VIA ELEKTROTEHNIKA KOLA

BEOGRAD

M. MILOSAVLJEVI, M. MILI

MONTAA I SERVISIRANJE RAUNARA

SKRIPTA

BEOGRAD, SEPTEMBAR 2004.GOD.

2

3

SADRAJ:

UVOD .. 5 MATINE PLOE . 7 MEMORIJA 15 MIKROPROCESORI .. 21 HARD DISKOVI 27 FLOPI DISKOVI I DISK JEDINICE . 37 VIDEO KARTICE .. 39 STEPENI ZA NAPAJANJE .. 45 MONITORI SA KATODNOM CEVI .... 55 TFT MONITORI . 65 LASERSKI TAMPAI 81

4

5

UVOD

U dananje vreme PC raunari su prisutni u svim oblastima ivota, pa praktino ne postoji ni jedna ljudska delatnost u kojoj se oni u veoj ili manjoj meri ne primenjuju. Svakako da je najvanija njihova primena u poslovne svrhe. U industriji, administraciji i upravi se savremeno poslovanje bez njih vie ne moe zamisliti. Druga vana oblast primene PC raunara je u obrazovanju, tako da je obrazovnim ustanovama i pojedincima dostupna ogromna baza strune i naune literature, kao i mnogobrojni kursevi i slini obrazovni sadraji. Trea oblast gde su PC raunari takoe najire prisutni je zabava. Sa razvojem PC tehnologije postalo je mogue koristiti raznovrsne multimedijalne sadraje, tako da se danas korienjem raunara mogu gledati filmovi, sluati kvaliteni muziki sadraji, igrati mnogobrojne igre, ali i stvarati kompletna umetnika dela, kao to su slike, filmovi i muzika.

Ogroman broj PC raunara u svetu i jo vei broj njihovih korisnika, dovodi do velike potrebe za odravanjem, popravkama i nadogradnjama postojeih raunara, kao i odgovarajueg i racionalnog izbora prilikom nabavke novih raunara. U tom cilju e biti ukratko prikazane glavne komponente savremenih PC ranara, pri emu nee biti naglaska na suvine tehnike podatke, koji se i onako veoma brzo menjaju usled neprestanog pojavljivanja novih i jaih PC konfiguracija, ve e vea panja biti posveena osnovnim principima rada pojedinih komponenti, njihove ugradnje, konfigurisanja i eventualnog servisiranja.

Pri tome treba imati u vidu da se razvojem i irenjm PC tehnologije i cene pojedinih komponenti smanjuju, tako da se popravka nekih od njih, sa jedne strane materijalno ne isplati, a sa druge strane tehnoloki je praktino nemogua sem u fabrikim uslovima. Zbog sve veeg stepena integracije koji se primenjuje u dananjoj proizvodnji PC raunara, gotovo kod svih njihovih komponenata preovladava SMD tehnologija (Surface Mounted Devices elementi sa povrinskom montaom) montae i lemljenja elektronskih sastavnih delova. Osim toga inegrisana kola (takoe u SMD tehnologiji) postaju sve kompleksnija i namenski pravljena za pojedine ureaje, pa se kao takva ne mogu ni nai na slobodnom tritu. Uzimajui u obzir ove dve injenice, broj sastavnih elemenata u PC raunaru koji se isplativo moe popravljati na nivou pojedinanih elektonskih komponenti se znatno smanjio. Ipak, jo uvek ima prostora i potrebe za popravkama stepena za napajanje, monitora i periferijskih ureaja kao to su tampai. Zato e ovim elementima biti posvena i naroita panja.

U svim PC raunarima, njihovim monitorima, svim tampaima, skenerima i ostalim periferijskim ureajima postoje takozvani impulsni (prekidaki) stepeni za napajanje. Poto se u svim nabrojanim ureajima koriste stepeni za napajanje koji rade na istom principu, i ako se zna da su kvarovi u ovim stepenima relativno esti odnosu na ostale komponente, jasno je da je od velike koristi upoznavanje sa principima rada ovakvih stepena za napajanje i njihovog servisiranja.

Monitori za PC raunare jo uvek imaju relativno visoku cenu, a kako se kod njih jo uvek veinom primenjuje klasina tehnologija izrade, sa integrisanim kolima koja su manje vie dostupna, i oni spadaju u PC komponente kojima e biti posveena vea panja.

I pored sve veeg korienja dokumenata u elektronskom obliku, jo uvek je potrebno veliki broj dokumenata koristiti u papirnom obliku. Za tu namenu se najvie koriste laserski tampai. Kod ovih tampaa se, pored hardverskih, javljaju kvarovi i smetnje koje su ili privremenog karaktera, ili koji se mogu relativno jedostavnom intervencijom otkloniti. Zato e biti detaljno opisan princip njihovog rada i nain otklanjanja nekih kvarova i smetnji.

I za veinu ostalih sastavnih komponenti PC raunara e biti navedene mogue intervencije na njima. Nekim komponentama koje su veoma jeftine ili spadaju u potronu robu (tastature, mievi i slino) nee biti posveena neka panja, jer za to nema racionalnih razloga.

6

7

MATINE PLOE

Matina ploa je centralni element PC raunara, koji meusobno povezuje sve ostale elemente. Korienjem ovakvog koncepta raunara omoguena je jednostavna promena pojedinih komponenata koje ine raunar i na taj nain i promena (unapreenje) njegovih karakteristika. Na slici 1 je prikazan izgled matine ploe jednog savremenog PC raunara sa glavnim elmemtima na njoj.

Slika 1 Izgled savremene matine ploe

Matina ploa se sastoji od jedne vieslojne tampane ploe na kojoj se nalazi zalemljen veliki broj elektronskih i elektromehanikih elemenata. Elektrine veze izmeu elemenata na matinoj ploi su izvedene tanjim ili debljim bakarnim linijama i povrinama. Neki od elemenata na ploi omoguavaju prikljuenje ostalih elemenata raunara i to su razni konektori,

SLOTOVI ZA MEMORIJSKE MODULE

ATX 12V KONEKTOR

GORE: MI DOLE: TASTATURA

GORE: PARALELNI PORT DOLE:

SERIJSKI PORT COM1

SPDIF KOAKSIJALNI KONEKTOR

DOLE: SPDIF OPTIKI

KONEKTOR

USB PRIKLJUCI

PODN

OIJ

E (S

OKE

T)

ZA M

IKRO

PRO

CESO

R

ATX

KONE

KTO

R ZA

NA

PAJA

NJE

KONE

KTO

RI

VENT

ILAT

ORA

ZA HL

AEN

JE

IP SET (NORTH BRIDGE)

IP SET (SOUTH BRIDGE)

KONEKTORI ZA FLOPI I PARALELNEATA DISKOVE

BIOS IP

KONEKTORI ZA SERIJSKE ATA DISKOVE

BATERIJA ZA CMOS MEMORIJU

PRIKLJUCI ZA KONTROLNI PANEL

AUDIO PRIKLJUCI: (AUDIO ULAZ, AUDIO IZLAZ, MIKROFON...)

DOLE: USB PRIKLJUCI GORE: RJ-45 LAN PRIKLJUAK

Matine ploe

8

podnoja (slotovi), igliasti prikljuci (damperi) itd. Drugi elementi kao to su integrisana kola i ostale elektronske kompnente (kondenzatori, otpornici, diode, tranzistori i kalemovi) obezbeuju generisanje i prenos potrebnih elektrinih signala neophodnih za rad raunara.

Naveemo one glavne elemente na matinoj ploi koji su od znaaja prilikom montae (sklapanja) raunara. Pre svega, da bi matina ploa uopte radila na nju moraju da se dovedu potrebni naponi iz stepena za napajanje. Dananje matine ploe ATX formata imaju jedan ili dva konektora za prikljuenje napona za napajanje. Jedan od njih (ATX konektor) je obavezan i

Slika 2 Konektori za napajanje

ima 20 pinova (slika 2) i preko njega se dovode naponi +3,3V, +5V, -5V, +12V, -12V, pomoni napon +5VSB, kao i signal za ukljuenje raunara PS-ON i signal ispravnosti napona za napajanje PW-OK (ovaj signal se najee naziva power good i oznaava sa PG). Drugi konektor (ATX 12V konektor) ne postoji na svim matinim ploama. Prvi put se pojavio na novijim Pentijum 4 matinim ploama. Njime se dovodi napon +12V na deo matine ploe na kome se nalazi posebni prekidaki stepen za napajanje i koji koristei taj napon proizvodi napon za napajanje jezgra mikroprocesora.

Drugi vani element je podnoje (soket) za prikljuenje mikroprocesora, prikazan na slici 3. Razni tipovi procesora imaju razliita podnoija (oblik, veliina, broj pinova, nain uvrenja hladnjaka sa ventilatorom). Generalno se moe rei da podnoje ima jedan ugao drugaiji od ostalih (jedan pin manje). Time se oznaava taan poloaj procesora prilikom njegovog postavljanja u podnoje. Da bi se procesor postavio, prvo treba osloboditi i podignuti na vie polugu za fiksiranje procesora, zatim pazei na orijentaciju procesora u odnosu na podnoje, spustiti procesor da svojim pinovima upadne u podnoje i na kraju spustiti i zabraviti polugu za fiksiranje. Posle montae procesora je neophodno montirati i hladnjak sa ventilatorom. Za razne procesore sistem montae je razliit i naveden je u

ATX 12V KONEKTOR

ATX KONEKTOR

Matine ploe

9

uputstvu za matinu plou. Na kraju treba prikljuiti i konek- Slika 3 Podnoje za procesor tor za napajanje ventilatora u odgovarajui konektor na matinoj ploi.

Sledei elementi koje treba pomenuti su slotovi za proirenja. To su konektori posebnog oblika u koje se postavljaju razne kartice za proirenje, na primer video kartica, modem, zvuna kartica, razni kontroleri i tako dalje. Na matinoj ploi prikazanoj na slici 1 postoji pet PCI slotova i jedan AGP slot. Dok su PCI slotovi univerzalni, to jest mogu da prime kartice razliitih namena, AGP slot je namenjen samo za prikljuenje grafike (video) kartice. Kod starijih raunara su postojali i ISA slotovi za proirenja, ali su oni danas naputeni.

Za postavljanje memorijskih modula na matinim ploama postoje posebni slotovi. Njihov broj varira od 2 do 6, zavisno od toga kava je memorijska arhitrektura primenjena na matinoj ploi. Sa sadanjim tipovima memorijskih modula (SDRAM i DDR) je dovoljno postaviti i samo jedan memorijski modul da bi ploa radila, ali se esto postavlja i vei broj modula (obino parni broj) da bi se dobila vea koliina memorije i vei propusni opseg memorije (dvokanalni pristup memoriji). Memorijski slotovi imaju tano definisani oblik (broj kontakata i posebna ispupenja na odreenim mestima), tako da se u njih moe postaviti samo odgovarajui tip memorijskih modula.

Na matinu plou se preko posebnih konektora prikljuuju i razne disk jedinice: flopi disk, CD ROM, DVD ROM i hard diskovi. Konektori za ovu namenu su prikazani na slici 4.

Konektor za flopi jedinicu ima 34 pina i na njega se prikljuuje konektor sa trakastog kabla za vezu sa flopijem. U uputstvu za matinu plou je dat i raspored pinova (poloaj pina 1 na konektoru), a obino je i na samoj matinoj ploi on obeleen sito tampom. Prema tom pinu treba postaviti pin 1 konektora na trakastom kablu (obino je ica koja je vezana za prvi pin obojena crvenom bojom). Na veini matinih ploa konektor za flopi jedinicu ima ljeb na plastinom oklopu i odlomljen pin broj 5, tako da je i fiziki nemogue pogreno okrenuti konektor na trakastom kablu.

