Úvod do hardware PC

transcript

Úvod do hardware PCÚvod do hardware PC

Bit, Byte nebo snad byt ?Bit, Byte nebo snad byt ?

bit (BInary digiT)bit (BInary digiT) [jednotka b][jednotka b]

Bit je nejmenší informační jednotka v Bit je nejmenší informační jednotka v binárním kódu počítače, která nabývá binárním kódu počítače, která nabývá hodnot 0 a 1.hodnot 0 a 1.

byte [jednotka B]byte [jednotka B]

Byte je osm po sobě jdoucích bitů.Byte je osm po sobě jdoucích bitů.

Co vidíme uvnitř PC ?Co vidíme uvnitř PC ?

MotherboardMotherboard

AGP (Advanced Graphics Port) Rozšiřující slot výhradně pro umístění grafického

akcelerátoru. V režimu AGP 4× je přenosová rychlost AGP sběrnice až 1066 MB/s.

Sběrnice PCIPro připojení nejrůznějších karet, které rozšiřují

funkce počítače. Přenosová rychlost PCI sběrnice je 133MB/s, šířka dat je 32b a taktovací frekvence 33MHz.

Sběrnice ISAZastaralý typ sběrnice, většinou se již na základních

deskách nevyskytuje. Je pomalejší než PCI.

SběrniceSběrnice

Procesor

ProcesorProcesorProcesor (neboli CPU – Central Processing Unit) je řídící jednotka počítače, představuje hlavní výpočetní sílu, která zpracovává a provádí instrukce programů. Procesory pro platformu PC mají všechny jednotnou základní sadu instrukcí x86, která zajišťuje vzájemnou (i zpětnou) kompatibilitu procesorů.

Výrobce procesoru Intel – větší stabilita a bezproblémovostAMD – vysoký výkon za dobrou cenuVIA – minimální cena, průměrný výkon

Frekvence procesoru Udává rychlost zpracovávání dodávaných dat (1GHz – miliarda základních úkonů za sekundu).

Paměť cachePaměť cache Dvouúrovňová vyrovnávací paměť uvnitř procesoru. Operační Dvouúrovňová vyrovnávací paměť uvnitř procesoru. Operační

paměť není tak rychlá, aby procesor nemusel na data z ní nikdy paměť není tak rychlá, aby procesor nemusel na data z ní nikdy čekat. Cache je několikanásobně rychlejší než operační paměť a čekat. Cache je několikanásobně rychlejší než operační paměť a uchovává data nejčastěji požadovaná procesorem, což vede ke uchovává data nejčastěji požadovaná procesorem, což vede ke zvýšení výkonu procesoru (až o desítky procent).zvýšení výkonu procesoru (až o desítky procent).

Cache první úrovně (L1)Cache první úrovně (L1)

pracuje stejnou rychlostí jako procesor, ale má velmi pracuje stejnou rychlostí jako procesor, ale má velmi malou kapacitu. Tato cache má velký vliv na výkon malou kapacitu. Tato cache má velký vliv na výkon procesoru.procesoru.

Cache druhé úrovně (L2)Cache druhé úrovně (L2)

je pomalejší, ale má větší kapacitu než L1. Méně je pomalejší, ale má větší kapacitu než L1. Méně ovlivňuje výkon procesoru. ovlivňuje výkon procesoru.

ChlazeníChlazení Jádro procesoru je čtvereček o Jádro procesoru je čtvereček o

obsahu asi 1 cmobsahu asi 1 cm22. Tento . Tento čtvereček odebírá kolem 50W čtvereček odebírá kolem 50W energie a velkou část z ní energie a velkou část z ní přemění na teplo. Bez přemění na teplo. Bez chlazení by se procesor za chlazení by se procesor za několik sekund upekl tímto několik sekund upekl tímto teplem.teplem.

kovové žebroví ochlazované kovové žebroví ochlazované ventilátorem ventilátorem

speciální teplovodivá pasta – speciální teplovodivá pasta – kontakt mezi jádrem CPU a kontakt mezi jádrem CPU a chladičem, zabraňuje vzniku chladičem, zabraňuje vzniku vzduchových kapesvzduchových kapes

Operační paměť (Operační paměť (RAMRAM – Random Access Memory) – Random Access Memory) slouží proslouží pro uchovávání aktuálně zpracovávaných dat. K uchování obsahu uchovávání aktuálně zpracovávaných dat. K uchování obsahu potřebují elektrický proud (proto se její obsah po vypnutí potřebují elektrický proud (proto se její obsah po vypnutí počítače ztrácí).počítače ztrácí).

