Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 1
Informatika 0028.11
4. Hardver računara
Hardver računara
• Računar se sastoji od velikog broja komponenatameđusobno povezanih tako da omogućavajuefikasno izvršavanje različitih programa u ciljuobrade podataka
• Tehnologija gradnje savremenih računarakoncipirana je tako da hardverske komponentebudu:– modularne,
– standardizovane,
– lako zamenljive i
– što manjih dimenzija.
Hardver računara
• Sve što računar radi možemo predstaviti sa 4pojednostavljene funkcije:
– prihvat nekih ulaznih podataka,
– obrada podataka izvršavajući aritmetičko‐logičke operacije,
– generisanje izlaznih informacija u traženom obliku i
– čuvanje podataka i informacija u memoriji.
OBRADA
ČUVANJE
IZLAZULAZ
Hardver računara
• U skladu sa ovim funkcijama, hardverske komponente možemo podeliti u 4 osnovne funcionalne grupe:
– ulazne komponente (tastatura, miš, skener, mikrofon itd.)– za obradu podataka (procesor sa matičnom pločom)– izlazne komponente (grafička kartica, monitor, projektor, štampač,
zvučnici itd.) i– memorije i memorijski uređaji za skladištenje (RAM, HDD, CD, DVD,
USB memorije itd.).
• Kombinacija ove četiri grupe komponenti čini hardverski deo računarskog sistema.
• Računarski sistem je nekompletan bez programa ili softvera, koji daje instrukcije hardveru šta treba da radi.
Hardver računara
• Da bi radio, računar mora da:
– bude ispravno konfigurisan,
– poseduje sistemski softver,
– poseduje korisničke programe (aplikativni softver) i
– poseduje ulazne podatke ili mogućnost da se podaci kreiraju.
• Komponente računara možemo podeliti i na:
– interne (koje se nalaze u kućištu) • osnovne – napajanje, matična ploča, procesor, radna memorija
• dodatne – grafička, zvučna, mrežna ili TV kartica, CD, DVD, FDD itd.
– preriferne ‐monitor, tastatura, miš, štampač itd.
Kućište računara
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 2
Kućište računara
• Kućište računara služi za smeštanje i ugradnju osnovnih i dodatnih komponenti računara.
• Obično su izrađena od čelika, aluminijuma ili plastike.
• Kućišta mogu imati različite oblike i veličine:
– horizontalno – desktop
– uspravno – tower
– ugradno – rackmount
Kućište računara ‐ horizontalno
Kućište računara ‐ uspravno Kućište računara ‐ ugradno
Kućište računara
• Izbor veličine primarno uslovljava veličina matične ploče, najveće komponente računara.
• Na izbor odgovarajuće veličine kućišta utiče i potreban broj ležišta za optičke uređaje ili čvrste diskove, u zavisnosti od potreba korisnika.
Kućište računara
• Veličina matične ploče deo je industrijskog standarda,odnosno specifikacije forme (engl. form factor) kojom seodređuju dimenzije, tačke učvršćivanja i vrsta konektoraza povezivanje.
• Danas su kućišta najčešće napravljena po ATXspecifikaciji (engl. Advanced Technology Extended), a umogućnosti su da prihvate i druge manje dimenzijematičnih ploča, npr. microATX.
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 3
Kućište računara
• Sastavni deo kućišta je jedinica za napajanje (engl. power supply unit), mada se neretko samo kućište i napajanje kupuju zasebno.
• Jedinica za napajanje radi konverziju ulazne naizmenične struje (AC), napona 230V (110V), u jednosmernu (DC) sa naponima potrebnim za rad računarskih komponenti: 3,3 V, +/‐5 V i +/‐12 V.
• Poseduje sopstveno hlađenje, a glavna karakteristika jedinice za napajanje je njena snaga, koja se izražava u vatima (W).
