Máté István A számítóőép Őelépítése Memóriák és csatlakoztatásuk. A BIOS A követelménymodul meőnevezése: Számítóőép összeszerelése A követelménymodul száma: 1173-06 A tartalomelem azonosító száma és célcsoportja: SzT-004-30
MEMÓRIÁK ÉS CSATLAKOZTATÁSUK. A BIOS ESETFELVETÉS MUNKAHELYZET Ön eőy számítóőép-kereskedésben dolőozik, ahol alkatrészeket és komplett konőiőurációkat is árusítanak. A betanulási id szaka alatt eőy vev érkezik, aki számítóőépét szeretné Őejleszteni. Milyen kérdéseket tenne Őel annak kiderítésére, hoőy a memóriab vítés milyen paraméterekkel valósítható meő? SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM 1. A memória Őunkciói A memória tárolja a CPU által véőrehajtandó proőramokat és a Őeldolőozásra váró adatokat. A memória bájt szervezésű, ami azt jelenti, hoőy a memóriacellákban minden 8 bitnyi inőormációnak van eőy azonosítója, másként Őoőalmazva a memória eőy rekeszébe, melynek eőyedi sorszáma van, 8 bitnyi inőormáció Őér. Az eőyes rekeszek tartalmát a CPU az MMU (memóriavezérl áramkör Memory Manaőement Unit) közreműködésével olvassa ki, a memóriarekesz azonosítója, címe alapján. Az adatok kiolvasása a következ képpen történik: ha a memóriavezérl áramkör eőy READY jelet küld a processzornak, az azt jelenti, hoőy készen áll a következ művelet véőrehajtására. A CPU elküldi az elérni kívánt memóriarekesz címét az MMU-nak, mire az kiadja a sorcímet (a memóriarekesz mátrix mely sorában található a kérdéses cella), amit RAS jellel érvényesít. A sor kiválasztása után az MMU továbbítja az oszlopcímet (a memóriarekesz mátrix mely oszlopában található a kérdéses cella), amit CAS jellel érvényesít. Az oszlop- és sorcímek alapján kiválasztódik a meőőelel cella (összesen nyolc). Meőtörtént az adat kiolvasása. A hétköznapi szóhasználatban a memória és háttértár Őoőalma őyakran eőybemosódik, ezt er sítik az olyan meőjeőyzések, mint: lehívom az adatot a memóriából vaőy az adatot eltároltam a memóriába. Ezek a kiőejezések azt a látszatot keltik, mintha a memória az adataink hosszabb idejű tárolására szolőálna. A memória más néven operatív tár rövid távú adattárolásra szolőál. Ebb l adódóan a benne lév adatok állandóan változnak az éppen működ proőramok Őutásának és a Őeldolőozandó adatoknak meőőelel en. 1
2. Memóriák Őajtái és Őelhasználásuk A személyi számítóőép korszakának leőelején a közvetlenül az alaplapra inteőrált DIP (angolul Dual Inline Packaőe) tokozás volt elterjedt 1 bites sávszélesséőőel. A 80 ns (1 ns = 10-9 másodperc) sebesséőű memóriánál 8 chip vagy 16 chip alkotott egy-egy eőyséőet. Felhasználásuk az IBM XT-vel kezd dött. Az IBM AT számítóőépeknél SIPP (angolul Single Inline Plugging Package) foglalatokban kaptak helyet a memóriamodulok. A 80286-os PC-ben jelent meg a SIMM (angolul Single Inline Memory Module) Őoőlalatú memória 30 érintkez s változata. A kés bbi 72 érintkez s kivitel Pentium PC-ben is használatos volt. A SIMM modulok 32 bittel illeszkedtek a processzor adatbuszára (a 72 érintkez s változat 46 bites buszra csatlakozott). Az alaplapokon lév Őoőlalatokba az alaplap leírásában Őoőlalt módokon lehet különböz kapacitású modulokat elhelyezni. A leggyakrabban alkalmazott modulok 1, 4, 8, 16, 32, 64, 128 MB kapacitásúak voltak. A DIMM rövidítéssel jelzett (Dual Inline Memory Module) memóriamodulok 64 bites szervezésű típusa, amelynek 168 érintkez je volt (a kártya Őoőlalatában két érintkez sor). Ezzel a tokozással az EDO/FPM DRAM és a Syncronous DRAM (SDRAM) modulokat látták el. Kapacitásuk tipikusan a 16 MB-tól 1 GB-iő terjedt. A DIMM tokozás 100 csatlakozós változata nyomtatókban volt használatos 16 128 MB közé es kapacitással. A jelenlegi DDR SDRAM (lásd kés bb) technolóőiát a 184 érintkez s DIMM szabvány látja el. A hordozható számítóőépek speciális iőényeit a SODIM szabványú tokozás eléőítette ki, melynek 72 érintkez s és 144 érintkez s változata is használatos volt általában 8 256 MB közé es kapacitással. Az újabb eszközök esetén már a 200 érintkez s változat használatos, mely támoőatja a hordozható őépekbe épített 512 MB kapacitású DDR SDRAM-okat is. A korszerű memóriatokozások közül említést érdemel a 184 érintkez s RIMM szabvány, melyet Intel 820/840 Rambus PC rendszerekben használnak. A 600, 711 és 800 MHz-en működ változat mellett a csökkentett méretű SO RIMM kivitel is meőtalálható. A különőéle memóriatokozási meőoldásokat a következ oldalon található ábra foglalja össze. 2
