Az IBM kompatibilis személyi számítógép (PC) hardverismeretei Az alaplap

A Neumann elvű számítógépek logikai felépítése 19 A Neumann elvű számítógépek logikai felépítése központi egység belső tár bemeneti egység kimeneti egység külső tár (háttértárak) bemeneti egységek (input) kimeneti egységek (output)

A Neumann elvű EDVAC szerkezete központi aritmetikai egység central arithmetical part (CA) központi vezérlőegység, központi vezérlés central control organ, central control (CC) – vezérlőmű [CA+CC=C] Belső (elektronikus) tár memory (M) – központi tár, operatív memória, munkatár Külső rögzítőközeg outside recording medium (R) Beviteli egység input (I), [R>I>C, M] Kiviteli egység output (O) , [C, M>O>R]

IBM kompatibilis PC-k logikai felépítése ma 20 IBM kompatibilis PC-k logikai felépítése ma Alaplap (motherboard) Perifériák (peripherial equipment) bemeneti egység kimeneti egység háttértárak kommunikációs eszközök multifunkciós perifériák Fontos a kommunikáció megvalósítása az egységek között (hardver oldali interfész) bemeneti egységek (input) kimeneti egységek (output)

A központi egység napjainkban Központi vezérlőegység – (mikro)processzor (CPU - central processing unit) Operatív memória – belső tár, központi tár (operative memory) I/O vezérlő vagy perifériavezérlő (input-bemenet, output-kimenet) (I/O processor): az operatív tár és egyes perifériák közötti adatbeviteli és -kiviteli műveleteket vezérlő speciális processzor, amely a CPU felügyelete alatt, de attól függetlenül működik.

41 Az alaplap szerepe Integrált áramkörökből álló lap, egy nyomtatott áramkör, amely tartalmazza a számítógép központi egységének részeit, valamint a perifériákkal való kapcsolattartás elemeit, azaz a számítógép működése és vezérlése szempontjából meghatározó egységek jelentős részét. Az alaplaphoz adott füzet tartalmazza a rajta elhelyezhető eszközöket, illetve az elhelyezés módját, valamint a beállítások (konfigurálás) lehetőségeit.

Integrált áramköri lapok 41 Integrált áramköri lapok Alaplap (motherboard): alapvető áramköri elemek találhatók rajta Bővítő kártyák: egyes perifériák a segítségükkel csatlakoznak az alaplaphoz

A PC fizikai elvű építőkövei 40 A PC fizikai elvű építőkövei chip (lapka) mikroprocesszor integrált áramköri lapok: alaplap, bővítőkártyák

Alaplapformák szabványai (form factors) 42 Alaplapformák szabványai (form factors) ATX 1995. Intel 305mm  244mm (full size) csatlakozók áthelyezése más áramellátás (stand by) chipset (északi, déli híd) Nagyobb méret: Extended ATX 305mm  254mm Kisebb méretek: 305mm  244mm Micro ATX 229mm  191mm Flex ATX BTX 2003. Intel eddig nem élvezett nagy támogatást AT 1984. Kisebb méret Baby AT XT 1983. BIOS 10 MB HDD FDD WTX 2000. Intel ITX 2001. VIA mini ITX: 170 mm  170mm piko ITX IBM PC 1981. 16-64 KB RAM kazettás tároló Kapcsolódó oldalak: http://www.ackadia.com/computer/system-architecture/form-factors.php http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=286 WTX (német):http://www.pc-max.de/forum/article.php?&a=354 NLX Intel az IBM, DEC stb. cégek számára XT – extended technology (kiterjesztett technológia) AT – advanced technology (haladó (vagy fejlett) technolódgia) HDD – hard disk drive (merevlemez meghajtó) FDD – floppy disk drive (flopi meghajtó) BXT – Balanced Technology eXtended (tehermentesített, kiterjesztett technológia)

Alaplapformák AT XT ATX micro-ATX micro-BTX 42 micro-ATX, BTX:http://hardwareanalysis.com/content/image/11353/ BTX (képekkel):http://hup.hu/modules.php?name=News&file=article&sid=9552 ATX micro-ATX micro-BTX

Az alaplap fontos elemei

Az alaplap (motherboard) főbb részei 48 Az alaplap (motherboard) főbb részei órajelgenerátor (clock generator) I/O vezérlő (i/o processor) Chipkészlet (chipset) – speciális i/o vezérlő északi híd (northbridge) déli híd (southbridge) sínrendszer (bus, highway) – buszrendszer, periféria csatlakozók (pl.: slot, port, connector) DMA vezérlő, Ultra DMA (UDMA) vezérlő operatív memória (operative memory) – BIOS + csatlakozók Megjegyzés: ezeket a témaköröket a belső táraknál tárgyaljuk részletesen

Órajel-generátor Az alaplapon lévő órajel-generátor állítja elő a vezérlő áramkör órajelét, hiszen ezen ütemezett áramkörök csak az ütemező jel hatására képesek működni, két jel között az áramkör nem végez feladatot, így a működési sebességet nagy mértékben befolyásolja az órajel frekvenciája. Az értékét Hz-ben (hertz) adják meg, ami megmutatja, hogy másodpercenként hány műveletet kezdhet el a processzor, valamint az összes többi vezérlő számára meghatározza a munkavégzés sebességét.

