predavanja skripta kk 2

РЕПУБЛИКА МАКЕДОНИЈА Универзитет „Св. Кирил и Методиј“ – Скопје

Факултет за информатички науки и компјутерско инженерство

Компјутерски компоненти- дел 2 -скрипта-

Проф.д-р Коста Митрески

Скопје,2012 год.

2 Комјутерски компоненти – скрипта ......................................................за интерна употреба

С о д р ж и н а

1. Што е компјутер?

2. Матични плочи

3. Процесори

4. Меморија

5. BIOS

6. Чипсети

7. Медиуми за масовно складирање податоци

8. Интерфејси и магистрали

9. Видео систем

10. ПЦ Интерфејси


5. BIOS

• Деловите на матична плоча (процесор,меморија, chipset) не може да комуницираат без BIOS

• BIOS (Basic Input/Output System) – „Постојана“ програма сместена во чип на матичната плоча. – Порано – ROM чип, сега PROM чип

• Може да се репрограмира без да се отстрани чипот ФУНКЦИИ НА BIOS-от

• Активирање на компјутер – По вклучување напојување =>иницијализација на процесор (вградена

во него) – Последен чекор – скока на однапред дефинирана мемориска

локација и ја извршува програмата сместена на тоа место – Таа адреса е влезна точка за кодот на BIOS

• BIOS извршува секвенца за подигнување на оперативниот систем. • Иницијализира инсталиран хардвер • POST (Power-On Self Test) • BIOS го вчитува ОС и ја предава контролата • Потоа може да врши задачи на ниско ниво барани од ОС • Посредува меѓу chipset, CPU и другите повaжни системски

компоненти. • Целосна имплементација на функции од системско ниво бара

поддршка и од BIOS и од chipset – Поддршка на USB, – Plug and Play, ACPI – Управување со напојување (Power management) – Поддршка за AGP

Производители

– Phoenix, American Megatrends, Inc. (AMI), Award

ROM – чипови

• ROM (Read Only Memory) чип – Сместени на матична плоча (BIOS чип) – Содржат инструкции за координација на различни компјутерски

компоненти – Специфични инструкции за соодветната матична плоча – Инструкциите не се менуваат – StartUp инструкции

• Различни StartUp инструкции во ROM чип


– POST (Power On Self Test) – Set-up инструкции, се поврзуваат со CMOS инструкциите – BIOS инструкции, се поврзуваат со разновидни хардверски

периферни уреди – Boot инструкции, го повикуваат оперативниот систем (DOS, OS/2,

Windows, Linux)

STARTUP - процес

• Процес на стартување компјутер – настани што се случуваат од вклучување напојување додека компјутерот е спремен за работа

– Се вклучува напојување (се вклучуваат уредите за ладење) – Се прикажуваат информации на екранот – Компјутерот прави тестови на хардверот и ја одбројува RAM

меморијата • Компјутерот не може да работи без да прима инструкции - инструкции се

праќаат до процесорот (CPU) – Во StartUp процес инструкциите се читаат по следниот редослед

• Рутина за иницијализација: ги поставува сите BIOS функции, креира табела на сите BIOS програми (interrupt vectors)

• POST инструкции (за тестирање хардвер) • Disk bootstrap loader – го вчитува оперативниот систем од диск

(boot процес)

POST • POST (Power On Self Test)

– Прва инструкција во процес на активирање на компјутер. – Проверува дека компјутерските компоненти функционираат

правилно. – Тест на RAM (ја одбројува), веднаш по вклучување – Корисник нема право да менува и користи POST инструкции.

• Quick system check • Прескокнување на RAM тест (скратување на постапка на

POST) • Се прекинува со <Esc>

– Детекција на грешки • Пораки за грешки на екранот


• Ако грешката е во мониторот или графичката картичка, звучни пораки за грешка

– POST ги чита корисничките инструкции сместени во CMOS

CMOS

• CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor) – Мала количина меморија сместена во специјален RAM чип – Содржината се одржува со помош на батерија. – Чува системски податоци кои мора да се прочитаат за правилно

функционирање на компјутерот • Системски податоци

– 100 до 200 бајти податоци – Датум, време, дискетни единици и дискови

• Две групи CMOS податоци: – Податоци до кои POST нема пристап за време на системскиот тест

• тип на дискета или диск • Тип на RAM (POST одбројува RAM но не знае од кој тип)

– Податоци што содржат кориснички опции • Конфигурација

– Информациите фабрички се снимаат во CMOS. – Се менуваат само доколку се додаде различен или нов хардвер (нов

тврд диск, нов тип на RAM) – Корисник може да ги промени информациите

• Кориснички опции во CMOS – Датум и време – Различни системски параметри – Краток/долг системски тест – Редослед на подигнување на компјутер (тврд диск, дискета, CD-ROM,

USB) • Заклучок

– CMOS содржи витални системски податоци – Може да се менуваат од корисникот – Промените се вршат при стартување на компјутерот

SETUP-програма

• Програма за поставување (Setup програма)

– Комуникација со BIOS и CMOS – Се активира со притискање <Del> по вклучување компјутер – Мени со избори за поставување – Се излегува со <Esc> – Не се менува она што не се знае!!!!! – Поставувања за нови поинакви компоненти

• Друг тип тврд диск • CD-ROM на EIDE канал

• Промена на секвенца на подигнување (Boot sequence) – Од кој уред да го вчита оперативниот систем и да го подигне

компјутерот – Различни секвенци: A:, C:, D:; D:, C:, A:.

• Управување со напојување (Power Management)


– Штедење електрична енергија – Пример: Процесорот се исклучува по 1 минута неактивност.

• Заштита со лозинка (Password Protection) – Setup програмата може да се заштити со лозинка – Отстранување на батеријата

• Се брише лозинка и сите кориснички дефинирани поставувања во CMOS


BIOS-програми

• Се вчитуваат од ROM чипот при стартување • Програми поврзани со специфични хардверски уреди.

– BIOS рутина за тоа како компјутерот чита влез од тастатура • BIOS контролира хардвер • Корисник контролира хардвер повикувајќи BIOS рутина • Типична големина на BIOS е 1 MB. • BIOS на картички за проширување.

– Надворешен хардвер – „Надворешен“ BIOS мора да се вклучи во конфигурацијата

• Процес на стартување – BIOS се вчитува од ROM чипот. – Се вчитуваат системски податоци сместени во CMOS. – Се вчитуваат податоците од ROM чиповите на надворешните

картички, се спојува со BIOS – Сите вчитани рутини се сместуваат во RAM. Ги користи OS.

• BIOS рутините се многу едноставни • Многу програми ги прескокнуваат и запишуваат „директно“ во уредите

(drivers). • Пример, COM порта

– Max 9600 со BIOS – ОС презема и не користи BIOS рутина

• Обнова на BIOS (BIOS update) • Програмите од BIOS може да се обноват (update). • Инструкциите од BIOS се сместени во flash-ROM, кој може да се

репрограмира • Нов BIOS софтвер од Интернет • Посебен процес (flash на BIOS) • Треба целосно да одговара на типот, верзијата на BIOS и на матичната

плоча.


ПРОЦЕС НА ПОДИГНУВАЊЕ НА ПЦ (Boot process)

• Последен чекор во процес на стартување • Вчитува оперативен систем • Процесот на стартување има задача да го пронајде Master boot sector.

– Boot секторот е првиот сектор на кој било тврд диск (C) со опративен систем.

– Доколку има дискета во уредот A: (што нема boot запис), компјутерот не се подигнува до крај

• Од boot секторот се вчитува мал програмски сегмент (boot-strap). • Boot-strap програмата ја презема контролата врз компјутерот

– StartUp секвенцата завршува – Оперативниот систем (DOS, Windows, Linux) презема контрола.


ПРОТОК НА ПОДАТОЦИ НА МАТИЧНАТА ПЛОЧА

• CPU – мозокот на компјутерот • Такт генератор – срцето на компјутерот • Магистрали – нервен систем (крвоток) на матичната плоча

– Го поврзуваат CPU со сите останати компоненти • Различни типови магистрали • „Жици“ на матичната плоча кои пренесуваат податоци меѓу различните

компоненти. Една жица може да пренесува само еден бит во даден момент


6. Chipset

• Систем од чипови (Chipset) – Ја дефинира матичната плоча – Основни карактеристики на мат. плоча

• Кои процесори ги поддржува • Типови RAM што може да се користат • Типови и брзини на магистрали • Дали поддржува стандарди како AGP и USB • Разновидни системски часовници (timers)

– Вообичаено се состои од два големи чипови (понекогаш три или повеќе)

• Од тука името множество чипови ФУНКЦИИ НА Chipset-ot

• Системски контролер (System controller) – Поддршка на процесорот за целиот компјутерски систем

• Мемориски контролер (Memory controller) – Врска на процесорот со меморискиот систем (главна меморија, cache

архитектури) • Контролер за периферии (Peripheral controller)

– Работа и контрола на влезно/излезните порти и диск интерфејси БЛОК - дијаграм

• Северен мост (Northbidge) – GMCH – интерфејс кон брзи компоненти

• CPU • Меморија • AGP видео

• Јужен мост (Southbridge) – ICH4 – компоненти со мали и

средни брзини • PCI магистрала • IDE инетрфејси • USB 2.0 порти • Аудио

– Сигнали за контрола на процесорот • Контрола на такт сигнали • Контрола на потрошувака на енергија • Контрола на прекини


Мемориски контролер

– Декодер на адреси • Од процесор кон меморија

– Освежување на меморија – Работа со грешки (ECC)

• Поддршка за брзина на CPU – поддржува повеќе/една брзина за соодветен процесор

– FSB брзина (host bus speed) – брзината со која CPU комуницира со chipset

• 66 MHz, 100 MHz, 133 MHz, 200 MHz (double/quad pumped до поголеми брзини)

– CPU множител – множител на брзината на FSB за да се добие внатрешната фрекцвенција на CPU

• CPU множители од 3.0x до 10.0x и повеќе. • Пр. 1200 MHz Pentium III/1.2G процесор со 133.33 MHz FSB има

9.0x множител (9.0 x 133.33 = 1200.0) • Pentium 4 процесори користат множител за основната брзина

на магистралата (100, 133 или 200 MHz), не на quad-pumped брзината (400, 533 или 800 MHz).

