Základní jednotka - Skříň počítače a základní deska

Transkript

1 Základní jednotka - Skříň počítače a základní deska Skříň většinou vyrobená z ocelového plechu s plastovým předním panelem, často se prodává s namontovaným zdrojem zdroj je ovšem vyměnitelný. Provedení: tower ( nastojato) většinou se staví pod stůl nebo do určené přihrádky ve stole desktop ( naležato ) - většinou se pokládá na stůl a na něj se staví monitor Zdroj je připojen do síťové zásuvky 230V a vytváří napětí +3,3V, +5V, +12V, -5V, -12V, +5V SB potřebná pro interní hardware počítače. Vzadu je často vedle síťové zásuvky vypínač, kterým, lze zdroj fyzicky vypnout. (častá příčina záhadně nefunkčního počítače :-) Dnešní zdroje jsou standardu ATX, část zdroje i ve vypnutém počítači dodává napětí +5V SB (SB = stand-by, čili pohotovostní režim). Toto napětí napájí trvale část základní desky, proto lze počítač zapnout tlačítkem na předním panelu, ale i např. skrze síťovou kartu dálkově, popř. stiskem určité klávesy na klávesnici. Tyto možnosti lze aktivovat v SETUPu BIOSu (viz dále), kde se většinou označují jako WAKE UP. Např. zapnutí počítače po síti se označuje jako WAKE UP LAN. Svazek barevných vodičů je zakončen konektory, které se připojují buď přímo do základní desky nebo do pevných disků či optických mechanik. Konektor ATX napájí celou základní desku. Jsou na něm přítomna všechna napětí, která zdroj poskytuje. Na prvním obrázku je konektor ATX na kabelu od zdroje, na druhém jeho protějšek na základní desce a na třetím zapojení jednotlivých pinů konektoru. Černé vodiče COM jsou zem (jsou spojeny 1

2 s kovovou skříní počítače, fialový vodič je stálé napětí +5V SB, za zmínku stojí ještě vodiče PWR_OK (fialový) a PS_ON (zelený). PS_ON je povel od základní desky k běžnému zapnutí či vypnutí zdroje, PWR_OK je kontrolní vodič. Pokud základní deska vyhodnotí, že některé z napětí je mimo toleranci (např. poruchou zdroje), pošle po tomto vodiči povel k zablokování zdroje a tím vypnutí počítače až do odstranění závady. Konektor MOLEX slouží k napájení pevných disků a optických mechanik. Jak je patrno z barvy vodičů, na konektoru je k dispozici +12 V (žlutý vodič) a +5V (červený vodič). Existuje ještě varianta MiniMOLEX, která slouží pro napájení disketové mechaniky. Disketové mechaniky jsou ovšem na ústupu a do dnešních počítačů se většinou již neosazují. SATA power slouží k napájení moderních SATA diskových jednotek jako náhrada za starší MOLEX. V případě, že zdroj neobsahuje SATA power konektory, nebo je jich nedostatek, jsou běžně dostupné redukce MOLEX SATA (druhý obrázek). Na dalším obrázku je příklad skříně s osazeným zdrojem a základní deskou. Osazen je i procesor s chladičem a operační paměť, chybí ale grafická karta a diskové jednotky: 2