Uobiajeno je da se na matinim ploama nalaze po dva konektora za disk jedinice po paralelnom ATA standardu. To su takozvani primarni i sekundarni IDE kanali. Na svaki od ova dva konektora, koji imaju po 40 pinova, mogu se trakastim kablovima prikljuiti po dve disk jedinice (hard disk, CD ROM, DVD ROM ...). Poto su konektori na trakastim kablovima vezani paralelno, onda se disk jedinice koje su na njih prikljuene moraju definisati jedna kao master a druga kao slejv. To se radi posebnim kratkospojnicima na samim disk jedinicama. Kao i kod konektora za flopi jedinicu, i IDE konektori imaju tano odreeni poetak pinova (pin broj 1) koji je obino oznaen na matinoj ploi, pa treba paziti prilikom prikljuenja trakastog kabla da se prema tom pinu postavi pin1 konektora na trakastom kablu. Pored toga, esto je na IDE

KONEKTOR ZA DISKOVE PO PARALELNOM ATA

STANDARDU

KONEKTOR ZA FLOPI DISK JEDINICU

KONEKTOR ZA DISKOVE PO SERIJSKOM ATA

STANDARDU

Slika 4 Konektori za prkljuenje disk jedinica

Matine ploe

10

konektorima odlomljen pin broj 20, a i sam konektor ima ljeb na plastinom oklopu, tako da je u tom sluaju nemogue pogreno prikljuiti konektor trakastog kabla na IDE konektor.

Kod novijih matinih ploa su se pojavili i konektori za prikljuenje hard diskova po serijskom ATA standardu, takozvanih SATA hard diskova. Na svaki od ovih konektora, koji imaju po 7 pinova, posebnim sedmoilnim kablom se moe prikljuiti po jedan serijski ATA hard disk. U poetku je obino bilo po dva ovakva konektora, ali najnovije matine ploe ih imaju i vie (4 do 8 konektora). Pojavom SATA hard diskova postali su iroko dostupni i takozvani RAID sitemi diskova, kod kojih se vie fizikih diskova udruuje u jedan logiki disk, ime se postie vea brzina rada ili/i vea sigurnost snimljenih podataka.

Na prednjoj strani matine ploe se nalazi i grupa igliastih kontakata (konektora) na koje se prikljuuju LED diode i tasteri sa kontrolnog panela na kuitu raunara, pomou kojih se upravlja radom raunara i prati njegova aktivnost.

Na zadnjoj strani matine ploe se obino nalazi grupa konektora preko kojih se prikljuuju spoljanji elementi raunara i razni periferijski ureaji, kao to je prikazano na slici 5. Tu u prvom redu dolaze konektori za tastaturu i mi kao standardni ulazni elementi savremenog raunara, zatim paralelni port preko koga se najee prikljuuju tampai i jedan

Slika 5 Konektori na zadnjoj strani matine ploe

ili dva konektora za prikljuenje spoljanjih ureaja koji rade po serijskom standardu RS232 (COM1 i COM 2). Danas su, pored nabrojanih konektora, kao standard prihvaeni i takozvani USB konektori (ima ih najmanje dva), koji omoguavaju prikljuenje velikog broja spoljanjih ureaja na univerzalu serijsku magistralu (USB Universal Serial Bus). Takoe veina savremenih matinih ploa na sebi sadri integrisane mrenu i zvunu karticu, pa se u ovoj grupi konektora nalaze i RJ-45 konektori za prikljuak mrenih kablova i vie in konektora za razne audio ulazne i izlazne prikljuke. Skuplje i bolje matine ploe mogu imati i dodatne konektore, na primer SPDIF (Sony/Philips Digital InterFace) izlazne koaksijalne i optike audio konektore preko kojih se prikljuuju digitalni ureaji za reprodukciju zvuka. Kako postoji veliki broj izlazno/ulaznih prikljuaka, za neke od njh esto nema mesta za posebni konektor na zadnjoj ivici matine ploe. U tom sluaju se ti prikljuci zavravaju igliastim kontaktima (konektorima) na matinoj ploi, pa se odatle spajaju trakastim kablovima na konektore na zadnjoj ili prednjoj strani kuita raunara. Tako se esto spajaju dodatni USB prikljuci, audio prikljuci izvedeni na prednju stranu kuita raunara i prikljuci za povezivanje periferija preko infracrvenih zraka. Pored ovih igliastih konektora, na matinim ploama postoje i manje grupe igliastih kontakata, pomou kojih se korienjem odgovarajuih kratkospojnika mogu podeavati neki od parametara bitnih za rad matine ploe, a koji zavise od korienih elemenata, najee od tipa i brzine mikroprocesora. Ovi parametri se kod nekih matinih ploa umesto kratkospojnicima (damperima), podeavaju pomou posebnih mikroprekidaa (do 8 prekidaa grupisanih u jedno kuite). Meutim, ova dva naina podeavanja matinih ploa su danas znatno proreena, poto se sve vie koristi softverski nain podeavanja, pomou odgovarajuih opcija u okviru Setap programa iz BIOS-a, a esto Setap program automatski detektuje tip procesora i prema njemu podesi potrebne parametre.

Matine ploe

11

Vaan element na matinoj ploi je i baterija za napajanje CMOS memorije u kojoj se uvaju podaci o konfiguraciji raunara. Te podatke unosimo koristei Setap program prilikom prvog ukljuenja raunara, a zatim se uz pomo baterije oni uvaju u CMOS memoriji i kad je raunar iskljuen, tako da ih pri sledeim ukljuenjima nije potrebno ponovo unositi. Nekada su se koristile nikl-kadmijumske baterije koje su se dopunjavale tokom rada raunara. Danas se na matinim ploama upotrebljavaju litijumske baterije koje se ne dopunjavaju tokom rada ranara, ali zahvaljujui izuzetno maloj potronji CMOS memorije, traju vrlo dugo. Ako raunar posle dueg vremena pone da gubi sadraj CMOS memorije, takve baterije se jednostavno zamene novim, s tim da se posle toga mora ponovo proi kroz Setap i uneti potrebne podatke.

Slika 6 Blok ema matine ploe

Matine ploe

12

Pored nabrojanih konektora i prikljuaka, na matinoj ploi se nalazi i veliki broj elektronskih elemenata. Najznaajniji od njih su razna integrisana kola, od kojih su najvanija dva kola koja sainjavaju takozvani ip-set (skup ipova). Zadatak ip seta je da omogui meusobnu komunikaciju izmeu praktino svih delova raunara, tako da se on moe posmatrati kao srce matine ploe.

Na slici 6 je prikazana blok ema matine ploe sa slike 1. Sa slike 6 se vidi da se ip set sastoji od dva integrisana kola. Prvo kolo ima nazive severni most (north bridge) ili MCH Memory Controller Hub, a drugo juni most (south bridge) ili ICH Input/output Controller Hub. Severni most (North Bridge) ima etiri pristupa. Sa njegove gornje strane (na blok emi na slici 6) je preko procesorske magistrale (FSB Front Side Bus) prikljuen mikroprocesor, sa desne strane su preko memorijske magistrale prikljuena podnoja za memorijske module, sa leve strane je prikljuen AGP slot u koji se postavlja video kartica, i na kraju, sa njegove donje strane je izvedena veza prema junom mostu. Vidimo da su na severni most prikljuene jedinice koje zahtevaju veliki propusni opseg (memorija i AGP port) i koje su zbog toga veoma blizu mikroprocesora. Na juni most (South Bridge) su prikljuene ulazno/izlazne jedinice koje su po svojoj prirodi sporije od memorije i AGP porta, pa su zato i mogle biti udaljene od procesora. Na blok emi uoavamo da su te jedinice razni kontroleri (IDE kontroler za paralelne ATA diskove, kontroler za tastaturu, mia, paralelne i serijske portove, kontroler za zvuk, kao i PCI i USB slotovi i konektori koji su preko istoimenih magistrala prikljueni na juni most. Preko PCI magistrale su prikljueni i kontroler za serijske ATA diskove i mreni kontroler. Treba napomenuti da je ovo samo jedan od sve veeg broja ip setova, tako da drugi ip setovi mogu imati i drugaiju arhitekturu, mada te razlike nisu sutinske prirode, ve se vie svode na nain prilkljuenja ulazno/izlaznih jedinica na juni most. Zbog svoje kompleksnosti severni most u okviru ip seta obavezno ima i hladnjak, a nekada i sopstveni ventilator koji obezbeuje potrebno hlaenje. Juni most je jednostavnije konstrukcije i obino ne zahteva hladnjak na sebi. Kako i integrisana kola u okviru ip seta, tako i ostala integrisana kola na matinoj ploi nisu predviena za zamenu, poto su fiksno zalemljena na tampanu plou. Neka od tih integrisanih kola predstavljaju kontrolere za razne ulazno/izlazne jedinice, neka obezbeuju potrebne napone napajanja za mikroprocesor, memorijske module i AGP port, a neka predstavljaju logika kola kojima se ostvaruju potrebne veze izmeu razliitih elemenata na matinoj ploi.

Ve je reeno da se prilikom sklapanja raunara mora izvriti konfigurisanje matine ploe. Veina podeavanja u okviru ovog konfigurisanja obavlja se iz Setap programa prilikom prvog ukljuenja raunara, ali jo uvek ima matinih ploa kod kojih treba runo podesiti neke od njih. Potrebna podeavanja su navedena u uputstvu za matinu plou koje se obavezno dobija prilikom njene nabavke. Najvanija od njih zavise od mikroprocesora koji je primenjen na toj matinoj ploi. Kao prvo neophodno je podesiti napon napajanja mikroprocesora. Dananji mikroprocesori imaju dva napona napajanja. Jedan je za ulazno/izlazne jedinice, a drugi za jezgro procesora u kome se i vre sve potrebne operacije. Dok se za prvi napon najee koristi napon +3,3V iz stepena za napajanje, za napajanje jezgra mikroprocesora postoji na matinoj ploi poseban prekidaki (impulsni) stepen za napajanje. Ovaj stepen za napajanje daje potrebni izlazni napon, iju veliinu treba podesiti prema upotrebljenom procesoru. Stariji mikroprocesori su imali taj napon u intervalu od 2 do 2,9V, a sadanji mikroprocesori zbog manjeg zagrevanja imaju napon od oko 1,5V, sa tendencijom daljeg smanjivanja. Vano je podesiti tanu vrednost ovog napona, jer ako se postavi manja vrednost mikroprocesor nee pouzdano raditi, a ako se podesi vea vrednost, doi e do pregrevanja mikroprocesora to moe dovesti do prekida njegovog rada, pa ak i do trajnog oteenja. Drugi parametar koji je potrebno podesiti je uestanost sistemske magistrale. Matine ploe obino pruaju mogunost izbora ove uestanosti, pa treba izabrati uestanost odgovarajuu primenjenim komponentama. Na kraju treba podesiti i takozvani mnoilac, to jest broj sa kojim treba pomnoiti uestanost sistemske magistrale da bi se dobila uestanost na kojoj radi jezgro mikroprocesora. Ostala podeavanja se obino izvode iz Setap programa, bilo intervencijom korisnika, bilo automatski.

Matine ploe

13

Zato pre prvog ukljuenja sklopljenog raunara treba dobro prouiti uputstvo koje je dolo uz matinu plou, da bi se upoznali sa potrebnim podeavanjima i nainom njihovog izvoenja

Matine ploe su relativno puozdane komponente savremenih PC raunara i retko se kvare. Zbog same tehnologije njihove izrade, to jest korienih namenskih integrisanih kola visokog stepena integracije sa velikim brojem pinova (i preko 200 kod veih kola) i SMD tehnike lemljenja elemenata na tampanu plou, male su mogunosti za popravak neispravne matine ploe. I pored toga, neke kvarove je mogue otkloniti. Reeno je da se na matinoj ploi nalaze regulatori napona (prekidaki i kontinualni) koji daju napone za napajanje jezgra mikroprocesora, memorijskih modula i AGP porta. Ako neki od tih regulatora ne daje potreban izlazni napon, mogue je otkriti neispravni element i onda ga zameniti nekim odgovarajuim. Ti elementi su najee tranzistori MOS-FET tipa, ili integrisani stabilizatori napona koje je esto mogue nabaviti i relativno lako zameniti poto imaju mali broj izvoda. Takoe se deava da elektrolitski kondenzatori u regulatorima napona i na njihovim izlazima izgube kapacitet, pa ak i da im iscuri elektrolit, to moe izazvati kratke spojeve izmeu pojedinih taaka na ploi. Ovakvi elektrolitski kondenzatori se prepoznaju po nabubreloj izolaciji oko izvoda, ili po smanjenom ili istopljenom plastinom omotau. Njihova zamena ne predstavlja problem i ako nisu izazvali dalje kvarove, velika je verovatnoa uspene popravke.

