Učební texty pro předmět Hardware, 1. roč. 2. díl

Transkript

1 1 Mikroprocesor... 4 Vlastnosti mikroprocesorů... 4 Technologie výroby mikroprocesorů... 4 Vnitřní šířka mikroprocesoru... 4 Instrukční sada mikroprocesoru... 5 Sběrnice mikroprocesoru... 5 Zjednodušené blokové schéma mikroprocesoru... 6 BIU (Bus Interface Unit jednotka styku se sběrnicí)... 6 Vyrovnávací paměť cache... 6 IPU (Instruction Prefetch Unit jednotka předvýběru instrukcí) a IDU (Instruction Decode Unit jednotka pro dekódování instrukcí)... 7 Aritmeticko logická jednotka ALU... 7 Registry... 7 Matematická jednotka s pohyblivou řádovou čárkou FPU (Float Point Unit)... 7 Časování mikroprocesoru... 7 Napájecí napětí mikroprocesorů... 7 Antivirová ochrana v mikroprocesoru... 8 Teplota a tepelná ochrana mikroprocesorů... 8 Chlazení mikroprocesorů... 8 Umístění mikroprocesorů... 9 Kompatibilita a záměnnost mikroprocesorů... 9 Způsoby zrychlení práce mikroprocesorů... 9 Zřetězené (proudové) zpracování instrukcí (Pipelining)... 9 Hyper-Threading technologie (HT) Paralelní procesing Procesory s více jádry Postupné vylepšování mikroprocesorů Intel Komunikace mikroprocesoru s okolím Komunikace mikroprocesoru pomocí sběrnicí Systémová a periferní sběrnice u mikroprocesorů Intel Parametry sběrnicí Sběrnice HyperTransport s integrovaným paměťovým řadičem a periferní sběrnice u mikroprocesorů AMD K Rozšiřovací sběrnice Frekvence počítače Rozhraní PC (interface) Paralelní rozhraní LPT Sériové rozhraní RS Rozhraní PS/ Universální sériová sběrnice USB FireWire Komunikace mikroprocesoru s I/O zařízeními Obsluha přerušením IRQ Komunikace pomocí kanálu přímého přístupu do paměti DMA Volné kanály IRQ a DMA Paměti PC Důležité parametry paměti Polovodičové paměti PC Polovodičové paměti PC Organizace paměti... 21

2 2 Rozdělení polovodičových pamětí Volatilní, energeticky závislé paměti (obsah paměti se s přerušením napájení smaže), lze do nich neomezeně opakovaně zapisovat i číst Provedení pamětí DRAM Paměť SDRAM Paměť DDR Paměť DDR Paměť DDR Paměť DDR Paměť RDRAM Operační (hlavní, vnitřní, primární, main) paměť Dual Channel Instalace paměťového modulu Rozšíření operační paměti Některé další polovodičové paměti v PC Registry a cache paměti BIOS USB Flash disky Logická organizace vnitřní paměti počítače Konvenční paměť (Convection memory) Rezervovaná paměť (Reserved memory) Práce s pamětí v OS Windows Stránkovací soubor Využití operační paměti Doplňování přídavných komponent do počítače Technologie Plug & Play Postup odebrání a instalace přídavné karty Non-volatilní paměti Magnetické paměti Pevný disk (harddisk, HDD, HD) Zápis a čtení dat Fyzická struktura disku Uspořádání hlaviček a ploten disku Přístupová doba HDD Vyrovnávací paměť HDD Kapacita HDD Poruchovost HDD Zásady zacházení s HDD Řadiče pevných disků Rozhraní EIDE Rozhraní SCSI Rozhraní SATA Rozhraní esata a esatap SSD disky RAM disk SSD disk Zálohování a způsoby ztráty dat Způsoby ztráty dat Prostředky zálohování Co zálohujeme SW pro vytvoření image disku (bitové kopie)... 45

3 3 SW pro zálohování dat Způsoby zálohování dat Ruční zálohování Automatické zálohování Zálohovací média Optické disky Zálohování na magnetickou pásku Zálohování na pevné disky Zálohování na NAS zařízení Zálohování na flash paměti OnLine zálohování Zásady zálohování... 49

4 4 Mikroprocesor počítače zpracovává instrukce od programů, kterými je řízen. Některé instrukce zpracovává sám, k provedení ostatních používá další komponenty PC (paměť, displej, tiskárnu ). Jeho kvalita ovlivňuje výkonnost PC. Mikroprocesor je tvořen ALU (Arithmetic Logic Unit, aritmeticko logickou jednotkou), která vykonává Mikroprocesor (též procesor, CPU (Central Processing Unit) všechny výpočty (aritmetické a logické operace), a řadičem (Control Unit, řídící jednotka) řídícím práci jak ALU, tak i ostatních jednotek počítače. Fyzicky je mikroprocesor velmi složitý elektronický integrovaný obvod umístěný na základní desce počítače. Pozn.: Procesor předchůdce mikroprocesoru bez integrace. Vlastnosti mikroprocesorů Mikroprocesory se liší podle řady kritérií, které vyplývají z jejich výrobní technologie. Technologie výroby mikroprocesorů Input Devices Central Processing Unit (CPU) Control Unit Memory Storage Devices Aritmetic/ Logic Unit Output Devices von Neumannovo schéma počítače Jednotlivé elektronické obvody se vyleptávají do povrchu křemíkové destičky (chipu) o ploše několik cm 2. Čím více se na destičku vejde jednotlivých elektronických prvků, tím je mikroprocesor výkonnější a levnější. Např. mikroprocesory 486 měly hustotou (vzdálenost jednotlivých prvků) 0,35 µm, u dnešních končí výroba s hustotou 90 nm a používá se hustota 65; 45 a 32 nm. Jeden z prvních mikroprocesorů pro PC (vlevo) se 130tis a Pentium 4 (vpravo) se 42mil tranzistorů Vnitřní šířka mikroprocesoru Vnitřní šířka mikroprocesoru je počet bitů operandu, který je mikroprocesor schopen zpracovat v jednom kroku. Zjednodušeně si lze představit, že 8bitový mikroprocesor umí přímo počítat s čísly od 0 do 255 (tedy do 2 8 1), 16bitový s čísly od 0 do Pokud máme větší čísla, musí se operace rozdělit do několika kroků.

