Computerlexikon

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Microprozessortechnik:

Der erste Microprozessor stellte Intel 1971 auf den Markt: ER hieß 4004 IC enthielt 2250 Transistoren, konnte 60000 Anweisungen pro Sekunde verarbeiten und kostete 200$. Dieser Chip hatte eine Fläche von ca. 16mm².

Früher hatte er eine Größe von ca. 2m². Das war der Beginn des Fortschrittes: 4004, 8080, 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III. Pentium II hat ca. 7 Millionen Transistoren.
Microprozessor = Zentrale Verarbeitungeinheit = centrel processing unit = CPU
 


Spannungseinheiten der Hauptplatinen:

Chipsätze auf dem motherboard: Der erste Chipsatz regelt die Abläufe zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher, Cache, und Busssystem.
Der zweite Chipsatz regelt die Abläufe zwischen den Steckkarten wie PCI und ISA Bus.
 


Das Bussystem:

Der interne Bus sorgt für den Datentransport zwischen den einzelnen Bestandsteilen innerhalb des Mikroprozessor
; der externe His leitet die Datenströme vom Mikroprozessor zu den Schnittstellen mit der Peripherie,
wie z. B: den Steckkarten oder Disketten und Festplatten.
Es werden in drei Busarten unterschieden: 1. Der Datenbus, auf dem die Daten transportiert werden
2. Der Adressbus sorgt für eine eindeutige Adressierung der Speicherplätze beim Speicher ider Lesen der Daten
3. Der Steuerbus mit den Leitungen für die Steiersignale
Die Größe des Datenbusses gibt en, wie viel Informationen der Chip gleichzeitig übertragen kann.
Die Größe des Adressbusses gibt an, wie viele Speicherzellen der Chip Adressieren kann.
 


ISA Bus:

16 Bit Datenbus
20 Bit Adressbus
Bustakt 8,33 Mhz
ISA = Industrie Standard Architecture
EISA Bus:32 Bit Datenbus
32 Bit Adressbus
Bustakt mit 8,33 Mhz
33Mbyte/s Datenübertragungsrate
VESA local Bus ( VL- Bus)32 Bit Datenbus
20 Bit Adressbus
Bustakt entsprechen dem Prozessortakt, maximal aber 50Mhz
VESA = Video Electronics Standards Association oder VL Bus
Greift direkt auf Prozessor zu.

PCI Bus:

32 Bit Datenbus
32 Bit Adressbus
Bustakt 33Mhz
PCI = Peripheral Component Interconnect, Verbindungsbus zwischen Perepheriegeräte
Universal Serial Bus (USB) Anschluß von bis zu 127 Geräten
Datenrate für Maus Tastatur = 1,5Mbit/S / höchste rate: 12Mbit/s
Vorteile:
Hot Plugging: Geräte können während dem Betrieb dranngehängt werden
Free Plugging: Die Steckplätze sind frei wählbar


RISC Technik:

RISC = Reduced Instruction Set Computer
Hier ist der große Vorteil daran, das die befehle sehr klein sind, und dadurch schnell verarbeitet werden können.
Die Pentium Prozessoren gehören aber nicht zu dieser Technik, diese arbeiten mit der CISC Technik:
CISC Technik:
CISC complex Instruction Set Computer
Diese Prozessoren beherrschen weit mehr Befehle, die aber nicht so oft gebraucht werden.
Das Businterface steuert den Informationsfluß zwischen dem Mikroprozessor und dem Arbeitsspeicher sowie Festplatte und Pherepherie
In der Prefetch Einheit steht die Speicheradresse der nächsten auszuführenden Anweisung. Der Cache ist ein schneller Zwischenspeicher, der häufig benutzte Befehle enthalten sind.
Der Decoder übersetzt die Anweisungen in Kontrollsignale und Microcodeanwendungen und reiht diese auf bis Sie benutzt werden
Die Kontrolleinheit beinhaltet den Microcode der der Recheneinheit dagt wie Sie arbeiten soll Das Rechenwerk führt durch den Befehlssatz beschriebene Anweisungen aus. Die Speicherverwaltungseinheit rechnet die internen logischen Adressen in externe Speicheradressen um
 


RAM = Random Access Memory

statische RAM = SRAM
dynamischer RAM = DRAM, EDO-RAM , SDRAM
ROM = Festwertspeicher = Read Only Memory
Anwenderprogrammierbares ROM = PROM, EPROM, EEPROM, EAPROM
EEPROM = Electrically Erasable PROM
Die neuen DIMM Module sind der Standart im Pentium, diese arbeiten mit einem 64-Bit großem Datenbus.