• Мемориска магистрала – поврзува chipset со главна меморија – Брзина на размена на податоци меѓу главаната меморија и chipset-от – Слични брзини со FSB


СИСТЕМСКИ КОНТРОЛЕР

• Timing circuits (Кола за генерирање на различни тактови) – system clock (системски часовник), – bus clock (такт на магистралата), – video clock (такт за видео системот), – real-time clock (часовник за реално време).

• Осцилатори – генератори на такт сигнали – Различните тактови може да бидат посебни или “врзани” заедно.

Најчесто сите такт сигнали се добиваат од едно место со што автоматски се синхронизирани.

– Единствен осцилатор и делители/множители на фреквенции – Делители (ја намалуваат ратата на оцсилирање за одреден фактор) – Множители (ја зголемуваат ратата на оцсилирање за одреден

фактор ) – Пример: 133MHz осцилатор директно го контролира меморискиот

систем. Делител на фреквении го намалува сигналот на 1/4 за работа на PCI магистралата.

• Контрола на прекини (Interrupt controller) • DMA (Direct Memory Access) – без работа на процесорот • Интерфејс кон магистралите (Bus interface) • Управување со напојување

КОНТРОЛА НА ПЕРИФЕРИИ

• Интерфејс за тврди диcкови (Hard disk interface) – Стандарди за поврзување на тврди дискови

• Контролер за дискетни уреди (Floppy disk controller) • Контролер за тастатура (Keyboard controller) • Влезно/излезни порти


ПОДРШКА НА ПРОЦЕСОРИ

• Може да поддржува една од фамилиите процесори: – Intel Pentium Pro/Pentium II/Celeron/Pentium III (шеста генерација CPU) – Intel Pentium 4/Celeron (седма генерација CPU) – AMD Athlon/Duron (шеста генерација CPU) – AMD Hammer-серија (седма генерација CPU) – Нови процесори (Intel Core, Intel Core 2 архитект.) – Се разликуваат во начинот на работа со меморија, cache, други

системски компоненти


ГЕНЕРАЦИЈА НА ИНТЕЛ- чипсетови

• 4 серија Intel chipset-и за 6-та генерација CPU – 440EX, 440LX, 440BX, 440ZX

• Pentium II (66, 100 FSB), Pentium III (100, 133 FSB), Celeron (66, 100 FSB)

• 8 серија, 6-та генерација CPU – 810, 810E, 820, 820E, 840, 815, 815E (најдобар во генерација, со 815

вградена поддршка за графика) • Pentium II (100 FSB), Pentium III (100, 133 FSB), Celeron (66, 100

FSB)

• За 7- генерација CPU – 1 генерација, 850, 845 – Pentium IV, Host bus (100MHZ – quad-pumped) – 2 генерација, 850E, 845E – Pentium IV, Host bus (400/ 533/ 800MHZ) – 3 генерација, 875P, 865P – Pentium IV, Host bus (400/ 533/ 800MHZ)

• 875P – базиран на 845, • 800 MHz FSB, • нови Prescott Pentium 4 процесори, • нов Southbridge, • поддршка за Serial ATA, • двоканален DDR-SDRAM


• Core 2 чипсети – 945GC (Core 2 Duo / Pentium DC FSB 533/800 MHz, DDR2 533/667

MHz, max mem. 4GB) – 975X (Core 2 Quad / Duo, FSB 533/667/800/1066/1333, DDR2

400/533/667/800 max mem. 8GB) – X38 (Core 2 Quad / Duo FSB 800/1066/1333/1600, DDR3 1333 / DDR2

800 max mem. 8GB) – X48 (Core 2 Quad / Duo / Core 2 Extreme Quad / Duo, FSB

1066/1333/1600, DDR3 1600/1333/1066 max mem. 8GB) АМД-чипсетови

• За 6- генерација CPU – 1 и 2 генерација: AMD 750,VIA KX133, VIA KT133

• Slot A, SocketA, Athlon/ Duron • 66/100/133 MHz FSB • SDRAM

– 3 генерација: AMD 760, AMD 760MP, VIA KT266, VIA KT266A, SiS 735, nVIDIA nForce

• SocketA, Athlon/ Duron • 66/100/133/166 MHz FSB • Поддршка за DDR-SDRAM

– Касна 3 генерација: VIA KT333, VIA KT400, VIA KT400А, VIA KМ400, VIA KT600

• Slot A, SocketA, Athlon/ Duron • 100/133/166/200 MHz FSB • Поддршка за DDR-SDRAM

– Касна 3 генерација: nVIDIA nForce2, nVIDIA nForce2 400 Ultra, nVIDIA nForce2 400

• SocketA, Athlon/ Duron • 100/133/166/200 MHz FSB

Поддршка за DDR-SDRAM


7.Магнетни и оптички медиуми за масовно складирање податоци Дискети и дискетни уреди

• Floppy disk (Дискета) е медиум за чување податоци • Позитивни аспекти

– Случаен пристап до податоците. – Податоците се организирани во траки и сектори. Глава за

читање/запишување. – Преносен медиум

• Floppy (меко, свитливо). Во заштитната обвивка е сместен магнетниот медиум. Тоа е мек (floppy), широк диск. Првите дискети имале и мека обвивка. Денешните имаат тврда обвивка, но магнетниот медиум не е променет.

• Floppy disk drive (FDD) (Дискетен уред) е уредот кој има задача да снима и чита податоци од дискета.

• Дискетните уреди работеле со 8 и 5.25-inch дискети. Денес работат со 3.5-inch дискети

• Подготовка за чување податоци на дискета: – Форматирање (денес дискетите доаѓаат претходно форматирани) – Форматирање ги креира физичките траки и сектори каде се чуваат

информациите. Форматирање на ниско ниво (физичко) – Форматирање ја креира и логичката структура што ја кориси ОС за

организација на податоците. Логичко (DOS форматирање) – Двете фази на форматирање се вршат одеднаш.

• Видови дискетни уреди и дискети

– 5.25-inch 160/180 KB (SSDD) • Еднострани (Single-Sided), двојна густина (Double-Density) –

SSDD. Први PC системи. – 5.25-inch 320/360 KB (DSDD)

• Двострани (Double-Sided), двојна густина (Double-Density) –DSDD. Стандард во старите PC системи.

– 5.25-inch 1.2 MB (HD) • Висока густина (High-Density) – HD. Двострани.

– 3.5-inch 720 KB (DD) • Двојна густина (Double-Density) – DD. Меѓу стандард. Раните

286 системи. Помошен уред во PC 286, 386 и 486 системите. – 3.5-inch 1.44 MB (HD)

• Висока густина (High-Density) – HD. Стандарден FDD во денешните PC системи речиси цела деценија. Уредите читаат, запишуваат и форматираат каква било 3.5-inch HD или DD дискета.

– 3.5-inch 2.88 MB (ED) • Последен стандард. Поради цената не е раширен и денес

речиси не постои.


• FDD контролери – Старите PC системи користеле посебна картичка за FDD контролер. – XT и AT системите и раните 386 системи, користеле комбинација од

HDD/FDD контролер картичка. – Тековните системи користат вграден FDD контролер на матична

плоча. – Се разликуваат по максималниот податочен пропусен опсег.

• Првите контролери работат со брзина од 250 Kb/s и поддржуваат 360 KB 5.25-inch и 720 KB 3.5-inch дискети.

• Тековните контролери работат со брзини од 500 Kb/s и поддржуваат кој било стандарден тип дискети

• Податочни кабли (Data cable) – Сите FDD податочни кабли користат стандардно 34-пинско

поврзување. Конекторите се различни. – 5.25-inch уреди користат card-edge конектор. – 3.5-inch уреди користат header-pin конектор. – Претходните FDD стандардни кабли имаат најмалку три конектори

• Еден за поврзување со FDD интерфејс на матичната плоча • Два за поврзување два разклични уреди.

– Новите системи најчесто поддржуваат само еден дискетен уред. Каблите имаат два конектори.

• Еден за поврзување со FDD интерфејс на матичната плоча • Еден за поврзување на самиот уред.

• BIOS ги препознава дискетните уреди како A: или B: во зависност од: – Поставувањето на посебните jumper-и на матичната плоча – Позицијата на кабелот каде е приклучен.

• Денешните дискетни уреди имаат две можни поставувања DS0/DS1 или DS1/DS2.

– Многу понови 3.5-inch уреди се постојано поставени на втората позиција (DS1/DS2).

• BIOS го препознава уредот поставен на првата DS позиција (DS0/DS1) како A:, додека уредот поставен на втората (DS1/DS2) како B: доколку за поврзување на уредите се користи прав (рамен) - straight-through кабел.

