3. Računarski hardver: CPU, matična ploča, primarna memorija

3. Računarski hardver: CPU, matična ploča, primarna memorija

Informatika 2dr Marko Petković

Osnovne funkcije raOsnovne funkcije raččunaraunara PrihvatanjePrihvatanje ulazaulaza::

prihvatanje podataka iz spoljašnjeg sveta ObradaObrada ((procesiranjeprocesiranje) ) podatakapodataka::

obavljanje aritmetičkih ili logičkih operacija(donošenje odluka) nad podacima

FormiranjeFormiranje izlazaizlaza: : dobijanje informacija i slanje informacija u spoljašnji

svet MemorisanjeMemorisanje informacijainformacija::

slanje i skladištenje informacija u memoriju računara


Organizacija raOrganizacija raččunaraunara MatiMatiččna plona pločča (motherboard)a (motherboard) Centralna procesna jedinica (CPU Centralna procesna jedinica (CPU ––

Central Processing Unit) Central Processing Unit) –– procesorprocesor Primarna memorijaPrimarna memorijaRAM RAM –– Random Access MemoryRandom Access Memory

Sekundarna memorija hard disk, optički diskovi,...

Ulazne i izlazne jediniceMiš, tastatura, monitor,...


Globalna struktura raGlobalna struktura raččunaraunara

Monitor

Osnovna ploča

MikroprocesorCPU

Radna memorijaRAM

Dodatne kartice

Izvor napajanja

Uredjaj (drive) za prenosive diskove Hard disk

TastaturaMišKućište


Organizacija raOrganizacija raččunaraunara

Kontrol jed.

Aritmetičko-logička jedinica

Primarna memorija

Ulazne jedinice

Izlazne jedinice

Sekundarna memorija

CPU


CENTRALNA PROCESNA JEDINICA

Spoljnamemorija

Ulaznejedinice

Izlaznejedinice


ProcesorProcesor


Centralna procesna jedinicaCentralna procesna jedinica Central Processing Unit (CPU) Central Processing Unit (CPU) –– procesorprocesor Predstavlja srce računarskog sistema, njegov najvažniji

deo Funkcije procesora

Izvršava operacije obrade podataka definisane programom Vrši upravljanje računarskim procesima i interakcijama izmedju

pojedinih jedinica računara Osnovne komponente procesora

Aritmetičko – logička jedinica (ALU – Arithmetic Logic Unit) Upravljačka jedinica Registri Ultrabrza keš (cache) memorija


Organizacija CPUOrganizacija CPU

ALU

UPRAVLJ.

REGISTRI

Adresna magistrala

Magistrala podataka

Ostali upravljački signali

Vcc

clock

reset

Interna mem

BAFERI


AritmetiAritmetiččko logiko logiččka jedinicaka jedinica Služi za izvršavanje svih logičkih i aritmetičkih operacija u

računaru. RegistriRegistri

Koriste se za privremeno skladištenje podataka pri izvršavanju programa (registri opšte namene) kao i za čuvanje informacija o trenutnom stanju programa koji se izvršava.

UpravljaUpravljaččka jedinica (control unit)ka jedinica (control unit) Upravlja radom ostalih delova na osnovu instrukcija iz programa

koje CPU dobija zajedno sa podacima za obradu. KeKešš memorijamemorija

Vrlo brza memorija koja se nalazi u samom procesoru ili uz njega. U njoj se čuvaju podaci koji se često koriste.

Osnovni delovi procesoraOsnovni delovi procesora


Izvršava aritmetičke operacije(sabiranje, oduzimanje,...), logičke operacije (konjukcija, disjunkcija, negacija, ...), pomeranje bitova, itd.

Elementi: kombinacione mreže (sabirači), registri u kojima se čuvaju operandi,

međurezultati i rezultati operacija, pomoćni registri (statusni registri i dr.)

AritmetiAritmetiččkoko--logilogiččka jedinicaka jedinica


Mali memorijski elementi (širine jedne procesorske reči) koji su znatno brži od bilo koje druge memorije.

Vrsta, broj i namena registara se razlikuju od procesora do procesora.

Podaci se najčešće najpre dopreme u registre, rezultat operacije takodje smesti u registar, a zatim se kopira iz registra u memoriju. Arhitekture kod kojih se isključivo primenjuje ova procedura nazivaju se LoadLoad--Store aritektureStore aritekture.

Na slici su prikazani registri jednog osmobitnog procesora.

RegistriRegistri

Registri opšte namene (Accumulator, X, Y)

A

X

Y

Statusni registar (Status register)

N V - B D I Z CSR

8-bitni registri (akumulator, x, y)za prihvatanje i obradu podataka

Registar koji beleži razna stanja(prekide, prekoračenja, prenose, ...)


Upravlja pojedinim koracima u obradi podataka i to na osnovu informacija sadržanih u instrukciji koju upravljačka jedinica zahvata iz memorije. Upravljanje tokom izvršavanja programa Upravljanje izvršavanjem instrukcija Sinhronizuje U/I jedinice, memoriju i aritmetičko-

logičku jedinicu Upravljanje radom upravljačke jedinice (sopstvenim

radom) Dva pristupa:

direktan (hardverski) – RISC procesorimikroprogramski – CISC procesori.

