H és L regisztere, a H és L regiszter a memória címzésére szolgál, a többi rendeltetése tetszőleges. - Utasításregiszter (IR): Itt tárolja a processzor a végrehajtandó utasítás műveleti kódját, tartalmát a vezérlőegység értelmezi és előállítja a műveletek végrehajtásához szükséges vezérlő jeleket. - Utasításszámláló (PC): Mindig a következő végrehajtandó utasításra mutat, tartalma automatikusan inkrementálódik, értéke programozottan módosul, a megcímzett rekesz tartalma általában az utasításregiszterbe kerül. - Adatszámláló regiszter (DC): A beolvasandó adatra mutat, a megcímzett rekesz tartalma általában az akkumulátorba kerül, értéke programban módosítható. - Címregiszterek - Adatregiszterek - Rendszerregiszterek: - Címbusz regiszter (Memory Address Register) - Adatbusz regiszter (Memory Data Register) 38

39 ALU Mikroprocesszorok részei: Aritmetikai és logikai egység ALU feladatai: 1. Bináris összeadás 2. Boole-algebrai műveletek: (AND, OR, XOR, NOT) 3. Léptetés jobbra-balra 4. Komplemens képzés 5. Állapotjelzők előállítása (Flag) 39

40 ALU Mikroprocesszorok részei: Aritmetikai és logikai egység Boole-algebra műveletei: - Tagadás (INVERTÁLÁS, NOT): F=A - ÉS (AND) : F 2 =A B ( Ha a változók egyidejűleg egyeznek, akkor igaz! ) - VAGY (OR) : F 2 =A+B ( Ha legalább az egyik igaz, igaz a függvény is! ) - NAND (NEM-ÉS) : F 2 =A B ( Akkor hamis a függvény, ha mindkettő igaz! ) - NOR (NEM-VAGY) : F 2 =A+B ( Akkor igaz, ha mindkettő hamis! ) - XOR, (ANTIVALENCIA, KIZÁRÓ VAGY) : F 2 =Α Β+Α Β ( Akkor hamis, ha mindkettő ugyanaz! ) - MEGENGEDŐ ÉS : F 2 =Α Β+Α Β ( Akkor igaz, ha mindkettő azonos! ) 40

41 ALU Mikroprocesszorok részei: Aritmetikai és logikai egység Az aritmetikai műveletek mind visszavezethetők az előbb látott logikai műveletekre. Ezeket a műveleteket az ALU belsejében kapuáramkörökkel valósítják meg. AND NAND OR NOR NOT XOR MEGENGEDŐ VAGY Például a bináris összeadást visszavezetjük egy bináris XOR, valamint AND műveletre, mely utóbbi az átlépést végzi. 41

42 ALU Mikroprocesszorok részei: Aritmetikai és logikai egység Boole-algebra azonosságai: 42

43 CU Mikroprocesszorok részei: Vezérlőegység (CU) -A vezérlőegység kiolvassa a memóriából a szükséges adatokat, utasításokat, értelmezi és végrehajtja az utasításokat, vezérli az ALU-t, engedélyező jeleket generál. -Összehangolja a CPU többi egységének működését. -Tartalmazza a mikroprogramtárat. (Utasításkészlet függ tőle.) - A vezérlőegység feladata, hogy a megfelelő adatok a megfelelő helyen és a megfelelő időben rendelkezésre álljanak. 43

44 PROCESSZOR GENERÁCIÓK 44

45 45

46 Intel 8086 Az Intel 8086 (más néven iapx86) az Intel 16 bites processzora, mely az x86-os architektúra első példánya. A fejlesztése 1976 tavaszán kezdődött, és 1978 nyarán jelent meg. Egy évvel később, 1979-ben jelent meg a némileg átalakított 8088-as, mely az eredeti IBM PC mikroprocesszoraként lett ismert ben az Intel piacra dobta a 8008-as processzort. Ez volt a legelső 8 bites mikroprocesszor. A 8008-as utasításkészletét a Computer Terminal Corporation állította össze. Ők bízták meg az Intelt a chip kifejlesztésével. Az Intel ekkoriban főleg memória gyártással foglalkozott. 46

47 47

48 Intel Az Intel által kifejlesztett 16 bites CPU az x86 architektúrából. A 8086/8088 után az első komolyabb lépés volt az Intel részéről (a típus sok újdonságot nem hozott). Két üzemmódban működtethető: valós mód és védett mód 48

49 Intel Először jelent meg a modern operációs rendszerek támogatása hardver szinten, nevezetesen a védett mód (protected mode), továbbá a címtartomány 16 Mbyte-ra bővült, és bevezették főleg a multitasking operációs rendszereket hardveres oldalról támogató task struktúrák kezelését. Valós módban kompatibilis a 8086/8088-cal, azon kívül még pár új utasítást is ismer. Az x86 család következő tagja a processzor. Matematikai processzor illesztését kívülről lehetett opcionálisan megoldani a FPU segítségével. 49

50 AM 286 Az AMD válasza az Intel osára: 50

51 51

52 Az Intel által kifejlesztett x86 processzorcsalád első 32 bites tagja. 52

53 Intel Adat és címbusza is 32 bites. 32 bites általános célú regiszterei magukba foglalják az előző generációk hasonló regisztereit. A valós és védett üzemmód mellett megjelent egy harmadik is, a virtuális üzemmód. Memóriakezelésére jellemző a szegmentálás és a lapozás. 53

54 Intel Védett üzemmódja megőrizte a által bevezetett üzemmódot, amit 16 bites protected mód néven találunk meg, de kiterjesztette azt 32 bitesre is, ahol lehetőség van akár 4 gigabájt méretű szegmensek használatára is, szemben a max. 64 kilobájttal, amit 16 bites módban a tud. 54

55 Am március. Az AMD bemutatja az Am386 microprocesszor családot, ami az AMD saját Intel 386 klónja ezzel megtöri az Intel monopóliumát. 55

56 Intel 80486, 80486SX, 80486DX2, 80486DX4, AMD am486 56

57 Intel Az Intel 80486, ismertebb nevén 486 az Intel által kifejlesztett x86 processzorcsalád egy tagja ben mutatkozott be, a utódaként. A legjelentősebb változás az előd Intel típushoz képest az eltérő tokozás (PGA168), illetve az aritmetikai processzor integrálása a lapkára. Az Intel MHZ magfrekvenciával hozta forgalomba, a névleges buszfrekvenciája 33 MHz. 57

58 Intel 80486SX Az olcsó 486 SX kivitel nem tartalmazott coprocesszort (megjelenésekor komoly vitákat váltott ki, hogy a 486SX vagy egy 386-os-e a jobb választás). 58

59 Intel 80486DX2 A 486DX2 volt az első processzor, amely a külső (rendszerbusz) órajelet megduplázta, és a processzoron belüli egységeket ezen a frekvencián működtette. Ez a módszer egyszerűbbé tette a sebesség növelését, mintha az alaplap áramkörein módosítottak volna. A 80486DX2-ből az Intel csak 50 és 66 MHz-es változatot készített, amelyek 25 és 33 MHz-es rendszerbusz órajellel működtek. Ezzel szemben a Cyrix és az AMD gyártott olyan DX2 kompatibilis processzort is, amelynek a külső órajele már 40 MHz volt, így a processzor belső sebességére 80 MHz adódott. 59

60 Intel 80486DX4 A DX4 típusjelű processzornál a külső órajelet megháromszorozták, így a processzor háromszor gyorsabban működött, mint a rendszerbusz. Az Intel kétféle változatot készített, az egyik 75 MHz-es (25 MHz-es külső órajel-sebesség), a másik pedig 100 MHz-es (33 MHz-es külső órajel-sebesség) volt. 60

61 AMD am486 Az AMD következő processzora az 1993-as Am486 volt. Mindkét processzort jóval alacsonyabb áron adta el, mint az Intel a saját verzióit. Az AMD 386DX-40 nagyon népszerű volt kicsiny méretével, független klóngyárával, így az Am486 processzort nagyon sok OEM partner használta, beleértve a Compaq-ot is. Az Intel termékeinek klónozása azonban egyre kevésbé bizonyult életképes stratégiának, mert ez azt jelentette, technológia terén az AMD mindig az Intel mögött fog járni. 61

62 62

63 Pentium Az első Pentiumot tavaszán mutatták be Magyarországon az IFABO nevű számítástechnikai kiállításon. A Pentium logikus folytatása volt az x86-os sorozatnak, de sok újdonságot tartalmazott. Elsősorban is a korábbi típusokkal szemben két utasítás-végrehajtó egysége van, így két utasítást tud egyszerre végrehajtani. 63

64 Pentium A Pentiumos gépek és utódaik elején a hétköznapi gépek processzorai lettek és minden fontosabb program már ezeket a gépeket igényli. A Pentium nevet sikeresen bereklámozták az (amerikai) TV-show műsorokban és magazinokban. Gyakorlatilag az Intel legsikeresebb szériája lett a Pentium! 64

65 Intel Pentium MMX Hasonló mint az MMX nélküli Pentiumok, különbség a 16 helyett - 32 kilobájt elsődleges gyorstár, és az architektúrája is fejlettebb és persze az MMX. Mi is az a MMX? Az MMX trükkje az, hogy bizonyos feladatok elvégzéséhez kevesebb utasítást használ mint a hagyományos processzorok. (Ezt viszont csak akkor tudja kihasználni ha a program támogatja az MMX - es technológiát. ) Megjelenés: január 65

66 Az Intel Pentium II processzor architektúrája -MMX bővített utasításkészlettel rendelkezik a Pentium Pro alapokra épülő Pentium II processzor (P55C), melyet már SLOT1 csatlakozóval láttak el, utasításkészlete kiegészül 57 MMX utasítással. - E processzorban megnövelték az L1 cache méretét 32 kb-ra. - Tápfeszültsége 2,8 V. - S 512 kb külső cache is elhelyezésre került benne. - A 0,35 µm-es technológiára épül, és 7,5 millió tranzisztort tartalmaz. - A Celeron processzor a PII egyszerűsített változata, nincs benne L2 cache. - A Xeon jelzésű felső kategóriás processzort szerverekbe szánták. 66

67 Új Chipset - chipkészlet ban az új PII-höz kifejlesztették az FX jelzésű chipsetet, mely sok tekintetben megegyezik az előzővel HX ill. VX-szel. - Az LX jelűtől kezdődően e chipek közül az egyik feladata: processzor, memória, PCI slot-ok, grafika (AGP) kezelése, valamint a Power Management megvalósítása. - a másiké pedig: az EIDE vezérlése (Ultra DMA, PIO Mode, Bus Master IDE adatátvitel), USB portok kezelése, ISA busz és slot-ok megvalósítása, valamint a billentyűzet, az RTC (Real Time Clock), és a BIOS kezelése. - Az RS232-es soros, ill. az LTP párhuzamos port-okat, valamint az IrDa infra port-ot, egy újabb chip valósítja meg. 67

68 Chipsets: Intel 440GX és Intel 450NX - Kétprocesszoros PII Xeon rendszerekre került kifejlesztésre. - Frekvencia: 250 MHz, max. 2 GB operatív RAM támogatás. - Négyprocesszoros Xeon rendszer támogatására fejlesztették ki a 450NX chipset-et. Max. 8 GB EDO/DRAM-ot kezel. Az AGP-t nem támogatja, csak a PCI-t. 68

69 Chipsets: Intel 440LX, Intel 440EX és Intel 440ZX - Használható PII-vel, vagy Celeronnal - Támogatja a 2 processzoros rendszert. - Használható 100 és 66 MHz-es buszfrekvencián. - 1 GB SDRAM-ot támogat. - Az EX az LX Celeronra optimalizált változata. - A ZX a BX kisöccse. Nem támogat 2 processzort, és csak 256 MB SDRAM kezelésére alkalmas. 69

70 Az 5. generáció és az Intel védjegye A Pentiumot eredetileg vagy i586-nak nevezték volna, utalásként az előző generációkra, azonban számok védjegyként általában nem lajstromozhatók. A védjeggyel az Intel cég el tudta kerülni, hogy a konkurens gyártók, mint az AMD, hasonló névvel lássák el saját processzoraikat (például AMD Am486). Az Intel igénybe vette a Lexicon Branding segítségét, hogy védjegyként lajstromozható nevet találjanak ki. (A többi x86- gyártó maradt az 586 és 5x86 jelzéseknél, vagy éppen saját neveket találtak ki, mint a K5, K6, vagy éppen Athlon). S következnek a Core sorozatú processzorok 70

71 71

72 Intel & AMD Intel: Előnyök: Megbízható technológia, nullához közeli meghibásodási arány. Elég sokféle processzor, egyre több újdonság. Hátrányok: Magas ár. Gyakran átláthatatlan sokféleség. AMD: Előnyök: Jobb ár/érték arány. Egy konkrét típus lehet, hogy gyorsabb, mint az Intelé, és mégis olcsóbb. Hátrányok: Melegszik, ezért megfelelő hűtést igényel. Úgy kell vele bánni, mint a hímes tojással, ha magad szereled, mert könnyen törik. 72

73 Az Intel Pentium Pro az első 6. generációs processzor mikroarchitektúrája - 64 bites adatsín és 36 (32+4) bites címsín így 64 GB a max. címezhető memória. - 2,9 V-os tápfeszültséget igényel. - Socket7, majd Socket8 foglalatba helyezhetők voltak. - Három utas szuperskalár architektúrájú, vagyis 3 utasítást tud egy órajel alatt végrehajtani. -2 db 8 kb-os L1 cache, és 1 db 256 kb-os L2 cache (,mely 1 MB-ig bővíthető) - Először 0,6 µm (P54-esben), majd 0,35 µm-es technológia (P54C-ben). - Teljesen CMOS gyártástechnológiával készült. 73

74 Pentium III A Pentium III az Intel február 26-án bemutatott, 32 bites, x86-os (egész pontosan hatodik generációs Intel P6) architektúrára épülő asztali- és hordozható számítógépekbe egyaránt gyártott processzorai. A széria nagyon hasonlított az elődeihez, vagyis a Pentium II processzorokhoz. A legszembetűnőbb fejlesztés az SSE utasításkészlet támogatása volt, ami a multimédiás és 3 dimenziós grafikát használó alkalmazások feldolgozását hivatott gyorsítani, valamint egy olyan technológia felhasználása, ami lehetővé tette, hogy a gyártósoron minden processzor egy egyedi, chipbe égetett azonosítót kapjon. 74

75 Az Intel Pentium III processzor architektúrája -Az első ilyen processzor magja Katmai kódnéven jelent meg 1999 februárjában. Nagyon hasonlított az elődjeihez. - A legszembetűnőbb változás az SSE utasításkészlet támogatása, mely a multimédiás és 3D grafikát segítette. - Az L1 cache méretét 32 kb, melyből 16 kb az adatoké, 16 kb az utasításoké. A másodlagos cache 512 kb méretű. - A buszsebesség 100 MHz -Először 0,25 µm-es, majd 0,18 µm-es (1999 Coppermine), végül 0,13 µm-es technológia (Tualatin). (Átlépik az 1 GFLOPS-os álomhatárt.) - A Celeron processzor a PIII egyszerűsített változata. - A Xeon jelzésű felső kategóriás processzort szerverekbe szánták. 75