Postoje matine ploe razliitih karakteristika i mogunosti, a samim tim i cena. Pored ve opisane ploe koja se moe smatrati kao standard jer omoguava najveu fleksibilnost u upotrebi i eventualnoj nadogradnji, popularne su i takozvane integrisane matine ploe, koje na sebi sadre integrisane sve potrebne kontrolere ukljuujui i video kontroler (video karticu). Takvim matinim ploama je potrebno samo dodati mikroprocesor i memoriju, naravno i disk jedinice i one su spremne za upotrebu. Na slici 7 je prikazana jedna takva matina ploa.

Slika 7 Integrisana matina ploa

Ova matina ploa ima na sebi integrisane kontrolere za video, zvuk, mreu, IDE disk jedinice, flopi, serijske i paralelni port, tastaturu i mi. Od mogunosti za eventualnu nadogradnji na raspolaganju stoje tri PCI slota i jedan CNR slot (CNR Communication

Matine ploe

14

Network Riser, slot u koji se moe postaviti specijalna modemska kartica). Neke matine ploe su imale i AMR slot (AMR Audio Modem Riser, slot u koji su mogle da se postave zvuna ili modemska kartica posebnog formata), ali ovaj kao i CNR slot nisu dobili neku iru popularnost i sada se vie praktino ne pojavljuju na novim matinim ploama.

Stariji raunari su imali matine ploe u AT formatu. Takve matine ploe se vie ne proizvode, ali se jo uvek koriste u velikom broju raunara, pa emo se ukratko osvrnuti na razlike izmeu njih i dananjih ploa u ATX formatu. Osim toga to veina od njih nema na sebi vei broj integrisanih elemenata (zvunu i mrenu karticu, USB kontroler), glavna razlika je u konektoru za prikljuivanje napona napajanja. Ove ploe imaju dva estopinska konektora preko kojih se dovode naponi +5V, -5V, +12V, -12V, kao i signal ispravnosti napona za napajanje (PG - power good). Takoe konektor za prikljuak tastature nije PS/2 tipa kao kod ATX ploa, ve se koristi DIN 5 konektor. Za prikljuenje mia nema posebnog konektora, ve se za to koristi jedan od serijskih portova (COM 1 ili COM2). Osim AT ploa poslednje generacije, ranije ploe nisu imale AGP port za prikljuak video kartice, ve se ona postavljala u jedan od PCI slotova, to je uslovljavalo slabije karakteristike video sistema. Sve AT ploe su imale i ISA slotove za proirenje.

Kod najnovijih matinih ploa, pored ve uobiajenih PCI slotova za proirenje i odgovarajue PCI magistrale, pojavila se i nova magistrala, nazvana PCI Express. Za razliku od PCI magistrale, koja je paralelnog tipa, poto istovremeno prenosi vei broj podataka (32 bita) po vie paralelnih linija, PCI Express magistrala je serijskog tipa. Kod nje se prenos podataka obavlja po serijskom kanalu i to dvosmerno. Na najnovijim matinim ploama se ova magistrala pojavljujeje u dve varijante, kao PCI Express X1 i kao PCI Express X16. Prva varijanta e u budunosti postepeno zamenjivati standardne PCI kartice za proirenje, a druga varijanta (PCI Express 16X) e zameniti AGP 8X port za prikljuivanje video kartica.

Na slici 8 je prikazan izgled PC Express slotova i to za varijante x16 i x1.

Slika 8 Izgled PCI Express slotova na matinim ploama

Memorija

15

MEMORIJA

Za rad PC raunara neophodna je memorija poto se u njoj tokom rada smetaju programi koji se izvravaju, kao i podaci koji se tim programima obrauju. Osnovna jedinica za veliinu memorije je bajt. U jedan bajt memorije, koji sadri osam bita, moe da se smesti jedan ASCII karakter. U PC raunarima se koriste memorije veoma velikog kapaciteta, pa je bajt suvie mala i nepraktina jedinica. Umesto nje se ee koriste kilobajt (kB) i megabajt (MB), pri emu je: 1kB = 1024 B i 1MB = 1024 kB = 1024 x 1024 B = 1048576 B.

U PC raunarima se koristi nekoliko vrsta memorije. Osnovna podela memorije je na ROM (Read Only Memory) memorija koja moe samo da se oitava i RAM (Random Access Memory) memorija sa proizvoljnim pristupom, u koju podaci mogu da se i upisuju i iz koje mogu da se i oitavaju.

ROM MEMORIJA

ROM memorija je takva da kada se podaci jednom u nju upiu, oni se ne mogu menjati (brisati stari i upisivati novi), ve se mogu iz nje samo oitavati. Vrlo vana osobina ROM memorije je ta da kada se iskljui napajanje raunara, ona zadrava podatke upisane u njoj, bez obzira koliko dugo nema napona za napajanje. Zahvaljujui ovoj osobini ROM memorije mogue je i startovanje raunara po ukljuenju napajanja. Naime, proizvoa matine ploe uvek smeta na nju jedan ip sa ROM memorijom u kojoj se pored ostalog nalazi i startni program, na iji poetak se po ukljuenju napajanja upuuje mikroprocesor. Startni program se ne moe smestiti u RAM memoriju, poto je po ukljuenju napajanja ona prazna. Zato mikroprocesor uvek kree od memorijske adrese u ROM memoriji na kojoj je smetan poetak startnog programa, pone njegovo izvravanje, pa onda ve prema upisanom programu poziva i ostale programe koji omoguavaju testiranje ispravnosti pojedinih komponenti raunara (POST Power On Self Test), zatim podeavanje i definisanje tipova prikljuenih elemenata raunara (Setup) i na kraju poziva but (Boot) instrukcije koje zapoinju uitavanje operativnog sistema instaliranog na raunaru. Pored ovih programa u ROM memoriji se nalaze i BIOS (Basic Input Output System) programi koji upravljaju raznim hardverskim komponentama u PC raunaru, tako to prestavljaju vezu izmeu tih komponenata i operativnog sistema. Tokom razvoja PC raunara ROM memorija je prola kroz nekoliko faza. U prvoj fazi su se koristili ROM ipovi u koje su u fabrici prilikom proizvonje, jednom za uvek upisani podaci i nije postojala nikakva mogunost da se oni promene. Posle toga su se pojavili PROM (Programmable ROM) ipovi koji se proizvode prazni, pa se zatim jednom isprogramiraju i vie se ne mogu obrisati. Sledea faza su EPROM (Erasable Programmable ROM) ipovi koji su se programirali u posebnim ureajima (EPROM programatorima), ali iji se sadraj mogao obrisati duim izlaganjem jakoj ultravioletnoj svetlosti. Ova vrsta ipova se lako prepoznaje po okruglom otvoru na sredini ipa, koji je pokriven kvarcnim staklom. Kroz taj otvor je omoguen prolaz ultravioletne svetlosti kojom se brie sadraj ipa. Takvi ipovi sa obrisanim sadrajem su se mogli ponovo programirati u EPROM programatorima, to je otvorilo mogunost za eventualna poboljanja BIOS-a smetenog u njima. Najnovija vrsta ROM memorije koja se danas i najee primenjuje jesu EEPROM (Electrically Erasable Programable ROM) ipovi kod kojih je mogunost promene podataka jo vie olakana, poto se za brisanje ne koristi ultravioletna svetlost, ve posebno definisani elektrini signali koji se dovode na ip. Kada se sadraj ipa obrie tim signalima, ip se onda lako moe ponovo isprogramirati. Ceo proces brisanja i ponovnog programiranja se obavlja bez vaenja ipa sa matine ploe. Postoje namenski pravljeni programi kojima se moe obrisati stari sadraj EEPROM ipova i zatim upisati novi sadraj. Drugi naziv za EEPROM memoriju je i fle (flash) memorija. Naalost, ovu mogunost lakog brisanja sadraja EEPROM memorije koriste autori raznih virusa, pa je mogue da se dejstvom virusa obrie BIOS program i time matina ploa uini neupotrebljivom. Proizvoai tome

Memorija

16

pokuavaju da doskoe uvoenjem takozvanog Dual BIOS sistema, gde postoje dva identina EEPROM ipa, tako da ako jedan pretrpi bilo kakvo oteenje, drugi preuzima kontrolu nad raunarom i omoguava povratak oteenih podataka na prvi ip.

RAM MEMORIJA

Osobina RAM memorije je da se svakom njenom bajtu moe slobodno pristupiti nezavisno od prethodne memorijske lokacije, s tim da se u nju podaci mogu i upisivati i oitavati iz nje. Svakim upisom podatka u neku lokaciju, njen prethodni sadraj se automatski gubi. Druga vana osobina RAM memorije je da ona podatke koji se u njoj nalaze zadrava (uva) samo dok postoji napon napajanja na njoj. im nestane napona napajanja, kompletan sadraj memorije se gubi i prilikom ponovnog dolaska napona napajanja (pri sledeem ukljuenju raunara) ona je potuno prazna. Zbog ovakvih osobina RAM memorija je veoma pogodna za izvravanje programa i obradu podataka. Zato se programi i podaci uitavaju u RAM memoriju (obino sa hard diska) i tu ih koristi mikroprocesor izvravajui uitane programe i njima obrauje dobijene podatke. On to moe da radi samo u ovoj memoriji pa se zato RAM memorija obino naziva i radna memorija.

Prema nainu izrade RAM memorija se deli na dve osnovne vrste: statiki RAM (SRAM) i dinamiki RAM (DRAM). Memorijski elementi kod statikog RAM-a su napravljeni korienjem flip-flopova, pa zahvaljujui tome, kada se neki podatak upie u njih, on ostaje nepromenjen sve do sledeeg upisa u istu lokaciju ili do iskljuenja napona napajanja. Za razliku od SRAM-a, memorijski elementi kod dinamikog RAM-a su napravljeni od minijaturnih kondenzatora, koji vremenom gube svoje naelektrisanje, pa je neophodno povremeno obnavljanje upisanih podatka. To obnavljanje se obavlja svakih nekoliko milisekundi, a taj proces se naziva osveavanjem.

