Unterteilung Hauptplatine Prozessor Cachespeicher Bussystem Speicher

Präsentation zum Thema: "Unterteilung Hauptplatine Prozessor Cachespeicher Bussystem Speicher"—  Präsentation transkript:

1 Unterteilung Hauptplatine Prozessor Cachespeicher Bussystem Speicher
Definition: untereinander verbundenen Bauteile, Schaltungen und Geräte: Hauptplatine Prozessor Cachespeicher Bussystem Speicher Arbeitsspeicher Periphere Speicher Schnittstellen und Steckkarten Video- bzw. Grafikkarte Netzwerkkarte Modemkarte ……….. Bei vielen Hauptplatinen sind Controller von Maus und Tastatur, Kommunikations- und Druckerschnittstellen bis Video und IDE bzw. SCSI Bus-Controller integriert. (Vorteil: kein Steckplatz nötig, Nachteil:zum Teil keine Änderung möglich) Hardware

2 Prozessoren ·        ·        ·        Bit ·        PC-XT, 8-Bit, Windows 1 ISA-Bus ·        ·        ·        PC-AT, 16 Bit, Win 2 ISA-Bus ·        80386DX Bit, Windows 3. ·        80386SX Low-Cost-Version 16 Bit ·        i mit Cache ·        486SX Low-Cost-Version ·        Pentium (80586) Subskalare Verarbeitung ·        Alpha ·        SPARC Windows auf SUN-PCs ·        MIPS bis WinNT 3.5 ·        Power PC Apple & IBM, Motorola ·        PentiumPro Intel-Prozessor, 32 Bit ·        Pentium II ·        Penitum III ·        Pentium IV Hardware

3 Pufferspeicher (Cache)
spezieller sehr schneller Speicher CPU kann schneller darauf zugreifen als auf Arbeitsspeicher primärer Cache (Level 1) ist intern, in der CPU integriert sekundärer Cache (Level 2) extern sehr kurze Zugriffszeit relativ kleine Kapazität zwischen Arbeitsspeicher und CPU geschaltet enthält den jeweils "aktuellen" Teil des Arbeitsspeicher- Inhalts es wird immer ein ganzer Datenblock ab der gerade referierten Adresse in den Cache geladen (typisch Worte). Hardware

4 Arbeitsspeicher soll einen möglichst schnellen Zugriff der CPU auf Daten und Befehle gestatten  relativ teuer ! Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM, Random Access Memory) Zugriff über festverdrahteten Adressierungsmechanismus, Zugriffszeit ist immer gleich lang und definiert Hardware

5 Halbleiter-Festwertspeicher
(ROM, Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher) Speicher mit wahlfreiem Zugriff werden im normalen Betrieb nur gelesen die gespeicherte Information ist nicht flüchtig einfacherer Aufbau als Schreib-Lese-Speicher ( daher hohe Integrationsdichte) i.a. wortorganisiert (meist 8-Bit-Wort = Byte) Hardware

6 Unterscheidungen ROM ROM: Informationen werden beim Herstellungsprozess eingegeben maskenprogrammiertes ROM (ROM = Read Only Memory) PROM: Einmal programmierbares ROM. Die Info kann vom Anwender mittels eines Programmiergeräts eingeschrieben werden. (PROM = Programmable ROM) EPROM: Vom Anwender programmierbares PROM, dessen Inhalt auch wieder gelöscht werden kann (mit Ultraviolett-Licht außerhalb des DVS). (EPROM = Erasable PROM) EEPROM: Vom Anwender programmierbares PROM, dessen Inhalt elektrisch wieder gelöscht werden kann (innerhalb des DVS). (EEPROM = Electrically Erasable PROM) Hardware

7 periphere Speicher (Massenspeicher)
höhere Speicherkapazität als der Arbeitsspeicher aber auch größere Zugriffszeit Datentransport zwischen pSp und ASp blockweise kann funktionell als Erweiterung des ASp aufgefasst werden vornehmlich magnetomotorische Speicher Magnetplatte Magnetband magnetooptischer Speicher Hardware

8 Magnetplattenspeicher
Hardware

9 Winchesterprinzip Hardware

10 Geschichtliches Erste Festplatte 1956 bei IBM vorgestellt. 24" Plattendurchmesser, 5 MByte Kapazität. 1973 entwickelt IBM unter dem Namen "Winchester" ein Plattenlaufwerk mit 14" Durchmesser. Platte in "versiegelten" Raum, über Mikrofilter mit Luft versorgt Köpfe wiegen nur etwa 10g "fliegen" in extrem geringer Höhe (0.5µ, (1µ=10-3 mm) über Platte Kopf gleitet auf Luftpolster (Bernoulli-Effekt) 1977 brachte Shugart das erste preiswerte Laufwerk auf den Markt (14", 30 MByte). Die weitere Entwicklung führte zu kleineren Platten (8", 5,25", 3½"), z.B. ST 506: 5,25", 6,4 MByte. 1983 Winchester-Wechselplatte 1988 Plattenlaufwerke höherer Kapazität, z.B. NEC D 5662: 5,25", 319 MByte (1224 Cylinder, 15 Köpfe). 1992 1,8"-Platte mit 60 MByte, 5,25"-Platte mit 1830 MByte 2000 3,5"-Platte mit 10 GByte für unter 200 DM Hardware