UpravljaUpravljaččka jedinicaka jedinica


Mala brza memorija u kojoj se smeštaju kopije podataka iz glavne memorije koji se najčešće koriste.

Ukoliko se podatak kome procesor želi da pristupi nalazi u kešu (kešpogodak), vreme pristupa je drastično manje (više od 10 puta10 puta).

Programi najčešće imaju svojstvo vremenskevremenske odnosno prostorneprostornelokalnosti Vremenska lokalnost : program vеći broj puta pristupa jednoj istoj

lokaciji za kratko vreme. Prostorna lokalnost : program pristupa susednim memorijskim

lokacijama. Korišćenjem ova dva svojstva programa, umnogome se povećava

broj keš pogodaka.

KeKešš (cache) memorija(cache) memorija

CPUadrese

podacikeš

kontroler

kešglavna

memorija

podaci

adresepodaci


Nekoliko keš memorija različitih kapaciteta i brzine. Najčešće 2 nivoa (L1, L2 ke2 nivoa (L1, L2 kešš) ili 3 nivoa ) ili 3 nivoa –– (L1,L2 i (L1,L2 i

L3 keL3 kešš)) Način pristupa (L1 i L2 keš)

Procesor najpre pristupa najbržem (ujedno i najmanjem) L1 kešu.

Ako L1 keš ne sadrži podatak, procesor proverava L2.

Ako podatak nije ni u L2, procesor pristupa glavnoj memoriji.

U toku rada programa podaci se premeštaju iz jednog keša u drugi, kao i iz glavne memorije.

Svi moderni procesori sadrže bar 2 nivoa kebar 2 nivoa keššaa. Primer: Intel i7 četvorojezgralni procesori imaju

dva nivoa keša za svako jezgro, L1 od 64kB i L2 od 512kB, kao i jedan zajednički L3 keš za sva jezgra od 8MB.

KeKešš u viu višše nivoa (multilevel cache)e nivoa (multilevel cache)


Intel Itanium arhitektura (IA-64)


2007Intel Core 2 (Duo, Quad), AMD Phenom2008Intel i7, AMD Phenom II

2006Intel Core2005AMD X22001Pentium IV, AMD Athlon XP

1999Pentium III, AMD Duron, Thunderbird

1997Pentium II, AMD K6

1993-95Pentium, Cyrix 6x68, AMD K5

1990-9280486

1978-198880386

198480286

1978-818086, 8088

GodinaTip procesora

Glavne generacije procesoraGlavne generacije procesora


Brzina procesoraBrzina procesora - brzinom takta tj. broj perioda clock signala (clock speedclock speed). Izražava se gigahercima (1GHz = milijarda taktnih ciklusa (perioda) u sekundi)

Brzina procesora zavisi direktno od: Dužine procesorske reči (binarna reč koja se istovremeno

prenosi i obrađuje unutar procesora) Širine magistrala Frekvencije procesorskog takta Veličine Cache memorije Matematičkog koprocesora

Širina podataka Veličina registara (Internal Register Size) Širina magistrale podataka (Data I/O Bus Width) Širina adresnog prostora (Memory Address Bus Width).

Karakteristike procesoraKarakteristike procesora


Radni takt procesoraRadni takt procesora Clock (oscilator) Clock (oscilator) –– generigenerišše impulse odredjene frekvencije.e impulse odredjene frekvencije. CPU je sačinjen od sinhronizovanih elektronskih kola. Kao signal

sinhornizacije koristi se clock signalclock signal, u obliku periodičnog pravougaonog talasa.

Period clock signala (radni takt, radni ciklus) Period clock signala (radni takt, radni ciklus) bira se na osnovu maksimalnog vremenamaksimalnog vremena (u najgorem slučaju) potrebnog da neka neka elektronska kolaelektronska kola završe svoj deo zadatka.

Prednost sinhronizacije je u pojednostavljenju dizajna CPU i smanjenju broja komponenti.

Nedostatak je što svi elementi CPU moraju da čekaju na najsporije delove da završe svoje operacije. Ovaj nedostatak se ublažuje implementacijama CPU zasnovanim na različitim tipovima paralelne obrade.

Overklokovanje (overclock)Overklokovanje (overclock) – povećanje radnog takta procesora iznad vrednosti koje je propisao proizvodjač. Procesor se više zagreva a može i da radi nekorektno.


veća frekvencijaoscilatora

impulsi se češćegenerišu

radni takt je kraći

procesor brže radi

Kako frekvencija oscilatora utiče na brzinu računara?

Ukupna brzinaračunara ne zavisilinearno od frekvencijeradnog takta, ali viširadni takt uvek značibrži rad računara.