RAM má velkou přenosovou rychlost RAM má velkou přenosovou rychlost (během sekundy přenese (během sekundy přenese stovky až tisíce MB). stovky až tisíce MB).

Postupně v průběhu vývoje platformy PC vznikaly nové typy Postupně v průběhu vývoje platformy PC vznikaly nové typy pamětí, které však nejsou vzájemně kompatibilní.pamětí, které však nejsou vzájemně kompatibilní.

Významy zkratekVýznamy zkratek SIMM = Single Inline Memory ModulSIMM = Single Inline Memory Modul FPM = Fast Page ModeFPM = Fast Page Mode EDO = Extended Data OutEDO = Extended Data Out DIMM = Dual IMMDIMM = Dual IMM SDRAM = Synchronous Dynamic RAMSDRAM = Synchronous Dynamic RAM DDRAM = Double Data RAMDDRAM = Double Data RAM RIMM = Rambus IMMRIMM = Rambus IMM RDRAM = Rambus Dynamic RAMRDRAM = Rambus Dynamic RAM

Paměťové kartyPaměťové karty Pracují na elektronickém principu, ale svůj obsah si dokáží uchovat i bez příkonu Pracují na elektronickém principu, ale svůj obsah si dokáží uchovat i bez příkonu

elektrického proudu. Mají nižší přenosovou rychlost než operační paměť RAM.elektrického proudu. Mají nižší přenosovou rychlost než operační paměť RAM. Paměťové karty se používají v digitálních fotoaparátech, kapesních MP3 přehrávačích, Paměťové karty se používají v digitálních fotoaparátech, kapesních MP3 přehrávačích,

a mnoha dalších mobilních zařízeních.a mnoha dalších mobilních zařízeních.

SmartMedia – 45×35×1 mm, kapacita maximálně 128 MB

CompactFlash – 42×38×3 mm s kapacitou až 768 MB

CompactFlash II – miniaturní pevný disk s kapacitou až 1,6 GB

MemoryStick – používá firma Sony; jsou dražší a mají monopolního výrobce

MultimediaCard,

Grafická kartaGrafická karta Grafická karta je Grafická karta je umístěna ze všech karet nejblíže procesoru. Na umístěna ze všech karet nejblíže procesoru. Na

zadní straně má konektor pro připojení monitoru. Grafická karta zadní straně má konektor pro připojení monitoru. Grafická karta se stará o veškeré zobrazování dat na monitoru, LCD nebo i na se stará o veškeré zobrazování dat na monitoru, LCD nebo i na televizi.televizi.

Rozlišení Rozlišení VGA, XGA, a vyššíVGA, XGA, a vyšší

Zvuková kartaZvuková karta

ModemModem

Síťové kartySíťové karty

Televizní a radiové tuneryTelevizní a radiové tunery

Pevný diskPevný disk

Jak funguje pevný diskJak funguje pevný disk

Rozhraní pro připojení diskůRozhraní pro připojení disků Standard IDEStandard IDE

Až Až dvdvaa disk diskyy na jeden kabel (jsou používány ploché kabely). na jeden kabel (jsou používány ploché kabely). Pokud jsou na jeden kabel připojeny dva disky, je jeden z nich Pokud jsou na jeden kabel připojeny dva disky, je jeden z nich nastaven jakonastaven jako mastermaster a druhý jakoa druhý jako slaveslave..

Základní desky mají dva IDE konektory, je tedy možné připojit Základní desky mají dva IDE konektory, je tedy možné připojit maximálně čtyři disky.maximálně čtyři disky.

Protokoly:Protokoly:

Na 80ti žilovém kabelu pracují protokolyNa 80ti žilovém kabelu pracují protokoly UltraATA / 100UltraATA / 100 (dosahující přenosové rychlosti až 100 MBps) a(dosahující přenosové rychlosti až 100 MBps) a UltraATA / 66UltraATA / 66 (rychlost až 66MBps).(rychlost až 66MBps).