Der Cache:
Der First Level Cache (L1- Cache) befindet sich immer auf der Prozessorplatine
im Gegensatz zu dem Second Level Cache (L2- Cache), der sich direkt auf der Hauptplatine befindet.
Ausnahmen sind der Pentium Pro und der Celeron 300A - 400, diese haben den L2 Cache direkt im Prozessorgehäuse sitzen.
 


Disketteninformationen:

DD double density doppelte Schreibdichte, wird auch mit 2D bezeichnet
HD hight density hohe Schreibdichte
ED extra high density extra hohe Schreibdichte
tpi tracks per inch Spuren pro Zoll
bpi bits per inch bits pro Zoll
DS double sided doppelseitig beschreibbar (heutiger Standart), wird auch mit 2S bezeichnet.
 


Optische Speichermedien:

Es gibt vier verschiedene Arten von Optischen Speichermedien:

CD-ROM Compakt Disk Read Only Memory
CD-R Compakt Disk Recordable
CD-RW Compakt Disk ReWritable
DVD digital Versatile Disk
 


Bandlaufwerke:

Es gibt hier auch wieder zwei verschiedene Sorten, wie der Streamer und das DAT
Streamer verarbeitet die Daten wie ein Kassettenrecorder. Die Daten werden in Bits auf ein magnetband geschrieben
DAT (Digital Audio Tape) verarbeitet die Daten nach dem Prinzip der Videoaufzeichnung.
Die aufzeichnung erfolgt über nebeneinander eng anliegende Spuren.
 


Schnittstellen des PCs:

serielle Schnittstelle ( auch RS-232 oder V.24 ganannt)
paralelle Schnittstelle ( centronics)
IDE / AT Bus Controller
EIDE Controller
SCSI Schnittstelle
Accelerated Graphicss Port (AGP)
Die normale Standard Einstellung bei den seriellen Schnittstellen ist:
Schnittstelle
I/O Adresse 3F8 hex 2F8 hex
Interrupt: 4 3
Schnittstelle LPT1 LPT2
I/O Adresse 378 hex 278 hex
Interrupt 7 5
Die normale Standard Einstellung bei den paralellen Schnittstellen ist:
 


IDE Bus = Integrated Device Electronic ; AT = Attachment

Übertragungsgeschwindigkeit = 16,6 MByte/s

EIDE Bus = Enhanced DIE Bus

ATAPI Bus = ATA Packed Interface Ultra- DMA/33
Übertragungsgeschwindigleit = 33,3MBye/s

SCSI = Small Computer System Interface

DMA = Direct Memory Acces (direkter Speicherzugriff)
Dieser SCSI Bus hat sich in den letzten Jahren immer wieder weiter entwickelt Datenübertragung Buslänge Datenbusbreite max. Geräte
SCSI 1 (SCSI) 5MByte 6m 8Bit 8
SCSI 2 (Fast SCSI) 10MByte 3m 8Bit 8
SCSI3 ( Fast Wide SCSI) 20MByte 3m 16Bit 16
SCSI 4 (Ultra SCSI) 20MByte 1,5m 8Bit 8
SCSI 4 (Ultra SCSI) 20MByte 3m 8Bit 4
SCSI 5 (Ultra Wide SCSI) 40MByte 1,5m 16Bit 8
SCSI 5 (Ultra Wide SCSI) 40MByte 3m 16Bit 4
 