Kućište računara ‐ napajanje
Kućište računara ‐ napajanje Kućište računara
• Prilikom izbora kućišta obratiti pažnju na:
– kvalitet izrade
– odgovarajuću veličinu
– potreban broj ležišta za uređaje
– mogućnost ugradnje dodatnog hlađenja
– jedinicu za napajanje (ukoliko se prodaje zajedno sa kućištem)
– treba predvideti buduća proširenja.
Kućište računara
• Prilikom izbora jedinice za napajanje obratiti pažnju na:
– kvalitet (poznati proizvođači)
– snagu
– vrstu i broj konektora
– dužinu kablova.
Kućište računara ‐ konektori za napajanje:
1. „Molex Mini‐fit Jr.“ 5566‐24A (poznatiji kao ATX konektor) za napajanje matične ploče
2. „Molex“ sa 4 pinova (AMP) – optički uređaji, čvrsti diskovi, dodatni ventilatori itd.
3. „Berg“ konektor sa 4 pinova za napajanje disketne jedinice (FDD)
4. „ATX P4“ za dodatno napajanje procesora sa 4 pinova (postoji i sa 8 pinova)
5. „SATA“ konektor sa 15 pinova – optički uređaji i čvrsti diskovi
6. „PCI express“ sa 6 ili 8 pinova za dodatno napajanje grafičke kartice
7. „AUX“ za dodatno napajanje procesora sa 6 pinova
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 4
Matična ploča
Matična ploča
• Matična ploča je glavna štampana ploča računara
• Služi za električno i logičko povezivanje i sinhronizaciju komponenti koje čine računarski sistem.
• Na odgovarajuća posebna ležišta postavljaju se osnovne komponente ‐ procesor i operativna memorija
Matična ploča Matična ploča
• Dodatne interne komponente, kao što su spoljašnje memorije, optički uređaji i razni kontroleri, priključuju se na matičnu ploču bilo kablovima ili njihovim postavljanjem u odgovarajuće slotove za proširenje.
• Periferne jedinice priključuju se na matičnu ploču preko panela sa spoljnim priključcima.
• Moderni računari imaju tendenciju integrisanja dodatnih komponenti u samu matičnu ploču.
Matična ploča
• Osnovne funkcionalne celine:
– BIOS
– CMOS
– Baterija
– Čipset
– Magistrale
– Interni priključci
– Eksterni priključci
Matična ploča ‐ BIOS
• BIOS (Basic Input/Output System) predstavlja program na najnižem nivou koji se aktivira prilikom startovanja računara.
• Učitava se pre operativnog sistema i uspostavlja vezu između hardvera i softvera u sistemu.
• Nakon uključenja, prve instrukcije koje računar izvršava su one koje dobija iz BIOS‐a.
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 5
Matična ploča ‐ BIOS
• BIOS (Basic Input/Output System)
Matična ploča ‐ BIOS
• Inicira učitavanje operativnog sistema
• Konfiguriše matičnu ploču u skladu sa instaliranim komponentama
• Omogućava da operativni sistem i korisnički programi komuniciraju sa komponentama računara
• POST – (Power‐On Self Test) skup dijagnostičkih programa
Matična ploča ‐ CMOS
• Parametri podešeni u BIOS‐u čuvaju se u memoriji malogkapaciteta koja se naziva CMOS (Complementary Metal‐Oxide‐Semiconductor).
• Tu se čuvaju podaci o komponentama koje su deoračunarskog sistema i njihova podešavanja.
• U poslednje vreme, BIOS program, kao i podešeniparametri čuvaju se u istoj fleš memoriji.
Matična ploča ‐ BIOS
Matična ploča ‐ CMOS
• Unosom nekih pogrešnih parametara u BIOS‐u, može doći do neučitavanja operativnog sistema, a pogrešnim podešavanjem osnovnih komponenti može doći do nestabilnosti u radu, pa čak i oštećenja tih komponenti.
• U nekim slučajevima loša podešavanja mogu da uzrokuju nemogućnost inicijalizacije BIOS‐a, kada je potrebno obrisati sadržaj CMOS‐a (prekidom napajanja ili pomoću namenskog kratkospojnika).