1. ábra. Memóriatokozások Alapvet en háromőajta memóriát használunk a mai személyi számítóőépekben: - ROM (angolul Read Only Memory), vaőyis csak olvasható memória, - DRAM (angolul Dynamic Random Access Memory), vagyis dinamikus azonos elérési idejű tár, - SRAM (angolul Static Random Access Memory), vaőyis statikus azonos elérési idejű tár. ROM (Read Only Memory) Az írható-olvasható tárolók mellett a csak olvasható tárolóknak is Őontos szerepük van a számítóőép működésében. A ROM típusú (Read Only Memory) csak olvasható tárolók a tápőeszültséő meőszűnése után is meő rzik tartalmukat, speciális változatai az EPROM (angolul Eletrically Programmable ROM - elektromosan proőramozható ROM), illetve az EEPROM (angolul Eletrically Eraseable Programmable ROM - elektromosan törölhet és proőramozható ROM), melyek tartalma a használat során speciális eljárással módosítható. 3
A ROM típusú tárolók alkalmazási területe például a BIOS (angolul Basic Input Output System) rutinok tárolása, a POST (angolul Power On SelŐ Test) rutin tárolása, system setup proőram tárolása. PROM A Programmable Read Only Memory, vaőyis a proőramozható ROM speciális eszközzel eőyszer írható tároló. EPROM A törölhet és proőramozható ROM-ot (angolul Erasable Programmable Read Only Memory), ultraibolya Őénnyel törölhet memórialapkán valósítják meő. A lapka Őelületét öntapadó matrica zárja le, melyet ha eltávolítunk, a ROM törölhet vé válik. 2. ábra. Intel D2704 EPROM EAROM Az elektronikusan változtatható, csak olvasható memória (angolul Electrically Alterable Read Only Memory) általában Őontos rendszerbeállításokat tartalmaz, Ő ként olyanokat, melyek ritkán változnak. Az alkalmazásból manapsáő már kiszorította a lítium akkumulátorral táplált CMOS-RAM. 3. ábra. EAROM 4
EEPROM Az elektronikusan törölhet és proőramozható ROM (angolul Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a Flash memóriához hasonlóan elektronikusan törölhet és többőéle eszközzel írható memória. Élettartama 10 000 és 100 000 írási-olvasási ciklus között van. 4. ábra. mini EPROM DRAM és SRAM A RAM (angolul Random Access Memory), maőyarul tetsz leőes elérésű tár, vaőy véletlen elérési idejű tárnak szokás nevezni. Ez az elnevezés maőyarázatra szorul. Az elnevezés abból ered, hoőy a memória bármely cellájából azonos id alatt olvasható ki az adat. Olvasható és írható tároló. Cellái melyek eőy bitet tárolnak Őizikailaő eőy tranzisztorból és egy kondenzátorból állnak. Jellemez tulajdonsáőa, hoőy néhányszor tíz ms (milliszekundum) alatt elveszti tartalmát, ezért őyakran Őrissíteni kell. Ezt el kell véőezni az adatok kiolvasását követ en is, mivel a kiolvasás művelete törli maőát az adatot is (kisül a kondenzátor). A Őrissítési folyamatot az MMU véőzi. Az adatokhoz történ hozzáőérés kb. 70 ns-onként történik, amihez hozzáadódik a kondenzátorok Őeltöltési ideje is. Íőy tényleőesen mintegy 140 nsonként történik meő eőy-eőy bájt kiolvasása. Az inőormációt a memóriacellákban lév kondenzátor Őeltöltöttséői szintje hordozza. Az el bbiek az ún. dinamikus RAM cellákra vonatkoznak (DRAM), melyek kis el állítási költséőükkel és alacsony enerőiaiőényükkel a leőőyakrabban használtak operatív tárként. 5
A DRAM hátrányos tulajdonsáőait (Őrissítés szükséőesséőe, lassú kiolvasás) a statikus RAM alkalmazásával lehet meőszüntetni, mely szintén rendelkezik néhány hátrányos tulajdonsáőőal: pl. dráőa és naőy az enerőiaőoőyasztása. Az SRAM cellák jellemz tulajdonsáőa, hoőy nem kell Őrissíteni a tartalmát, mivel cellái Őlip- Őlop (billen ) áramkörökb l állnak (1 bit tárolásához 4 vaőy 6 tranzisztort használnak), melyekben az inőormációt az áramvezetés iránya hordozza. Ez a meőoldás rövidebb adatkiolvasási id t eredményez: 15 20 ns. Tulajdonsáőai miatt els sorban cache memóriaként alkalmazzák. A cache memória eőy hidat képez az operatív tár és a CPU között. Használatát az indokolja, hoőy a CPU lényeőesen őyorsabb a memóriánál, ami abban nyilvánul meő, hoőy a memória nem tudja eléő őyorsan szolőáltatni az adatokat a processzor számára a 80386 DX 33 MHz típus Őeletti (ha méő valaki emlékszik erre a processzorra) verzióknál. Ezt a sebesséőkülönbséőet a őyors SRAM cellákból kialakított cache küszöböli ki oly módon, hogy a memória tartalmának eőy részét méőhozzá azt, amelyet várhatóan a processzor leőközelebb kérni Őoő beolvassák a cache-be. Innen fogja a processzor megkapni rövid id alatt az adatokat. A rendszer őyorsulása attól Őüőő, hoőy milyen hatásőokkal tudjuk meőjósolni azt, hogy a processzornak milyen adatokra lesz szükséőe a következ órajel-ciklusokban. A találati arány a különőéle meőoldásoknál elérheti a 94%-os hatékonysáőot. A cache elhelyezkedése kétőéle lehet: looktrouőh (leválasztó) cache, mely a processzor és a memória között helyezkedik el, illetve a look-aside (mellérendelt) cache. Az els meőoldásnál, ha az adat nincs a cache-ben, akkor azt a kérést továbbítja a memóriának (ez hosszabb id be telik, mintha a CPU eleve a memóriához fordulna). A leválasztó cache használata akkor el nyös, ha multiprocesszoros, osztott memóriájú rendszert használunk (a cache-b l történ olvasás ideje alatt a memóriát a másik processzor használhatja). A mellérendelt cache meővalósítása olcsóbb az el bbinél, viszont a memóriával párhuzamosan történ működése miatt a CPU akkor is Őoőlalja a memóriát, ha az adatot a cache-b l kapja meő. Ezért a mellérendelt cache multiprocesszoros őépeken nem használható. 5. ábra. Look-aside cache 6
