KOMPUTER OSOBISTY PC

Transkrypt

1 KOMPUTER OSOBISTY PC 1. Schemat blokowy komputera 2. Elementy płyty głównej - Chipset 3. Zasilanie komputera AT, ATX, BTX 4. System operacyjny i BIOS 5. Pamięć operacyjna, moduły pamięci SDRAM, DDRRAM 6. Pamięci masowe: dyski twarde HD i SSD 7. Pamięci optyczne CD, DVD, BLUE RAY, Pendrive, karty SD 8. Karty rozszerzeń: grafika, dźwięk, sieciowa.

2 1. Maszyna Turinga 2. Model von Neumann a 3. Model Harwardzki MODELE KOMPUTERÓW

3 MASZYNA TURINGA Maszyna Turinga jest bardzo prostym modelem komputera, Który składa się z: nieograniczonej taśmy podzielonej na komórki, w których są zapisane zrozumiałe dla maszyny symbole, głowicy, która może się przesuwać po taśmie oraz odczytywać i zapisywać na niej symbole. Mechanizmu sterującego, który może być w różnych stanach (ale skończenie wielu), który decyduje o działaniu maszyny. Na podstawie bieżącego stanu i symbolu znajdującego się pod głowicą podejmuje decyzje o: zmianie zawartości komórki taśmy znajdującej się pod głowicą, przesunięciu głowicy w lewo lub w prawo.

4 MODEL VON NEUMANNA Architektura von Neumanna - pierwszy rodzaj architektury komputera, opracowanej przez Johna von Neumanna, Johna W Mauchly'ego oraz Johna Presper Eckerta w 1945 roku. Cechą charakterystyczną tej architektury jest to, że dane przechowywane są wspólnie z instrukcjami, co sprawia, że są kodowane w ten sam sposób. Składa się z czterech głównych komponentów: pamięci przechowującej dane programu oraz instrukcje programu-każda komórka pamięci ma unikalny identyfikator nazywany jej adresem; jednostki kontrolnej odpowiedzialnej za pobieranie danych i instrukcji z pamięci oraz ich sekwencyjne przetwarzanie; jednostki arytmetyczno-logicznej odpowiedzialnej za wykonywanie podstawowych operacji arytmetycznych. urządzeń wejścia/wyjścia służących do interakcji z operatorem

5 MODEL VON NEUMANNA Jednostka kontrolna wraz z jednostką arytmetyczno-logiczną tworzą procesor. System komputerowy zbudowany w oparciu o architekturę von Neumanna powinien: mieć skończoną i funkcjonalnie pełną listę Rozkazów mieć możliwość wprowadzenia programu do systemu Komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępnych dla procesora informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze.

6 ARCHITEKTURA HARWARDZKA Architektura harwardzka rodzaj architektury komputera. W odróżnieniu od architektury von Neumanna, pamięć danych programu jest oddzielona od pamięci rozkazów. Podstawowa architektura komputerów zerowej generacji i początkowa komputerów pierwszej generacji Prostsza (w stosunku do architektury von Neumanna) budowa przekłada się na większą szybkość działania - dlatego ten typ architektury jest często wykorzystywany w procesorach sygnałowych oraz przy dostępie procesora do pamięci cache. Separacja pamięci danych od pamięci rozkazów sprawia, że architektura harwardzka jest obecnie powszechnie stosowana w mikrokomputerach jednoukładowych, w których dane programu są najczęściej zapisane w nieulotnej pamięci ROM (EPROM/EEPROM), natomiast dla danych tymczasowych wykorzystana jest pamięć RAM (wewnętrzna lub zewnętrzna)

7 Schemat blokowy komputera PC Procesor Pamięć operacyjna Magistrala uniwersalna Urządzenia wejścia/wyjścia Pamięć zewnętrzna Architektura obecnie konstruowanych komputerów odpowiada powyższemu schematowi. Współczesne komputery mogą pracować z wieloma urządzeniami wejścia--wyjścia podłączonymi do wspólnej magistrali uniwersalnej lub magistrali danych, magistrali adresowej i magistrali sterującej:

8 Podzespoły komputera PC

9 Płyta główna (ang. motherboard) najważniejsza płyta drukowana urządzenia elektronicznego, na której zamontowano najważniejsze elementy urządzenia, umożliwiająca komunikację wszystkim pozostałym komponentom i modułom. W komputerze na płycie głównej (ang. mainboard) znajdują się procesor, pamięć operacyjna lub gniazda do zainstalowania tych urządzeń oraz gniazda do zainstalowania dodatkowych płyt zwanych kartami rozszerzającymi (np. PCI), urządzeń składujących (dyski twarde, napędy optyczne itp.) i zasilacza. W niektórych konstrukcjach także innych urządzeń zewnętrznych (port szeregowy, port równoległy, USB, złącze klawiatury, złącze myszy). Koncepcję zbudowania komputera osobistego wyposażonego tylko w minimum potrzebnych urządzeń zmontowanych na jednej płycie drukowanej oraz gniazd do których podłącza się dodatkowe urządzenia zapoczątkowała firma IBM wprowadzając komputer osobisty.