5 5 4bitové a 8bitové mikroprocesory se používají pro jednoduché aplikace např. v mikrovlnných troubách, kalkulačkách, počítačových klávesnicích, v dálkových ovladačích ; 8bitové a 16bitové mikroprocesory jsou ve středně složitých zařízeních např. průmyslových programovatelných 8bitový mikroprocesor automatech, v jednoduchých mobilních telefonech, PDA V současnosti jsou v těchto zařízení vytlačovány 32bitovými mikroprocesory; 32bitové mikroprocesory najdeme v tiskárnách, v chytřejších mobilech atd., a ve starších počítačích; 64bitové procesory jsou v současných počítačích. Ovšem o tom, zda počítač dokáže využít celou šířku 64bitových dat, rozhoduje použitý operační systém (OS) a příslušný aplikační program. Současné OS jsou dodávány v 32 i 64bitové verzi. Většina aplikací je ale zatím 32 bitová. Pozn.: Rozšiřování počtu bitů mikroprocesoru je spojeno s řadou technických problémů proto se místo jeho dalšího rozšiřování přiklonil vývoj k vícejádrovým mikroprocesorům (později). Instrukční sada mikroprocesoru Obsahuje instrukce (příkazy) pro přesuny dat mezi pamětí a registry, aritmetické a logické instrukce, instrukce pro řízení programu, instrukce pro koordinaci ve víceprocesorovém prostředí. Multimediální instrukce Základní instrukční sada je doplňována o instrukce pro multimedia (video, zvuk a grafika): MMX (Multi Media extension) fy Intel. Posláním sady bylo provádět nejčastěji se opakující funkce multimediálních programů; 3DNow (3D multi-media instruction set) fy AMD; MMX2 (dnes SSE (Streaming SIMD (Single Instruction Multiple Data) Extension) u Pentia III (dalších 70 nových instrukcí); SSE2 u Pentia 4 dalších 144 nových příkazů; SSE3 u Intel Xeonu (64bit) k SSE2 dalších 14 instrukcí. Pro využití instrukčních sad platí: musí je umět využívat programy. Sběrnice mikroprocesoru Sběrnice (bus) je obecně soustava vodičů kabelu nebo plošného spoje. V mikroprocesoru skupina vodičů vytvořených na chipu. Rozdělení sběrnic: Adresová nese informaci o adrese kam/odkud se bude zapisovat/číst, její šířka určuje maximálně adresovatelný prostor, např. 32bit. sběrnice může adresovat 2 32 = paměťových míst; Datová obsahuje přenášenou informaci data. Šířka paralelní datové sběrnice určuje propustnost sběrnice (množství dat přenositelných z jednotky A do B, čím je širší, tím víc dat najednou přenese tím stoupne i rychlost přenosu dat). Paralelní přenos dat se používá hlavně v mikroprocesoru a na MB, sériový především pro připojená zařízení;

6 6 Řídící nese pokyny ke čtení/zápisu, k provedení algebraické operace aj. Její šířka určuje max. počet povelů. (Napájecí vodiče s napětím pro napájení jednotlivých komponent na MB, rozšiřujících desek a zařízení (0,+5 V ), v procesoru napájí jednotlivé elektronické prvky). Code Cache L1 Zjednodušené blokové schéma mikroprocesoru L2 Cache Instruction Decode and Prefetch Unit BIU (Bus Interface Unit jednotka styku se sběrnicí) BUI slouží pro přenos dat mezi procesorem a okolím, duplikuje vstupující informace a posílá je do L2 cache a současně programový kód pošle do Code Cache (Instrukční cache) L1 a data, která budou kódem zpracována do Data Cache (datové cache) L1. BUI obsahuje obvody, které synchronizují rychlost procesoru s pomalejší hlavní pamětí. Důležitá je frekvence sběrnicí, se kterou mikroprocesor komunikuje s ostatními komponentami základní desky, zvláště s operační (vnitřní) pamětí (tato sběrnice se nazývá FSB Front Side Bus). Základní deska musí nabídnout mikroprocesoru odpovídající šíře sběrnicí. Vyrovnávací paměť cache Paměť cache [keš] je vyrovnávací pamětí mezi rychlejšími a pomalejšími komponentami počítače (např. mezi HDD a vnitřní pamětí). Do rychlejší paměti cache se průběžně ukládají data z pomalejšího zařízení, o kterých se předpokládá, že budou požadovány ke zpracování rychlejší komponentou. Při požadavku na data rychlejším zařízením je nejprve prohledána cache. Pokud cache data obsahuje, načtou se mnohem rychleji než ze samotného pomalejšího zařízení. Nejsou-li požadovaná data v cache, musí se načíst obvyklým postupem z pomalejšího zařízení trvá to samozřejmě déle. Cache spolu s registry jsou nejrychlejší a nejdražší paměti v počítači. V mikroprocesoru paměti cache spolupracují s vnitřní pamětí. Obsahují vždy část obsahu hlavní paměti. Procesor data hledá nejprve v cache, teprve pokud je zde nenajde, přečte je z hlavní paměti a celý blok odpovídajících dat z hlavní paměti uloží do cache. Princip lokality reference adres procesor pracuje vždy určitou dobu v jedné určité oblasti hlavní paměti proto je pravděpodobnost nalezení (Hit Rate) potřebných dat v cache poměrně velká (80 až 99%). L1, L2 cache Potřebuje-li mikrooperace informace z paměti, mikroprocesor je hledá nejprve v blízké L1 cache, jestliže tam nejsou, projde procesor mnohem větší L2 cache (L2 je integrovaná v CPU, a tedy přesouvání informace je 2 až 4krát rychlejší než mezi CPU a externí pamětí). L1 (Level 1 úroveň 1) malá (cca kb) a rychlá (na stejné frekvenci jako jádro procesoru) To RAM Bus Interface Integer ALU Registers DataCache L1 Zjednodušené blokové schéma mikroprocesoru Floating Point Unit