MagistralaMagistrala Magistrala je podsistem zaduMagistrala je podsistem zadužžen za en za

komunikaciju izmedju komponenata PCkomunikaciju izmedju komponenata PC--a.a. Širina magistrale procesora je broj bitova

koji se mogu preneti ili obraditi u jednom taktnom intervalu. Magistrale mogu biti širine 4b, 8b, 16b, 32b, 64b

Magistrala ima svoj radni takt od koga zavisi brzina prenosa podataka.

Razlikujemo Sistemsku magistralu, koja spaja CPU sa RAM-om Ulazno-izlaznu magistralu koja spaja CPU sa drugim komponentama.

Frekvencija takta sistemske magistrale uzima se kao osnovna brzina rada matične ploče.

Propusna moć se odnosi na ukupnu količinu informacija koja može biti prenesena na celoj magistrali u jedinici vremena.


Broj bitova (ili numeričkih mesta) koje CPU koristi za predstavljanje celih brojeva naziva se “veliveliččina CPU reina CPU reččii”, “šširina puta podatakairina puta podataka” ili “celobrojna preciznostcelobrojna preciznost”.

Ovaj broj se razlikuje između arhitetkura a često i između delova samog CPU. Na primer, 8-bitni CPU radi sa brojevima koji su predstavljeni sa osam binarnih cifara i 28 odnosno 256 različitih diskretnih vrednosti.

“Veličina CPU reči” direktno utiče na broj lokacija u memoriji koje CPU može da adresira(locira). Na primer, ako binarni CPU koristi 32 bita za predstavljanje

memorijske adresa, a svaka memorijska adresa se odnosi na 8 bita (byte) tada je maksimalna količina memorije koja može direktno da se adresira 232 odnosno 4 GB .

Opseg podatakaOpseg podataka


Prema tome koliko instrukcija i sa koliko podataka rade u jednomkoraku (Flynn-ova klasifikacija) SISDSISD (Single Instruction Singe Data) SIMDSIMD (Singe Instruction Multiple Data) jednu instrukciju izvršavaju na

više podataka odjednom (tzv. vektorski procesori) MIMDMIMD (Multiple Instruction Multiple Data) - izvršavaju više nezavisnih

instrukcija, svaku na svojim podacima MISDMISD (Multiple Instruction Single Data) - izvršavaju više nezavisnih

instrukcija na zajedničkom podatku Procesori opšte namene su do 2000 bili mahom SISD. Potreba za

obradom multimedijalnih podataka naterala je proizvodjače da ubace SIMD instrukcije Intel : MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4 AMD : 3DNow!

Danas Danas jeje FlynnFlynn--ova ova klasifikacijaklasifikacija izgubilaizgubila znaznaččaj jer moderni aj jer moderni raraččunarski sistemi unarski sistemi ččesto potpadaju u nekoliko kategorija (pa esto potpadaju u nekoliko kategorija (pa ččak i u ak i u sve sve ččetiri).etiri).

Podela procesora 1Podela procesora 1


Po arhitekturi i skupu instrukcija dele se na CISC (Complex Instruction Set Computer)CISC (Complex Instruction Set Computer)

Kod ovog tipa procesora, svaka instrukcija se interno prevodi u niz mikrokod instrukcija.

Veliki broj instrukcija različite namene (kompleksne instrukcije), promenljiva dužina instrukcija.

Ovakav skup instrukcija je obično ugodniji za programiranje ali rezultuje manjom brzinom izvršavanja programa.

Primer CISC arhitektura : 80x86 (Intel i AMD), Motorola 68000,...

RISC (Reduced Instruction Set Computer)RISC (Reduced Instruction Set Computer) Instrukcije se ne prevode na mikrokod već se direktno

izvršavaju. Instrukcije jednostavne i fiksne dužine. Skup instrukcija nezgodniji za programiranje, ali generalno

rezultuje bržim izvršavanjem programa. Dominantna filozofija u dizajnu novih procesora.Dominantna filozofija u dizajnu novih procesora.

Podela procesora 2Podela procesora 2


Po širini magistrale podataka, adresne magistrale,... 4-bitni (Intel 4004) 8-bitni (Z80, 8086) 16-bitni (80286) 3232--bitnibitni (svi procesori bazirani na 80x86 arhitekturi počev od

80386) 6464--bitnibitni (procesori bazirani na x64 arhitekturi)

Po tehnologiji izrade, stepenu integracije 90nm, 65nm, 55nm, 45nm

Prema tome da li imaju zasebne magistrale za programsku memoriju i memoriju za podatke ili koriste jednu Harvard aritekturaHarvard aritektura (zasebna magistrala) Von Neumannova aritekturaVon Neumannova aritektura (koriste jednu magistralu)

Ostale podeleOstale podele


Harvard Harvard arhitekturaarhitektura (za razliku od Von Neumannove) podrazumevapostojanje dva zasebna memorijska prostora. MemorijuMemoriju zaza smesmešštanjetanjepodatakapodataka, , tjtj. . memorijumemoriju podatakapodataka i i memorijumemoriju zaza smesmešštanjetanje programaprograma, , tjtj. . programskuprogramsku memorijumemoriju. Obe memorije poseduju zasebne magistraletj. razlikujemo magistralu podataka i programsku magistralu.