10 Mostek północny N-Vidia Mostek południowy VIA Chipset płyty głównej jest łącznikiem między wszystkimi komponentami umieszczonymi w komputerze. Jego dwa główne elementy to mostek północny i południowy. Pierwszy odpowiada za współpracę z procesorem, pamięciami, a także kartą graficzną, drugi zaś bierze na siebie komunikację ze złączami PCI-E do kart rozszerzeń, gniazdami USB oraz interfejsami do dysków i napędów optycznych. W chipsetach NVIDIA mostek południowy odpowiada też za obsługę dodatkowej karty graficznej pracującej w trybie SLI. Kontrolery poszczególnych urządzeń zgrupowane są głównie w dwóch mostkach północnym i południowym. Mostek północny, podłączony bezpośrednio do procesora przy pomocy FSB, zawiera kontroler pamięci oraz kontroler szyny graficznej. W przypadku zintegrowania kontrolera pamięci z procesorem mostek ten może nie występować, wówczas bezpośrednio do procesora podłączany jest przez HyperTransport mostek południowy.

11 Mostek południowy, podłączony do mostka północnego, może zawierać kontrolery PCI, USB, dźwięku, Ethernetu, dysków (ATA, SATA) itp. Do niego też zazwyczaj podłączone są dodatkowe zewnętrzne kontrolery (np. IEEE 1394). Na płycie głównej umieszczony jest także zegar czasu rzeczywistego RTC.

12

13

14 Zasilacze komputerowe Zasilacz komputera urządzenie, które służy do przetwarzania napięcia zmiennego dostarczanego z sieci energetycznej ( V w Ameryce Północnej, części Ameryki Południowej, Japonii i Tajwanie, V w pozostałej części świata) na niskie napięci stałe, niezbędne do pracy pozostałych komponentów komputera. Niektóre zasilacze posiadają przełącznik zmieniający napięcie wejściowe pomiędzy 230V i 115V, inne automatycznie dopasowują się do dowolnego napięcia z tego zakresu. Najczęściej spotykane zasilacze komputerowe są dostosowane do standardu ATX. Włączanie i wyłączenie zasilacza jest sterowane przez płytę główną, co daje wsparcie dla funkcji takich jak tryb czuwania.

15 Zasilacze komputerowe AT kontra ATX Standard ATX (Advanced Technology extended) jest rozwinięciem standardu AT (Advanced Technology). Są dwie podstawowe różnice pomiędzy zasilaczami AT i ATX: kształt złącz, które dostarczają napięcia do płyty głównej oraz układ załączania zasilacza. W starszych zasilaczach AT włącznik komputera był podłączany bezpośrednio do zasilacza. W nowszych zasilaczach ATX włącznik komputera jest podłączony do płyty głównej poprzez złącze oznaczone PS ON, SW Power lub podobnie. Dzięki temu włączanie i wyłączanie zasilacza może być kontrolowane przez komponenty komputera lub oprogramowanie. Płyta główna steruje zasilaczem poprzez pin #14 złącza 20-pinowego lub pin #16 złącza 24-pinowego (zielony pin wtyczki ATX - P_ON). Kiedy zasilacz znajduje się w stanie czuwania na tym pinie występuje napięcie 5V. Zwarcie go do masy (czarny przewód wtyczki ATX - GND) uruchamia przetwornicę, co może się przydać przy testach sprzętu. Uwaga - nie należy uruchamiać zasilacza impulsowego bez obciążenia ze względu na ryzyko jego uszkodzenia. MPC (Main Power Connector), oznaczana P1 Główna wtyczka zasilacza ATX podłączana do płyty głównej. Obecny standard ATX przewiduje 24 piny. Część zasilaczy jest wyposażonych w złącze 24-pinowe, które można rozłączyć na dwie części (20+4 piny) i wykorzystać ze starszymi płytami o gnieździe 20-pinowym AUX lub APC (Auxiliary Power Connector) Używana w starszych płytach głównych, które potrzebowały napięć 3,3 V i 5 V o większym natężeniu prądu. Konieczność jej podłączenia jest zależna od konfiguracji sprzętowej komputera. Usunięta w ATX v2.2.