• Сепак, кај стандардните FDD кабли за два уреди, жиците 10 до 16 се свртени (twisted). Се променуваат значењата на поставеноста на jumper-поврзувањата.

– Уред поставен на втората позиција (DS1/DS2) и поврзан на крајниот конектор системот го гледа како прв уред (DS0/DS1 или A:) поради извртувањето.

Ако се работи за кабел што поврзува само еден уред и кабелот е извртен, тогаш за уредот да биде препознаен како A:, треба да се постави на втората DS позиција


• Конектори • Оригиналните FDD контролери користеле т.н. edge конектори за

поврзување со уредот. • Од 1984, контролерите користат pin конекттори. • Слично и конекторите за самите FDD уреди поминале од edge конектори на

pin конектори. • Денес се користат pin конектори.

• Напојување – Денешните 3.5-inch уреди за напојување ги користат помалите Berg

конектори


ХДД – тврди дискови

• Еден или повеќе магнетни дискови поставени еден над друг, затворени во метална кутија.

• Тврдиот диск содржи сé со што работи компјутерот: – Оперативен систем – Програми – Податоци

• Технологијата на тврдите дискови се развива повеќе од 40 години. • Првите тврди дискови широко распространети во персоналните компјутери

по 1983-84 имале дијаметар 5,25’’ • Денешните дискови имаат дијаметар од 3,5’’ и многу голем капацитет

(надминува 160GB). • Тврдите дискови се составени од магнетни плочки (дискови) на кои е

нанесен слој од магнетен материјал од двете страни. • Плочките се поставени една над друга на една оска. Оската е поврзана со

мотор што овозможува сите плочки заедно да ротираат брзо во


внатрешноста на метален контејнер. Плочките не се допираат помеѓу себе (лебдат над мали воздушни перничиња).

• Податоците се читаат и запишуваат со помош на т.н. глави за читање и запишување (read/write head). Тие ги регистрираат битовите запишани на магнетниот слој што поминува под нив.

• Глави за читање и запишување се движат истовремено. За секоја плочка се потребни 2 глави, по една за секој магнетен слој.

• Главите за читање и запишување се придвижуваат со помош на т.н. рака, која се движи кон внатре и кон надвор над површината на плочката, по радиусот.

– Тврд диск со три плочки ќе има 6 раце, а на секоја од нив има глава за читање и запишување.

Синхроното движење на рацете го изведува електро-механичкиот систем, наречен актуатор.

Организација на ХДД

• Траки – При секое читање или запишување, главите откако ќе се

позиционираат на соодветната локација застануваат, по што само магнетните плочки продолжуваат да се движат (ротираат). Секој пат кога плочката ќе изврши едно завртување, главата „исцртува“ полн круг на нејзината површина. Овој круг се нарекува трака.

• Цилиндри – Секоја глава посебно, опишува трака околу нејзината страна од

соодветната плочка. Сите глави се движат заедно и истовремено. Тоа значи дека сите глави ќе бидат поставени на исто растојание од центарот на плочките, односно на ист радиус. Секоја глава на таа


позиција опишува трака, додека сите траки по вертикалата на позицијата каде се наоѓаат главите опишуваат цилиндар.

– Бројот на цилиндри во еден тврд диск е ист со бројот на траки од една плочка. Колку е поголем бројот на цилиндри, толку поголема количнина на податоци може да се запише на дискот.

– На почетокот тврдите дискови имале околу 312 цилнидри. Денес имаат илјадници.

• Сектори – Секоја трака е поделена на помали кружни лаци наречени сектори. – Секторот е основната единица за складирање податоци кај сите

уреди за складирање. – Единица – кластер (cluster) - групација од повеќе сектори (4K, 8K,

16K, 32K). – Големината на секторот е 512 бајти. – Бројот на сектори по трака зависи од дизајнот на дискот. Постарите

дискови имале ист број на сектори на секоја трака. Денес (со технологијата Multiple Zone Recording – MZR) е возможно да се запишат различен број сектори на различните траки.

Константна аголна брзина (Constant angular velocity) – Сите плочки ротираат со единствена, константна рата што се мери во

вртења во минута (Revolutions Per Minute - RPM). Оваа брзина не се менува додека дискот работи.

– Снимање информации со користење на константен спин се нарекува константна аголна брзина.

– Во секој период и над секоја трака, главата за читање и запишување за ист временски интервал на било која трака поминува ист пат мерен во степени.

– Патот што го поминува главата, мерен линеарно (во сантиметри) се разликува во зависност од тоа дали главата е повнатре (помал пат) или понадвор (поголем пат). Сепак бројот на битови (количината информација) сместена на секоја трака на плочката е ист, без разлика дали траката е повнатре или понадвор.

– Должината на секторот на секоја трака е различна, бројот на сектори е ист (кај постарите). Со MZR тоа е сменето.

• Константна линеарна брзина (constant linear velocity) – Брзината на вртење на дискот се менува во зависност од позицијата

на главата за читање/запишување во однос на центарот. Во секој даден период, под главата поминува еднаква должина на траката (во сантиметри)

– Кон крајот на дискот, помала брзина, повеќе битови (податоци) може да се сместат на секоја трака, отколку на внатрешните траки. Ваков диск може да содржи повеќе податоци.

– Недостатоци: постојано менување на брзината на ротација, инерција, спори

– Се користат за специјани намени, кога брзината на одговор не е од клучно значење

– Должината на секторот на секоја трака е иста, бројот на сектори на траките е различен


• Брзина • Првите тврди дискови за ротирање на плочките користеле синхрони мотори

со брзина од 3600 вртежи во минута (RPM). • Денес се користат серво-контролирани еднонасочни мотори. • Денес најспорите тврди дискови ротираат со 4200 RPM и најчесто се

користат кај преносните компјутери. • Типични брзини на тврди дискови: 7200, 10000, 15000 RPM. • Латентност (Доцнење) • И покрај големата брзина со која ротираат тврдите дискови, тие не се во

можност да ги достават побараните информации во истиот момент. Секогаш постои мало доцнење наречено латентност (latency).

• Колкаво време ќе помине од моментот на задавањето на командата за читање/запишување на тврдиот диск, до поставувањето на главата на позиција од која може да ги исчита/запише податоците.

• Просечно, потребно е завртување на плочките за половина круг. • Рата на податочен пренос • Брзината на ротирање на плочките во тврдиот диск влијае и на брзината со

која може континуирано да се читаат податоци од дискот. Со зголемување на брзината на ротација, поголем број на битови поминуваат под главата за читање/запишување во даден период, што резултира во поголем пренос на податоци – повеќе бити во секунда.

• Брзината со која информациите се пренесуваат од тврдиот диск до компјутерот се нарекува рата на податочен пренос (data-transfer rate).

• Ратата на податочен пренос се мери во мегабити во секунда (Mb/s) или мегабајти во секунда (MB/s). Денес типични вредности за ратата на податочен пренос се 10, 20, 30 MB/s.

• Оптичките медиуми се изработени од провиден патеријал (пластика,

стакло) • Податоците се читаат со помош на тенок и прецизно насочен ласерски зрак. • Предности: капацитет (густина на податоци) и стабилноста. • Податоците запишани на оптички медиуми имаат подолг животен век

(подолг од 50 год.) • Оптички медимуми: CD дискот (Compact Disk), CD-ROM, DVD. • Compact Disk (CD) • Compact Disk (CD) како концепт е воведен во 1980 година од страна на

компаниите Philips и Sony. • Основната намена: да ги замени LP плочите, да смести повеќе музика и да

обезбеди поголем квалитет на звукот. • Музиката на CD дискот е запишана како милиони битови „издупчени“ во

пластиката. CD дискот е организиран во траки (песни), при што на секоја


трака и е придружен реден број. Предноста на CD-то е во високиот квалитет на рапродукција на музиката и секако отсуството на шумови од околината.

• CD-ROM (CD-Read Only Memory) • Големиот успех на обичното CD за чување на музика. • Во 1984 година е претставен CD-ROM како медиум за чување податоци. • Во почетокот на CD-ROM можело да се „пишува“ само фабрички, поради

што CD-ROM уредите биле задолжени само за читање на податоците. Од тука доаѓа и неговото име (Read Only Memory).

• Кај CD-ROM-от податоците се сместени во сектори што може да се исчитуваат независно (како кај тврд диск).

• CD-ROM е пластичен диск со дијаметар од 4,8’’ (12 cm). • Количина на податоци што може да се запише на еден CD-ROM: 650, 700

или 800 MB. • За работа со CD-ROM дискови се користи соодветен CD уред што може да

ги чита запишаните податоци. • Во моментот кога CD-ROM дискот ќе се постави во уредот, тој почнува да го

ротира. • Потребни се неколку секунди за да се постигне оперативна брзина. По тоа

време, уредот е спремен да чита од дискот.

• CD дисковите се изработени од едноставно парче пластика (има обиди и за изработка од стакло) со дебелина од 1,2 mm.

• Основниот составен дел на дискот е посебно моделирана провидна поликарбонатна пластика.

• При процесот на производство, во пластиката се втиснуваат микроскопски дупчиња (испакнатини).

• Тие на дискот се организирани како една единствена, континуирана и многу долга спирална трака од податоци.

• Откако ќе се формира парчето пластика (со втиснување на дупчињата), се нанесува многу тенок слој од рефлективен алуминиум. Тој ги покрива и штити дупчињата (испакнатините). Над алуминиумот се нанесува уште еден заштитен слој од акрил. Овој слој го штити алуминиумот. Над акрилниот слој се поставува слојот на кој се втиснува насловот (label).

