Wstęp do informatyki. Płyta główna Motherboard

Transkrypt

1 Komputer osobisty Wstęp do informatyki Architektura komputera PC Cezary Bolek Uniwersytet Łódzki Wydział Zarządzania Katedra Informatyki Obudowa Zasilacz Procesor Pamięć Karty rozszerzeń Karta graficzna Karta dźwiękowa Karta sieciowa, etc. Pamięć masowa Twardy dysk Napęd dyskietek DVD-ROM Płyta główna Wstęp do informatyki Cezary Bolek 2 Płyta główna Motherboard Wielowarstwowa (3-7 warstw) płytka połączeń układu (PCB) Podstawa mechaniczna do montaŝu elementów komputera Gniazda procesora, kart rozszerzeń, układów pamięci i we/wy Magistrala systemowe, magistrale zewnętrzne Układ scalony (chipset) sprzęgający elementy komputera Pamięć stała ROM z programem startowym (BIOS) Pamięć RAM nieulotna z zapisem parametrów pracy Układ RTC (Real Time Clock) Zakłócenia elektromagnetyczne! bardzo duŝa częstotliwość sygnałów ograniczenia na długość i kształt połączeń ekranowanie fragmentów płytki Płyta główna ewolucja Przed ~ : jedynie podstawowe komponenty systemu (chipset+bios): gniazda dla kart rozszerzeń (expansion slots) magistrali ISA gniazdo procesora (bez wspomagania wyjmowania) najstarsze DIL (Dual In Line) współczesne: PGA (Pin Grid Array) gniazdo klawiatury gniazda układów pamięci Po ~ : tendencja do integracji dodatkowych elementów systemu (kontrolery we/wy, dysków, grafiki, dźwięku, interfejsów sieci) nowy podstawki pod procesory: ZIP (Zero Insertion Force) zróŝnicowane gniazda dla kart rozszerzeń (ISA, PCI, VLB, AGP) Standardy konfiguracji: (form factor) AT, (babyat), ATX (microatx max:244x244mm) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 3 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 4 1

2 Płyta główna Płyta główna struktura Wstęp do informatyki Cezary Bolek 5 Wstęp do informatyki Cezary Bolek 6 Płyta główna inne rozwiązania BIOS Basic Input-Output System (PC Firmware) Pamięć ROM zawierająca program startowy komputera po włączeniu zasilania Sprawdzenie konfiguracji sprzętowej (rodzaj procesora, rozmiar pamięci, karty rozszerzeń, obecność dysków) Testowanie poprawności działania systemu POST (Power-On Self Test + dźwiękowe sygnały diagnostyczne) Załadowanie systemu operacyjnego z miejsca ustalonego w pamięci CMOS RAM (dysk, CDROM, dyskietka, sieć) Konfiguracje dla nisko profilowych obudów (slim-case) Pamięć BIOS nie moŝe być (w zasadzie) uszkodzona programowo, co zapewnia zawsze moŝliwości startu. Zwykle BIOS realizowany jest jako pamięć Flash, której zawartość moŝna okresowo przeprogramowywać (bios upgrade) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 7 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 8 2

3 np. BIOS sygnały POST (Power On Self Test) AMI BIOS problem z pamięcią RAM błąd procesora błąd karty graficznej Award BIOS problem z pamięcią RAM _ _ błąd procesora błąd karty graficznej Phoenix BIOS problem z pamięcią RAM błąd procesora błąd karty graficznej CMOS RAM Pamięć RAM o bardzo małym poborze mocy (technologia CMOS) podtrzymywana bateryjnie (kilka lat) uŝywana do przechowywania bieŝących parametrów pracy komputera: typ i konfiguracja twardych dysków ustawienia taktowania procesora i pamięci kolejność startu systemu operacyjnego hasła dostępu do modyfikacji ustawień BIOSu bieŝący czas i data (uaktualniany z układu