16 Zasilacze komputerowe Moc znamionowa Zasilacze komputerowe są klasyfikowane na podstawie maksymalnej mocy wyjściowej. Typowe zakresy mocy zasilaczy dla komputerów domowych i biurowych wynoszą od 300 W do 500 W (dla komputerów miniaturowych - poniżej 300 W). Zasilacze stosowane w komputerach dla graczy mają moc z zakresu W, a w serwerach - od 800 W do 1400 W. Zasilacze z górnej półki są w stanie oddać do 2 kw mocy - są przeznaczone głównie do dużych serwerów i w mniejszym stopniu do ekstremalnie rozbudowanych komputerów wyposażonych w kilka procesorów, wiele dysków twardych i kilka kart graficznych. Ważnym parametrem zasilacza jest zdolność do dostarczania stabilnych napięć poszczególnym podzespołom komputera, w pełnym zakresie pobieranej mocy jaki i napięcia zasilania. Zakresy napięć określa norma ATX. Wynoszą one: Napięcie Kolor kabla Minimum Maksimum 12 V 11,40 V 12,60 V 5 V 4,75 V 5,25 V 3,3 V 3,14 V 3,47 V

17 Zasilacze komputerowe standard BTX Standard BTX opracowano w 2003 roku. Głównym powodem opracowania tego standardu była poprawa systemy chłodzenia podzespołów komputera. Główne cechy to: łatwy dostęp do podzespołów, umieszczenie najbardziej nagrzewających się elementów w kanale powietrznym. Ułatwia zminiaturyzowanie zasilaczy dla małych i bardzo małych komputerów. Stąd są już modele mikro BTX a nawet piko BTX

18 System operacyjny System operacyjny (ang. Operating System, skrót OS) oprogramowanie zarządzające systemem komputerowym, tworzące środowisko do uruchamiania i kontroli zadań użytkownika. W celu uruchamiania i kontroli zadań użytkownika system operacyjny zajmuje się: planowaniem oraz przydziałem czasu procesora poszczególnym zadaniom, kontrolą i przydziałem pamięci operacyjnej dla uruchomionych zadań, dostarcza mechanizmy do synchronizacji zadań i komunikacji pomiędzy zadaniami, obsługuje sprzęt oraz zapewnia równolegle wykonywanym zadaniom jednolity, wolny od interferencji dostęp do sprzętu.

19 System operacyjny Budowa systemu operacyjnego Schematyczna budowa systemu komputerowego. Przyjęto podział na trzy główne elementy budowy systemu operacyjnego: jądro systemu wykonujące i kontrolujące ww. zadania. powłoka specjalny program komunikujący użytkownika z systemem operacyjnym, system plików sposób zapisu struktury danych na nośniku. Jądro składa się z następujących elementów funkcjonalnych: planisty czasu procesora, ustalającego które zadanie i jak długo będzie wykonywane, przełącznika zadań, odpowiedzialnego za przełączanie pomiędzy uruchomionymi zadaniami, Dodatkowo: modułu zapewniającego synchronizacje i komunikację pomiędzy zadaniami, modułu obsługi przerwań i zarządzania urządzeniami, modułu obsługi pamięci, zapewniającego przydział i ochronę pamięci. innych zależnie od funkcji i przeznaczenia systemu.

20 System operacyjny Podział systemów operacyjnych Najszerszym, ale najbardziej podstawowym kryterium podziału systemów operacyjnych jest podział na: system operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS) systemy operacyjne czasowo niedeterministyczne Podział ten odnosi się do najbardziej podstawowej funkcjonalności systemu operacyjnego jakim jest planowanie i przydział czasu procesora poszczególnym zadaniom. Ze względu na sposób realizacji przełączania zadań systemy operacyjne można podzielić na: systemy z wywłaszczaniem zadań systemy bez wywłaszczania.

21 System operacyjny Systemy otwarte można uruchomić na dowolnej maszynie wskazanego rodzaju np. PC i w określonym stopniu modyfikować. Systemy wbudowane jak sama nazwa wskazuje są zaszyte (wbudowane) wewnątrz urządzeń użytkowych, maszyn pojazdów itp. Aby uzyskać wysoką niezawodność pracy minimalizuje się w takich przypadkach możliwość dokonywania zmian w konfiguracji systemu operacyjnego. Pod względem środowiska użytego do implementacji systemu można wprowadzić podział na: - programowe - sprzętowe. Sprzętowe systemy operacyjne to: sprzętowo programowe rozwiązania integrowane z wybraną architekturą procesora. W takim przypadku sprzętowa część systemu przyśpiesza wybrany zakres czynności wykonywanych przez system (przykładowo przełączania zadań i zachowywanie ich kontekstu). Można ustalić pewną relację pomiędzy wymienionymi kryteriami podziału. Zazwyczaj jako otwarte systemy operacyjne spotyka się systemy w pełni programowe, czasowo niedeterministyczne stosujące wywłaszczenie przy przełączaniu zadań. Wbudowane systemy operacyjne są najczęściej czasowo deterministyczne, zazwyczaj nie stosują wywłaszczenia zadań, bywa, że są realizowane również w sprzęcie.