76 Chipset: Intel Új grafikus chippel (i752) integrált chipset (1999 április). A 440BX AGP chipset-re épül. - Támogatja a PII, PIII processzorokat, 64 bites 100 MHz-es SDRAMból 2 modult támogat. - Rendszerbusz frekvenciája 66 és 100 MHz között lehet. - Két I/O vezérlőt ajánl, a 82810AA chip-et, ill. a 82810AB jelűt. - A chipset 3. alkotó eleme a 82802AB (ill AC) chip, mely a rendszer és a videó BIOS-t tartalmazza. 76

77 Intel Core Az Intel Core processzorok ugyanazt a mikroarchitektúrát használják, mint a Pentium M processzorok, csak más névvel. Az első Intel Core 2006 januárjában került piacra, Pentium M mikroarchitektúrával kiegészítve. Az Intel Core mikroarchitektúrával kiegészített Intel Core júliusában került piacra. A július 27-én megjelent Intel Core 2 processzorral az Intel végérvényesen nyugdíjba küldte a Pentium nevet. Az Intel tervei közt szerepel, hogy a Pentium-ot lecseréli a Intel Core márkanévre. 77

78 AMD K április Az AMD a K5-ös processzor kifejlesztése után szeretett volna egy olyan stabil, megbízható processzort, melynek teljesítménye felveszi a Pentium Pro processzorral a versenyt. Így megszületett a K6, mely az AMD első hatodik generációs processzora. A K6 egy tovább bővített belső felépítésű processzor, mely az x86-os utasításokat emulálva hajtja végre. A teljesítménynövekedést okozó belső felépítésbeli tulajdonságok a következők: Az integrált első szintű cache méretét 64 Kbyte-ra növelték, melyből 32 Kbyte-ot az adatok, 32 Kbyte-ot pedig az utasítások átmeneti tárolására használható. 78

79 AMD K6 Négy x86 utasítás dekódert tartalmaz, melynek teljesítménye összehasonlítható a Pentium II és a Pentium Pro teljesítményével elemű tömböt tartalmaz az ugrási előrejelzések számára, míg más processzorok ennek maximum 1/8-át használják. Hat végrehajtó egység, mely lehetővé teszi hat egész adattal végzett művelet elvégzését párhuzamosan. MMX utasításkészlet. Az x86-os utasításkészletet kiegészítették az 57 MMX utasítással, mely a multimédiás műveletek elvégzését gyorsabbá teszi. 79

80 80

81 Az Intel Pentium IV processzor architektúrája -A Pentium szériát a PIV követte, melyben a Tualatin kódnevű mag dolgozott. Ami alapul szolgált egy másik processzorcsaládhoz, a Pentium M-hez is. - A 0,13 µm-es technológia esetében, mely 2001-ben került piacra, 1 GHz 1,4 GHz-es órajel mellett, 133 MHz-es FSB (Front Side Bus)-t használ, s Socket 370-es foglalatba helyezhető. - A másik vonal a Pentium 4-nél a NetBurst, ami az energiatakarékos Intel Core architektúra alapjává vált. 81

82 Chipset: Intel Az Intel Pentium 4 processzorhoz tervezték. Ezt a processzort eredetileg Intel 850 chipset támogatással vezették be, de a 845-ös chipset kiegészíti a 850-est, hiszen támogatja a költség hatékony PC133 SDRAM-okat, és a nygy sávszélességű DDR200/266 SDRAM-okat is. - A 845-ös chipset 1. fő része a ös memóriavezérlő, mely támogatja a 400 MHz-es rendszerbusz frekvenciát, s a fent leírt memóriamodulok használatát, valamint az AGP 4X (1,5 V) interface-en keresztül a grafikát. - A másik fő része a 82801BA I/O controller hub, mely a perifériákhoz való gyorsabb hozzáférést biztosítja. (E termék támogatja az i815, i810, i850-es chipset-eket is!) - Egyéb szolgáltatásai: LAN Connect Interface, Dual USB, Ultra ATA/100, Intel Alkalmazás Gyorsító, AC97, Alvó üzemmód (Pov. Man.) 82

83 Chipset: Intel Az Intel Pentium 4 processzorhoz tervezték. Az Internet és különféle üzleti alkalmazások támogatására. Az Intel kezdetben a RAMBUS-ban látta a PIV-esekhez szükséges nagy sávszélességű RAM-ok egyetlen megoldási lehetőségét. - Direkt audió és videó pipeline - A másik fő része a 82801BA I/O controller hub, mely a perifériákhoz való gyorsabb hozzáférést biztosítja. (E termék támogatja az i815, i810, i850-es chipset-eket is!) - Egyéb szolgáltatásai: LAN Connect Interface, Dual USB, Ultra ATA/100, Intel Alkalmazás Gyorsító, AC97, Alvó üzemmód (Pov. Man.) 83

84 Az Intel Pentium Dual-Core processzor architektúrája - Core 2 alapú, kétmagos processzor, 1 v. 2 MB L2 cache-sel, később 3 MB, 4MB, ill. 6MB. Az első változat, az (Allendale) csökkentett 200 MHz-es FSB-vel jelent meg. A későbbi változatokban ezt megnövelték 266 MHz-re, majd 333 MHz-re. E változat neve: Core 2 Duo. A 65 nmes gyártástechnológiának és egyéb architektúrális változtatásoknak köszönhetően gyorsabb, mint egy azonos órajelű Pentium D processzor, és a hőtermelése is kisebb. A technológia további fejlődésével 45nm-re csökkentették a méretét. E változat neve: Core 2 Duo (Merom ill. Conroe kódnévvel, rendkívül energiatakarékosak).az új változat további nagy újítása, hogy hardver szinten támogatja a Virtualizációs Technológiát (Intel VT). 84

85 Intel extreme edition 0,13 mikronos processzortechnológia 512 kb 2. szintű gyorsítótár 2 MB 3. szintű gyorsítótár 800 MHz rendszerbusz Kompatibilis a jelenlegi Intel 865 és Intel 875 lapkakészlet-családokkal Majd pedig: Intel Core i7 85

86 Duron Az AMD Duron egy x86- kompatibilis processzor, amelyet az AMD gyártott június 19-én jelent meg Konkurens az Intel Pentium 3- asokra és Celeronokra. Gyártása 2004-ben befejeződött, és a Sempron vette át a helyét. 86

87 Duron vs Celeron adatok 87

88 Duron+ Spitfire Duron Ez a Duron lábkompatibilis volt az Athlonnal, és néhány különbség kivételével belül is megegyezett vele. Morgan Duron A második generációs Morgan mag 900 és 1300 Mhz közötti lépcsőkben készült, és a 0,18 mikronos Palomino magon alapult. Teljes Intel SSE támogatást, nagyobb TLB-ket és integrált hőmérő diódát tartalmazott. 88

89 Duron+ Applebred Duron Az utolsó Duron az Applebred kódnevet kapta, néha Appalbred - nek is nevezik. Ez az Appaloosa Duron és a 0,13 mikronos Thoroughbred Athlon XP mag keveréke. Az Appaloosa hivatalosan nem jelent meg, de néhány példányt kiadtak belőle. 89

90 Athlon Athlon / K7 Az eredeti Athlon (más néven Athlon Classic) 1999-ben jelent meg a piacon. Kódneve K7. Tokozásilag kezdetben a Slot A szabványt használta, később áttért a cég a Socket A formátumra. Ebben a processzorban debütált a 3DNowEx utasításkészlet. Az Athlon az Alpha EV6 buszra épül és támogatja a többprocesszoros üzemmódot. A SlotA korszakbanm a magban csak az elsőszintű gyorsítótár volt, a másodszintű magára a kártyára került, ben következett az Athlon Thunderbird, Socket A foglalattal. Ez már a magban tartalmazta mindkét cache-t, az L2 is teljes sebességűvé vált. 90

91 91

92 AMD Opteron 64 bites opr. kompatibilis x86-64 technológia Windows kompatibilisek (Microsofttal együttműködik) egytől nyolc processzoros rendszerre tervezték 2002-ben adták ki 146, 240, 285 nevezésűek 92

93 AMD Athlon 64 bites opr. kompatibilis 2800+, 3000+, 3400, 3800+, 4000+, FX széria X86-os processzorok 1999-ben jelentek meg 2 magos változat + 80% teljesítmény K7-es megbukott a Pentium 4-gyel szemben 93

94 Intel Core 2 64 bites többmagos Core 2 Solo, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme és Core i7 létezik. kevesebb hűtési igény július 27-én mutatták be Pentium 4-est váltotta 94

95 Mi is egy (többmagos) processzor?

96 Áttekintés 1. Szükség van többmagos processzorokra? 2. Hogyan működik egy többmagos processzor? 3. Jobb egy többmagos processzor mint egy egymagos? 96

97 + Sor összegének számítása Összeg: Lépések:

98 Órajel + Órajelfrekvencia=Lépések/s [Hz] 8 lépés az mennyi idő? 1 Hz-es órajel: 8 s 2 Hz-es órajel: 4 s 2 GHz-es órajel: 4 ns 98

99 Áttekintés 1. Szükség van többmagos processzorokra? Igen, másképp nem lehet növelni a teljesítményt. 2. Hogyan működik egy többmagos processzor? 99

100 + + Sor összege Összeg 1 : Összeg 2 : Lépések 1 : Lépések 2 :

101 + + Sor összege Összeg 1 : Végösszeg: Összeg 2 : 19 Lépések 1 : 45 6 Lépések 2 : 4 101

102 Áttekintés 1. Szükség van többmagos processzorokra? Igen, másképp nem lehet növelni a teljesítményt. 2. Hogyan működik egy többmagos processzor? Párhuzamos programokra van szükség. 3. Jobb egy többmagos processzor, mint egy egymagos? 102

103 Gyorsabb 2 mag mint 1? + 8 lépés 8 s 8s speedup = 1. 33X 6s lépés párhuzamosan 4 s 2 lépés szekvenciálisan 2 s Összesen: 6 s Minden magnak 1 Hz-es órajele van. 103

104 Gyorsabb 4 mag mint 2? + 80 % 4 lépés 20 % + 4 lépés 2 lépés Párhuzamos rész Szekvenciális rész 104

105 Gyorsabb 4 mag mint 2? lépés 2 lépés 80 2 lépés % 2 lépés 8s speedup = = 2X 2s + 2s 20 % 2 lépés Párhuzamos rész Szekvenciális rész 105

106 Áttekintés 1. Szükség van többmagos processzorokra? Igen, másképp nem lehet növelni a teljesítményt. 2. Hogyan működik egy többmagos processzor? Párhuzamos programokra van szükség. 3. Jobb egy többmagos processzor, mint egy egymagos? Csak nagyon párhuzamos programok esetében. 106

107 Párhuzamosság fejlődése PLP Level of parallelism (IPC/OPC) TLP SMT/HT SMP/w. SMT SMP 1. G. * P4 3. G. * P EE G. * PD (Smithfield) Intra-instr. parallelism (by SIMD instr.) 2.5 G. * PII 3. G. * PIII ILP Issue parallelism (by superscalar issue) 1. G. * Pentium 2. G. * PPro Temporal parallelism (by pipelining) 1. G. * G. * 486 Sequential processoring * * t Performance Complexity Memory Bandwidth Branch prediction accuracy SMT: Symmetrical Multithreading SMP: Symmetric Multiprocessing IPC: Instructions per Cycle OPC: Operations per Cycle 107

108 TOVÁBBI RENDSZERESZKÖZÖK 108

109 Órajelgenerátor A számítógép digitális elektronikára épül. Képzeljük csak el milyen kavarodás lehetne abból, ha a különböző egységek össze-vissza küldenék jeleiket, hiszen egyik előbb elkészülne mondjuk, mint a másik. Ez persze csak az egyik gond ami miatt a számítógép un. szinkron módon működik. Ez azt jelenti, hogy a különböző egységek egyazon "ütemre" működnek. Ez az ütem az órajel, amely egy állandó frekvenciájú impulzus sorozatot jelent. Ezt a jelet állítja elő az órajelgenerátor. E jel sebességétől, gyorsaságától függ elsősorban a számítógép műveletvégző sebessége. Ez az eszköz az összes elemre be van kötve, de csak egy irányban. Ez az egyetlen egység amelyet nem vezérel a CPU. 109

110 BIOS -A BIOS tartja a kapcsolatot a hardver és az operációs rendszer között. -Az operációs rendszerre épülnek a felhasználói programok. -A BIOS teszi lehetővé, hogy az operációs rendszer elérhesse a számítógép áramköreit (erőforrásait). -A BIOS-t az alaplap gyártója készíti el az alaplapra integrált áramköröket figyelembe véve. A BIOS tehát önálló programmodulok gyűjteménye. Boot folyamat: - Bekapcsolási önteszt, feladata a tápfeszültség vizsgálata, ha rendben tápjel küldés az alaplapnak. - Működésbe lép az alaplap órajel generátora. - A processzor, s a többi áramkör működni kezd. - A processzorban megtalálható az a cím, ahonnan az 1. utasítást be kell olvasni. Itt egy ugró utasítás van, amely átadja a vezérlést a ROM-BIOS-nak. - BIOS kiolvas egy jelzőbitet, amely alapján eldönti, hogy hideg-, vagy melegindítás történt-e. - Hidegindításkor lefut egy diagnosztikai program, (Post: Power-On Self Test), hibaüzenet (POST kód). - Majd megkeresi az aktuális lemezen a Boot rekordot. 110

111 DMA Közvetlen memória hozzáférést (Direct Memory Access) lehetővé tevő elektronikus áramköri egység. Erre az áramkörre azért van szükség, mert a processzor úgy dolgozik, hogy minden adatot beolvas a regisztereibe. A DMA maga is egy vezérlőegység, méghozzá speciális esetek (memóriaműveletek) végrehajtására kiképezve. E műveleteket gyorsabban végzi, mint a processzor. Ha egy ilyen művelet bekövetkezik, akkor a DMA átveszi az irányítást. A processzor ilyenkor "lekapcsolódik" a sínekről, majd várakozó állapotba helyezkedik. Ezek után a DMA végrehajtja a két egység közötti memória műveletet, és visszaadja az irányítást a CPU-nak. A PC-s alaplapokon két darab DMA vezérlő van, és ezek egymással sorba vannak kötve, méghozzá úgy, hogy az egyik DMA egy erre a célra kijelölt speciális kimenete a másik DMA egyik bemenetére van kötve. Mivel a DMA-knak egyenként 4 darab bemenetük van, ezért a két DMA összes bemenete 7 darab lesz. Ezt nevezzük kaszkádosításnak. 111

112 Megszakításvezérlő egység A számítógép hardverének megszakításait speciális kezelő áramkör végzi. Az eszköz ilyenkor egy aszinkron esemény bekövetkezésére utaló jelzést küld a CPU-nak. Az aktuális utasításfolyam végrehajtása ideiglenesen felfüggesztődik (megszakad), és az IT-től függő utasítássorozat hajtódik végre. Az IT kezelő (Interrupt Handler) lekezeli a megszakítási instrukciósorozatot, s ezután folyatódik az eredeti instrukciófolyam végrehajtása. Megszakítási okok prioritás szerinti sorrendben: 1. Géphiba: A számítógépen belüli áramköri hiba (pl. szakadás), melynél a megszakítási rutin megpróbálja megtalálni a hiba okát. Az eredményt kijelzi, vagy eltárolja a memóriában, és a számítógépet várakozó állapotba kapcsolja. 2. Programhiba: Olyan utasítás kiadása amelyik nem is létezik, vagy hibásan lett megadva, vagy un. védett területet sért meg. 3. Külső okok miatti megszakítás: Pl. amikor a dinamikus memóriát kell frissíteni. 112