RTC) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 9 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 10 PnP BIOS (Plug and Play) PnP oznacza automatyczną konfigurację kart rozszerzeń w systemie komputerowym ustalenie obszaru przestrzeni we/wy przydział numeru przerwania Obszar przestrzeni we/wy umoŝliwia wymianę informacji pomiędzy urządzeniem a procesorem Przerwania są mechanizmem zgłoszenia do procesora pilnej konieczności obsługi urządzenia Dla starszych BIOS ów konieczne było ręczne konfigurowanie kart rozszerzeń, tak aby uniknąć konfliktów sprzętowych. Mikroprocesory x86 firmy Intel 1/8 Taktowanie Taktowanie Cache L2 Typ Rok MnoŜnik Cache L1 Procesora Pamięci (wbudowany) Przestrzeń adresowa Liczba tranzystorów ,77-8 4, MB 29 tys ,77-8 4, MB 29 tys MB 134 tys DX GB 275 tys SX MB 275 tys DX kB - 4GB 1,2 mln 80486SX kB - 4GB 1,18 mln 80486DX kB - 4GB 1,2 mln 80486DX KB+8KB - 4GB 1,6 mln Pentium KB+8KB - 4GB 3,1 mln Pentium Pro ,5-3 8KB+8KB KB 64(4)GB 22 mln Pentium MMX ,5-3,5 16KB+16KB - 4GB 4,5 mln Pentium II (Klamath) ,5-4,5 16KB+16KB 512KB (ext) 64(4)GB 7,5 mln Pentium II (Deschutes) ,5-5 16KB+16KB 512KB (ext) 64(4) GB 7,5 mln Celeron (Covington) (PII) ,5 16KB+16KB - 64(4) GB 7,5 mln Celeron (Mendocino) (PII) ,5-8 16KB+16KB 128KB 64(4) GB 19.2 mln Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 11 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 12 3

4 Typ Mikroprocesory x86 firmy Intel 2/8 Rok Taktowanie Procesora Taktow. Pamięci MnoŜnik Cache L1 Cache L2 (wbudowany) Przestrz. adresowa Liczba tranzystor. Pentium III (Katmai) KB+16KB 512KB (ext) 64GB 9,5 mln Pentium III (Coppermine) ,5 16KB+16KB 256KB 64GB 28,1 mln Celeron II (Coppermine) KB+16KB 128KB 64GB 28,1 mln Pentium III (Tualatin) ,5-10,5 16KB+16KB KB 64GB 28,1 mln Celeron II (Tualatin) G-1,4G KB+16KB 256KB 64GB Pentium M (Banias) (PIII) G-1,7G 100 (400) 32K+ 32K 1MB 4GB 77 mln Celereon M (Banias) G-2,2G 100 (400) 32K+ 32K 512KB 4GB Pentium M (Dothan) (PIII) G-2,2G 100 (400) 32K+ 32K 2MB 4GB Pentium M (Yonah) (Dual) ,13G 166 (667) 32K+ 32K 2MB 4GB Oznaczenie Rdzeń Taktowanie FSB Cache Dodatkowe inf. Willamette GHz 100 (400) L1:8KB+12KB L2:256KB P4A Northwood GHz 100 (400) L1:8KB+12KB L2:512KB P4B Northwood GHz 133 (533) L1:8KB+12KB L2:512KB Hyperthreading dla GHz P4C Northwood GHz 200 (800) L1:8KB+12KB L2:512KB Hyperthreading P4E/5x0 series Prescott GHz 200 (800) L1:16KB+12 KiB L2:1 MB Hyperthreading, instrukcje SSE3 P4A Prescott GHz 133 (533) L1:16KB+12 KiB L2:1MB bez Hyperthreading, instrukcje SSE3 Extreme Edition Gallatin GHz 200 (800) L1: 8KB+12 L2:512KB L3:2MB Hyperthreading, addition of on-die L3 cache P4F/5x1 series Prescott GHz 200 (800) L1:16KB+12 KiB L2:1MB EM64T (64-bitowe rozszerzenie) 6x0 series Prescott 2MB GHz 200 (800) L1:16KB+12 KiB L2:2MB EM64T (64-bitowe rozszerzenie) Extreme Edition Prescott 2MB 3.73 GHz 266 (1066) L1:16KB+12 KiB L2:2MB Pentium D Smithfield GHz 200 (800) L1:16KB+12KB x2 L2:2MiB Dual Core Processor, EM64T Mikroprocesory x86 firmy Intel 3/8 Pentium Dual Core 2006 dwurdzeniowe, niskobudŝetowe Intel Core 2 ósma generacja, architektura 64-bit x Model Liczba rdzeni Częstotliwość FSB MnoŜnik L2 Cache QPB Rdzeń E MHz 200 8x 2 MB 800 MHz Allendale... E MHz x 2 MB 800 MHz Allendale E MHz 266 7x 2 MB 1066 MHz Conroe... E MHz 333 