01 - IRP - Komponente Računala 1

8/17/2019 01 - IRP - Komponente Računala 1

1/30

Instalacija računala i

programaKomponente računala #1

Tehničko veleučilište u ZagrebuInformatičko-računarski odjel

© [email protected]


2/30

Mjere u informatici Sve je potencija broja 2 zbog svojstva rada računala samo sa dva stanja - istinom(true - 1) i laži (false - 0)

Dekadski sustav- brojevni sustav s bazom 10 (baza 10, skup znamenaka binarnoga brojevnogsustava:{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9})

Binarni sustav

- brojevni sustav s bazom 2 (baza 2, skup znamenaka binarnog brojevnog sustava:{0,1})

- u binarnom brojevnom sustavu sa n brojnih mjesta može se imati 2^n mogućihrazličitih kombinacija

Bit (binary digit)- binarna znamenka koja može poprimiti dvije vrijednosti: 0 i 1; najmanja jedinica;oznaka: b

Byte

- najčešće 8 bitova (dogovorno), u biti se koristi kao osnovna jedinica; oznaka: B- jedan byte može prikazati 2^8 = 256 različitih kombinacija


3/30

Mjere u informatici Prefiksi u dekadskom sustavu (SI)

- pozitivni prefiksi:

- negativni prefiksi:


4/30

Mjere u informaticiPrefiksi u binarnom sustavu:Bit

Bajt


5/30

BIOS i UEFIBIOS (Basic Input Output System ) - program u kojem su pohranjeni detalji o sklopovskoj(hardverskoj) konfiguraciji računala i koji omogućuje podizanje računala povezujućisklopovlje s operacijskim sustavomNalazi se u čipu ugrađenom u matičnu ploču – EEPROM / Flash memory (Flash ROM ,CMOS) Firmware

Sadrži upravljački program za sklopovljeSudjeluje u POST procesuKontrolira boot procesSignalizira pogreške audio ili video pokazateljimaOsigurava osnovni skup instrukcija

Prepoznaje proširive kratice i pokreće njihove inicijalne proceseTraži početni (boot ) disk i njegov glavni boot zapis (MBR)Osigurava kompatibilnost uređaja

Svaki proizvođač ploča osigurava programsku podršku i novije verzije BIOS-a za svojeproizvode (AMI, Award i Phoenix)BIOS je bolje ne dirati ako to nije nužno potrebno

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface ) je programska poveznica izmeđuoperacijskog sustava i firmvera te predstavlja zamjenu za BIOS.


6/30

BIOS


7/30

UEFI


8/30

MBR


9/30

Podizanje računala – Windows 7, Vista Kada se računalo upali:

Korak 1: Power-on-self-test (POST): provjera ispravnosti hardverskih komponenti. U slučaju pada računalo staje i najčešće

proizvodi zvuk (beep ) koji je je kodiran od strane proizvođača i označava mjesto pada POSTtesta. Određena kombinacija dugih i kratkih bipova ukazuje na određenu komponentu sgreškom.

Korak 2: Inicijalizacija (Initial Startup Phase )

određivanje uređaja s kojeg se diže OS i traženje i učitavanje Windows Boot Managera U slučaju BIOS-a:

čitaju se instrukcije za učitavanje koje se nalaze u MBR-u (Master Boot Record ).MBR je prvi sektor podataka na hard disku i s njega se pokreće sustav. Sadržiinstrukcije (boot code ) i particijsku tablicu (partition table ) koja prepoznajeprimarnu particiju (primary partition ) i ostale particije (extended partitions ). BIOS

učitava MBR u memoriju i predaje mu kontrolu. MBR traži aktivnu (butabilnu) particiju. Prvi sektor te particije sadrži instrukcije

(boot code ) koje čitaju sadržaj sistemskih datoteka i pokreću datotekuBootmgr.exe koji prebacuje procesor u 32 ili 64 bitni mod i učitava 32 ili 64 bitniWindows Boot Manager koji se nalazi unutar Bootmgr.exe datoteke.

U slučaju UEFI-ja: UEFI ima ugrađen boot manager. Kada se instalira Windows 7 na UEFI računalo, Windowsi dodaju direktan ulaz na

Windows Boot Manager (\Efi\Microsoft\Boot\Bootmgfw.efi - 32-bitni ili 64-bitni -Windows Boot Manager.

