Prof dr Vlado Simeunovi OSNOVE RAUNARSKE TEHNIKE vlado

Prof. dr Vlado Simeunović OSNOVE RAČUNARSKE TEHNIKE vlado. simeunovic@gmail. com

• PC računar q MATIČNA PLOČA v Konektori za procesor i memoriju v Čipset v Ekspanzioni slotovi v Portovi v BIOS v CMOS

PC računar Osnovni delovi PC računara su: q matična ploča q procesor q memorija q uređaji za skladištenje podataka q ulazno-izlazni uređaji q monitor q kućište

Matična ploča (1) q Matična ploča je glavni deo svakog PC računara. Ona služi za povezivanje i sinhronizaciju rada najbitnijih delova računara, kao što su procesor, memorija, hard disk, grafička kartica, ulazno-izlazni uređaji i dr. q Na matičnoj ploči nalaze se sledeći bitni dijelovi: § konektor (slot) za procesor § slotovi za memoriju § čipset § ekspanzioni slotovi (ISA, EISA, PCI Express i AGP) § disk interfejs (EIDE, SATA, floppy disk, a ponekad i SCSI) § priključci eksternih portova (paralelni i serijski port, PS/2, USB. . . ) § sistemski BIOS i CMOS § baterija za CMOS i sistemski sat § konektor za napajanje i naponski regulatori napajanja za procesor § konektori za LE diode i tastere koji se nalaze na prednjoj strani kućišta § džamperi za konfigurisanje matične ploče

Matična ploča (2) Eksterni portovi Ekspnazioni slotovi Baterija Čipset BIOS Konektor za procesor Slotovi za memoriju Konektor za napajanje Disk interfejs

Matična ploča (3) q Brzina rada ploče zavisi od takta sistemske magistrale i takta na kome radi čipset. q Takt sistemske magistrale nije pratio napredak u brzini procesora. Prvi PC računari su imali takt ploče isti kao i takt tadašnjih procesora (8 MHz), dok su današnji procesori znatno brži. q Razlog ovako malog napretka u brzini rada ploče je u njenim dimenzijama koje se nisu bitno menjale od prvih PC računara. Naime, zbog velikih dimenzija, vreme potrebno za propagaciju signala (odnosno informacija) sa kraja na kraj ploče nije zanemarljivo i utiče na maksimalni takt na kome ona može da radi.

Matična ploča (4) q Izboru matične ploče treba posvetiti posebnu pažnju, kako po pitanju njenih mogućnosti, tako i po pitanju njenog kvaliteta, iz sledećih razloga: § upgrade delova matične ploče nije moguć (na primer, ako matična ploča nema neki od ekspanzionih slotova kao što su AGP ili ISA, nije ih moguće naknadno dodati) § pošto matična ploča povezuje komponente PC računara, obično svaka neispravnost na ploči dovodi do prestanka rada celog sistema, a ponekad i neispravnost ploče može dovesti do otkaza drugih komponenata

Konektori za procesor i memoriju q Na matičnoj ploči nalaze se: v konektor za procesor Postoji više standarda za veličinu, oblik i raspored pinova konektora za procesor (na pr. Socket 478, Socket 775 za Intel u generaciji Pentium IV). Zbog velikog broja pinova (nožica), konektori koriste Zero Insert Force (ZIF) sistem koji omogućava da se procesor uz primenu minimalne sile stavi u konektor, a potom “zaključa” pomoću polugice sa strane konektora. Pritiskanjem polugice ostvaruju se električni kontakti između pinova procesora i konektora, a takođe i čvrsta mehanička veza. v konektori za memoriju Obično postoje 2, 3 ili 4 slota za sistemsku memoriju koji se razlikuju u zavisnosti od tipa memorije predviđenog za datu ploču.

