• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Rad-BIOS, CHIPSET, KESH
 

Rad-BIOS, CHIPSET, KESH

on

  • 1,552 views

 

Statistics

Views

Total Views
1,552
Views on SlideShare
1,552
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
29
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Rad-BIOS, CHIPSET, KESH Rad-BIOS, CHIPSET, KESH Document Transcript

    • Stručni rad Svetisav Kostić 1. UVOD Za razumijevanje rada računara, običan korisnika ne mora znati svetehničke detalje. Dovoljno je znati odgovore na pitanja: “kako računarradi ono što radi”, i to objasniti sa osnovnim, ne‐tehničkim rečnikom.Korisnici zainteresovani za dublje tehničke detalje mogu lako naćidodatne informacije u priloženoj literaturi i na web straniama. Hardver računarskog sistema obuhvata dijve glavne grupe fizičkih komponenti: samog računara–CPU (centralne procesorske jedinice) kaoI BIOS (engl. Basic Input-Output System), KEŠ memorije i ČIPSETA. Osnovni ulazno-izlazni sistem (Basic Input Output System) - poznat i kaoBIOS - nalazi se u malom fleš EEPROM memorijskom modulu na matičnojploči. On je u obliku memorije samo za čitanje, ali može da se prepiše iliprogramira kada se upotrijebe pravi alati i tehnike. Za smanjenje vremena pristupa podacima I instrukcijama u operativnojmemoriji procesoru se dodaje keš-memorija (ultra brza memorija, priručnamemorija) čija brzina odgovara brzini rada procesora. Keš memorija je malaultra brza poluprovodnička memeorija sa neposrednim pristupom. U keš-memoriji se čuvaju podaci i instrukcije iz operativne memorije koje procesortrenutno koristi. Čipset (engleski: chipset) se odnosi na grupu integrisanih kola koja rade zajedno.Obično se nalaze u jednom čipu. U računarstvu čipset se odnosi na specijalni čip koji senalazi na matočnoj ploči ili kartici računara.čip je minijaturna pločica od keramikena koju su foto postupkom nanijete električne komponente I kontakti i koja predstavljaelektrično kolo koje može da obavlja potrebnu funkciju u integralnom kolu. 1
    • Stručni rad Svetisav Kostić 2. Uvod u BIOSBIOS (engl. Basic Input-Output System) je skup računarskih programanamenjenih osnovnoj komunikaciji sa hardverom računara. On omogućavapostavljanje osnovnih radnih parametara, pronalazi i učitava operativnisistem u radnu memoriju (RAM). U svojoj osnovnoj verziji BIOS sadržiprograme koji omogućuju rad tastature i monitora. Obično je napisan uasembleru i prilagođen određenom hardveru računara.Pojam BIOS se prvi put pojavljuje u operacionom sistemu CP/M, gdje jeoznačavao onaj dio CP/M operacionog sistema koji se učitavao tokompokretanja računara i koji je direktno upravljao hardverom. Učitavao seinicijalnom "but" (engl. boot) disketom. CP/M računari imali sujednostavni sistem koji bi pokrenuo disketnu jednicu s koje bi se učitaoBIOS.Danas se pod BIOS-om podrazumijevaju i programi ugrađeni u pojedinedijelove - komponente računara (grafička kartica, matična ploča, DVD,mrežna kartica, SCSI itd.) Osnovni ulazno-izlazni sistem (Basic Input Output System) - poznat i kaoBIOS - nalazi se u malom fleš EEPROM memorijskom modulu na matičnojploči. On je u obliku memorije samo za čitanje, ali može da se prepiše iliprogramira kada se upotrijebe pravi alati i tehnike. Za vrijeme podizanja PCračunara, procesor na matičnoj ploči kao svoj prvi manevar uvijek izvršavaprogram smješten u BIOS-u.Kada PC besposliči kroz proces podizanja, sistem radi sporo, Windows"puca", ili hardver otka-zuje, možda je neispravan loše konfigurisan BIOS. 2.1. Šta je BIOS i gdje se nalazi BIOS potiče od naziva Basic Input Output System i on je softver/programkoji startuje, od trenutka kada pritisnete dugme na vašem računaru i traje svedok operativni sistem ne 2