Preko programske magistrale instrukcije programa dospevaju do upravljačke jedinice gde se dekodiraju. Na osnovu dekodiraneinstrukcije (adrese operanda), preko magistrale podataka, doprema se zahtevani operand.

Razdvajanje memorije na dva zasebna memorijska prostora jeučinjeno radi povećanja brzine obrade podataka, jer se moguistovremeno dopremati instrukcije i operandi. Ova arhitektura se najčešće sreće u DSP procesorima (Digital Signal Processing) odkojih se zahteva brza obrada podataka i rad u realnom vremenu.

Harvard arhitekturaHarvard arhitektura


Kod Von Neumannove aritekture postoji samo jedna samo jedna memorija u koju se smememorija u koju se smešštaju i taju i instrukcije i podaci.instrukcije i podaci.

Ovakva oragnizacija omogućava postojanje kompajlera i asemblera (programa koji pišu programe).

Postoje dva nedostatka ove arhitekture Mala propusnost memorije u odnosu na brzinu procesora. Drugim rečima,

memorija ne može dovoljno brzo da snabdeva procesor podacima pa ovaj mora stalno da čeka neko vreme dok ne dobije podatke. Ovim se degradiraju performanse računara.

Mogućnost da pogrešno napisan program upisuje u memoriju predvidjenu za druge programe i operativni sistem.

Ova arhitektura se primenjuje kod procesora opšte namene.

Von Neumannova arhitekuraVon Neumannova arhitekura


CISC (Complex Instruction Set ComputerCISC (Complex Instruction Set Computer Mikroprocesorska arhitektura instrukcija (instruction set

architecture (ISA)) u kojoj svaka instrukcija može da izvršinekoliko operacija niskog nivoa; učitavanje iz memorije, aritmetička operacija, smeštanje u memoriji sve u jednojinstrukciji. Naziv je kreiran naknadno posle nastajanja terminaRISC (reduced instruction set computer).

RISC (Reduced Instruction Set Computer)RISC (Reduced Instruction Set Computer) Dizajnerska filozofija koja favorizuje redukovani skup instrukcija. Pojednostavljeni adresni mod, u cilju jednostavnije

implementacije hardvera. Povećanje broja registara u CPU Stavljanje cache memorije na CPU Protočnost (pipelining) - izvršavanje više naredbi istovremeno

unutar jednog otkucaja sata (clock-a) CPU

CPU operacijeCPU operacije


Svaka instrukcija se sastoji odsledećih osnovnih operacija Pribavljanje instrukcije – IF (Instruction

Fetch) Dekodiranje instrukcije – ID (Instruction

Decode) Pribavljanje operanada – OF (Operands

Fetch) Čitanje podatka iz RAM-a (ako se zahteva u instrukciji)

Izvršenje instrukcije – EX (Instruction Execution)

Pristup memoriji – ME (Memory Access) Upis rezultata – WB (Write-Back)

Osnovne CPU operacijeOsnovne CPU operacije


Paralelizam na nivou instrukcija (Instruction level Paralelizam na nivou instrukcija (Instruction level parallelism)parallelism) Protočnost (pipeline) – hardver koji obavlja operaciju

podeljen je na stepene. Paralelizam – hardver se replicira tako da se po nekoliko

operacija mogu istovremeno izvršavati. Pararelne niti (Pararelne niti (Thread level parallelismThread level parallelism))

Paralelna obrada unutar jednog programa (ulaz-izlaz i izračunavanja)

Paralelna obradaParalelna obrada


Serijski pristupSerijski pristup Izvršava se po jedna instrukcija

na svakih 5 taktnih intervala. U svakom trenutku je samo

jedna hardverska jedinica aktivna.

ProtoProtoččnost (pipeline)nost (pipeline) U svakom ciklusu po jedna

instrukcija “udje” u sistem. U svakom trenutku svaka

jedinica je aktivna. U idealnoim slučaju, izvršava se

jedna instrukcija po taktnom intervalu.

ParalelizamParalelizam Imamo više jedinica svake vrste,

pa se po nekoliko operacija mogu istovremeno izvršavati

ProtoProtoččnostnost


ProtoProtoččnostnost (pipelining)(pipelining) je standardna hardverskatehnika koja se kod računara koristi za postizanjeboljih performansi procesora.

Kada se govori o izvršenju instrukcija ono se ostvarujena taj način što se obrada instrukcije deli na veći brojfiksnih koraka koji se izvršavaju sekvencijalno.

Protočnu realizaciju funkcije čine nekoliko hardverskihstepena S1, ...., Sn.

Kako instrukcija prolazi kroz protočni sistem, hardversvakog stepena obavlja odredjeni tip obrade.

Kada instrukcija napusti protočni sistem ona je u potpunosti izvršena.

Dobre performanse kod protočne obrade postižu se zahvaljujući istovremenoj obradi nekoliko instrukcija odkojih se svaka izvršava u različitom stepenu.


Predpostavimo da imamo 4 korpe veša koji treba oprati, osušiti i ispeglati.