Pro 40ti žilový kabel je používán protokolPro 40ti žilový kabel je používán protokol UltraATA / 33UltraATA / 33, , DMA 1–DMA 1–2 a PIO 1–4.2 a PIO 1–4.

Standard SCSIStandard SCSI maximální přenosová kapacita maximální přenosová kapacita 32320 MBps0 MBps rychlejší, větší kapacita a vyšší spolehlivost rychlejší, větší kapacita a vyšší spolehlivost vysoká cena vysoká cena zejména ve výkonných síťových serverechzejména ve výkonných síťových serverechFireWireFireWire možnost připojit až 63 zařízenímožnost připojit až 63 zařízení maximální přenosová kapacita „pouze“ 400 Mbps maximální přenosová kapacita „pouze“ 400 Mbps SerialATASerialATA nejnovější standard rozhraní, který má postupně nahradit dnes nejnovější standard rozhraní, který má postupně nahradit dnes používané IDEpoužívané IDE zařízení připojována kulatými kabely zařízení připojována kulatými kabely nezabírají v počítačové nezabírají v počítačové skříni tolik místa skříni tolik místa lepší proudění vzduchu lepší proudění vzduchu lepší chlazení lepší chlazení systémusystému toto rozhraní toto rozhraní jeje schopno připojit více zařízení než IDE schopno připojit více zařízení než IDE

Důležité parametryDůležité parametry KapacitaKapacitaV současné době se kapacita prodávaných disků pohybuje v rozmezí V současné době se kapacita prodávaných disků pohybuje v rozmezí 660 – 0 – cca 250cca 250 GB GB

Rychlost otáčekRychlost otáček RPM (otáček za minutu)RPM (otáček za minutu) IDE disky se vyrábějí v provedeních: nejpomalejší 4500 RPM, střední IDE disky se vyrábějí v provedeních: nejpomalejší 4500 RPM, střední kategorie 5400 RPM a rychlé 7200 RPM.kategorie 5400 RPM a rychlé 7200 RPM.Pro srovnání: rychlosti otáček SCSI disků jsou 10 000 a 15 000 RPM.Pro srovnání: rychlosti otáček SCSI disků jsou 10 000 a 15 000 RPM.

Kapacita vyrovnávací paměti (cache)Kapacita vyrovnávací paměti (cache)Data, která jsou často čtena, se uchovávají ve vyrovnávací paměti disku. Data, která jsou často čtena, se uchovávají ve vyrovnávací paměti disku. Při požadavku na čtení takto uložených dat se neprovádí čtení z disku, ale Při požadavku na čtení takto uložených dat se neprovádí čtení z disku, ale načtou se pouze data z vyrovnávací paměti.načtou se pouze data z vyrovnávací paměti.U pomalých disků je kapacita cache 0,5 – 1 MB, u rychlejších 2 MB a více. U pomalých disků je kapacita cache 0,5 – 1 MB, u rychlejších 2 MB a více. Disky s cache o kapacitě 2 MB jsou přibližně o 5% výkonnější než disky Disky s cache o kapacitě 2 MB jsou přibližně o 5% výkonnější než disky s cache 0,5 MB.s cache 0,5 MB.

= deska plošného spoje tvořící základ = deska plošného spoje tvořící základ celého počítačecelého počítače

fyzicky slouží k osazení jednotlivých fyzicky slouží k osazení jednotlivých komponent a k přenosu dat mezi nimikomponent a k přenosu dat mezi nimi

data mezi komponentami jsou přenášena data mezi komponentami jsou přenášena po tzv. "sběrnicích."po tzv. "sběrnicích."