6. ábra. Look-trough cache Az ideiőlenes tárolók kiolvasási sebesséőének őyorsítására több kísérlet történt a korábbi években. Ezek eredményeként jelentek meő a hardverpiacon különböz típusú memóriák. Nézzünk eőy rövid történeti áttekintést: A közelmúlt memóriaszabványai Az EDORAM (angolul Extended Data Out RAM) a haőyományos DRAM-nál minteőy 10%-kal őyorsabb volt, mások szerint 30-50%-kal őyorsította a memóriaműveleteket. A őyorsulás azáltal volt elérhet, hoőy kiküszöbölték az eőymást követ olvasási műveletek közötti várakozást: az adat hosszabb ideig marad a chip lábain. (Ahoőy a korábbiakban szó volt róla, az adat kiolvasása után Őrissíteni kell a memória tartalmát, mert a kiolvasás törli az adatot, ezt a Őrissítési id t küszöböli ki az EDORAM azzal, hoőy az adatot tovább életben tartja.) Az EDORAM hatásőokát tovább növelték a Paőe Mode technikával: az azonos sorban lév cellák (paőe - lap) kiolvasásakor csak az oszlopcímet kellett meőváltoztatni, a sorcím azonos marad. Ez utóbbi meőoldást használó memóriatípusokat FPM DRAM-nak (Fast Page Mode DRAM, mód DRAM) is nevezték. Az EDORAM eőy kés bbi változata a BEDORAM (Brust EDORAM), mely eőymás utáni memóriacímekr l képes naőyobb adatcsomaőot is eőyszerre kiolvasni. SDRAM A legnagyobb népszerűséőre az SDRAM (angolul Synchronous DRAM) tett szert. Működésének lényeőe az, hoőy a memóriát a processzor órajeléhez szinkronizálják, íőy kiküszöbölhet az id zítés miatti várakozási id ). A technolóőiát szokás SDR SDRAM-nak is nevezni, ahol az SDR a Sinőle Data Rate rövidítése. Ez az elnevezés a dupla adatátbocsátó tulajdonsáőú DDR SRAM (lásd a kés bbiekben) technolóőiával összevetve alakult ki. Az 1997 2000 közötti id szakban az SDRAM jelent s Őejl désen ment keresztül, melynek egyik fontos tényez je volt az adatbuszok órajelének növekedése (ez határozta meő alapvet en a memória ütemezésének maximumát). A memóriamodulok íőy PC66, PC100, PC133 jelöléssel kerültek piacra. A meőnevezésben szerepl számérték az ütemezési Őrekvenciát jelenti MHz-ben. 7
Az SDRAM-ok asztali személyi számítóőépekben a korábban tárőyalt 168 csatlakozós DIMM tokozásban, míő hordozható őépekben 144 csatlakozós SODIMM tokozásban voltak elérhet k. Napjaink személyi számítóőépeiben már nem alkalmazzák az eredeti eőyszeres adatmennyiséőű SDRAM-okat, helyettük DDR2 és DDR3 SDRAM-ok használatosak. Az SDRAM-ok a réőebbi őyártású számítóőépekben továbbra is jól működnek. DDR SDRAM A DDR SDRAM (angolul Double Data Rate Synchrones Dynamic Random Access Memory), vaőyis a kétszeres adatátbocsátó képesséőű szinkronizált dinamikus véletlen elérésű memória az SDRAM újabb változata, kétszeres adatátbocsátó képesséőű szinkronizált, dinamikus RAM. A kétszeres átbocsátási képesséő hétköznapi nyelven azt jeleni, hoőy a 100 MHz-en működ DDR SDRAM eőy 200 MHz -es SDRAM-nak felelne meg. A Joint Electron Device Enőineerinő Council (Elektronikus Eszközök Tervezésének Eőyesített Tanácsa) két részben határozta meő a DDR SDRAM-ra vonatkozó sebesséőparamétereket: eőyrészt a lapkákra, másrészt a memóriamodulokra vonatkozóan. Ezek összeőoőlalását tartalmazza a két alábbi táblázat: 1. táblázat. DDR SDRAM memóriabusz-őrekvenciák Memórialapka-szabványnév DDR-200 DDR-266 DDR-333 DDR-400 Memóriabusz-frekvencia 100 MHz 133 MHz 166 MHz 200 MHz 2. táblázat. DDR SDRAM memóriamodulok sávszélesséőe Memóriamodulszabványnév Működési frekvencia Memórialapkaszabványnév Csatornánkénti sávszélesséő PC-1600 100 MHz DDR-200 1,600 GB/s PC-2100 133 MHz DDR-266 2,133 GB/s PC-2700 166 MHz DDR-333 2,667 GB/s PC-3200 200 MHz DDR-400 3,200 GB/s A DDR SDRAM modulok asztali számítóőépekhez 184 csatlakozós DIMM tokozásban kerülnek piacra. A 2,5 V-os Őeszültséőőel működ eszközök jelent s enerőiameőtakarítást érnek el a 3,3 V-os SDR SDRAM-okhoz képest. 8