113 MEMÓRIÁK 113

114 Memóriák Félvezető memóriákkal szembeni elvárások: - Növekszik az igény a kapacitás növelésére (egyben a címtartomány növelésére), méghozzá az egységnyi költségre eső kapacitás növelésére. - Még jelentősebben növekszik az igény az elérési idő csökkentésére. A mai processzorok általában sokkal gyorsabbak, mint a kommerciálisan beszerezhető memóriák: pl. nem különleges egy 30 MHz-es órajelű, ezzel 33 ns ciklusidejű processzor, míg egy átlagos dinamikus RAM elérési ideje nagyobb, mint 100 ns. 114

115 RAM DRAM (Dynamic Random Access Memory) csipek. Ezeknél a tároló kialakítása folytán magához a tároláshoz megkövetelt a tárolt adatok "mozgatása", ciklikus kiolvasása és "frissítése" (jelszintek megemelése). Jó példa ezekre a MOS (Metal Oxid Semiconductor), ill. MOS alapú (CMOS, NMOS stb.) technológiákkal megvalósított tároló család. Továbbfejlesztése az SDRAM (Synchronous DRAM). Az SRAM-ok (Static RAM) külön említést érdemelnek. Ezek "random elérésűek" és írható olvasható memóriák, kiolvasási idejük hallatlanul gyors, szinte nulla idejű. Viszont relatíve drágák és jelentős az energiaigényük. Kialakításuk nemcsak drága, hanem különleges hűtési viszonyokat is igényelnek. Mindenesetre ilyenekből szokás kialakítani az ún. cache tárakat, a gyorsítótárakat. 115

116 DRAM ok jellemzői, fejlődése Memória típusa Memóriaszervezés(bájtszervezésű memóriamodulok) Ciklusidő Adatsín szélessége Tokozás ( DIP, SIMM, DIMM) FPRAM (Fast Page RAM, gyors lapozású memória) EDORAM( Extended Data Out RAM, kiterjesztett adat kimenetű RAM) SDRAM (Synchronous DRAM, szinkron DRAM) DDR RAM: 116

117 DDR RAM ok jellemzői, fejlődése DDR RAM (Double Data Rate SDRAM): Kétszeres sebesség az SDRAM-hoz képest. Későbbiekben ez tovább emelkedik. Egy modul sávszélessége 64 bit Ez dualban 128 bitre nő, amely megduplázná a RAM-ok sebességét, elméletben. Léteznek: PC1600 (200), PC 2100 (266), PC 2700 (333), PC 3200 (400) és tuning RAM-ok. DDR2 RAM: A DDR továbbfejlesztett változatta, magasabb órajel, hatékonyabb működés. Mindkét fő processzorgyártó (AMD, Intel) támogatja. Következik a DDR3! Ma már az új gépekben kizárólag ezt használják. 117

118 ROM ROM (Read Only Memory) típusú félvezető tárolólapkák nem vesztik el adataikat a gép kikapcsolásakor sem. Ezekbe a tartalmat a gyártásuk során töltik be. Elérésük szintén "random" jellegű, azaz rekeszeik, byte-jaik véletlenszerűen címezhetők és kiolvashatók, viszont nem írhatók. Címezhetőségük, címtartományuk megegyezhet a DRAM-ok címezhetőségével, címtartományával. PROM-oknak (Programable Read Only Memory) nevezzük azokat a lapkákat, melyeknél a felhasználó is elvégezheti a "beégetést, EPROM-oknak (Erasable PROM) azokat, melyeket ultraviola (UV) fénnyel törölni, majd újraégetni lehet. EEPROM (Electrically EPROM) esetében elektromosan lehet ugyanezt elvégezni. Ezeket nevezzük másképpen Flash memóriáknak. Jellemzőjük, hogy az írási, ill. olvasási idejük viszonylag lassú. 118

119 ADATÁTVITELI RENDSZEREK 119

120 Interfész (interface) Olyan kapcsolódási felület és leírás, amely meghatározza, hogyan csatlakozhat két számítógép, két program; hogyan használhat egy program egy berendezést; hogyan használhat a felhasználó egy programot vagy a számítógép egészét. Az utóbbi a felhasználói (user) interfész. 120

121 User interface Az, hogy miként használhatjuk az operációs rendszerünket, a felhasználói programokat, jelentősen befolyásolja a számítógépes feladatmegoldás betanulási idejét, munkavégzés minőségét : a felület kezelhetősége, felhasználó barát volta. 121

122 Hardver interfész feladata az adatok áramoltatása

123 Csatornarendszerű adatátvitel Az információ átvitele csatornarendszer mellett mindig a központi egységben lévő operatív tár és a periféria között zajlik le. Ennek a folyamatnak a vezérlése sok művelettel jár, ezért a csatornarendszert különválasztották a mikroprocesszortól, ezzel megszabadítva a CPU-t egy sor nem közvetlenül belső művelettől. Az átviteli folyamat vezérlésére a gépekbe külön processzort építenek be, ez a csatorna. A perifériák munkáját a perifériavezérlő szervezi és irányítja. A perifériavezérlő áll közvetlen kapcsolatban a csatornával, értelmezi annak utasításait és végrehajtatja azokat a rákötött perifériákkal. A csatorna technikailag ugyanolyan programozható eszköz, mint a központi processzor. A különbség abban rejlik, hogy a felhasználónak a csatorna programozására nincs lehetősége, a csatornaprogram a gép része. Működhet monopol és multiplex üzemmódban is. 123

124 Csatornarendszerű adatátvitel Az adatátvitel irányítása az ún. felügyelőprogram feladata. A felügyelőprogramot az operációs rendszer központi magja tartalmazza. Feladata a különböző programokban a különböző perifériákkal kezdeményezett adatátvitel megindítása, a beérkező megszakítások kezelése, ezen keresztül a műveletek koordinálása, az esetleges hibák jelzése, illetve javítása. A processzor utasításkészletében a be/kiviteli utasítások 32 bit hosszúságúak, kétcímesek. A cím két összetevőből áll, a csatorna és a periféria címéből, mindkettő nyolcbites, így összesen 256 periféria címezhető. 124

125 Az adatok áramlása az egységek között Sínrendszer (buszrendszer): a számítógép funkcionális egységei közti adatkapcsolatot biztosító szabványosított vezetékrendszer; a vezetékek száma és funkciója meghatározott, a gyártók által elfogadott; a sínrendszerhez a részegységek könnyen csatlakoztathatók, a csatlakoztatást a gyártóktól függetlenül szabványban határozták meg, az alaplap a busz segítségével alapvetően a bővítőkártyákkal és a háttértárakkal képes kommunikálni. 125

126 Buszrendszer (sínrendszer) fajtái 1. típus Az alaplapon a processzoron belül, és a processzor által közvetlenül elérhető egységek (pl. RAM) közti kommunikációt a belső vagy helyi busz, míg a többi kommunikációt a külső busz bonyolítja. Ha a funkcionális egységek nem az alaplapon találhatóak, akkor kétféle csatlakoztatási lehetőség létezik: alaplapra integrált csatlakozó, illetve a bővítőkártyával csatlakoztatott eszköz. 126

127 Buszrendszer (sínrendszer) fajtái 2. típus Attól függően, hogy milyen feladatokat látnak el és milyen adatok áramlanak rajtuk keresztül különböző típusú buszokat különböztetünk meg. Az adatok funkciója szerint 3 különböző buszt különböztetünk meg: adatbusz címbusz vezérlőbusz Pl.: a memóriacellák kiválasztásához használt buszt címbusznak, míg a kiválasztás után az adatok továbbítását lehetővé tevő buszt adatbusznak hívjuk. 127

128 A buszrendszer jellemzői részletesen Jellemzői: buszszélesség (bit) vezetékek száma, működési frekvencia (Hz ejtsd.: herc) adatátviteli sebesség (MB/s megabájt) A működési frekvencia mérőszáma megmutatja, hogy az adott buszon egy másodperc alatt hányszor változhat a jelvezetékek állapota az átvitel során. A busz teljes sávszélességét, azaz azt, hogy adott időegység alatt milyen mennyiségű adat vihető át rajta a buszszélesség és a busz frekvenciájának szorzata adja. Példa: egy 32-bites, 33 MHz-en (megaherc) üzemelő buszon elméletileg millió bit, azaz 1056 megabitnyi adat vihető át egyetlen másodperc alatt. 128

129 Sínrendszerű adatátvitel részletesen A sínrendszerű átvitel alapelveiben lényegesen különbözik a csatornarendszertől. Míg a csatornarendszerben központi, hierarchikus irányítás vezérli a műveleteket, a sínrendszer esetén bármely, a rendszerre kapcsolódó funkcionális egység vezérelheti a rendszert. A központi vezérlőegység, a perifériavezérlők és egyéb csatlakozó egységek egy közös adatátviteli berendezésre, a sínrendszerre kapcsolódnak. A sínrendszer címvonalak, adatvonalak, vezérlők összessége. A vezérlés elve itt bonyolultabb, mint a csatornarendszer esetén, de számos előnye miatt korszerűbbnek mondható: - Lehetőség van a központi processzor és/vagy a perifériák közötti közvetlen adatátvitelre. - Nincsenek I/O utasítások. - Átvitel koordinálása a megszakítási rendszerrel történik. 129

130 A számítógép blokkvázlata (emlékeztető) 130

131 A sínrendszerre épülő struktúra 131

132 Rendszerbuszok fejlődése PC AT (1984) rendszerbusza a később ISA (Industry Standard Architecture) néven elnevezett és szabványosított busz: -16 bites adatbusz, de 8 bites kártyák is csatlakoztathatók. - Címbusza 24 bites, ami 16 Mbyte címtartományt kezelhet. - Külső egység is vezérelheti. - Eredetileg 6 MHz-es, később 8,33 MHz-es órajelet továbbított az adaptereknek, de a sínen folyó adatátvitelnek nem kell ehhez az órajelhez igazodnia, vagyis az ISA aszinkron sín. - Átviteli sebességének elvi maximuma 8 MB/sec, a gyakorlatban 4-6 MB/sec érhető el rajta. EISA (Extended Industry Standard Application) busz (16, 8) bites adatszélességű, 33 Mbyte/sec sebesség érhető el bites címbusz, 4 Gbyte a címtartomány. - Szinkron sín, az átvitelét az órajele ütemezi. 132

133 ISA (Industry Standard Architecture) Az IBM kompatibilis PC-k szabványos busza, nevezik AT-busznak is. Az alaplapi bővítőhelyekbe (slot) helyezett ISA kártyához csatolandó az eszköz. Szélessége: 16 bit (adatvezeték) Órajele: max. 8 MHz Adatátviteli sebessége: 5 MB/s. 133

134 ISA kártya és slot Két különböző hosszúságú érintkezősora van. 134

135 EISA (extended ISA) Az IBM kompatibilis PC-k szabványos busza, konkurencia volt az IBM MCA-busza. Az alaplapi bővítőhelyekbe (slot) helyezett EISA kártyához csatolandó az eszköz. (ISA is kerülhet ide.) Szélessége 32 bit, adatátviteli sebessége: 33 MB/s órajel: 8,33 MHz 135

136 EISA kártya és slot Az ISA is illeszthető a slotba. 136

137 Rendszerbuszok fejlődése Az IBM PS/2 személyi számítógépeihez kidolgozott buszrendszer az MC (Micro Channel) busz: -32 bites adat és címszélességű. - Nem kompatibilis az ISA-val, EISA-val. - Nem nyílt szabvány, azaz alkalmazásához jogdíjat kell fizetni. - Nem terjedt el, végül az IBM is lemondott róla. A leginkább elterjedt local busz a VESA local busz: -A local (helyi) busz az alaplapra épített, gyors busz, - Elsősorban a grafika, másodsorban gyors merevlemezek kiszolgálására. - Erősen processzorfüggő, közeli kapcsolatban van a mikroprocesszorral. Az Intel többszáz számítógépgyártó céggel összefogva új, iránymutató koncepciót dolgozott ki 1992-ben. Ez a PCI (Peripheral Component Interconnect) local busz. (Szabványa folyamatosan fejlődik.) 137

138 Rendszerbuszok fejlődése A PCI (Peripheral Component Interconnect) local busz: - A PCI busz illesztőhelyeire merevlemez-vezérlő, hálózati kártya, grafikus kátrya, multi-média bővítő stb. csatlakozhat. - Az összes jel- és tűkiosztás szabványos. - A mikroproceszor ugyanolyan sebességgel tudja kezelni az eszközöket, mint a memóriát. - Egyszerűbben kezelhető, mint a hagyományos PC buszok, egy-egy bővítőkártya beépítése során nem kell "jumperelni", "setup"-olni: minden bővítőkártyához rendeltek egy ún. konfigurációs regisztert, amit bootoláskor a mikroprocesszor kiolvas, és felismeri, milyen kártya van az illesztőhelyen, s azonnal le is futtat egy installáló, inicializáló programot. - Nem processzorfüggő, nemcsak Intel processzorokkal, hanem bármilyen RISC processzorral is. Így nemcsak az "asztali" gépeknél, hanem munkaállomásoknál, szervereknél is jól alkalmazható. Az 5 V-ot és a 3 V-ot is képes kezelni, így a hordozható gépeknél is jó megoldás (PCIe). 138

139 PCI (Peripheral Component Interconnector) Az Intel cég önálló buszrendszere. Az alaplapi bővítőhelyekbe (slot) helyezett PCI kártyához csatolandó az eszköz. Önálló, külön vezérlője van, így órajele a processzorétól független. Szélessége: 32 (64) bit, adatátviteli sebessége: 132 MB/s órajele: 33 MHz. 139

140 PCI kártya és slot Önálló buszrendszer, új slot. 140

141 PCI express 141

142 AGP (Accelerated Graphics Port) Grafikus illesztőkártya adatátviteli szabványa. Az alaplapi AGP porthoz csatolandó az eszköz. Adatátviteli sebessége: 533 MB/s 142

143 Eszközök sávszélességének listája (a Wikipédiából, a szabad lexikonból) PCI 32/ Mbit/s 133 MB/s PCI 64/ Mbit/s 266 MB/s PCI 32/ Mbit/s 266 MB/s AGP 1x 2128 Mbit/s 266 MB/s PCI Express (x1 link) 4000 Mbit/s 500 MB/s AGP 2x 4256 Mbit/s 532 MB/s PCI 64/ Mbit/s 533 MB/s AGP 4x 8512 Mbit/s 1064 MB/s PCI-X Mbit/s 1066 MB/s InfiniBand Gbit/s 1.25 GB/s PCI Express (x4 link) Gbit/s 2 GB/s AGP 8x Gbit/s GB/s PCI-X DDR Gbit/s GB/s HyperTransport (800MHz, 16 pár) 51.2 Gbit/s 6.4 GB/s PCI Express (x16 link) 64 Gbit/s 8.0 GB/s HyperTransport (1GHz, 16 pár) 64.0 Gbit/s 8.0 GB/s 143

144 INPUT/OUTPUT 144

145 Bővítőkártya helyek az alaplapon A mai alaplapok jelentős részét foglalják el a bővítőkártyáknak szánt illesztőhelyek (slot). Az elmúlt években gyártott alaplapokhoz alapvetően három típusú kártya használható: PCI, AGP, PCIe. Teljesen feledésbe merültek a korábbi szabványok: az ISA, EISA, VL (Vesa Local Bus) és MCA kártyák. Az alaplapokon az illesztőhelyek száma eltérő: egyes alaplapok akár nyolc, míg mások csak egykét bővítőkártya fogadására alkalmasak. 145