Az órajel-generátor chip az alaplapon Órajel-generátor (Clock generator)

I/O vezérlő A számítógéprendszerben a be-és kiviteli műveleteket vezérlő speciális processzor, amely a központi vezérlőegység felügyelete alatt, de tőle függetlenül fejti ki tevékenységét. Miután a be- és kiviteli műveletre vonatkozó információkat megkapta a központi vezérlőegységgel szimultán, azonban attól függetlenül működhet, felszabadítva a vezérlőegységet más folyamatok számára. Támogatja többek között a flopi meghajtót, a párhuzamos portot stb. Az eszközök vezérléséhez szükséges elemeket ma már egy ún. chip készletbe foglalják.

Chip készlet (chip set, IC-készlet) 48 Chip készlet (chip set, IC-készlet) Az alaplap egyes perifériakezelő és kiegészítő áramköreinek egyetlen IC-ben történő elhelyezésével nyert áramköri elem. Az alaplap ezen funkciói így sokkal gyorsabban hajthatók végre, mintha azokat az alaplapgyártók az alaplap áramköreiként terveznék meg és helyeznék el. Az első készletet 5 db IC-ből állt, és a Chips & Technologies cég készítette az IBM AT számára, amely 40-nél több IC-t integrált. A készlettel ellátott alaplapok neve NEAT volt.

Chip készlet (chip set, IC-készlet) 48 Chip készlet (chip set, IC-készlet) A mai chip készletek két jelentős részre tagolhatók: Északi híd: memóriavezérlő, az alaplapi grafikus kártya vezérlése. Déli híd: integrált periféria vezérlő bemeneti/kimeneti perifériákhoz, illetve háttértárakhoz. Mai jelentősebb chip készlet gyártók: Acer, AMD, Intel, Nvidia, VIA stb.

Sínrendszer (buszrendszer) 51 Sínrendszer (buszrendszer) Egy számítógéprendszer funkcionális elemei között kapcsolatot teremtő vezetékek összessége, amelyek segítségével valósul meg a különféle jelek átvitele. A jelek által hordozott kódolt adat természete alapján 3 sínt különböztetünk meg: adatsín, címsín, vezérlő sín.

DMA (Direct Memory Acccess) vezérlő Közvetlen memória hozzáférés. Azon műveleteknél, ahol az operatív memória és valamely periféria között folyik az adatátvitel, ezt a CPU helyett egy külön áramkör, a DMA vezérlő irányítja, ami 2,1-16,7 MB/s-os adatátvitelt tett lehetővé. Ez gyorsítja a rendszer működését. A mai alaplapokon már UDMA (Ultra DMA) található, ami 16,7-100 MB/s-os adatátvitelt biztosít. A két vezérlő leginkább a merevlemez és az operatív tár közti adatforgalmat segíti.

Csatlakozók, szolgáltatások az alaplapon 43 Csatlakozók, szolgáltatások az alaplapon processzor (CPU) csatlakozó tárolás (storage) flopi csatlakozó (floppy disk connector) IDE csatlakozó (IDE connectors) ATA, SATA csatlakozók (ATA, SATA connectors) ... tápegység csatlakozó (power connector) egyéb szolgáltatás pl. Audio CODEC … Megjegyzés: erről a processzoroknál olvashat részletesen Megjegyzés:ezeket a témaköröket a háttértáraknál tárgyaljuk részletesen

Periféria csatlakozók 43 Periféria csatlakozók Az alaplappal a perifériák kapcsolata lehet vezetékes, vagy vezeték nélküli. A vezetékes kapcsolathoz az alaplapra helyezett csatlakozókat (pl.: a billentyűzet esetén), vagy az alaplap egyik bővítőhelyébe (slot) illesztett bővítőkártya csatlakozóját kell használni. A vezeték nélküli kapcsolathoz is szükség van egy berendezésre ami az alaplap felé továbbítja az adott jelet, illetve a adatokat elküldi a periféria számára.

44 Tápegység csatlakozó A tápegység szolgáltatja az alaplap és a többi eszköz számára a szükséges áramot. A tápegység véd a túlfeszültség és a túlterhelés ellen. Az alaplap áramellátását biztosító csatlakozó

Az eredeti IBM PC tápcsatlakozó kiosztásai 44 Az eredeti IBM PC tápcsatlakozó kiosztásai

Egységek egy régi alaplapon

PII/PIII-as alaplap fontosabb részei

Egy PIV-es alaplap részei

A bemutató forrásanyagai

Könyvek, cikkek Sikos László: PC hardver kézikönyv. BBS-INFO, 2007. Abonyi Zsolt: PC hardver kézikönyv. Computerbooks, Bp., 1998. Racskó Péter: Bevezetés a számítástechnikába. LSI. Markó Imre: PC hardver. Konfigurálás és installálás. LSI, 2000. Hasznos oldalak: http://www.motherboard.org http://www.abit.com http://hu.asus.com http://www.epox.com http://www.msicomputer.com http://www.soltek.de. http://www.via.com 2007. október