7 7 vyrovnávací paměť přímo v procesoru, bývá rozdělena na část pro data a část pro instrukce; L2 velikost cca 128 kb až 4 MB, pracuje na frekvenci jádra procesoru nebo na nižší. Např.: Intel Core 2 Extreme: 3,53 GHz: 32 kb L1, kb L2, (65 W); AMD Athlon X2 BE-2350+: 2,1GHz, 32 kb L1, 1024 kb L2, (45 W). IPU (Instruction Prefetch Unit jednotka předvýběru instrukcí) a IDU (Instruction Decode Unit jednotka pro dekódování instrukcí) IPU natahuje instrukce z Code Cache a kontroluje, zda některá z instrukcí nebyla již dříve prováděna, pokud ano, znovu ji použije, pokud ne, prohledá L2 a případně ji najde v operační paměti; V IDU dekodéry rozebírají instrukce na mikrooperace ty dokáže prováděcí jednotka zpracovat rychleji než jednu vyšší instrukci. Aritmeticko logická jednotka ALU ALU provádí základní matematické operace (sčítání, odčítání násobení, dělení, srovnávací operace (rovnost, větší, menší) a logické (and, or not)); ALU pracuje pouze s celými čísly; Výkonnost ALU se dá vyjádřit počtem vykonaných instrukcí (viz Pipelining) za sekundu (Million Instructions Per Second MIPS). Registry Registry slouží jako rychlá datová a instrukční paměť pro ALU (ještě rychlejší a dražší než cache). Matematická jednotka s pohyblivou řádovou čárkou FPU (Float Point Unit) Počítá s reálnými čísly (s desetinnou čárkou), provádí vyšší matematické operace s vyšší přesností a rychleji; Její výkonnost se měří v jednotkách MFLOPS (Million Float Point Operations Per Second); Dříve (do mikroprocesoru i80386) byla FPU samostatným čipem (matematický koprocesor), od 486DX je součástí procesorů. Časování mikroprocesoru Systémové hodiny vysílají pravidelné napěťové pulsy a synchronizují všechny počítačové operace. Při jejich přijetí provádí mikroprocesor instrukce (jinak by se mohl dostat do nestabilního stavu; Frekvence procesoru (v MHz, GHz) se odvozuje od frekvence sběrnice pro komunikaci mikroprocesoru s pamětí (FSB) a je jejím násobkem (cca 3 12 ); Frekvence procesoru a sběrnice lze nastavit elektronicky v SETUPu, nebo pomocí přepínačů a jumperů na MB (viz dokumentace k MB). Napájecí napětí mikroprocesorů První mikroprocesory byly napájeny napětím 5 V. S rostoucím výkonem (více tranzistorů, větší rychlost) se mikroprocesory stále více ohřívaly a bylo je nutno více chladit. Výrobci tento problém řeší snižováním napájecího napětí.

8 8 Část MB s konektorem Power 12V a měničem z 12 V na napětí pro mikroprocesor Výše napájecího napětí není normalizována a výrobci se snaží ji snížit co nejvíce, a bývá v rozmezí 1,1 až 3,3 V. Správná hodnota napájecího napětí se nastavuje automaticky pomocí regulátoru na MB a není ji třeba měnit (snad jen při přetaktování mikroprocesoru lze to v Setupu). Momentál ní napájecí napětí mikroprocesoru lze zjistit např. SiSoft Sandrou. Antivirová ochrana v mikroprocesoru Mikroprocesor zablokuje spuštění programu z té části paměti, kde mají být jen data a nikoliv spustitelný program (funguje od Windows XP SP2). Tato ochrana je účinná pouze proti některým virům a nenahrazuje antivirový program. Teplota a tepelná ochrana mikroprocesorů Moderní mikroprocesory se při provozu značně zahřívají, při špatném chlazení by se mohli přehřát a zničit. Tepelná ochrana vestavěná přímo v mikroprocesoru tomu zabrání. Tepelný senzor (čidlo) sleduje teplotu mikroprocesoru, přesáhne-li maximum, pak elektronický obvod TCC (Thermal Control Circuit) začne omezovat výkon mikroprocesoru jeho teplota začne klesat. V mikroprocesoru je též umístěno další tepelné čidlo, nezávislé na TCC, které měří jeho teplotu dostupná je např. z programu SiSoft Sandra. Tuto teplotu využívají moderní počítače k řízení otáček větráčku, který ofukuje mikroprocesor. Moderní mikroprocesory používají technologii Enhanced Intel SpeedStep Technology, kdy mikroprocesor za provozu mění své napájecí napětí a frekvenci. Při malém výpočetním výkonu pracuje s menším napětím a frekvencí a spotřebovává méně energie a je též tišší (menší otáčky větráčku). Při větší početním výkonu napětí a frekvence stoupá. Poslední technologií je Intelligent power capability rozumné řízení spotřeby, která napájí jednotlivé části mikroprocesoru jen v případě jejich použití. Chlazení mikroprocesorů Teplotu mikroprocesoru u PC je nutné snížit chlazením (lze tak zvýšit frekvenci a tím výkon). Používají se chladiče ofukované ventilátorkem. Špičkové chladiče používají technologii HeatPipe (tepelné trubice), které zajišťují rychlý odvod tepla z mikroprocesoru a jeho přenos do vzdálenějšího chladiče. Jde o trubičky naplněné kapalinou jestliže se trubička na jednom konci ohřívá, začne se kapalina odpařovat a na studeném konci odevzdá teplo do chladiče. Přenos tepla v ní je založen na

9 9 odpařování a kondenzaci, kondenzovaná kapalina je absorbována knotem a pak opět trubicí stéká ke zdroji tepla. Tepelná trubice dokáže přenášet velké tepelné výkony při zachování malého rozdílu teplot (běžně kolem 2 C). HeatPipe mají obrovskou tepelnou vodivost je až 1000krát větší než u měděné tyče. Umístění mikroprocesorů Mikroprocesor má většinou čtverci podobný tvar, leží naplocho na základní desce, a umisťuje se do patice (Socket) pro zasouvání nulovou silou (po zasunutí do patice se sepnutím páčky piny mikroprocesoru přitisknou do kontaktů v otvorech pro nožičky v patici). Moderní mikroprocesory Intel používají patici LGA 775 (též Socket 775), která má místo otvorů pro piny pružinky, na něž dosedají kontaktní plošky, jimiž se nahrazují nožičky (piny) mikroprocesoru. Jednotlivé typy mikroprocesorů se liší počty vývodů a jejich uspořádáním. Mikroprocesor s ploškami a patice s pružinkami Kompatibilita a záměnnost mikroprocesorů Chceme-li zrychlit počítač výměnou mikroprocesoru, musíme mít jistotu, že nový mikroprocesor je kompatibilní se základní deskou počítače (sokl, BIOS, frekvence, chipset...). Způsoby zrychlení práce mikroprocesorů Machine Cycle (without pipelining) Zřetězené (proudové) zpracování instrukcí (Pipelining) Slouží k urychlení vykonání instrukcí. Proces zpracování instrukce mikroprocesorem lze rozdělit do několika fází a nazývá se operačním nebo instrukčním cyklem: Fetch získává z paměti programovou instrukci nebo data; Decode překládá instrukci do mikroinstrukcí; Execute uskutečňuje příkazy; Store zapíše výsledek do paměti. Machine Cycle (with pipelining) Instruction 1 Instruction 2 Instruction 3 Instruction 4 Mikroprocesor využívající pipelining zpracovává více instrukcí najednou. Zatímco první instrukce prochází jednotlivými fázemi, začínají se zpracovávat další.

