Sikos László: PC hardver kézikönyv

Átírás

1 Sikos László: PC hardver kézikönyv

2 2 PC hardver kézikönyv

3 Sikos László: PC hardver kézikönyv BBS-INFO Kiadó 2007.

4 4 PC hardver kézikönyv Minden jog fenntartva! A könyv egészének vagy oldalainak másolása, sokszorosítása csak a kiadó írásbeli hozzájárulásával történhet. A könyv nagyobb mennyiségben megrendelhető a kiadónál: BBS-INFO Kft Bp. Pf. 21. Tel.: A könyv megírásakor a szerző és a kiadó a lehető legnagyobb gondossággal járt el. Ennek ellenére a könyvben előfordulhatnak hibák. Az ezen hibákból eredő esetleges károkért sem a szerző, sem a kiadó semmiféle felelősséggel nem tartozik, de a kiadó szívesen fogadja, ha e hibákra felhívják figyelmét. Lektorálta: Mechler Zoltán és Pál Gergely A könyv egyes fejezeteit kiegészítette: Bártfai Barnabás A könyvben szereplő márkák, logók és védjegyek kizárólag azonosítási célokat szolgálnak. Ezek a nevek és grafikák az illető vállalatok bejegyzett vagy nem bejegyzett védjegyeit, illetve szerzői jogvédelmét takarják. A szerző honlapján ( további anyagok, hivatkozások találhatók a könyv témájáról. ISBN Kiadja a BBS-INFO Kft Budapest, Pf. 21. Felelős kiadó: a BBS-INFO Kft. ügyvezetője Nyomdai munkák: Biró Family nyomda Felelős vezető: Biró Krisztián

5 Tartalomjegyzék 5 TARTALOMJEGYZÉK ELŐSZÓ BEVEZETÉS Elvi működés Általános felépítés Az otthoni számítógépek (hobbigépek) Néhány örök név A Commodore-világ Enterprise 64 és A Sinclair ZX 80-tól a ZX Spectrumig Hazai remekek: Videoton TV Computer, Primo és társaik Asztali személyi számítógépek (IBM) PC Másképpen gondolkodva : Apple Hordozható számítógépek Tablet PC UMPC Tenyérszámítógép (PDA) SZÁMÍTÓGÉPHÁZ Elterjedt számítógépházak Speciális házak Tápegység Szünetmentes tápegység (UPS) ELEKTRONIKUS ALKATRÉSZEK Dióda Ellenállás Kondenzátor (kapacitás) Tranzisztor Integrált áramkör Kapcsoló ALAPLAP Alaplap-típusok Az alaplap csatlakozói Az alaplap tápcsatlakozói Az eredeti IBM PC tápcsatlakozója... 44

6 6 PC hardver kézikönyv A 20 érintkezős ATX tápcsatlakozó A 24 érintkezős ATX tápcsatlakozó A 4 érintkezős, +12V-os tápcsatlakozó A 8 érintkezős, +12V-os EPS tápcsatlakozó A 6 érintkezős PCI Express tápcsatlakozó A 8 érintkezős PCI Express tápcsatlakozó Reset Turbo Modern megoldások Az alaplap legfontosabb részei Chipkészlet BIOS A BIOS hangjelzései Buszrendszerek ISA EISA LPC MCA NuBus PC/ VESA Local Bus AGP A PCI-tól a PCI Express-ig PROCESSZOR Általános tudnivalók Történeti áttekintés A CPU működése Tervezési és implementációs alapfogalmak Számábrázolási tartomány Órajel Utasítás-ciklus Párhuzamos feldolgozás (Mikro)architektúra, utasításkészlet, CPU-technológiák Fix programú gép A Turing gép Neumann architektúra Harvard architektúra CISC és RISC ARM architektúra Az x86 architektúra x86-32 (IA-32) x86-64 (IA-32e, Intel 64) és AMD Az Intel Core mikroarchitektúra MMX SSE SSE