• Алуминиумскиот слој ја има најзначајната улога за читањето на податоците. • Податоците кај CD дисковите се исчитуваат со помош на ласерски зрак.

Дупчињата рефлектираат помалку светлина, а останатиот сјаен дел од површината повеќе светлина. Разликата во рефлектираната светлина се детектира од сензор кој издупчените и сјајните делови од површината ги регистрира како 0 и 1.

• CD дисковите имаат една единствена спирална трака каде што се запишани податоците. Спиралната трака започнува од центарот на дискот и се одмотува кон надвор. Овој факт овозможува димензијата на CD дискот да биде и помала од 4,8’’. Сепак, на сметка на тоа, дискот ќе може да смести помалку податоци.

• Ширината на траката е многу, многу мала. Таа изнесува 0,5 микрони. Расотјанието помеѓу траките изнесува 1,6 микрони. Дупчињата (испакнатините) што ја сочинуваат траката имаат уште помали димензии.


Видови цд- дискови

• Забрзан развој на технологијата на ова поле. Повеќе типови медиуми и уреди што покрај читањето имаат способност и да запишуваат податоци:

• За да се овозможи запишување на податоци на CD дисковите со помош на ласер, кај специјалните CD-R дискови постои уште еден слој.

• Тој слој е изработен од обоен материјал што ги менува своите рефлектирачки својства под дејство на ласерот. Обоениот слој е фотореактивен и реагира на зголемената температура од ласерот. На тие места се создаваат дупчиња што не рефлектираат светлина.

• Системот што овозможува бришење и повторно запишување на CD дискови се нарекува CD-RW (CD-ReWritable) систем.

• Се користат специјални CD-RW дискови базирани на медиум со променлива фаза (phase-change). Рефлектирачкиот слој на дискот е изработен од материјал што ги менува своите рефлектирачки својства во зависност од тоа дали е во аморфна или кристализирана форма.

• Кај празен диск целиот рефлектирачки медиум е во кристализирана форма и има поголема рефлективност. Во аморфна состојба рефлективноста опаѓа за неколку проценти.

• При запишувањето на податоците, соодветните точки се загреваат на повисока температура, преминуваат во аморфна состојба и ја намалуваат рефлективноста (стануваат 0). Точките што остануваат во кристализирана форма се детектираат како 1.

• Бришењето на CD-RW дискови подразбира „загревање“ на дискот на пониска температура, при што целата површина (или соодветни делови) ќе рекристализираат.

Тип на уред Име Уредот може да

CD-ROM Compact Disk Read Only Memory Чита CD-ROM и CD-R

CD-ROM multiread

Compact Disk Read Only Memory Чита CD-ROM, CD-R и CD-E


CD-R Compact Disk Recordable

Чита CD-ROM и CD-R. Запишува само еднаш на специјални дискови наречени CD-R

CD-E или CD-RW

Compact Disk Erasable или Compact Disk ReWritable

Чита CD-ROM и CD-R. Запишува и повторно-запишува (re-write) на специјални Дискови наречени CD-E / CD-RW.

• Брзината на уредите за работа со CD дискови се означува со т.н. x-фактор. • Основна брзина е брзината на првите аудио CD дискови и е означена со 1x.

– Уред означен како 2x има двапати поголема брзина. Уред означен како 12x има 12 пати поголема брзина

– Денешните уреди имаат брзини и до 52x.

Тип на CD-ROM

Рата (пренос на податоци)

Вртежи во минута Највнатрешна - најнадворешна трака

1X 150 KB/sec 200 – 530

2X 300 KB/sec 400-1060

4X 600 KB/sec 800 – 2120

8X 1.2 MB/sec 1600 – 4240

12X-24X 1.8-3,6 MB/sec

2400 – 6360

• За константна рата за пренос на податоци, неопходно е брзината на

ротирање на CD дискот да се менува во зависнот од тоа дали се читаат податоци од внатрешна трака или од трака поблиску до надворешниот крај.

Постојат и уреди кај кои CD дискот ротира со иста брзина при читањето на која било трака. Тогаш ратата на пренос на податоци е променилва и се разликува кај внатрешните и кај траките поблиску до крајот на дискот. x-факторот е различен, помал во внатрешноста, а поголем на краевите. DVD (Digital Versatile Disk)

• DVD дискот е втората генерација на оптички медиуми. • DVD дискот е сличен на CD диковите, но содржи многу поголемо

количество податоци. • Стандарден DVD диск содржи 7 пати повеќе податоци од CD диск. • DVD дискот е со иста големина (дијаметар од 4,8’’) и со иста дебелина како

и CD диск.


• Се изработуваат од истите материјали и со истите методи на производство. Податоците и на DVD диск се запишани во форма на мали дупчиња (испакнатини) втиснати на спиралната трака на дискот.

• Ласерот што се користи кај DVD дисковите е попрецизен (може да чита од помала површина).

• Дупчињата кај DVD дискот се помали и се мерат во нанометри (nm). • Тоа овозможува податоците да се запишуваат во неколку слоеви, со што ќе

се искористи целата дебелина на дискот. Според бројот на страни и слоеви се разликуваат еднострани и двострани, односно еднослојни и двослојни DVD дискови.

• Различен x-фактор од CD уреди • DVD уредите ротираат побрзо од CD

уредите. • Димезиите на дупчињата

(испакнатините) што треба да се прочитаат се неколку пати помали.

• Брзината на читање на податоци на 1x DVD уред да биде околу шест пати поголема отколку кај 1x CD уред.

CDфактор DVD фактор

Податочна рата (Raw Data Rate)

1x 0.17x 4.32Mbits/sec



6x 1x 26.2Mbits/sec

12x 2x 52.4Mbits/sec

24x 4x 105Mbits/sec

30x 5x 131Mbits/sec

36x 6x 157Mbits/sec


Формат Капацитет

Едностран/еднослоен 4.38 GB

Едностран/двослоен 7.95 GB

Двостран/еднослоен 8.75 GB

Двостран/двослоен 15.9 GB

• DVD-ROM (DVD – Read Only Memory). Само се читаат податоци што се фабрички запишани.

• Постојат и уреди што може и да запишуват податоци на специјални DVD дискови:

• DVD-R (DVD - Recordаble). – На овие DVD дискови, може само еднаш да се запишат податоци.

Чуваат 3,95 GB или 4,7 GB подтаоци. • DVD RAM (DVD Random Access Memory).

– Ова се првите DVD дискови на кои може да се запишува и презапишува.

– На овие дискови се запишува и брише исто како кај тврдите дискови. – Може да складираат до 4,7 GB податоци по страна.

• DVD-RW и DVD+RW (DVD ReWritable). – Два слични стандарди. – DVD-RW овозможува бришење на податоците но само цел диск

одеднаш. – DVD+RW е вистинска меморија со случаен пристап, бидејќи

овозможува промена на било кој сектор од дискот независно од другите.


8. Интерфејси кон медиумите за масовно складирање

• Интерфејсот за тврди дискови го дефинира физичкото и логичкото поврзување на дискот со компјутерот.

• Integrated Drive Electronics (IDE) интерфејс – IDE најчесто користен интерфејс за PC компјутери од раните 1990-ти

до 2003. – IDE официјално е дефиниран како ATA. Се нарекува и Parallel ATA

(PATA) за да се разликува од новиот интерфејс Serial ATA (SATA). IDE се уште се користи во новите системи иако полека е надминат од SATA.

• Serial ATA (SATA) интерфејс – Serial ATA (SATA) е нова технологија која ќе го замени паралелниот

IDE/ATA интерфејс. – Предности на SATA:

• Подобро каблирање и конектори. • Поголем пропусен опсег • Поголема надежност

– PATA и SATA не се компатибилни (на физичко и електрично ниво). Постојат адаптери за поврзување на SATA уреди со PATA интерфејс и обратно.

– SATA е компатибилна со PATA на софтверско ниво. • Small Computer System Interface (SCSI) интерфејс

– SCSI тврдите дискови најчесто се користат во серверски системи – Предности: зголемени перформанси во однос на IDE и SATA за

multitasking и повеќекориснички околини; можност за сериско поврзување повеќе уреди на еден компјутер.

– Разновидни SCSI интерфејси, различни физички и електрични карактеристики и рати на пренос.

– Модерни SCSI дискови се најголеми и најбрзи достапни дискови, иако IDE и SATA се доближуваат.

• Integrated Drive Electronics (IDE) познат и како AT Attachment (ATA)

интерфејс. • Поврзување тврди дискови и други уреди . • Стари системи: посебен диск и картичка за контролер. Ограничен пропусен

опсег. • Во 1986 Compaq и Western Digital ги комбинираат тврдиот диск и

контролерот во еден уред креирајќи IDE поврзување. Модерните системи имаат IDE интерфејси вградени во матичната плоча.

• ATA-1 – Оригиналната IDE спецификација. 40 пински интерфејс. Поддржува

два диск уреди на еден кабел. Повлечен 1999. • ATAPI (ATA Packet Interface)

– Првиот ATA стандард поддржува само тврди дискови. – ATAPI стандард за CD-ROM уреди и уреди за ленти. Овие уреди се

поврзуваат на стандардна ATA порта. – Иако ATAPI уредите се поврзуваат на ATA порти, тие не се ATA

уреди и се разликуваат од АТА тврд диск. • ATA-2


– Подобрен стандард. Побрзи режими на работа (DMA), подобрена поддршка за Plug-and-Play и поддршка за Logical Block Addressing (LBA). Повлечен 2001.