10 10 Hyper-Threading technologie (HT) Hyper-Threading technologie (technologie vícevláknového zpracování) se snaží využít čas, kdy výpočetní obvody procesoru musí čekat, např. než se z operační paměti načtou potřebná data. Zdvojením jednotek uchovávajících aktuální stav jednoho výpočetního procesu (registry) lze v pauze přepnout a mikroprocesor nechat řešit mikroinstrukci jiného programu. Vlákna programu je možno přepnout během jednoho taktu hodin. Mikroprocesor s HT technologií se díky souběžnému zpracovávání dvou úloh chová jako pseudo dvoujádrový mikroprocesor. Výkonový zisk se pohybuje okolo 30% a přitom se cena mikroprocesoru zvýší asi o 5% (navíc další registry a dekodéry instrukcí). Všechny ostatní prostředky procesoru, jako jsou výpočetní jednotky, nebo paměti L1, L2 cache, jsou sdílené. S technologií HT se počítá i u vícejádrových mikroprocesorů dvoujádrový dokáže zpracovávat souběžně čtyři úlohy, čtyřjádrový osm, atd. Paralelní procesing Je využívání dvou nebo více mikroprocesorů v jednom počítači, resp. spojení nezávislých počítačů po síti k provedení výpočtu (viz superpočítače). V PC je paralelní procesing řešen vícejádrovými procesory. Je typickou metodou zvýšení výpočetního výkonu. Procesory s více jádry Zvyšování výkonu mikroprocesorů zvyšováním frekvence narazilo kolem 4 GHz na technologické meze, a ze stejných důvodů nelze zvětšovat šířku datové sběrnice nad 64bit. Výrobci zvyšují výkonnost mikroprocesorů tím, že do Core Core Core Core jednoho čipu integrují více jader. Oproti počítači s více mikroprocesory, je toto řešení levnější a má nižší spotřebu el. energie. V současnosti se začínají používat osmijádrové procesory (2,5 miliardy tranzistorů, 12 MB sdílené L2 cache, 3,2 GHz). U vícejádrových mikroprocesorů se někdy používá sdílená cache L3. Použití především pro systémy CAD, 3D grafiku, střih videa, hry (L3) Mikroprocesor se čtyřmi jádry a se sdílenou L3

11 11 Postupné vylepšování mikroprocesorů Intel Intel dále vyrábí levnější a jednodušší mikroprocesor Celeron Mikroprocesory AMD: AMD K5; K6; K7 Athlon, Duron...; K8 64bit: Athlon X2, 2,1GHz; DOPLŇ SOUČASNÝ Současným trendem je výroba více jádrových mikroprocesorů a snižování jejich spotřeby. 1. Napiš, jaký typ µp má PC, se kterým pracuješ. 2. Napiš, s jakou vnitřní a vnější frekvencí pracuje tvůj počítač. 3. Napiš, proč se používají paměti cache. 4. Napiš, proč je nutno µp chladit. 5. Napiš, jak se liší 32 a 64bitový procesor. 6. Napiš, co jsou operace s pevnou a pohyblivou řádovou čárkou a které jednotky mikroprocesoru je zpracovávají. 7. Napiš, co je multimediální instrukční sada mikroprocesoru. 8. Napiš, jak lze urychlit práci mikroprocesoru. 9. Nakresli graf závislosti počtu tranzistorů mikroprocesoru na roku jeho výroby.

12 12 Komunikace mikroprocesoru s okolím Mikroprocesor (CPU) komunikuje s okolím a okolí s mikroprocesorem prostřednictvím: Sběrnicí; Přerušení IRQ; Kanály přímého přístupu do paměti DMA. Komunikace mikroprocesoru pomocí sběrnicí Sběrnice na základní desce propojují mikroprocesor se všemi komponenty, které jsou vně mikroprocesoru. Sběrnice jsou dvojího druhu: Systémová sběrnice spojuje mikroprocesor s obvody na základní desce. U mikroprocesorů Intel je to typ sběrnice FSB (Front Side Bus); U AMD mikroprocesorů od K8 se používá sběrnice typu HyperTrasport. Periferní sběrnice propojuje systémovou sběrnici s dalšími komponenty na základní desce a mimo ni. Pro připojení rozšiřujících zařízení je zakončena normovanými konektory a sloty. Systémová a periferní sběrnice u mikroprocesorů Intel Systémová sběrnice je mezi mikroprocesorem a částí chipsetu na základní desce zvané North bridge (severní most) se nazývá FSB (Front Side Bus). Severní most zajišťuje rychlý přístup mikroprocesoru do operační paměti prostřednictvím paměťové sběrnice. Frekvence paměťové sběrnice je násobkem frekvence FSB. Prostřednictvím severního mostu přes sběrnici PCI Express (dříve sběrnice AGP) je mikroprocesor propojen s grafickou kartou. Severní most je propojen sběrnicí s jižním mostem (South Bridge). Jižní most obstarává připojení pomalejších sběrnicí a zařízení k severnímu mostu a tím i k mikroprocesoru. Z jižního mostku vycházejí paralelní sběrnice PCI a novější rychlejší sériové PCI Express pro připojení rozšiřujících karet, sběrnice pro připojení disků (IDE, SATA), dále pro USB, sériové a paralelní porty a zajišťuje připojení BIOSu. Blokové schéma PC

13 13 Pozn.: Při paralelním přenosu informace jsou všechny bity slova přenášeny současně po paralelní sběrnici (více vodičů, kratší doba přenosu na kratší vzdálenosti); U sériového přenosu proudí bity slova jeden za druhým po sériové sběrnici (méně vodičů, složitější způsob přenosu informace, větší rychlost přenosu na větší vzdálenosti). Viz předchozí. Parametry sběrnicí Sběrnice je vždy určena pro určité zařízení. Tím je dána šířka datové a adresové části sběrnice a její rychlost; Rychlost přenášených dat určuje řídící frekvence, v jejímž taktu pulzují sběrnicí data. Jednotlivé sběrnice (včetně mikroprocesoru) mají frekvenci odvozenou od frekvence sběrnice FSB a ta od timeru na základní desce; Počet přenášených bitů v jednom taktu určuje typ a šířku sběrnice: o 1 sériová sběrnice, o 8, 16, 32, 64 paralelní sběrnice; Množství přenesených dat přenosová rychlost, je dána šířkou datové části sběrnice a frekvencí sběrnice (133 MB/s = (32 b / 8 b) * 33,3 MHz; uvažujeme 32 bitovou sběrnici, 1 B = 8 b a frekvenci sběrnice 33 MHz. Ve skutečnosti bude propustnost nižší o časy potřebné pro synchronizaci atd.); Množství přenesených dat sběrnicí FSB zvyšuje technologie NetBurst (od Pentií 4), která provádí čtyři operace během jednoho taktu. Množství přenesených dat při jednom taktu dosahuje až 8,528GB/s (při frekvenci FSB 266,5 MHz a 64 bitové sběrnici a 4 operacích v jednom taktu je 266,5 * 64/8 * 4 = 8,528 GB/s). Frekvence sběrnice propojující severní most s jižním, stejně jako ostatních sběrnicí, bývá zlomkem frekvence FSB. Pro větší propustnost mezi severním a jižním mostem se nyní oba mosty slučují do jednoho čipu. Sběrnice HyperTransport s integrovaným paměťovým řadičem a periferní sběrnice u mikroprocesorů AMD K8 Přímé spojení mikroprocesoru s vnitřní pamětí počítače je zprostředkováno tzv. paměťovým řadičem a data proudí se stejným taktem, jako pracuje mikroprocesor. Sběrnice HyperTransport je 2 až 32 bitová a může pracovat na frekvenci až 1,4 GHz. Množství přenesených dat je závislé na konkrétním uspořádání, např. pro mikroprocesor Athlon 64 s frekvencí sběrnice 1 GHz a její šířce 16 bitů vychází 1 * 2 *16/8 = 4 GB/s (frekvenci LPT PS paralelní přenos dat sériový přenos dat Sériový a paralelní přenos dat Mouse