Nakon ovog koraka u kojem se učita Windows Boot Manager , daljnji koraci isti su bez obzirana BIOS ili EFI


10/30

Podizanje računala – Windows 7, Vista

Korak 3: Windows Boot Manager (BOOTMGR): traži aktivnu particiju pristupa Boot Configuration Data (BCD.dat) bazi podataka iz BCD-a uzima podatke potrebne za podizanje operacijskog sustava Pokreće Windows Boot Loader (Winload.exe) na ekranu „Loading Windows”

Korak 4: Windows Boot Loader : učitava Windows kernel (Ntoskrnl.exe) u memoriju, ali ga ne pokreće odmah učitava Hardware Abstraction Layer (HAL; Hal.dll) u memoriju, ali on se ne pokreće dok se ne

pokrene kernel (HAL skup rutina koje povezuju programe i drivere sa sklopovljem)

uč

itava registry (system registry hive ) traži i učitava drivere , ali ih ne pokreće. Oni se pokreću u petom koraku. predaje kontrolu kernelu operacijskog sustava

Korak 5: Učitavanje jezgre tj. kernela (kernel loading ): Windows kernel i HAL inicijaliziraju softverske značajke Windowsa koje se zovu Windows

executive . Windows executive obrađuje konfiguracijske informacije pohranjene u registryju iputem session manager procesa (Smss.exe) pokreće upravljačke programe (drivers ) iservise. na ekranu „Starting Windows”

Korak 6: Ulogiravanje korisnika u Windowse; pokreću se: Winlogon.exe (pokreću se sevisi, skripte za Group Policy i stvara sesija za korisnika) Explorer.exe (pokreće se Desktop Windows Manager (DWM) proces koji pokreće i prikazuje

desktop. Explorer.exe je shell ili interface preko kojeg se pristupa operacijskom sustavu.


11/30

Podizanje računala Cold boot ili Hard boot – pokretanje računala nakon što je isključena struja

Warm boot ili Reboot – pokretanje računala bez isključivanja struje(Ctrl + Alt + Delete)


12/30

Windows 8

Windows 8 učitava se oko 25 sekundi brže od Windowsa 7. Kako? Prigodom gašenja računala, Windows 8 sprema cijeli sistemski inicijalizacijski proces,

sa svim postavkama kakve u tom trenutku jesu, na hard disk u obliku jednogpodatkovnog spremnika (datoteke) hibernacijska datoteka hiberfile.sys Kada se računalo ponovno upali i pokrene se učitavanje Windowsa 8, umjesto

provođenja cijelog inicijalizacijskog procesa, čita se hibernacijska datoteka


13/30

System registry hive System registry hive je logički organizirana skupina ključeva, potključeva i vrijednosti

u registru (registry ) koja sadrži pomoćne datoteke sa sigurnosnim kopijama svojih

podataka


14/30

Kućište Kućište računala - dijelovi:

Okvir (frame ) - metalno ojačanje koje definira izgled Pokrov (cover panels ) - zaštita od kontakta s unutrašnjosti LED diode i gumbi - Osiguravaju prikaz rada računala i tvrdog diska, te

pale računalo i vrše ponovno podizanje (reset) I/O matrica (I/O template ) - vezana za matičnu ploču Utori za širenje (expansion slots ) - omogućavaju ubacivanje dodatnih

kartica u kučište Dodatni ventilator Utori za diskovne uređaje

Rupe za ventilaciju Prostor za montažu napajanja Prednja maska (ponekad odvojiva) Noge


15/30

Komponente računala Izbor kućišta - uvjeti:

Izgled kućišta: desktop, mini, midi i big tower; postoje još varijacijenajčešće za poslužiteljska kućišta: rack

Veličina: više komponenti, hlađenje Predviđeni prostor i broj ugradivih uređaja Tip napajanja Okolni uvjeti - vlaga, temperatura, prašina Signalizacija rada - postoje kućišta koja prikazuju unutrašnju

temperaturu, stanje računala... Ventilacija

Tvrdoća - što je previđeno da se nalazi na kućištu ili da ga pritišće sastrana.


16/30

Napajanje Napajanje - dijelovi:

Kućište i pokrov - standardizirano Strujni kabel - Povezuje računalo sa strujom (utičnicom) Prekidač za izbor napona (neka imaju, neka ne) Prekidač za uključivanje (neka imaju, neka ne) Priključak napajanja za matičnu ploču

Priključ

ak napajanja za ATA diskove Priključak napajanja za SATA diskove Priključak napajanja za Floppy diskove Elektronika za konverziju AC (220) -> DC

3.3 V (naranđasta žica) i 5 V (crvena žica) za integrirane krugove,12 V (žuta žica) za motore ventilatora i hard diskova, uzemljenje (crnažica)

Ventilator za hlađenje elektronike


17/30

Napajanje


18/30

Napajanje Napajanje - karakteristike:

Snaga (W) , danas min. 300 W,400 W,... Oblik – ovisi o kučištu Kvaliteta – ovisi o klasi napajanja Otpornost na smetnje u mreži Kvaliteta izlaznog istosmjernog napona

Otpornost na kvar (oporavak)

Tipovi napajanja: AT – direktno na napajanje

ATX – preko matične ploče (20 pinsko) ATX 12V – 4 dodatna pina (24 pinsko)

koji daju dodatnih 12 Vza procesor (počelo od Pentium 4)