AGP = Accelerated Grafics Port

Dieser Bus ist nur für Grafikkarten gedacht, somit soll er nicht den PCI Standard ersetzen.
Die Busbreite ist wie bei PCI auch auf 32Bit beschränkt, aber er arbeitet mit einem Systemtakt von 66Mhz.
Die Datenübertragungsrate ist somit:

32Bit * 66Mhz 2112Mbit/s
2112Mbit/s : 8 264MByte/s

Bei dem AGP Standard gibt es zwei verschiedene Zugriffsarten:
x1 Modus = 266MByte/s
x2 Modus = 533MByte/s (zukünftiger Standard)
x4 Modus = 1024MByte/s (ist schon fast Standart)
 


Die Systemressourcen:

Dazu gehört:
Interrups (IRQ: Interrupt ReQuest)
DMA Kanäle (Direct Memory Access)
I/O Adressen ( Input/Output - Adressen)
Ein Interrupt ist ein Signal eines Perepheriegerätes damit es von der zentralen Recheneinheit beachtet wird.
Jeder Interrupt kann nur einem Gerät zugeordnet werden.
Kaskadierung der Interrupt- Controller:
IRQ- Controller 1 verarbeitet die IRQ 0-7 von der CPU zum IRQ- Controller 2, der die weiteren IRQ 8-15 verarbeitet.
Es kann zu IRQ Konflikten kommen wenn am Rechner zu viele Interrupts in kürzester Zeit aufgerufen werde.
Dies kann man verhindern in dem man in der config.sys Datei die STACK Größe verändert.
Die interrupts 0, 1, 2, 6 und 13 können keinen Perepheriegeräten zugeordnet werden, da Sie von Anfang an schon reserviert sind.
 


Standartbelegung der IRQ auf einem System:

IRQ Belegt durch Verfügbar an den Steckplätzen
0 Systemtimer nein
1 Tastaturcontroller nein
2 zweiter IRQ Conroller nein
3 zweite serielle Schnittstelle ja
4 erste serielle Schnittstelle ja
5 zweite parallele Schnittstelle ja
6 Diskettenlaufwerkscontroller ja
7 erste parallele Schnittstelle ja
8 Echtzeituhr / CMOS- RAM nein
9 frei ja
10 frei ja
11 frei ja
12 Mausport auf der Hauptplatine ja
13 mathematischer Coprozessor nein
14 erste IDE Schnittstelle ja
15 zweite IDE Schnittstelle ja
 


DMA Kanäle:

Diese Kanäle sind Leitungen die direkt, ohne den Prozessor zu beeinflussen, auf den Arbeitsspeicher zugreifen können.
Es gibt die Möglichkeit, das sich zwei Geräte ein DMA Kanal teilen, diese dürfen aber dann nicht gleichzeitig arbeiten.
Die heutigen PCs haben 8 DMA Kanäle, die wie folgt aufgeteilt sind:

DMA Belegt durch Verfügbar am Speicherplatz Datendurchsatz
0 frei ja 8Bit
1 frei ja 8Bit
2 Diskettencontroller ja 8Bit
3 frei oder HD Controller ja 8Bit
4 zweite DMA Controller nein 16Bit
 


I/O Adressen:

Jedes Gerät, was an einen Computer angeschlossen werden soll braucht auch eine Inout / Output Adresse.
In der folgenden Tablelle sehen wir die Standard Vergabe der I/O Adressen:

Schnittstelle I/O Adressen
erste serielle Schnittstelle COM1 3F8 - 3FF
zweite serielle Schnittstelle COM2 2F8 - 2FF
erste parallele Schnittstelle LPT 1 378 - 37F
zweite parallele Schnittstelle LPT 2 278 - 27F
Tastaturcontroller 060 - 06F
Festplattencontroller 1F0 - 1F7
Diskettenlaufwerkscontroller 3F0 - 3F7
VGA- Grafikkarte 3C0 - 3CF
Gameport 200 - 20F
Soundblasterkarte (Standard) 220 - 22F
MIDI Schnittstelle 330 - 337
 


Das BIOS Basic Input Output System

Im BIOS befindet sich die grundlegende Systemsoftware des Computers, die die Kommunikation mit der Hardware übernimmt.

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