14 14 sběrnice násobíme 2x protože se data přenášejí při vzestupné i sestupné hraně pulsu; /8 převod z bitů na byty). Podstatnou součástí HyperTransportové sběrnice je HT Tunnel nebo HT Switch. HT Tunnel připojuje zařízení ke sběrnici tunel rozpozná, zda jsou data proudící sběrnicí určena pro jeho zařízení nebo je pošle k dalšímu zařízení připojenému ke sběrnici. HT Switch funguje jako přepínač a posílá data proudící sběrnicí k příslušnému zařízení. Uspořádání s HyperTransport je perspektivnější než zapojení se severním a jižním můstkem, začíná ho používat i firma Intel pro své mikroprocesory. Informace o chipsetu Informace o chipsetu můžeme získat z dokumentace k základní desce, některé informace lze získat ze SiSoft Sandry. Rozšiřovací sběrnice Prostřednictvím rozšiřovacích (periferních) sběrnicí se k PC připojují další zařízení (modem, zvuková karta ). Konektory (sloty) rozšiřovací sběrnice jsou umístěny na MB a data do/z nich proudí z/do jižního můstku. Typy rozšiřujících sběrnicí ISA (Industry Standard Architecture) - od µp i286, má 16 bitů pro data a 24 pro adresování paměti, pomalá (8,33 MHz), dnes pouze ve starých PC; PCI (Peripheral Component Interconnect) - od i486, obvykle 32 (max. 64) bitů a obvykle 33 (max. 66 ) MHz, propustnost 133 (max. 533) MB/s. Používají technologii Plug-and-Play (PnP - umožňuje automatickou konfiguraci desky a periferie); PCI-X určena pro servery, 133 MHz, propustnost 1066 MB/s. AGP (Accelerated Graphics Port) - od Pentia II a K6 a Win9x, nahradil PCI slot používaný dříve pro grafické karty. AGP slot je zásobován daty přímo ze severního můstku, zasouvá se do něj grafická karta a k ní se připojuje počítačový monitor. První AGP specifikace (AGP 1 ) pracovala s frekvencí 66 MHz, s propustností 266 MB/s, poslední verze je Sloty ISA (černé, dole) a PCI (bíle, nahoře) AGP slot pro grafickou kartou (hnědý nebo černý)

15 15 AGP 8 má propustnost 2,132 GB/s a frekvenci 528 MHz. Dnes se v nový počítačích nepoužívá, je nahrazena sběrnicí PCI Express; PCI Express nahradila slot pro grafickou kartu AGP a nahrazuje PCI sloty pro síťovou, zvukovou kartu. PCI Express (PCIe) je sériová, v základní verzi PCIe 1 propojuje rozšiřující kartu s jižním (u PCIe 16 pro graf. kartu se severním) můstkem čtyřmi datovými vodiči, umožňujícím Sloty PCI Express (černé), delší je pro grafickou kartu (co nejblíže Nord Bridge), kratší je pro přídavnou kartu současný přenos informací oběma směry (full duplex (viz předchozí)), to umožňuje propustnost sběrnice 500 MB/s současně v obou směrech. Sběrnice PCIe je v několika variantách, které se odlišují počtem datových vodičů a tedy i přenosovou rychlostí (PCIe 2; 4; 8; 12 a PCIe 16). Pro grafické karty se používá PCIe 16 (též se nazývá PEG (PCI Express for Graphics) s počtem datových vodičů 64 a propustností 8 GB/s současně v obou směrech. Pro napájení grafické karty poskytuje PEG výkon 75 W, karty s vyšší spotřebou musí mít zvláštní napájení. Frekvence počítače Jednotlivé části počítače a součásti na základní desce jsou řízeny impulzy s různými frekvencemi, přičemž základní frekvenci dodává elektronický obvod na základní desce zvaný timer (BCLK, clock, časovač) a od jeho frekvence se odvozují dělením a násobením frekvence pro ostatní komponenty. S frekvencí časovače pracuje sběrnice FSB a řadič vnitřní paměti, s násobně vyšší frekvencí pracuje mikroprocesor a se zlomkem (např. 2/3) této frekvence řadič grafické karty, sběrnice PCI pak ještě pomaleji, na frekvenci Časovač řízený krystalem na MB 33 MHz. Od frekvence časovače (PC Clock) jsou odvozovány násobením frekvence pro ostatní komponenty PC

16 16 S jakou konkrétní frekvencí pracují jednotlivé komponenty počítače, se lze dozvědět ze Setupu BIOSu, kde je též možné tyto frekvence v určitých mezích měnit. Za běhu počítače můžeme zjistit tyto frekvence pomocí specializovaných utilit např. CPU-Z. Rozhraní PC (interface) Slouží pro připojování jednotek a periferií (tiskárna, myš, modem ) k PC pomocí konektorů spojených se sběrnicí. Blok konektorů na zadní straně MB Paralelní rozhraní LPT Paralelní rozhraní LPT (též označované Centronics či PRN) používá 25pól. konektor s dutinkami (samici) na zadní straně skříně PC (viz obr blok konektorů) a 36pólový konektor Centronics u tiskárny. LPT port pracoval původně jako čtyřbitový, později osmibitový. Nevalná rychlost přenosu dat je až 2 MB/s. V současnosti je zastaralý, tiskárny, skenery atd. používají obvykle USB port. Počítače přestávají být rozhraním LPT vybaveny. Sériové rozhraní RS 232 Sériové rozhraní RS 232 (COM) používá Canon buď 9pól. nebo 25pól. s kolíčky (samce). Přestávají se používat pro malou rychlost (115,2 Kb/s). Sériový port s 25 a 9 piny