    • Stručni rad Svetisav Kostićpočne sa sopstvenim podizanjem i učitavanjem. Služi kao posrednik izmeđuhardvera i OSa, omogućava nam da koristeći tastaturu podesimo hardverskeparametre, upravljapotrošnjom električne energije u računaru i ima mnoštvo drugihfunkcija.BIOS seelektronskim putem upisuje u CMOS ( Complementary Metal-OxideSemiconductor) čipugrađen na matičnu ploču računara. 2.2. Osnove BIOS-a Kao prvi program koji procesor izvršava u vrijeme podizanja sistema,BIOS predstavlja centralnu procesorsku jedinicu glavnim komponentama namatičnoj ploči i daje instrukcije centralnom procesoru u pogledu toga kojisledeći program da izvrši, kada se završi kôd BIOS-a. Po pravilu, BIOSonda pristupa sektoru za podizanje sistema na uredjaju za podizanje, štomože biti fleksibilna disketa, CD-ROM, DVD, ili čvrsti disk. Sektor zapodizanje sistema sa svoje strane učitava neku vrstu programa za upravljanjepodizanjem, koji pokreće glavni operativni sistem za mašinu, kao što jeWindows ili Linux.Kada se završi proces pokretanja, BIOS još uvijek nije obavio sve svojeposlove. Mnoge vrste pristupa hardveru u PC računaru u stvari obuhvatajuda operativni sistum pristupi BIOS-u, koji onda pristupa hardveru u imeoperativnog sistema. 2.3. Verzije BIOS-a Svaka matična ploča ima svoj sopstveni jedinstveni BIOS, koji jespecijalno projektovan da rukuje hardverom koji se na njoj nalazi. Osnovuvećine BIOS Programa predstavlja Phoenix Award BIOS, koji se javlja udva različita formata. Pronaći ćete i neke računare na kojima radi AmericanMegatrends (AMI) BIOS.Struktura BIOS-ovih menija i nomenklatura koja se koristi za opcije menijamijenjaju se od proizvodjača do proizvodjača. U stvari, BIOS meniji za dvauzastopna modela matičnih ploča mogu čak i da se razlikuju, u većoj ilimanjoj mjeri. To objašnjava zašto ne možemo da obezbijdimo precizneopise BIOS opcija za svaki PC računar koji poznaje ljudska vrsta. Svejedno,trebalo bi da otkrijete da su sledeća objašnjenja, zasnovana na PhoenixAward BIOS-u u direktnoj vezi (ako ne baš i identična) sa onim što ćetepronaći na svom sopstvenom PC računaru. 3
    • Stručni rad Svetisav Kostić SL.1 AMI bios čip Sl.2 AWARD bios čip 4
    • Stručni rad Svetisav Kostić Sl. 3 PHOENIX bios čip 2.4. Pristupanje BIOS-uZa vrijeme pokretanja, dok BIOS provjerava hardverske komponente vašegsistema, prebrojavajući raspoloživu RAM memoriju i konmtrolišući čvrtsediskove (i druge pogone i uredjaje), možete da pozovete BIOS Setupprogram pritiskom na specijalan taster na vašoj tastaturi. Ti često znači dapritisnete taster delete [Del], ali bi mogao da bude i neki drugi taster, kao štoje na primjer [F2]. Pročitajte poruku na ekranu za vrijeme podizanjasistema: većina BIOS-a prikazuje poruku na dnu ekrana koja glasi nešto kao"<F10 = Setup>". Ako ništa drugo ne uspije, možete uvijek da pogledate upriručnik za PC ili matičnu ploču, da biste identifikovali taj čarobni taster.Pritisnite ga i držite sekundu ili dvije kada PC počne da se podiže. Ako radi kao što bi trebalo, BIOS ći završiti sa prebrojavanjem raspoloživememorije, a onda će se pojaviti ekran sa glavnim BIOS menijem. Ako se nedobije željeni rezultat, ponovo podignite PC i probajte drugi taster. Naprimjer, mnogi noutbuk računari koriste [F1] ili taster escape [Esc].Ponekad, tasteri kao što su [F2], [F10] ili sekvence tastera kao [Alt F1]mogu da obave posao. 2.5. BIOS podešavanjaProgram BIOS Setup: Dodjite do neke stavke koristeći tastere kurso-ra, aonda pritisnite Enter da biste napravili izbor.(Snimak ekrana A) 5