Imamo jednu mašinu za pranje (ciklus pranja 30min), jednu sušionicu (ciklus sušenja 40min) i jednog radnika koji pegla (opegla korpu za 20min).

Sekvencijalno izvršavanje Najpre se prva korpa veša opere, osuši

se, ispegla, zatim druga,... Nedostatak : u jednom trenutku radi

samo jedna jedinica a ostale suneupošljene.

Ukupno vreme : 6h! Protočna obrada

Čim se završi pranje prve korpe, ona se šalje na sušenje a u mašinu se ubacuje druga korpa. Kada se prva korpa osuši, ona ide na peglanje, druga na sušenje a treća ulazi na pranje,...

Jedinice su maksimalno upošljene. Ukupno vreme : 3h30min!

ProtoProtoččnost (primer iz nost (primer iz žživota)ivota)

Sekvencijalno izvršavanje

Protočna obradaInformatika 34dr Marko Petković

Nezavisno od toga što jeprotočnost superiornijatehnika u odnosu naparalelizam iz razloga štone zahteva multipliciranjehardvera, ipaksavremene arhitekture dabi ostvarile boljeperformanse koristekombinaciju protočnosti i paralelizma.

Dobitna kombinacija je: Dobitna kombinacija je: protoprotoččnost + paralelizamnost + paralelizam


procesor,gledan odozgo

procesor,gledan odozdo

procesor,gledan sa strane

kuler (cooler)

lepi se na gornjupovršinu procesora


pogled odozgo pogled odozdo


Komercijalna pakovanja procesoraKomercijalna pakovanja procesora


Komercijalna pakovanja procesoraKomercijalna pakovanja procesora


Intel S478 Celeron D 430Intel S478 Celeron D 430 Jednojezgralni 64bitni procesor Radni takt : 1.8 GHz Socket 775Magistrala (FSB) : 800 MHz L1 keš : 128 KB L2 keš : 512 KB Tehnologija izrade : 65 nm Nominalna snaga 70WOkvirna cena 3000 din

Neki danaNeki današšnji procesorinji procesori


AMDAMD SempronSempron LELE--13001300 Jednojezgralni 64bitni procesor Socket AM2 Radni takt : 2.3 GHzMagistrala (FSB) : 800 MHz L1 keš : 128 KB L2 keš : 512 KB Tehnologija izrade : 65 nm Nominalna snaga 45WOkvirna cena 3500 din



Intel Core 2 Quad Q8300Intel Core 2 Quad Q8300 Četvorojezgralni 64bitni procesor Socket 775 Radni takt : 2.55 GHzMagistrala (FSB) : 1333 MHz, L1 keš : 512 KB L2 keš : 4096 KB Tehnologija izrade : 45nmOkvirna cena : 18000 din



AMDAMD PhenomPhenom X4 9850X4 9850 Četvorojezgralni 64bitni procesor Socket AM2 Radni takt : 2.5 GHzMagistrala (FSB) : 1066 MHz L1 keš : 64KB za instrukcije i

64KB za podatke po jezgru (ukupno 512KB)

L2 keš : 2048 KB Tehnologija izrade : 65 nm Okvirna cena : 15000 din



Intel i7Intel i7--920920 Četvorojezgralni 64bitni procesor Radni takt : 2.66 GHz Integrisan memorijski kontroler

(prvi put kod Intela). Propusnost memorije : 25.6 GB/sec.

Magistrala (FSB) : 1366 MHz L1 keš : 2 x 32kB L2 keš : 4 x 256kB L3 keš : 8MB Tehnologija izrade : 45 nm Okvirna cena : 25000 din



Za šta je potreban? Za pisanje teksta, gledanje DivX filmova, slika, surfovanje

internetom, manje zahtevne tipa Counter Strike, Unreal Tournament 2, Warcraft 3, NFS Carbon,... AMD Sempron i Intel Celeron su dovoljni. Cena oko 4000din.

Intenzivnija obrada slika u Photoshop-u, video coding, renderovanje u AutoCADu, igranje malo zahtevnijih igara : Unreal Tournament 3, Call of Duty 4, F.E.A.R, C&C TiberiumWars, Crysis (normalni ili high detalji), NFS Undercover,… AMD Athlon X2, AMD Phenom X4, Intel Core 2 Duo, Intel Core 2

Quad. Cena 10000-18000din. Profesionalni video coding, numeričke simulacije, profesionalno

renderovanje u AutoCADu, igranje high-end igara u full detaljima (iživljavanje) : Crysis (ultrahigh), F.E.A.R 2, Fallout 3, Farcry 2,… Intel i7, Intel Core 2 Extreme, AMD Phenom II X4, Cena 25000din.

Kakve su ostale komponente Ploča, memorija (takt memorije i FSB takt procesora),...

Koji Koji procesorprocesor kupitikupiti ?!?!


Sistem za hladjenje procesora. Tipične radne temperature procesora

kreću se u rasponu od 5050--10010000CC. Ukoliko se pregreje, procesor najpre

počinje da radi sporije a zatim blokira i/ili restartuje sistem.