17 17 Rozhraní PS/2 Konektory PS/2 kulaté pro připojení klávesnice a myši k PC, dnes zastaralé používají se spíše myši a klávesnice s USB připojením. Viz blok konektorů. Rozhraní PCMCIA PCMCIA (Personal Computer Memory Card Association) standard pro připojování periferií (faxmodem, HDD, paměti SRAM... ) velikosti kreditky k notebookům. PC karta v notebooku Universální sériová sběrnice USB Universální sériová sběrnice USB (Universal Serial Bus) (od Win 98) od konektoru USB v PC vede jediný kabel ke všem připojeným zařízením buď přímo (větvení probíhá v některé periferii), nebo prostřednictvím rozbočovače (HUBu). USB používá tři rychlosti přenosu dat: Low Speed 1,5 Mb/s, u USB 1.1, pro pomalá zařízení (klávesnice, joystick ), lze používat i nestíněné kabely do délky 3 m; Full Speed 12 Mb/s pro rychlá zařízení (audio ), kabel stíněný s max. délkou 5 m; High Speed 480 Mb/s, u USB 2.0 určeno pro paměti, tiskárny, video zařízení, kabel stejný jako u Full Speed; Super Speed USB 3.0 se rozšiřuje od r. 2010, přenosová rychlost dat je 5 Gb/s, Konektory pro USB V provedení USB 1 a USB 2 jsou konektory se čtyřmi vodiči jejich zapojení viz obr. USB 3.0 používá odlišných konektorů než verze předchozí, má osm vodičů (čtyři pro přenos dat jeden pár pro vysílání, druhý pro příjem dat, další pár pro nižší rychlosti a dva vodiče pro napájení zařízení), je zpětně kompatibilní s USB 2.0 (tzn., že lze připojit USB 2.0, ovšem parametry budou odpovídat USB 2.0). USB podporuje Plug and Play, možnost připojení až 127 zařízení na vzdálenost až 5 metrů a připojení zařízení za chodu PC, umožňuje napájet prostřednictvím USB některé periferie (5 V, proud 100 ma (max. 500 ma); v případě napájení USB přímo z PC zdroje (pevné disky) lze proud ještě zvyšovat), podporuje power management (automatické uspání momentálně nepracujících zařízení). Rozhraní USB je velmi rozšířené. USB 2 konektory zleva: Micro, Mini, Type B, a pár Type A USB konektory

18 18 FireWire FireWire sériové, vyvinuté pro zařízení s vysokou přenosovou rychlostí (digit. videokamery), používá se též pro externí HDD, skenery, lze připojit až 63 zařízení, podporuje PnP, lze propojit až 1023 sběrnicí tím vznikne síť zařízení FireWire. Verze Fire Wire 400 (též IEEE 1394), pracuje s přenosovou rychlostí 400 Mb/s, verze Fire Wire 800 (též IEEE 1394b) přenáší data s rychlostí až 800 Mb/s. IEEE 1394 FireWire je méně používané než USB. Komunikace mikroprocesoru s I/O zařízeními Obsluha přerušením IRQ Při přerušení IRQ (Interrupt Request Levels) je mikroprocesor vytržen z práce zařízením, které si žádá obsluhu (např. stiskem klávesy). Vyvolané přerušení spustí program uložený na určité adrese v paměti, pro jeho zpracování je určen speciální obvod řadič přerušení (PIC). Po zpracování přerušení se mikroprocesor vrátí ke své předchozí činnosti. Běžné obsazení a priority IRQ: IRQ Použití 0 Systémový timer (základní deska) 1 Řadič klávesnice 2 Propojení s IRQ 8 až 15 (řadič přerušení) 8 Hodiny reálného času (základní deska) 9 Volné nebo řadič SCSI, u základních desek PCI 10 volné 11 volné 12 Port myši PS2 13 Matematický koprocesor 14 Řadič pevného disku IDE1 15 Řadič pevného disku IDE2 3 COM2 4 COM1 5 LPT2 nebo volné 6 Řadič disketových jednotek 7 Paralelní port LPT1 Zdrojů žádajících o přerušení je více mají své kanály IRQ0 až IRQ7 a k IRQ2 jsou připojeny IRQ8 až IRQ15. Nejvyšší prioritu má IRQ0 (priorita je důležitá při současném požadavku o přerušení od více komponent, jinak by došlo ke kolizi a pádu OS). Při osazení nové komponenty do PC jí musíme přiřadit volný kanál IRQ obvykle 9, 10, 11, 12, 13, 15 (záleží na konkrétním PC), obvykle to zařídí PnP. Způsob přiřazování IRQ je v dokumentaci k MB.

19 19 Komunikace pomocí kanálu přímého přístupu do paměti DMA DMA (Direct Memory Access)je režim, v němž jsou relativně rychle přenášena data mezi operační pamětí a periferií (I/O zřízení HDD, DVD). Mikroprocesor Použití pouze vyvolá přenos dat a pak jeho řízení přenechá řadiči DMA (mikroprocesor se zatím věnuje jiné činnosti). Dvě zařízení nesmějí používat stejný kanál DMA (viz tabulka). Každému zařízení je přeřazen jiný kanál DMA: kanál DMA 0 Volný 1 Volný 2 Řadič disketových jednotek 3 Řadič pevného disku nebo paralelní port (IEEE 1284) 4 Kaskádní propojení 5 Druhý kanál řadiče EIDE 6 Volný 7 Řadič pevného disku Volné kanály IRQ a DMA Volné kanály ve Windows zjistíme: Start Nastavení Ovládací panely Sytém kartu (Hardware) a Správce zařízení. Správce zařízení lze pomocí menu Zobrazit zobrazit podle typu nebo dle připojení. Vybereme Prostředky podle typu a k dispozici je přehled obsazení IRQ a DMA jednotlivými zařízeními. (Vybereme-li konkrétní zařízení a Vlastnosti Obecné je uveden Stav zařízení pracuje správně, konflikt.). 10. Jak se liší uspořádání chipsetu v modelu North a South Bridge a v modelu se sběrnicí HyperTransport? 11. Napiš, co je FSB a s jakou frekvencí může pracovat. 12. Napiš, jaké typy sběrnicí používá PC, se kterým pracuješ. 13. Napiš, proč se používá přerušení IRQ. 14. Napiš, co je DMA 15. Napiš, jaké výhody a nevýhody mají sériový a paralelní přenos informací. 16. Napiš, jaká rozhraní má PC, se kterým pracuješ. 17. Seřaď porty podle rychlosti.