146 Bővítőkártyák helye az alaplapon 146

147 Az oktatóanyagban szereplő bővítőkártyák Videókártya Hangkártya Soros/párhuzamos I/O kártya (multi I/O) FireWire kártya USB kártya Merevlemez-vezérlő kártya Stb.: TV tuner kártya, Videódigitalizáló kártya Centronics (paralel port), Game port 147

148 Grafikus kártya Grafikus kártya, vagy monitorvezérlő kártya egy mai kártya feladatai: a monitoron megjelenítendő kép előállítása, tárolása és továbbítása a monitor felé Speciális lehetőségek: televízió antenna bemenetének csatlakoztatása több monitor használata egyszerre 148

149 Videokártyák története CGA az IBM által kifejlesztett grafikus szabvány felbontás: 640 x 200 színmélység: 2 vagy 4 bit (320 x 200). EGA (Enhanced Graphic Adapter) színes grafikus kártya felbontás: 640 x 350, színmélység: 64 közül 16 szín kiválasztása 149

150 VGA kártya (Video Graphic Array) 640*480 pontos felbontásig színes grafikus és karakteres információ Grafikus képek 16 és 256 színnel fekete-fehér mód is 16 vagy 256 szürke árnyalat 256 színes megjelenítés analóg R, G, B bemenettel rendelkező VGA színes vagy fekete-fehér monitor 150

151 SVGA kártya (Super Video Graphic Array) Grafikus módban 800*600, 1024*768 és 1280*1024 pont felbontás; 16, 256 illetve 32768, vagy még több színárnyalat; beépített memória kapacitása (pl. 2 MB) Katódsugárcsöves monitorok 151

152 2 VGA KÁRTYA 152

153 Monitorvezérlők jellemzői Monitorvezérlő VGA és SVGA kártya: - Az emberi szem 16 millió színárnyalatot képes megkülönböztetni. Erre a régebbi (CGA, Hercules, EGA) grafikus kártyák nem képesek. - A videomemória mérete a felbontás miatt igencsak megnőtt. A memóriaigényt kiszámíthatjuk, ha adott felbontásban a pixelek számát megszorozzuk a megjeleníteni kívánt színek számának ábrázolásához szükséges bitek számával. - Minden VGA kártyának van saját BIOS-a. Ez a bejelentkező üzenetet kiírja a képernyőre a számítógép indulása esetén. - Természetesen lehetőség van a színmélység növelésére is, a videómemória megnövelésével. Felbontás 640x480 Színmélység 16,7 millió 800x x x

154 Egy konkrét grafikus kártya XGV8256 Introduction 256MB DDR Engine Clock 280MHz / Memory Clock 200MHz 128-bit DDR Memory Interface AGP 8X 154

155 A videókártyák fontos portjai PCI AGP 2X 4X 8X Közvetlen memória elérés PCI-E Modern architektura 155

156 Videó gyorsítókártyák A grafikus rendszerek elterjedésével a videokártyák sebessége már nem megfelelő. Ennek az a magyarázata, hogy az ablakok megnyitása, a menüpontok kiválasztása esetén mindig újra kell rajzolni a képet. A műveletet gyorsítani kell, melynek egyetlen hatékony módja a hardveres gyorsítás ben jelent meg az első gyorsítókártya. Az elképzelés szerint egy intelligens processzor átveszi a számítógép CPU műveleteinek azon részét, mely a képalkotással foglalkozik. A grafikus operációs rendszerek gyakori eljárásait hardveresen oldják meg. - A kártya központi eleme a grafikus gyorsító áramkör. Ez egy speciálisan erre a célra optimalizált processzor. - A gyorsítás érdekében a grafikus kártyákon elhelyeztek ún. videó RAM-ot is (VRAM). A VRAM és a DRAM között nincs túl nagy különbség, a működés elve azonos. Azonban a VRAM két adatporttal rendelkezik (Dual Port RAM). - Ma már a videó gyorsítókártyák felsorolt funkcióit beépítik a monitor vezérlő kártyákba! 156

157 Monitorvezérlő kártyák fejlődése Videó gyorsítókártyák: - Továbbá a monitorok analóg jelekkel működnek, viszont a számítógépek digitálisak. Ezt hidalják át a digitális-analóg átalakítók (DA konverter). Ezek a digitális jeleket RGB analóg jelekké alakítják. - Valamint ahhoz, hogy a kártyát képes legyen a CPU elérni, szükség van egy áramkörre, amely a címdekódolást elvégzi. - Beépített grafikus eljárások. 157

158 Monitorvezérlő kártyák fejlődése Az AGP (Accelerated Gpaphics Port) gyorsított videó kártyák: - Előnye, hogy nem kell csak a kártya memóriájával megelégednünk. Ha szükség van a nagy méretű 3D-s képek kirajzolásához memóriára, akkor a kártya képes a rendszer memóriáját is használni. - Másik előnye, hogy erre közvetlenül, késleltető elemek közbeiktatása nélkül is képes. (DIME Direct Memory Execute) - Az adatátvitel sebessége a rendszer órajelével egyezik meg. - A memóriának gyorsnak kell lennie, ezért erre csak az SDRAM megfelelő. 158

159 I/O kártyák A perifériáknak is van architektúrája. Valamilyen módon az I/O-val kapcsolatosak, adatáramlás van az eszköz-sín-memória (CPU) között, ami rendszerint kétirányú adatforgalom. Aktív és passzív elektronikai elemekből épülő nyomtatott áramkörök. Kapcsolódó felületet (interface) biztosítanak a rendszerbuszhoz. Lehet saját "intelligenciájuk", saját mikroprogramjuk. Rendszerint van saját memóriájuk: saját regisztereik (adatregiszterek, vezérlő regiszterek), puffereik (átmeneti tárolóik). Egy vezérlő rendszerint több eszközt is képes vezérelni, többször különböző eszközöket (multicontroller kártyák). Sokszor ipari szabvány a kapcsolódó felület a vezérlő és az eszköz között. 159

160 I/O kártyák A controller, vagy vezérlő feladatai: Interface biztosítás a buszon keresztül a számítógép többi részéhez, oda-vissza adatforgalom biztosítás. Képesség a busz vezérlésére (néha). Kiadni a jeleket, melyek az eszköz(ök) mozgatásához szükségesek (pl: diszk fordulatszám szabályozás, író/olvasó fejek pozícionálása stb.) Ellenőrzött adatforgalmat biztosítani a vezérlő bufferei és az eszköz között. Szükség esetén hibakezelés: adott számban ismételt írás/olvasás. A szinkronizálás megoldása: interrupt (megszakítás) generálása. 160

161 I/O kártyák 1. AT buszos Multi IO, vagy másképpen IDE (Integrated Device Electronic), integrált eszköz-elektronika, kártya. A kártya feladata a rendszer IO eszközeinek összekapcsolása a rendszersínnel és ezzel együtt a processzorral. Az alaplapra integrált IDE vezérlők már 32 bites PCI-s EIDE (Enhanced IDE) csatolók, Az EIDE vezérlő lényege, hogy megszüntette a hagyományos IDE merevlemezek 504 MB-os maximálisan kezelhető kapacitását, és ezt a korlátot 8,4 GB-ra növelte. Ezt úgy érte el, hogy az alaplapon lévő BIOS kezelni tudja az úgynevezett LBA (Logical Block Addressing) rendszert, melynek segítségével az 1024 cilinder, 16 fej és 63 szektor címzési korlátot feloldja oly módon, hogy 16 helyett 256 látszólagos író/olvasó fejet tudjon kezelni. Az IDE kártya az alábbi részegységeket tartalmazhatja: merevlemez vezérlő, hajlékonylemez vezérlő, soros port, párhuzamos port, játékport. 161

162 I/O kártyák 1. IDE kártya jellemzői: A csatoló két merevlemezes egység kezelését teszi lehetővé. Az egyik meghajtót MASTER-nek, míg a másikat SLAVE-nek kell beállítani. Az illesztőkártya egy 40 eres szalagkábellel van összekötve a merevlemezes meghajtóval. Az IDE meghajtók 1-4 Mbyte/s adatátviteli sebességre képesek. A kártyával 120, 300 és 500 Kbit/s adatátvitel valósítható meg. Egy kártya négy meghajtó csatlakoztatását teszi lehetővé. A lemezes egységek kapacitásának és átviteli sebességének a növelését a tárolási sűrűség fokozásával, a forgási sebesség, a mágneslemezek, és a fejegységek számának növelésével lehet elérni. A nagyobb tárolási sűrűség érdekében a fejeknek a lehető legközelebb kell kerülniük a lemezek mágneses felületéhez. Ennek eléréséhez a lemezeket merev anyagokból kell készteni és tiszta, pormentes, zárt rendszerben üzemeltetni. A meghajtók kapacitásának és sebességének növekedésével együtt növelni kellett a meghajtó-áramkörök átviteli sebességét is! 162

163 IDE (integrated device equipment) Merevlemezek illesztőfelülete, de a vezérlő elektronika a merevlemezben található, csak a bővítő sín jeleit kell a meghajtóig elvinni. Adatátviteli sebesség: 1-4 MB/s Egyéb jellemzők: 2 eszköz fűzhető össze, max. 504 MBájt merevlemezes kapacitás Két csatoló: MASTER, SLAVE? CS Cable select 163

164 IDE csatolók képe 164

165 EIDE (Enhanced IDE) IDE kompatibilis Merevlemezek illesztőfelülete, de a vezérlő elektronika a merevlemezben található, csak a bővítő sín jeleit kell a meghajtóig elvinni. Egyéb jellemzők: 4 eszköz fűzhető össze, merevlemez kapacitás 8,4 Gbájt 250 GB 165

166 I/O kártyák 2. Az SCSI csatolón folyó adatforgalom jellemzői: Az adatforgalom a sínen megadott ütem szerint történik, ezeket fázisoknak nevezzük. Szabad fázis: A sín szabad, nincs kijelölt egység, nincs adatforgalom. Ez a sín alapállapota. Sínhozzáférési fázis: Ez alatt veheti át egy egység a sínvezérlési jogot. Választási fázis: A győztes kezdeményező kiválaszt a rendszer eszközei közül egy célt. Újraválasztási fázis: A fázisban a célegység újra felveheti a kapcsolatot egy korábban megkezdett művelet befejezése céljából. Parancsfázis: Ebben a fázisban kap a cél (target) eszköz parancsot a kezdeményezőtől. Összesen 40 parancs van különböző paraméterekkel. Adatfázis: Tulajdonképpen ebben a fázisban történik az adatok továbbítása, vagy fogadása. Állapotinformáció fázis: Az állapotfázisban a célegység állapotáról kap információt a kezdeményező. (Good Status, Check Condition, Busy Status) Üzenetfázis: Hasonló az előzőhöz, de néhány üzenet ellentétesen is futhat. 166

167 I/O kártyák 2. Az SCSI (Small Computer System Interface), melyhez szükség van egy viszonylag drágább vezérlő kártyára is. A vezérlő elektronika az egységen található, mivel így lehet elérni a legnagyobb adatátviteli sebességet. Ez a kártya azonban nem csak a merevlemezünk vezérlésére képes, sokkal több annál. Egy SCSI kártyához hat egység csatlakoztatható, melyet a vezérlő, a "host adapter kezel. Ezek az egységek lehetnek: szalagos archiváló egységek (streamerek), digitális DAT szalagok, lapolvasók (scannerek), CD olvasók, CD írók, stb. Mivel az SCSI kártyákon külső csatlakozó is található, így bármelyik külső, hordozható eszköz is lehet. A legnagyobb kapacitású, leggyorsabb archiváló eszközök általában SCSI rendszerűek. Majdnem minden CD író (az IBM PC gépek idejében) SCSI rendszerű volt. A SCSI egységek gyakran tartalmaznak saját gyorsító memóriát, amelyben az adatokat átmenetileg tárolni lehet. Az adatok tényleges felhasználása alatt, melyet már az eszköz végez el, a többi egység már kommunikálhat a számítógéppel. A szabványos SCSI csatoló 50 pólusú szalagcsatlakozó, amelyben 9 vezérlővezeték és 9 adatvezeték fut. 167

168 SCSI (Small Computer System Interface) A interfész nem csupán merevlemezek, hanem szkenner, nyomtató, CD meghajtó számára is elérhető eszköz. Régen az alaplapi kártyához lehetett csatolni az eszközöket. Adatátviteli sebesség: 20- MB/s Egyéb jellemzők: 7 eszköz fűzhető össze 168

169 Serial port A soros vonali illesztőt Amerikában az RS-232C, míg Európában a CCITT V24/V28 szabvány jelöli. (Az előbbi terjedt el.). Egy vezetéken egyirányú átvitel valósítható meg. Az adatátvitelnek szigorú szabályai, ún. protokollja van. Az interfész nem TTL szintű jeleket használ. Az RS-232-ben a 0 logikai szintnek +3 és +15 V, a logikai 1 szintnek 3 és 15 V közötti értékek felelnek meg. Az RS- 232 interfész táplálása +5 V-ról történik, a 12 és +12 V-ot használja fel segédfeszültségnek. A gyakorlatban a kimeneteken 9 és 12 V közötti értékeket tudunk mérni. Az átviteli sebesség a soros átvitelnél csak diszkrét értékeket vehet fel. Tipikus értékek: bit/s. A PC BIOS-a négy soros interfész használatát támogatja. Ezek neve rendre COM1-COM4. 169

170 Soros Port (RS 232C) A port az alaplap és valamely lassabb adatátvitelt igénylő periféria közötti adatmozgást biztosítja. A soros port a PC előtti nagyszámítógépek csatolófelülete volt. A soros porton egy bájt bitjei egymás után haladnak át. Az alaplapon legalább 1 soros port található, ami 9 pólusú, de van 25 pólusú is. Jellemző eszközök: egér, külső modem 170

171 A soros port csatlakozói A csatlakozók ma 9 pólusúak, de használtak 25 pólusút is. 171

172 SATA csatlakozók az alaplapon SATA: soros adatátvitelű buszszabvány Alaplap: ECS PF5 Extreme 172

173 SATA 7 pin 173

174 SATA kábelek (adat- és tápkábel) 174

175 SATA 7 és 15 pin - tápellátáshoz 175

176 SATA adatátviteli sebességének összehasonlítása SCSI 1 Fast SCSI 2 Fast Wide SCSI 2 Ultra DMA ATA 33 Ultra Wide SCSI 40 Ultra DMA ATA 66 Ultra-2 SCSI 80 Ultra DMA ATA 100 Ultra DMA ATA 133 Serial ATA (SATA-150) Ultra-3 SCSI 160 Fibre Channel Serial ATA (SATA-300) Ultra-320 SCSI Ultra-640 SCSI 12.0 Mbit/s 1.5 MB/s 80 Mbit/s 10 MB/s 160 Mbit/s 20 MB/s 264 Mbit/s 33 MB/s 320 Mbit/s 40 MB/s 528 Mbit/s 66 MB/s 640 Mbit/s 80 MB/s 800 Mbit/s 100 MB/s 1064 Mbit/s 133 MB/s 1200 Mbit/s 150 MB/s 1280 Mbit/s 160 MB/s 800 vagy 1600 Mbit/s 100 vagy 200 MB/s 2400 Mbit/s 300 MB/s 2560 Mbit/s 320 MB/s 5120 Mbit/s 640 MB/ 176