7 Tartalomjegyzék SSE SSE Hiperszálazás x86 virtualizáció Cool n Quiet és OPM DNow! LaGrande (Trusted Execution) PowerNow! SpeedStep technológiák System-on-a-chip (SOC) Flynn-taxonómia Rendszerbusz (FSB) Gyorsítótár (cache) Intel processzorok Régebbi Intel processzorok Intel Intel Intel Intel Intel Intel Intel iapx Intel 80186, Intel Intel (386SX, 386DX) Intel (486SX, 486DX, 486DX2, 486DX4) Egy másik ág: Intel i860, i Intel Pentium Intel Pentium Pro Intel Pentium MMX Intel Pentium II Intel Pentium III Intel XScale Intel Itanium, Itanium Az utóbbi évek Intel processzorai Intel Pentium Intel Celeron Intel Pentium M Intel Pentium D Intel Pentium Extreme Edition (EE) Intel Core, Core Intel Xeon AMD processzorok Régebbi AMD processzorok AMD Am

8 8 PC hardver kézikönyv AMD AMD Am AMD Am AMD Am AMD Am5x AMD K AMD K AMD K AMD K6-III AMD Duron AMD Sempron Az utóbbi évek AMD processzorai AMD Athlon klasszikusok AMD Athlon XP, Palomino, T-Bred, Barton és Thorton AMD Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X AMD Turion 64, Turion 64 X AMD Opteron Motorola/Freescale processzorok A 6800 processzorcsalád A processzorcsalád Alacsony költségű processzorok Lebegőpontos társprocesszorok: 68881, A PowerPC processzorcsalád CPU-foglalatok Socket Socket Socket Socket Socket AM Socket T (LGA775) MEMÓRIA Fizikai memóriafajták ROM, PROM, EPROM, EEPROM RAM Statikus memóriák (SRAM) Dinamikus memóriák (DRAM) Árnyékmemória (Shadow RAM) NVRAM, NAND/flash memória, szilárdtest memória Memóriafoglalatok: SIMM, DIMM Virtuális memória ILLESZTŐKÁRTYÁK Videokártya GPU, VPU Szabvány-felbontások A videomemória mérete

9 Tartalomjegyzék Történeti áttekintés MDA CGA Hercules EGA VGA AGA PGA MCGA /A XGA TIGA A legnagyobb gyártók ATI CrossFire NVIDIA SLI CrossFire vs. SLI Hangkártya MIDI-szintetizátor A legnagyobb gyártók Szabványos színkódok Modem Hálózati kártya A legnagyobb gyártók TV/rádió-tuner Videodigitalizáló kártya Soros, párhuzamos, I/O kártyák Firewire kártya USB kártya Merevlemez-vezérlő kártyák BEVITELI ESZKÖZÖK Billentyűzet A billentyűk száma és más apróságok Kiosztás Pozicionálók, mutató eszközök Egér A különféle egérfajták kialakulása Egérgombok Gördítőtárcsák Speciális funkciók, 3D-s, webes egerek Touchpad Pointing stick Fényceruza (light pen) Botkormány (joystick) Gamepad Digitalizáló (grafikus) tábla Spaceball

10 10 PC hardver kézikönyv Érintőképernyő (touchscreen) Trackball VR-kesztyű Lapolvasó (szkenner) Webkamera Mikrofon Vonalkódolvasó, OCR, OMR Biometrikus azonosítók, ujjlenyomat-olvasó KIMENETI ESZKÖZÖK Megjelenítők Monitor CRT monitor TFT monitor CRT vagy TFT monitort? Új technológiák: OLED, SED Kivetítő (projektor) VR sisak Nyomtató Nyomtatási technológiák Impact (ütős) nyomtatás Nem ütős nyomtatás Nyomtatótípusok Karakternyomtató Mátrixnyomtató (tűnyomtató) Tintasugaras nyomtató Hőnyomtató Lézernyomtató LED-nyomtató Rajzgép (plotter) Nyomtatótípusok összehasonlítása Audio kimeneti eszközök (hangszóró, hangfalak, fejhallgató) EGYÉB PERIFÉRIÁK, ESZKÖZÖK Multifunkcionális készülékek Népszerű informatikai eszközök Digitális fényképezőgép Digitális videokamera Mobiltelefon Asztali DVD-lejátszó, DVD-író Pendrive, MP3-lejátszó Hálózati eszközök Modem Hub Switch Repeater Bridge Router

