Základní deska PC, CPU, RAM, BIOS, Sběrnice Flashcards
Základní deska (motherboard)
Je vícevrstvý plošný spoj osazený elektronickými součástkami a konektory.
Představuje základní HW počítače
Hlavní úkol základní desky
oskytnout datové cesty
distribuovat elektrické napájení
mechanická opora pro zapojené součásti(processor, RAM) a rozšiřující karty (disky,mechaniky…)
Formáty základních desek
MiniTX, MiniDTX, BTX, WTX a další… Nejrozšířenější dnes jsou microATX a ATX
Hlavní části základní desky
patice procesoru čipová sada bios (uefi) sloty pro operační paměť, konektory sběrnic (PCI, PCIe…) regulátor napětí (pro procesor) baterie (CMOS) integrované prvky (grafická (v procesor, northbridge), síťová, zvuková karta)
Procesor (CPU – Central Procesor Unit)
Je základní součástí počítače. Procesor je vždy složitý elektronický sekvenční integrovaný obvod a zpravidla se nachází na základní desce počítače. Základní parametr procesoru – bitová šířka (u registrů)
Jednojádrové x Vícejádrové
Funkce procesoru
Procesor čte z paměti strojové instrukce a na jejich základě vykonává program
Procesor vykonávající program v nějakém vyšším programovacím jazyce by byl příliš složitý,proto má každý CPU svůj vlastní jazyk – strojový kód, do kterého jsou všechny jazyky zkompilovány před jejich spuštěním
Rodina procesorů, které zpracovávají stejný strojový kód, tvoří specifickou architekturu procesoru
Hlavní části procesoru
Řadič nebo řídicí jednotka - Zajišťuje řízení činnosti procesoru v návaznosti na povely programu.
Sada registrů - Uchovává výsledky řadiče nebo řídící jednotky
- Přístup k nim je rychlejší než do paměti
ALU (Arithmetic-Logic Unit) - Provádí aritmetické a logické operace
FPU (Floating Point Unit) - Provádí operace v plovoucí desetinné čárce
Připojení procesorů na základní desku
Patice neboli Socket či Slot je konektor na základní desce určený pro připojení procesorů.
PGA (Pin Grid Array – krátké piny procesoru)
- piny na procesoru, které se zastrkávají do dírek na desce (AMD - stabilnější)
LGA (Land Grid Array – dlouhé piny procesoru)
- velice male piny, které se dotýkají plošek (Intel - rychlejší)
Sloty - Sloty pro umístění procesoru – dnes nepoužívané (zastaralé)
Technologie CPU
3DNow!
- Speciální instrukce pro navýšení výkonu procesoru v multimediálních aplikacích a hrách
Hyper-Threading – Intel core i3 a výše
Simuluje přítomnost dalších procesorových jader
Technologie vytváří z jednoho fyzického procesoru dvě virtuální tím, že jsou v něm aktivovány dvě řídící jednotky
TurboBoost
Dynamické přetaktování procesoru, které je v kompetenci jej samotného
Podpora virtualizace - AMD-V/Intel-VT
Hardwarová podpora pro podporu virtualizačních programů
Operační paměť
Hlavní dělení:
ROM (Read Only Memory) data jsou jíž od výrobce, ale některé typy lze i přepsat
- PROM, EPROM, EEPROM (Flash pamět = SSD, flash disky, pamětové karty…)
RWM (Read Write memory) označovaná častěji jako RAM (Random Access Memory))
Dělení podle principu činnosti
SRAM - Realizována bistabilným klopným obvodem – obvod, který je bud 1 nebo 0
DRAM - Realizována kondenzátorem – informace je realizována pomocí elektrického náboje, který ma tendenci se vybíjet, proto se musi periodicky provádět refresh (oživení pamětové bunky)
RAM
Je volatilní (nestálá) vnitřní elektronická paměť číslicového počítače typu RWM-RAM, určená pro dočasné uložení zpracovávaných dat a spouštěného programového kódu.