177 USB (Universal Serial Bus) Az USB szabványt nagy számítástechnikai cégek hozták létre, mint a Compaq, a Digital Equipment, az IBM, az Intel, a Microsoft, az NEC és a Northern Telecom 1995-ben. A szabványt arra találták ki, hogy csökkenthetők legyenek mind a hardware gyártók, mind a felhasználók költségei, hiszen így a szabványos csatlakozók segítségével elkerülhető például egyes kiegészítő kártyák megvásárlása. Ezenkívül elhagyható a sok egyéb periféria által igényelt hálózati adapter használata is, mivel az USB kábeleken nem csak adatok közlekednek, hanem áram is folyik. A két utas adatcsatornával rendelkező USB eszközök támogatják a hot-swapping technológiát, így a gép üzemelése közben minden gond nélkül ki-be csatlakoztathatók új eszközök. Az USB port maximálisan 12 megabit/másodperc-es adatátviteli sebességre képes, mely sávszélességből a lassabb eszközök, mint például a billentyűzet csak 1.5 Mbps-t foglalnak el. Az úgynevezett USB hub-ok segítségével többszintes csillag topológiával maximum 127 darab USB eszköz csatlakozhat egyetlen személyi számítógépre. A biztos működés és a nagyobb sebesség miatt öt méternél hosszabb USB kábeleket nem szokás használni. Az USB 2.0-s szabvány már 480 megabit/sec-os adatátviteli sebességet jelent. 177

178 USB soros port USB porttal már minden mai számítógép rendelkezik, így a továbbfejlesztett USB támogatással rendelkező Windows 98, vagy az ennél újabb operációs rendszerek segítségével ki is használhatók az USB technológia által nyújtott, az eddigieknél sokkal egyszerűbb külsőperiféria-csatlakoztatási megoldások. Mivel manapság már a legtöbb periféria USB-s csatlakozó felülettel kerül forgalomba, könnyen abba a helyzetbe kerülhetünk, hogy akár több mint négy USB portra is szükségünk lehet (ennél több csatlakozási pont általában nincs a gépen). Ebben az esetben az USB hub-ok használata jelentheti a megoldást, melyek segítségével több USB-s eszköz is ráfűzhető egy gépre. Két fajta USB hub létezik; az egyikhez nem kell külön tápegység, a másiknál szükség van erre. A külön tápegység nélküli hub-ok az USB csatorna által biztosított 500 milliamperes árammal működnek, ez gátat szabhat a csatlakoztatható eszközök számának. Jobb megoldásnak számítanak az AC adapteres USB hub-ok. Egy négy portos USB hub AC adaptere 2 amperes, míg egy hét portos USB hub adaptere legalább 3,5 amperes. Kiegészítő USB kábel vásárlás esetén fontos, hogy minél rövidebb és megfelelő szigeteléssel ellátott kábeleket vegyünk. 178

179 USB (Universal Serial Bus) A számítógép nagy adatátviteli sebességet igénylő egységeivel használták eleinte, de mára nagyon sok perifériát gyártanak ilyen csatlakozó felülettel, az adatok egymás után, azaz sorosan küldi át. Adatátviteli sebesség: 12 Mbit/s (1.0), 480 Mbit/s (2.0), 5-25 Gbit/s (3.0) Egyéb jellemzők: több eszköz fűzhető össze (hub-digitális jelek frissítése, továbbadása), működés közbeni csatlakozás, tápellátás biztosítása, a kábel legfeljebb 5 méter lehet, a csatlakoztatott eszköz automatikus felismerése (Plug and play), max 127 eszköz csatlakoztatható. 179

180 USB csatlakozók Valóban univerzális. 180

181 Centronics csatlakozó A régebbi interfészek csak egyirányú adatátvitelre alkalmasak, az újabb párhuzamos csatolók már két irányban képesek kommunikációra. A párhuzamos interfész párhuzamosan küldi az adatokat a vevő felé, az adatszélesség 8 bit. A párhuzamos interfészek minden jele TTL kompatibilis. Az adatátvitel nyugtázása két módszer szerint történhet. Ennek megfelelően két- és háromvezetékes protokollt alkalmazhatunk. Ha a vevő rendelkezik egy átmeneti tárral, addig az átvitel nagyon gyors, ha azonban ez megtelik, meg kell várni míg kiürül. A BIOS négy párhuzamos port használatát támogatja. Ezek elnevezései: LPT1-LPT4. 181

182 Párhuzamos port Centronics-interfész A párhuzamos porton 8 bitnyi adat egyszerre haladhat át. Ma az alaplapra integrált a párhuzamos port, ami eredetileg a PC-k előtti számítógépek csatoló felülete volt. A csatlakozók 25/36 pólusúak. Jellemző eszközök: nyomtató, szkenner Egyirányú adatkapcsolat jellemezte a kezdetekben, később vált kétirányúvá. 182

183 Párhuzamos port csatlakozói A csatlakozók 25/36 pólusúak. 183

184 Játék (game) port fejlődése A PC botkormányok csak olyanok lehetnek, melyek elmozdulását potenciométer érzékeli. A kártya négy kitérés és négy kapcsoló bemenettel rendelkezik. Ezzel a módszerrel két kétdimenziós vagy egy négydimenziós egység kezelését oldja meg. A kétdimenziós botkormány két kapcsolóval rendelkezik és egy-egy érzékelő bemenetet használ fel az X és az Y irányba történő elmozdulás érzékeléséhez. A kapcsoló bemenetekre érkező logikai szint közvetlenül kiolvasható. A potenciométerek pillanatnyi értékét egy multivibrátorral impulzussorozattá alakítja a kártya. A kiadott impulzus ideje arányos az ellenállás értékével. A potenciométerek 100 kω értékű, középmegcsapolásos kialakításúak. 184

185 Hangkártya (sound card) fejlődése A számítógép digitális működéséből következik, hogy a hangot is digitális formában kell tárolni. Ehhez szükség van egy analóg-digitális átalakítóra. Ha viszont a számítógépen tárolt vagy előállított hangot szeretnénk megszólaltatni, akkor egy digitális-analóg átalakítót kell használnunk. Az analóg-digitális és a digitális-analóg átalakítást a CODEC végzi el. A Wavetable (hullámtábla) elnevezésű egység végzi el a hangmintákkal kapcsolatos műveleteket és átadja a feldolgozott mintákat a CODEC-nek. A ROM tartalmazza a beépített hangmintákat. Mivel ezt csak olvasni tudjuk, ezért itt nincs lehetőségünk saját mintákat eltárolni. Ha szeretnénk ilyet készíteni és azokat később a hangalkotásnál majd felhasználni, akkor el kell tárolnunk a hangkártya saját RAM-jában. Az FM jelzésű blokk az FM szintézis megvalósításáért felelős. A Mixer elnevezésű egység feladata kettős: a különböző forrásból származó jeleket a CODEC-re kapcsolja, s a CODEC kimeneti jelét a meghatározott kimenetre kapcsolja. Rendszerint a hangkártyák tartalmaznak egy kis teljesítményű erősítőt, melyre közvetlenül hangszóró (vagy aktív hangfal) kapcsolható. 185

186 Hangkártya (sound card) fejlődése Ma már a legtöbb esetben a hangkártya funkcióit az alaplapra integrálják. E funkciók meglétéről árulkodnak a hangkártya és a külvilág közötti be- és kimenetek: Természetesen a Házi mozi rendszerű többcsatornás hangvisszaadáshoz ma is különálló hangkártyát kell beszereznünk. Line Out - Vonali, tehát kis szintű kimenet. A kimeneti feszültség általában maximum 0,745 V, mely alkalmas erősítő eszközre csatlakoztatásához. Speaker Out - Egy erősített kimenet, mely lehetővé teszi hangszórók közvetlen meghajtását. Aux In - Nagyjelű bemenet, mely külső eszközről származó analóg jelek feldolgozását teszi lehetővé. Mic In - Mikrofon bemenet. Mivel a mikrofonnak a kimeneti jele meglehetősen alacsony, ezért a bemenet tartalmaz egy erősítőt. Joystick/MIDI - Botkormány vagy elektronikus hangszer csatlakoztatását teszi lehetővé. 186

187 FireWire Apple Nagy sebességű, soros adatátvitelű buszszabvány. FireWire logo 6 tűs csatlakozó 4 tűs csatlakozó 187

188 FireWire kábel 9 tűs csatlakozó FireWire

189 FireWire csatlakozók FireWire IEEE1394B port (9-pin) FireWire IEEE1394A port (6-pin) FireWire IEEE1394A port (4-pin) Max 100/200/400/800 Mbps 189

190 AT és PS/2 interfész A billentyűzet csatlakoztatására szolgáló interfész. A PS/2-őt egérhez is használják (lent). 190

191 A tárgyalt vezetékes interfészek Soros port (RS 232C) Párhuzamos port Centronics-interfész ISA AT interfész PS/2 ISA busz EISA busz PCI busz PCI express USB busz IDE, EIDE (PATA) busz SCSI busz AGP busz ATA, SATA busz FireWire (IEEE1394) Sound Card Game port 191

192 Perifériák csatlakoztatása az alaplaphoz Az alaplappal a perifériák kapcsolata lehet vezetékes, vagy vezeték nélküli. A vezetékes kapcsolathoz az alaplapra helyezett csatlakozókat (pl.: a billentyűzet esetén), vagy az alaplap egyik bővítőhelyébe (slot) illesztett bővítőkártya csatlakozóját kell használni. A vezeték nélküli kapcsolathoz szükség van egy berendezésre ami az alaplap felé továbbítja az adott jelet, illetve a adatokat elküldi a periféria számára. Az alaplap csatlakozói bővítőkártya slot 192

193 Egy alaplap integrált csatlakozói 193

194 Külső PC-s interfészek Soros RS-232 általában 9.6 kbit/s 960 B/s Soros RS-232 max kbit/s 23.0 kb/s USB alacsony sebességű 1536 kbit/s 192 kb/s Parallel (Centronics) 8.0 Mbit/s 1.0 MB/s Soros RS-422 max 10.0 Mbit/s 1.25 MB/s USB teljes sebességű 12.0 Mbit/s 1.5 MB/s FireWire (IEEE 1394) Mbit/s 12.5 MB/s FireWire (IEEE 1394) Mbit/s 25 MB/s FireWire (IEEE 1394) Mbit/s 50 MB/s USB Hi-Speed 480 Mbit/s 60 MB/s FireWire (IEEE 1394b) Mbit/s 100 MB/s 194

195 Bemeneti eszközök: scanner, mikrofon, digitális fényképező, digitális (és web) kamera egér billentyűzet 195

196 Kimeneti eszközök: modem, hálókártya projektor, rajzgép (plotter), hangfal, fejhallgató nyomtató 196

197 Rádióferkvenciás kapcsolat (IEEE ) Helyi számítógép-hálózatok kiépítésénél alkalmazzák Gyakori a védjegy miatt a WiFi elnevzés Jelenelegi adatátviteli sebessége: 56 Mbit/s 197

198 Bluetooth A technológia kifejlesztésénél elsősorban a mobiltelefonok játszottak nagy szerepet. Adatátviteli sebessége: 1 Mbit/s, azaz 128 bájt/s. 198

199 Infravörös port (Irda) Az adatátvitel infravörös sugarak segítségével történik, az adatokat egymás után, azaz sorosan továbbítja. Hátrány: az eszközöknek fizikai rálátás szükséges, a fénynek szabadon kell áramolni a vevő és az adó között. 199

200 Lézerkapcsolat Számítógép-hálózatoknál Elérhető az 1 Gbit/s A lézeres átvitelt alkalmazó adóvevő párokat pont-pont közötti adatátvitelre használhatjuk. E kommunikáció napjainkban teljesen digitális, a lézerfény irányított energiakoncentrációja nagyobb távolság (akár 5 km) áthidalását teszi lehetővé. 200

201 A tárgyalt vezeték nélküli interfészek rádiós rádiófrekvenciás kapcsolat (IEEE ) Bluetooth fény alapú infravörös port lézerkapcsolat 201

202 Interfészek összehasonlítása Elnevezés Adatátvitel másodpercenként Csatlakoztatható eszközök AZ ALAPLAPON LÉVŐ CSATLAKOZÓK ISA 66,4 megabit grafikus-, hang-, hálózati kártyák EISA 264 megabit grafikus-, hang-, hálózati kártyák PCI 1056 megabit grafikus-, hang-, hálózati kártyák AGP 533 megabit monitorvezérlő kártya (grafikus kártya) IDE/EIDE 8-32/106,4 megabit merevlemez (HDD), CD meghajtó SCSI 320 megabit merevlemez (HDD), CD meghajtó VEZETÉKES ADATÁTVITELI LEHETŐSÉGEK AT és PS/2 nincs adat billentyűzet, egér USB megabit egér, billentyűzet, nyomtató, szkenner, USB megabit digitális fényképező, USB tár stb. FireWire 1394a (IEEE-1394) 400 megabit digitális videok, kamerák FireWire 1394b (IEEE-1394) 800 megabit digitális kamerák VEZETÉK NÉLKÜLI ADATÁTVITELI LEHETŐSÉGEK Bluetooth 1 megabit billentyűzet, egér rádiófrekvenciás 56 megabit infravörös port nincs adat nyomtató, billentyűzet, egér lézerkapcsolat 1 gigabit 202

203 HÁTTÉRTÁR 203

204 Mágnesszalagos adattároló fejlődése Az adatok a szalagon kilenc hosszanti sávon, ún. csatornán kerülnek felírásra. A kilenc csatornán egymás mellett lévő kilenc bitből nyolc egy byte-ot alkot, a kilencedik az ellenőrzési célra használt paritásbit. A mágnesszalag nem címezhető adathordozó, azaz magán a szalagon nincsenek olyan fizikai jelek, amelyeket a berendezés a felírt adattartalom olvasása nélkül megkereshetne (soros elérésű). 204

205 Mágnesszalagos adattároló fejlődése A szalagon az adatokat ún. adatblokkokban tároljuk, a blokkok között üres hézagot hagyunk, ezt gap-nek nevezzük. A blokk több byte-ból áll, méretét a programozó határozza meg. A blokkon belül a karaktereket a gép egymás után rögzíti. A mágnesszalagnál az írás és olvasás blokkonként történik, azaz a blokk az a legkisebb adatmennyiség, amelyet a szalagra a CPU-ból kivihetünk, vagy amelyet onnan a CPU-ba bevihetünk. A hézag nagysága nem állandó, mérete normál körülmények között kb. 15 mm. 205

206 Mágnesszalagos adattároló fejlődése Műveletvégzés a mágnesszalagon: blokk írása, blokk törlése, blokk olvasása, szalagmozgatás. Az írás, törlés és olvasás műveletét az író-, olvasó- és törlőfej végzi, miközben a szalagtovábbítási mechanizmus a szalagot folyamatosan mozgatja. A szalagon megkülönböztetünk értékes adatokat és tájékozódást segítő, szalagjel (tape mark, TM) blokkokat. A szalagjelblokk speciális jelkombináció, ami elkülöníthető a tartalmi jelentéssel bíró adatoktól. Szalagjeleket a programozó bárhova írhat a szalagra. A blokkok törlése nulla értékű jelek felvitelét jelenti a szalagra. A blokk olvasása a blokk megkeresésével kezdődik, s az adatok kiolvasásával folytatódik. A szalag mozgatása a szalagkezdet jel, a szalagjelek és az adatblokkok alapján történik. (A mágneskazettás adattárolásnál a tárolás elve megegyezik a mágnesszalagos adattárak működési elveivel, a különbség a méretekben, a meghajtó-mechanikában és a szalagformátumokban van.) 206