Čipset (1) q Na prvim matičnim pločama koje je IBM ugrađivao u PC računare nalazilo se mnogo pojedinačnih čipova za kontrolu rada računara i upravljanje eskpanzionim slotovima i periferijama (DMA kontroler, kontroler prekida, generator takta, sistemski časovnik i dr. ). Upotreba ovako velikog broja čipova uticala je na cenu prvobitnih matičnih ploča. q Razvoj integrisane tehnologije omogućio je da se svi ovi čipovi integrišu u samo nekoliko integrisanih kola koja dobijaju ime čipset. q Čipset predstavlja skup pojedinačnih kontrolera koji ostvaruju vezu kako između glavnih delova računara, tako i prema ekspanzionim slotovima i brojnim periferijama. q Čipset je postao jedan od glavnih delova matične ploče, jer od njegovih mogućnosti u mnogome zavise performanse celog sistema. q Čipset kontroliše protok podataka između procesora i memorije, utiče na brzinu transfera podataka, određuje karakteristike i brzinu ekspanzionih slotova itd.

Čipset (2) Neki od sklopova koji se nalaze u čipsetu su: q DMA kontroler i kontroler prekida q Kontroler memorije (određuje tip i maksimalnu količinu sistemske memorije koja se može instalirati, a takođe utiče i na brzinu rada sa njom; upravlja radom L 2 keš memorije) q EIDE i S-ATA kontroler (kontroliše protok podataka na Enhanced IDE magistrali i Serial ATA magistrali koje se koriste za povezivanje hard diskova i optičkih uređaja za skladištenje podataka, kao CD-ROM i DVD, na sistem) q PCI Express, PCI i ISA kontroleri (kontrolišu rad uređaja priključenih na PCI i ISA ekspanzione slotove) q AGP kontroler (kontroliše rad AGP ekspanzionog slota) q USB kontroler (kontroliše rad USB porta) q Ir. DA i PS/2 kontroler (kontrolišu uređaje priključene na infracrveni port i PS/2 port, kao što su tastatura i miš) q LPT i COM kontroler (kontrolišu rad paralelnog i serijskog porta) q RTC - real time clock (sat realnog vremena)

Čipset (3) q Čipset se obično sastoji od dva integralna kola: v north bridge (severni most) Nalazi se u blizini komponenata koje zahtevaju brz protok informacija, kao što su procesor, memorija i AGP ekspanzioni slot. On objedinjuje kontrolere koji imaju veze sa ovim delom sistema. v south bridge (južni most) Objedinjuje kontrolere periferija (uključujući kontrolere hard diskova, optičnih uređaja i flopi diska), kontrolere eksternih portova. Južni most je obično manji čip i nalazi se dalje od ključnih delova ploče.

Čipset (4) q Takt na kom čipset radi je, kod novijih ploča, obično nekoliko puta viši od takta na kome radi sistemska magistrala ploče. q Proizvođača čipsetova ima mnogo, a među najpoznatijima su: VIA, n. Force, Intel, Si. S, ALI, Opti. . . Prva tri proizvođača drže oko 95% tržišta.

Ekspanzioni slotovi q Slotovi na matičnoj ploči koji služe za proširenje mogućnosti sistema nazivaju se ekspanzionim slotovima. q Na ekspanzione slotove se priključuju periferni uređaji kao što su grafički adapter (video kartica), modem, zvučna kartica, SCSI kontroler, specijalizovani hardver i slično. q Vrste ekspanzionih slotova: ISA, PCI, AGP i PCI Express. q Na matičnoj ploči se može nalaziti najviše jedan AGP slot, dok PCI Express, PCI i ISA slotova može biti više. q Ekspanzioni slotovi se razlikuju po brzini i mogućnostima. Najbrži je PCI Express slot, prate ga AGP i PCI slot, dok je ISA slot daleko najsporiji. Iz razloga smanjenja troškova prilikom proizvodnje matične ploče, ISA slotovi se više ne nalaze na pločama novije generacije.