Matična ploča ‐ Baterija
• CMOS je nepermanentna memorija čiji sadržaj bi bioizgubljen u slučaju da ostane bez napajanja.
• Da se to ne bi desilo, na matičnoj ploči postoji baterijakoja, dok je računar isključen, obezbeđuje napajanjeCMOS‐u.
• Potrošnja CMOS memorije je veoma mala, vek trajanjabaterije je od 5 do 10 godina.
• Može da bude i akumulatorskog tipa, dopunjava se kadaje računar uključen
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 6
Matična ploča ‐ Baterija
• Osim napajanja CMOS‐a, uloga baterije je i da obezbedirad sistemskog sata, dok je računar isključen (nema izvornapajanja)
• Netačan rad sata računara prvi je znak da bi baterijutrebalo zameniti novom
• Baterija na matičnoj ploči ne obezbeđuje rad računarakada ‘nema struje’
Matična ploča ‐ Čipset
• Skup čipova koji upravljaju, kontrolišu rad i učestvuju uostvarivanju veza između komponenti, naziva se čipset.
• Nekada mnogo pojedinačnih čipova, danas nekolikointegrisanih kola
• Definiše karakteristike i mogućnosti matične ploče.
• Jedan od najbitnijih delova matične ploče, čijemogućnosti značajno utiču na performanse celogsistema, s obzirom da definišu:– Brzinu magistrala
– Kapacitet i vrstu podržane memorije
– Standarde za priključenje komponenti
Matična ploča ‐ Čipset
• Čipset se obično realizuje u vidu dva integrisana kola:
– severnog mosta (north bridge), koji se nalazi u blizini komponenata koje zahtevaju brz protok informacija, kao što su procesor, memorija i AGP ili PCIe ekspanzioni slot; u ovom čipu su objedinjeni kontroleri koji upravljaju radom ovih delova sistema
– južnog mosta (south bridge), koji objedinjuje kontrolere periferija (hard diskova, optičkih uređaja i sl.) i kontrolere portova; kontrolor portova može biti realizovan i kao zaseban treći čip (Super I/O)
Matična ploča ‐Magistrale
• U računaru su neophodne električne veze pomoću kojih se razmenjuju informacije među komponentama.
• Taj komunikacioni put naziva se magistrala (engl. bus) i predstavlja električnu veza između komponenti, odnosno elektronska putanja kojom se energija, podaci i upravljački signali prenose iz jednog dela računara u drugi.
Matična ploča ‐Magistrale Matična ploča ‐Magistrale
• Magistrale su često specijalizovane po svojoj nameni (štaprenose)
• Karakteristične vrednosti magistrale su njena širina (brojlinija koje poseduje ‐ 16b, 32b, 64b) i frekvencija prenosa(MHz), koje zajedno određuju propusnu moćmagistrale
• Na krajevima magistrala nalaze se priključci (utičnice) zakomponente
• Priključci, odnosno magistrale koje vode do njih, sustandardizovani zbog zamenljivosti komponenti.
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 7
Matična ploča ‐ Interni priključci
Interni priključci za:
1. Napajanje (el.energijom)
2. Procesor
3. Memoriju
4. Proširenja
Matična ploča ‐ Interni priključci
Interni priključci za napajanje
Obezbeđuju napajanje električnom energijom iz izvoranapajanja:
• Matične ploče, procesora i memorije
• Adapterskih kartica
• Pojedinih uređaja koji nemaju posebno napajanje (ventilatori, kontrolne diode, USB uređaji...)
Matična ploča ‐ Interni priključci
Interni priključci za procesor
• Kvadratnog oblika (socket) prema vrsti ili generacijiprocesora
• Žlebastog oblika (slot) u koji se procesor postavlja sa svojiminterfejsom
Matična ploča ‐ Interni priključci
Interni priključci za memoriju
• SIMM (Single Inline Memory Module) sa 30 ili 72 kontakta –ne koriste se više
• DIMM (Dual Inline Memory Module) sa 168 do 288 kontakata– najčešći priključak
o 168‐pin ‐ SDR SDRAM
o 184‐pin ‐ DDR SDRAM
o 240‐pin ‐ DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM
o 288‐pin ‐ DDR4 SDRAM
o DDR5 SDRAM je najavljen za 2020. god.