20 20 Paměti PC Paměti jsou soustavy buněk schopných zapamatovat si informaci. Slouží k uložení dat a programů. Paměti v PC lze rozdělit na: Vnitřní (primární) s níž mikroprocesor bezprostředně spolupracuje; Vnější (sekundární), do které mikroprocesor ukládá data a programy, které momentálně nepotřebuje např. HDD. Důležité parametry paměti Kapacita paměti základní jednotkou je bit (místo k uložení jedné dvojkové číslice (0 nebo 1)), pro vyjádření používáme větší jednotky - byte (1byte = 8 bitů) atd. Viz tabulka; Vybavovací doba paměti rychlost (v ns až min.), s jakou paměť zapíše nebo vyhledá mikroprocesorem zadaná data; Zachování zapsané informace při přerušení napájení: o u volatilních (krátkodobých, energeticky závislých) pamětí obsah s výpadkem napájecího napětí mizí (např. vnitřní paměť); o u nonvolatilních (dlouhodobých, energeticky nezávislých) zůstává zachován (např. HDD); Lze-li do paměti číst i zapisovat, nebo z ní lze jen číst. 1 KB bytů 1 MB GB TB Paměti v PC

21 21 Polovodičové paměti PC Organizace paměti Polovodičové paměti jsou v principu tvořeny obvody složenými z miniaturních elektronických prvků, tvořících jednotlivé paměťové buňky. Každá buňka může nést jednobitovou informaci (1 nebo 0). Osm těchto buněk tvoří byte. Paměťové buňky jsou uspořádány v řádcích, kde v jedné řádce je počet buněk odpovídající počtu bitů slova, se kterým počítač pracuje (32; 64) viz obr. Organizace paměti Popis práce polovodičové paměti Předpokládejme, že je potřeba zapsat do paměti informaci (na obr. jen čtyřbitovou) tu máme v datovém registru. Nejprve je pomocí adresování vybrán příslušný řádek s paměťovými buňkami a aktivuje se signálem (např. 1), tj. tyto buňky se zpřístupní ke čtení a zápisu. Pak je na vodič řízení přiveden signál (např. 0), který určuje, že do vybraného řádku paměti se bude zapisovat informace. Nakonec se z datového registru přivede zesilovači zesílená informace (0 a 1) k zápisu na zápisové vodiče. Jednotlivé buňky paměti se překlopí do 0 či 1 a zapamatují si tento stav. Při čtení se opět vybere adresováním příslušný řádek paměti, řízení se nastaví na čtení a na čtecích vodičích se objeví příslušná zapamatovaná informace. Tu zesílíme v zesilovačích, zapíše se do datového registru a po sběrnici se předá ke zpracování mikroprocesorem. Rozdělení polovodičových pamětí Polovodičové paměti RWM - (Read Write Memory) -volatilní (energeticky závislé) ROM - (Read Only Memory) -non-volatilní (energeticky nezávislé) SRAM (Static Random Access Memory) DRAM (Dynamic Random Access Memory) ROM - lze jen číst, programuje výrobce PROM - lze jen číst, programuje uživatel Flash - EPROM lze uživatelsky opakovaně přeprogramovávat i číst Rozdělení polovodičových pamětí

22 22 Nevolatilní, polovodičové energeticky nezávislé paměti (s přerušením napájení obsah paměti zůstává zachován) ROM a PROM (Programmable ROM) lze z nich jen číst, data do nich vypálí výrobce nebo sám uživatel, nejdou přeprogramovat; Flash EPROM data lze elektrickými impulsy opakovaně přepisovat. Používají se pro BIOS, jako přenosné paměti Volatilní, energeticky závislé paměti (obsah paměti se s přerušením napájení smaže), lze do nich neomezeně opakovaně zapisovat i číst Pozn.: RAM Random Access Memory z hlediska adresování lze číst i zapisovat z/do libovolných buněk. Jednodušší adresování mají paměti, u kterých se soubory musí číst v pořadí tak, jak byly zaznamenány např. vyrovnávací u disků (LIFO, FIFO). SRAM (Statická RAM) paměťové buňky jsou tvořeny bistabilním klopným obvodem (elektronický obvod nabývající stavů 0 nebo 1 (viz Elektronika)). Přístupová doba 1 ns a více, buňka je složitá a paměť je drahá. CMOS-RAM (Complementary Metal Oxide Silicon) bistabilní klopné obvody jsou vyrobeny technologií CMOS (Elektronika), mají proto velmi malou vlastní spotřebu el. energie. Paměť je pomalá, používá se např. pro Setup BIOSu. Po vypnutí PC je napájena z baterie umístěné na MB. Obdobně jsou obvody CMOS tvořeny i hodiny napájené z baterie PC zná aktuální čas a datum; DRAM (Dynamická RAM) paměťové buňky jsou tvořeny miniaturními kondenzátorky (v nabitém stavu představují jedničku, ve vybitém nulu), kondenzátorky se rychle samovolně vybíjejí je třeba je periodicky dobíjet (refresh po10 ms). Tyto paměti jsou jednodušší a levnější než SRAM, ale pomalejší (přístupová doba 3 ns a více). Provedení pamětí DRAM Paměť SDRAM Paměť SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) pracuje se stejnou frekvencí, jaká je nastavená na paměťové sběrnici. Vybavovací dobu má 8 ns a více. Přenosová rychlost byla při frekvenci FSB 100 MHz a šířce sběrnice 64 bitů 100 * 64/8 = 800 MB/s. Používali se na MB pro Pentia II a III pod názvem DIMM SDRAM. Dnes jsou jen v zastaralých počítačích. Paměť DDR Paměťové čipy pracují na stejné frekvenci jako u SDRAM, ale data jsou dodávána do sběrnice při náběžné i sestupné hraně řídících impulsů odvozených z frekvence paměťi, proto je také datový tok dvojnásobný oproti SDRAM. Současně je také potřeba zdvojit spojení mezi paměťovými