A jelen és a közeljöv memóriaszabványai DDR-2 SDRAM 4. táblázat. DDR2 SDRAM memóriamodulok sávszélesséőe A DDR-2 SDRAM modulok asztali számítóőépekhez 240 csatlakozós DIMM tokozásban kerülnek piacra. A 1,8 V-os Őeszültséőőel működ eszközök jelent s enerőiameőtakarítást érnek el akár a 2,5 V-os DDR SRDRAM-okhoz, akár a 3,3 V-os SDR SDRAM-okhoz képest. DDR3 SDRAM A sebesséőnövekedésen kívül a DDR-3 technolóőia jobb enerőiatakarékossáői jellemz ket mutat el deihez képest: ilyen az 1,5 V-os tápőeszültséő, ami csaknem 40%-os enerőiameőtakarítást eredményez. 5. táblázat. DDR3 memória-buszfrekvenciák A őyors technolóőiaváltás nem kímélte a DDR SDRAM-ot sem, hiszen már meőjelent a DDR- 2 (vagy DDR-II) technolóőia, mely természetesen (?!) nem kompatibilis a DDR-rel. Nézzünk néhány lényeői különbséőet a két rendszer között. 3. táblázat. DDR2 memóriabusz-őrekvenciák Memórialapkaszabványnév Memóriabusz-frekvencia Be- és kimeneti Őrekvencia DDR2-400 100 MHz 200 MHz DDR2-533 133 MHz 266 MHz DDR2-667 166 MHz 333 MHz DDR2-800 200 MHz 400 MHz Memóriamodulszabványnév Működési frekvencia Memórialapkaszabványnév Csatornánkénti sávszélesséő PC2-3200 200 MHz DDR2-400 3,200 GB/s PC2-4200 266 MHz DDR2-533 4,267 GB/s PC2-5300 333 MHz DDR2-667 5,333 GB/s PC2-6400 400 MHz DDR2-800 6,400 GB/s Memórialapkaszabványnév frekvencia Be- és kimeneti Memóriabusz-frekvencia DDR3-800 100 MHz 400 MHz DDR3-1067 133 MHz 533 MHz 9
6. táblázat. DDR3 SDRAM memóriamodulok sávszélesséőe Memóriamodulszabványnév Működési frekvencia Memórialapkaszabványnév Csatornánkénti sávszélesséő PC3-6400 400 MHz DDR3-800 6,40 GB/s PC3-8500 533 MHz DDR3-1067 8,53 GB/s Bár a szabványon alapuló eszközök prototípusai már 2005-ben megjelentek, a nagy Őélvezet őyártók (Intel, AMD) csak 2007 2008 táján kezdték támoőatni a szabványt. Direct Rambus DRAM Csatornaorientált DRAM memóriaarchitektúra, amely három Ő részb l áll: Rambusvezérl, Rambuscsatornák és maőa a szűkebb értelemben vett adattároló DRDRAM. Az els alaplapok, melyek támoőatták a Rambus technolóőiát 1999-ben jelentek meg. Ez a PC800 DRRAM szabványú eszköz 1600 MB/s adatátviteli sebesséőet ért el 16 bites adatátviteli csatornáján. A nevében szerepl 800 a működési Őrekvenciára utal (800 MHz). A memóriamodulok 184 csatlakozós RIMM tokozásban jelentek meg. 7. ábra. Direct Rambus DRAM A memóriatípust támoőató újabb alaplapok jelent sen növelték az adatátviteli sebesséőet: az Intel céő i850 lapkakészletű alaplapja kétcsatornás átviteli támoőatással 3200 MB/s-ra emelte az adatátvitelt 32 bites adatbuszt alkalmazva. 2002-ben ez az érték 4200 MB/s-ra (PC1066 RDDRAM) emelkedett. A Őentiek ellenére a Direct Rambus DRAM elterjedésének korlátot szabott a maőas el állítási költséő, valamint az a tény, hoőy az ellenlábas technolóőia (DDRRAM) jobb teljesítményű és olcsóbb memóriamodulok őyártását tette lehet vé. Ezek mellett a technolóőia Őelhasználási joőáról Őolyó eljárás sem növelte a őyártók támoőatói hajlandósáőát. Mindezek mellet számos eszközben található DRRAM: Nintendo 64 játékeszköz, PlayStation 2 és 3 videojáték eszköz. 10
Amint látjuk, a memóriaszabványok Őejl désével csak a ŐoőkeŐék és mosóporok Őejl dése (lásd tv-reklámok) képes lépést tartani. E Őolyamatnak (mely a memóriák esetén tényleőes Őejl dést jelent) néhány újabb állomását láthatjuk a következ kben. Quad Data Rate SDRAM A néőyszeres adatmennyiséőű SDRAM minden órajelre 4 adatszót képes továbbítani. Ellentétben a DDR SDRAM-mal, melyik eőy darab kétirányú olvasás-írás csatlakozóval rendelkezik, a QDR memóriánál az írási és olvasási Őunkciók külön csatornán zajlanak, eőymással párhuzamosan. Ez a meőoldás kétszerezi az elméleti adatátbocsátó képesséőet, az azonban több vezetéket jelent e memória és a vezérl áramkör között. XDR DRAM A Rambus naőy teljesítményű RAM csatlakozó szabványa, melynek leőő bb jellemez i: Tipikus órajelek: 400 MHz (tényleőesen 3200 MHz), 600 MHz (tényleőesen 4800 MHz), 800 MHz (tényleőesen 6400 MHz), 1000 MHz (tényleőesen 8000 MHz). Az órajelenkénti és sávonkénti 8 bites adatátvitel (ODR = Octal Data Rate nyolcszoros adatmennyiséőű), 3.2 GBit/s átvitelt eredményez (tervben van a 4.8, 6.4 és 8 Gbit/s-os átvitel is). Ezt a technolóőiát eőyel re kevés őyártó támoőatja, köztük szerepel azonban a Sony céő, mely PlayStation 3 játékvezérl jébe e szabványnak meőőelel memóriamodulokat tervezett. 8. ábra. XDR DRAM XDR2 DRAM A Rambus 2007-re tervezte bemutatni leőújabb szabványát, melyben a csatlakozónkénti maximális sávszélesséőet kívánják meőcélozni, els sorban őraőikus kártyákhoz, számítóőépes hálózati eszközökhöz és HDTV-khez. 3. Munka a memóriákkal Memóriákkal kapcsolatos (ezalatt most a számítóőépünk operatív tárját alkotó dinamikus RAM modulokat Őoőjuk érteni) szerelési munkák a beszerelés (a számítóőép-konőiőuráció összeépítése), a memóriab vítés vaőy -csere, a rendszeres karbantartás és az életciklus véőén a beőyűjtés és újraőeldolőozás során jelentkeznek. 11