9x 4 MB 1333 MHz Conroe E MHz x 3 MB 1066 MHz Wolfdale... E MHz ,5x 3 MB 1066 MHz Wolfdale E MHz 333 8x 6 MB 1333 MHz Wolfdale... E MHz x 6 MB 1333 MHz Wolfdale Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 13 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 14 Mikroprocesory x86 firmy Intel 4/8 Model Liczba rdzeni Częstotliwość FSB MnoŜnik L2 Cache QPB Rdzeń Intel Core 2 Quad Q MHz 266 9x 8 MB 1066 MHz Kentsfield Q MHz x 8 MB 1066 MHz Kentsfield Q MHz x 8 MB 1066 MHz Kentsfield Q MHz ,5x 2 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 7x 4 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 7,5x 4 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 8x 4 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 7,5x 6 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 8x 6 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 8x 12 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 8,5x 12 MB 1333 Mhz Yorkfield Q MHz 333 9x 12 MB 1333 Mhz Yorkfield Model Liczba rdzeni Częstotliwość FSB MnoŜnik L2 Cache QPB Rdzeń Intel Core 2 Extreme X MHz x 4 MB 1066 MHz Conroe QX MHz x 8 MB 1066 MHz Kentsfield QX MHz x 8 MB 1066 MHz Kentsfield QX MHz 333 9x 8 MB 1333 MHz Kentsfield QX MHz 333 9x 12 MB 1333 MHz Yorkfield QX MHz 400 8x 12 MB 1600 MHz Yorkfield QX MHz 400 8x 12 MB 1600 MHz Harpertown Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 15 Mikroprocesory x86 firmy Intel 5/8 Intel Core i wbudowany układ graficzny, fizycznie oddzielny układ dwa rdzenie Direct Media Interface low end, kontynuacja Core 2 Nazwa kodowa Nazwa Cache L3 Socket TDP Clarkdale Arrendale MnoŜni k Taktowanie Core i MB LGA W GHz Core i MB LGA W GHz Core i MB LGA W GHz Core i MB LGA W GHz Core i3-6xx 4 MB LGA W GHz Core i3-350m 3 MB LGA W GHz Core i3-370m 3 MB LGA W? 2.40 GHz Core i3-330um 3 MB LGA W? 1.20 GHz Core i3-330m 3 MB LGA W GHz Core i3-330e 3 MB LGA W? 2.13 GHz I/O Bus Direct Media Interface Zintegrowany GPU Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 16 4

5 Model procesora Core i5 750 Liczba rdzeni (wątków) 4 (4) Mikroprocesory x86 firmy Intel 6/8 Intel Core i Niektóre posiadają wbudowany układ graficzny pozycjonowany między Core i3 a Core i7 i Xeon Arrandale, Clarkdale, Lynnfield Seria (4) Taktowanie rdzenia (GHz) MnoŜnik Min. Max ,2 3, MHz 9 25 Cache 32KB (instrukcje) + 32KB (dane) L1 / rdzeń 256KB / rdzeń 8MB L3 dzielonej 32KB L1+32KB L1/rdzeń 256KB L2/rdzeń 4MB L3 dzielonej Kontroler pamięci 2x DDR3-800/1066/1333 DMI TDP Socket IO Bus 2.5GT/s (GigaTrans ferów) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> W W LGA 1156 DMI DMI, zintegro wane GPU Mikroprocesory x86 firmy Intel 7/8 Intel Core i7 Obsługa pamięci DDR3 Cache po 32KB pamięci dla instrukcji L1 i 32KB pamięci danych L1 na kaŝdy z rdzeni po 256KB współdzielonej pamięci dla instrukcji/danych L2 na kaŝdy z rdzeni 8MB współdzielonej pamięci dla instrukcji/danych L3 wspólnej dla wszystkich rdzeni Technologia Hyper-Threading Wbudowany trójkanałowy kontroler pamięci DDR3, IMC (Integrated Memory Controller) Nowa szyna systemowa, QPI (QuickPath Interconnect) DMI (Direct Media Interface) Siedem nowych instrukcji SSE4 Natywna czterordzeniowość (jak w AMD Phenom) Obsługa ośmiu wątków Gniazdo LGA 1366 lub LGA 1156 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 