KARTY ROZSZERZEŃ, MAGISTRALE I PAMIĘCI

I KARTY ROZSZERZEŃ

1.Karty rozszerzeń- co to jest?

Karta rozszerzeń- jest to układ elektroniczny będący dodatkowym komponentem systemu komputerowego. Kartę montuje się na płycie głównej za pośrednictwem gniazda rozszerzeń. Najczęściej spotkane rodzaje kart rozszerzeń to karty graficzne, dźwiękowe, sieciowe a także karty telewizyjne czy akceleratory 3D.

Karty rozszerzeń są w rzeczywistości oddzielnymi urządzeniami przystosowanymi do wymiany danych z procesorem i innymi układami komputera IBM PC. Są wykonane z płyt z tworzywa sztucznego, na których zamontowane są podzespoły elektroniczne odpowiedzialne za pracę karty. Z jednej strony płyty znajduje się specjalne złącze krawędziowe, które wkładane jest w odpowiednie gniazda, tzw. sloty, przygotowane na płycie głównej komputera. Dzięki temu wymiana, czy dołączenie nowej karty nie stanowo zwykle żadnego problemu. Do najbardziej popularnych należą karty: grafiki, kontrolera dysków twardych i stacji dyskietek, wejścia / wyjścia (I / O), sieciowe, faksowo - modemowe, dźwiękowe, telewizyjne itp. Komputery zwykle w swojej podstawowej konfiguracji wyposażone są w dwie karty rozszerzeń: grafiki oraz dźwięku.

2.Rodzaje kart rozszerzeń:

Karta graficzna jest jednym z najważniejszych podzespołów komputera, pozwala, bowiem wyświetlać informację na ekranie monitora. Jest to przekaźnik, który odbiera odpowiednie sygnały od procesora i po ich obrobieniu wyświetla żądany obraz na monitorze. Od niej w dużej mierze zależy komfort i szybkość pracy oraz możliwości graficzne komputera. Wyświetlanie obrazu zdeterminowane jest parametrami monitora i karty grafiki. Jeżeli są one niskie w przypadku karty, to możliwości monitora nie zostaną w pełni wykorzystane i odwrotnie. Dlatego też niezwykle ważne jest dopasowanie do siebie tych dwóch elementów. Możliwości karty i monitora określa się najprościej poprzez podanie tzw. rozdzielczości, jakie można osiągnąć przy stosowaniu danego rozwiązania. Ponieważ obraz na monitorze składany jest z pojedynczych punktów jakość tego obrazu, czy inaczej mówiąc rozdzielczość, określa się podając:

• dla trybu tekstowego - ile punktów tworzy jeden znak wyświetlany na monitorze (np. 8x8 - CGA); dla trybu graficznego - ile można wyświetlić punktów w poziomie i pionie oraz w ilu kolorach można wyświetlić każdy punkt (np. 1024x768x256).

Karty dźwiękowe Są to karty pozwalające na elektroniczną generację złożonych dźwięków wysokiej jakości i podłączenie zewnętrznych urządzeń odtwarzających lub generujących dźwięk.

Dzięki nim możliwe jest użycie programów do tworzenia i obróbki dźwięków, muzyki, głosów itp.

Karty video- pozwalają na zapisanie sygnału telewizyjnego lub sygnałów z magnetowidu i ich dalszą obróbkę i transformację. Często karty te mogą również pełnić rolę zwykłych kart graficznych.

Karty sieciowe- pozwalają na połączenie wielu komputerów w sieć komputerową, którą można wykorzystać do natychmiastowego przesyłu danych pomiędzy poszczególnymi komputerami. Sieć pozwala również na uruchamianie i wykorzystywanie programów zainstalowanych na dyskach innych komputerów.

Karty modemowa - Karty te mogą działać jako modem, który służy do przesyłania danych pomiędzy komputerami siecią telefoniczną lub jako telefax, który tym się różni od zwykłego faxu, że może generować i wysyłać informację do innych faxów w oparciu o zbiory tekstowe i graficzne przygotowane na komputerze, których nie trzeba osobno drukować. Fax taki przyjmuje również informacje wysyłane przez inne faxy i zapisuje w postaci graficznej na dysku bez potrzeby ich natychmiastowego drukowania.

II MAGISTRALE

1.Magistrale- co to jest ?

Magistralą nazywamy zestaw linii oraz układów przełączających, łączących dwa

lub więcej układów mogących być nadajnikami lub odbiornikami informacji. Przesyłanie informacji zachodzi zawsze pomiędzy dokładnie jednym układem będącym nadajnikiem a dokładnie jednym układem będącym odbiornikiem przy pozostałych układach odseparowanych od linii przesyłających.