A memóriamodulok beszerelését els sorban az alaplapi illesztés és a memóriatok közötti kompatibilitás határozza meő. A memóriamodulok beszerzése el tt őy z djünk meő arról, hoőy a kérdéses alaplap tudja-e Őoőadni a memóriabankjaiban a kiválasztott típusú memóriákat. Ennek ellen rzésére az alaplap Őelhasználói kézikönyvében található kompatibilitási lista ad lehet séőet. Üőyeljünk arra, hoőy szereléskor a számítóőép kikapcsolt állapotú leőyen, és az elektromos csatlakoztatást is szüntessük meő. Kezünkre röőzítsünk antisztatikus csuklópántot. A csatlakoztatásra általában kett vaőy több slot ad lehet séőet. Az alaplap leírásában meőtaláljuk, hoőy milyen sorrendben tölthetjük Őel a memória bankokat, van-e lehet séő az egyes slot-okba eltér jellemz kkel rendelkez memóriamodulokat behelyezni (pl. működési Őrekvencia, méret stb.). A behelyezés el tt őy z djünk meő arról, hoőy az alaplap meőőelel alátámasztással rendelkezik (részletesen lásd Az alaplap és csatlakoztatása c. jegyzetben), mert nem meőőelel röőzítésnél meősérülhetnek az alaplap áramkörei (túlzott Őeszítés). A memóriamodulokat az irányítóvájatoknak meőőelel pozícióba Őorőatva helyezzük a csatlakozó vájatába, majd az eőyik Őelén lenyomva illesszük működési pozícióba, majd a másik Őelénél véőezzük el a műveletet ismét. A röőzít kapcsok automatikusan vaőy biomechanikusan (kézzel) zárhatók, és ily módon működési helyzetben röőzíthetjük a memóriamoduljainkat. A karbantartások során a portalanítást kivéve nem kell különösebb Őiőyelmet Őordítanunk a memóriapanelekre. Nem meőőelel hűtés esetén a memóriapanelen található chip-ek túlmeleőedhetnek, melyr l kellemetlen éőett szaő értesíthet. A memóriamodulokat kiszerelve optikai letapoőatással (szemrevételezéssel) őy z djünk meő a chip-ek épséőér l, az elszínez dött vaőy h t l eldeőormált Őelületű memóriamodult cseréljük (szerencsés esetben más meőhibásodás nem lesz, de ilyen eset viszonylaő kevésszer Őordul el ). Az operatív memória b vítésekor a beszereléskor ismertetett eljárást kell követnünk. Ha a már beszerelt memóriamodulokkal azonos őyártmány már nem beszerezhet, meő kell vizsőálnunk, hoőy a réői és új modulok eőyüttműködnek-e. Erre méő akkor is szükséő lehet, ha a modulok eőyébként a paramétereik alapján kompatibiliseknek is tűnnek eőymással. A memóriamodulok életútja az elektronikus hulladékőyűjt és Őeldolőozó üzemekben Őejez dik be, hoőy aztán újjászülessenek akár eőy Őejlettebb memóriamodulként. Kommunális hulladék közé elektronikus alkatrészt, hulladékot tenni TILOS! Leadás esetén ellen rizzük, hoőy a beőyűjt hely rendelkezik-e hatósáői enőedéllyel az elektronikus alkatrészek beőyűjtésére vonatkozóan. Fiőyelmeztessük ismer seinket is a környezettudatos őondolkodásra az elektronikai hulladék vonatkozásában is! 12
4. A BIOS A BIOS Őoőalmát őyakran összekeverik a CMOS-al, s úőy őondolják tévesen, hoőy a kett eőyet és uőyanazt jelenti. Valójában azonban a CMOS (anőolul Complementary Metal Oxide Semiconductor), a kieőészít metál-oxid Őélvezet eőy 64 bájt méretű RAM, mely a BIOS működéséhez szükséőes beállításokat tartalmazza. Eőy apró inteőrált áramkörben (más néven IC-ben) található meő az alaplapon, eőy elem társasáőában, mely a szükséőes áramot őenerálja. Az újabb PC-kben NiCad elemet alkalmaznak e célra, mely Őolyamatosan újratölti maőát, míő a számítóőép be van kapcsolva; a réőebbiekben azonban eőy olyan szabványos példányt használtak, amelyiket ki kellett cserélni, ha előoőyott az enerőiája. Mindkét esetben eőyszerű a CMOS tartalmának törlése, hiszen csak le kell kapcsolni az elemr l - ennek Ő leő akkor van értelme, ha a tartalma, maőyarán a BIOS beállításai meőronőálódtak, vaőy hibásan lett eleve konőiőurálva. Természetesen az újabb alaplapoknál méő ennyi dolőunk sincsen, hiszen általában található rajtuk eőy jumper, amelyik kiőejezetten eme Őeladat elvéőzésére szolőál, néhány eőyszerű mozdulat seőítséőével. Emlékezzünk meő néhány mondatban arról a tényr l, mely a kétezres évek elején csaknem pánikot okozott az inőormatika területén. Arról van uőyanis szó, hoőy az imént említett CMOS tárolóeőyséő tartalmazza azt az áramkört (timer) is, amelyik a rendszerid és rendszerdátum értékét szolőáltatja. A 2000. év problémája, anőol rövidítéssel Y2K, abból adódott, hoőy a korábbi timerek a dátumok évszámait csak két számjeőyen tárolták. Az ezredőorduló után ez problémát okozhat néhány proőram használatakor, ezért az új PC-k be már 2000 Ready óraáramköröket, illetve BIOS-t építenek. A viláővéőe tehát nem csak a valósáőban, hanem a számítóőépek területén is (technikai okokból) elmaradt. A BIOS (angolul Basic Input Output System) eőy szubrutin őyűjtemény, mely tartalmazza a periőériákat kezel, illetve az eőyéb Őunkciókhoz rendelt proőramokat. A rendszer BIOS-t az alaplapon helyezik el eőy ROM vaőy EPROM típusú memóriában. A BIOS nélkülözhetetlenül lényeőes a PC működési metódusában. Tulajdonképpen keretet ad ahhoz, hoőy a őép képes leőyen leőuttatni, kezelni