18 Architecture Mikroprocesory x86 firmy Intel 8/8 Processor name Brand name Sandy Bridge N/A Core i7-2920xm Extreme Edition Core i7-2820qm Core i7-2xxxqx Core i7-2xxx Core i7-2xxxs Westmere Gulftown Core i7-9xxx Extreme Edition Core i7-970 Nehalem Bloomfield Core i7-9xx Extreme Edition Core i7-9xx Cores 4 L3 Cache Socket TDP Busses Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 19 8 MB 6 MB 8 MB 6 12 MB FCPGA988 FCPGA988 FCBGA1224 LGA 1155 LGA W 45W 95W 65W 130 W Lynnfield Core i7-8xx LGA W 8 MB 4 82 W 82 W Clarksfield Core i7-9xxxm Extreme Edition Core i7-8xxqm Core i7-7xxqm Westmere Arrandale Core i7-6xxm Core i7-6xxlm Core i7-6xxum 6 MB 2 4 MB µpga W 45 W 35 W 25 W 18 W DMI 2.0, PCI-e, FDI, 2 DDR3 QPI, 3 DDR3 DMI, PCI-e, 2 DDR3 DMI, PCI-e, FDI,2 DDR3 Architektura 32- i 64-bitowa IA-32 (Intel Architecture 32 bit), x bitowe rozwinięcie rodziny x rok procesor AMD64 opracowany przez firmę AMD. Rozszerzenie zestawu instrukcji x86 głównie o rozkazy operujące na 64-bitowych operandach Początkowa nazwa x86-64 Intel 64 - implementacja architektury x86-64 Do 2006 roku nazwa EM64T Nowsze:Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Xeon, Pentium Dual Core Wszystkie: Core 2, Core i5, Core i3 oraz Core i7 IA-64 (Intel Architecture-64) Odmienna od IA-32, opracowane przez firmę Intel we współpracy z Hewlett-Packard Itanium, Itanium 2. Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 20 5

6 Tendencje rozwojowe Zwiększanie szybkości taktowania procesora i pamięci Zwiększanie szerokości magistral danych i adresów Zwiększanie pamięci Cache zintegrowanej z procesorem (L1) oraz zewnętrznej (L2 i L3) Zaawansowane rozwiązania architektury: potokowość, superskalarność, wielowątkowość,... Wielordzeniowość Specjalizowane zestawy instrukcji: MMX, SSE, 3DNow,... Integracja jednostki arytmetyki zmiennoprzecinkowej Integracja kontrolera pamięci, modułów grafiki Wprowadzanie tańszych odmian nowych procesorów (SX, Celeron, Duron,...) ZłoŜoność mikroprocesorów Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 21 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 22 socket Gniazda procesora Zapewnienie miejsca na duŝą liczbę końcówek Efektywne odprowadzenie ciepła poprzez radiator slot Pasywny układ chłodzenia: radiator + wentylator Radiator: podstawa (miedź, aluminium, ceramika) + oŝebrowanie Zaawansowane chłodzenie: wodne, elektryczne (płytka Peltier a), kriogeniczne. Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 23 Ewolucja gniazd procesora Socket końcówek Procesory 486 (napięcie zasilania 5V) oraz ich wariacje DX2, DX4, OverDrive Socket końcówek Modyfikacja Socket 1 dla tych samych typów procesorów Socket końcówek Ostatnie gniazdo dla 486, napięcie zasilania 5V oraz 3.3V Socket końcówki Gniazdo dla pierwszych procesorów Pentium 60/66 MHz, 5V Socket końcówek Gniazdo dla procesorów Pentium 75/133 MHz, 3.3V Socket końcówek Rozszerzenie Socket 3 dla 486, praktycznie nie uŝywany Socket końcówek Bardzo powszechne gniazdo dla Pentium MMX i ich klonów, podwójne zasilanie Socket końcówek Gniazdo dla PentiumPro, bardzo rzadkie Slot końcówki Dla Pentium II, III i Celeronów montowanych na płytce razem z pamięcią cache Slot końcówek Dla Pentium II, III i Xeon z większą ilością ilością zewnętrznej pamięci cache Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 24 6