Kao posledica razliitih tehnologija proizvodnje SRAM i DRAM memorije imaju i razliite karakteristike. SRAM memorija je skuplja za proizvodnju, na odreenu povrinu se moe postaviti ograniena koliina memorije, ali je zato veoma brza, to jest proces upisivanja u nju i uitavanja iz nje se brzo obavlja. DRAM memorija je jeftinija, na odreenu povrinu se moe smestiti mnogo vea koliina memorije, ali je zato i desetak puta sporija od SRAM memorije. U PC raunarima se koriste i statika i dinamika RAM memorija. Dinamika memorija se koristi kao glavna radna memorija. U nju se uitavaju programi koje raunar treba da izvrava, kao i podaci koji se tim programima obrauju. Kako je vreme pristupa memorijskim lokcijama u dinamikoj memoriji znato due od brzine kojom mikroprocesor moe da obradi dobijene podatke iz memorije, zakljuuje se da e mikroprocesor gubiti mnogo vremena ekajui da dobije potrebne podatke iz memorije, to bi dovelo do velikog usporenja rada raunara. Da bi se to spreilo, izmeu glavne radne memorije koja je realizovana kao dinamiki RAM i mikroprocesora se postavlja manja koliina znatno bre statike RAM memorije. Ova memorija se naziva ke memorijom. Na matinim ploama u okviru ip seta postoji i memorijski kontroler, koji pored ostalih poslova koje obavlja, na osnovu podatka koje je mikroprocesor zatraio, predvia koji e sledei podaci biti potrebni mikroprocesoru, pa ih iz spore dinamike memorije unapred prenosi u brzu statiku memoriju. Kada sada procesor zatrai sledee podatke, ako se oni ve nalaze u ke (statikoj) memoriji, on e ih dobiti mnogo bre nego da je morao ekati da stignu iz dinamike memorije. Na taj nain se znatno ubrzava rad raunara, poto se postie maksimalno usklaivanje brzina mikroprocesora i memorije. Drugi uzrok poveanja brzine raunara pomou ke memorije je injenica da prilikom upisa u memoriju, mikroprocesor mnogo bre preda podatke ke memoriji nego to bi to bio sluaj sa radnom memorijom. Kada se podaci koje mikroprocesor treba da upie u radnu memoriju, brzo prebace u ke memoriju, procesoor moe da nastavi sa nekim drugim poslom, a memorijski kontroler e podatatke iz ke memorije poslati u radnu memoriju. Naravno, memorijski kontroler ne moe uvek pouzdano da predvidi koji e podaci uskoro biti potrebni

Memorija

17

mikroprocesoru, pa u sluaju pogrene pretpostavke dolazi do usporenja rada raunara, zbog toga to se podaci isporuuju mikroprocesoru iz spore dinamike memorije. Od kvaliteta (preciznosti predvianja) memorijskog kontrolera zavisi u velikoj meri i prosena brzina rada raunara. To je ujedno i objanjenje zato razliite matine ploe sa istim mikroprocesorima i istom koliinom memorije, mogu imati prilino razliite brzinske karakteristike. Ranije je ke memorija bila smetena na matinoj ploi u vidu ipova postavljenih u odgovarajua podnoja, ili u vidu malih kartica, dok se danas ke memorija po pravilu nalazi ugraena u sam mikroprocesor, to jo vie poboljava performanse rauanra. Pri tome postoje ak dva nivoa ke memorije. Prvi nivo, takozvani L1 nivo je relativno mali i on se nalazi u okviru samog jezgra mikroprocesora i radi na njegovom unutranjem taktu. On obino ima dva odvojena dela. U jednom se smetaju instrukcije koje bi procesor trebao da izvri, a u drugom podaci koje bi trebao da obradi. Drugi nivo ke memorije (L2 nivo) ima znatno veu koliinu memorije, smeten je u ulazno-izlaznom delu mikroprocesora, i zavisno od konstrukcije samog mikroprocesora moe da radi i sa manjom uestanosti takta.

U PC raunarima postoji jo jedan tip memorije koji po svojoj prirodi spada u RAM memoriju, ali se praktno koristi kao neka vrsta ROM memorije, kojoj se sadraj moe povremeno menjati. To je takozvana CMOS memorija ili CMOS RAM. U ovu memoriju se smetaju podeavanja pojedinih komponenata raunara, koje korisnik moe da izabere prilikom ukljuenja raunara. Da ne bi bilo potrebno prilikom svakog ukljuenja raunara ponovo podeavati iste parametre, koristi se CMOS memorija koja i posle iskljuenja raunara zadrava svoj sadraj zahvaljujui maloj bateriji koja se nalazi montirana na matinoj ploi. Ta baterija omoguava da CMOS RAM zadri svoj sadraj veoma dugo i posle iskljuenja raunara, poto je potronja ovog tipa memorije minimalna. Prema tome, podeavanja koje korisnik raunara obavlja korienjem Setapa se smetaju u CMOS RAM, gde se uvaju, s tim da se mogu vrlo lako po potrebi promeniti.

Kao radna memorija u PC raunarima se, kao to je ve reeno, koristi dinamika RAM memorija. Tokom razvoja PC raunara, promenilo se nekoliko generacija ovog tipa memorije. U poetku je memorija bila u obliku ipova koji su bili zalemljeni na tampanu plou, ili su postavljani u odgovarajua podnoja. Ubrzo sa porastom potrebne koliine memorije, ovakav nain realizacije radne memorije je postao jako nepraktian jer je zahtevao veliki prostor na matinoj ploi. Zato se prelo na korienje memorijskih modula, malih tampanih ploica na kojima su bili zalemljeni memorijski ipovi. Moduli na donjoj ivici imaju ivini konektor koji ulazi u za to predvien konektor na matinoj ploi nazvan memorijski slot. Prvi memorijski moduli moduli su imali 30, a ubrzo i 72 pina na ivinom konektoru. To su takozvani SIMM moduli (Single In-line Memory Module). Takvo ime dolazi od toga to su pinovi na ivinom konektoru koji se nalaze jedan iznad drugog bili elektriki kratko spojeni (povezani), tako da su zajedno predstavljali samo po jedan pin, odnosno du ivinog konektora postoji samo jedan niz kontakata. Kod prvih Pentijum raunara moralo se postavljati paran broj SIMM modula od 72 pina, poto su oni 32 bitni, a Pentijum procesori imaju 64 bitnu magistralu podataka. Kapacitet SIMM modula se kretao od 256 kB do 16 MB (moduli sa 30 pina), odnosno 1 do 128 MB (moduli sa 72 pina). Postoji nekoliko generacija SIMM modula (FPM, EDO), koje su promenama u organizaciji pristupa memoriji omoguavali vee brzine memorije, a time i bri rad rauanra.

Zatim su se pojavili DIMM moduli (Dual In-line Memory Module). Kod njih ne postoji direktna elektrina veza izmeu pinova koji se nalaze jedan iznad drugog na ivinom konektoru, tako da du samog konektora postoje dva reda kontakata. Ukupan broj kontakata na modulu iznosi 168. Kod DIMM memorijkih modula se koristi tehnologija SDRAM (Syncronous Dynamic RAM), kod koje memorija radi sinhrono sa brzinom sistemske magistrale matine ploe. Ovi moduli su bili 64 bitni, tako da je bilo dovoljno postaviti samo jedan modul na matinu plou Pentijum raunara da bi on radio. Izgled jenog ovakvog memorijskog modula je prikazan na slici 8. Kao to se sa te slike vidi, SDRAM memorijski moduli imaju po dva

Memorija

18

udubljenja du ivinog konektora. Ta udubljenja se prilikom postavljanja modula na matinu plou, postavljaju prema odgovarajuim ispupenjima na memorijskom slotu, tako da je osigurano ispravno postavljanje modula u slot, to jest ne moe se pogreno okrenuti modul. Takoe je poloaj udubljenja odreivao i tehnoloku generaciju modula (napon napajanja, korieni baferi ili ne i tako dalje). Najrasprostranjeniji SDRAM moduli se napajaju naponom +3,3 V. Moduli mogu da sadre integrisana kola samo sa jedne strane ploice ili sa obe njene

Slika 9 SDRAM memorijski modul

strane. Zato se razlikuju jednostrani i dvostrani moduli, a samim tim i maksimalni memorijski kapaciteti, koji iznose od 32 do 256 MB. Na slici 9 se pored osam memorijskih ipova vidi i jedan mali ip. To je takozvani SPD (Serial Presence Detect) ip. To je mala fle memorija u kojoj je proizvoa modula upisao podatke o njegovim karakteristikama. Podatke iz ove memorije koristi Setap program prilikom konfigurisanja raunara, da automatski podesi parametre koji odgovaraju primenjenom memorijskom modulu. Danas se gotovo iskljuivo koriste DDR SDRAM (Double Data Rate Synchrounus DRAM) memorijski moduli ili krae DDR moduli. Principska razlika izmeu obinih i DDR modula je u tome to obini moduli obavljaju jednu operaciju tokom jednog takt impulsa. DDR moduli tokom jednog takt impulsa obave dve operacije, poto koriste obe ivice takt impulsa (i uzlaznu i silaznu), to teoretski omoguuje dvostruko bri rad. DDR moduli imaju ukupno 184 pina i jedno udubljenje koje osigurava ispravnu orijentaciju modula prilikom njegovog postavljanja u memorijski slot na matinoj ploi. Napajaju se naponom od +2,5 V koji se dobija posebnim regulatorom napona na matinoj ploi. Na slici 10 je prikazan izgled jednog DDR SDRAM modula.

Slika 10 DDR SDRAM memorijski modul

Kapaciteti DDR memorijskih modula se kreu od 64 MB do 1 GB. Stalna potreba za sve veom brzinom pristupa memoriji dovodi do novih memorijskih arhitektura. Bolje dananje matine ploe koristei DDR module, koriste takozvani dvokanalni pristup memoriji. Kod ovakvog reenja memorijski kontroler u okviru ip seta ima dva kanala po kojima moe

Udubljenje za pravilnu orijentaciju

SPD ip

SPD ip

Udubljenja za pravilnu orijentaciju modula

Memorija

19

istovremeno da pristupa do dva bloka memorije. Time se postie vei propusni opseg, a time i bri rad memorije. Da bi ovaj reim bio mogu, moraju se memorijski moduli postavljati u parovima, dakle na matinoj ploi mora biti 2, 4, 6 ili ak do 8 memorijskih modula. Memorijski moduli u okviru jednog para moraju imati jednake karakteristike.

Na slici 11 je prikazan nain postavljanja jednog memorijskog modula (u sluaju na slici se radi o DDR modulu) u memorijsko podnoje (slot) na matinoj ploi.

Slika 11 Postavljanje memorijskog modula u podnoje na matinoj ploi

To se postie na sledei nain:

Plastini jezici na podnoju za memorijske module na matinoj ploi se otvore u stranu.

Memorijski modul se postavi iznad podnoja, tako da se udubljenja na njemu poravnata sa ispupenjima na podnoju.

Memorijski modul se pritisne na dole, tako da upadne u podnoje, a plastini jezici se zabrave u polukrune useke na bonim ivicama modula.

Pored uobiajene DDR memorije koja je danas u najiroj upotrebi, pojavljuje se i njena nova varijanta, nazvana DDR2 memorija. Za razliku od DDR memorijskih modula, koji se napajaju naponom od 2,5V i imaju 184 izvoda (pinova), DDR2 memorijski moduli se napajaju naponom od 1,8V (dobija se posebnim regulatorom napona na matinoj ploi) i imaju 240 izvoda (pinova). Iz ovih podataka se vidi da DDR2 i DDR memorijski moduli nisu meusobno kompatibilni, pa se prema tome i ne mogu zamenjivati jedan drugim. Sutinska razlika izmeu DDR i DDR2 memorije je u arhitekturi memorijskih ipova, koja kod DDR2 ipova omoguava veu stabilnost signala podataka, to daje mogunost za vie uestanosti radnog takta, a time i za vei propusni opseg, odnosno bri rad. Takoe je kod DDR2 memorijskih modula potronja elektrine energije skoro za 30% manja nego kod DDR modula.

Plastini jezici

Ispupenje

Memorija

20

Mikroprocesori

21

MIKROPROCESORI

Osnovni element svakog raunara je mikroprocesor ili centralna procesorska jedinica (Central Processing Unit CPU). Mikroprocesor je realizovan u vidu jednog integrisanog kola i u njemu se obavlja najvei broj operacija tokom rada raunara. Te operacije se obavljaju koristei podesno ureen skup komandi (instrukcija), odnosno program (software).

Mikroprocesor se u principu moe podeliti na etiri glavna elementa, koja su ematski prikazana na slici 12. Ti elementi su:

Slika 12 Osnovni elementi mikroprocesora

1. Adresna jedinica (Address Unit) koja ima zadatak da upravlja pristupom memoriji i njenom zatitom. Na primer ona proverava da li je dozvoljen pristup odreenoj zoni memorije, to moe da bude izuzetno znaajno u multitasking okruenjima.

2. Jedinica magistrala ili ulazno izlazna jedinica (BUS Unit) predstavlja mesto preko koga se mikroprocesor povezuje sa spoljanjim svetom, to jest prima i alje podatke. Ova jedinica takoe pristupa instrukcijama koje se nalaze u memoriji.

3. Instrukcijska jedinica (Istruction Unit) prihvata instrukcije koje dolaze iz jedinice magistrala i dekoduje ih (prepoznaje ih), pa ih u odgovarajuem formatu alje u izvrnu jedinicu.