• ATA-3 – Зголемена надежност, подобро управување со напојување, вградена

поддршка за Self Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART). Уредот сам го предупредува компјутерот за грешки.

• ATA/ATAPI-4 – Спојува ATA-3 и ATAPI во еден стандард. Вклучува Ultra DMA 33.

• ATA/ATAPI-5 – Тековен стандард. ATA/ATAPI-5 формализира Ultra DMA 66.

• ATA/ATAPI-6 – Вклучува Ultra DMA 100 и 48-bit LBA со што се зголемува

максималната големина на дискот од 128 GB до 128 PB (милион пати поголемо)

• ATA/ATAPI-7 – Вклучува Ultra DMA 133. Други мали подобрувања.

• АТА стандардите на пазарот се познати како: • Enhanced IDE (EIDE)

– Western Digital IDE имплементација што ги проширува ATA-2 и ATAPI стандардите.

– EIDE поддржува: • По два уреди на примарниот и на секундарниот АТА интерфејс.

Вкупно 4 уреди. • Брзи режими на пренос (PIO-3 и DMA-1 или подобри); • Режим на адресирање Logical Block Addressing (LBA) mode; • Поврзување ATAPI уреди како CD-ROM и уреди за ленти.

– Подобрен BIOS кој ги елиминира ограничувањата за 504/528 MB под DOS.

– Поновите Western Digital уреди за тврди дискови ги поддржуваат ATA/ATAPI-4 и ATA/ATAPI-5 стандардите вклучувајќи Ultra-DMA/16 и /33 (UDMA режим 0 и 1) и Ultra-DMA/66 режими 2, 3, и 4.

• Fast ATA – Seagate IDE имплементација, прифатена од Quantum. – Fast ATA и Fast ATA-2 се базирани на ATA и ATA-2, но не и на ATAPI. – Fast ATA поддржува:

• Брзи режими на пренос (PIO-3 и DMA-1); • Режим на адресирање Logical Block Addressing (LBA) mode; • Read/Write Multiple commands, наречен Block Mode. • Fast ATA-2 поддршка за PIO-4 и DMA-2. • Новите Fast-ATA уреди поддржуваат Ultra ATA-33, -66, и -100.

• Ultra ATA – Проширување на ATA-2, предложено од Quantum и Intel и дел од

ATA/ATAPI-4 стандардот (за Ultra ATA-33 за UDMA режими 0 и 1), ATA/ATAPI-5 стандардот (за Ultra ATA-66 и UDMA режими 2, 3 и 4), ATA/ATAPI-6 стандарот (за Ultra ATA-100 и UDMA режим 5) и ATA/ATAPI-7 стандардот (за Ultra ATA-133 и UDMA режим 6).

– Ultra-ATA воведува CRC детекција на грешки за заштита на податоците при брзи DMA трансфери.


Режими на пренос на податоци

• Programmed Input/Output (PIO) – PIO пренос на податоци во кој CPU има улога на посредник меѓу

уредот и меморијата. – Го вклучува процесорот и ја забавува неговата работа кај multitasking

ОС. – Модерните уреди користат DMA режим за брз пренос на податоци. – PIO сепак се користи за поврзување стари уреди со нови интерфејси

или обратно. • Direct Memory Access (DMA)

– DMA е режим на пренос на податоци кој овозможува бидирекционен тек на податоци меѓу уредот и меморијата без интервенција од CPU.

– Се зголемуваат перформансите. CPU врши други задачи за време на преносот.

– DMA не зголемува перформанси кај single-tasking ОС како DOS или 16-bit Windows

Master и slave поврзување

• ATA/ATAPI уредите може да се дефинираат како Master или Slave со поставување на соодветните jumper-и на самиот уред.

• 4 ATA/ATAPI уреди на 2 IDE интерфејси: – Primary Master, Primary Slave, Secondary Master, Secondary Slave

• Master – Доколку jumper се постави во Master позиција, се активира

вградениот контролер. Сите ATA и ATAPI уреди ја имаат оваа опција. – Оваа опција се бира доколку уредот е единствениот поврзан на

интерфејсот, или доколку е прв од двата поврзани уреди. • Slave

– Доколку jumper се постави во Slave позиција, се деактивира вградениот контролер. Сите ATA и ATAPI уреди може да се дефинираат како Slave.

– Оваа опција се бира доколку се работи за втор уред поврзан на интерфејс кој веќе има поврзано Master уред.

• Кога уредот ќе се дефинира како Master или Slave, тој ја презема таа улога, без разлика на кој конектор од ATA кабелот е поврзан.

ATA Каблирање

• ATA каблите имаат три 40-пински конектори: – еден за ATA интерфејсот – два за ATA/ATAPI уреди

• Стандардните ATA кабли ги имаат следните карактеристики: – ATA кабел е најмалку 10 inches (0.254m) долг, но не повеќе од 18

inches (0.457m). – Растојанието од конекторот на едниот крај и средниот конектор мора

да биде минимум 5 inch (0.127m) , а максимум 12 inch (0.304m) – Растојанието од конекторот на другиот крај и средниот конектор мора

да биде минимум 5 inch (0.127m) , а максимум 6 inch (0.152m)


– Pin 1 се препознава по обоена жица на кабелот (најчесто црвена на сив кабел)

• Три варијанти на ATA кабли • Standard

– Користи кабел со 40-жици и 40-пински конектори на сите три позиции – Сите 40 проводници се поврзани со сите три конектори – Треба да се користи Master/Slave поставување на jumper-и за

поврзаните уреди. – Секој уред може да се поврза на која било позиција. Интерфејсот

исто така може да се поврзе на која било позиција (дури и на централната).

– Може да се користи со кој било ATA/ATAPI уред до ATA-33. – Ако се користат ATA-66/100 уреди тие ќе функционираат како ATA-

33. • Standard/CSEL

– Standard/CSEL ATA кабел е ист како претходниот, со таа разлика што пинот 28 не е поврзан меѓу средниот и крајниот конектор за уред.

– Поддржува Master/Slave и CSEL поврзување на jumper-и. – Поврзувањето на уредите и конекторите е битно. Интерфејс

конекторот е посебно означен или е во друга боја. Централниот конектор е за Master уредот, додека крајниот конектор, спротивно од интерфејс конекторот е за Slave уред.

• Ultra DMA (80-жици) – Користи кабел со 80-жици и 40-пински конектори на сите три позиции.

Дополнителните 40 жици се за заземјување за секој од 40 стандардни АТА пинови.

– Се користи со кој било ATA/ATAPI уред но за најдобри перформанси се користи со ATA-66 и ATA-100 уреди

– Сите Ultra DMA кабли се CSEL и може да се поврзат уреди и со Master/Slave и со CSEL поврзување на jumper-и.

• Конекторите се кодирани со бои: – Сина (Blue)

• Еден конектор е син. Тука се поврзува АТА интерфејсот. – Црна (Black)

• Спротивниот краен конектор е црн. • Се поврзува Master уредот (Device 0) или едниствен уред, ако

нема два. • Доколку се користи CSEL, црниот конектор го конфигурира

уредот како Master. • Ако се користи стандардно Master/Slave jumper поврзување,

Master уредот сепак мора да се поврзе на црниот конектор. • ATA-66, ATA-100 и ATA-133 не дозволуваат еден уред да се

поврзе на средниот конектор. – Сива (Gray)

• Средниот конектор е сив и служи за поврзување на Slave уред (Device 1), ако постои.


• Redundant Array of Inexpensive Disks • JBOD (Just a bunch of drives) • RAID 0 • RAID 1 • RAID 5

Stacked RAID

• SATA – Поврзување на внатрешни уреди за складирање (тврди дискови,

оптички уреди, магнетни ленти) • Стандарди

– Serial ATA 1.0 - Ultra SATA/1500 или SATA/150 • 1.5 GHz - 150 MB/s

– Serial ATA II (Ultra SATA/3000 или SATA/300) • 3.0 GHz - 300 MB/s

– Serial ATA III (Ultra SATA/4500 или SATA/450) • 4.5 GHz - 450 MB/s

• Намалени нивоа на напојување – ATA стандардите - 5.0V или 3.3V (ATA-100/133). Високо ниво на

напојување и голема густина на пинови - 100 MB/s најголема брзина на проток на податоци

– SATA: 500 millivolt (0.5V) peak-to-peak signaling. Помала интерференција.

• Поедноставно каблирање и конектори – SATA 7-жичен кабел. Намалени трошоци. Зголемена надежност.

Поедноставно спрoведување, полесен проток на воздух и ладење. – Може да биде долг 1 метар. (АТА има максимална должина од 0.45-

meter). Едноставна употреба и флексибилност. – Мал и поефтин SATA конектор

• Диференцијално сигнализирање (Differential signaling) – Покрај трите жици за заземјување, SATA кабелот користи

диференцијален пар за испраќање (transmit) (TX+ и TX-), како и диференцијален пар за примање (receive) (RX+ и RX-).

• Подобрена робусност на податоците – Супериорно детектирање на детекција и корекција на грешки – Подобрен интегритет на податоците на големи брзини.

• Компатибилност со ОС – SATA е идентична со PATA од гледна точка на ОС. – ОС ги препознава и користи SATA интерфејсите преку постоечките

драјвери. • Point-to-point топологија

– Еден SATA интерфејс за еден уред. – Подобрување на перформансите:

• Секој SATA уред има потполна 150 MB/s пропусна моќ само за себе.