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
• Interni priključci za proširenja su slot‐priključci na matičnoj ploči koji služe za proširenje mogućnosti računarskog sistema
• Na njih se priključuju dodatne komponente kao što su: grafički adapter (video kartica), modem, zvučna kartica, RAID kontroler, razne vrste specijalizovanog hardvera itd.
• U priključke se postavljaju ‘kartice’ koje obezbeđuju fizičku vezu komponente i matične ploče
• Device driver – program koji uspostavlja logičku vezu
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
• Kartica može biti samo adapter ili i kontroler– Zadaci adaptera:
Ostvarivanje fizičke veze sa magistralom
– Zadaci kontrolera:
• Usaglašavanje načina prenosa podataka (kako ihemituje komponenta, a kako magistrala može da ihprihvati)
• Usaglašavanje brzine prenosa podataka izmeđukomponenti i procesora
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 8
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
• Postoji više vrsta internih priključaka za proširenja koji semeđusobno razlikuju po:
– Fizičkom obliku
– Brzini (radnom taktu) prenosa
– Broju bitova koji se prenose u jednom taktu (širina prenosa)
• Danas su u upotrebi sledeći:
– PCI – Peripheral Component Interconnect
– AGP – Accelerated Graphics Port
– PCI Express – Peripheral Component Interconnect Express
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
PCI ‐ Peripheral Component Interconnect
• Magistrala na kojoj se nalazi PCI priključak je u osnovi širine32‐bita, ali postoje i 64‐bitne verzije
• Takt na magistrali je 33MHz, a noviji PCI slotovi podržavajutakt od 66MHz.
• Ako se koristi 64‐bitna magistrala podataka i takt od 66MHz,na magistrali se teoretski može ostvariti protok do 533MB/s.
• Ovo je u praksi veoma teško postići, tako da se ovamagistrala obično koristi na znatno nižim brzinama(32bit*33,33MHz=133MB/s ili 32bit i 66MHz oko 266MB/s)
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
PCI ‐ Peripheral Component Interconnect
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
PCI‐X ‐ Peripheral Component Interconnect Extended
• PCI‐X je unapređeni, prošireni PCI priključak zaproširenje
• uglavnom u upotrebi u serverima i jakim radnimstanicama
• Širina magistrale je 64b, a radni takt od 66MHz do533MHz (66, 133, 266, 533), u zavisnosti od revizije
• Teoretska maksimalna brzina je oko 4 GB/s.
• Potisnut je uvođenjem PCIe priključka
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
PCI‐X ‐ Peripheral Component Interconnect Extended
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
AGP ‐ Accelerated Graphics Port
• koristi se isključivo za priključivanje grafičke kartice na matičnuploču
• nastao je kao odgovor na sve veće zahteve po pitanju brzinegrafičkih kartica
• podržava 32‐bitnu magistralu i osnovni takt od 66MHz. Pri ovomtaktu, brzina razmene informacija sa AGP karticom je 266MB/s iona predstavlja AGP 1x standard
• standardi AGP 2x, 4x i 8x imaju 2, 4, odnosno 8 puta veći protokpodataka (oko 2GB/s) zahvaljujući povećanju takta na magistralina 133MHz, 266MHz, odnosno 533MHz
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 9
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
PCI Express ‐ Peripheral Component Interconnect Express
• Potrebe za brzim ekspanzionim slotom koji bi objedinio svepostojeće standarde.
