Základní deska počítače (motherboard) Stručný popis + terminologie KIT.PEF.CZU
Historie základních desek AT (Advanced Technology) Historie základních desek Starší typy: AT, LPX Modernější typy: ATX, Micro ATX, mini – ATX,Flex – ATX, WTX (Workstation Technology eXtended standard pro speciální grafické stanice) Významné rozdíly: způsob vypínání, typy a možnosti sběrnic …
Hlavní komponenty ZD Napájení Sloty Patice procesoru Integrované periferie Čipová sada BIOS Jumpery – pro nastavení vlastností desky
BIOS Nejdůležitější součást ZD Tvořen pamětí typu ROM + data v CMOS POST (Power On Self Test) BIOS (Basic Input Output System) Nejdůležitější součást ZD Tvořen pamětí typu ROM + data v CMOS Komunikace mezi OS a hardwarem Test počítače po zapnutí (POST) Zavedení operačního systému Uživateli přístupný pouze BIOS-setup Výrobci : AMI, AWARD, … BIOS je v EEPROM
označení technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) slouží k uchování informací o nastavení počítače a jeho hardwarové konfiguraci (např. – použité disky, jejich kapacity, typ videokarty, kapacita operační paměti atd.) energeticky závislá, na základní desce je napájena z baterie, nízká spotřeba lze ji smazat spojením dvou pinů na základní desce odolné špendlíkovité vyústění vodiče z desky
Čipová sada Historie a vývoj čipových sad (Chip Set) Historie a vývoj čipových sad Různí výrobci: INTEL, VIA, AMD, nVidia Různé architektury: Northbridge, Southbridge, Multi-Threaded I/O link Zdroj: intel.com
Sběrnice Soustava vodičů, sloužících zejména k adresaci a přenosu dat Slot - odbočka sběrnice ve formě štěrbinového konektoru pro zasunutí expanzní karty Sběrnice (Bus) Soustava vodičů, sloužících zejména k adresaci a přenosu dat Je charakterizována přesným popisem elektrických signálů a definicí jejich významu Prostřednictvím slotů je možno hardware a možnosti základní desky rozšiřovat a doplňovat Sběrnice prošly velkým vývojem Mnoho typů
PC BUS První systémová sběrnice pro počítače s procesorem 8088 Paralelní zapojení konektorů pro přídavné karty Šířka 8 bitů
Sběrnice ISA (AT BUS) ISA – Industry Standard Architecture Navržena pro procesory 80286 Šířka 16 bitů Používána do r. 1998
FSB (Front Side Bus) Jádro čipové sady Frekvence: Dříve 66, 100 a 133 MHz Nyní až 1066 MHz Šířka: 64 bitů
AGP Slouží výhradně pro připojení grafických karet (Accelerated Graphic Port) Slouží výhradně pro připojení grafických karet Frekvence 66 resp. 133 MHz Několik režimů (1X, 2X, 4X, 8X) Datová propustnost až 2,1 GB/s Komunikuje přímo se systémovou pamětí Dnes již na ústupu
PCI Vytvořena firmou INTEL (Peripheral Component Interconnect) Vytvořena firmou INTEL ZD různých typů obsahují různý počet PCI slotů Šířka 64 bitů (32 pro procesory 80486) Frekvence 33 MHz Připojení k FSB přes mezisběrnicový můstek Podpora Plug and Play
PCI-X a PCI Express PCI-X pracuje na 133 MHz - sloužila pro připojení graf. karet, ale dnes se používá jen pro připojení karet síťových - paralelní provedení PCI Express - moderní, vyvinuta firmou INTEL - šířka 32 bitů, frekvence 2,5 GHz - nástupce sběrnic AGP - sériové kanály x1 ... x16 PCI-E již nahradil AGP varianty x1 – x4 – x8 – x16 dle počtu sériových linek které jsou na patici k dispozici
Paměťová sběrnice Přenos dat mezi procesorem a RAM Připojena k obvodu North Bridge či přímo k CPU Rychlost závisí na typu modulů RAM SDRAM DDR SDRAM (frekvence od 100MHz do 3200MHz) Možná se zmínit o dual channel – činnost při obou hranách timeru (čtení a zápis probíhá při obou hranách signálu)
IRQ – požadavek přerušení IRQ - Interrupt request IRQ – požadavek přerušení Hardwarové přerušení (interrupt) je proces, při kterém reaguje CPU na nějaký vnější podnět. Aby mohla přídavná zařízení komunikovat s počítačem, musí umět vysílat žádosti o přerušení. Tyto žádosti jsou zachytávány řadičem přerušení. Je-li přerušení od daného zařízení povoleno, je signál postoupen CPU ke zpracování. Zmínit synchronní / asynchronní události Asynchronní událost: nevíme kdy přijde (např. myš) Synchronní událost: typicky časovač.
