PC mit offener Seitenwand

Präsentation zum Thema: "PC mit offener Seitenwand"—  Präsentation transkript:

1 PC mit offener Seitenwand
Netzteil CPU IO-Geräte: Laufwerke mit externem Speicher IO-Erweiterungen Mainboard Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

2 Mainboard Das Mainboard besteht aus einem Plastikbrett, vielen Chips und Sockeln darauf, die mit Leiterbahnen auf diesem Brett verdrahtet sind. Damit die Leiterbahnen überschneidungsfrei verlaufen können, sind sie in 4-6 Schichten angelegt. Das Mainboard enthält die CPU, Speicherchips, IO-Steuerungen und eine Reihe direkter Geräteschnittstellen (Tastatur, Maus, Drucker ..). Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

3 Die Bausteine kommunizieren über Bussysteme miteinander.
Mainboard Die Bausteine kommunizieren über Bussysteme miteinander. Die Steuerung dieser Bussysteme und Verbind-ungen wird vom Chipset (Satz von Chips) über-nommen. Dieser Chipset wird immer mehr in wenige Chips integriert, sie besitzen mittlerweile eine riesige Funktionalität. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

4 Mainboard - Aufbau Chipset
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5 Mainboard - Chipset 533 MHz Systembus AGP-Bus 1,0 GB/sec
Speicherbus 3,2 GB/sec, dual Channel 400MHz, Bitbreite 2*16-->4Byte/Halbtakt -->3,2GB/sec ATA-Schnittstelle PCI-Erweiterungsbus 133 MB/sec Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

6 Sternförmige Anordnung, in der Mitte der Hub. Die Northbridge wird zum
Mainboard - Chipset In der neueren Entwicklung gibt es neben dem „Brückensystem“ mit North- und Southbridge ein Hub-System (Hub = Verkehrsdrehkreuz). Sternförmige Anordnung, in der Mitte der Hub. Die Northbridge wird zum Memory Controller Hub(MCH), die Southbridge zum IO Controller Hub(ICH). Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

7 Kommunikation über einen Bus
Kommandos, Adressen, Daten Bus Busmaster Client Client Busverteiler Busmaster Fühlt sich adressiert. Ein Baustein gibt die Kommandos, alle anderen hören mit und reagieren, wenn angesprochen Nur ein Busmaster kann die Kontrolle erhalten und Kommandos geben. Er beantragt die Kontrolle beim Busverteiler und erhält sie von diesem. Der kontrollierende Busmaster legt ein Kommando und eine Adresse auf den Bus (Steuer- und Adressleitungen), ein angeschlossener Baustein fühlt sich angesprochen und reagiert auf das Kommando. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

8 Kommunikation über einen Bus
Der Baustein tauscht - getaktet mit dem Bustakt - mit dem Busmaster Daten aus. Übertragungskapazität Angabe der maximalen Datenübertragungsrate Kmax in Mbyte/sec T Takt in MHz N Zahl der Takte, die zum Übertragen eines Wertes benötigt werden. M Zahl der Bytes, die parallel übertragen werden (Datenbreite/8) Kmax = M * (T / N) Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

9 Speichertechnologien
Halbleiterspeicher Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

10 Festwertespeicher (...ROM)
ROM: Read Only Memory Speicher mit „festverdrahtetem“ Inhalt PROM: Programmierbares Read Only Memory wie ROM, jedoch wird erst im letzten Schritt der Fertigung der Inhalt „eingebrannt“. EPROM: Erasable PROM Das Einbrennen kann rückgängig gemacht werden und neu Eingebrannt werden, aufwendige Technologie Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

11 Festwertespeicher (...ROM)
EEPROM: Electrical EPROM, Löschen einfacher Flash ROM: ähnlich EEPROM, Löschen und Be-schreiben noch einfacher, Datensticks, dig. Foto-graphie u.a. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

12 Flüchtige Speicher: Technologie
Static Random Access Memory (SRAM) Statischer Speicher mit direktem Zugriff, d.h. die Speicherzellen sind direkt adressierbar. 3-5 V BL BL Es ist das bekannte Flip-Flop. Über BL wird gelesen und geschrieben. W ist der Schreib-/Lese-impuls. Er schaltet das FF auf die Leitung BL durch. 0 V 0 V W Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

13 Flüchtige Speicher: Technologie
Dynamic Random Access Memory (DRAM) Statischer Speicher mit direktem Zugriff, d.h. die Speicherzellen sind direkt adressierbar. BL Der Schreib-/Leseimpuls W schaltet den Kondensator auf die Leitung BL. Lesen: der gespeicherte Wert (Aufladung) wird auf BL geschaltet. Schreiben: der Kondensator wird auf den Wert von BL aufgeladen. Da der Kondensator sich entlädt, muss in regelmäßigen Abständen ein „Refresh“ erfolgen. (Lesen und Zurückschreiben) 0V oder 3-5V Aufladung Konden-sator 0 V W Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

14 Flüchtige Speicher: DRAM-Bausteine
DDR: Abkürzung für DDR-SDRAM Ein SDRAM mit einer Double Data Rate, pro Takt werden 2 Werte übertragen. „QUAD PUMPED“- Technologie: 2 Kanäle à 16 bit werden im DDR Modus betrieben. Mit einem Takt werden vier 16-bit-Werte übertragen. Taktraten: 266 MHz, 333 MHz, 400 MHz 400MHz, Bitbreite 2*16-->4Byte/Halbtakt--> 8Byte*400MHz -->3,2GB/sec Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