Popularne magistrale:

ISA

PCI

AGP

PCI Express

USB

COM

FSB

2.Rodzaje magistral:

Magistrala danych-część magistrali odpowiedzialna za transmisję właściwych danych, w odróżnieniu od danych adresowych (za co odpowiedzialna jest szyna adresowa, czy sygnałów sterujących. Podział taki ma sens jedynie dla magistrali, w których taka część jest wydzielona, czyli na ogół dla magistrali równoległych.

Szerokość szyny danych (liczba linii danych, a więc równolegle przesyłanych bitów) oraz częstotliwość z jaką dane są na nią podawane (najczęściej jest to częstotliwość cyklu zegarowego magistrali) określa szybkość transmisji danych danej magistrali.

W bardziej złożonych systemach komputerowych, gdzie jest wiele różnych magistrali, może być również wiele szyn danych.

Przykładowo moduły pamięci DDR SDRAM stosowane obecnie w komputerach klasy PC używają 64-bitowej szyny danych, a dane są na nią podawane z częstotliwością dwukrotnie większą niż cykl zegara.

Magistrala adresowa- to połączenie między jednostką centralną i pamięcią, które przenosi adres z lub do miejsc, gdzie jednostka centralna chce czytać lub pisać. Liczba bitów szyny adresowej określa maksymalną wielkość pamięci, do jakiej procesor ma dostęp.

Magistrala sterująca- połączenie między jednostką centralną i pamięcią oraz układem wejścia-wyjścia które przenosi sygnały od mikroprocesora, określające jaki rodzaj operacji ma wykonać układ współpracujący (np. odczyt lub zapis pamięci).

Magistrala równoległa- magistrala w której dane są przesyłane równolegle, czyli "paczkami" np. po 8 bitów w przeciwieństwie do szeregowej gdzie dane są przesyłane bit po bicie.

III PAMIĘCI

1.Pamięć- co to jest?

Pamięć stanowi przestrzeń roboczą procesora. Pełni ona rolę tymczasowego przechowywania, w którym muszą być umieszczone programy i dane przetwarzane w danej chwili przez procesor. Tymczasowy charakter nośnika, jakim jest pamięć, wynika stąd, że dane i programy znajdują się w niej tylko wtedy, gdy komputer jest podłączony do zasilania. W związku z tym przed wyłączeniem lub zresetowaniem komputera wszystkie zmodyfikowane dane należy zapisać na trwałym nośniku. Dzięki temu w przyszłości dane będą mogły zostać ponownie załadowane do pamięci.

2.Rodzaje pamięci:

Pamięć RAM (Random Access Memory- pamięć o dostępie swobodnym)- pamięć półprzewodnikowa przeznaczona do zapisu i odczytu. RAM jest pamięcią ulotną, co oznacza, że po wyłączeniu jej zasilania informacje w niej przechowywane są tracone. Z pamięci RAM buduje się pamięć operacyjną komputera przeznaczoną do przechowywania, w trakcie pracy systemu, danych oraz programów.

Pamięć RAM dzielimy na dwie podstawowe grupy:

-pamięci dynamiczne- DRAM

-pamięci statyczne- SRAM

ROM (ang. read only memory) jest pamięcią nieulotną, przeznaczoną tylko do

odczytu. Nieulotność oznacza, że po wyłączeniu napięcia zasilania tej pamięci

informacja w niej przechowywana nie jest tracona (zapominana). Określenie, że jest to

pamięć tylko do odczytu nie jest równoznaczne z tym, że zawartości tej pamięci

w określonych warunkach nie można zmieniać. Dla niektórych typów technologicznych

pamięci ROM jest to możliwe. Sytuacja taka jest opisana w dalszej części tego

punktu. Określenie „tylko do odczytu" oznacza, że do pamięci tej nie możemy

zapisywać danych w trakcie jej normalnej pracy w systemie.

Typy pamięci ROM:

-MROM

-PROM

-EPROM

-EEPROM

Pamięci DRAM pozwalają uzyskiwać duże pojemności w pojedynczym układzie scalonym. Zasada działania komórki pamięci dynamicznej opiera się na magazynowaniu ładunku na określonej, niewielkiej pojemności. Pojemność nienaładowana oznacza zero logiczne, pojemność naładowana oznacza zapisaną jedynkę logiczną. Sposób przechowywania (kodowania) stanów logicznych powoduje potrzebę odświeżania, czyli cyklicznego doładowywania tych pojemności. Duża pojemność tych pamięci jest także przyczyną innych problemów. Stosowany jest określony sposób podawania adresu. Tam opisujemy też pewne metody przyspieszania dostępu do pamięci DRAM takie jak tak zwany tryb seryjny (ang. burst).