• Ideja je bila da matične ploče imaju samo jednu vrstuekspanzionog slota čija bi brzina zavisila od kartice koja se unjemu nalazi
• Podaci se serijski prenose parom jednosmernih linija koje senazivaju „putanja“ (engl. lane). Na jednom PCIe priključkumože da bude više ovih putanji, a u zavisnosti od njihovogbroja, slot dobija nastavak u imenu. Na primer, ako slot ima 8serijskih parova, ime mu je PCIe x8
Matična ploča ‐ Interni priključci za proširenja
PCI Express ‐ Peripheral Component Interconnect Express
• Brzina prenosa po jednoj putanji za osnovnu verziju PCIeslota (PCIe 1.1) je konstantna i iznosi 250MB/s. Ako slotkoristi više putanji, brzina mu se proporcionalno povećava.Tako, na primer, PCI Express x8 može da prenosi podatkebrzinom od 8x250MB/s = 2000MB/s.
• Novija revizija, PCIe 3.0 ostvaruju brzine prenosa od skoro1GB/s po jednoj putanji, a revizija PCIe 4.0 će biti duplo brža.
• Najveći broj putanja je 32 po slotu, ali je takvaimplementacija retka, pa se najčešće koristi 16 putanji,uglavnom za priključenje grafičkih kartica.
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• Portovi služe za jednostavno i brzo povezivanje različitihperifernih uređaja na personalni računar.
• Preko portova povezuju se miš, tastatura, štampač,skener, digitalna kamera i drugi uređaji.
• Prema načinu prenosa podataka dele se na:
– Paralelne priključke
– Serijske priključke
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
Paralelni port, Centronix, IEEE‐1284
• Paralelni port omogućava prenos podataka u kome se svibitovi podatka šalju istovremeno
• Jedan od portova kojim su bili opremljeni prvi personalniračunari, prvobitno je bio namenjen samo povezivanjuštampača na računar, kako je dobio i ime LPT ‐ LinePrinTer
• U početku je bio moguć prenos podataka samo ujednom smeru, od računara ka uređaju, kasnije jekomunikacija postala dvosmerna
• Personalni računar podržava rad do tri paralelna portakoji se označavaju sa LPT1, LPT2 i LPT3
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• LPT portovi su 8‐bitni, odnosno u jednom trenutku možese preneti jedan znak (1B)
• Osim 8 linija za podatke, paralelni port koristi jošnekoliko dodatnih linija za sinhronizaciju prenosa isignalizaciju, tako da je ukupan broj linija 18
• Konektor za paralelni port je 25‐pinski i nalazi se nazadnjoj strani kućišta računara
• Na printeru se nalazi 36‐pinski Centronix konektor
• Preko paralelnog porta mogu se prenositi informacije naudaljenosti do 4m
• IEEE 1284 standard od 1994.
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 10
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
Serijski port
• Serijski port radi na principu prenosa podataka bit po bit
• Zbog prenosa bit po bit, brzina prenosa (protok) uslučaju serijske veze izražava se u bitima u sekundi (b/s ilibps), a ne u bajtovima u sekundi (B/s), kao kodparalelnog prenosa
• Obično se za serijski prenos koriste dve linije, pri čemu je jedna rezervisna za prijem, a druga za slanje podataka.
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• Serijski port koristi standard RS‐232 za serijski prenospodataka
• Dve linije za prenos podataka, 6 linija za sinhronizacijuprenosa i 1 linija za masu, pa konektori za serijski port imaju9 pinova
• Koristili su se za povezivanje raznih uređaja (miš, modem,skener, UPS...), a danas uglavnom za povezivanje sauređajima posebne namene (industrijski ili naučni uređaji,POS (point of sale) sistemi, dijagnostička veza sa mrežnimuređajima), zbog svoje stabilnosti i jednostavnosti.