Može doći i do trajnog oštećenja procesora.

Ukoliko se računar često restartuje sam od sebe, vrlo verovatno je u pitanju loše hladjenje.

Kuler se najčešće sastoji od hladnjakahladnjaka i ventilatoraventilatora.

HladnjakHladnjak je metalni deo sa rebrima kao kod radijatora i ima ulogu da poveća površinu sa koje se izračuje toplota.

Uloga ventilatoraventilatora je da omogući bolje strujanje vazduha oko hladnjaka a time i bolje hladjenje.

Kuler (cooler)Kuler (cooler)

Ventilator

Rebrasti hladnjak

Podnožje

Procesor


Hladnjak sa ventilatorom Hladnjak sa ventilatorom -- KulerKuler


Postavljanje procesora i kuleraPostavljanje procesora i kulera

Postavljanje procesora i termalne paste


Postavljanje procesora i cooleraPostavljanje procesora i coolera

Postavljanje kulera i priključenje hladnjaka


Razne vrste kuleraRazne vrste kulera U novije vreme kuleri se koriste i za

hladnjenje grafičkih procesora (GPU) kao i za hladnjenje chipseta na matičnoj ploči (northbridge)

Kuler za northbridge

Kuleri i hladnjak za GPU


Hladnjenje vodom Hladnjenje tečnim azotom (za višestruko

overklokovane procesore)

Alternativni sistemi za hladjenjeAlternativni sistemi za hladjenje


Rekord...Rekord... Tom’s Hardware www.tomshardware.com Intel P4, 2.66GHz. Overklokovan na

rekordnih 5.2GHz. Hladnjenje procesora

pomoću tečnog azota. Hladnjenje chipseta

pomoću kompresora.


MatiMatiččna plona ploččaa

Informatika 53dr Marko Petković Informatika 54dr Marko Petković

MatiMatiččna plona pločča je osnova raa je osnova raččunarskog sistema koja unarskog sistema koja objedinjuje sve ostale komponenteobjedinjuje sve ostale komponente.

To je ploča na kojoj se nalaze mesta za povezivanje sa drugim uređajima: procesorom, disk jedinicama, video kartom, kao i memorijom.

Na matičnoj ploči se nalazi i litijumska baterija (CMOS (CMOS baterija)baterija) koja služi za obezbeđivanje električne energije čipu koji vodi datumsku i vremensku evidenciju kada je računar isključen.

Veoma važan je i čip koji u svojoj ROM memoriji ima BIOSBIOS (BBasic IInput OOutput SSystem), program za čuvanje korisnikovih hardverskih podešavanja.

Između procesora i drugih uređaja postoji veza koja se naziva magistrala.

MatiMatiččna plona pločča (motherboard)a (motherboard)


Na matičnoj ploči se nalaze i mesta za povezivanje kartica (grafičkih, zvučnih, TV...) u računarski sistem koja su označena kao slotovislotovi.

Nalaze se podnožja za procesor i memoriju. Eksterni uređaji kao što su monitor, tastatura, štampač

itd, povezani su sa pločom preko portovaportova. Postoje dve vrste portova: serijski i paralelniserijski i paralelni.

Kod serijskih portova (RS-232 ili asinhroni portovi) bitovi jednog bajta izlaze kroz port jedan po jedan.

Kod paralernih portova (LPT portovi) svi bitovi jednog bajta izlaze istovremeno paralelnim putem.

Na matičnoj ploči se najčešće integriše audio audio ččipip(zvu(zvuččna kartica), mrena kartica), mrežžna karticana kartica a na nekim pločama i grafigrafiččki ki ččip (grafiip (grafiččka kartica)ka kartica)

Komponente na matiKomponente na matiččnoj plonoj ploččee



Na savremene matične ploče ugrađuju se dva osnovnatipa podnožja za procesore:

Najčešće je u upotrebi Socket. Međutim, odgovarajući priključci za Intelove i AMDove

procesore nisu međusobno identični, tako da se naprimer, ne može priključiti AMDov procesor za Socket podnožje u Socket za Intelove procesore.

Tako na primer, socketi za AMD su AM2, AM3,... a za Intel 775, 478, B, N, T...

SLOTSOCKET

PodnoPodnožžja za procesorja za procesor



Čipset je najvažniji deo matične ploče Predstavlja interfejs izmedju brzog Predstavlja interfejs izmedju brzog

procesora i sporih periferijaprocesora i sporih periferija Sastoji se od dva čipaMCH (Memory Controller Hub) – poznatiji kao

Northbridge (severni most)PCH (Peripheral Controller Hub) – poznatiji

kao Southbridge (južni most)

ČČipset (chipset)ipset (chipset)


MCH (Northbridge)MCH (Northbridge) Povezuje CPU sa RAM memorijom i

grafičkim adapterom (AGP, PCI express)Magistrala koja povezuje CPU, RAM i

grafički adapter naziva se sistemska magistrala ili FSB (Front Side Bus)

Kod nekih ploča Northbridge sadrži integrisani grafički adapter (integrisana grafička) i tada se naziva GMCH (Graphics Memory Controller Hub)

PCH (Southbridge)PCH (Southbridge) Povezuje CPU sa ostalim periferijama

(PCI, USB,...)