11 Disketten Einführung 1970 schneller und preiswerter Massenspeicher
Datenaufzeichnung entweder einseitig (SS) oder doppelseitig (DS) Lebensdauer bei optim. Bedingungen bei Mio. Abfragen/Spur 8 Zoll (Standard-Diskette, veraltet) 5,25 Zoll (Mini-Diskette, veraltet) 3,5 Zoll (Mikro-Diskette - heute Standard!) 2 Zoll und 3 Zoll (konnte sich nicht durchsetzen) Umdrehungsgeschwindigkeit zwischen 300 und 360 U/min, mittlere Zugriffszeit liegt zwischen 100 und 300 ms Speicherkapazität der ersten 8"-Disketten: 256 KByte, heute gibt es 3,5"-Disketten mit 1,4 MByte. ZIP-Disketten verwenden beim Lesen und Schreiben das Bernoulli-Prinzip, haben Kapazitäten von 100 bzw. 250 MByte Hardware

12 Festplatten heute SCSI-Laufwerke (Small Computer Systems Interface)
SCSI-Laufwerke (Small Computer Systems Interface) integrierter intelligenter Bus, bis zu 7 Geräte pro Schnittstelle, Vorraussetzung: SCSI-Adapter IDE-Laufwerke (Integrated Drive Electronics) Controller in der Elektronik des LWs integriert bei Anschluss weiterer LW: Master-Slave-Beziehung konfigurieren bzw. Schalter setzen RAID (Redundand Array of Inexpensive Disks) Zusammenschluss mehrer Pestplatten zu größeren logischen Einheiten RAID 0 bis RAID 7 sowie eine Reihe von Mischungen Windows Server nur RAID 0, 1 und 5 Hardware

13 Magnetbandspeicher blockorganisierter Speicher mit rein sequentiellem Zugriff Magnetkopf hat Kontakt mit dem Speichermedium Pufferschleifen, die in Unterdruckschächten geführt werden Magnetbänder im herk. Stil (Bandbreite 1/2", 7/8 Spuren, Bitdichte 800/1600/6250 bpi, Bandlänge 730 m) kaum noch in Verwendung Magnetbandkassetten (auch DAT-Bänder) als Backup-Medium: einfacher, billiger und robuster als große Magnetbandstationen ¼"-Kassetten, vor allem zum Datenaustausch und zur Datensicherung bei Festplattensystemen (Winchester!) eingesetzt (QIC Quarter Inch Cartridge) 8mm Kassetten Hardware

14 Optische Speicherplatten
Massenspeicher mit sehr hoher Speicherkapazität Einsatz von Lasern, die ein kohärentes Licht erzeugen (nur eine Frequenz, gleiche Phasenlage) gegenüber Magnetplatten wesentlich höhere Schreibdichte, höhere Sicherheit konstante Umdrehungsgeschwindigkeit (z.B. 150 U/min) Positionierzeit etwa 100 ms Hardware

15 Typen von optischen Speicherplatten
CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory)         Dient hauptsächlich der Verbreitung größerer Datenmengen, auch als Photo-CD. WORM (Write Once Read Many) als Vorgänger der CD-R         vom Anwender beschreibbar, jedoch nur einmal (Analogie: PROM)         Speicherkapazitäten bis 1 GigaByte (Transferrate 1,5 MByte/s) möglich         Archivierung von Daten aller Art (Backup-Medium) beschreibbare CD CD-R         Aufbau komplexer als bei der CD-ROM         kann wie eine CD-ROM gelesen werden. DVD - Digital versatile Disc         DVD steht für 'Digital Versatile Disk' (ehemals 'Digital Video Disk') so groß wie CD-ROM, jedoch mit wesentlich höherer Speicherdichte Magnetooptische Platte         erlaubt - wie eine Magnetplatte - Lesen und Schreiben         Kapazität 1 Giga- Byte (Transferrate 1,5 MByte, mittl. Zugriffszeit ca. 100 ms)         Information wird nicht optisch, sondern magnetisch gespeichert (im Gegensatz zu CD-ROM, WORM), Lesen/Schreiben der Information jedoch durch Laser. Hardware

16 peripherer Bus ISA (Industry Standard Architecture): erste PCs mit 8-Bit-Version, AT schon mit 16-Bit Erweiterung, max. 8 MByte/s, Durchsatz 2 MByte/s EISA (Extended Industry Standard Architecture) Weiterentwicklung von ISA, doppelte Größe  höherer DS MCA (Micro Channel Architecture) IBM-Standard zur Ablösung von ISA , 16 oder 32-Bit Version PCI (Peripheral Component Interconnect) von CPU getrennt Zeitmultiplexverfahren (Adress- u. Datenleitung nutzen Verbindung gemeinsam) 33 MHz bzw. 66 MHz, bis 32 Bit pro Takt, -> bis 132 bzw. 264 MByte/s Hardware

17 BIOS BIOS (Basic Input Output System)
Schnittstelle zwischen Hardware und Betriebssystem (Interrupt-Handler) grundlegender Befehlssatz zum Start des Computers: POST (PowerOnSelfTest) und Start des Betriebssystems Hardware