11 Tartalomjegyzék Egyéb eszközök VoIP adapterek, IP telefonok Fájlszerverek, integrált szerverek Biztonságtechnikai eszközök, IP kamerák, DVR-ek HŰTÉS Processzorhűtés VGA-cooler, merevlemez-hűtő Chipkészlet-cooler, RAM freezer Folyadékhűtés Rendszerhűtés Ventilátorok Rendszerhűtő kártyák INTERFÉSZEK, KÁBELEK Soros portok RS RS RS USB FireWire (IEEE 1394, I-link) Párhuzamos port Billentyűzet-csatlakozók Egércsatlakozók Meghajtóinterfészek ESDI SCSI ATA, IDE/EIDE SATA PCMCIA, CardBus, ExpressCard Wiegand Audio- és videoátviteli interfészek, átjátszókábelek VGA DVI, HDMI Jack S-video (Y/C) RCA Átalakítók Hálózati kábelek Koaxiális kábel UTP kábel Egyenes kötésű kábel Keresztkötésű (cross) kábel Konzolkábel (rollover) Optikai kábel A vezeték nélküli hálózatok fontosabb szabványai Wireless vagy WiFi (802.11), WLAN Bluetooth

12 12 PC hardver kézikönyv IRDA Zigbee ( ) ADATTÁROLÓ MÉDIÁK Hajlékonylemezek (floppy) Optikai lemezek CD Audio CD (CD-A, CD-DA) CD-ROM és CD-ROM XA CD-I CD-R CD-RW DVD A DVD-k kapacitásjelzései Gyári DVD lemezek DVD-ROM DVD-R DVD-R DL DVD-RW DVD-RW DL DVD+R DVD+R DL DVD+RW DVD+RW DL DVD-RAM A CD és DVD alapvető különbsége NG DVD-k Blu-ray Disc (BD) EVD FVD HD-DVD (AOD) Holographic Versatile Disc (HVD) Cartridge Memóriakártyák SmartMedia MultiMedia Card (MMC) és Secure Digital (SD) CompactFlash (CF) és Microdrive XD Picture Card Memory Stick Mobil háttértár MEGHAJTÓK Driver-kódolások és adattárolási elvek MFM RLL RAID Lemezes meghajtók Hajlékonylemezek meghajtó (FDD)

13 Tartalomjegyzék Bernoulli meghajtó LS-120 és LS-240 (SuperDisk, A-drive) Zip drive Merevlemezek (HDD) Hordozható merevlemez, mobile rack Solid state disk (SSD) EZ 135 Drive Jaz drive Iomega REV Orb meghajtó Optikai meghajtók CD-ROM CD-író, -újraíró DVD-ROM DVD-írók vagy -? Egyrétegű/kétrétegű írók DVD-RAM MultiBurner, SuperDrive, Super Multi meghajtók LightScribe DVD+/- RW Labelflash Combo meghajtók Multibay meghajtók Szalagos meghajtó (streamer) Ditto meghajtó Kártyaolvasók, front panelek ÖSSZESZERELÉS Az alkatrészek kiválasztásának szempontjai Mire szeretnénk a számítógépet használni? Van-e régebbi, bővíthető gépünk? Milyen operációs rendszert fogunk használni? Igény speciális hardvereszközökre Kiválasztandó alkatrészek, eszközök Alapvető alkatrészek Ház és tápegység + hűtés CPU és hűtése Alaplap Memória Merevlemez Videokártya Monitor Másodlagos alkatrészek Hangkártya Optikai meghajtó(k) Hajlékonylemezes meghajtó Modem/hálózati kártya