ČČipset (chipset)ipset (chipset)

Intel i815EP northbridge

VIA VT8233A southbridge


Blok Blok ššema matiema matiččne plone ploččee


PCI (Peripheral Component Interconnect) 32-bitni bus 33 MHz praktično neograničen broj slotova podržana PnP (Plug-and-Play) tehnika

Svi PCI slotovi su ravnopravni Redosled postavljanja dodatnih kartica nije

bitanMože da se desi da neki slot ne radi, probati

sa nekim drugim Nema nikakvih džampera (sva

podešavanja idu na nivou BIOS-a)

PCI slotPCI slot


AGP (Accelerated Graphics Port) video sklonjen sa PCI bus sopstveni bus za video direktna veza sa MCH novi AGP i do 2 GB/s samo jedan slot

PCI express brži od AGP-a prognozira se izumiranje AGP-a kao i SATA ili USB

ideja je da se uvedu brzi serijski interfejsi

AGP i PCI express slotAGP i PCI express slot


MSI SAM2 KA780GMSI SAM2 KA780G Northbridge AMD780GNorthbridge AMD780G Southbridge SB700Southbridge SB700 Socket AM2Socket AM2/AM2+/AM2+ Integrisan grafiIntegrisan grafiččki ki ččip ATI ip ATI

RadeonRadeon HD 3200HD 3200 SlotoviSlotovi

4 DDR2 slota4 DDR2 slota 1 PCI express1 PCI express 3 PCI slota3 PCI slota 5 SATA II5 SATA II 1 ATA 661 ATA 66/100/133/100/133

OkvirnaOkvirna cenacena : 7000 din: 7000 din

Neke aktuelne matiNeke aktuelne matiččne plone ploččee


MSI S775 P45 NEO3MSI S775 P45 NEO3--FRFR Northbridge Northbridge Intel P45Intel P45 Southbridge Southbridge ICH10/ICH10RICH10/ICH10R Socket Socket 775775 (Intel C2D, C2E, (Intel C2D, C2E,

C2Q)C2Q) SlotoviSlotovi

4 DDR2 slota4 DDR2 slota 1 PCI express1 PCI express 44 PCI slotaPCI slota 88 SATA IISATA II 1 ATA 661 ATA 66/100/133/100/133

OkvirnaOkvirna cenacena : : 1010000 din000 din

Neke aktuelne matiNeke aktuelne matiččne plone ploččee


MemorijaMemorija


Memorija čuva podatke tokom i nakon njihove obrade u procesoru.

U memoriji se čuvaju dve vrste podataka: podaci koji se obradjuju i instrukcije programa koje odredjuju kako izvršiti obradu.

Osnovna jedinica u memoriji je BAJTBAJT. Deli se na unutraunutraššnju i spoljanju i spoljaššnjunju

Unutrašnju memoriju čini glavna memorija računara, registri procesora i keš memorija procesora

Spoljašnja memorija sadrži programe i podatke koji se ne koriste aktivno u određenom trenutku. Za razliku od unutrašnje memorije, njen sadržaj je stalan, jer se ne gubi prestankom električnog napajanja. Sporija je od unutrašnje, ali ima i veći kapacitet.

Memorija raMemorija raččunaraunara


Hierarhija memorijaHierarhija memorija Primarna memorija

Registri Keš RAM, ROM

Sekundarna memorijaMagnetne memorije

Hard disk

Optičke memorije CD, DVD, Blu-Ray

Poluprovodničke memorije USB Flash memorije Memorijske kartice


Hijerarhija kod memorijaB

rzin

a

Kap

acite

t

Sekundarna memorija

RAM

Keš

CPUregistri

Od vrha ka dnu smanjuje se cena bajta memorije, povećava kapacitet, povećava vreme pristupa, opada učestalost pristupa memoriji od strane centralnog procesora


ROM (Read Only Memory)ROM (Read Only Memory) –memorija iz koje samo mogu da se čitaju podaci.

Kad se jednom programira njen sadržaj se ne menja i ne gubine menja i ne gubi čak i kad se isključi napajanje.

Koristi se za čuvanje BIOS-a kao i firmware softvera raznih uredjaja.

CMOS memorija je mala memorija (reda 100B) koja pamti osnovna sistemska podešavanja i koja zahteva malo energije za održavanje (CMOS baterija)

ROM memorijaROM memorija

ROM memorija na ploči

CMOS baterija


PROM (Programmable ROM memory)PROM (Programmable ROM memory)Memorija koja se programira primenom specijalnog

uređaja koji korisi visoki napon da trajno uništi ili kreira veze unutar čipa čime se kodiraju informacije

EPROM (Erasable PROM)EPROM (Erasable PROM)Mogu da se obrišu izlaganjem ultraljubičastom

zračenju (Flash-ovanje). Nakon toga mogu ponovo da se programiraju

EEPROM (Electrically Erasable PROM)EEPROM (Electrically Erasable PROM) Briše se električnim putemMoguće je brisanje samo jednog dela memorije Vreme upisa - 1ms po bitu (mnogo više od RAMa)

Programibilne ROM memorijeProgramibilne ROM memorije


Flash memory – tip EEPROM memorije Mnogo manje vreme upisa Mnogo veći kapacitet (do 32Gb)

Koriste se intenzivno kao portable memorije (izbacile diskete iz upotrebe, često kao zamena za hard disk)

Brzina transfera – upis do 12MB/s, ispis do 30MB/s.