22 Udział w rynku PC różnych systemów operacyjnych System operacyjny

23 BIOS BIOS (akronim ang. Basic Input/Output System podstawowy system wejścia-wyjścia) zapisany w pamięci stałej zestaw podstawowych procedur pośredniczących pomiędzy systemem operacyjnym a sprzętem. Posiada on własną pamięć, w której znajdują się informacje dotyczące daty, czasu oraz danych na temat wszystkich urządzeń zainstalowanych na naszym komputerze. Jest to program zapisany w pamięci ROM płyt głównej oraz innych kart rozszerzeń takich jak np. karta graficzna. Obecnie większość BIOS-ów zapisywana jest w pamięciach typu EEPROM, co umożliwia ich późniejszą aktualizację.

24 BIOS Działanie W wypadku płyty głównej BIOS testuje sprzęt po włączeniu komputera, przeprowadza POST, zajmuje się wstępną obsługą urządzeń wejścia/wyjścia, kontroluje transfer danych pomiędzy komponentami takimi jak dysk twardy, procesor czy napęd CD-ROM. Inicjuje program rozruchowy. BIOS potrzebny jest w komputerach osobistych ze względu na architekturę płyt głównych, gdzie dzięki ACPI kontroluje zasilanie, jak również monitoruje temperaturę itp. Za pomocą wbudowanego w BIOS interfejsu, nazywanego BIOS setup, można zmieniać ustawienia BIOS-u, np. parametry podłączonych dysków twardych lub zachowanie się komputera po jego włączeniu (np. szybkość testowania pamięci RAM), a także włączać/wyłączać niektóre elementy płyty głównej, np. porty komunikacyjne. Za pomocą niektórych BIOS-ów można też przetaktowywać procesor i pamięci RAM, jednak nie jest to zalecane, ponieważ może doprowadzić do przeciążenia urządzenia, a nawet jego uszkodzenia. Niektórzy producenci sprzętu komputerowego umieszczają na płytach głównych dodatkowy moduł pamięci flash, która stanowi zabezpieczenie dla podstawowego BIOS-u, gdy ten zostanie np. uszkodzony/zniszczony przez wirus komputerowy lub w niewłaściwy sposób zaktualizowany. W takim przypadku zawartość zapasowego układu przepisywana jest do pierwszego, podstawowego modułu pamięci flash. Mechanizm ten firma Gigabyte Technology nazywa Dual BIOS

25 PAMIĘCI RAM SDRAM Moduły SDRAM (Synchronous Dynamie Random Access Memory), które pojawiły się w końcu 1996 roku. Ich wydajność jest zadowalająca zasadniczo we wszystkich zastosowaniach. Ten, komu zależy na większych osiągach, powinien zastosować moduły Rambus lub DDR-SDRAM. Zakres oferty Każdy producent układów pamięciowych wytwarza moduły SDRAM. Są oferowane praktycznie przez wszystkich producentów komputerów. Układy SDRAM, zwane również DIMM-ami, są dostępne w zakresie pojemności od 32 do 1024MB. Istnieje kilka wariantów wydajnościowych pamięci SDRAM. Czynnikiem decydującym podczas doboru jest częstotliwość magistrali. Stosowane były układy przystosowane do magistral 66 MHz, 100 MHz (PC 100) i 133 MHz (PC 133). Wydajność modułów Przy magistrali o szerokości 64 bitów taktowanej z częstotliwością 66 MHz moduły SDRAM osiągają przepustowość rzędu 500 MB/s. W przypadku częstotliwości 100 MHz transfer danych wzrasta do około 800 MB/s, a przy 133 MHz do około l,06 GB/s. Zasady działania modułów Komunikacja między chipsetem i pamięcią odbywa się za pośrednictwem magistrali, która działa zgodnie z częstotliwością systemową. Dzięki temu niepotrzebne stają się czasochłonne procesy uzgadniania (tzw. handshaking), konieczne w starszych typach pamięci DRAM: FPM, EDO i BEDO. Z tego względu w pamięci SDRAM prawie wcale nie występują cykle oczekiwania. SDRAM to 168-stykowe moduły typu DIMM. W roku 2002 zostały wyparte przez układy DDR-SDRAM.