4. Izvrna jedinica (Execution Unit) je srce mikroprocesora. Ona se, kao to se sa slike 12 vidi, sastoji od tri glavna dela:

Aritmetika i logika jedinica (Arithmetic and Logical Unit) ALU. U ovoj jedinici se obavljaju operacije koje su zadane instrukcijom.

Skup registara. Uloga registara je da privremeno sauva podatke koji su potrebni da bi se obavila zadata instrukcija. Broj registara, njhova vrsta i veliina (broj bitova) je razliita kod razliitih mikroprocesora. Veliina registara odreuje bitnost procesora. Kada se kae da je, na primer, Pentijum procesor 32-bitni, to znai da njegovi registri imaju veliinu od 32 bita.

Mikrokod je blok u kome se nalazi skup instrukcija i tabela na osnovnom nivou koje kontroliu i odreuju rad samog mikroprocesora.

Mikroprocesori

22

Mikroprocesori komuniciraju sa spoljanjim svetom preko grupa elektrinih signala, koje se nazivaju magistralama. Magistrala je grupa elektrinih signala koji prenose istu vrstu informacija, na primer adrese, podatke i tako dalje. Uopteno reeno, postoje nekoliko magistrala kod mikroprocesora, i to:

Adresna magistrala, koja definie memorijsku lokaciju kojoj procesor treba da pristupi.

Magistrala podataka se koristi za predaju i prijem podataka (za oitavanje sadraja memorije ili za upisivanje rezultata operacije). Dananji Intel Pentijum i AMD Athlon procesori imaju 64-bitnu magistralu podataka, to opet ne znai da su oni 64-bitni, ve poto su im registri irine 32 bita, oni su 32-bitni.

Kontrolna magistrala definie vrstu pristupa i smer prenosa podataka (R/W oitavanje/upis). Ova magistrala takoe omoguava periferijskim ureajima da komuniciraju sa mikroprocesorom. Koristei kontrolnu magistralu, periferijski ureaji mogu da prekinu trenutni posao mikroprocesora i da ga angauju za svoje potrebe. Na primer, prilikom svakog pritiska na bilo koji taster na tastaturi, kontroler tastature preko kontrolne magistrale zaustavlja rad mikroprocesora i predaje mu kod pritisnutog tastera. Kada mikroprocesor prihvati taj kod i obradi ga, on se vraa svom prethodnom poslu. Odreena linija kontrolne magistrale takoe definie da li mikroprocesor pristupa memoriji ili ulazno/izlaznim ureajima (M)/(I/O). Kada mikroprocesor pristupa memoriji, READY linija kontrolne magistrale oznaava kada su podaci spremni na magistrali za ciklus oitavanja ili upisivanja. Preko ove magistrale se dovode i takt impulsi koji odreuju i trajanje svake operacije koja se izvodi u mikroprocesoru, a time i brzinu rada samog mikroprocesora.

Da bi se sagledao nain funkcionisanja mikroprocesora, potrebno je objasniti kako se informacije prenose u mikroprocesor i iz mikroprocesora. Naravno da se informacije kreu preko odgovarajuih magistrala. Kada mikroprocesor treba da zatrai neku instrukciju, adresna jedinica postavi na adresnu magistralu adresu na kojoj se nalazi potrebna instrukcija. R/W (Read/Write) linija na kontrolnoj magistrali dobije vrednost logike jedinice. Time zapoinje ciklus oitavanja. Oitani podatak (instrukcija) se preko magistrale podataka dopremi u jedinicu magistrala, gde se proita i prosledi u instrukcijsku jedinicu. Dobijeni podaci se u instrukcijskoj jedinici dekoduju i zatim alju na izvrenje u izvrnu jedinicu. Dekodovana instrukcija sadri podatke o tome koje registre mora da upotrebi izvrna jedinica, kao i da li mikroprocesor treba da pristupi memoriji da bi u nju smestio rezultat koji je dobijen izvrenjem instrukcije. Ako rezultat operacije treba da bude smeten u memoriju, izvrna jedinica prosleuje adresu adresnoj jedinici radi kontrole (provere). Ako je pristup navedenoj adresi dozvoljen, rezultat i adresa se onda prenose u jedinicu magistrala, koja podatak i njegovu odredinu adresu postavlja na magistralu podataka, odnosno adresnu magistralu. R/W linija na kontrolnoj magistrali dobija vredost logike nule, ime zapoinje ciklus upisivanja u memoriju. Memorijski ureaj koji je adresiran e onda proitati podatak sa magistrale podataka i smestiti ga u memorijsku lokaciju definisanu adresom na adresnoj magistrali.

Blok ema mikroprocesora prikazana na slici 11 je opta i na njoj se zasnivaju svi mikroprocesori. Kako su zahtevi za performansama PC raunara vremenom sve vie rasli, to su se i mikroprocesori razvijali i poboljavali, pa su osim osnovnih elemenata sa slike 12, dobijali i dodatne mogunosti i funkcije. Prvo proirenje funkcija mikroprocesora sa slike 12 se odnosi na dodavanje jedinice za rad sa decimalnim brojevima (Floating Point Unit). Naime, alritmetiko logika jedinica (ALU) radi samo sa celim brojevima. U sluaju da je potrebna obrada decimalnih brojeva, to se moe izvriti i u ALU jedinici, ali to zahteva veoma mnogo izraunavanja a samim tim i vremena. Zato je kod prvih generacija PC raunara pored mikroprocsora na matinu plou bilo mogue postaviti i takozvani koprocesor. Koprocesor je

Mikroprocesori

23

bio zaduen za rad sa decimalnim brojevima. Poevi od generacije 486 procesora, jedinica za rad sa decimalnim brojevima je ukljuena u sam mikroprocesor, to je omoguilo znatno poveanje brzine rada sa decimalnim brojevima.

Procesori su postajali sve bri i bri, ali ostali elelementi raunara nisu mogli da prate tako brzi razvoj. To se naroito odnosi na memoriju. Brzina RAM memorije je sve vie zaostajala za brzinom mikroprocesora. Da bi se ta nesrazmera smanjila, uvedena je takozvana ke memorija. Za razliku od radne RAM memorije koja je dinamikog tipa, ke memorija je statikog tipa i ima za red veliine (oko 10 puta) krae vreme pristupa. Ke memorija je postavljena izmeu mikroprocesora i radne memorije, a njenim radom je upravljao posebni ke kontroler. Ovaj kontroler je na osnovu podatka kojeg je mikroprocesor traio iz memorije pokuavao da predvidi koji e sledei podatak biti potreban mikroprocesoru, pa je unapred, ne ekajui zahtev, taj podatak oitavao iz radne memorije i smetao ga u ke memoriju. Ako je predvianje bilo dobro, kada mikroprocesor zatrai taj podatak, on e ga dobiti iz ke memorije, a to e biti desetak puta bre nego da ga je ekao iz radne memorije. Drugi uzrok ubrzanja rada raunara je u tome da kada mikroprocesor treba da smesti neke podatke u memoriju, on ih predaje brzoj ke memoriji, odakle se ti podaci pod upravljanjem ke kontrolera alju u radnu memoriju. Za to vreme je procesor slobodan da obavlja neke druge poslove. Ke memorija se prvobitno smetala na matinu plou, ali je ve od 486 procesora delimino premetena u sam mikroprocesor. Pojavom Pentijum procesora, pojavila su se i dva nivoa ke memorije. Ke memorija prvog nivoa (L1 nivo) je smetena u samo jezgro mikroprocesora. Ova veoma brza memorija ima relativno mali kapacitet i podeljna je na dva bloka, jedan slui za instrukcije a drugi za podatke. Ona obino radi na istom taktu kao i sam procesor. Ke memorija drugog nivoa (L2 nivo) ima znatno vei kapacitet i kod dananjih mikroprocesora je takoe smetena unutar samog procesorskog ipa. Zavisno od tipa procesora, ova ke memorija moe da radi na punom taktu procesora ili na niem taktu (obino polovina uestanosti takta procesora). Uvoenjem ke memorije u sam mikoprocesor dobilo se dalje poveanje brzine rada raunara, s tim da ta brzina dosta zavisi od kvaliteta ke kontrolera, odnosno od toga koliko dobro on predvia sledee podatke koje e biti potrebni mikroprocesoru, da bi mogao unapred da ih pripremi.

Kako dolaze sve novije generacije mikroprocesora sa sve boljim karakteristikama, to raste broj tranzistora u mikroprocesoru, a sa time i problemi sa potronjom energije i zagrevanjem tokom rada. Da bi se ti problemi smanjili tei se ka smanjenju radnih napona mikroprocesora. Smanjenjem radnih napona se dobija manja potronja elektrine energije, odnosno manja snaga koju procesor zahteva da bi normalno radio. To je naroito znaajno kod prenosnih raunara koji rade na baterije. Smanjenjem radnog napona se takoe smanjuje i toplota koja se razvija tokom rada mikroprocesora, pa je potreban i manji hladnjak za procesor, a to znai i manje zauzetog prostora, a takoe i dui zivotni vek samog procesora. I konano, ako se procesor tokom rada manje zagreva, moe se lake ubrzati poveanjem uestanosti radnog takta. Sve do pojave Pentijum MMX procesora, ceo procesor, dakle i jezgro i ulazno/izlazne jedinice su napajane istim naponom, prvobitno sa +5V, a zatim sa +3,3V. Takvi procesori imaju jednostruko napajanje. Od Pentijum MMX procesora pa na dalje, uvedeno je dvostruko napajanje. Kod njih se naponom +3,3V napajaju ulazno/izlazne jedinice (radi ouvanja kompatibilnosti sa postojeim magistralama, memorijskim modulima, ip setom i ostalim logikim elementima. Za razliku od ulazno/izlaznih jedinica, samo jezgro mikroprocesora se napaja niim naponima. Ti naponi su prvobitno bili oko 2,8V, a kod dananjih mikroprocesora su ve sputeni na oko 1,5V, sa tendencijom daljeg smanjivanja. Na slici 12 je principski prikazan nain prikljuivanja takvih mikroprocesora. Sa slike se vidi da se koristi dvostruko napajanje. Jedan napon (oko 1,5V) se koristi za napajanje jezgra mikroprocesora, a drugi (3,3V) za napajanje ulazno/izlazne jedinice. Sa ulazno/izlazne jedinice preko adresne magistrale, magistrale podataka i kontrolne magistrale, mikroprocesor je povezan sa spoljanjim elementima (matinom ploom). Napon napajanja ulazno/izlazne jedinice se

Mikroprocesori

24

dobija iz stepena za napajanje (kod dananjih ATX raunara), dok se napon napajanja jezgra procesora dobija posebnim prekidakim stepenom za napajanje koji je smeten na samu matinu plou. Kod Pentijum 4 raunara taj prekidaki stepen se napaja naponom +12V iz stepena za napajanje raunara, i od tog napona se dobija napon jezgra od oko 1,5V. Noviji mikroprocesori imaju posebne izvode preko kojih se konfigurie prekidaki stepen za napajanje na matinoj ploi, koji daje napon za napajanje jezgra procesora. Kod takvih mikroprocesora nema potrebe za podeavanjem napona jezgra, jer se on automatski podeava. Meutim, kod nekih starijih mikroprocesora, napon napajanja jezgra se mora podesiti postavljanjem odgovarajuih kratkospojnika na igliastim konektorima na matinoj ploi, podeavanjem posebnih mikroprekidaa na matinoj ploi, ili podeavanjem u okviru Setap programa. Za takve mikroprocesore se mora znati taan napon napajanja i on se mora podesiti na jedan od tri pomenuta naina.