Vrlo niska cena (“fleska” od1GB košta manje od 500din)

FleFlešš memorijememorije


RAM (Random Access Memory) –memorija sa direktnim (slučajnim) pristupom Poluprovodnička komponenta Koristi se za privremeno memorisanje

programskih instrukcija i podataka Jedinstvene adrese, podaci se mogu

smestiti u bilo koju lokaciju Brz pristup (čitanje i upisivanje) Informacije ne ostaju memorisane kada

se isključi napajanje Postoje posebni slotovi na matičnoj ploči

na koje se priključuje RAM memorija

RRAMAM memorijamemorija


SRAMStatički (SRAM) - klasičan RAM najveće brzine ali

najmanje gustine (i zbog toga najveće cene).

DRAMDRAMDinamički (DRAM) koji svoj sadržaj pamti vrlo

kratko vreme i potrebno mu je neprestano"osvežavanje" (nasuprot statičkom je najvećegustine ali zbog toga i manje brzine i cene)

Najčešće u upotrebiPostoji sinhroni i asinhroni DRAM

Asinhroni DRAM nije sinhronizovan sa taktom procesora. Time se degradiraju performanse procesora

Sinhroni DRAM

Vrste RVrste RAMAM memorijamemorija


Ime potiče od principa rada ovih memorijskih čipova Podaci u DRAM-u se čuvaju punjenjem kondenzatora Kondenzatori vremenom gube svoje punjenje, pa

memorijski čipovi gube smeštene informacije Zbog toga je podatke potrebno povremeno obnavljati,

odnosno moraju se dopunjavati kondenzatori Analogija sa probušenom kantom za vodu

zamislite probušenu kantu sa vodom vodu morate stalno da dopunjavate, da ista ne bi istekla analogno tome, morate da (električno) dopunjujete kondenzatore

koji predstavljaju jednu memorijsku ćeliju

DRDRAAMM



Osnovni element je matrica memorijskih ćelija

Ćelije su organizovane u vrste i kolone

Jedan bit jedna ćelija Primer - memorijski čip od 4

Mb ima 4194304 ćelije (222) smeštenih u matricu sa 2048 vrsta i 2048 kolona (211)

Ćelija se može jednoznačno identifikovati brojem vrste i kolone

Struktura DRStruktura DRAMAM--aa


Sihnroni DRAMSihnroni DRAM Podaci se upisuju i čitaju iz SDRAM-a sinhrono, pod

kontrolom sistemskog časovnika Adrese i informacije o kontrolnim linijama se

predaju SDRAM-u i do kraja operacije, koja može dapotraje i nekoliko taktova, procesor može da obavljadruge poslove

Posle nekog broja ciklusa podaci se smeštaju naizlazne linije odakle procesor može da ih pročita

Unifikuje vreme čekanja za različite operacije Brzina se meri u MHz, npr. oznaka PC100 znači da

memorija radi na 100MHz Frekvencija rada SDRAMa uskladjuje se sa FSBom

SSDRDRAMAM


SDRAM (PC-66, PC-100 i PC-133) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM),

DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM Dvostruko brži od klasičnog SDRAM-a. DDR SDRAM

predstavlja evoluciju SDRAM memorije, u kome podaci mogu da se prenose na obe ivice signala generatora takta

SGRAM (Synchronous Graphics RAM), VRAM, WRAM Ugradjuje se u grafičke kartice

Tipovi sinhronih DRTipovi sinhronih DRAMAM memorijamemorija


SRAMSRAM StatiStatiččki RAMki RAM Stanja memorijskih elemenata su stabilna – nema nema

osveosvežžavanja kao kod DRAMavanja kao kod DRAM--aa. SRAM ćelija je daleko složenija od DRAM-a ćelije Integracija SRAM-a je tehnički komplikovanija pa

je i cena veća Kapacitet je manji i koristi se uglavnom za kekešš

memorijememorije Veća brzina u odnosu na DRAM, vreme pristupa

je kraće


Kingston KHX 1GB Kingston KHX 1GB 800MHz DDR2 CL5800MHz DDR2 CL5Kapacitet 1GBRadni takt 800MHzLatencija CL5 (5-5-5-15)

Kingston KVR 1GB Kingston KVR 1GB 1333MHz DDR3 CL91333MHz DDR3 CL9Kapacitet 1GBRadni takt 1333MHzLatencija CL9

DanaDanaššnje RAM memorijenje RAM memorije

Documents

3. Računarski hardver: CPU, matična ploča, primarna memorija