Základní deska počítače

Prezentace na téma: "Základní deska počítače"— Transkript prezentace:

1 Základní deska počítače
(motherboard)‏ Stručný popis + terminologie KIT.PEF.CZU

2 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 …

3 Hlavní komponenty ZD Napájení Sloty Patice procesoru
Integrované periferie Čipová sada BIOS Jumpery – pro nastavení vlastností desky

4 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

5 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

6 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

7 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

8 PC BUS První systémová sběrnice pro počítače s procesorem 8088
Paralelní zapojení konektorů pro přídavné karty Šířka 8 bitů

9 Sběrnice ISA (AT BUS)‏ ISA – Industry Standard Architecture
Navržena pro procesory 80286 Šířka 16 bitů Používána do r. 1998

10 FSB (Front Side Bus)‏ Jádro čipové sady Frekvence: Dříve 66, 100 a 133 MHz Nyní až 1066 MHz Šířka: 64 bitů

11 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

12 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

13 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

14 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)

15 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.

16 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!

17 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.

18 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)

19 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…)‏

20 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

21 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

22 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”

23 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

24 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)‏

25 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 ?

26 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

27 dotazy?