IRQ – zpracování požadavku IRQ - Interrupt request IRQ – zpracování požadavku V okamžiku, kdy CPU obdrží žádost o přerušení, dokončí rozpracovanou instrukci, přeruší svoji dosavadní činnost a aktivuje obslužný program, který žádost o přerušení obslouží. Tento mechanizmus je velmi podobný obvyklému volání podprogramu, i zde se do stacku uloží adresa pro správný návrat do přerušené činnosti, navíc je však ukládán i vnitřní stav procesoru. Řeší se, jak se obslouží žádost o přerušení - obslužná rutina. Zpracování požadavku Vysvětlit co je stack!
IRQ – zpracování požadavku IRQ - Interrupt request IRQ – zpracování požadavku V počítači je k dispozici 15 úrovní IRQ, pomocí kterých lze žádat CPU o obsluhu. Nižší úrovně mají při zpracování vyšší prioritu. Interrupty se tedy mohou vnořovat. Vedle uvedených možností hardwarového přerušení lze požadavek na přerušení aktivovat i programově, tedy pomocí software. Této možnosti se používá např. při manipulaci s hardware pomocí BIOSu.
DMA - Direct Memory Access Jde o technologii přímého přístupu do paměti, kdy zařízení pouze zažádá o přidělení přenosového kanálu a pokud je danému zařízení použití tohoto kanálu povoleno, probíhá přenos dat mezi pamětí a zařízením bez pomoci CPU (obsluhu zajišťuje řadič DMA, který je implementován v čipové sadě) Tím dojde jednak ke snížení vytíženosti procesoru a zároveň je možno zvýšit datovou prostupnost. IRQ – žádost o přerušení činnosti procesoru DMA – procesor uvolní řadiči datové sběrnice, který si samostatně zajistí přenos (bez účasti procesoru)
DMA – přímý přístup do paměti DMA - Direct Memory Access DMA – přímý přístup do paměti Řadič DMA provádí přenosy mezi zařízením a pamětí v době, kdy sběrnice není procesorem využívána. K dispozici je 8 kanálů DMA. Jsou využívány pro zařízení, která mají vysoké nároky na rychlý přenos dat (CD-ROM, HDD, zvukové karty…)
Řadič Řadiče obecně slouží k řízení a synchronizaci dějů v hardware (controller) Řadiče obecně slouží k řízení a synchronizaci dějů v hardware slouží např. ke komunikaci základních desek s vnějšími paměťovými zařízeními řadiče – IDE (Integrated Drive Electronics) EIDE (Extended IDE) SATA (Serial Advanced Technology Attachment) SCSI (Small Computer System Interface) Bývají integrovány do základní desky
Porty a rozhraní Rozhraní zprostředkuje komunikaci mezi základní deskou a vnějším zařízením Sériové x Paralelní Portem je často míněn konektor pro připojení k rozhraní, ovšem konektor představuje pouze mechanickou část rozhraní bez jakékoliv inteligence Vstupní/výstupní port je však zejména rozhraním elektrickým a logickým
Sériový port Nejstarší známé rozhraní – COM1 Pomalý, rychlost přenosu dat 115Kb/s Dříve používán pro připojení myší Konektory s 9ti a 25ti piny Zde je dobře patrný významový rozdíl mezi konektorem a portem: sériové rozhraní převádí paralelní přenos po sběrnici na straně k procesoru na sériovou komunikaci směrem k zařízení - je tedy (toto rozhraní) opatřeno vnitřní vyrovnávací pamětí a nadáno i značnou “inteligencí”
Paralelní port Vyvinut firmou Centronics Připojení tiskáren Rychlejší než sériové rozhraní Náročnější na HW i SW Konektor se 36ti piny Může pracovat v několika módech nejpoužívanější EPP – 2 MB/s
Rozhraní PS/2 Vyvinuto firmou IBM pro Personal System/2 jako náhrada COM portu pro připojení myši Osvědčilo se, dodnes slouží k připojení myši a klávesnice Barevné odlišení (zelená x fialová)
USB Velmi rozšířený, praktický, rychlý HUB (rozbočovač) (Universal Serial Bus) Velmi rozšířený, praktický, rychlý HUB (rozbočovač) Možnost připojit až 127 zařízení v pěti úrovních přes jeden USB port USB 1.1, 2.0, 3.0, 3.1, Type-C Podpora technologií Plug and Play a Hot swap Zminit Low / Full / High speed ?
FireWire (IEEE 1394) Velice rychlý přenos dat mezi počítačem a externím zařízením Využití hlavně v kombinaci se zařízeními pro zpracování obrazu (digitální kamery) 4 – 6ti pinový konektor Problematický hot plug Tři specifikace: S100 – 98,304 Mb/s S200 – 196,608 Mb/s S300 – 393,216 Mb/s
dotazy?