• Со PATA само еден уред може да го користи каналот во даден момент. SATA урeдите може да читаат и запишуваат во кое било време без предвид на останатите уреди.

• Ако на еден PATA канал се инсталирани два уреди, каналот работи со брзината на поспориот уред. SATA уредите секогаш функционираат со најголемата брзина поддржана од уредот и интерфејсот.


• Компатибилност на уредите – Период на компатибилност меѓу SATA и PATA. Постојат адаптери за

PATA уреди кон SATA интерфејси и обратно • Карактеристики на SATA каблирање

– SATA користи поедноставни конектори и кабли. Конекторите се поврзуваат еднозначно.

– Конекторот за напојување е 15-пински, додека сигналниот SATA конектор е 7-пински.

– Двата краја на SATA сигнален кабел имаат идентични конектори. Секој од тие конектори може да се вклучи во приклучокот на уредот или во приклучокот на матичната плоча.

– Сигналниот SATA кабел може да има должина од 0 метри до 1 метар. Уредот може директно да се приклучи на интерфејсот без користење кабел.

– Конекторот има 7 контакти со еднозначно подредување за приклучок. – Конекторот за напојување (15-пина) има сличен физички конектор со

еднозначно подредување. – Предност на SATA каблирањето се значително помалите физички

димензии. • Конфигурирање SATA уреди

– Нема потреба од поставување jumper-и за одредување master/slave. – Секој уред има свој конектор со стандардни кабли за сигнали и

напојување. – Нема потреба од дефинирање на DMA во BIOS. – Сите SATA уреди и интерфејсот поддржуваат 48-bit LBA. – Нема потреба од конфигурација.


• SCSI (Small Computer Systems Interface) е I/O магистрала за општа намена. Се користи за поврзување тврди дискови и други уреди за складирање или пак за поврзување други уреди (скенери, печатачи и сл. надворешни уреди).

• Најмногу се користи кај сервери, каде се потребни подобрите перформанси на SCSI во однос на поефтините ATA интерфејси.

• SCSI стандарди – SCSI-1

• Прв SCSI стандард 1986. Денес е напуштен. • Метод за комуникација меѓу уреди – Иницијатор (компјутер) и

Цел (target) (диск или периферен уред) • Асинхрон режим (unclocked mode) и синхрон режим (clocked

mode). Командите и пораките секогаш се пренесуваат во асинхрон режим.

• SCSI-1 користи 50-пински конектор и за внатрешни и за надворешни поврзувања.


– SCSI-2 • SCSI-2 прифатен во 1994. Поголеми брзини на пренос на

податоци. Подобро дефинирање на командите и пораките за подобрена компатибилност.

• Разновидни конектори, во зависност од ширината и брзината на имплементацијта.

– SCSI-3 • Тековен SCSI стандард. Наместо еден, повеќе документи за

посебните компоненти. • Се карактеризираат по ширината (битови пренесени во такт циклус) , такт

сигналот, целокупна преносна моќ (throughput). • Ширината на магистралата одредува колку битови се пренесуваат во такт

циклус: – Narrow SCSI

• Пренесува еден бајт во такт циклус. 50-пински интерфејс дефиниран од SCSI-1.

– Wide SCSI • Пренесува два бајти во такт циклус. 68-пински паралелен

интерфејс дефиниран во SCSI-3 SPI документ. • Брзината на такт сигналот (signaling rate или clock rate), дефинира колку

често се случуваат преноси на податоци. Разновидни имплементации користат такт сигнали од 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz, 40 MHz и 80 MHz:

– SCSI • SCSI без додатна квалификација се однесува на рата на

пренос од 5 MT/s (MegaTransfers/Second) дефинирана во SCSI-1. SCSI-1 поддржува само narrow (8-bit) трансфери, SCSI-1 пренесува 5 MB/s (5 MT/s x 1 byte/transfer).

– Fast SCSI • Fast SCSI се однесува на 10 MT/s рата на пренос дефинирана

во SCSI-2. Ако се користи narrow интерфејс (Fast Narrow SCSI или simply Fast SCSI), пренесува 10 MB/s (10 MT/s x 1 byte/transfer). Со wide интерфејс (Fast Wide SCSI) пренесува 20 MB/s (10 MT/s x 2 bytes/transfer).

– Ultra SCSI (Fast-20 SCSI) • Ultra SCSI или Fast-20 SCSI се однесува на 20 MT/sрата на

пренос (SCSI-3 SPI document). Со narrow интерфејс (Narrow Ultra SCSI или Ultra SCSI), пренесува 20 MB/s (20 MT/s x 1 byte/transfer). Со wide интерфејс (Wide Ultra SCSI), пренесува 40 MB/s (20 MT/s x 2 bytes/transfer).

– Ultra2 SCSI (Fast-40 SCSI) • Ultra2 SCSI (Fast-40 SCSI) дефинира 40 MT/s рата на пренос

дефинирана во SCSI-3 SPI-2. СО narrow интерфејс (Narrow Ultra2 SCSI или Ultra2 SCSI), пренесува 40 MB/s (40 MT/s x 1 byte/transfer). Со wide интерфејс (Wide Ultra2 SCSI или U2W SCSI), пренесува 80 MB/s (40 MT/s x 2 bytes/transfer).

– Ultra3 SCSI (Fast-80DT SCSI) • Ultra3 SCSI (Fast-80DT SCSI или Ultra160 SCSI) се однесува на

80 MT/s рата на пренос дефинирана во SCSI-3 SPI-3. Fast-80DT користи 40 MHz такт сигнал, но double-pumped (два трансфери во еден такт циклус). Само wide интерфејси за брзини поголеми од Ultra2 SCSI, следи дека Ultra3 SCSI пренесува 160 MB/s (80 MT/s x 2 bytes/transfer).


– Ultra320 SCSI (Fast-160DT SCSI) • Ultra320 SCSI (Fast-160DT SCSI) опишува 160 MT/s рата на

пренос дефинирана во SCSI-3 SPI-4. Fast-160DT користи double-pumped 80 MHz такт сигнал со пренос од 320 MB/s (160 MT/s x 2 bytes/transfer). Ultra320 SCSI се користи на средни или големи сервери.

• SCSI уредите може да припаѓаат на еден од двата општи типови, некомпатибили меѓусебе:

– Single-ended • Single-ended SCSI (SE SCSI) уредите користат небалансиран

пренос (unbalanced transmission – една жица по сигнал). Се минимизира бројот на жици, но се ограничува максималната ширина на магистралата и максималните рати на пренос на податоци. Денес не се користат.

– Differential • Differential SCSI уреди користат балансиран пренос

(balanced transmission - две жици по сигнал (плус и минус)). Се намалуваат ефектите од шум. Поскап кабел со дополнителни жици. Се проширува максималната ширина на магистралата. Поголеми рати на пренос. Денес се користи и кај PC компјутери.

• High-Voltage Differential: High-Voltage Differential SCSI (HVD SCSI) оригинално наречен Differential SCSI пред појавата на Low-Voltage Differential SCSI. Не се користи во PC околина.

• Low-Voltage Differential: Low-Voltage Differential SCSI (LVD SCSI) уреди користат differential пренос, но на пониско напојување од HVD SCSI уредите. Се користи за PC SCSI уреди.

• Разновидни конектори. По конектор не може да се препознае SCSI стандардот.

• Сите SCSI уреди имаат „женски“ конектори, додека сите SCSI кабли имаат „машки“ конектори.

• Narrow single-ended SCSI кабли, конектори и сигнали – Narrow (8-bit) SCSI режими на пренос користат narrow (50-pin) кабли.

Се нарекува SCSI A кабел, SCSI-1 кабел или 50-пински SCSI кабел. – Користи повеќе конектори: standard-density 50-pin внатрешен, DD-50

50-пински надворешен, Centronics 50-пински надворешен и high-density 50-пински надворешен.

– Има 50 сигнали, по еден за секоја од 50 жици, организирани во 25 парови. Секој пар има жица за сигнал и жица за заземјување.


• Wide single-ended SCSI кабли, конектори и сигнали – Широките (Wide 16-bit) режими на пренос кај SCSI користат wide (68-

pin) кабел. – Се нарекува SCSI P кабел, SCSI-2 или 68-pin SCSI кабел. – Користи разновидни конектори: high-density 68-pin внатрешен, high-

density 68-pin надворешен, или VHDCI 68-pin надворешен. – 68 сигнали, секој носен од една жица. Организирани во 34 пара. Секој

пар има сигнална жица и жица за заземјување. • LVD SCSI кабли, конектори и сигнали

– LVD SCSI режими на пренос користат wide (68-pin) кабел, специјално дизајниран и изработен - SCSI LVD кабел. Користи исти high-density 68-pin надворешни и VHDCI 68-pin надворешни конектори како P кабел. Сите LVD конектори мора да се заштитени. Затоа не се користи high-density 68-pin внатрешен конектор.

• Логичка топологија на магистралата – сите уреди на една магистрала се поврзуваат и ја користат таа магистрала. Логичката топологија е дефинирана како ланец од уреди (daisy-chain). Првиот уред се поврзува со вториот, вториот со третиот и.т.н.

• Поврзувањето се постигнва на неколку начини: – Надворешните SCSI уреди (некои стари SCSI уреди) имаат два

narrow SCSI конектори. Со кабел се поврзува излезот (out) од првиот уред со влезот (in) од вториот уред и.т.н.