Slika 13 Prikljuenje dananjih mikroprocesora

I pored toliko smanjenog napona napajanja, savremeni mikroprocesori se dosta greju i ne bi mogli da rade bez odgovarajueg odvoenja toplote proizvedene u njima. To odvoenje toplote se postie korienjem odgovarajuih aluminijumskih ili bakarnih hladnjaka, koji se uvruju na gornju povrinu mikroprocesora. Na vrhu hladnjaka se nalazi ventilator koji se napaja naponom +12V sa matine ploe. Ventilator omoguava efikasno hlaenje, a poto je njegov ispravan rad neohodan za sigurnost mikroprocesora, obino se logikom na matinoj ploi kontrolie brzina njegovog obrtanja. U sluaju da ta brzina padne ispod odreene vrednosti, ili da se ventilator ak i zablokira, logika daje upozorenje ili u zavisnosti od naina podeenosti moe i da obezbedi iskljuenje raunara.

Svi mikroprocesori preko jedne linije na kontrolnoj magistrali dobijaju takt signal (pravougaone impulse odreene uestanosti). Uestanost tog takt signala je u stvari uestanost sistemskog takta matine ploe. Samo jezgro savremenih mikroprocesora radi na znatno veoj uestanosti internog takta. Ta uestanost je odreena takozvanim mnoiocem, to jest brojem kojim treba pomnoiti uestanost sistemske magistrale da bi se dobila interna uestanost na kojoj radi jezgro mikroprocesoora. Kod veine starijih matinih ploa je postojala mogunost da se podeavanjem kratkospojnicima, mikroprekidaima ili u nekoj od opcija Setap programa, podese i sistemska uestanost matine ploe i mnoilac koji odreuje internu radnu uestanost mikroprocesora. Veina dananjnih mikroprocesora ima fabriki fiksiran mnoilac, tako da nema potrebe za njegovim podeavanjem. Time se spreavaju pokuaji da se mikroprocesor

3,3 V

1,5 V

JEZGRO

ULAZNO/IZLAZNA JEDINICA

ADRESNA MAGISTRALA

MAGISTRALA PODATAKA

KONTROLNA MAGISTRALA

Mikroprocesori

25

natera da radi na vioj uestanosti radnog takta nego to je fabriki predvieno, ime se obezbeuje njegov stabilan rad i dui ivotni vek.

Tokom razvoja PC raunara, promenjeno je dosta generacija i tipova mikroprocesora. Broj izvoda na procesorskim ipovima se kretao od poetnih 40-tak, a danas kod nekih tipova prelazi i 900. Kako su se pojavljivali novi tipovi mikroprocesora, tako je rastao broj izvoda (pinova) na njima, pa su se pojavljivali i novi tipovi podnoja za prikljuenje na matinu plou. Danas se praktino iskljuivo koriste mikroprocesori u obliku ipa koji ima kvadratni oblik. Izgled jednog takvog mikroprocesora (Pentium 4) je prikazan na slici 14. Sa slike se vidi da su izvodi (pinovi) rasporeeni sa donje strane ipa, dok je gornja strana pokrivena metalnim poklopcem preko koga se montira hladnjak sa ventilatorom. Sa donje srane, na kojoj su izvodi, u jednom uglu nedostaje jedan pin.

Slika 14 Izgled jednog mikroprocesora

To je nain za oznaavanje poetka brojanja izvoda, odnosno omoguivanja ispravne orijentacije procesora prilikom postavljanja u podnoje na matinoj ploi. Naime i u podnoju nedostaje jedan otvor u odgovarajuem uglu, tako da se mikroprocesor u podnoje moe postaviti samo u jednom poloaju. Nain postavljanja mikroprocesora u podnoje je prikazan na slici 15.

Slika 15 Nain postavljanja mikroprocesora u podnoje

Posle postavljanja procesora u podnoje, potrebno je na njega montirati hladnjak sa ventilatorom. Nain montae hladnjaka zavisi od tipa procesora, i obino je opisan u uputstvu koje stie uz matinu plou. Korisno je izmeu procesora i hladnjaka naneti tanak sloj termoprovodne paste, koja poboljava prenoenje toplote sa procesora na hladnjak, a time obezbeuje i njegovo bolje hlaenje. Kod veine novih matinih ploa, u sredinjem delu

RUICA

1. Povui ruicu u stranu

2. Podii ruicu na gore

4. Spustiti ruicu na dole i zabraviti je 3. Orijentisati procesor i spustiti ga u podnoje

POGLED ODOZGO POGLED ODOZDO POGLED SA STRANE

Mikroprocesori

26

podnoja za mikroprocesor postoji ugraen NTC otpornik (otpornik sa negativnim temperaturskim koeficijentom) koji se moe iskoristiti za merenje temperature kuita mikroprocesora. Na slici 16 je prikazan hladnjak sa ventilatorom, montiran na jednom mikroprocesoru.

Slika 16 Hladnjak sa ventilatorom montiran na procesoru

Dananji mikroprocesori su veoma pouzdani i retko se kvare, pod uslovom da im je obezbeeno odgovarajue hlaenje i da se ne koriste na radnim viim uestanostima od fabriki predvienih. Ono to je korisno je aktivirati softver za nadgledanje brzine okretanja ventilatora na hladnjaku i temperature kuita mikroprocesora. Takav softver se esto nalazi i u okviru BIOS-a matine ploe, a ako ga neka matina ploa nema, postoji vei broj nezavisnih programa (na primer Hardware monitor), koji pored ostalih poslova vrlo uspeno obavljaju i ova nadgledanja i u sluaju neke opasnosti tite mikroprocesor od oteenja.

Hard diskovi

27

HARD DISKOVI

Hard diskovi u raunarima se koriste za uvanje (smetaj) programa koje korisnik upotrebljava tokom trada na raunaru, kao i za smetaj podataka (dokumenata) nastalih korienjem pomenutih programa. Osim ove dve namene, sam PC Raunar koristi hard disk kao privremenu memoriju, kada mu za potrebe nekog posla zafali RAM memorija.

Fiziki satav hard diska sa njegovim glavnim elementima je prikazan na slici 17.

Slika 17 Konstrukcija hard diska

Glavni elementi hard diska su jedna ili vie okruglih ploa od nemagnetnog materijala, koje su vezane zajednikom osovinom. Ploe su sa obe svoje strane prevuene tankim slojem magnetnog materijala, na koji se upisuju podaci i sa kojeg se kasnije, kada su potrebni, oitavaju. Iznad obe strane svake ploe nalaze se glave za itanje i upisivanje podataka. Glave su smetene na specijalnim ruicama (aktuatorima), koje se nalaze na zajednikoj osovini, tako da se istovremeno pokreu i menjaju svoj poloaj od ivice ploa pa skoro do njihovog centra. Svi mehaniki elementi hard diska (ploe sa osovinom i motorom, ruice koje nose glave za snimanje i itanje sa mehanizmom za njihovo pokretanje) su hermetiki zarvoreni u kuite, kako bi se spreila oteenja osetljivih elemenata usled neistoa (praine) iz vazduha. Radom motora koji obre ploe sa magnetnim materijalom, kao i radom sitema za pomeranje ruica sa glavama za itanje i pisanje upravlja kontroler koji se nalazi na tampanoj ploi smetenoj na donjoj strani kuita hard diska. Kontroler na sebi, pored ostalih elemenata, ima i konektor preko koga se disk prikljuuje na raunar (u sluaju savremenih PC raunara to prikljuivanje se vri na odgovarajue interfejse na matinoj ploi). Pored ovoga konektora postoji i konektor za prikljuenje napona za napajanje. Uloga kontrolera je da obezbedi stabilnu brzinu obrtanja ploa sa magnetnim materijalom, zatim da na osnovu zahteva koji dobije sa matine ploe raunara, obezbedi pomeranje ruica sa glavama za itanje i pisanje na tano odreeno mesto, i na kraju, da u sluaju upisivanja podataka na disk, signale koji stiu sa matine ploe obradi i poalje u glave za snimanje kako bi bili upisani na disk, a u sluaju oitavanja podataka sa diska,

KE MEMORIJA

KONTROLER KUITE

OSOVINA

PLOE GLAVE ZA ITANJE I

UPISIVANJE

Hard diskovi

28

elektrine signale koji se indukuju u glavama za itanje pojaa, obradi i poalje na matinu plou raunara.

Da bi se povrina za smetanje podataka na ploama diska racionalno iskoristila, uvedena je posebna organizacija upisa, koja je prikazana na slici 18. Osnovni elementi u toj organizaciji su staze. One su rasporeene kao koncentrini krugovi na obe povrine svih ploa, poevi od spoljnje ivice, pa prema unutranjosti ploe. Zavisno od konstrukcije diska, svaka staza moe da sadri veliki broj bitova podataka, pa bi bilo neracionalno koristiti stazu kao jedininu veliinu za smetaj podataka. Da bi se to izbeglo, staze se dele na odreen broj sektora, s tim da sektor sadri 512 bajtova podataka. Jo jedan parametar koji karakterie organizaciju smetaja podataka na hard disk su cilindri. Cilindar ine staze na svim ploama koje se nalaze na istom polupreniku (na istom rastojanju od centra ploa). Sa ovakvom organizacijom se postie racionalno iskorienje povrine za smetaj podataka i obezbeuje najbri rad hard diska. Najmanja veliina prostora koji se moe iskoristiti za upisivanje nekih podataka je jedan sektor. Ako su podaci koje treba upisati vei od jednog sektora, onda se prelazi u sledei sektor na istoj stazi i tako dalje. Ako ni cela staza nije dovoljna za smetaj potrebnih podataka, posle popunjavanja te staze, prelazi se na stazu sa istim brojem, koja se nalazi na suprotnoj strani iste ploe. Ako je veliina podataka koje treba smestiti na disk, tolika da i posle popunjavanja istoimenih staza na jednoj ploi svi podaci nisu snimljeni, prelazi se na istoimenu stazu na susednoj ploi, to jest smetanje podataka se obavlja u okviru jednog istog cilindra. Tek kada se popuni ceo cilindar, a svi podaci jo uvek nisu smeteni na disk, ruice sa glavama za snimanje se pomeraju na sledei cilindar, gde se nastavlja sa snimanjem. Na taj nain je ostvareno minimalno mehaniko pomeranje ruica sa glavama. Poto je ovo pomeranje najsporija operacija u funkcionisanju hard diska, na ovaj nain, sa minimalno moguim pomeranjem ruica, se postie najvea brzina upisivanja ili oitavanja podataka. Naravno, kada se kasnije tokom rada neki sektori ili staze popune, prilikom sledeeg upisivanja podataka, kontroler e videti da su oni zauzeti, pa e ih preskoiti, a to moe imati za posledicu prelazak na neki drugi cilindar, a to znai dodatno pomeranje ruica sa glavama, odnosno sporiji pristup tim podacima.

Radi jo boljeg iskorienja povrine ploa, kod savrmenih hard diskova broj sektora po stazama nije stalan, ve se disk deli na vei broj zona. Broj sektora na stazama u jednoj zoni je stalan, ali u razliitim zonama imamo i razliit broj sektora po stazama. Poto su duine staza koje se nalaze blie spoljanjoj ivici ploe vee od duina staza koje se nalaze blie centru ploe, onda se u spoljanjim stazama moe smestiti vie sektora nego u unutranjim, a to znai i veu koliinu smetenih podataka. Ovo je ilustrovano na slici 19, gde se vidi jednak broj sektora po stazama (levo) i znatno vei broj sektora u prvoj (spoljanjoj) stazi

CILINDAR

SEKTOR

OSOVINA

STAZA

Slika 18 Parametri hard diska

SEKTOR STAZA ZONSKO UPISIVANJE PODATAKA NA DISK

Slika 19 Ravnomerno i zonsko upisivanje podataka

Hard diskovi

29

nego u poslednjoj (unutranjoj) stazi. I u ovom sluaju vai da svaki sektor ima 512 bajtova, pa je jasno da se tehnikom zonskog upisivanja podataka na plou moe postii znatno vei kapacitet diska.