15 Flüchtige Speicher: DRAM-Bausteine
Beispiel: 512 MB DDR-(SD)RAM PC Kapazität: 512 MB Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory Takt: 333 MHz (max. z.Zt. 400 MHz) Das PC333-Modul hat 2 Takte CAS-Latency und je 3 Takte RAS Precharge und RAS-to-CAS Delay. Manchmal auch nur als CL2 (CAS-Latency 2) bezeichnet. RAS- und CAS-Lat. sind Verzögerungszeiten beim Lesen/Schreiben. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

16 Flüchtige Speicher: RDRAM
Der Rambus-Speicher funktioniert nach einem anderen Prinzip als der SDRAM-Speicher. Das Kernstück des Rambus-Speichers ist ein Direct Rambus Channel, ein 16 Bit breiter Bus, der mit bis zu 400MHz betrieben wird. Da hier auch beide Flanken des Taktsignals verwendet werden ergibt sich eine max. theoretische Datenübertragung von 1,6GB/s. Die 'Dual Channel'-RDRAMs, erreichen 3,2GB/s , da zwei Speicher-Channels vorhanden sind. Der RAMBUS-Speicher konnte sich wegen des Preises nicht bis heute durchsetzen. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

17 Magnetic RAM, Speicher auf magnetischer Basis
Speicher: MRAM Noch nicht endgültig Serien reif. MRAM Magnetic RAM, Speicher auf magnetischer Basis Magnetisierbare Schichten U Strom Stromdurchfluss abhängig von der Magnetisierungsrichtung der oberen Schicht. Umprogrammierung durch Anlegen einer höheren Spannung U. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

18 Speicher im PC: Speicherhierarchie
SRAM DRAM Aus Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

19 Speicher im PC: Registerspeicher
Die Bedeutung der Register wurde bereits behandelt. Speicher mit dem schnellsten Zugriff. Zusätzlich zu den allgemeinen Registern (Zwischenspeichern von Daten) gibt es eine Menge von Spezialregistern. Zugriffszeit ist sehr schnell: 1 Takt der CPU. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

20 Speicher im PC: Pufferspeicher
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21 Noch Pufferspeicher Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

22 Noch Pufferspeicher Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

23 Speicher im PC: Arbeitsspeicher
Realisiert als DRAM (Dynamic Random Access Memory). Die Speicherzellen haben die Länge 8 bit = 1 byte. Sie sind ab 0 durchlaufend adressiert. Die CPU hat unmittelbaren Zugang zu diesem Speicher. Zweck: Der Arbeitsspeicher enthält alle Programmtexte und Daten, auf die von der CPU direkt zugegriffen wird. Größenordnung: bis zu 1 Gigabyte (GB), in PC‘s meist 256 Megabyte (MB) oder 512 Megabyte (MB) . Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

24 Speicher im PC: Speichergrößen
Die Speichergröße wird angegeben in Vielfachen von 210 = 1024. Grund: Die Adressen im Computer sind Dualzahlen. „Runde Zahlen“ (Zahlen mit vielen 0‘en rechts) sind im Dualsystem Vielfache von 1024. 1024 = Kilo; = Mega; = Giga; = Tera Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

25 Speicher im PC: Speichergrößen
Anerkannte Einheiten: Byte KB MB GB 1 Byte 1 Kilobyte 1 Megabyte 1 Gigabyte 1 Terabyte Billion 1 Petabyte 1 Billiarde 1 Billion Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

26 Speicher im PC: Externe Speicher
Externe Speicher halten die Daten und Programme persistent (=dauerhaft) -im Gegensatz zu den internen Speichern, die, abgesehen von wenigen Ausnahmen, nicht persistent abspeichern. Technologie: Festplatten, Disketten, Bandlaufwerke: magnetische Schichten CD, DVD: optisch Kennzeichnung: hohe Speicherkapazität, Kosten/Byte niedrig. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

27 Datenkonsistenz (-stimmigkeit)
Arbeitet man mit einer Speicherhierachie, so muss man darauf achten, dass die Daten stimmig bleiben. Beispiel: Die Hausnummer einer Adresse in einer Adressdatei soll von einem Programm geändert werden. Die Hausnummer wird aus der Datei in den Arbeitsspeicher gelesen, dann per Instruktion über L2 und L1 in einem Register gespeichert und dort geändert und in den Arbeitsspeicher zurückgeschrieben. Tatsächlich landet der neue Wert erst einmal im L1 und/oder L2. Es gibt für die Cache-Speicher zwei Strategien: write thru(direktes Schreiben in den Hauptspeicher) und write back(späteres Schreiben in den Hauptspeicher). Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04

28 Datenkonsistenz (-stimmigkeit)
Man hat in den verschiedenen Speichern ein Orginal und mehrere oft nicht aktuelle Kopien. Es muss dafür gesorgt werden, dass am Ende das Orginal persistent in der Datei steht. Write back kann die Datenkonsistenz gefährden, z.B. bei einem Programm- oder Rechnerabsturz. Wer ist verantwortlich? Datei<-->Arbeitsspeicher<-->Register muss vom Programmierer veranlasst werden, L1,L2 sind für den Programmierer unsichtbar. Einf. in die Wirtschaftsinformatik 1- DV-Infrastruktur WS03/04