Motherboard obsahuje:Motherboard obsahuje:

procesorprocesor obvody čipové sadyobvody čipové sady rozšiřující sběrnici rozšiřující sběrnici

(bus)(bus)

• pamětipaměti• vyrovnávací cache vyrovnávací cache

paměťpaměť• sloty pro připojení sloty pro připojení

rozšiřujících karetrozšiřujících karet

Základní deska dále může obsahovat:Základní deska dále může obsahovat:– vstupní/výstupní portyvstupní/výstupní porty– řadič pružných diskůřadič pružných disků– rozhraní pevných diskůrozhraní pevných disků– videokartavideokarta

Blokové schéma základní deskyBlokové schéma základní desky

PraMotherboardPraMotherboard

1981 - první základní deska pro stolní 1981 - první základní deska pro stolní počítače (sběrnice ISA, IBM)počítače (sběrnice ISA, IBM)

1984 - Advanced Technology (AT) design 1984 - Advanced Technology (AT) design pro 16bitové procesory (IBM)pro 16bitové procesory (IBM)

1986 - kontroléry pevných disků 1986 - kontroléry pevných disků integrovány přímo do těchto disků (IDE, integrovány přímo do těchto disků (IDE, Compaq, Western Digital)Compaq, Western Digital)

MidMotherboardMidMotherboard

1993 - PCI (Peripheral Component 1993 - PCI (Peripheral Component Interconnect) sběrnice (Intel) - 32 bitů dat, Interconnect) sběrnice (Intel) - 32 bitů dat, komunikace přímo s hlavní pamětí a CPUkomunikace přímo s hlavní pamětí a CPU

1995 - architektura ATX (Intel) (AT 1995 - architektura ATX (Intel) (AT Extended) - externí porty v jednom blokuExtended) - externí porty v jednom bloku

Standard motherboarduStandard motherboardu

1997 - AGP sběrnice - vysokorychlostní 1997 - AGP sběrnice - vysokorychlostní sběrnice pro grafiku sběrnice pro grafiku

architektura ATX + 1 AGP + několik PCI architektura ATX + 1 AGP + několik PCI slotů = standardní typ základní desky slotů = standardní typ základní desky používaný dodnespoužívaný dodnes

dnes seriová sběrnice PCI Expressdnes seriová sběrnice PCI Express

SoučasnostSoučasnost

vývojem procházejí jednotlivé součástivývojem procházejí jednotlivé součásti množství vzájemně nekompatibilních patic množství vzájemně nekompatibilních patic

pro procesory Intel a AMD, každá deska pro procesory Intel a AMD, každá deska podporuje jen jednu řadu procesorů, tvar podporuje jen jednu řadu procesorů, tvar patice CPU se mění zhruba jednou do rokapatice CPU se mění zhruba jednou do roka

rychlejší procesory =rychlejší procesory =>> vývoj rychlejších vývoj rychlejších paměťových sběrnic, sběrnice AGP => paměťových sběrnic, sběrnice AGP => modernější slotymodernější sloty

ATX architektura, jeden AGP slot, zhruba ATX architektura, jeden AGP slot, zhruba pět PCI slotůpět PCI slotů

někdy vestavěná AGP grafikaněkdy vestavěná AGP grafika 2 - 4 sloty pro paměťové moduly2 - 4 sloty pro paměťové moduly podpora 4 - 8 interních disků, včetně podpora 4 - 8 interních disků, včetně

pevných disků a mechanik CD/DVDpevných disků a mechanik CD/DVD široké konektory nahrazovány standardem široké konektory nahrazovány standardem

Serial ATA (SATA) s užšími kabelySerial ATA (SATA) s užšími kabely

rozšiřuje se nabídka externích portůrozšiřuje se nabídka externích portů– 4 - 8 USB portů 2.04 - 8 USB portů 2.0– multikanálové audiomultikanálové audio– ethernetový port (100/1000 Mb/s)ethernetový port (100/1000 Mb/s)– firewirefirewire

ČipsetČipset

má na starosti koordinaci dat mezi všemi má na starosti koordinaci dat mezi všemi součástmi, včetně podpory disků a součástmi, včetně podpory disků a externích portůexterních portů

funguje většinou jen s jedním až dvěma funguje většinou jen s jedním až dvěma typy procesoru a jedním typem RAMtypy procesoru a jedním typem RAM

výrobci: výrobci: Intel, ATI, SiS, VIA, nVidiaIntel, ATI, SiS, VIA, nVidia

Northbridge - procesor

- paměť

- grafikaSouthbridge - diskové kontroléry

- externí porty

BudoucnostBudoucnost

odstranění problémů s hlukem a přehřívánímodstranění problémů s hlukem a přehříváním nahrazení PCI sběrnic (132 MB/s) nahrazení PCI sběrnic (132 MB/s)

sběrnicemi PCI Express (až 200 MB/s)sběrnicemi PCI Express (až 200 MB/s) konec některých externích portů (paralelní, konec některých externích portů (paralelní,

sériové, PS/2), nástup více USB portůsériové, PS/2), nástup více USB portů integrovaná zařízení pro bezdrátové sítěintegrovaná zařízení pro bezdrátové sítě