Rychlejší než disk (vnější paměť)
Spojena s procesorem pomocí sběrnice
Mezi RAM a CPU se obvykle dává vyrovnávací paměť (cache – přímo pro procesor)
Operační paměti jsou standardizované organizací JEDEC
JEDEC - (Joint Electron Devices Engineering Council Solid State Technology Association)
Typy RAM
Historické
DIPP, SIPP, SIMM
Současné
DIMM
DIMM (Dual In-line Memory Module)
Paměťový modul paměti RAM určených pro použití v osobních počítačích, pracovních stanicích a serverech
Rozdíl mezi SIMM a DIMM
- DIMM má samostatné elektrické kontakty na obou stranách modulu, zatímco SIMM je má nadbytečné
- SIMM – 32bit, zatímco DIMM - 64bit
SDRAM
- je principiálně označení pro jakoukoli synchronní DRAM, tedy i její nástupce DDR, DDR2 a další, jenž jsou také synchronní DRAM paměti
Typy DIMM
SO-DIMM DDR SDRAM DDR2 SDRAM DDR3 SDRAM DDR4 SDRAM
SO-DIMM
– Do nooteboku, drahé tiskárny, routery…
SDR SDRAM
Single Data Rate
Propustnost max: 1,2GB/s
DDR SDRAM
Dual Data Rate
Dosahuje vyššího výkonu než předchozí typ SDRAM tím, že k přenosu dat dochází při každé změně hodinového signálu, tedy při jeho nástupné i sestupné hraně
Tento přístup zvyšuje efektivní výkon téměř dvakrát bez nutnosti zvyšování frekvence sběrnice
Propustnost: max. 4,8 GB/s
DDR2 SDRAM
Sběrnice, kterou DDR2 paměťové moduly používají, je taktována na dvojnásobku rychlosti paměťové buňky
Z praktického hlediska můžeme říct, že čtyři slova dat mohou být přenesena během jednoho cyklu paměťové
Propustnost: max. 8,5 GB/s
DDR3 SDRAM
Hlavní rozdíl mezi DDR2 a DDR3 je v rychlosti pamětí
Propustnost: max. 12,8 GB/s
DDR4 SDRAM
Opět navýšení rychlosti pamětí
Propustnost: max. 34 GB/s
Čipová sada
Jsou to integrované obvody, které zprostředkovávají komunikaci
Dělení
North Bridge
South Bridge
North Bridge
(Severní můstek) – dnes běžně integrován v CPU
Vždy umístěn „na severu – nahoře“ mezi CPU, RAM a PCI Express (dříve AGP),
Obsahuje v sobě řadiče rychlých zařízení:
CPU
RAM
Sloty pro GK
Sought Bridge (Jižní můstek)
Vždy umístěn „na jihu - dole“ mezi sloty PCI a SATA konektory
Zajištuje komunikaci mezi:
PSI sběrnice
Rozhraní (IDE, SATA, USB, Ethernet, Audio)
BIOS
SUPER I/O (COM, LPT, Floppy, PS/2)
BIOS + POST + Setup
-
BIOS (Basic Input-Output System)
Firmware (software, který slouží pro řízení vestavěného systému) počítače, který provádí základní vstupně-výstupní funkce. V současné době se využívá pouze při startu počítač pro inicializaci, zavedení OS do RAM a následnému předání řízení počítače.
Nové úkoly pro BIOS přineslo ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)
detekci a konfiguraci hardware
řízení spotřeby energie (power managment)
výměnu zařízení za běhu (hot swapping)
řízení teploty (thermal managment)
Výrobci BIOSu
AMI, AWARD, Phoenix
POST (Power On Self Test)
Diagnostický program, který kontroluje hardware v zařízení a jeho součinnost
Beep Code
označení pro zvukové výstražné znamení vykonávané speakerem počítače, oznamující určitou zprávu POST na počítači
Setup
Setup je prakticky to, co konfigurujeme při startu počítače – nastavení bootu, apod…
Vyvolání Setupu – na každém OS může být jiné, ale často: F2, delete…
Ukládání nastavení Setupu – dříve CMOS dnes EEPROM, nebo flash
UEFI (Unified Extensibile Firmware Interface)
Softwarové rozhraní mezi operačním systémem a firmwarem použitého hardwaru
Nahrazuje BIOS a přináší nové věci:
Secure Boot
GPT - náhrada MBR, která neumožnuje zavést z oddílu většího než 2TiB
Sběrnice (Bus)
Zajištění přenosu dat a řídících povelů mezi dvěma a více elektronickými zařízeními
Dělení sběrnic
Sériové
- přenáší se na jednom vodiči a jsou rychlejší, protože mohou pracovat na vysoké frekvenci, a tím zvyšovat přenosovou rychlost
Paralelní
- přenáší se na více vodičích (většinou 1 byte / 1 vodič) a jsou pomalejší, protože nemohou běžet na vysoké frekvenci, kvůli nutnosti příchodu dat ve stejnou chvili (vznikají rušení)
Dělení jednotlivých vodičů
Řídící
- starají se o kontrolní informace mezi cpu a ostatními zařízeními. Například říká, zda CPU čte nebo zapisuje do paměti.
Adresové
- starají se o lokaci dat, šířka je specifická procesorem
Datové
- starají se o přenos dat, šířka je specifická velikostí paměťového bloku
Parametry přenosu
- Šířka přenosu a maximální frekvence
Typy sběrnic
Systémové
Front Side Bus (obousměrná)
- přenáší veškeré informace mezi procesorem a severním můstkem
Direct Media Interface
- propojení north bridge a south bridge od Intel
Quick Path Interconnect
- point-to-point propojení procesorů od Intel, které nahradilo FSB
Flexible Display Interface
- propojení GPU integrovaného na CPU s jižním můstkem, resp. hubem, kde jsou umístěny grafické výstupy
Vstupně výstupní
ISA (1981) – 8 bit / 16 bit, EISA (1988) – 32 bit
PCI (1993) – 32 bit / 64 bit, paralelní
Mini PCI – 32 bit pro notebooky
AGP (1997) – 32 bit Není to sběrnice, ale dvoubodový spoj, protože umožnuje připojit pouze jedno zařízení – grafickou kartu
PCIe (2003 – doposud) – rozlišujeme počet linek (1x, 4x, 8x, 16x). PCIe 4.0 má rychlost jedné linky v jednom směru 2 GB/s, je sériová na rozdíl od předchozích paralelních