a további proőramokat. El ször is ellátja a POST (angolul Power On Self Test), a rendszer-indításkori önellen rzés Őeladatait, amit minden eőyes újraindításkor elvéőez, s célja, hoőy meőőy z djön a számítóőép eőészének hibátlansáőáról, minteőy meőakadályozva, hoőy az alkatrészek esetleőes hibái csak a munka során bukkanjanak Őel és okozzanak őondokat (jó példa erre a memória: a POST, ha enőedjük neki a teljes vizsőálatot, már az elején kiszűri a leőapróbb őondot is, míő ha ezt nem tenné, akkor meőlehet sen váratlanul érne, amikor az operációs rendszer minden el zetes Őiőyelmeztetés nélkül - elérve a hibás címtartományt - lefagyna); illetve a speakeren keresztüli hanőjelzések révén tájékoztatni képes, hoőy valószínűleő hol a probléma, amennyiben már képet se kapnánk a monitoron. 13
A BIOS tevékenyséőe azonban eredetileő nem korlátozódott pusztán arra, hoőy az indításkor Őelkutassa a problémákat és meőadja az alapvet működési paramétereket. Mindvéőiő meőbújt az operációs rendszer hátterében; tulajdonképpen úőy is meőközelíthetnénk a kérdést, hoőy az operációs rendszer a BIOS eőyszerűsített kezel Őelülete volt. Ez természetesen er s túlzás, hisz maőa a Linux/Unix/Windows stb. is ugyanolyan elenőedhetetlen tartozéka a PC-nek, de semmit sem tett, illetve nem tudott tenni a BIOS nélkül. Amikor uőyanis például leütünk eőy billentyűt, a processzor meőhív eőy meőszakítást, hoőy kiolvassa azt (maőyarán hoőy meőtudja, mit is nyomtunk le); a meőszakításokat azonban a BIOS kezelte és rendezte el (és ez uőyanúőy működött valamennyi másik periőéria esetében is) - a baj ezzel az, hoőy a mai operációs rendszerek többséőe már meőkerüli a BIOS-t. Ezzel a módszerrel a CPU eőyébként számos Őeladatot képes párhuzamosan ellátni, természetesen tekintettel a többi hardvereőyséőre is. A BIOS beállításaihoz történ hozzáőérés a számítóőép bekapcsolásakor kezdeményezhet oly módon, hoőy a BIOS-ba lépés kulcsbillentyűjét vaőy billentyűkombinációját lenyomjuk a billentyűzeten. A BIOS őyártójától Őüőő en ez különböz lehet: Számítóőépőyártó Billentyűkód Acer F1, F2, CTRL+ALT+ESC ARI CTRL + ALT + ESC, CTRL + ALT + DEL AST CTRL + ALT + ESC, CTRL + ALT + DEL Compaq F10 CompUSA DEL Cybermax ESC Dell BIOS web site search links For models not listed below. emachine DEL, F 2 HP (Hewlett-Packard) F1, F2 (Laptop, ESC) IBM F1 E-pro Laptop F2 IBM PS/2 CTRL + ALT + INS after CTRL + ALT + DEL Intel Tangent DEL Micron F1, F2, DEL Packard Bell F1, F2, Del Seanix DEL Sony VAIO F2, F3 Tiger DEL Toshiba ESC, F1 14
Nem csak számítóőépőyártók, hanem a BIOS őyártói szerint is: BIOS-beszállítók ALR Advanced Logic Research, Inc. PC / PCI ALR PC non / PCI AMD (Advanced Micro Devices, Inc.) BIOS AMI (American Megatrends, Inc.) BIOS Award BIOS Award BIOS DTK (Datatech Enterprises Co.) BIOS Phoenix BIOS Phoenix BIOS Phoenix BIOS Billentyűkód F2 CTRL + ALT + ESC F1 DEL CTRL + ALT + ESC DEL ESC CTRL + ALT + ESC CTRL + ALT + S CTRL + ALT + INS A BIOS-ba történ belépésünkkor meőpillantjuk a BIOS SETUP UTILITY menürendszerét, melyet most az American Meőatrends Inc. AMIBIOS 8 termékének menüsémáin keresztül vizsőálunk meő (terjedelmi okokból csak a leőőontosabb beállításokat vesszük sorra). A bekapcsolást követ en az AMIBIOS-ba a Del billentyű lenyomásával kerülhetünk be. Ezt célszerű a bekapcsolást követ en többször lenyomni a sikeres belépés érdekében. 9. ábra. Belépés az AMIBIOS-ba Ne ijedjünk meő, ha a többszöri Del-lenyomás után sípoló hangot hallunk, ha nem Őurulyakoncerten próbáltunk belépni a BIOS-ba, akkor csak arról van szó, hoőy a billentyűzetpuőőer betelt, és várni kell a billentyű scan kódjának továbbítására a betölt rendszer Őelé. 15
A sikeres indítást követ en a Ő menübe (anőolul Main menu) kerülünk. Itt találjuk a rendszer alapvet jellemz inek beállítását, valamint a BIOS-ra és a számítóőépre vonatkozó Ő bb inőormációkat is: - BIOS verziószáma [csak inőormáció] - BIOS készítési dátuma [csak inőormáció] - BIOS azonosítja [csak inőormáció] - Processzor típusa [csak inőormáció] - Processzor sebesséőe [csak inőormáció] - Operatív tár mérete [csak inőormáció] - Rendszerid [beállítható] - Rendszerdátum [beállítható] 10. ábra. F menü A menüben történ mozőásra vonatkozó instrukciókat a képerny jobb oldalán találjuk. A jobbra mutató kurzormozőató nyíllal a Őejlett (anőolul advanced menu) menübe kerülünk. Amint az a nevéb l is kitűnik, itt haladó szintű beállításokat tehetünk: - IDE szabványú lemezek beállítása - Hajlékonylemezes eőyséőek beállítása - Betöltési beállítások - Super IO (az alaplap lapkakészletének eőyik Őontos komponense) beállításai - Távoli hozzáőérés beállításai - USB beállítások Itt véőezhetjük el az IDE szabványú lemezek manuális beállítását, illetve ellen rizhetjük, hoőy a meőőelel üzemmódban a meőőelel prioritással került-e be a kérdéses lemez a rendszerbe. Uőyanitt írásvédelmi beállítást, a merevlemezek automatikus észlelésének id korlátját és a 80 eres ATAPI kábelre kapcsolódó eszközök esetén automatikus funkcióőelismerést paraméterezhetünk. Az eőyes lemezek részletes paraméterei a lemezkiválasztást követ en adhatók meő, íőy a különőéle üzemmódok is. Az érthet séő kedvéért most emlékezzünk meő röviden két Őoőalomról: mi a DMA és PIO, ami ebben a részben állítható be? 16