Budoucnost - BTXBudoucnost - BTX

IntelIntel následník ATX architekturynásledník ATX architektury Balanced Technology eXtendedBalanced Technology eXtended optimalizuje vzduchové chlazeníoptimalizuje vzduchové chlazení procesor přesunut na přední stranu počítačeprocesor přesunut na přední stranu počítače termální modul - usměrňuje proudění termální modul - usměrňuje proudění

vzduchuvzduchu

Barebone systémyBarebone systémy

ShuttleShuttle odstraněním přebytečných PCI slotů (v důsledku odstraněním přebytečných PCI slotů (v důsledku

integrace) vzniká malá deskaintegrace) vzniká malá deska = malá deska + vlastní zdroj + vlastní skříň= malá deska + vlastní zdroj + vlastní skříň podpora nejmodernějších procesorů a podpora nejmodernějších procesorů a

paměťových modulů, široká nabídka portůpaměťových modulů, široká nabídka portů další výrobci: IC, MSI, Epox, Soltek, Iwill, Abitdalší výrobci: IC, MSI, Epox, Soltek, Iwill, Abit

Další informaceDalší informace

časopisy PC World, Chip, Computer atd.časopisy PC World, Chip, Computer atd. http://www.amd.comhttp://www.amd.com http://www.intel.comhttp://www.intel.com http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/

ARCHIT/TEXTY/MAINB.HTMLARCHIT/TEXTY/MAINB.HTML http://www.formfactors.orghttp://www.formfactors.org

http://www.pcworld.cz/pcw.nsf/http://www.pcworld.cz/pcw.nsf/d6ded236f17f0d81c12568b70052c9c9/8a2d6ded236f17f0d81c12568b70052c9c9/8a23584c0ffa0baec1256ea8004c1229?3584c0ffa0baec1256ea8004c1229?OpenDocumentOpenDocument

http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/indexpraci.htmindexpraci.htm

www.overclocking.cz

www.techbox.cz www.tvfreak.cz www.technet.cz www.notebooky.cz www.rafs.cz www.pretaktovanie.

sk www.hwplus.sk www.hw.ukf.sk

www.intel.com www.amd.com www.via–

technologies.com www.microsoft.com www.zive.cz www.pcworld.cz www.svethardware.c

z www.cdr.cz www.pctuning.cz www.pretaktovani.cz

Další informaceDalší informace ChipChip PC WorldPC World Computer WorldComputer World Projekt - Paměti a paměťová média - David Klíma ČVUT PrahaProjekt - Paměti a paměťová média - David Klíma ČVUT Praha Internet - Paměťová média na Technet.czInternet - Paměťová média na Technet.cz První kroky s počítačem - Jiří Hlavenka, Petr SamšukPrvní kroky s počítačem - Jiří Hlavenka, Petr Samšuk Hardwarové systémy 1, Ing. Libor Kegler a kol.Hardwarové systémy 1, Ing. Libor Kegler a kol. Slabikář uživatele osobního počítače, Ing Petr ZemannSlabikář uživatele osobního počítače, Ing Petr Zemann www. svethardware.cz www. svethardware.cz Multimédia Současnost budoucnost, Petr Sokolovský, Zuzana ŠediváMultimédia Současnost budoucnost, Petr Sokolovský, Zuzana Šedivá

V tomto textu byly použity text a obrázky ze semestrálních prací předmětu V tomto textu byly použity text a obrázky ze semestrálních prací předmětu CAD 2003 studentek CAD 2003 studentek VyroubalováVyroubalová,D.-,D.-FlorkováFlorková,J., B,J., Bulířováulířová,, P P.,., Baková Baková,, VV. ,. ,NovotnáNovotná, D.,, D.,PolickáPolická,K. ,K.

Úvod do hardware PC

Documents