ISA ekspanzioni slot q ISA - Industry Standard Arhitecture Bus magistrala je jedna od prvih standardnih magistrala koje su se pojavile u PC računarima. Za pojedine primene je relativno brzo prevaziđena, pre svega zbog sporosti. Magistrala je u osnovi 16 -bitna i radni takt joj je fiksiran na 8 MHz. Ovime se dobija maksimalni protok podataka od 8. 33 MB/s što se pokazalo kao nedovoljno, pre svega za grafičke interfejse i SCSI kontrolere hard diskova. q Ovaj standard je i dalje dobar za sporije kartice kao što su modem ili zvučna kartica. Međutim, nije se našlo ekonomsko opravdanje za zadržavanje ovog slota na matičnim pločama novije generacije (poslednja primena je na pločama za Pentium I i Pentium II procesore).

PCI ekspanzioni slot q PCI - Peripheral Component Interconnect magistrala je najčešće korišćeni ekspanzioni slot. Na matičnoj ploči ih obično ima 2 do 6. Koriste se za povezivanje perifernih jedinica, kao što su modem, zvučna kartica, mrežni adapter, SCSI kontroler i dr. na matičnu ploču uključujući i PCI grafičke kartice. q PCI magistrala je u osnovi 32 -bitna, ali postoje i 64 -bitne verzije. Takt na PCI magistrali je 33 MHz, a noviji PCI slotovi podržavaju i takt na 66 MHz. Ako se koristi 64 -bitna magistrala podataka i takt od 66 MHz, na magistrali se teorijski može ostvariti protok do 512 MB/s. Ovo je u praksi veoma teško postići, tako da se ova magistrala obično koristi na dosta nižim bitskim brzinama (oko 128 MB/s).

AGP ekspanzioni slot q AGP - Accelerated Graphics Port se koristi isključivo za priključivanje grafičke kartice na matičnu ploču. Ovaj standard je i razvijen kao odgovor na sve veće zahteve za brzinom grafičkih kartica, posebno kad su u pitanju 3 D animacije i igrice. AGP slot ima 32 -bitnu magistralu podataka i osnovni takt od 66 MHz. Pri tom taktu brzina razmene informacija sa AGP karticom je 256 MB/s i ova brzina predstavlja AGP 1 x standard. AGP 2 x, 4 x, 8 x imaju respektivno 2, 4, odnosno 8 puta veći protok podataka zahvaljujući povećanju takta na magistrali na 133 MHz, 266 MHz odnosno 533 MHz. Standard Takt Protok AGP 1 X 66 MHz 256 MB/s AGP 2 X 133 MHz 512 MB/s AGP 4 X 266 MHz 1024 MB/s AGP 8 X 533 MHz 2048 MB/s

PCI Express ekspanzioni slot (1) q PCI Express je standard koji je nastao iz potrebe za brzim ekspanzionim slotom koji bi objedinio sve postojeće standarde. Ideja je bila da matične ploče imaju samo jednu vrstu ekspanzionog slota čija bi brzina zavisila od kartice koja se u njemu nalazi. q Da bi se ostvario postavljeni zahtev, za ekspanzione slotove je uvedena potpuno nova koncepcija prenosa podataka, tzv. serijski prenos podataka. Putanja za serijski prenos podataka se naziva “lane ”. Na jednom PCI Express priključku može da ima više takvih putanja, a u zavisnosti od njihovog broja, slot dobija nastavak u imenu (na pr. x 8 za slot koji koristi 8 serijskih putanja). q Brzina prenosa po jednoj putanji je konstantna i iznosi 250 MB/s. Ako slot koristi više putanja, tada mu se brzina proporcionalno povećava (na pr. PCI Express x 8 može da prenosi podatke brzinom od 2000 MB/s).