26 Rambus-DRAM Pamięć Rambus to krótki epizod w historii pamięci RAM. Zalecana była tylko tam, gdzie zależało na najwyższej wydajności i tylko z bardzo szybkim procesorem. Rambus dysponuje wąską, bo 16-bitową, szyną transmisji danych, lecz akceptuje skrajnie wysokie częstotliwości (350 i 400 MHz). Wykorzystuje zbocze narastające i opadające sygnału. Maksymalna prędkość transmisji danych na szynie wynosi 1,6 GB/s i jest osiągana nawet wtedy, gdy na płycie zainstalowano tylko jeden moduł Rambus. Pamięć Rambus- DRAM jest o około 60 procent szybsza od SDRAM PC 133. Jednak ze względu na pamięć podręczną drugiego poziomu, zintegrowaną procesorach, zwyżka wydajności wynosi w praktyce zaledwie 5 procent. Pamięć Rambus-DRAM jest dostępna w modułach typu RIMM. Zgodnie ze specyfikacją, muszą być wyposażone w metalową płytkę, która, pełniąc funkcję radiatora, umożliwi odprowadzanie ciepła z układów scalonych. Jeden moduł może zgromadzić do 16 podzespołów pamięciowych DRDRAM i należy go uważać za element składowy kanału Rambus. Każdy taki kanał może się składać z jednego lub dwóch modułów RIMM. Jeśli w którymś z gniazd nie ma modułu RIMM, trzeba umieścić w nim specjalną zaślepkę C- RIMM, aby zapewnić ciągłość linii danych i linii sterowania, zachowując w ten sposób strukturę magistrali. Mimo, początkowo, dużego zaangażowania Intela kariera pamięci Rambus trwała bardzo krótko. Większość producentów podzespołów pamięciowych wybrała bowiem standard DDR-SDRAM.

27 DDR SDRAM Typowy moduł pamięci DDR SDRAM DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) rodzaj pamięci typu RAM stosowana w komputerach jako pamięć operacyjna oraz jako pamięć kart graficznych Pamięci te budowane są w obudowach TSOP jak i BGA i mogą wytrzymać temperaturę do 70 C. Moduły DDR SDRAM posiadają 184 styki kontaktowe i jeden przedział (w odróżnieniu do SDRAM, który ma ich 168 oraz dwa przedziały). Produkcję pamięci DDR SDRAM rozpoczęto w 1999 roku. Jest ona modyfikacją dotychczas stosowanej pamięci SDRAM (ang. Synchronous Dynamic RAM). W pamięci typu DDR SDRAM dane przesyłane są w czasie trwania zarówno rosnącego jak i opadającego zbocza zegara, przez co uzyskana została dwa razy większa przepustowość niż w przypadku konwencjonalnej SDRAM typu PC-100 i PC-133. Kości zasilane są napięciem 2,5V a nie 3,3V co, wraz ze zmniejszeniem pojemności wewnątrz układów pamięci, powoduje znaczące ograniczenie poboru mocy. Stosowane są dwa rodzaje oznaczeń pamięci DDR SDRAM. Mniejszy (np. PC-200) mówi o częstotliwości, z jaką działają kości. Natomiast większy (np. PC1600) mówi o teoretycznej przepustowości jaką mogą osiągnąć. Szerokość magistrali pamięci wynosi 64 bity. Przepustowość obliczana jest metodą: PC-200 (PC-1600) (64 bity * 2 * 100 MHz)/8 = 1,6 GB/s PC-266 (PC-2100) (64 bity * 2 * 133 MHz)/8 = 2,1 GB/s PC-333 (PC-2700) (64 bity * 2 * 166 MHz)/8 = 2,7 GB/s PC-400 (PC-3200) (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3,2 GB/s