    • Stručni rad Svetisav KostićDa biste pristupili opciji u BIOS-u, upotrijebiti tastere kursora (strelice) dabiste osvijetlili svoj izbor, kao što je prikazano na snimku ekrana A. Pomoćutastera Enter pozvaćete podmeni ili otvoriti okvir za izbor, kao što jeilustrovano na snimku ekrana B. Da biste promijenili vrijednost pridruženupodešavanju koje ste odabrali, treba da koristite tastere plus [+] ili minus [-],ili neku drugu kombinaciju, kao što je [Page Up] ili [Page down]. Iz ekranaglavnog menija, upotrijebićete tu tehniku da se krećete po različitimpodmenijima, od kojih neki mogu da imaju i sopstvene podređene menije,sve dok ne dodjete tamo gdje je terbalo da odete.Otvaranje podmenija: Mnoge vrijed-nosti opcija mogu da se promijenepomoću tastera za plus [+] i minus [-], dok druge zahtijevaju kretanjeunutar menija ili liste za izbor za izbor, kao što je prikazano na snim-kuekrana B.(Snimak ekrana B)Sada da pogledamo razne menije u tipičnom BIOS setup programu:• U menijima "Main" ili "Standard CMOS Setup", možete da posta-vite datum i vrijeme i da definiše-te atribute svojih čvrstih diskova. 6
    • Stručni rad Svetisav Kostić• U meniju "BIOS Features Setup", radićete sa opštim podešavanjima svih vrsta.• Meni "Integrated Peripherals" je taj u kome možete da upravljate interfejsima i pomoćnim sistemskim funkcijama.• Meni "Power Management Setup" je mjesto na koje treba da odete da biste konfigurisali štednju električne energije, ili funkcije upravljanja napajanjem električnom energijom.• Meni "PnP/PCI Configurations" vam dozvoljava da preuredite koji prekidi (IRQ-ovi) se odnose na specifične PCI kartice za proširenje u vašem PC računaru. Ako te funkcije ne pronađete identifikovane kao takve (ili tome slične) u meniju Main, verovatno ćete ih naći pod menijem "Advanced".• Meni "Hardware Monitor" prikazuje vrijednosti sa sistemskih senzora, kao što su temperatura procesora ili brzine ventilatora (u obrtajima u minutu). One su uobičajene za hladnjak central-ne procesorske jedinice i sistemski ventilator, ali mogu da postoje i za izvor napajanja elek-tričnom energijom ili druge ventilatore za koje matična ploča ima senzorski hardver. • Stavka "Load Setup Defaults" ponovno uspostavlja fabrički podrazumijevana podešavanja i briše sve promjene koje ste već napravili. To može da bude posebno korisno kada ste nešto pogrešno konfigurisali, a rezultati toga prave probleme u vašem sistemu. 2.5.1. Završavanje BIOS sesijeDa bismo završili svoj rad u programu BIOS Setup, morate da pritisdnetetaster [F10], ili da izabe-rete stavku u glavnom meniju gdje piše "Save &Exit Setup". To ponekad traži da se prvo izabere opcija "Exit", a zatimpodstavka "Exit & Save Changes". Onda će vam se ponuditi izbor izmedju[Y] i [N], gdje taster [Y] pamti vaše promene, a taster [N] ih odbacuje.Izaberite jedan ili drugi i izaćićete iz programa BIOS Setup. 7
    • Stručni rad Svetisav Kostić 2.6. Zašto treba flešovati BIOS BIOS na računaru treba biti što noviji iz nekoliko razloga. 1. Novi BIOS je po prirodi stvari bolje struktuiran i pozdan budući da se sa svakim novim BIOS-om otklanjaju greške i problemi uočeni tokom rada na računarima različitih konfiguracija (Primjer:Novi BIOS tačno detektuje frekvenciju procesora) 2. U novom “update“-u unose se funkcije koje omogućavaju korišćenje najmodernijeg hardvera (Novi BIOS omogućuje ugradnju hard diska sa velikim kapacitetom) 3. Postižu se bolje performanse (Novi BIOS omogućava bolje iskorišćenje postojećeg procesora). 8