– Некои надворешни SCSI уреди и денешните внатрешни SCSI уреди имаат само еден SCSI конектор. Овие уреди се поврзуваат на кабел што има повеќе конектори (слично како IDE).


• • Секој SCSI уред на магистралата се иденитификува со единствен SCSI ID.

За Narrow SCSI магистрала, SCSI ID е од 0 до 7. SCSI host адаптерот има SCSI ID7, примарниот тврд диск SCSI ID0, секундарниот тврд диск SCSI ID1. Wide SCSI магистрала има поддршка за двојно повеќе уреди - 16, со SCSI ID од 0 до 15, со истите забелешки.

• SCSI магистрала мода да биде завршена (терминирана) на двата краја за да не се појави рефлектирање на сигналите - Standing Wave Reflection (SWR).

• Методи за завршување (зависат од типот на поврзани кабли и уреди): – Самостојно завршување (Standalone termination)

• Во случај кога уредите имаат два конектори (влезен и излезен), доколку уредот не може да врши завршување, на излезниот конектор од последниот поврзан уред се поставува самостоен пакет за SCSI завршување.

– Завршување од уредите (Device-based termination) • Повеќе SCSI уреди (не LVD/U2W уреди) содржат внатрешни

SCSI терминатори. Се кативираат со поставување на прекинувач или jumper.

• Се активира терминаторот за последните два уреди на магистралата (на двата краја). За останатите не смее да биде активиран.

– Завршување од кабел (Cable-based termination) • LVD/U2W уредите не поседуваат способност за рачно

завршување. Ако таков уред е последен на SE SCSI магистрала, мора да се обезбеди надворешно завршување. Специјални кабли со вградени завршувања (терминатори).

– Автоматско завршување (Automatic termination) • Некои SCSI уреди (host adapters) може да осетат дали се

последен уред на магистралата и автоматски за активираат/декативираат завршување.

• Посебен случај на завршување. – На SCSI магистрала има и внатрешни и надворешни уреди. – Тогаш host adapter, кој вообичаено е еден крај на магистралата и

терминиран, треба да биде во средина на магистралата и нетерминиран.

Во овој случај се завршуваат (терминираат) физички последниот уред од внатрешниот ланец и физички последниот уред од надворешниот ланец.


SCSI завршување (termination) – 2


9. Видео систем

• Составни делови на видео систем – Графичка картичка (graphics card, video card или video adapter)

• Картичка за проширување. Генерира електрични сигнали за мониторот.

– Монитор, дисплеј (display) • Типични димензии: 12 до 21 inch во дијагонала • Поврзан со графичката картичка преку соодветен интерфејс

– Драјвер за уред (device driver) • Преку него ОС ја контролира графичката картичка • Секоја видео картичка зависи од соодветниот драјвер

• Монитор - излезен уред што сликовито ги прикажува податоците во форма разбирлива за корисникот.

• Екран - површината на која се создаваат сликите. • Технологии

– CRT (Cathode Ray Tube) – катодна цевка. Големи димензии. Поефтини

– LCD (Liquid Crystal Display) – LCD екран. Сосема поинаков принцип од CRT екраните. Тенки. Повисоки цени.

• Иста технологија како кај телевизорите. • Составни делови

– Катодна цевка – Катода (негативно наелектризирана електрода) - електронски топ.


• „Испукува“ електрони кон позитивно наелектризираната електрода (анода).

• Електроните удираат во слој од фосфор нанесен на екранот. • Фосфорот свети под дејство на удар.

– Анода (позитивно наелектризирана електрода) • Екраните во боја - три различни бои на фосфор.

– Точки или линии обоени во основните бои: црвена, сина, зелена, – Обоена тројка. Елемент на слика (picture element, пиксел - pixel).

• Пикселите се распоредени во хоризонтални линии. • Електронските топови:

– го изминуваат целиот екран, осветлувјќи ги сите точки од сите пиксели со соодветен интензитет.

– Се движат линија по линија, од лево кон десно, од врвот кон дното.

– Брзина од 70 до 85 пати во секунда. • Типичен екран се состои од 480 000 пиксели.

– 800 х 600 слика. – 800 пиксели во секоја хоризонтална линија – 600 линии од врвот до дното 800 х 600 = 480 000

Резолуција

• Поголем бројот на пиксели - поголема резолуција. • Поголема резолуцијата - појасна и поквалитетна слика на екранот. • Старите екрани - резолуција од 640 x 480 пиксели. VGA стандард. • Нови стандарди

– SVGA (Super VGA) – XGA

Освежување на сликата

• Потреба за освежување на сликата – Способноста на фосфорот да свети при удар од забрзаните

електрони е краткотрајна. – Електронскиот топ мора да ја погоди истата точка пред да избледне

осветленоста од претходниот удар. – Сликата на екранот е постојана, иако во позадина таа „трепка“ при

секој удар на електроните.


• Рата на освежување (вертикална фреквенција, вертикална рата на освежување.)

– Секој пиксел е „удрен“ 60, 70, 75 или 80 пати во секунда. Ако сликата се освежува 75 пати во секунда - рата на освежување од 75 Hz.

– Поголема рата на освежување, попостојана слика, помало трепкање. • Поголема рата на освежување при помала резолуција.

Длабочина на боја (Color depth)

• Длабочина на боја – број на различни бои што може да бидат прикажани. – Се одредува по број на битови доделени за секоја примарна боја -

bits-per-pixel (BPP). – VGA доделува 4BPP – max 16 (24) бои истовремено од палета со

вкупно 256 бои. – Режими што тековно се користат:

• 256-color mode (8BPP); • High Color или 64K Color mode (16BPP, 65,536 colors, 5 bits each

allocated to Red and Blue, and 6 bits to Green); • True Color or 16.7 Million Color mode (24BPP, 16,777,216 colors,

8 bits each allocated to R, G, and B).

LCD технологија

• Нема катодна цевка, електрони или фосфор. LCD екраните се тенки и лесни.

• LCD екранот - „сендвич“ од два пластични листа, помеѓу кои е поставен течен кристал.

– Молекулите на течниот кристал го менуваат поларитетот на светлината што минува низ нив.

– Аголот на поларизација се менува доколку низ молекулите на течниот кристал се пропушти електрична струја.

– Различната поларизација на светлината ја создава сликата • LCD екраните не емитуваат радијација, потребна е многу помала

електрична енергија. • Целата површина на екранот е истовремено осветлена. • Начин на изработка

– Во зависност од пренос на електричната струја до молекулите на течниот кристал:

– LCD екрани со пасивна матрица (passive matrix) • LCD плочата содржи решетка од хоризонтални и вертикални

проводници, каде во секој нивни пресек е поставен по еден пиксел.

– LCD екрани со активна матрица (active matrix). • Вториот дизајн на LCD екрани се нарекува TFT (Thin Film

Transistor) технологија.


• Во пресекот на проводниците е поставен транзистор кој има задача да го осветлува или затемнува пикселот на соодветната позиција.

• TFT екраните се побрзи од обичните LCD екрани. Поголем контраст, појаки бои и појасна слика.

ВИДЕО АДАПТЕРИ

• Видео адаптер: прима видео податоци од CPU, ги процесира и ги испраќа до мониторот.

• Посебни картички за проширување • Вградени во матични плочи

– Проблем за обновување – промена на матична плоча. • 2D и 3D графички картички

– Првите graphics accelerators биле 2D модели – забрзување за вообичаени задачи: прикажување и поместување прозорци, работа со фонтови

– 2D accelerator картичките го третираат екранот како рамен дво-димензионален работен простор.

– 3D accelerator картичките овозможуваат приказ на длабочина. – 3D видео картички – дополнителни функции: текстура на површини,

отсјај на вода и сл. • Графички процесор (Graphics processor

– Граф. Картичка не зависи од CPU. Свој графички процесор оптимизиран за хардверски видео задачи: пренос на слики, пополнување со бои, работа со фонтови, работа со прозорци и слични функции

– Помалку податоци се пренесуваат меѓу системската магистрала и графичкиот адаптер. Тој сам врши многу функции (пр цртање круг)

• Видео меморија (Video memory) – Frame buffer – чува слика што се креира од графичкиот процесор

пред да ја прати до мониторот. – Останатата меморија работи со фонтови, икони и други графички

елементи за подобрување на перформанси. – Карактеристики: големина, тип и брзина

• Видови видео меморија – DRAM (Dynamic Random Access Memory): Првата и втората

генерација графички картички користеле DRAM. Не се користи: спора. – EDO DRAM – побрза од DRAM – VRAM (Video RAM) – специјален DRAM за видео адаптери. Dual-

ported: следната рамка се запишува, додека претходната се чита. Побрза. 400 MB/s. До 1997 се користи.

WRAM (Windows RAM) – подобрена верзија од VRAM

• Видови видео меморија – SDRAM (Synchronous DRAM) – побрзи времиња на пристап. Single-

ported. 64 бита широка. 800 MB/s на 100 MHz. – SGRAM (Synchronous Graphics RAM) – подобрен SDRAM. Single-

ported. 64 бита широка. 800 MB/s. – DDR-SDRAM – зголемен пренос за 64 битна магистрала на 1600 MB/s

на 100 MHz. – Типични димензии на меморија:


• 64 МB DDR-SDRAM со 500 MHz на 64-битен интерфејс. • 128 МB DDR-SDRAM со 750 MHz на 128-битен интерфејс. • 256 МB DDR-SDRAM со 1000 MHz на 256-битен интерфејс.