3 Základní deska (též mother board nebo main board) je deska s plošnými spoji, osazená součástkami, která zajišťuje propojení a spolupráci všech vnitřních součástí počítače. Některé součásti lze snadno do desky vložit či vyjmout prostřednictvím konektorů a slotů, některé součásti bývají v desce vestavěny napevno potom se hovoří o integrované části základní desky. Zejména u levnějších počítačů bývá integrována grafická, zvuková i síťová karta, zatímco u výkonnějších typů se grafická karta zasouvá do slotu. Vyměnitelnost komponentů je výhodná v případě poruchy nebo při modernizaci počítače výměnou za výkonnější komponent, integrované komponenty jsou zase levnější. Procesor a moduly operační paměti jsou vždy vyměnitelné. Obrázek ukazuje příklad základní desky, která má na sobě integrovanou síťovou kartu (konektor označený RJ-45) a zvukovou kartu. Tato dvojice je dnes integrována prakticky vždy. Naproti tomu zde není integrována grafická karta, která se zasouvá do slotu PCIe 16x. Pro ostatní přídavné karty jsou k dispozici zbylé PCIe a PCI sloty. To že je na desce integrován řadič pro disky IDE i SATA a USB je dnes samozřejmost, i když i tyto řadiče lze zakoupit jako samostatné karty. Důležité části základní desky Sběrnice Sběrnice je soustava vodičů, propojujících jednotlivé komponenty na základní desce mezi sebou. Pokud je sběrnice zároveň vybavena sloty pro zasunutí karet, rozšiřujících vybavení počítače, nazývá se rozšiřující sběrnice. Pokud sběrnice propojuje pouze komponenty na základní desce (tzn. jednotlivé části systému), nazývá se systémová sběrnice. Typický příklad je systémové sběrnice propojující procesor s tzv. severním můstkem (pojem viz dále). Struktura a parametry sběrnic: Vodiče sběrnice dělí se na datové a stavové. Po datových vodičích se přenášejí data, po stavových vodičích je celá sběrnice a zařízení na ni připojená, řízena, aby mezi zařízeními nedocházelo ke konfliktům, protože na jedné sběrnici může být souběžně připojeno více zařízení. 3

4 Datová propustnost sběrnice Udává kolik dat dokáže sběrnice přenést za jednotku času, tedy stručně řečeno výkon sběrnice. Udává se v MB/s nebo v GB/s. Je určena hlavně následujícími dvěma parametry: Taktovací frekvence sběrnice Aby bylo jasně definováno, která data mají být v který časový okamžik přenesena, musí být sběrnice taktována s určitou frekvencí. (např. sběrnice PCI pracuje s taktem 33 MHz, Moderní sběrnice PCIe 16x s taktem až 2,5 GHz.) Datová šířka sběrnice Udává kolik bitů dat lze přenést naráz v jednom pracovním taktu sběrnice. Běžné typy rozšiřujících sběrnic v PC: PCI Vytvořena firmou Intel v roce Šířka 32 nebo 64 bitů, taktovací frekvence 33 MHz. Byla původně určena pro připojení všech karet, včetně grafické. (Peripheral Component Interconnect). Stále se používá, protože pro řadu karet dostačuje (zvukové karty, síťové karty, řadiče USB,...) AGP Vytvořena firmou Intel v roce Zkratka značí Accelerated Graphic Port což vystihuje situaci, kdy výkon sběrnice PCI přestával stačit požadavkům grafických karet a vyžádal si zavedení nové sběrnice. AGP je určena výhradně pro grafické karty, je připojena přímo na severní můstek a umožňuje tak grafické kartě přímý přístup do operační paměti, jejíž vyhrazenou část může využít např. pro ukládání textur (pojem k samostudiu). AGP postupně vzniklo ve více verzích, datová šířka je 32 bitů, taktovací frekvence postupně vývojem rostla z 33 na 200 MHz. V roce 2004 začala tuto sběrnici vytlačovat sběrnice PCIe, od roku 2007 se grafické karty vyrábějí prakticky jen ve verzi PCIe. Sběrnice AGP (nahoře) a 2 sloty sběrnice PCI (dole). 4