19/30

Napajanje Izmjenična struja dolazi na diode koje ju pretvaraju u istosmjernu

struju, a onda u kondenzatore koji je filtriraju i spremaju u obliku dva

visokovoltažna izvora. Struja zatim dolazi na tranzistore koji jeponovno pretvaraju u izmjeničnu struju, ali na tisuće puta većojfrekvenciji (100.000 Hz - 2.000.000 Hz) od ulazne u napajanje (50Hz – 60 Hz). Ovo je bitna karakteristika „switch ” napajanja jer što je

veća frekvencija to je više perioda po sekundi, a to znači datransformatori i elektrolitički kondenzatori mogu biti manji. Strujanakon toga ulazi u transformator gdje se smanjuje napon, a nakontoga diode struju pretvaraju ponovno u istosmjernu. Struja zatimdolazi na zavojnice radi dodatnog „peglanja” i uklanjanja smetnji.Kolika je voltaža potrebna određuje se pomoću čipa koji reguliratranzistore koji struju šalju u transformator. Ako su tranzistori duže„uključeni” odnosno drže struju u odnosu na „isključeno” stanje,voltaža je veća. Što su kraće uključeni, voltaža je manja - Pulse-

Width Modulation (PWM).


20/30

Problemi sa strujom Tip problema:

Nestanak struje (blackout ) Pad napona ispod 80% u kraćem vremenu (brownout / power sag ) Nagli i kratki prekid struje (dropout )

Smetnje (noise ) Povećanje napona (voltage spikes, power surge )

Probleme rješava Neprekidno napajanje (UPS – Uninterrupted Power Supply )

Surge suppressors (protectors) – peglaju voltažne vrhove


21/30

Matična ploča Matična ploča - dijelovi

Chipset - najvažnija komponenta ploče, određuje kompatibilnost ploče. U starijoj izvedbiploča realiziran je kao par čipova izrađenih u VLSI (Very Large Scale of Integration )metodi:

1. Northbridge – čip koji upravlja komunikacijom između procesora,

memorije, grafičke kartice i southbridgea - određuje: maksimalnu količinu, vrstu i brzinu procesora i memorije (RAM) količinu i brzinu priručne (cache ) memorije tip i količinu proširivih slotova

2. Southbridge – čip koji upravlja komunikacijom između PCI (Express)slotova/sabirnice (mrežna kartica, zvučna kartica,modem...), IDE (ATA) ili SATA kontrolera (Hard Disk), USB-a,

sata, interne grafičke kartice, power managementa...

U novim pločama: Platform Controller Hub (PCH), jedan čip koji zamjenjuje Northbridge iSouthbridge . Dio funkcija northbridgea integriran je u CPU (memorijski kontroler, PCI-e

linije), a PCH preuzima funkcije southbridgea .


22/30

Matična ploča


23/30

Matična ploča


24/30

Matična ploča

Matična ploča: dijelovi nastavak CPU priključak - nožište za mikroprocesor Proširivi utori (slotovi) - proširive opcije (kartice) DIP priključci / jumpers / kratkospojnici - priključci koji određuju

svojstva (konfiguriraju) I/O priključci - priključci za ulazne i izlazne uređaje, USB podrška Priključak za napajanje - Priključak za dobivanje napajanja (AT, ATX

ATX2) BIOS čip - čip koji sadrži osnovni program za podizanje računala i

provjeru ispravnosti te inicijalnu konfiguraciju spojenih komponenti Baterija - omogućava BIOS čipu da sačuva svoje podatke kadaračunalo nije spojeno u struju odnosno dodatno čuva sistemski satda radi

RAM priključ

ci - spoj memorijskih modula


25/30

Matična ploča

Matična ploča: dijelovi nastavak: Sabirnice (Bus ) – podsustav (skup provodnika, vodića) kojim se vrši

razmjena podataka između komponenti unutar računala ili između računala Interne sabirnice (Internal Bus )

Adresna sabirnica (Address bus ) – jednosmjerna sabirnica pod kontrolomprocesora ili DMA komponente, označava fizičke (memorijske) adresepodataka na nekoj memorijskoj lokaciji do kojih se želi doći; kanal kojim se

prenose adrese podataka ako recimo CPU želi pročitati ili zapisati nekipodatak na specifičnu adresu Podatkovna sabirnica (Data bus ) – dvosmjerna sabirnica; sadrži podatak koji

se pročitao ili koji se zapisuje na određenu adresu Kontrolna sabirnica (Control bus ) – jednosmjerna sabirnica; skup

upravljačkih linija koji predočuju kontrolne i upravljačke signale kao npr. je liCPU trenutno čita ili zapisuje u memoriju. Primjeri signala: system clock,memory read, memory write, read/write line, I/O read, I/O write…