Na slici 17 se vidi da na kontroleru postoji i ke memorija. Njena uloga je da uspostavi ravnoteu izmeu spore mehanike diska i znatno bre elektronike. Naime, poto je brzina dolaska podataka koji treba da se snime na disk mnogo vea od same brzine upisivanja, onda se izmeu ulaznog interfejsa na disku i mehanike stavlja ke memorija. Sada kada raunar alje podatke koji treba da se snime na disk, podaci se smetaju u ke memoriju na kontroleru diska i odmah zapoinje njihovo snimanje. Kada se svi podaci smeste u ke memoriju, mikroprocesor se oslobaa za druge poslove, a podaci iz ke memorije diska se nezavisno od mikroprocesora snimaju na disk. Na taj nain se ubrzava rad raunara, jer sada mikroprocesor ne mora da eka da se zavri upisivanje podataka na disk, ve nastavlja sa izvravanjem programa im sve podatke smesti u ke memoriju diska. Korienjem ke memorije se ubrzava rad raunara i prilikom uitavanja podataka sa diska. Kada se sa povrine ploe oita jedan blok podataka i smesti u ke memoriju, kontroler uitava i naredne blokove podataka u istu memoriju u nadi da e uskoro i oni zatrebati mikroprocesoru. Ako je to predvianje bilo dobro, onda e mikroprocesor te podatke dobiti mnogo bre iz ke memorije, nego da je morao ekati da se oni oitaju sa ploa diska.

Naponi za napajanje hard diskova i uopte EIDE disk jedinica se dovode iz stepena za napajanje raunara jednim etvoropinskim konektorom, na kome postoje naponi +5 i +12 V i dva pina za masu. Konektor za prikljuak napajanja je tako napravljen da se ne moe pogreno prikljuiti.

Ve je pomenuto da se za prikljuenje hard diska na matinu plou koristi neki interfejs. U dananjim raunarima se najee koristi takozvani EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) interfejs, koji predstavlja poboljanu verziju prvobitnog IDE interfejsa. Drugi naziv za ovaj interfejs je ATA (Advanced Tecnology Attachment). Do skora je u iskljuivoj upotrebi bio paralelni ATA interfejs (interfejs kod koga se u jednom trenutku preko vie paralelnih linija istovremeno alje vei broj bitova podataka). Na matinim ploama PC raunara se po pravilu nalaze dva konektora za disk jedinice sa paralelnim ATA interfejsom. Prvi konektor predstavlja primarnu, a drugi sekundarnu IDE granu. Na svaku od tih grana se mogu prikljuiti po dve disk jedinice (hard disk, CD ROM drajv, DVD drajv). Samo prikljuenje se obavlja trakastim (flet) kablom prikazanim na slici 20.

Ovaj kabl ima 3 konektora sa po 40 pinova. Svi pinovi sa istim brojem su meusobno povezani jednom ilom kabla, tako da je broj ila u kablu takoe 40. Kod novijih diskova je broj ila u kablu povean na 80, tako to je izmeu svake dve prvobitne ile ubaena jo po jedna ila koja je vezana na masu. Na taj nain se postie vee razdvajanje izmeu pojedinih elektrinih signala koji se prenose kablom, to jest smanjuju se meusobni uticaji izmeu tih

Slika 20 Kabl za prikljuenje EIDE

Hard diskovi

30

signala. Zahvaljujui tome moe se ostvariti bri prenos signala kroz interfejs (Ultra ATA/66 i Ultra ATA/100 standardi).

Poto su pinovi sa istim brojevima na konektorima spojeni zajedno, mora se napraviti razlika izmeu dve disk jedinice koje su prikljuene na isti kabl. Jedna od tih jedinica se definie kao master, a druga kao slejv. To definisanje jedinica se obavlja spajanjem kratkospojnika (dampera) na igliaste konektore koji postoje na disk jedinicama. Na svakoj disk jedinici postoje ovi konektori i obeleen je nain postavljanja kratkospojnika da bi jedinica radila kao master ili slejv. Na slici 21 je prikazan zadnji deo jednog tipinog hard diska, tako da se vide konektor za prikljuak trakastog kabla za paralelni ATA interfejs, konektor za prikljuak kabla za dovod napajanja i igliasti konektor za postavljanje kratkospojnika kojima se koonfigurie hard disk. Ako u raunaru imamo samo jedan hard disk, njega treba prikljuiti na primarnu IDE granu i konfigurisati ga kao single ili master. U sluaju da se na istu granu spajaju dve disk

Slika 21 Konektori na hard disku

jedinice, jedna se konfigurie kao master, a druga kao slejv. Postoji jo jedan nain za spajanje dve disk jedinice na jednu IDE granu. To je takozvani cable select nain definisanja disk jedinica. U ovom sluaju se na obe disk jedinice kratkospojnici postavljaju u poloaj cable select, a razlika izmeu njih se postie tako to na trakastom kablu, izmeu dva konektora koja se prikljuuju na disk jedinice postoji prekid u ili broj 28. Ovaj nain se ee koristi kod brand name raunara, dok se kod kod nas uobiajenih raunara ee koristi master slejv nain definisanja disk jedinica.

Pored disk jedinica po paralelnom ATA standardu koje su i dalje u najiroj upotrebi, sve vie se koriste i hard diskovi po serijskom ATA standardu (takozvani SATA diskovi). Kod ove vrste diskova podaci se prenose serijski, bit po bit, a ne istovremeno vie bitova kako je to kod paralelnih ATA diskova. Zahvaljujui tome veza izmeu matine ploe i hard diska je ostvarena sedmoilnim kablom, koji je znatno ui nego trakasti kabl za PATA diskove, pa samim tim i manje ometa strujanje vazduha kroz kuite raunara, a time se dobija bolje hlaenje komponenata raunara. Pored toga SATA interfejs obezbeuje veu brzinu prenosa podataka izmeu diska i matine ploe. Kod SATA diskova nema potrebe za definisanjem diska kao master ili slejv, poto se na svaki SATA konektor na matinoj ploi moe prikljuiti samo jedan hard disk. Na slici 22 je prikazan kabl kojim se SATA hard disk prikljuuje na matinu plou.

Konektori za napajanje

Konektor za prikljuenje IDE kabla

Konektor za definisanje diska (master-slejv)

Hard diskovi

31

Slika 22. Kabl za prikljuenje SATA hard diska na matinu plou

Neki SATA diskovi nemaju standardne konektore za prikljuenje napajanja, pa se za njih koriste posebni adapteri. Jedan takav adapter je prikazan na slici 23.

Slika 23 Kabl sa konektorima za dovod napajanja na SATA hard diskove

Pojavom SATA diskova postali su iroko dostupni i takozvani RAID (Redundant Arrays of Independent Disks) sistemi hard diskova. Kod ovog sistema se vie diskova (najee dva) kombinuje u jednu logiku jedinicu. Ovim se dobija bri rad diska ili vea sigurnost snimljenih podataka (otpornost na greke diska). Ova vea sigurnost se dobija redudantnim upisivanjem podataka na dva diska, tako da ako jedan disk otkae, kopija podataka se moe dobiti sa drugog diska. Svi pojedinani diskovi iz niza se nazivaju lanovi niza. Informacije o konfiguraciji svakog lana niza se zapisuju u jednom rezervisanom sektoru na disku, koji identifikuje disk kao lana niza. Sve diskove koji su lanovi niza, operativni sistem vidi kao jedan jedinstveni fiziki disk. Kombinovanje diskova u RAID nizove se moe vriti na razne naine, koji se uobiajeno nazivaju RAID nivoima. Razni RAID nivoi imaju razliite nivoe performansi, sigurnosti podataka i cene. U PC raunarima se najee koriste nivoi RAID 0 i RAID 1.

Na konektoru koji se prikljuuje na hard disk se nalazi zatitnik od praine, koga treba skinuti pre prikljuenja na disk.

Konektor koji se prikljuuje na matinu plou

Konektor za vezu sa stepenom za napajanje

Konektori za prikljuenje napajanja na neke modele SATA hard diskova koji nemaju standardni konektor za

prikljuak napajanja

Hard diskovi

32

U RAID 0 nivou (Striping) podaci koje treba upisati na disk se dele na manje paralelne delove, koji se istovremeno upisuju i to svaki blok na po jedan lan niza. Tim postupkom se dobija bri rad ekvivalentnog diska. Meutim loa strana ovog RAID nivoa je da ako jedan disk iz niza otkae, izgubljeni su kompletni snimljeni podaci (dakle i podaci sa ispravnih lanova niza). Kapacitet ekvivalentnog diska jednak je proizvodu broja lanova niza i kapaciteta najmanjeg lana iz niza. Veliina blokova koji se istovremeno upisuju na lanove niza se moe podeavati u opsegu od 4 do 64 kB. Kod RAID 1 nivoa (Mirroring) paralelno se upisuju isti podaci na par hard diskova, odnosno paralelno se oitavaju podaci sa oba diska. Ako jedan od diskova iz ovakvog niza otkae, preostali ispravni disk e nastaviti da funkcionie. Zbog redudancije prilikom upisa podataka na lanove niza, kapacitet ekvivalentnog diska jednak je kapacitetu najmanjeg lana niza. Kod ovog RAID nivoa mogue je umesto neispravnog diska prikljuiti novi rezervni disk, koji e se aktivirati kao potpuna zamena za disk koji je otkazao, to jest na njega e se preneti kopija podataka sa ispravnog lana niza. Prema tome, ako kod RAID nivoa 1 bilo koji disk otkae, pristup podacima e biti mogu sve dok postoji bar jedan ispravan disk u nizu. U serverima za raunarske mree, gde su zahtevi za sigurnou i brzinom veoma veliki, esto se primenjuju i drugi RAID nivoi nastali kombinacijom nivoa 0 i 1. Ovi nivoi obezbeuju i bri pristup podacima i veu sigurnost zbog redudancije prilikom snimanja podataka, ali zato zahtevaju vei broj lanova niza, to naravno znatno utie na cenu takvog ranara.

Pored diskova koji se zasnivaju na EIDE, odnosno ATA standardu, bilo paralelnom bilo serijskom, u PC raunarima koji se koriste kao serveri za raunske mree se primenjuju i diskovi koji rade po SCSI (Small Computer System Interface) standardu. Ovaj standard definie posebnu SCSI magistralu koja je preko odgovarajueg kontrolera vezana za ulazno izlaznu magistralu raunara. Kontroler se retko nalazi integrisan na matinoj ploi raunara, ve se najee sree u vidu PCI kartice koja se postavlja u PCI slot za proirenje na matinoj ploi. Na tampanoj ploi kontrolera se nalazi konektor na koji se prikljuuje trakasti SCSI kabl za vezu prema unutranjim SCSI jedinicama (SCSI magistrala omoguava prikljuenje ne samo hard diskova ve i drugih ureaja kao to su CD ROM ureaji, ureaji za bekap podataka sa trakom, skeneri, Iomega i Zip drajvovi i tako dalje), kao to je to prikazano na slici 24. Na zadnjoj ploi SCSI kontrolera (koja je uvrena na zadnju stranu kuita raunara) nalazi se poseban konektor na koji se prikljuuju spoljanji SCSI ureaji. Spoljanji SCSI ureaj obino ima dva konektora. Prvi konektor slui za vezu prema SCSI kontroleru, a na drugi konektor se moe prikljuiti sledei spoljanji SCSI ureaj. Vidimo da se na SCSI magistralu moe prikljuiti vie spoljanjih i unutranjih SCSI ureaja. Postoji nekoliko varijanti SCSI standarda, pa na primer uska SCSI magistrala prima do sedam ureaja, a iroka do petnaest ureaja. Svaki SCSI ureaj, ukljuujui i sam kontroler mora imati svoj jedinstveni identifikacioni broj (SCSI ID). Tako kod uskog SCSI sistema imamo ID brojeve od 0 do 7, a kod irokog od 0 do15. ID brojevi se podeavaju bilo postavljanjem kratkospojnika (dampera) na odgovarajue igliaste pinove na samom SCSI ureaju, bilo pomou okretnih kodnih preklopnika, koji i prikazuju izabrani ID broj. Jo o jednoj stvari se mora voditi rauna kada se ugrauju SCSI ureaji. Krajnji (poslednji u nizu) SCSI ureaji, i to kako unutranji, tako i spoljanji, moraju biti zavreni posebnim otpornicima terminatorima, kojima se postie prilagoenje impedanse na linijama magistrale, a time se postie nesmetani prolaz signala (bez izoblienja) po magistrali. Terminatori se postavljaju u obliku posebnih konektora na kraju spoljanje i unutranje grane, ili ako na zavrnom SCSI ureaju postoji ugraen terminator, on se ukljuuje posebnim kratkospojnicima.