PCI Express ekspanzioni slot (2) q Prema standardu, PCI Express slotovi mogu da imaju 1, 2, 4, 8, 16 ili 32 putanje. q U tabeli je data brzina PCI Express slota u zavisnosti od broja putanja. q PCI Express standardom je omogućena kompatibilnost kartica koje zahtevaju različite brzine prenosa podataka i slotova koje koriste. Tako se kartica koja ima PCI Express x 4 konektor može staviti u bilo koji brži PCI Express slot (odnosno pored PCI Express x 4 može da koristi PCI Express x 8, x 16 ili x 32 slot). Standard Brzina PC Express x 1 250 MB/s PC Express x 2 500 MB/s PC Express x 4 1000 MB/s PC Express x 8 2000 MB/s PC Express x 16 4000 MB/s PC Express x 32 8000 MB/s

Izgled konektora za ekspanzione slotove PCI Express x 4 PCI Express x 16 PCI

Portovi q Portovi (eksterne magistrale) služe za jednostavno i brzo povezivanje periferija kao što su miš, tastatura, štampač, skener, digitalni fotoaparat ili eksterni disk na PC računar. q Vrste portova v paralelni port v serijski port v USB port v Fire. Wire port v Ir. DA (infracrveni port) v PS/2 port

Paralelni port q Paralelni port je jedan od portova kojim su bili opremljeni prvi PC računari. Ovaj interfejs je prvobitno bio namenjen samo za povezivanje računara sa štampačem. Po originalnoj koncepciji preko njega je bio moguć prenos podataka samo u jednom smeru, od računara ka uređaju koji je na njega priključen. Novija rešenja dozvoljavaju protok podataka u oba smera, tako da se ovaj port može koristiti i kao ulazni. q PC računar podržava rad do tri paralelna porta, koji se označavaju sa LPT 1, LPT 2 i LPT 3. Prenos podataka se obavlja preko 8 linija, odnosno ovaj port je 8 -bitni. Za sinhronizaciju prenosa i za signalizaciju, mora se koristiti još nekoliko dodatnih linija, tako da je ukupan broj linija na paralelnom portu 18. Konektor za paralelni port je 25 -pinski i nalazi se na zadnjoj strani kućišta računara. q Paralelnim portom se mogu preneti informacije na udaljenosti do 4 m pri brzinama od 100 KB/s do 200 KB/s. Pored štampača, na ovaj port se mogu priključiti i uređaji kao što su, na primer, programatori različitih vrsta permanentne memorije.

Serijski port (1) q Serijska veza podrazumeva da se podaci šalju i primaju bit po bit. Obično se serijski prenos podataka vrši preko dve linije i tada se jedna linija koristi za prijem, a druga za slanje podataka. q Serijska veza je posebno pogodna u slučajevima kada su rastojanja na koja je potrebno preneti informaciju relativno velika, pri čemu se ne zahteva velika brzina prenosa. Tada je broj linija koje se koriste za prenos podataka manji, pa je povezivanje jeftinije i sigurnije, a verovatnoća greške u prenosu manja. q Na PC računarima se koristi standardni RS-232 serijski port. Obično postoje jedan ili dva takva priključka na zadnjoj strani računara, a po potrebi ih može biti i više. Pored dve linije za podatke, RS-232 port ima još 6 linija za sinhronizaciju prenosa i liniju za masu. Ovo ukupno čini 9 linija koje se dovode na 9 -pinski konektor. Mogu se naći serijski portovi koji imaju 25 pinova, ali se tada od tih 25 koristi samo 9 pinova.

Serijski port (2) q Kako se kod serijske komunikacije informacija prenosi bit po bit, protok se u ovom slučaju ne definiše u bajtovima u sekundi (B/s), već u bitima u sekundi (b/s ili bps). q Maksimalna brzina prenosa podataka preko serijskog porta iznosi 115. 2 Kb/s, a podaci se pri ovoj brzini mogu slati na udaljenosti do 10 m. q RS-232 serijski port se koristi za povezivanje sporijih periferija kao što su eksterni modem ili RS-232 miš. Zbog velike otpornosti na smetnje ovaj interfejs se pokazao kao veoma pouzdan u industriji i drugim profesionalnim primenama.