14 14 PC hardver kézikönyv Perifériák Billentyűzet/egér Nyomtató, lapolvasó Audioberendezés Az alkatrészek beszerzése, vásárlása A számítógép összeszerelése A szükséges eszközök, felszerelés Alapvető eszközök Nélkülözhető, de hasznos eszközök Előkészületek Biztonsági rendszabályok Összeállítás az alkatrészekből Házkinyitás, tápegység szerelése Az alaplap szerelése, rögzítése A processzor beépítése A memória beillesztése Meghajtók beépítése Videokártya és illesztőkártyák behelyezése A kábelezés logikája Befejező lépések és az első indítás A hardvert kezelő szoftverek konfigurálása, telepítése A BIOS programja Operációs rendszer Meghajtóprogramok (driver) OPTIMATIZÁLÁS, CSÚCSRAJÁRATÁS, MODDING Általános sebességnövelés A processzor huzatása A rendszer csendesebbé tétele Optikai tuning (modding) SZERELÉS, HIBAELHÁRÍTÁS Hogyan van értelme nekiállni a szerelésnek? A hiba elhárítása A leggyakoribb hibák Ha szervizhez kell fordulni JÖVŐKÉP FÜGGELÉK F-1. ARCKÉPCSARNOK Portré: Neumann János Lajos (John von Neumann) Portré: Gróf András (Andrew Steven Grove / Andy Grove) Portré: Vadász László (Leslie Vadasz) F-2. A 8086, 80286, és utasításkészlete F-2.1. Utasításlista F regiszterek F Általános célú regiszterek F Szegmensregiszterek F Mutatóregiszterek

15 Tartalomjegyzék 15 F Veremregiszterek F Speciális regiszterek (386+) F Flag regiszterek F Machine Status Word (MSW) F-3. Az Intel 4004 áramköre F-4. Intel processzor-architektúrák F-4.1. Az Intel 4004 architektúrája F-4.2. Az Intel architektúrája F-4.3. Az Intel 80386DX architektúrája F-4.4. Az Intel 80486DX2 architektúrája F-4.5. Az Intel Itanium architektúrája F-5. AMD processzor-architektúrák F-5.1. Az AMD K6 architektúrája F-5.2. Az AMD K6-2 architektúrája F-5.3. Az AMD K6-III architektúrája F-5.4. Az AMD Athlon architektúrája F-6. Intel processzorok specifikációja F-6.1. Pentium II modellek F Pentium II Klamath F Pentium II Tonga, Pentium II Mobile F Pentium II Deschutes F Pentium II Dixon, Pentium II PE F-6.2. Pentium III modellek F Pentium III Katmai F Pentium III Coppermine F Pentium III Coppermine-T (Coppermine cd0-stepping) F Pentium III Tualatin F-6.3. Intel Pentium 4 modellek áttekintése F-6.4. Intel Xeon modellek áttekintése F-7. AMD processzorok specifikációja F-7.1. AMD K F SSA/5 modellek: 5K86 P75 K5 PR F k86 modellek: K5 PR120 PR F-7.2. AMD K F K6 (Model 6) F K6 Little Foot (Model 7) CPUID: F5, M7, S F-7.3. AMD K F K6-3D (Chomper) CPUID: F5, M8, S F K6-3D (Chomper Extended / CTX) F5, M8, S F K F-7.4. AMD K6-III F K6-III (Sharptooth), K6-3D F K6-III F-7.5. AMD Duron F Duron Spitfire (Model 3) F Duron Morgan (Model 7)

16 16 PC hardver kézikönyv F Duron Applebred (Model 8) F-7.6. AMD Sempron F Sempron Thoroughbred B/Thorton F Sempron Barton F Sempron Paris (Stepping CG, Part No.: *AX) F Sempron Palermo (Stepping D0/E3/E6 ) F Sempron Manila (Stepping F) F-7.7. AMD Athlon F Athlon Classic F Thunderbird F Palomino F Thoroughbred A, B F Thorton F Barton F-7.8. AMD Athlon F Athlon 64 ClawHammer (Stepping C0, CG) F Athlon 64 Newcastle (Stepping CG) F Athlon 64 Winchester (Stepping D0) F Athlon 64 Venice (Stepping E3, E6) F Athlon 64 San Diego (Stepping E4, E6) F Athlon 64 FX Sledgehammer (Stepping C0, CG) F Athlon 64 FX Clawhammer (Stepping CG) F Athlon 64 FX San Diego (Stepping E4, E6) F Athlon 64 FX Toledo (Stepping E6) F-7.9. AMD Turion 64, Turion 64 X F Turion 64 Lancaster F Turion 64 X2 Taylor F AMD Opteron F Opteron Sledgehammer (S B3/C0/CG, 1yy/2yy/8yy) F Opteron Venus, Troy, Athens, Denmark, Italy, Egypt F-8. Processzor-családok összehasonlítása F MB-os SDRAM blokkdiagramja F-10. A számítógépes adattárolás hierarchiája F-11. Azonos szintű kommunikáció az ISO/OSI hálózati modellben F-12. Hálózati topológiák KISSZÓTÁR TÁRGYMUTATÓ