28 DDR2 RAM Pamięć DDR2 charakteryzuje się wyższą efektywną częstotliwościa taktowania(533, 667, 800, 1066 MHZ) oraz niższym poborem prądu. Podobnie jak DDR, pamięć DDR2 wykorzystuje do przesyłania danych wznoszące i opadające zbocze sygnału zegarowego. Pamięci DDR2 budowane są w obudowach FBGA (ang. Fine-pitch Ball Grid Array). Mogą pracować w temperaturze do 70 C. Moduły pamięci DDR2 nie są kompatybilne z modułami DDR. Obecnie DDR2 obsługiwane są zarówno przez procesory firmy Intel jak i AMD. Istnieją dwa sposoby oznaczania modułów pamięci DDR2. Pierwszy z nich (np. PC2-533) mówi o prędkości modułu. Natomiast drugi (np. PC2-6400) informuje o przepustowości. Przepustowość obliczana jest w ten sam sposób jak dla pamięci DDR: PC to: (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3,2 GB/s PC to: (64 bity * 2 * 266 MHz)/8 = 4,2 GB/s PC to: (64 bity * 2 * 333 MHz)/8 = 5,2 GB/s PC to: (64 bity * 2 * 400 MHz)/8 = 6,4 GB/s PC to: (64 bity * 2 * 533 MHz)/8 = 8,5 GB/s Różnice w stosunku do DDR Moduły zasilane są napięciem 1,8 V, zamiast 2,5 V. Układy terminujące zostały przeniesione z płyty głównej do wnętrza pamięci (ang. ODT, On Die Termination). Zapobiega to powstaniu błędów wskutek transmisji odbitych sygnałów. DDR2 przesyła 4 bity w ciągu jednego taktu zegara (DDR tylko 2). Podwojona prędkość układu wejścia/wyjścia (I/O) pozwala na obniżenie prędkości całego modułu bez zmniejszania jego przepustowości. Liczba styków została zwiększona ze 184 do 240. Wycięcia w płytce pamięci umieszczone są w różnych miejscach, w celu zapobiegnięcia podłączenia niewłaściwych kości. Pamięci DDR2 nie są kompatybilne z ich poprzednikami. Różnią się ilością styków, gęstości ich rozstawienia i napięciem pracy.

29 DDR3 RAM DDR3 SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (ver. 3)) nowy standard pamięci RAM typu SDRAM, będący rozwinięciem pamięci DDR i DDR2, stosowanych w komputerach jako pamieć operacyjna. Pamięć DDR3 wykonana jest w technologii 90 nm. Technologia ta umożliwia zastosowanie niższego napięcia (1,5 V w porównaniu z 1,8 V dla DDR2 i 2,5 V dla DDR). Dzięki temu pamięć DDR3 charakteryzuje się zmniejszonym poborem mocy o około 40% w stosunku do pamięci DDR2 oraz większą przepustowością w porównaniu do DDR2 i DDR. Pamięci DDR3 nie będą kompatybilne wstecz, tzn. nie będą współpracowały z chipsetami obsługującymi DDR i DDR2. Posiadają także przesunięte wcięcie w prawą stronę w stosunku do DDR2 (w DDR2 wcięcie znajduje się prawie na środku kości). Obsługa pamięci DDR3 przez procesory została wprowadzona w 2007 roku w procesorach firmy INTEL oraz zostanie wprowadzona w 2008 roku w procesorach firmy AMD. Moduły DDR3 PC o przepustowości 6,4 GB/s, 800 MHz. PC o przepustowości 8,5 GB/s, 1066 MHz. PC o przepustowości 10,6 GB/s, 1333 MHz. PC o przepustowności 12,7 GB/s, 1600 MHz. - Różnice w stosunku do DDR2 - większa przepustowość - mniejszy pobór prądu - funkcje oszczędzania energii - większe opóźnienie sygnału CAS (ang. CAS Latency)

30 DDR4 RAM Prace nad czwartą generacją pamięci DDR trwały przez ponad pięć lat. Oferować ma ona o 50% wyższą przepustowość od poprzednika, będąc przy tym bardziej energooszczędną. 128 GB RAM-u w jednej kości Koreańska firma SK Hynix ogłosiła, że udało jej się zaprojektować pierwszy na świecie 128- gigabajtowy moduł pamięci RAM w standardzie DDR4. Nowe pamięci poza mocno ograniczonym rynkiem serwerowym póki co nie znajdą szerszego zastosowania. Obecna generacja procesorów dedykowanych dla pecetów zwyczajnie ich nie wspiera, a mapy drogowe dwóch największych graczy (AMD, Intel) są wciąż niezbyt precyzyjne.