USB port (1) q USB (Universal Serial Bus – univerzalna serijska magistrala) predstavlja jedan od novijih interfejsa koji se koristi u PC računarima. Magistrala obezbeđuje serijski prenos podataka između računara i perifernih jedinica brzinom od 12 Mb/s. USB port je koncipiran tako da predstavlja fleksibilno, ekonomično i jednostavno rešenje veze različitih perifernih jedinica sa magistralom. q Na USB portu postoje 4 linije od kojih se dve koriste za prenos podataka, a druge dve za prenos napona napajanja 5 V/500 m. A za uređaje koji su na ovaj port priključeni. q PC računari se standardno isporučuju sa 2 do 6 USB priključka, ali se njihov broj može povećati dodavanjem USB haba (USB HUB). USB hab se priključuje na jedan od USB priključaka na PC računaru, a na njega se može priključiti nekoliko USB uređaja (obično 4 do 8).

USB port (2) q USB port omogućuje priključenje do 127 različitih perifernih uređaja na samo jedan USB priključak. Povezivanje uređaja se može vršiti na “živo”, tj. dok su PC i uređaj uključeni. Prenos je moguće ostvariti na udaljenosti do 5 m. q USB port se koristi za povezivanje sve većeg broja uređaja na PC računar. Među njima su i štampači, skeneri, modemi, miševi, tastature, digitalni fotoaparati, digitalne kamere, eksterni CD-ROMovi, fleš memorije, itd. q Zbog povećane potrebe za brzim prenosom podataka, standardni USB port je postao previše spor za pojedine primene, kao što je na primer prenos video zapisa u realnom vremenu ili prenos podataka do uređaja za njihovo skladištenje. Zato je uveden novi standard, USB 2, koji ima iste karakteristike kao i njegov prethodnik, ali mu je brzina prenosa podataka povećana čak za 40 puta, na 480 Mbit/s.

Fire. Wire (IEEE 1394*) port q Standard IEEE 1394 (kako se zvanično naziva) nastao je krajem 1995. godine. Fire. Wire je naziv koji je zaštićen i pripada kompaniji Apple. q Fire. Wire je veoma brzi port koji podatke prenosi serijski, brzinama od 100, 200 i 400 Mb/s. Noviji, IEEE 1394 b standard, je predviđen za prenos podataka brzinom od 800 Mb/s. q Kao i USB port, ovaj port pruža napajanje uređaju koji je priključen na njega, tj. omogućava priključivanje na “živo”. Međutim, postoje i neke razlike između ovih portova. Maksimalan broj uređaja koji se mogu priključiti na jedan Fire. Wire port je 63, maksimslna dužina kabla 4. 5 m, a za prenos podataka se umesto 2 koriste 4 žice. * IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers (Institut inženjera elektrotehnike i elektronike). Broj 1394 jednostavno znači da je to po redu 1394. standard koji su oni objavili.

PS/2 port q PS/2 port se koristi za povezivanje tastature i miša na matičnu ploču. . q Prenos podataka preko PS/2 porta se vrši serijski preko 6 -pinskog konektora na zadnjoj strani kućišta računara. Prenos je veoma spor, što odgovara brzini periferija kojima je namenjen. q Da bi se omogućilo povezivanje tastature i miša sa što manjom verovatnoćom greške, PS/2 konektori na kućištu i oni na tastaturi i mišu su obojeni istom bojom. Za tastaturu je rezervisana ljubičasta, a za miša zelena boja PS/2 konektora.

Infracrveni (Ir. DA*) port (1) q Za prenos podataka putem infracrvenog porta ne koriste se bakarni vodovi (kablovi), već se podaci prenose svetlosnim putem. Kako infracrveni spektar nije vidljiv za ljudsko oko i kako u prirodi postoji malo izvora ove svetlosti koji bi mogli da ometaju prenos, infracrvena svetlost se pokazala kao dobra za ovu svrhu. q Konektor za infracrveni port se kod desktop računara nalazi na matičnoj ploči, ali je za njegovo stavljanje u funkciju potreban i infracrveni transiver, koji se povezuje na ovaj konektor. Na laptop računarima, transiver se nalazi u sklopu računara, tako da nije potreban nikakav dodatni hardver. Takođe postoje i veoma jeftini infracrveni transiveri koji se priključuju na USB port. * Ir. DA – Infrared Data Association je naziv grupe proizvođača uređaja koji su razvili ovaj standard.