207 Mágneslemezes adattárolók 1. A merevlemezes tároló (winchester) nagy sebességű és nagy tárolókapacitású háttértároló. Fizikailag egy vagy több közös tengelyen elhelyezett lemezből áll, melynek bevonata mágneses mezőre érzékeny. Minden lemez mindkét oldala írható és olvasható, ez alól csak a két szélső lemez burkolat felőli oldala a kivétel. Minden oldalhoz tartozik egy író- és egy olvasófej. Ezeket általában egybeintegrálva készítik el. Az összes fej egyszerre mozdul el, a fejmeghajtó elektronika biztosítja, hogy az összes lemezoldalra egyszerre történjen meg az írás vagy olvasás. A fej típusa nyitott lágyvas, melyen egy tekercset helyezünk el. Ha a tekercsre váltakozó feszültséget kapcsolunk, akkor a vasmag két vége közti nyílásban mágneses mező indukálódik. A mágneses erővonalak kigyűrődnek a vasmag síkjából. Ezek az erővonalak érintkeznek tulajdonképpen a lemezzel. Az erővonalak iránya a lemezbevonat részecskéit a megfelelő irányba állítják. Mivel a számítógép digitális működésű és bináris kódolást használ, ezért a jeleknek csak két állapota lehet, 0 és

208 Fizikai lemezkezelés A lemezeket forgató motor fordulatszáma azonban nem állandó, bizonyos tűrési tartományon belül mozog. Ennek az eredménye, hogy a lemez forgási sebessége is ingadozni fog. Ez a beolvasásnál is és az írásnál is komoly probléma, mert így a szektorhatárokat nehéz megtalálni. Ennek kiküszöbölésére az információt kódoljuk és a kódolásba beépítünk olyan információt, mely megoldja a szinkronizációt. A lemez kezelésében különböző részeket különböztetünk meg: 1. A lemezeket koncentrikus körökre osztjuk, ezeket nevezzük sávoknak. A sávok a fejek sugárirányú elmozdulásával érhetők el. 2. Minden sávot megadott számú, egyenlő hosszúságú részre osztunk, ennek az elnevezése szektor. Ez a kezelhető legkisebb adategység. 3. Az egymás fölött elhelyezkedő sávokat nevezzük cilindernek. A merevlemezes tárolóba beépítettek egy hibafelismerő és egy hibajavító áramkört. Ezek használatával felismerhetők az adatátvitel során bekövetkező hibák, valamint ki is javíthatók. 208

209 Fizikai lemezkezelés A szektorokat felépítésük alapján két részre oszthatjuk: a szektorfejre és az adatblokkra. Ez utóbbi a lemezre írt adatokat tartalmazza. A szektorfej adminisztratív célokat szolgál. Tartalmazza a sáv számát, a fej sorszámát, a szektor számát és a hosszának kódját. Mindkét részt egy speciális jel előzi meg, hogy a különválasztás megbízható legyen. Az adatblokkot az adatjel (Data Mark, DM), míg a szektorfejet az azonosító jel (Identifier Mark, IM) vezeti be. A DM értéke normál és törölt állapotot tartalmazhat. Ha írunk a lemezre, a vezérlő ezt a jelzést felülírja. Ahhoz, hogy a lemezen létrejöjjenek a sávok és a szektorok, egy speciális műveletet kell végrehajtanunk, amit formázásnak hívunk. A formázásnak két része van: az alacsony szintű (Low Level Format) és a logikai formázás. Az alacsony szintű formázásnál a merevlemez vezérlő a szektorokat megszámozza 1-től kezdve folytonosan egyesével növelve. Az ideális az lenne, ha a vezérlő a szektorokat folyamatosan növekvő sorszám szerint olvasná be, de

210 Logikai lemezkezelés Megoldást a logikai formázás jelent, melyet az operációs rendszer végez el. A merevlemez fizikai kezelése tulajdonképpen a következő sáv- és szektorszintű műveleteket jelenti: szektorok írása és olvasása, törölt jelzésű szektorok írása és olvasása, azonosító olvasása. A logikai lemezkezelés alapja a több szektorból álló szektorcsoport, idegen szóval cluster. Ebben a blokkcsoportban tartja nyilván az operációs rendszer a lemezterületek foglaltságát, a file-ok elhelyezkedését. Annak érdekében, hogy kezelni tudjuk a clustereket, azok számozására van szükség. Ez a számozás azonban független a lemezegység fizikai paramétereitől. Az átvitel gyorsaságának növeléséhez a szektorokat nem folyamatosan számozzuk, hanem két egymást követő szektor között annyi távolságot hagyunk, hogy ennyi idő alatt a vezérlő fel tudja dolgozni az adatokat. A fizikai és a logikai sorszámok közötti kapcsolatot az átlapolási tényező (Interleave Faktor) adja meg, az alacsony szintű formázásnál lehet beállítani. 210

211 Logikai lemezkezelés A merevlemez vezérlő elektronikája írni és olvasni a merevlemezt csak clusterenként tudja. Ez azt jelenti, hogy a legkisebb írható vagy olvasható méret a clustermérettel egyenlő. Minél nagyobb a lemez mérete, annál nagyobb a cluster mérete is. Hogy ez ne okozzon problémát, a lemezt logikai részekre, partíciókra kell felosztani. Minden merevlemez egy fizikai partícióból áll, ennek mérete a lemez teljes területével egyenlő. A fizikai partíciót osztjuk fel logikai partíciókra. Kétféle logikai partíciót különböztetünk meg, az elsődleges és a másodlagos logikai partíciót. A logikai partíciókat úgy látjuk, mintha külön merevlemez volna, külön-külön tudjuk írni és olvasni őket. A partíciók felhasználásával több operációs rendszer futtatására is lehetőségünk nyílik. A partíciók információit a merevlemezen el kell tárolni, hogy azokat az operációs rendszer képes legyen felismerni és kezelni. Erre a célra szolgál a merevlemez partíciós táblája. 211

212 Logikai lemezkezelés A partíciós tábla mindig a 0. számú logikai szektor, a 0. sávon a 0. fejjel elérhető 1. fizikai sorszámú szektor. A partíciós tábla a szektor végén található. A szektor első részében egy programot találunk, ami az igazi partíciós táblát értelmezi és a betöltésre kijelölt partíció betöltő szektorát beolvassa. A program neve betöltő rekord (Master Boot Record, MBR). Ezt a szektort ellenőrzi, és ha hibátlan, el is indítja. A szektornak körülbelül a fele üres terület. Ide kerülnek azok a programok, melyek az MBR-rel kapcsolatosan végeznek műveleteket. A ROM-BIOS program az önteszt és a kezdeti paraméterek beállítása után az első fizikai szektort (MBR és partíciós tábla) betölti, majd átadja a vezérlést. Ezután elindul az MBR-ben található program futása. 212

213 Logikai lemezkezelés Az állomány-elhelyezési tábla (FAT, File Allocation Table) az állományok rekordjainak lemezen történő elhelyezkedését tárolja. A lemez legkisebb egysége a szektor, azonban az operációs rendszer által kezelt legkisebb egység a cluster. Az ebben található szektorok száma mindig 2-nek valamelyik hatványa, valamint összefüggésben van a partíció méretével. A FAT ezen clustereknek a foglaltságát tárolja, vagyis innen tudjuk meg, hogy hol van szabad hely a lemezen. Az állomány-elhelyezési tábla egy táblázat, melynek bejegyzései vannak. Minden bejegyzésnek van száma, amivel azonosítjuk és természetesen van tartalma is. A bejegyzések száma függ a bejegyzések méretétől. A bejegyzések száma tulajdonképpen egy clusterszám, vagyis a bejegyzések száma és a hozzá tartozó lemezterület között közvetlen a kapcsolat. Az állománykezelési táblát két példányban tároljuk egymás mögött a lemezen. 213

214 Logikai lemezkezelés Az állományokat a lemezen katalógusokban tároljuk (könyvtárak, vagy mappák). A katalógusrendszert mi (felhasználók) hozzuk létre, és fa struktúrájú a felépítése. Ez azt jelenti, hogy a file-ok katalógusokban vannak, melyek még egymásba is ágyazhatók. Egy állomány vagy katalógus helyét megkapjuk, ha azokat a könyvtárakat, amelyeken át kell haladni, hogy elérjünk oda, ahová szeretnénk, leírjuk egymás mögé \ jellel elválasztva. A főkatalógus, amely minden más alkatalógus (subdirectory) szülő könyvtára a két FAT után következik a lemezen, és még a FAT szerkezetnek a része. 214

215 Hajlékony lemezek Az AT típusú számítógépekhez egy új 5,25 -os floppyegységet fejlesztettek ki. Erre a lemezre már nem 40 hanem 80 sávot lehet felírni, így az elérhető kapacitás 720 Kbyte. Megfelelő floppy lemezeknél ez az egység képes sávonként 15 szektort felírni a lemezre, ekkor a kapacitás 1,2 MB. Ezek mellett megjelent egy új floppyegység is. Ez 3,5 -os lemezzel dolgozik. Ezek a lemezek rendelkeznek a legnagyobb kapacitással. Sávonként 18 szektort írnak a lemezre, az így elérhető kapacitás 720 KB, illetve 1,44 MB attól függően, hogy DD (Double Density) vagy HD (High Density) technikát alkalmaznak (Ma már csak az utóbbi van forgalomban, ill. a 2,88 MB-os változata.). 215

216 Optikai lemezes adattárolók A LASER rövidítés a Light Amplification by Simulated Emission of Radiation kifejezésből származik. (Lézertechnikát alkalmazzák.) A közönséges fénysugarak szétszóródnak a tér minden irányába, szakszóval nem koherensek. Ez azt eredményezi, hogy nem tudjuk semmilyen eszközzel egy megadott pontba fókuszálni. A lézerfény alapjában különböző a látható fehér fénytől. Ennek a fénynek egyetlen színe van, ami koherens. Ilyen például a piros és a sárga szín. CD-ROM lemez szerkezeti felépítése: A szabványos CD-ROM lemez 4,75 (120 mm) átmérőjű és 1,2 mm vastag. Átlátszó polikarbonát műanyag hordozóra alumínium (vagy arany) réteget, majd egy lakkréteget visznek fel. A tükröző réteg felületét land-nek, a bemélyedéseket pedig pit-nek hívják. A pitek spirál alakban sorakoznak a lemezen belülről kifelé. A lézersugár a pitekről és land-ekről különböző módon verődik vissza, ami gyakorlatilag megfelel az egyeseknek és nulláknak. 216

217 CD-ROM A CD meghajtó a mágneslemez egységgel szemben olyan technikát használ, amely képes megváltoztatni a forgási sebességet attól függően, hogy éppen a lemez mely részét olvassa. Így biztosítani lehet, hogy a lemez és a lézerfej egymáshoz viszonyított sebessége állandó maradjon. Mivel az adatsűrűség állandó, a tárolható információ mennyisége sokkal nagyobb, mint a mágneslemezeknél. Ugyanakkor a hozzáférési idő valamelyest nő, mivel a lemez szögsebességét a lézersugár helyzetének függvényében állandóan változtatni kell. Míg a tömegben gyártott CD-ken a pit-eket a gyártás során hozzák létre, a CD-R lemezek üresek. A CD-R lemezek polikarbonát hordozója hasonló a CD-ROM - okéhoz, de a gyártás során felvisznek a lemezre egy spirális sávot, ami az íráskor a lézersugár pozicionálását segíti. Az alumíniumréteg helyett egy szerves festékréteget használnak, majd erre egy vékony aranyréteg kerül. Az aranyréteg jó visszaverő képességű és nem korrodál a festékréteggel érintkezve. Ezután védőlakkréteget visznek fel. 217

218 CD-ROM A CD-ROM-ok fejlődésével egyre gyorsabb és gyorsabb meghajtókat hoztak forgalomba. Alapsebességnek az audio CD sebességét tekintjük, a CD-ROM-ok sebességét az ehhez viszonyított szorzószámmal fejezzük ki. Az audio CD sebessége 150 kbyte/s, ez az 1x sebesség. A 8x-nál nagyobb sebességű CD-ROM-ok egy speciális tulajdonsággal rendelkeznek. Ahhoz, hogy ezt a sebességet nyújtani tudják, a fordulatszámot nagyon meg kellett növelni. Sok energiapazarlással járna, ha a lemez mindig forogna. Azért, hogy ez ne legyen így, ha nincs lemezművelet, a forgást leállítják a meghajtók. A CD író a lézersugarat a festékrétegre fókuszálja és az írás során beégeti azt. Ilyen módon a pit-hez hasonló elváltozás lép fel a rétegen. Ennek megfelelően gyakorlatilag az összes szabványos CD-meghajtó képes az ilyen módon elkészített lemezeket olvasni. A pit-ek 1,6 mikron távolságra vannak egymástól az egyes sávokon. A nagyüzemi gyártás során az adatokról elkészítik az első ún. one-off lemezt. Ez nem más, mint egy tesztváltozat. Ha ez minden kívánalomnak megfelel, akkor erről készítenek egy üvegből készült mesterlemezt. Ebbe lézerrel vágják bele az adatoknak megfelelő pit-eket. Ezek után minden további változat erről a lemezről készül. 218

219 CDD A CD meghajtó 4 féle módon csatlakoztatható a számítógéphez: Saját vezérlőkártyával. A vezérlőkártya általában nagyon egyszerű felépítésű. A címdekóderen és az illesztő-leválasztó fokozaton kívül nem is tartalmaz mást. A csatlakoztatást egy 40 pólusú csatlakozó teszi lehetővé. Ez az eljárás csak régi 1x és 2x CD meghajtók esetén volt használatos. EIDE interfészre csatlakozik. Erre négy egység köthető rá, melyek lehetnek CD-ROM-ok is. A CD-ROM tartalmazza a meghajtó elektronikát, a kábel csak a rendszerjelek meghosszabbítását végzi el. Hangkártya megfelelő interfésze végzi az illesztést. A hangkártyák is tartalmaznak olyan meghajtó fokozatokat, melyek a CD-ROM meghajtását lehetővé teszik. SCSI interfészre kapcsolható egység. Léteznek ilyen meghajtók, de az áruk miatt nem terjedtek el. A CD írók esetében viszont szinte kizárólagosnak mondható volt ez a csatlakoztatási mód a régi IBM PC előtti korszakban. 219

220 DVD A DVD Digital Video Disk, v. Digital Versatile Disk (Digitális Sokoldalú Lemez). Olyan adattároló eszköz, mint a hagyományos CD csak a kapacitása lényegesen nagyobb, legegyszerűbb változata is több mint 7-szer több adatot (4,7 GB) képes tárolni, mint a CD lemezek. S ez még csak egyoldalú, egyrétegű! A létező legbonyolultabb szabvány kétoldalú, kétrétegű lemezének kapacitása 17 GB. A DVD gyakorlati fejlesztése 80-s évek végén kezdődött. A fejlesztést az adathordozó-gyártók kezdték (3M, Verbatim, Sony, IBM) ben a Sony, Philips és a Panasonic vezérletével megalakult a DVD-Consorcium, amely 8 nagy céget olvasztott magába. 2 év munka után hozták nyilvánosságra eredményeiket. Az igazi újdonság a klasszikus CD technikával szemben a nagyobb tárolókapacitás és az olvasási gyorsaság volt. A megnövekedett tárolókapacitást kisebb pontmérettel és sűrűbb sávszerkezettel sikerült elérni. Ezenkívül a lézerfény hullámhosszát is csökkentették, míg a hagyományos CD-meghajtók 780 nanométeres infravörös fénnyel dolgoznak, a DVD rendszer 635 nanométeren üzemel. A DVD-RAM ill. a többrétegű DVD és a Blue-ray lemez az új fejlesztési irány! 220