• Preko ovog porta podaci se mogu preneti na udaljenost do10m pri maksimalnoj brzini (115200 bps)
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• PS/2 port služi za povezivanje tastature i miša na PC
• Njegov naziv potiče od IBM Personal System/2 serijepersonalnih računara
• PS/2 je serijski port kod koga se prenos podataka obavljapreko 6‐pinskog konektora
• prenos je spor, ali odgovara brzini periferija kojima jenamenjen
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
USB port ‐ Universal Serial Bus
• Koncipiran je kao univerzalno i jednostavno rešenjepovezivanja velikog broja perifernih uređaja (do 127), kao štosu: fleš memorije, štampači, skeneri, modemi, tastature,miševi, digitalni fotoaparati, digitalne kamere itd.
• USB port ima četiri linije od kojih se dve koriste za prenospodataka, a preostale dve služe za napajanje uređaja koji sepriključuju
• U odnosu na prethodne portove koje je zamenilo (serijski,paralelni, PS/2...) najznačajnije prednosti su:– Mnogo veća brzina
– Priključenje se može raditi u svakom trenutku
– Na jedan port se može priključiti više od jednog uređaja (USBhub)
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
USB port – brzine prenosa:
• USB 1.x standard ‐ 12Mb/s; maksimalna udaljenost nakoju je moguće preneti podatke je do 3m
• USB 2.0 standard ‐ 480Mb/s; maksimalna udaljenost nakoju je moguće preneti podatke je do 5m
• USB 3.0 standard ‐ 5Gb/s, uz izmene na načinu prenosa ibroju pinova (9 pinova). Zadržana je kompatibilnost sastarim USB standardom, a više nije propisanamaksimalna dužina kabla
• Najnoviji standard USB 3.1 duplo veća brzina, do 10Gb/s
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
USB port ‐ Universal Serial Bus
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 11
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
USB 3.1 port – USB C
• Najnoviji standard za USB konektore
• 24 pina
• 10Gbs
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
FireWire port (IEEE 1394)
• napravljen je da bude veoma brz port za prenospodataka u realnom vremenu, za uređaje kojima brzinatadašnjih portova nije bila dovoljna
• FireWire je naziv zaštićen od strane kompanije Apple,dok je zvanični naziv, standard IEEE 1394.
• Primarni uređaji kojima je bio namenjen su bile digitalnevideo kamere i aparati.
• Podaci se prenose serijski, a brzine prenosa su u početkubile od 100, 200, ili 400 Mb/s
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• Poslednjim revizijama standarda (1394b) brzine supovećane na 800Mb/s, 1,6 i 3,2Gb/s, a uveden je novi 9‐pinski konektor
• Na ovaj port može nesmetano da se priključuje iisključuje tokom rada.
• Konektor može biti 4‐pinski ili 6‐pinski koji preko 2 pinaobezbeđuje i napajanje priključenog uređaja
• Na port se može priključiti veliki broj uređaja, audaljenost do koje se mogu preneti podaci je 4,5m
• FireWire postoji i dalje, ali ga je USB standard potisnuo uznačajnoj meri
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
FireWire port (IEEE 1394)
9-pin
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
Infracrveni port (IrDA port ‐ Infrared Data Association)
• omogućava prenos podataka svetlosnim putem
• sasvim novi pristup u odnosu na uobičajeno korišćenje bakarnih vodova (kablova) za prenos podataka
• Infracrvena svetlost je pogodna za prenos podataka zato što je njen spektar nevidljiv za ljudsko oko, a osim toga u prirodi postoji malo izvora ove svetlosti koji bi mogli da ometaju prenos.
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• Za prenos podataka neophodno je obezbediti i optičku vidljivost između uređaja
• Udaljenost na koju se mogu preneti podaci na ovaj način nije velika i iznosi nekoliko metara
• Infracrveni port podržava manje brzine prenosa (do 16Mb/s), danas se retko koristi, a najčešće se koristio za razmenu podataka između (prenosnog) računara i mobilnog telefona.
Informatika 0028.11
Predavanja 2019/2020. 12
Matična ploča ‐ Eksterni priključci
• U zavisnosti od integrisanih dodatnih komponenti namatičnu ploču, na zadnjem panelu kućišta računaramogu se naći i dodatni priključci
Pitanja?
Hvala na pažnji!