Infracrveni port (2) q Infracrveni port podržava brzinu prenosa do 4 Mb/s. Međutim, udaljenost na koju se ovim putem može preneti informacija nije velika i iznosi do par metara. Takođe, potrebno je obezbediti optičku vidljivost između transivera na računaru i transivera na periferiji do koje se podaci prenose. q Ovaj port se najčešće koristi za razmenu podataka sa mobilnim telefonom ili za slanje podataka na štampač koji ima ugrađen infracrveni port.

BIOS (1) q BIOS (Basic Input/Output System) predstavlja program na najnižem nivou koji se učitava prilikom startovanja računara. On se učitava pre operativnog sistema i predstavlja vezu između hardvera i softvera u sistemu. Kada se računar uključi, prve instrukcije koje procesor izvršava su upravo one koje dobija iz BIOS-a. Funkcije BIOS-a v obezbeđuje pristup uređajima za skladištenje podataka, kao što su hard disk ili disketna jedinica, i tako omogućava učitavanje operativnog sistema sa nekog od njih; opcija BIOS-a Boot Device definiše sa kog uređaja za skladištenje podataka će biti učitan OS; takođe se može zadati i redosled uređaja po kojem će se ispitivati na kojem od njih se nalazi OS; OS se učitava sa prvog uređaja u listi na kome se nalazi

BIOS (2) Funkcije BIOS-a (nastavak) v obavlja autodetekciju ili formatiranje hard diska v vrši power-on self-test v određuje način i brzinu pristupa operativnoj memoriji v dozvoljava ili zabranjuje upotrebu keš memorije v konfiguriše ekspanzione slotove kao i sve eksterne portove koji se nalaze na matičnoj ploči v setuje takt procesora i matične ploče v pruža mogućnost Pn. P (Plug and Play) v konfiguriše matičnu ploču (ranije se ovo radilo korišćenjem džampera)

BIOS (3) q BIOS je nalazi u memoriji permanentnog tipa na matičnoj ploči PC računara, što znači da ostaje zapamćen i nakon isključenja računara. q Memorija za smeštanje BIOS-a je EPROM, EEPROM ili fleš tipa, a kapacitet joj je 64 KB, 128 KB ili 256 KB. Sve novije ploče BIOS program čuvaju u fleš memoriji. q Prema potrebi, sadržaj BIOS-a (odnosno verzija BIOS programa) se može promeniti (upgrade). Postupak promene BIOS-a zavisi od tipa memorije u kojoj se on nalazi i nije preporučljiva bez preke potrebe. U nekim slučajevima promena BIOS programa može da dovede do trajne neupotrebljivosti matične ploče.

CMOS q CMOS predstavlja memoriju malog kapaciteta u kojoj se čuvaju podaci i opcije koje su podešene u BIOS-u. Obično je reč o 64 ili 128 bajta nepermanentne memorije čiji bi se sadržaj, u slučaju da ostane bez napajanja, izgubio. U tu svrhu, na matičnoj ploči postoji baterija koja, dok je računar isključen, obezbeđuje napajanje CMOSu. Kako je potrošnja CMOS memorije veoma mala, vek trajanja baterije je 5 do 10 godina. U novije vreme, ovi podaci se čuvaju u istoj fleš memoriji u kojoj se nalazi i BIOS. q Pored napajanja CMOS-a, uloga baterije je da obezbedi rad sata realnog vremena dok je računar isključen. Netačan rad sata na PC računaru, nakon uključivanja računara, prvi je znak da bi ovu bateriju trebalo zameniti novom. Baterija je obično litijumska, napona 3 V sa oznakom 2032 (prečnik baterije je 20 mm, a debljina 3. 2 mm).