31 DYSKI TWARDE Pierwszy w historii twardy dysk pojawił się w 1957 roku. Wtedy to IBM zaprezentował urządzenie o nazwie RAMAC 350 złożony z pięćdziesięciu 24-calowych dysków. zespół miał pojemność 5 MB, a koszt jego rocznej dzierżawy wynosił $. Postęp technologii powodował ciągły wzrost pojemności I szybkości urządzeń, przy jednoczesnym spadku zapotrzebowania na energię, coraz mniejszej hałaśliwości I większej niezawodności. Wyniki tego wyścigu serwujemy na co dzień. Obecnie dyski mają pojemność liczoną w TB

32 BUDOWA DYSKU

33 Interfejsy dysków IDE ATA Integrated Drive Electronic (IDE) to określenie techniki realizacji nowego interfejsu, w którym całość logiki sterownika dyskowego przeniesiono do konstrukcji dysku, ATA zaś to AT Attachment relacja nowego interfejsu do konstrukcji AT. Specyfikacja ATA została skodyfikowana przez ANSI jako oficjalny standard, definiując następujący zakres funkcji interfejsu: pojedynczy kanał, dzielony przez dwa dyski, skonfigurowane jako master i slave komunikacja w trybach PIO 0,1 i 2 komunikacja przez DMA w trybach 0,1,2 dla transmisji pojedynczych słów i w trybie 0 dla transmisji multiword.

34 Interfejsy dysków ATA ATA-2 (Enchanced IDE/Fast ATA). Na płycie z tym interfejsem znajdują się dwa gniazda szpilkowe (zwykle do jednego z nich jest podpięta taśma łącząca płytę z twardym dyskiem i napędem CD-ROM ATA-2 akceptuje dyski większe niż 528 MB lecz mniejsze niż 8.1 GB. Standard ten umożliwia podłączenie maksymalnie dwóch urządzeń (2 x master, 2 x slave) do dwóch kanałów kontrolera (primary i secondary). Zawsze należy podłączać szybkie dyski jako master do kanału primary, natomiest wolniejsze (napędy CD-ROM, stare twarde dyski PIO-2 lub PIO-3) jako master i slave do kanału secondary kontrolera. Zwiazane jest to z tym, że kanał EIDE primary ma bezpośrednie połączenie z magistralą PCI, natomiast kanał secondary jest połączony z dużo wolniejszą magistralą ISA. ATA-3 (Fast ATA). Ta wersja ATA akceptuje dyski pracujące w trybie PIO-4 (znanym także jako bezprzerwowym ) zapewniającym transfer danych z prędkością 16,7 MB/s. ATA-4 (Ultra ATA / Ultra DMA / Ultra DMA-33) Standard podwaja maksymalny transfer trybu PIO-4 do 33 MB/s. Tryb ten zawiera technologię bus mastering używającej kanału DMA w celu zmniejszenia obciążenia procesora.

35 Interfejsy dysków - SCSI (Small Computer Systems Interface) Standard SCSI umożliwia połączenie w łańcuch do jednego kontrolera 7, a w przypadku wersji rozszerzonej WIDE SCSI nawet do 16 urządzeń (łącznie z kontrolerem). Dla porównania standard EIDE obsługuje tylko 4 urządzenia dzięki czemu SCSI jest szczególnie przydatny w przypadku dysków twardych, gdyż umożliwia jednoczesne połączenie więcej niż 4 takich urządzeń. SCSI oferuje również szybszy transfer danych między urządzeniami, dochodzący do 80 MB/s SCSI-I Leciwy standard wraz z ujednoliconym nieco później Common Command Set (CIS) pracuje na bazie ośmiobitowej magistrali danych i oferuje maksymalną prędkość przesyłania danych około 3 MB/s. Opcjonalny jest synchroniczny tryb pracy i 5 MB/s SCSI-II Oferuje jasno zdefiniowany zestaw poleceń i listę parametrów. Dzięki liście urządzeń uniknięto wiele problemów z napędami CD, MO, wymiennymi dyskami, skanerami itp. Magistrala SCSI-II używa 50 żyłowego kabla SCSI-A i zasadniczo nie jest szybsza niż SCSI-I. Fast-SCSI Jest przyszłością standardu. Pozwala na transfer danych do 10 MB/s, co osiągnięto m.in. podnosząc częstotliwość taktowania magistrali.

36 Interfejsy dysków - SCSI Wide-SCSI To 16-bitowa wersja Fast SCSI, Maksymalnie 20 MB/s może być przesyłane synchronicznie za pośrednictwem 68-żyłowego kabla SCSI-B. Dzięki temu, że do adaptera Wide- SCSI na ogół można podłączyć zarówno SCSI-A, jak i SCSI-B, kontroler ten może jednocześnie obsługiwać urządzenia SCSI-II, Fast SCSI oraz Wide - SCSI. Ultra-SCSI nazywany również Fast-20-SCSI, stosuje większą prędkość taktowania sygnału przesyłanego zwykłym kablem 50-żyłowym i osiąga wydajność 20 MB/s. 16-bitowy wariant Ultra-SCSI umożliwia transfer 40 MB/s poprzez kabel SCSI-B nazywany jest Ultra-Wide-SCSI lub Fast-40-SCSI. Ultra2 SCSI: wprowadzono technologię Low Voltage Differential, pozwalającą na zwiększenia maksymalnej odległości do ~12 m. Prędkość transferu MB/s, Ultra3 SCSI (Ultra160 SCSI): maksymalny transfer 160 MB/s, dodano funkcje wspomagające wykrywanie i usuwanie przekłamań. Ultra4 SCSI (Ultra320 SCSI): maksymalny transfer 320 MB/s. Ultra 640 SCSI : maksymalny transfer 640 MB/s.