17 Előszó 17 ELŐSZÓ A számítógépek széleskörű elterjedése jól megfigyelhető az élet szinte valamennyi területén, a kutatástól kezdve az oktatáson át az egészségügyig. Felsorolni is lehetetlen, mi mindenre lehet alkalmas egy személyi számítógép. Ez azonban nem mindig volt így. Csak hosszú évek alatt ismerték fel a fejlesztők, hogy a nyílt architektúrájú, szinte korlátlanul fejleszthető-bővíthető számítógépek jelentik az irodai, sőt az otthoni és más felhasználás igazi alternatíváját. A számítógép önmagában egy buta gép, ami csak az áram fogyasztására képes. Ezen alkatrészek összessége nélkül azonban nem lehetne tetszőleges szoftvereket futtatni, így a gyakorlatban a számítógép használhatatlan lenne. Az igényeinknek megfelelően összeállított számítógép vasa, a kézzel fogható részek, hardvereszközök történeti áttekintése nemcsak a modern alkatrészek képességeinek átláthatóvá tételéhez, hanem a céljainknak megfelelő eszközök kiválasztásához is elengedhetetlen. Aki szerelésre adja a fejét, annak még ennél is jobban kell ismernie a hardvert. Az alapgép (alaplap, processzor, memória) alapjaiban meghatározza egy összeállítandó gép teljesítményét, de a megfelelő videokártya nélkül nem várható kiváló képminőség a legjobb monitoroktól sem, a hangrendszer hiányában pedig hangkártyánk minősége sem garancia a kiváló hangzásra. A nagyteljesítményű rendszerek megfelelő hűtéséről is gondoskodni kell. A ház sem csupán esztétikai szerepet tölt be, mert vásárlásakor eldől, hány meghajtót tudunk beépíteni. A modern perifériák az átlagos céloknak tökéletesen megfelelnek, de ezek szakszerű kiválasztása is sok bosszúságot előzhet meg. Más konfigurációra van szüksége egy számítógéppel (is) dolgozó grafikusnak, zenésznek, titkárnőnek, tanárnak, egyetemistának, mint egy játékokat futtató gyermeknek vagy egy számítógépes házimozi-rendszert használó egyszerű felhasználónak. A megfelelő összeállítás nemcsak a pénztárcánkat kíméli, de biztosítja azt is, hogy hónapok, sőt évek múlva is elégedettek lehessünk számítógépünkkel, munkánkat, szórakozásunkat pedig ne korlátozza a gép kiépítettsége.

18 18 PC hardver kézikönyv A legtöbb esetben választási lehetőségek hosszú sora előtt állunk, bármely hardvereszköz kiválasztásáról is legyen szó. Sőt az egész számítógépkonfiguráció sem csupán egyféle típusú lehet, hiszen nemcsak Windows operációs rendszerrel telepített PC-nk lehet, hanem Mac OS X-et használó Apple-ünk. A szoftveres kérdésekkel részletesen nem foglalkozunk, de sohasem szabad elfelejteni, hogy ezek is jelentősen befolyásolják a számítógép teljesítményét. A gép ráadásul lehet asztali, hordozható, sőt tenyérméretű is. A mobil eszközök nemcsak hordozhatóságukkal hívják fel magukra a figyelmet, hanem nagy teljesítményükkel, egyszerű kezelhetőségükkel és alacsony fogyasztásukkal is. Meg kell említeni továbbá azokat az eszközöket, melyek nem a számítógép házában, hanem annak közvetlen környezetében használatosak és alkalmazásukkal a lehetőségek körét jelentősen kibővíthetjük. Ilyen a számítógéphez csatlakoztatható vagy azzal vezeték nélkül kommunikáló mobiltelefon, PDA, digitális fényképezőgép vagy kamera. Bár fő témánk a számítógépet felépítő hardverelemek története, felépítése, működése, beszerelése, nem szabad megfeledkeznünk ezekről a népszerű és széles körben elterjedt informatikai eszközökről sem. A szerző