221 Blue-ray disk A blu-ray disc (röviden: BD vagy BR) nagy tároló kapacitású digitális optikai tárolóeszköz-formátum. Az 1997-ben megjelent DVD utódjának szánják. A BD szabványt az elektronikai termékek felhasználóinak egy csoportja és PCtársaságok közös nevükön Blu-ray Disc Association (BDA) fektették le 2006-ban. A Blu-ray névben a blue (kék) a lézer színére utal, amit ezen technológia használ, a ray pedig az optikai sugárra. Az e betűt a blue szóból azért hagyták ki, mert egy mindennapi szó nem lehet védjegy. Sokáig formátumháborúban állt a HD-DVD-vel. Ezalatt mindkét formátumnak megközelítőleg ugyanannyi támogatót sikerült gyűjtenie. A háborút végül a Warner döntötte el, amikor 2008 elején a cég feladta HD-DVD-vel kapcsolatos terveit és állást foglalt a blu-ray disc mellett. 221

222 SSD Az SSD magyarul szilárdtest-meghajtó, félvezetős memóriát használó adattároló eszköz. Az SSD a Solid State Drive angol szavakból alkotott betűszó. Bővebben, az SSD egy olyan, mozgó alkatrészek nélküli adattároló eszköz, ami memóriában tárolja az adatot, a környezetéhez, illetve a gazdaszámítógéphez a merevlemezekhez hasonlóan SATA vagy egyéb (SCSI, PCI Express, USB, PATA stb.) csatlakozófelülettel csatlakozik és azokhoz hasonlóan blokkos adatelérést biztosít. Az SSD eszközökben a gyártók különböző típusú memóriákat használhatnak, mint pl. flash vagy különböző RAM fajták ezt az ár- és a teljesítmény-igények határozzák meg. Az SRAM vagy DRAM memóriát használó SSD-t gyakran Ram-drive-nak hívják. 222

223 SSD Az SSD-ket újabban előszeretettel építik be laptopokba, netbookokba. Az első SSD-k már a számítástechnika őskorában megjelentek: az elektroncsöves számítógépek ferritgyűrűs memóriája szilárdtesttárolónak tekinthető. A ferritgyűrűs tár nagyon drága volt, ezért és az eleinte mágneshengeres, később mágneslemezes külső tárolóegységek megjelenése miatt a ferritgyűrűs memória kiment a divatból. Később, az 1970-es és 1980-as években az IBM, Amdahl és Cray korai szuperszámítógépeiben félvezetős memóriaelemekből kialakított SSD-k voltak, de ezek a megrendelésre készült eszközök a megfizethetetlen áraik miatt elég ritkán használt termékek maradtak ban a StorageTek cég kifejlesztette az első modern szilárdtest-meghajtót. 223

224 Pendrive 1. USB csatlakozó 2. USB vezérlő 3. Ellenőrző pontok 4. Flash chip 5. Kvarc-oszcillátor 6. LED 7. Írásvédelmi kapcsoló 8. Második memóriacsip helye A pendrive (USB-flash-tároló, USB-kulcs, pendrájv, tollmeghajtó) egy USB-csatlakozóval egybeépített flash memória. Tárolási kapacitása 8 MB-tól 256 GB-ig terjed. Némelyik képes 10 évig megőrizni az adatokat, és egymillió írás-törlési ciklust is kibír. A modern operációs rendszerekkel szabványos USB mass storage szabványt használja. Önállóan nem képes adatcserére, csak személyi számítógépre vagy a megfelelő csatlakozással ellátott író/olvasó egységre csatlakoztatott állapotban, arról vezérelve. Jellemző adatátviteli sebessége USB MB/s, USB 2.0 feltételek megléte esetén MB/s, USB 1.0 szabványnál kb. 1,5-1,2 MB/s. A pendrive kifejlesztésének elsőségét több cég is magának igényli. A Trek nevű cég kezdte először forgalmazni a 2000-es év elején. 224

225 PROCESSZOR UTASÍTÁSOK 225

226 Processzor utasítások A programok végrehajtása A számítógépet a program működteti. A processzor közvetlenül csak a gépi kódú programokat képes értelmezni. A gépi kódú utasítás az elvégzendő művelet kódjából és a művelet operandusaiból áll. Maga az utasítás nem más, mint nullák és egyesek sorozata. Az utasítások műveletikód-része adja meg a processzor számára, hogy milyen műveleteket kell elvégezni. Az operandusrész tartalmazza azt az információt, hogy a műveletet mivel kell elvégezni. A processzor által értelmezhető műveletek összességét a processzor utasításkészletének nevezzük. 226

227 Processzor utasítások A gépi kódú utasítások egy műveleti részből és egy operandusrészből állnak. Az operandusrész általában összetett. A 4 és 3 címes utasításszerkezetek nagy hibája a helyfoglalás. A korszerű számítógépek utasításai kétcímesek, azaz két operandushivatkozást tartalmaznak. A programok végrehajtása 227

228 Processzor utasítások Címzési módok Közvetlen adathivatkozás, vagy direkt címzés (immediate) Az operandus helyén nem egy adat címe, hanem maga az adat áll. Közvetlen címzés, vagy direkt rekesz címzés Az operandus itt egy közvetlen tárcím, azaz egy bináris szám. 228

229 Címzési módok Indirekt regiszteres címzés Az indirekt címzés azt jelenti, hogy az utasítás operandusa egy olyan címre való hivatkozás, amelyen a tényleges adat címe található. A regiszteres indirekt címzésnél az operandus annak a regiszternek a címe, amelyben az adat tárbeli címe található. Indirekt memória címzés Ennél a címzési módnál az operandus olyan tárcímre mutat, amelyen az adat címe található. Itt egy adat eléréséhez kétszer kell a tárhoz fordulni. Ez az utasítástípus akkor használatos, ha a gép olyan, hogy az utasítás operandusrésze nem elég hosszú a teljes tár címzésére. 229

230 Címzési módok Bázisregiszteres címzés A bázisregiszteres címzési módnál az adat tárcíme két címkomponens összege. Az egyik a vezérlőegység egy regiszterében, a bázisregiszterben található címkonstans, az ún. báziscím, a másik az ún. eltolási cím. Az utasításban a bázisregiszteres címzést alkalmazó operandus két részre oszlik. Az első részben található a bázisregiszter címe, a másikban az eltolási érték. A tényleges cím kialakításához az ALU összeadja a báziscímet és az eltolási értéket. A bázisregiszteres címzés az alapja a programok áthelyezhetőségének. A programok áthelyezhetősége, azaz a lehetőség, hogy a programok a tár bármely részében azonosan működhetnek, a feltétele annak, hogy a gépet egyszerre több program használhassa. 230

231 Utasításkészlet Az INTEL 8088-as 16 bites µp, 4 különböző típusú regiszterrel rendelkezik Általános regiszterek: Akkumulátor (AX) Bázisregiszter (BX) Számolóregiszter (CX) Általános regiszter (DX) Címzési regiszterek: Indexregiszter (SI) Indexregiszter (DI) Verem-bázisregiszter (BP) Vezérlő regiszterek: Verem-mutató (SP) Utasításmutató (IP) Jelzőszó (flag) Szegmensregiszterek: Kódszegmens-regiszter (CS) Adatszegmens-regiszter (DS) Második adatszegmens-regiszter (ES) Veremszegmens-regiszter (SS) Az általános regiszterek különböző funkciók ellátására alkalmasak, általában adatok tárolására használjuk őket. A BX bázisregiszteres utasítások bázisregisztere lehet, a CX számolóként működhet. Az SI és DI indexregiszterek használhatók indexregiszterként, illetve adattömbben mutatóként (indexként), a BP egy speciális rendeltetésű tárolórész, bázisregiszterként használható. Az SP regiszter a verem elemeinek mutatója, IP az utasításszámláló. A flag 16 bitből áll, a bitek aritmetikai és egyéb műveletek végrehajtásánál használt jelzők. 231

232 Utasításkészlet IBM PC utasításformátuma (2 címes utasítás): Az utasításkészlet igen rugalmas, hiszen a második operandus címét a veremmutató, a bázisregiszter, valamint az indexregiszterek együttes felhasználásával lehet kialakítani. Azt, hogy a második operandus tartalmából hogyan kell kiszámítani a tárcímet, azt a mod két bitje és az r/m három bitje dönti el. Az utasítás első operandusa csak regiszterben lehet. A regiszter címét adja meg a három reg bit. A d bit azt mutatja, hogy az operandust a regiszterből veszi-e ki az utasítás (d=0), vagy oda teszi be (d=1). A w bit az operandus hosszát jelöli, w=0 nyolcbites, w=1 pedig 16 bites operandust jelöl. 232

233 Szoftveres interrupt A számítógép a program igényeinek megfelelően használja a különböző berendezéseket, a be/kiviteli eszközöket, a processzort, a tárolókat, a gép ún. erőforrásait. Ha a gépen egyszerre több program fut, az egyszerre egy erőforrást tud használni, a gép többi része kihasználatlanul áll. A futó programokat megszakítják a processzoron, ha a processzort valamely okból egy fontosabb (erősebb) program igényli. Amikor a futó program visszakapja a vezérlést, ugyanonnan kell tudni indulnia, ahol befejezte működését. Tárolni kell tehát a program állapotának leírását. Ez a vezérlőegység egyik regiszterében történik meg. Ez a regiszter az ún. programállapotszó (Program Status Word PSW) regiszter. A programok erősségét prioritásnak nevezzük. 233

234 ANYAG- ÉS ESZKÖZISMERET 234

235 Anyag- és eszközismeret Eszközök és műszerek megismerése, használata Munka- és balesetvédelem Az elektromos áram biológiai hatása 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 235

236 Anyag- és eszközismeret Feladatok: 1. Határozd meg a digitális multiméter segítségével, hogy mekkora feszültségűek az egyes gombelemek! 2. Mekkora ellenállása van az emberi testnek? 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 236

237 Anyag- és eszközismeret Milyen munka- és balesetvédelmi szabályokat kell betartania az elektromos árammal dolgozóknak? Érintésvédelem szabályai Nézz utána a Net-en! 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 237

238 Anyag- és eszközismeret Az elektromos áram élő szervezetekre gyakorolt hatásai: Az áram vegyi hatása az emberi szervezetben gázképződést okoz, mely embóliához vezet. Az áram hőhatása égési sérüléseket okoz. Az áram sokkhatást is kiválthat, mely nagymértékben függ az egyén egészségétől. 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 238

239 Anyag- és eszközismeret Az áramütés súlyosságát az áramerősség, a behatás időtartama, az áram útja, az áram frekvenciája, az emberi test ellenállása, és az áthidalt feszültség nagysága befolyásolja! Jellemző áramerősség-értékek: Érzékelhető: 0,5-1 ma Elengedési: ma Halálos: 100 ma A váltakozó áram veszélyesebb, mert az idegrendszert bénítja. 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 239

240 ELEKTRONIKAI ISMERETEK 240

241 Elektronikai alapismeretek Elektromos alapfogalmak: Coulomb törvény Elektromos mező Elektromos potenciál és feszültség Kapacitás, kondenzátor Áramköri elemek Elektromos vezetés, egyenáram, áramköri jelek Ellenállás, Ohm törvény (Forrás: Sánta Csaba Fizika jegyzetek Színkódolás1 és 2 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 241

242 Elektronikai alapismeretek Elektromos alapfogalmak: Kirchoff törvényei Elektromos munka és teljesítmény (Forrás: Sánta Csaba Fizika jegyzetek Kapcsolások Tranzisztorok fizikája Mérések, Hálózatszámítás Logikai áramkörök, Boole-algebra, Kapuáramkörök Transzformátorok 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 242

243 Elektronikai alapismeretek Melyik Kirchoff törvényt szemléltetik az alábbi ábrák? Magyarázd el! 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 243

244 Elektrotechnikai számítások Egyszerű áramköri számításos feladatok, a Kirchoff és az Ohm törvények alkalmazására, bevezető kérdések (az Edison használatába): Milyen határok között változtatható az egyenfeszültségű generátor, és mekkora értékekkel? Milyen maximális feszültségről üzemeltethető egy zsebizzó, s ekkor mennyi a teljesítményfelvétele? Mekkora a maximális terhelhetősége az olvadó biztosítéknak? 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés -12 V V és 100 mv 5,6 V és 3 W 1, 3 A 244

245 Elektrotechnikai számítások Egyszerű áramköri számításos feladatok, a Kirchoff és az Ohm törvények alkalmazására, bevezető kérdések (az Edison használatához): Mekkora feszültségről működtethető az elektromotor, és mennyi ekkor a teljesítménye? Milyen tűréshatárok mellett kell értelmezni a 100 Ω-os ellenállás értékét? Mit jelent ez? Milyen mennyiségeket lehet mérni a digitális multiméterrel? S milyen méréshatárok között használható az iskolai változat? 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés +12 V és 7 W Áram, fesz. és ellenáll. 245

246 Elektrotechnikai számítások Egyszerű áramköri számításos feladatok: 1. Mekkora ellenállást kell sorba kapcsolnunk azzal a 10 db karácsonyfa izzóval, melyek egyenként 5 V-osak, és 10 Ω az ellenállásuk? 2. Mennyi áram folyik a körben? 3. Mekkora az izzók teljesítményfelvétele? 4. S mi történik akkor, ha az izzókat párhuzamosan kapcsoljuk? 5. Hogyan lehetne párhuzamos kapcsolást alkalmazva is üzemszerűen 12-ben, 14-ben (szakmai) és működniük? ismétlés U=220-50=170 V, feszültségosztó: 170/50=3,4 340 Ω, I=0,5 A P=2,5 W Áramosztó, kiégnek 246

247 Elektrotechnikai számítások Egyszerű áramköri számításos feladatok: Készítsd el a következő kapcsolási rajzok megfelelőit az Edison programmal! Majd válaszolj a feladatlapon lévő kérdésekre! S végül ellenőrizd a kiszámolt értékeket, műszerek alkalmazásával! Feladat Megoldás 3 ellenállás sorosan 3 ellenállás sorosan 2 ellenállás párhuzamosan 2 ellenállás párhuzamosan 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 247

248 Elektrotechnikai példák 1a. feladat megoldása: 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 248

249 Elektrotechnikai példák 1b. feladat megoldása: 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 249

250 Elektrotechnikai példák 2. feladat megoldása: 12-ben, 14-ben (szakmai) és ismétlés 250

251 PC ÖSSZESZERELÉSE 251

252 Biztonsági szabályok Szerelés előtt áramtalanítsd a számítógépet! Csak törpefeszültségű (<DC 50V) komponenseket szedjünk szét.(monitort, tápegységet ne!!!) Használjunk csuklópántot a mikroelektronikai alkatrészek védelmének érdekében. Kabátban, kötött pulóverben soha ne szereljünk. Vigyázzunk az éles, hegyes élekkel! Légy tekintettel környezetedre, ne akadályozz másokat! 252

253 Alternatív gépek Ahány gép, annyi szerelési mód A gyártók speciális gépeket is terveznek, melyeket esetenként szerszámok nélkül is szerelhetjük (DELL,COMPAQ ) Ezekről itt nem teszünk több említést, csak a szokványos asztali PC összeszerelését elemezzük. 253