37 Interfejsy dysków SATA SATA (ang. Serial Advanced Technology Attachment) - szeregowa magistrala Serial ATA jest następcą równoległej magistrali ATA. Do transmisji przewidziane są cieńsze i bardziej elastyczne kable z mniejszą ilością styków, co pozwala na stosowanie mniejszych złączy na płycie głównej w porównaniu do równoległej magistrali ATA. Interfejs przeznaczony do komunikacji z przepływnością 150 MB/s, umożliwiający szeregową transmisję danych między kontrolerem a dyskiem komputera z przepustowością ok. 1,5 Gb/s. Serial ATA 2 (SATA 3.0 Gbit/s) (ang. Serial Advanced Technology Attachment) - szeregowa magistrala Serial ATA-2 jest rozwinięciem standardu SATA. Nowy standard umożliwia transfer danych miedzy kontrolerem a urządzeniem z prędkością do 300 MB/s Porównanie wydajności SATA i SATA2 Port Multiplier (powielacze portów). Do jednego portu hosta można podłączyć do szesnastu urządzeń SATA.

38 Interfejsy dysków RAID RAID (ang. Redundant Array of Independent Disks, Nadmiarowa macierz niezależnych dysków) - polega na współpracy dwóch lub więcej dysków twardych w taki sposób, aby zapewnić dodatkowe możliwości, nieosiągalne przy użyciu jednego dysku. RAID używa się w następujących celach: zwiększenie niezawodności (odporność na awarie) przyspieszenie transmisji danych powiększenie przestrzeni dostępnej jako jedna całość. RAID 0 Polega na połączeniu ze sobą dwóch lub więcej dysków fizycznych tak, aby były widziane jako jeden dysk logiczny. Powstała w ten sposób przestrzeń ma rozmiar taki jak N*rozmiar najmniejszego z dysków. Dane są przeplecione pomiędzy dyskami. Dzięki temu uzyskujemy znaczne przyśpieszenie operacji zapisu i odczytu ze względu na zrównoleglenie tych operacji na wszystkie dyski w macierzy. Warunkiem uzyskania takiego przyśpieszenia jest operowanie na blokach danych lub sekwencjach bloków danych większych niż pojedynczy blok danych macierzy RAID 0 - ang. stripe unit size. Korzyści: przestrzeń wszystkich dysków jest widziana jako całość przyspieszenie zapisu i odczytu w porównaniu do pojedynczego dysku Wady: - brak odporności na awarię dysków - N*rozmiar najmniejszego z dysków - zwiększenie awaryjności nie znaczy skrócenie żywotności dysków. Zwiększa się po prostu teoretyczna możliwość awarii. Należy przy tym dodać, że o ile w przypadku RAID STRIPE 0 mówimy o utracie danych w przypadku jednego z dysków to jest to identyczne gdy posiadamy jeden dysk.

39 Interfejsy dysków - RAID1 Polega na replikacji pracy dwóch lub więcej dysków fizycznych. Powstała przestrzeń ma rozmiar pojedynczego nośnika. RAID 1 jest zwany również mirroringiem. Szybkość zapisu i odczytu zależy od zastosowanej strategii: Zapis: zapis sekwencyjny na kolejne dyski macierzy - czas trwania operacji równy sumie czasów trwania wszystkich operacji zapis równoległy na wszystkie dyski macierzy - czas trwania równy czasowi trwania operacji na najwolniejszym dysku Odczyt: odczyt sekwencyjny z kolejnych dysków macierzy (ang. round-robin) - przy pewnej charakterystyce odczytów możliwe osiągnięcie szybkości takiej jak w RAID 0 odczyt wyłącznie ze wskazanych dysków - stosowane w przypadku znacznej różnicy w szybkościach odczytu z poszczególnych dysków Korzyści: odporność na awarię N - 1 dysków przy N-dyskowej macierzy możliwe zwiększenie szybkości odczytu Wady: zmniejszona szybkość zapisu utrata pojemności (dokładnie pojemności N - 1 dysków)