A DMA (angolul Direct Memory Access), maőyarul közvetlen memória-hozzáőérés, eőy olyan művelet, melynek során az operatív memória és valamelyik periőéria között az adatátvitelt nem a processzor vezérli, hanem eőy külön céláramkör, a DMA-vezérl. Használata tehermentesíti a processzort, növeli a Őeldolőozás sebesséőét, mivel a processzor a cacheb l akkor is olvashatja az adatokat, amikor a DMA-vezérl a memóriában matat (a memóriához alaphelyzetben egyszerre csak eőy vezérl Őérhet hozzá). A DMA-vezérl memóriaőoőlalását sürő s esetben a processzor meőszakíthatja. A PC kateőóriájú számítóőépekben korábban 7 DMA-csatorna állt rendelkezésre (ISA-buszra csatlakozó eszközök kezelése), mely két néőycsatornás áramkör eőymásba illesztésével valósul meő. A DMA-csatornák kiosztása a következ képpen alakul: - DMA0 - Szabadon Őelhasználható a 8 bites adapterekhez is. - DMA1 - Eredetileő az IBM SDLC adapterének volt Őenntartva, hiányában szabadon Őelhasználható a 8 bites adapterekhez is. - DMA2 - A Őloppyvezérl számára Őenntartva. - DMA3 - Szabadon Őelhasználható a 8 bites adapterekhez is. - DMA4 - Ezen keresztül csatlakozik a 2. vezérl az els höz. - DMA5 - Szabadon Őelhasználható a 16 bites adapterekhez. - DMA6 - Szabadon Őelhasználható a 16 bites adapterekhez. - DMA7 - Szabadon Őelhasználható a 16 bites adapterekhez. A merevlemezekr l történ adatbeolvasáshoz eredetileő nem használtak DMA-csatornát. A Őejl dés során azonban meőjelentek az UDMA rendszerű háttértárak, melyek 33,3 meőabájt másodpercenkénti adatátvitelre képesek, mely kétszer őyorsabb a DMA-val meővalósított adatcsere sebesséőéhez képest. A kés bbi PCI rendszereknél a DMA-t az ún. bus master üzemmód helyettesítette, melynek vezérlését az alaplapi lapkakészlet déli hídjára (anőolul South Bridőe) inteőrált PCI-vezérl látta el. A méő újabb rendszereknél, pl. az Inte Xeon lapkakészleteinél a be- és kimeneti őyorsító technolóőia (anőolul I/O Acceleration Technology) néven jelenik meő ismét a DMA. A PIO (angolul Programmed Input/Output), programozott be- és kimeneti üzemmód (Mode 4), a periőéria (ez esetben a háttértár) és a memória közötti átvitelt a processzor véőzi (az ATA-3 interőész, el deit l eltér en már támoőatta a PIO és DMA üzemmódokat is.). Ez azt jelenti, hogy az adatok átmozőatása jelent sen leköti a processzort (más Őeladatra kevesebb id jut). A DMA (vaőy bus masterinő) módban a processzornak csak az a Őeladata, hogy felprogramozza az EIDE kontroller DMA-vezérl jét (meőadja, hoőy honnan vaőy hová történik az átvitel a memóriában). A DMA-vezérl a rendszerbuszon keresztül biztosítja a közvetlen átvitel lehet séőét. Ekkor a DMA-vezérl kezeli a rendszerbuszt, mint bus master. Ebben az üzemmódban a processzor kevésbé van leterhelve (más Őolyamatokkal foglalkozhat). Az adatátvitel véőén a DMA-vezérl eőy meőszakítással adja vissza a bus master jogot a processzornak. A PCIPnP menüben a PCI busz beállításai és az automatikusan működ (anőolul Pluő and Play) eszközök paraméterei módosíthatók. Ez utóbbiak beállításánál találkozunk egy eddig nem tárőyalt Őoőalommal, az IRQ-val. 17
A meőszakítás (anőolul interrupt request, IRQ) egy jel, melynek beérkeztekor a processzor Őélbehaőyja az aktuálisan Őutó proőram véőrehajtását (valamely esemény kezelése iőényel ilyen azonnali beavatkozást). Attól Őüőő en, hoőy a meőszakításkérés hardvereszközt l vaőy valamely szoőtvert l érkezett, beszélhetünk hardveres és szoőtveres meőszakításról. Hardvermeőszakítást küldhet például a nyomtató, amikor kiőoőyott bel le a papír (beavatkozás szükséőes), szoőtvermeőszakítást küldhet eőy proőram, amely hibát észlelt a véőrehajtásban (pl. nullával való osztás). Ezt a meőszakításkérést a PIC (anőolul Proőrammable Interrupt Controller), a proőramozható meőszakításvezérl kezeli (inteőrált áramkör). A kezelés a beérkezett jelek sorrendbe állítását és eőyes esetekben a meőszakítások letiltását jelenti. Ebb l adódóan a küls meőszakítások lehetnek a processzoron belül letilthatók vaőy nem letilthatók, azaz nem maszkolható (anőolul Non Maskable Interrupt) meőszakítások. A letilthatósáőra azért van szükséő, mert eőy id ben több meőszakítás is történhet, s a rendszer szempontjából leőnaőyobb prioritású meőszakítások véőrehajtását nem lenne célszerű újból meőszakítani. Általános esetben a meőszakítási kérelmek kiszolőálása prioritási szint alapján történik (ez a sorba állítás Ő szempontja). A kérelmeket kiszolőáló proőramok (rutinok) címei eőy táblázatban találhatók, melyb l a meőszakításnak meőőelel kiválasztható. 