254 Szükséges eszközök Csavarhúzó Laposfejű (sima) Kereszthornyos(csillag) Esetleg elektromos csavarhúzó Alkalmankénti munkákhoz olcsóbb, szerszámok, rendszeres munkákhoz drágább készletek szükségesek. 254

255 Nagyobb munkákhoz szükséges eszközök Csavarhúzókészlet Csipeszek Fogók, csupaszító fogó Antisztatikus csuklópánt Multiméter (AVO méter) Forrasztóállomás, folyasztó- és forraszanyagokkal Kontakt-tisztító spray, hővezető paszta Erős fényű lámpa, nagyító Szigetelőszalag, vezeték kötegelő Kapcsolós elosztó Kompresszor 255

256 Szerelési segédanyagok A gyártók a gépházhoz csavarokat és megfelelő mennyiségű zárólemezt mellékelnek A sűrűmenetű csavarok az áramköri lapokhoz Ritkamenetű csavarok az egyéb rögzítésekhez Távtartó csavarok Ventilátor rögzítő csavarok Szerszám nélkül becsavarható elemek Alátétek 256

257 Az összeszerelés lépései Kicsomagolás Ház összeszerelése, tápegység beszerelése, házhűtő beépítése Alaplap beszerelése (processzor,memória) Háttértárolók beszerelése Kártyák beszerelése Vezetékelés Tesztelés, ház bezárása Gép telepítése szolgálati helyére, Szoftverek telepítése 257

258 Kicsomagolás A sértetlen csomagolás a teljesség garanciája A csomagoláson instrukciók lehetnek A csomagolóanyagok általában újrahasznosítható anyagokból készülnek. Szelektíven válogassuk!!! 258

259 Ház összeszerelése A maximális összteljesítménynek megfelelő tápegységet válasszunk!!! Nagyobb ház nagyobb távolságok hosszabbítás, vagy megfelelő tápegység szükséges. Ne felejtsük, hogy a háznak árnyékolási szerepe is van. 259

260 Alaplap beszerelése Az alaplapot távol kell tartani a ház fém részeitől (mivel a ház földpotenciálon van). Műanyag távtartókat helyezünk az erre kiképzett lyukakba. 260

261 Processzor behelyezése I. Az alaplapra beszerelés előtt elhelyezhető a processzor és a memória. Földelje saját testét, például érintsen meg egy földelt tárgyat (radiátor festetlen része). Processzor tüskéit soha ne érintsük meg!!! A processzort gyári előírás szerint a mellékelt beépítési utasítás szerint kell behelyezni(megjelölt sarkok találkozzanak). Kioldókart teljesen emeljük fel, a tüskék merüljenek teljesen a foglalatba! A foglalat érintkezői igen érzékenyek. Sérülésük elkerülése érdekében pontosan illessze a processzort a foglalatra, és túlzott erő kifejtése nélkül szerelje be. 261

262 Processzor behelyezése II. Fordítsa el teljesen a rögzítőkart, és győződjön meg róla, hogy a processzorfedél felemelve marad. Igazítsa össze a processzor és a foglalat pin-1 sarkait, majd finoman helyezze a processzort a foglalatba, és győződjön meg róla, hogy a processzor megfelelően a helyére került. Finoman nyomja a processzort a 1 fül 2 Processzorfedél foglalatba, amíg az a helyére nem (ha van) kerül. 3 processzor 4 processzorfoglalat Engedje vissza a 5 rögzítõretesz 6 kioldó kar processzorfedelet. 7 processzor 1-es tű jelzõ 8 állítóhorony Fordítsa át a rögzítőkart a foglalat 9 kioldó kar 10 rögzítőhorony felé, majd rögzítse a rögzítőfül alatt. 262

263 Figyelmeztetés Soha ne járassuk a processzort hűtés nélkül. A belső hővédelemnek is van tehetelensége. A gyári paraméterekkel üzemeljük be a gépeket. GARANCIA Vigyázzunk a sokat ígérő extra hűtőkkel. A processzor feszültségét korábban jumperelni kell az alaplapon. Manapság a BIOS-ban állítjuk be. 263

264 Processzorhűtő beszerelése I. Győződjünk meg a csatlakozó felületek közötti hővezetőanyag meglétéről. Szükség esetén használjunk hővezetőpasztát. Szereljük fel a hűtő(csavarokkal vagy rögzítőhorgonnyal), és csatlakoztassuk a ventilátor csatlakozóját az alaplapra. A hűtő több darabból is állhat. A felszerelést a mellékelt útmutatók tartalmazzák. Pontosan precízen dolgozzunk. 264

265 Processzorhűtő beszerelése II. 265

266 Hővezető paszták fajtái Noname kerámiapor szilikonos oldat. Olcsó, kisebb hőmérsékletig, nem vezeti az áramot. Fémoxid szintetikus olaj oldat. Drága, nagyobb hőmérsékleten sem párolog el, szárad ki, kissé vezeti az áramot, éledési ideje van. Hővezető fólia (kétoldalas ragasztószalag jellegű). Megfelelő mennyiséget (borsónnyit) használjunk (kevés paszta a felületen nem terül szét teljesen). pl.: a processzor közepére tegyük a szükséges mennyiséget és lassan eresszük rá a hűtőt. Így buborékmentes lesz a kontaktus. 266

267 A vízhűtés speciális szerelést igényel Három videó is szól erről a lemezen! PC Tuning! 267

268 A memória behelyezése Az alaplapnak megfelelő memóriamodult használjunk. Ne erőltessük, egyenletesen nyomjuk a fülek bekattanásáig. Kerüljük a különböző méretű és sebességű memóriák társítását. Ha elkerülhetetlen teszteljük a rendszert. Az első memóriamodult az első slot-ba helyezzük (DIMM1 vagy BANK0). Dual Channel esetén fix helyen vannak a modulok. Az alaplap leírását kövessük. 268

269 Alaplap beszerelése Bepróbáljuk az alaplapot a házba, és ha szükséges kitörjük a csatlakozók helyeit. Véglegesen behelyezzük az alaplapot, és sűrűmenetes csavarral rögzítjük. Csatlakoztassuk a ház kijelzőit az alaplaphoz. Ne feledkezzünk meg az alaplapi elem/akkumulátor behelyezéséről, ellenőrzéséről. (2,8V-3V) 269

270 Háttértárolók beépítése Beépítés előtt jumpereljük a master/slave üzemmódokat Ellenőrizzük az IDE kábel könnyen eléri e a kiszemelt helyeket. Az alaplaphoz közelebb helyezzük el a master tárolókat. Ez később a kábelezésnél hasznos lesz. Használjunk négy csavart a rögzítéshez. Cable Select (CS) elvileg autómatikus kiválasztást tesz lehetővé. 270

271 Kártyák beszerelése Ne zsúfoljuk egymás melletti foglalatokba a kártyákat Ne fejtsünk ki nagy nyomóerőt a kártya behelyezésénél, mert az alaplap hajlik, tehát sérülhet. 271

272 Videókártya beszerelése Vigyázat, AGP kártyák foglalatán rögzítőfül lehet! 272

273 Vezetékezés Kezdjük az adatkábellel. A rendszerlemezt szokás megadni pri. masternek. Bár a mai BIOS-ok képesek bárhonnan boot-olni. Bizonyos telepítések kizárólag sec. master CD/DVDről indulnak. Az IDE pirossal jelölt vezetéke általában a tápfeszültség felé áll. Ha nagy adatállományokkal dolgozunk, akkor nem érdemes egy kábelre tenni a két merevlemezt, mert ekkor osztozniuk kell a csatorna adatátviteli sebességén. 273

274 Vezetékezés A CD/DVD írót sec. masternek szokás megadni. Az első IDE CD írók megjelenése idején ugyanis a merevlemezek olvasási sebessége alig haladta meg az író igényét. Az IDE (PATA) sem volt elég gyors, hogy 1 kábelen biztonságosan ki tudta volna szolgálni mind két egységet. Az író adathiány miatt sok lemezt elronthat. A 80 eres IDE kábelek minden második vezetéke földpotenciálon van zavarszűrés miatt. 40 eres ATA66 szerinti sebességre képes. Tehát lassítja a meghajtókat (0 eres IDE kábelnél inkább CS-t válasszunk. 274

275 SATA Jóval egyszerűbb szerelést biztosít. IDE/SATA vezérlő egyidejű alkalmazása telepítési problémákat okozhat. Itt is az alaplap dokumentációja a mérvadó. Külön kábel minden meghajtóhoz. 275

276 Tápfeszültség vezetékezése Ne keveredjen adat és tápvezeték Használjunk kábelkötözőt Ügyeljünk a ház akadálymentes légáramlására A vezetékek ne legyenek ventillátor közelében és ne érjenek aktív alkatrészekhez Alaplaphoz kapható 20->24 tűs átalakító 276

277 Befejező műveletek Ellenőrizzük a rögzítéseket és indítsuk el a gépet. Ellenőrizzük a szabad légáramlást. Akkor szereljük össze a házat, ha jól csatlakoztatott speaker mellett sem kapunk sípolásos hibát. A megelőzés, karbantartás legfontosabb eleme a portalanítás: 277

278 Hangjelzések (füttykódok) I. Award BIOS Manapság talán a legnépszerűbb BIOS a gyártók közt. A hibakódjai nem bonyolultak, ha lehet, akkor inkább megpróbál a képernyőn keresztül tájékoztatást adni a hibáról. 1 rövid sípszó : minden rendben. 1 hosszú sípszó : memóriahiba. Az első memóriabankban talált hibát a rendszer. Ha szerencsénk van, akkor csak nem érintkezik tökéletesen a modul. Rosszabb esetben az egyik chip hibás a modulon, de az alaplap hibája is okozhatja. 1 hosszú 2 rövid sípszó, 1 hosszú 3 rövid sípszó : videókártya hiba A BIOS nem tudja elérni a videókártyát. Elképzelhető, hogy a kártya nem csatlakozik megfelelően a slot-ba, rosszabb esetben a memóriája hibás. Esetleg alaplapi hiba is okozhatja, de nem ez a jellemző. Folyamatos sípolás : memória vagy videókártya probléma A legjellemzőbb a memóriahiba ebben az esetben. Tipikusan akkor fordul elő, ha a rendszer nem talál memóriát. Lehet, hogy az egyetlen modul meghibásodott vagy nincs a helyén, vagy nincs elegendő mennyiségű modul beszerelve. (pl. csak egy db 32 bites modul egy Pentium 1- es gépben) Az alaplap hibája ritkán okoz ilyen hibaüzenetet, de természetesen előfordulhat 278

279 Hangjelzések II. Ami BIOS A másik ismert és széles körben használt BIOS gyártó, az American Megatrends Inc. (AMI) Szerencsére nem sűrűn változtatgatják a hibajelzéseiket, így szinte mindegy, hogy egy mai, vagy egy tíz éves AMIBIOS sípol nekünk. 1 rövid sípszó : DRAM frissítési hiba A rendszer nem tudja frissíteni a memóriát, így annak tartalma elveszik. Jellemzően memóriahibára utal, de az alaplap is okozhatja. 2 rövid sípszó : paritáshiba Tipikusan a memória hibájára utal, ritkábban az alaplap is lehet hibás. 3 rövid sípszó : hiba az első 64K RAM-ban Ez a hiba is jellemzően memóriahiba. Az első bankban levő memóriamodul hibás, vagy nem érintkezik megfelelően, így a memória első 64KB-os szegmensében hiba keletkezik. Ritkábban ugyan, de az alaplap hibája is okozhatja. 4 rövid sípszó : rendszer timer hiba Ezt a hibát egyértelműen az alaplap hibája okozza. 5 rövid sípszó : processzorhiba A processzor esetleg az alaplap okozza. 6 rövid sípszó : billentyűzet-vezérlő vagy A20 kapu hiba Okozhatja a billentyűzet vagy a billentyűzet-vezérlő hibája, amely egyben a magas memória (HMA) elérésére szolgáló A20 kaput is vezérli. 7 rövid sípszó : virtuális mód hiba A processzor vagy az alaplap hibája okozhatja. 8 rövid sípszó : videómemória hiba A BIOS nem tudta írni vagy olvasni a videókártya memóriáját. Okozhatja a videókártya vagy az alaplap hibája. Mivel ez nem végzetes hiba, a boot folyamat ettől akár folytatódhat is. 9 rövid sípszó : ROM BIOS checksum hiba A BIOS programot tartalmazó ROM hibáját jelzi. 10 rövid sípszó : CMOS checksum hiba A beállításokat tartalmazó CMOS memóriában talált hibát a rendszer. A hibát az alaplap okozhatja. 11 rövid sípszó : cache memória hiba Hibás a másodszintű cache memória. Amennyiben nem az alaplapra vagy a processzorba integrált cache-ről van szó, megpróbálhatjuk megmozgatni a chip-et, a BIOS-ból letiltani a használatát, esetleg ha ez sem segít, eltávolítani. Folyamatos sípolás : memória vagy videókártya probléma A legjellemzőbb a memóriahiba ebben az esetben. Tipikusan akkor fordul elő, ha a rendszer nem talál memóriát. Lehet, hogy az egyetlen modul meghibásodott vagy nincs a helyén, vagy nincs elegendő mennyiségű modul beszerelve. (pl. csak egy db 32 bites modul egy Pentium 1-es gépben) Az alaplap hibája ritkán okoz ilyen hibaüzenetet, de természetesen előfordulhat. 1 hosszú, 3 rövid sípszó : memória hiba Jellemzően egy nem megfelelően behelyezett memóriamodul okozza. 1 hosszú, 8 rövid sípszó : videókártya hiba A videókártya reszetelése megoldhatja a problémát. 279

280 Hangjelzések III. Phoenix BIOS v 4.x Jellemzően az 1994 után gyártott pentium és magasabb kategóriás alaplapokban fordulnak elő ezek a verziójú BIOS-ok. A hibakódokat itt négyes blokkokra osztották (02h): valós mód hiba. A processzor vagy az alaplap hibája (04h): CPU tipus hibája (06h): chipset vagy egyéb alaplapi komponens hibája (08h): chipset regiszter inicializációs hiba (0Ah): CPU regiszter inicializációs hiba (0Ch): másodszintu cache inicializációs hiba (0Eh): I/O hiba (10h): Power Management hiba (14h): Billentyuzetvezérlo hiba (16h): BIOS ROM checksum hiba (18h): 8254 timer inicializációs hiba (1Ah): 8237 DMA vezérlo hiba (1Ch): IRQ vezérlo hiba (20h): DRAM frissítési hiba (22h): 8742 billentyuzetvezérlo hiba (2Ah): Hiba a RAM első 512KB-os területén (2Ch): Hiba a RAM első 512KB-os területén (adatvezeték hibája) (2Eh): Hiba a RAM első 512KB-os területén (34h): CMOS RAM olvasási/írási hiba (48h): grafikus konfiguráció összehasonlítása a CMOS-ban tárolt adatokkal (49h): PCI bus és PCI eszközök inicializálási hibája (4Ah): videókártya (kártyák) hibája (52h): Billentyűzet hiba (58h): IRQ hiba (5Ch): RAM hiba az 512KB - 640KB tartományban (74h): Real Time Clock (RTC) hiba (76h): Billentyűzet hiba (D0h): IRQ hiba (D2h): IRQ hiba (D4h): IRQ hiba (DEh): Billentyűzetvezérlő hiba. 280