– GDDR-II и GDDR-III SDRAM (Graphics DDR-SDRAM) – RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – Прегледува видео меморијата во графичката картичка многу пати во

секуна. Користи look-up табела за да ги претвори дигиталните сигнали во аналогни за мониторот.

Три D-A конвертори, по еден за секоја боја.

10.PC интерфејси – USB, FireWire, паралелни и сериски порти, IrDA, Bluetooth

USB

• USB (Universal Serial Bus) • 1995, Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Northern Telecom

– 12Mbps data rate (alternative low-speed signaling rate of 1.5Mbps). – Strict wiring system with exactly one type of cable – Accommodate up to 127 devices per port. – Plug-and-Play support

• 2000, a new group, Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC, and Philips,

– Revised USB standard, version 2.0. – An increase in performance, the speed from 12Mbps to 480Mbps. – Fully backward compatible. – Connectors and cabling remained unchanged.

• Two classes of serial hardware: – Hub: provides jacks into which you can plug functions – Function: a device that actually does something.

• Actual bus (not a simple point-to-point port) - connect multiple peripherals to one jack

• Information on the bus -> packets – all functions receive all packets. – specific address to the packets for specific function.

• Each physical USB port - a single device.


• To connect multiple devices - multiple jacks. • Can plug one hub into another

USB - хиерархија

• hubs connected to hubs connected to hubs.

• USB 2.0 - any of three speeds: – Low speed is 1.5Mbps. – Full speed is 12Mbps – High speed is 480Mbps.

• USB 2.0 backward compatible with USB 1.1 - all USB 1.1 devices will work with USB 2.0 devices, and vice versa,

• The software - the USB protocol, is the most complex part of the design. • Four different styles of connectors

– two chassis-mounted jacks – two plugs at the ends of cables. – Each jack and plug - two varieties: A and B.

• Hubs have A jacks - wide, thin USB slots • The matching A plug to the cable that leads to the USB device. • For devices with removable cables

– a second, different style of plug and jack - only to be used for inputs to USB devices.

– it uses a USB B jack: small, nearly square hole, with a mating B plug. – All USB cables will have an A plug at one end and a B plug at the other.


FireWire (IEEE-1394, I.link, DV)

– serial interface – high-throughput devices (hard disk, digital camcorders, digital VCRs,

digital TV) • FireWire is a hardware interface.

– Specifies speeds, timing, and a connection system. – The software side is based on SCSI (one of the several hardware

interfaces included in the SCSI-3 standards) • The IEEE approved the first FireWire standard (as IEEE 1394-1995) in 1995,

– design with one connector style and two speeds (100 and 200Mbps). • In 2000, the IEEE approved the standard IEEE 1394a-2000,

– a new, miniaturized connector, – a higher speed (400Mbps), and – streamlined signaling: quicker connections (because of reduced

overhead), more reliable. • The engineers at the institute are developing a successor standard, IEEE 1394b,

– will quadruple the speed of connections, – fiber-optic and twisted-pair wiring schemes, – and a new, more reliable transport protocol. – IEEE P1394b со 800Mb/s до 100м

• FireWire is best known as a 400Mbps connection system for plugging digital camcorders


• A point-to-point connection system.

– plug a FireWire device directly into the port on your computer. – the standard allows for a maximum of 63 interconnected devices – To accommodate more than one FireWire device, the computer host may

have multiple jacks or the FireWire device may have its own input jack so that you can daisy-chain multiple devices to a single computer port.

• The FireWire scheme, – device with a single FireWire port - a leaf. – device with two ports - a pass-through, – a device with three ports - a branch or hub. – FireWire system has a single root - the foundation around which the rest

of the system organizes itself. • Daisy-chain devices with up to 16 links to the chain. • Standard (1394a), FireWire, maximum cable length of 4.5 meters

– With 16 links to a daisy-chain, two FireWire devices could be separated by 72 meters

• Each FireWire cable contains two active connections for a full-duplex design – (signals travel both ways simultaneously in the cable on different wire

pairs). • Connectors at each end of the cable are the same,

FireWire конектори

• Single, small, six-pin connector • Each cable has an identical connector on each end, • All FireWire ports are the same. • The revised 1394a standard added a miniaturized connector: personal electronic

devices such as camcorders. • The 1394b standard will add two more connectors.

– Beta connector - only the new 1394b signaling system and do not understand the earlier versions of the standard.

– The new standard defines a bilingual connector, one that speaks both the old and new FireWire standards.


RS-232C Serial Ports

• The serial - child of the '60s. Electronics Industry Association (EIA) official RS-232C specification in 1969.

• RS-232C ports are asynchronous. – without a clock signal. – must set the speed of each RS-232C port before you begin

communicating, and the speeds of any two connected ports must match. – The serial ports generally operate at any speed: 150, 300, 600, 1200,

2400, 4800, 9600, 19,200, 38,400, 57,600, and 115,200 bits per second. • The RS-232C moves data one byte at a time.

– each byte requires its own packing into a serial frame. – a frame comprises: two start bits, eight data bits, one parity bit, and one

stop bit – a serial port has overhead of about one-third of its potential peak data

rate: 9600 bit per second serial connection actually moves text at about 800 characters per second (6400bps).

• 25-Pin

– 25-pin D-shell.


– 25 connections in two rows surrounded by a metal guide that takes the form of a letter D.

– The male variety of this connector—the one that actually has pins inside it—is normally used on computers.

– Most serial peripherals use the female connector (the one with holes instead of pins) for their serial ports.

• Nine-Pin – The Serial connector got miniaturized. – The nine-pin serial jack on the back of computers uses a male connector

Паралелни порти

• “Parallel" port – signals through eight separate wires (one for each bit of a byte) enclosed together in a single cable.

• Conectors Parallel ports use three different connectors: A, B, and C.

• The A connector appears on computers as the output of a parallel port. – A female 25-pin D-shell connector. – IEEE adopted it as its 1284-A connector. – 17 contacts are assigned individual signals for data transfer and control. – The remaining eight serve as ground returns.

The B Connector

• The parallel port input to printers is quite a different connector from that on your computer.

• The design is a 36-pin ribbon connector (the contacts take the form of thin metal ribbons) in a D-shell (a jack that appear on the back of a printer).


The C Connector

• IEEE created a third connector, IEEE 1284-C. • The C connector is the B connector with some of the air let out.

– Jack that you'd find on the back of equipment using C connectors.

Adapter cable

• The standard printer cable for computers is an adapter cable. – Rearranges the signals of the A connector to the scheme of the B

connector. • To cut costs, many makers of adapter cables group all the grounds together as a

single common line so that you need only 18 instead of 25 conductors in the connecting cable. Cheap adapters, which do not meet the IEEE 1284 standard, use this approach.

A modern printer cable should contain a full 25 connections with the ground signals divided up among separate pins. A true IEEE 1284 printer cable is equipped with an A connector on one end and a B connector on the other, with the full complement of connections in between. Serial vs. Parallel

• При паралелна комуникација се пренесуваат повеќе битови во исто време, за разлика од сериска.

• Проблеми кај паралелна комуникација: – Влијание на магнетно поле. – Влијание на нееднаквата должина на жицата. – Half duplex


IrDA

• You can link your computer to other systems and components with a light beam. – infrared light beams.

• Originally introduced to link portable computers to desktop machines, – can tie in peripherals (modems and printers)

• Infrared Developers Association (IrDA), 1993 – Standard for using infrared light to link your computer to peripherals and

other systems. – the goal of the group was to find common ground, a standard so that the

products of all manufacturers could communicate with the computer – 1994, the group approved its first standard. – The original specification, (IrDA version 1.0): слична со RS-232C: (same

data structure and speed limit. • asynchronous communication • same data frame as legacy serial ports • data rates from 2400 to 115,200 bits per second.

– In August 1995, IrDA approved high-speed extensions that pushed the wireless data rate to 4Mbps.

• replacing parallel ports as well. • IrDA high-speed standards for transmissions at data rates of 0.576,

1.152, and 4.0Mbps. • The two higher speeds use a packet-based synchronous system

that requires a special hardware-based communication controller. – To keep power needs low and prevent interference among multiple

installations in a single room, IrDA kept the range of the system low, about one meter.

– IrDA system concentrates the infrared beam The laser diodes used in the IrDA system focus their beams into a cone with a spread of about 30 degrees.

• All IrDA ports must be able to operate at one basic speed—9600 bits per second. All other speeds are optional.

• The IrDA specification allows for all the usual speed increments used by conventional serial ports, from 2400bps to 115,200bps.

• High-speed IrDA version 1.1 adds three additional speeds, 576Kbps, 1.152Mbps, and 4.0Mbps, based on a pulse-position modulation scheme.


• Regardless of the speed range implemented by a system or used for communications, IrDA devices first establish communications at the mandatory 9600bps speed using the Link Access Protocol.

• Once the two devices establish a common speed for communicating, they switch to it and use it for the balance of their transmissions.

Bluetooth

• 1 Mbps, 10 – 100 метри, 2.4 GHz – 2.5 GHz, 1mW • Piconet – мрежа од bluetooth уреди (пр. bluetooth тастатура, глувче и

мобилен телефон поврзани со компјутер • Еден уред е master, другите се slaves • Max 7 активни slaves можат да комуницираат во piconet со еден master

До 256 неактивни (parked) slaves може да се асоцираат со piconet.

predavanja skripta kk 2

Documents