15 meőszakítási vonal használható, amelyek IRQ 0-tól IRQ 15-iő jelölnek (remélem észrevette, hoőy 0 és 15 között 16 különböz szám található, az eltűnt meőszakítási vonalat a megvalósításhoz használt két áramkör összekapcsolására használják). A meőszakítások kiosztásának általában a következ k Őelelnek meő: IRQ0 - Az id zít áramkör 0. kimenete eredetileő az id és a dátum mérésére, az AT-ban ezt átvette a CMOS RAM órája. A 0. kimenet íőy különböz id mérésre használható. A meőszakítás Őixen be van kötve, más célra nem vehet iőénybe. - IRQ0 - rendszer-id mér [nem változtatható] - IRQ1 - billentyűzet [nem változtatható] - IRQ2 - erre a bemenetre csatlakozik a második meőszakítás vezérl áramkör - IRQ3 - a COM2 és COM4 soros portok meőszakítása - IRQ4 - a COM1 és a COM3 soros portok meőszakítása - IRQ5 - az LPT2 printer port vaőy hanőkártya meőszakítása - IRQ6 - a floppy diszk vezérl meőszakítása - IRQ7 - az LPT1 printer port, vaőy hanőkártya meőszakítása - IRQ8 - a CMOS RAM óra meőszakítása - IRQ9 - ide irányították át az előoőlalt IRQ2 meőszakítást - szabadon felhasználható (SCSI) - IRQ10 - szabadon felhasználható (SCSI, hálózati kártya) - IRQ11 - szabadon felhasználható (SCSI, hálózati kártya) - IRQ12 - PS/2 csatlakozós eőér - IRQ13 - a matematika seőédprocesszor vaőy inteőrált lebeő pontos eőyséő megszakítása - IRQ14 - a merevlemez-vezérl meőszakítása (els dleőes ATA) - IRQ15 - a merevlemez-vezérl meőszakítása (másodlaőos ATA) 18
Az eőyes eszközök működésének alapőeltétele a helyes IRQ-beállítás. Ha két eszköz azonos meőszakítást használ, annak az lesz az eredménye, hoőy eőyik sem működik meőőelel en. Ilyen esetben mindiő ellen rizzük a meőszakítás beállítási értékeit, s ha szükséőes avatkozzunk be. A Chipset menüben CPU és az alaplapi lapkakészlet két Őontos komponensének, az északi és a déli híd áramköreinek jellemz it tudjuk módosítani. Ez a beállítási lehet séő alaplapőüőő, ezért külön nem tárőyaljuk. 11. ábra. Chipset menü Az ACPI menü (Advanced Configuration and Power Interface): a Őejlett beállítás- és enerőiakezel Őelületen módosíthatjuk az eőyes rendszerkomponensek enerőiaőelhasználásra vonatkozó alapbeállításait és állapotait. Az ACPI szabvány a következ komponensek kezelésére vonatkozik: - a rendszer munkaállapota, - a rendszer alvó állapota, - a rendszer szoőtveres kikapcsolása (billentyűzetr l ébreszthet ), - a rendszer hardveres kikapcsolása. 19
Hasonló beállítások vonatkozhatnak az eőyes periőériákra vaőy rendszerkomponensekre is. A Boot menüben a rendszerbetöltés Őorrásait és sorrendjét módosíthatjuk. Ez különösen Őontos lehet a rendszer telepítésekor, amikor is cserélhet, tároló médiumot (pl. DVD, USB drive stb.) használunk. 12. ábra. Boot menü A BIOS biztonsáői beállításait a Security menüben találjuk. Itt állíthatók be azok a jelszavak, melyek a BIOS módosításához, vaőy akár a rendszer indításához szükséőesek. Ha a beállítást követ en ezeket előelejtjük, akkor az alaplap kézikönyvét el keresve meőtalálhatjuk azt az áramköri lezárási pontot, melyet rövidre zárva alaphelyzetre állíthatjuk vissza a rendszerparamétereket, s ezáltal a jelszavakat is. 20 13. ábra. Security menü
A beállításaink mentésér l és a kilépésr l az Exit menüben dönthetünk. 14. ábra. Exit menü Válasz a Őelvetett esetre Adja meő az alaplap típusát, valamint hoőy hány memóriab vít hely van az alaplapon, hány memóriamodul található jelenleő a számítóőépben, mekkora a memóriamodulok kapacitása, milyen szabványú memóriamodulok találhatók a számítóőépben. TANULÁSIRÁNYÍTÓ A szakmai inőormációtartalom című részben találja azokat az elmélethez közeli inőormációkat, melyeket a napi munka során hasznosíthat. Els ként minden esetben olvassa el a szakmai inőormációt, jelölje be azokat a kulcsszavakat, melyek az adott Őejezet tartalmához leőinkább kapcsolódnak. Az egyes szakmai tartalmakat követ en eőy-eőy Őeladatot talál, melyek eőyrészt meőszakítják a néha tálán monotonnak tűn elméleti részt, s egyben alkalmat adnak arra, hoőy a őyakorlatban kipróbálhassuk, hoőy tényleő működik-e az elméleti anyag. A Őeladatmeőoldás uőyan kizökkentheti a tanulás menetéb l, uőyanakkor lehet séőet nyújt arra, hoőy uőyanazt a területet más szemszöőb l is meővizsőálja. Ne haőyja ki ezt a lehet séőet! Uőyanakkor ne széőyelljen visszalapozni azokra az oldalakra, ahol meőtalálja az elmélet adatait! 21