Poprawne zaadresowanie pamięci DRAM wymaga wykonania po kolei następujących czynności:

1.Podanie starszej części adresu na linie adresowe pamięci DRAM jako adresu wiersza, a następnie wytworzenie aktywnego zbocza sygnału RAS#, powodującego zapamiętanie tego adresu w rejestrze zatrzaskowym adresu wiersza.

2. Odmierzenie określonego,, wymaganego opóźnienia czasowego.

3. Podanie młodszej części adresu na linie adresowe pamięci DRAM jako adresuj kolumny i wytworzenie aktywnego zbocza sygnału CAS# powodującego zapamiętanie tego adresu w rejestrze zatrzaskowym adresu kolumny.

Pamięć SRAM- Modyfikacja wprowadzona w pamięci SDRAM polega na Zsynchronizowaniu operacji pamięci z zewnętrznym zegarem. Zmiana dotyczy więc interfejsu pomiędzy pamięcią a systemem. Opisywane do tej pory pamięci pracowały Asynchronicznie w stosunku do procesora, który z kolei jest układem synchronicznym. Synchronizacja operacji pamięci z zegarem procesora pozwala osiągnąć optymalną szybkość współpracy obydwu układów oraz pozwala uniknąć przypadkowych opóźnień, na przykład gubienia niektórych cykli magistrali spowodowanych brakiem synchronizacji zegarów taktujących pamięci i procesor. Pamięć SDRAM nadaje się zwłaszcza do współpracy z pamięcią podręczną (cache). Nieco więcej informacji na temat tych pamięci podajemy w następnym punkcie.

Pamięć SDRAM- jest to pamięć, na której operacje przebiegają synchronicznie z taktem zegara systemowego. Sygnały sterujące powodują wykonanie określonej operacji po pojawieniu się aktywnego zbocza (np. narastającego) na wejściu zegarowym. Taki tryb pracy eliminuje dodatkowe stany Oczekiwania pojawiające się w wyniku przypadkowych przesunięć czasowych pomiędzy taktem procesora a sygnałami taktującymi działanie pamięci (dla zwykłych pamięci DRAM sygnały te nie są ze sobą zsynchronizowane, czyli przesunięcia czasowe pomiędzy nimi są przypadkowe). Moduły tych pamięci mają organizację 64-bitową, dostosowaną do szerokości magistrali procesora Pentium. Ich konstrukcja jest optymalizowana pod kątem pracy w trybie seryjnym (burst, jak zobaczymy, jest Predestynowany do współpracy z pamięcią cache). Istnieje możliwość programowania długości tego odczytu (równej dwóm, czterem lub ośmiu kolumnom). Początkowo pamięci SDRAM transmitowały informację tylko na jednym, narastającym zboczu zegarowym. Później określano te pamięci jako SDR SDRAM (ang. Single Data Rate SDRAM). Następne wersje pamięci SDRAM: DDR (ang. Double Data Rate) i DDR2, przesyłały dane już na obu zboczach przebiegu zegarowego. Wzrastała też częstotliwość tego Zegara.

Pamięć DDR SDRAM- przesyła dane zarówno na zboczu narastającym, jak i opadającym zegara. Odczyty z banków pamięci następują jednak tylko dla zbocza narastającego. Oznacza to, że odczytywane słowa mają podwójną długość w stosunku do transmitowanych, i są przez układy wyjściowe pamięci dzielone na dwie równe części. Pozwala to zwiększać szybkość przesyłania bez potrzeby poprawiania czasu dostępu.

Pamięć RDRAM- Komunikacja z pamięcią RDRAM przebiega przez 8-bitową magistrale D7+D0. Przesyłane są nią pakiety (paczki) informacji zawierające adresy, dane lub rozkazy dotyczące wykonania przez pamięć określonych operacji. Każdy pakiet ma pojemność 72 bitów (9x8 bajtów). Transmisja taktowana jest sygnałem RXCLK bądź TXCLK. Po wprowadzeniu do pamięci przykładowo rozkazu odczytu i adresu wiersza w żądanym banku wiersz ten jest ładowany do odpowiedniego bufora strony (ze standardowym czasem dostępu rzędu 10 ns). Z buforów tych odczytywane są (z dużą szybkością-16 ns/bajt) żądane kolumny (64-bitowe), które za pośrednictwem multipleksera transmitowane są na zewnątrz jako pojedyncze bajty.

Moduły pamięci są płytkami drukowanymi, na których umieszczone są zespoły

układów scalonych pamięci.

Rodzaje modułów:

-SIMM

-DIMM

-RIMM

3.Moduły pamięci

Moduły pamięci są płytkami drukowanymi, na których umieszczone są zespoły układów scalonych pamięci.

Rodzaje modułów:

-SIMM

-DIMM

-RIMM