23 23 banky a bufferem (vyrovnávací pamětí), aby se zdvojnásobilo množství dodávaných dat. Paměť DDR2 Frekvence paměťových čipů je opět stejná (uvažujme opět 100 MHz). I/O buffer pracuje ale rychleji na 200MHz. Zvýšení frekvence I/O bufferu by ale na vyšší výkon nestačilo, je nutné dodat také dvojnásobné množství dat (bitů). Díky čtyřem spojením (bankům) čipů a I/O bufferu, je možné s využitím náběžné i sestupné hrany dosáhnout efektivního taktu 400 MHz. Změna se tedy koná pouze na úrovni modulů, kde je nutné zdvojnásobit množství přenesených bitů za jeden impulz. Paměť DDR3 Poslední obrázek ukazuje DDR3, kde se opět změnilo to samé jako u DDR2 vůči DDR. Paměťové čipy stále pracují na nízké frekvenci 100MHz, ale spojení (banků) I/O bufferu musí být opět dvakrát tolik. Frekvence I/O bufferu se také zvýšila, na 400MHz. Efektivní frekvence je tedy 800MHz. Paměť DDR4 Pracují až na frekvenci 4,266 GHz, v současnosti se zavádějí, používají se hlavně v grafických kartách. Parametry pamětí DDR Paměťové moduly jsou značeny podle vzoru PCy-xxx, kde y je ozn. typu paměti 1 DDR; 2 DDR2; 3 - DDR3; 4 - DDR4 a xxx je propustnost paměti v MB/s. Tedy např. PC je typ paměti DDR2 s propustností 3,2 GB/s, pracující na frekvenci 400 MHz. Napájecí napětí paměťových modulů bylo u modulů SDRAM 3,3 V, a postupně se snižovalo až na 1,05 V. Toto snížení napětí bylo nutné, jinak by se při vzrůstající frekvenci zvyšoval elektrický výkon a čipy by se příliš ohřívaly. Nárůst propustnosti a též i výkonu na paměťových modulech a současné snižování napájecího napětí je patrné z následujícího obrázku.

24 24 Paměť RDRAM Paměti RDRAM (Rambus DRAM) se snažil prosadit Intel pro svá Pentia 4, pro jejich vysokou propustnost až 3,2 GHz/s. Pro vysokou cenu se nepoužívají. Operační (hlavní, vnitřní, primární, main) paměť Velikost operační paměti v PC bývá několik GB. Používá modulů s paměťovými buňkami DRAM zasunutých v paměťových bancích na MB. Typy modulů operační paměti jsou: SIMM (Single Inline Memory Module) jen v historických PC, používané 72pinové moduly mají max. kapacitu 64 MB, 32 bitovou šířku a musejí se do banků (konektorů) MB vkládat v párech (64 b), jejich přístupová doba je 50 ns a více; DIMM (Dual Inline Memory Module) jsou 168 pinové (počet vývodů k zasunutí do konektoru) a 64bitové, jsou určeny pro sběrnice pracující rychlostí (66), 100 nebo 133 MHz, napájení je 3,3 V, jsou zastaralé; DDR (DDR1) mají dvojnásobnou rychlost oproti DIMM. DDR pracuje s frekvencí až 400 MHz; DDR2 800 MHz; DDR3 mají frekvenci až 1600 MHz a propustnost 12,8 GB/s najdeme je v nových počítačích; DDR4 (4266 MHz, GB/s) se začínají používat v grafických kartách; RIMM pro Pentium 4, RDRAM (Rambus DRAM) - paměti schopné pracovat na frekvenci až 1 GHz, dnes nepoužívané. Dual Channel Technologie Dual Channel (dvojitý kanál) připojuje paměť dvěma kanály a zdvojnásobuje propustnost mezi operační pamětí a mikroprocesorem, resp. North Bridge a mikroprocesorem. Pro správnou funkci Dual Channel je třeba osazovat paměťové moduly vždy v párech, přičemž moduly musí být identické (stejný typ a výrobní série lze

25 25 koupit tzv. dual channel kit) každý modul musí být na jiné sběrnici to výrobci MB zajišťují barevným odlišením banků na MB (viz obr.). Instalace paměťového modulu Paměťové moduly se zasouvají do tzv. banků (patic) na MB. Jednotlivé typy modulů (DDR2, DDR3) se liší počty vývodů a jsou určeny jen do určitého typu banku. Banky jsou opatřeny klíči (výstupky), do nichž zapadají výřezy v paměťových modulech to vylučuje jejich záměnu. Rozšíření operační paměti Jak velkou má počítač operační paměť se dozvíme např. z Ovládací panely > Systém a z karty Obecné. Rozšíření operační paměti vede ke zrychlení PC. Před rozšířením je třeba vždy nejprve prostudovat dokumentaci k MB, musí se používat paměť. modulů jednoho typu, stejného výrobce, často stejné kapacity, někdy je třeba konfigurovat MB, Setup...

26 26 Některé další polovodičové paměti v PC Registry a cache paměti Registry a cache paměti jsou integrované v mikroprocesoru a používají je i další komponenty počítače. Využívají paměťových buněk typu SRAM. Nejrychlejší a s nejmenší kapacitou jsou registry, sloužící jako odkládací paměti procesoru; Cache L1 (Level 1, primární) mají kapacitu jednotky KB a slouží k vyrovnání rychlosti velmi výkonných procesorů a pomalejších L2 cache pamětí; Cache L2 (Level 2, sekundární) urychluje načítání dat a instrukcí z hlavní paměti, má kapacitu až 1 MB. BIOS Používá paměťových buněk typu Flash EPROM, kapacitu má stovky KB. Obsahuje základní programy nezbytné pro otestování a nastavení počítače po zapnutí a instrukce pro zavedení operačního systému. Tato paměť je pomalá, proto se programy potřebné pro provoz PC kopírují při startu PC do podstatně rychlejší hlavní paměti. Upgrade BIOSu přepsání programu BIOSu novější verzí, slouží pro vylepšení vlastností PC a možnost užití novějších jednotek. Setup BIOSu používá buněk typu CMOS RAM pro zápis parametrů disků, frekvencí, spotřeby Je napájen z baterie na MB (obdobně jako hodiny). USB Flash disky Flash disky se používají jako přenosné médium pro přenos dat a souborů, lze z nich spouštět tzv. portable programy, na flash disku může být i celý operační systém. Vlastnosti Flash disků Flash disky jsou založeny na paměti Flash EPROM jsou to tedy elektronické trvalé přepisovatelné paměti; K počítači se připojují pomocí USB portu (paměťové karty vyžadují zvláštní čtečku); Po připojení k počítači se chovají jako další disk; V současné době jsou běžné kapacity Flash disků desítky GB; Jsou formátované souborovým systémem FAT 32 (později); Datový tok při čtení bývá až 30 MB/s, při zápisu až 20 MB/s. V USB Flash disku najdeme mimo paměťových buněk: USB mass storage controller mikroprocesor, který spravuje paměť a řídící komunikaci s počítačem; Generátor hodin; LED diodu indikující zápis/čtení Flash disku.