26/30

Matična pločaMatična ploča: dijelovi nastavak Front Side Bus (FSB) – sabirnica koja prenosi podatke između

procesora i northbridgea - adresna, podatkovna i kontrolna sabirnica podsustavi su ove sabirnice

- određena količina podataka koja u nekom vremenu (bandwidth )može proći kroz FSB, određena je širinom podatkovne sabirnice,frekvencijom generatora takta (clock frequency, clock rate ) i brojuostvarenih transfera po jednom taktu. Npr. 32-bita (4-bajta) široka

sabirnica koja operira na frekvenciji 100 MHz i napravi 4 prijenosa potaktu, ima protok podataka od 1600 megabajta u sekundi (MB/s).Broj izvršenih prijenosa u jednom taktu ovisi o primjenjenojtehnologiji (npr. Quad Pumping ). FSB može biti usko grlo jer brzi procesor

ne može iskoristiti svoju brzinu ako ne dobiva dovoljnu količinu podataka. Back Side Bus (BSB) - sabirnica koja prenosi podatke između

procesora i cache memorije Vanjske sabirnice (External Bus ) – povezuju vanjske periferne uređaje

s matičnom pločom (PCI, USB...)


27/30

Matična ploča Matična ploča sa starim chipsetom (NB i SB) - dijelovi:


28/30

Matična ploča Matična ploča s novim chipsetom PCH - dijelovi:


29/30

Matična ploča Vrste

Današnje matične ploče: mikroATX (244 × 244 mm) i ATX (305 × 244 mm) ATX (Advanced Technology eXtended ) specifikacija za matične ploče

Kompatibilnost i funkcionalnost je ista, a manje dimenzije dobivene su manjim brojemPCI tipova proširivih utora

Proširivi utori:

PCI – Periphetal Component Interconnect – Intelova 32bit/64 bit sabirnica na 33MHz.Omogućava plug and play konfiguraciju. Podržava direktnu komunikaciju sa procesorom

AGP – Accelerated Graphics Port – Intelova 32bit sabirnica na 66MHz. AGP je sabirniciza spajanje grafičkih kartica najveće brzine. AGP slot je obično najviši i malo je dulji odPCI slota da se osigura različitost. Dolazi u brzinama AGP 1x , 2x, 4x i 8x sa max1GB/sec prijenosom

PCI-X i PCI-X 2.0 (PCI – extended ) – 64 bitna sabirnica 66-133 MHz proširenje PCIsabirnice radi ostvarenja brzine od 1GBps. Omogućena direktna komunikacija izmeđukartica. Kompatibilan sa PCI.

PCI-Express (PCI-Express 4.0 ) – 64 bitna sabirnica. Podržava prijenos do 16 GT/s – nijekompatibilna s PCI sabirnicom

Ima još utora (samo za modeme, samo za neke tipove računala…)


30/30

Matična ploča Najpoznatiji proizvođači chipseta:

AMD, VIA, Intel, ALI, SiS, Opti

Krajem 2008. Intel je izbacio X58 chipset za matične ploče i Nehalem procesorsku arhitekturu -Core i7 prvi izdani procesor.

Osnovne karakteristike po kojima se razlikuju od ranijih izvedbi:- X58 ima QPI (Intel QuickPath Interconnect ) umjesto FSB-a; (AMD – HyperTransport )- memorijski kontroler ne nalazi se u northbridgeu nego je implementiran

u procesor zbog smanjivanja memorijske latencije (trokanalni DDR3) Svaki QPI sadrži dva 20 linijska full duplex kanala.

Linije za slanje i primanje mogu biti simultano aktivne Propusnost QPI-a je 80 bita podataka svaka dva takta u svakom smjeru (64 bita podataka + 8

bita za otkrivanje grešaka + 8 bita za zaglavlje podatkovnog sloja) Kod normalnih Core i7 procesora frekvencija je ograničena na 2.4 GHz što daje ukupnu

propusnost QPI-a od 19.2 GB/s (DDR - Double Data Rate – po bit se prenosi na ulaznom i

silaznom rubu vala tako da se udvostručuje količina prenesenih podataka) Realno: (2.4 GHz × 2 bita/Hz (DDR) × 20 QPI linija × 80 bita × 2 slanja ) / 8 bita = 19.2 GB/s Maksimalno: (3.2 GHz x 2 bita/Hz (DDR) x 20 QPI linija x 80 bita × 2 slanja ) / 8 bita = 25.6 GB/s

Direct Media Interface (DMI) – poveznica između NB-a i SB-a ili CPU-a i SB-a. DMI 2.0 - poveznica između CPU-a i PCH-a.

01 - IRP - Komponente Računala 1

Documents

Transcript of 01 - IRP - Komponente Računala 1