7 Ewolucja gniazd procesora Slot A 242-końcówki Mechanicznie identyczny z Slot 1, ale inny elektrycznie, dla procesorów AMD Athlon Socket końcówek Gniazdo zastępujące Slot 1 dla nowych procesorów Pentium II, III i Celeron Socket końcówki Dla Pentium 4, ułatwia rozpraszanie ciepła i montaŝ wydajnych radiatorów Socket A 462-końcówki Dla nowszych procesorów AMD Athlon, Athlon XP i Duron z większą pam. cache Socket końcówek Zmniejszona wersja gniazda dla nowszych Pentium 4 Socket końcówki Dla Pentium 4 Xeon w większą pamięcią cache i pracą w systemie wieloprocesorowym Socket końcówki Gniazdo dla nowych procesorów Athlon 64 Socket 940, końcówek Socket 775 (LGA775, T) 775-końcówki Ulepszone gniazdo dla procesorów Athlon 64, Opteron Gniazdo dla najnowszych procesorów Pentium 4 P4EE, Celeron (rdzeń Prescott i Smithfield) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 25 LGA 775 (Socket T) jądro Wolfdale: Ewolucja gniazd procesora Core 2 Duo (E7200, E7300, E7400, E7500, E7600, E8200, E8400, E8500, E8600, E8700) Intel Pentium Dual Core (E5200, E5300, E5400, E5500, E5700, E6300, E6500, E6500K, E6600, E6700, E6800) jądro Conroe: Core 2 Duo (E4500, E6300, E6320, E6400, E6420, E6500, E6600, E6700, Extreme Edition) Pentium Dual Core (E2140, E2160, E2180, E2200) jądro Kentsfield: Intel Core 2 Quad (QX6600) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 26 LGA 1156 (Socket H) jądro Lynnfield Ewolucja gniazd procesora Core i5 i5-7xx Core i7 i7-8xx, i Xeon L34xx, X34xx jądro Clarkdale Pentium G6xxx Core i3 i3-5xx, i3-6xx, i3-3xx Core i5 i5-6xx jądro Arrendale Core i3 i3-350m, i3-370m, i3-330um, i3-330m i3-330e LGA 1366 (Socket B) Core i7 i7-9xx Xeon seria 5500 Magistrale płyty Bridge (fragment chipset u) układ koordynujący transfery pomiędzy procesorem a pamięcią oraz magistralami we/wy (ISA, PCI, USB) Pojedyncza magistrala systemowa dla procesorów starszych od Pentium II, taktowanie magistrali 66, 100MHz. Podwójna magistrala systemowa (back-,frontside bus) dla nowszych procesorów, moŝliwość pracy jednoczesnej, zwiększona wydajność, taktowanie 100, 133, 266MHz... Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 27 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 28 7

8 Utrzymana koncepcja FSB Nowoczesne magistrale płyty Komunikacja między CPU i mostkiem północnym Mostek północny zarządza wszystkimi zasobami komputera. W nim znajduje się kontroler pamięci i kontroler złączy PCI Express dane płynące do procesora i z procesora zawsze najpierw trafiają do mostka północnego. Układ MCH łączy się z mostkiem południowym przez łącze DMI (ang. Direct Media Interface), Mostek południowy kontroluje wszystkie urządzenia niewymagające ogromnej przepustowości między nimi a procesorem i pamięcią kontrolery dysków, USB, sieci lokalnych itp. Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 29 Nowoczesne magistrale płyty Procesory i7, podstawka LGA 1336 Kontroler pamięci przeniesiono do wnętrza procesora. Niepotrzebna dłuŝej magistrala FSB została zastąpiona łączem QPI (ang. QuickPath Interconnect) którego głównym zadaniem jest zapewnienie komunikacji między procesorami w systemach wieloprocesorowych i między procesorem a urządzeniami wejścia-wyjścia. Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 30 Nowoczesne magistrale płyty Procesory Core i3, Core i5 i niektóre Core i7 (LGA1156) Krok w kierunku uproszczenia płyty głównej i przeniesienia najbardziej krytycznych funkcji bliŝej procesora: Kontroler pamięci znajduje się w procesorze, podobnie jak w LGA1366. Kontroler PCI Express i DMI równieŝ został przeniesiony do wnętrza procesora. W systemie nie ma juŝ magistrali QPI nie jest juŝ potrzebna Nowoczesne magistrale płyty QuickPath Interconnect Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 31 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 32 8

9 Nowoczesne magistrale płyty porównanie FSB i QPI Magistrale we/wy Magistrale we/wy stanowią interfejs pomiędzy systemem komputerowym a urządzeniami zewnętrznymi na kartach rozszerzeń. O ile konstrukcja płyt, procesorów i pamięci zmienia się dość często, to interfejs we/wy zmienia się rzadko, umoŝliwiając stosowanie typowych kart rozszerzeń praktycznie we wszystkich komputerach PC ISA (Industry Standard Architecture 1982) najstarsza, taktowanie 4.77 i 8MHz, maks. przepustowość 8MB/s (za mało dla kart graficznych, twardych dysków i sieci) VL BUS (VESA Local Bus) magistrala lokalna, głównie dla kart graficznych i twardych dysków w systemach 386 i 486, taktowanie 33MHz, kłopoty z podłączeniem kilku kart PCI (Peripheral Component Interconnect 1993) uniwersalna i wydajna magistrala, taktowanie 33,66MHz, przepustowość 266MB/s, obsługa PnP, AGP (Accelerated Graphics Port ) wydajna magistrala lokalna dla kart graficznych kontroler, przepustowość nawet GB/s, taktowanie = 1x, 2x, 4x frontside bus, PCI-Express (PCIe, PCI-E 2003) uniwersalna i wydajna magistrala szeregowa, taktowanie do 2.5 GHz, przepustowość 250MB/s (na linię) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 33 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 34 Magistrala AGP Magistrala PCI Express Sterownik magistrali AGP znajduje się na magistrali systemowej, co pozwala na szybki transfer danych pomiędzy: kartą graficzną AGP i procesorem kartą graficzną AGP i pamięcią RAM Magistrala AGP pracuje z częstotliwością magistrali systemowej (frontside bus) duŝa szybkość transferu architektura szeregowa połączenia typu point-to-point moŝliwość wymiany kart podczas pracy (hot plug/swap) docelowo eliminacja innych magistral we/wy premiera 2003, komputery z PCI Express 2004 PCIe x1 (2004) x2 (2004) x4 (2004) x8 (2004) x16 v. 1.0 (2004) x16 v. 2.0 (2007) x16 v. 3.0 (2011) Szybkość 250 MB/s 500 MB/s 1000 MB/s 2000 MB/s 4 GB/s 8 GB/s 16 GB/s Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 35 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 36 9

10 Interfejsy pamięci dyskowych Standard EIDE Enhanced IDE IDE (Integrated Drive Electronics) rozwiązanie sprzętowe transmisji danych z twardego dysku Kontrolery IDE są zintegrowane z napędem dysku (producenci mogą udoskonalać napęd razem ze sterownikiem) Protokół urządzeń IDE nazwany późnej ATA (AT Attachment) Urządzenia IDE z interfejsem ATA są przyłączone do magistral we/wy: ISA lub PCI Architektura IDE przewidywała obsługę tylko 2 dysków twardych o pojemności maksymalnej 528MB, transfer 3MB/s ograniczenia, które stały się wąskim gardłem pamięci masowych 4 urządzenia IDE: master-slave dwa kanały szybszy transfer do 16MB/s (ATA ) pojemność dysku max. 8.4GB i (1998) 137GB obsługa róŝnych urządzeń (CD-ROM) rozszerzenie ATA o ATAPI obsługa bezpośredniego dostępu d pamięci (DMA) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 37 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 38 Zwiększenie szybkości Ultra ATA ATA 3 (1996) usługa SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) ATA 4 (1997, Ultra ATA) przepustowość do 33MB/s (ATA 33), korekta błędów CRC (Cyclical Redundancy Check), integracja protokołu ATAPI ATA 5 (1999) przepustowość 66MB/s (ATA 66), konieczność stosowania nowych 80-przewodowych taśm ATA 6 (2000) przepustowość 100MB/s (ATA 100) (2001) przepustowość 133MB/s (ATA 133) Serial ATA równoległy ATA szeregowy ATA esata external SATA, dla zewnętrznych pamięci masowych, długość kabla do 2m NiŜsze napięcia sygnałów (0.5V) WęŜsze kable połączeniowe do 1m długości Efektywna korekta błędów Hot-plug Generacje: SATA revision 1.0 (SATA 1.5 Gbit/s) transfer 150 MB/s (2002) SATA revision 2.0 (SATA 3 Gbit/s) transfer 300 MB/s SATA revision 3.0 (SATA 6 Gbit/s) transfer 600 MB/s (2009) xsata dłuŝsze połączenia, do 8m, ekranowane kable msata mini SATA (revision 2) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 39 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 40 10

11 Interfejs SCSI Interfejs komunikacyjny urządzeń zewnętrznych opracowany dla wydajnych komputerów (1986). Do adaptera SCSI moŝna podłączyć 8 róŝnych urządzeń, a system moŝe posiadać kilka adapterów. Długie kable (do 12m) Zastosowania: serwery (często dyski RAID) DuŜa liczba rozwojowych wersji i odmian: FastSCSI, FastWideSCSI UltraSCSI Ultra2 SCSI Ultra3 SCSI Ultra4 SCSI Ultra 640 SCSI transfer 640MB/s Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 41 Porty szeregowe i równoległe Legacy ports Standardy niemal bez Ŝadnych zmian od ponad 30 lat!!! Port szeregowy: przepustowość do 115Kb/s (~12kB/s) wystarczające tylko dla najwolniejszych urządzeń: modem, mysz prosty protokół transmisji, znaczna długość kabla (kilka metrów) konieczność przydziału zasobów procesora (nr. przerwania) Port równoległy: przepustowość do ~60KB/s i tak nie wystarczająca dla większości urządzeń multimedialnych kłopoty z podłączeniem kilku urządzeń do jednego portu prosty dwukierunkowy protokół transmisji mała długość kabla (1.5 m) konieczność przydziału zasobów procesora (nr. przerwania) Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 42 Interfejs USB Universal Serial Bus Uniwersalny standard komunikacyjny dla urządzeń we/wy z obsługą PnP i moŝliwością dołączania/odłączania urządzenia w czasie pracy systemu (hot-plug) Obsługa do 127 urządzeń podłączonych szeregowo lub poprzez hub Interfejs USB zawiera napięcia zasilania +5V, które moŝe być wykorzystane do zasilania mniejszych urządzeń (0.5A) Przepustowość: USB Mbit/s (~1.5MB/s) USB 2.0 (Hi-Speed) 480Mbit/s USB 3.0 (SuperSpeed) 4.8Gbit/s Zasięg do 5m Interfejs IEEE1394 FireWire - Apple Interfejs ukierunkowany na obsługę urządzeń Video podobny w filozofii do USB Długość przewodów do 4.5m, większe odległości wymagają uŝycia repeater a Obsługa do 63 urządzeń podłączonych szeregowo Bardzo duŝa przepustowość 400Mbit/s (~50MB/s) DuŜa elastyczność konfiguracji Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 43 Wstęp do informatyki Cezary Bolek <cbolek@ki.uni.lodz.pl> 44 11