5 PCIe Značí PCI Express, název je však zavádějící, s původní sběrnicí PCI nemá nic společného. Jde o současný univerzální standard ve sběrnicích, vytlačila zcela AGP, PCI se stále používá díky tomu, že pro PCI stále existuje a vyrábí se obrovské množství karet. Od roku 2007 se grafické karty vyrábějí jen v provedení PCIe. Není sběrnicí v pravém slova smyslu jednak používá sériový přenos dat (pojem k samostudiu), jednak jde o spojení dvoubodové, kdy na konci linky je jen jedno zařízení. Vývoj sběrnice stále ještě probíhá směrem k verzím s vyšším výkonem, pro potřeby různě náročných zařízení se vyskytují provedení 1x, 4x, 16x. Provedení 16x se používá např. pro grafické karty. Na obrázku v pořadí shora dolů je PCIe 4x, PCIe 16x, PCIe 1x, PCIe 16x a klasická PCI Čipová sada Většinou je to dvojice specializovaných integrovaných obvodů (čipů), které zajišťují spolupráci jednotlivých součástí na základní desce. Jsou vyráběny pro určitou skupinu procesorů a určitý druh operační paměti. Severní můstek (northbridge) označení pro první čip, přímo připojený k procesoru. Zastává funkci systémového řadiče, jsou na něj dále připojeny operační paměť a rychlé sběrnice (PCIe nebo AGP) Jižní můstek (southbridge) připojen systémovou sběrnicí k severnímu můstku, realizuje pomalejší činnosti jako je sběrnice PCI, jsou v něm integrovány řadiče disků, USB, popř. další Právě propojení severního můstku s procesorem a s jižním můstkem jsou příklady systémové sběrnice. Oba čipy jsou na základní desce nepřehlédnutelné díky své velikosti a také jsou často opatřeny chladiči. Pokud na desce vidíme jen jeden čip, znamená to, že byly oba integrovány do jednoho pouzdra. 5

6 Typická struktura základní desky a vzhled čipu: BIOS a hodiny reálného času BIOS je zkratka z Basic Input Output System je software, uložený v paměťovém čipu ROM na základní desce, slouží k tomu, aby jednotlivé části počítače spolu vůbec po zapnutí začaly komunikovat. Poté, co nastartuje operační systém, předá mu BIOS řízení počítače, je tedy důležitý hlavně v počáteční fázi startu počítače. Parametry BIOSu lze nastavovat pomocí programu SETUP, do kterého lze vstoupit během startu PC stisknutím vhodné klávesy ve správný okamžik (uvedeno v dokumentaci k počítači většinou jde o klávesu Del nebo F2). V SETUPu lze nastavit např. reálné datum a čas, jestli má operační systém spustit napřed z CD nebo přímo z pevného disku, aj. Nastavení BIOSu má velký vliv na vlastnosti a chod počítače a snadno lze tímto počítač i znefunkčnit. Pokud provedeme změny v BIOSU a nejsme si jisti, lze SETUP opustit bez uložení změn. V případě, že provedeme změny a počítač je nefunkční, vstoupíme do SETUPu znovu a zvolíme fukci LOAD BIOS DEFAULTS toto provede nastavení hodnot na výchozí stav od výrobce a ve většině případů počítač naběhne. Aby si počítač zapamatoval nastavení BIOSu a taky reálný čas a datum, je na základní desce i malý lithiový článek, který trvale napájí paměť CMOS RAM, ve které je nastavení uloženo a taky zabezpečuje trvalý chod hodin reálného času, čímž je zajištěno, že po zapnutí počítače máme správný systémový čas i datum. (Pozn.: CMOS je technologie výroby paměťových čipů, která zajišťuje velmi nízkou spotřebu, takže malý článek dokáže udržet nastavení BIOSu a chod hodin řádově roky. Krajním řešením problémů je vyjmutí napájecího článku nebo použití resetovací propojky na základní desce (viz dokumentace ke konkrétní desce). Obsah paměti CMOS RAM se vymaže a po zapnutí počítače BIOS sám nastaví default hodnoty. Tento zásah ale způsobí i resetování data a času, takže vstup do SETUPu nás stejně nemine. Tímto krokem je řešitelná např. i situace, kdy koupíme počítač z druhé ruky a je zaheslovaný vstup do BIOSu. 6

7 Typická obrazovka SETUPu BIOSu vypadá asi takto: 7