SCSI ureaji na sebi imaju sopstvene kontrolere koji komuniciraju sa glavnim SCSI kontrolerom, koji njima i upravlja. Ovakav koncept omoguava da nekoliko SCSI ureaja moe da koristi magistralu u isto vreme, a da mikroprocesor za to vreme bude slobodan da obavlja druge poslove. SCSI hard diskovi imaju bolje karakteristike od ATA diskova (bri su, imaju vei kapacitet, pouzdaniji su), ali se zbog vee cene, kao i potrebe za posebnim (skupim) kontrolerom retko koriste u kunim i poslovnim raunarima. Najee se koriste u serverima za

Hard diskovi

33

vane raunarske mree, gde je primarni faktor pouzdanost i brzina, a cena opreme nije odluujua.

Slika 24 Prikljuenje unutranjih SCSI ureaja pomou trakastog kabla

PRIPREMA HARD DISKA ZA KORIENJE

Pre nego to se disk moe poeti koristiti, moraju se izvriti neke pripremne radnje koje omoguavaju korienje. Osnovna operacija je formatiranje. Postoje dve faze formatiranja. Prvo se vri formatiranje hard diska na niskom nivou (low level formating). Ovo formatiranje obavlja proizvoa diska i korisnik nema potrebe da o tome brine. Tokom formatiranja na niskom nivou, ploe diska se dele na staze i sektore. U ovoj fazi formatiranja se pored navedenog vri i postavljanje svih bajtova na svim stazama i ploama na vrednost logike nule. Kod sadanjih diskova se iskljuivo koristi tehnika zonskog upisivanja kod koje staze koje su blie ivici ploe imaju vie sektora nego staze koje su dalje od ivice (blie centru ploe). Kao to je ve reeno, svaki hard disk dolazi iz fabrike ve formatiran na niskom nivou i korisnik nema potrebe da to ponovo radi, pogotovo to se ovo formatiranje obavlja posebnim postupkom, koji nije svakom dostupan. Mogue je i da korisnik kasnije izvri formatiranje na niskom nivou, ali u tom sluaju teko moe da postigne maksimalni kapacitet diska.

Prva operacija koju budui korisnik hard diska mora da obavi je definisanje particija, odnosno odvojenih delova diskova koji se sa stanovita operativnog sistema ponaaju kao posebni diskovi. Hard disk moe imati i samo jednu particiju, ali ga je racionalnije, naroito kod sadanjih diskova velikog kapaciteta, podeliti na vie delova.

Hard diskovi

34

Najei sluaj je podela diska na dve particije, od kojih je prva takozvana primarna particija, a druga produena particija. Produena particija se dalje moe podeliti na vei broj logikih disk jedinica. Sve ovo se moe obaviti pomou programa Fdisk. Ako je potreban vei broj primarnih particija (maksimalno ih moe biti 4), mora s koristiti neki drugi program, na primer Partition magic.

Podelom diska na particije se omoguava laka organizacija smetanja programa i podataka na disk, a takoe i u zavisnosti od korienog operativnog sistema i bolja iskorienost prostora na disku. Na primer, DOS operativni sistem koji je 16 bitni i koji koristi FAT16 sistem datoteka, moe da adresira samo 216 = 65536 jedinica na disku. Poto je najmanja jedinica koja se moe adresirati jedan sektor, koji kao to je poznato ima 512 bajtova, to bi znailo da bi maksimalni kapacitet hard diska bio 65536 x 512 = 33554432 bajta, odnosno 33554432/1024/1024 = 32 MB. U poetku je u DOS operativnom sistemu maksimalna veliina hard diska stvarno bila ograniena na 32 MB. Kako su vremenom rasli zahtevi za veim kapacitetima diskova, uvedena je nova minimalna jedinica koju operativni sistem moe adresirati na disku. Ta jedinica se naziva klaster i ona se sastoji od vie uzastopnih sektora koji ine jedan klaster. Broj sektora u klasteru moe biti 2, 4, 8, 16, 32 ili 64. Sa ovako definisanom minimalnom adresibilnom jedinicom prostora na disku, maksimalni kapacitet diska iznosi 65536 x 512 x 64 = 2147483648 bajtova, odnosno 2147483648/1024/1024 = 2048 MB = 2 GB. Pri tome je veliina klastera 512 x 64 = 32768 bajta, odnosno 32768/1024 = 32 kB. Nedostatak ovog sistema je neracionalno korienje kapaciteta hard diska u sluaju velikog broja malih datoteka koje treba na njega snimiti. Naime, minimalni prostor koji e zauzeti neka mala datoteka (na primer od 1 kB) iznosi jedan klaster, a to u sluaju diska od 2 GB iznosi 32 kB. Vidimo da je u tom klasteru za smetaj datoteke upotrebljen 1kB, dok je preostalih 31 kB izgubljeno, poto se u tom prostoru vie nita ne moe smestiti. Tako, ako na disku postoji veliki broj malih datoteka, veliina izgubljenog prostora na disku moe dosta narasti i dostii i nekoliko desetina procenata od ukupnog kapaciteta diska. Iz ovoga se zakljuuje da bi za efikasnije korienje kapaciteta hard diska, trebalo da veliina klastera bude to manja.

Meutim, kako su potrebni kapaciteti diskova jo bre rasli, uvidelo se da je dotadanji FAT16 sistem datoteka prevazien, pa je umesto njega uveden novi sitem FAT32. Kod njega je maksimalni broj klastera na jednom disku 226 = 67108864, a to je 1024 puta vie nego kod FAT16 sistema. Zato su veliine klastera kod FAT32 sistema manje, pa se bolje koristi kapacitet diska (manji gubitak prostora na disku u sluaju veeg broja malih datoteka). Pored toga, FAT32 sistem datoteka podrava i veliine particija vee od 2 GB. Do 1998 godine veliina particije je bila ograniena na 8,4 GB zbog toga to su dotadanji BIOS-i koristili 24 bita za adresiranje klastera na disku. Tada je promenom BIOS-a (uvoenjem proirenog prekida 13h), omogueno da se za adresiranje sada moe koristiti 64 bita. To omoguava veoma velike particije koje u doglednoj budunosti sigurno nee biti prevaziene.

Podelom savremenih hard diskova velikih kapaciteta na particije i logike diskove, obezbeuje se minimalna veliina klastera, a time i bolje iskorienje kapaciteta diska.

Posle izvrene podele diska na particije i eventualne logike diskove, potrebno je izvriti i formatiranje na visokom nivou tih delova diska. To formatiranje se obavlja programima koji zavise od operativnog sistema koji e biti instaliran na konkretnoj particiji. Za najee koriten operativni sistem Windows, formatiranje particija i logikih diskova se moe obaviti programom Format, mada se mogu koristiti i drugi programi (disk menaderi) koje esto isporuuju proizvoai diskova uz svoje diskove.

Hard diskovi su elementi u PC raunaru koji neprestano rade dok je raunar ukljuen. Tokom rada oni se i zagrevaju, pa u takvim uslovima nije iskljuena pojava njihovih otkaza i kvarova. Postoje dva tipa kvarova po nainu njihovog nastanka.

Prvi tip kvara je hardverski kvar, kada moe da otkae mehanika diska, to jest obrtne ploe na koje se smetaju podaci, motor za njihovo okretanje, ruice sa glavama za snimanje i oitavanje podataka i mehanizam za njihovo pokretanje, a takoe moe doi i do kvara na

Hard diskovi

35

elektronici diska. U oba ova sluaja (kvar mehanike ili elektronike), popravak diska u kunim uslovima je praktino nemogu.

Drugi tip kvara hard diskova je softverski, kada zbog neke neregularnosti pri upisu ili uitavanju podataka doe do oteenja pojedinih sistemskih sektora na disku. Ti sektori omoguavaju operativnom sistemu da pronae potrebne datoteke koje ve postoje na disku, kao i da na slobodna mesta na disku snimi nove datoteke. Jedan od moguih uzroka softverskih kvarova na hard diskovima je i dejstvo raznih virusa. U sluaju kvara ove prirode, esto je mogue izvriti oporavak diska korienjem odgovarajuih softverskih alata. Tako na primer za oporavak hard diska sa operativnim sistemom Windows, moe se koristiti program Scandisk, ali postoje i znatno bolji i efikasniji programi, kao to je Norton disc doctor i drugi.

36

Flopi diskovi i disketne jedinice

37

FLOPI DISKOVI I DISKETNE JEDINICE

Flopi diskovi ili diskete su iroko prihvaeni prenosivi medijum za snimanje podataka u PC raunarima. Za razliku od hard diskova, koji su fiksni delovi raunara i u principu se ne vade iz njega, disketu na kojoj su snimljeni neki podaci moemo izvaditi iz disketne jedinice i preneti u bilo koji drugi PC raunar i tu ponovo koristiti snimljene podatke.

U dananjim PC raunarima se koriste disketne jedinice irine 3,5 ina. Ranije su se koristile jedinice irine 5,25 ina, ali su one potpuno potisnute jedinicama od 3,5 ina koje pored veeg kapaciteta imaju i veu pouzdanost.

Na prikljuak flopi kontrolera na matinoj ploi raunara se posebnim trakastim (flet) kablom mogu prikljuiti jedna ili dve flopi jedinice. Ovaj trakasti kabl ima 34 ile i tri konektora sa po 34 pina. Ranije je trakasti kabl imao pet konektora da bi obezbedio mogunost prikljuenja i disketnih jedinica od 5,25 ina, koje imaju drugaiji konektor za prikljuenje. Kako su te disketne jedinice danas naputene, sada se isporuuju trakasti kablovi sa samo tri konektora. Na slici 25 je prikazan izgled trakastog kabla kakav se danas koristi za prikljuenje flopi jedinica.

Slika 25 Trakasti kabl za prikljuenje flopi disk jedinica

Konektor na poetku kabla se prikljuuje na odgovarajui konektor na matinoj ploi. Izmeu preostala dva konektora, uvrnute su ile od 10 do 16. Ako u raunaru imamo jednu disk jedinicu, na nju treba prikljuiti krajnji konektor sa trakastog kabla, koji se nalazi iza uvrnutog dela kabla, gledano od poetka kabla (od konektora koji se prikljuuje na matinu plou). Tako prikljuena disketna jedinica e dobiti ime A. Ako u raunaru treba da postoje dve disketne jedinice (to je danas veoma redak sluaj), jedinicu koja treba da bude prva (sa imenom A) treba prikljuiti na krajnji konektor trakastog kabla, a jedinicu koja treba da bude druga (sa imenom B), treba prikljuiti na srednji konektor trakastog kabla, dakle ispred uvrnutog dela kabla gledano od poetka kabla (od konektora koji se prikljuuje na matinu plou). Na taj nain se postie definisanje imena disketne jedinice, bez potrebe da se na samim jedinicama bilo ta podeava. Ako iz nekog razloga ovakav raspored disketnih jedinica nije pogodan, u veini BIOS-a postoji opcija kojom se softverski mogu zameniti mesta jedinica A i B. Konektori na trakastom kablu obino imaju osiguranje od pogrenog prikljuenja (okretanja za 1800). Meutim, mogue je naii na konektore koji nemaju to osiguranje. Ako se takav konektor okrene za 1800 u udnosnu na ispravni poloaj, flopi disk jedinica nee moi da radi, a na njenoj prednjoj strani e stalno svetleti LED dioda koja normalno treba da svetli samo prilikom upisa ili itanja podataka sa diskete. Stalno svetljenje LED diode je znak da je konektor pogreno okrenut i da ga treba postaviti u ispravan poloaj.

Konektor za vezu sa flopi kontrolerom na

matinoj ploi Konektor za

A flopi jedinicu Konektor za

B flopi jedinicu

1. ila (crveno obojena)

10. ila

16. ila

34. ila