    • Stručni rad Svetisav Kostić 3. KEŠ MEMORIJA Sistemska memorija je mjesto gdje računar drži programe i podatke koji se trenutno koriste i, zbog potreba sve moćnijeg softvera, zahtjevi koji se postavljaju pred sistemsku memoriju, povećavaju se poslednjih nekoliko godina alarmantnom brzinom. Posledica je da moderni računari imaju mnogo više memorije od prvih PC računara iz ranih 1980-ih godina, što je imalo uticaja na razvoj njihove arhitekture. Smještanje i izvlačenje podataka iz velikog memorijskog bloka zahtijeva mnogo više vremena od istih radnji sa manjim blokom. Sa velikom količinom memorije, razlika u vremenu između pristupa registru i memoriji je veoma velika, pa je to imalo za posledicu pojavljivanje dodatnih slojeva "keša" (skrivene memorije) u memorijskoj hijerarhiji. Što se tiče brzine pristupa, danas procesori prevazilaze memorijske čipove i ta razlika se stalno povećava. To znaci da procesori sve više moraju da čekaju na podatke koji idu u, ili izlaze iz glavne memorije. Jedno od rješenja je da se upotrijebi "keš" između glavne memorije i procesora, kao i pametna elektronika, da bi se osiguralo da se sledeći podatak koji je potreban procesoru već nalazi u skrivenoj memoriji. 3.1. Primarna keš memorija Primarna, ili keš prvog nivoa, je na centralnoj procesorskoj jedinici i koristi se za privremeno smještanje instrukcija i podataka organizovanih u blokovima od po 32 bajta. Primarna keš je najbrži oblik memorije. Ona je ograničena po veličini, zato što je ugrađena na čipu sa spregom sa nultim stanjem čekanja (bez kašnjenja) prema procesorskoj izvršnoj jedinici. SRAM memorija se proizvodi na sličan nacin kao i procesori: visoko integrisani uzorci rasporeda tranzistora se foto-graviraju u silicijumu. Svaki bit SRAM memorije se sastoji od cetiri do šest tranzistora, što je razlog zašto SRAM zauzima mnogo više prostora u poređenju sa DRAM memorijom, koja koristi samo jedan tranzistor po bitu (plus kondenzator). Ovo, kao i činjenica da je SRAM memorija nekoliko puta skuplja od DRAM memorije, objašnjava zašto se ona ne koristi u većoj mjeri u PC sistemima. Intel-ov procesor P55 MMX, uveden pocetkom 1997. godine, bio je zapažen zbog povećanja kapaciteta skrivene memorije prvog nivoa na 32 Kbajta. Procesorski čipovi AMD K6 i Cyrix M2, uvedeni kasnije te 9
    • Stručni rad Svetisav Kostić godine, donijeli su dalja povecanja skrivenih memorija prvog nivoa na 64 Kbajta. 3.2. Sekundarna keš memorija Vecina PC računara se nude sa sekundarnom skrivenom memorijom, da bi se premostio jaz između performansi procesora i memorija. Sekundarna keš (takodje poznata i kao "spoljašnja" ili keš drugog nivoa) koristi istu upravljačku logičku kao i primarna keš i zato se implementira pomoću SRAM memorije. Sekundarna keš dolazi tipično u dvije velicine, od 256 Kbajta i 512 Kbajta, i može da se pronađe ili zalemi na matičnoj ploci u podnožju CELP (Card Edge Low Profile) ili, u novije vrijeme, na modulu COAST ("cache on a stick"). Ovaj poslednji podseca na SIMM (Single Inline Memory Module - jednostruki memorijski modul u liniji), ali je nešto kraći i ulazi u COAST podnožje, koje je uobičajeno smješteno blizu procesora i liči na PCI slot za proširenje. Pentijum Pro je odstupio od ovog rasporeda, postavljajući skrivenu memoriju drugog nivoa na sam procesorski cip. Cilj skrivene memorije drugog nivoa je da obezbijedi procesoru zapamćene informacije bez ikakvog kašnjenja (stanja cekanja). U tu svrhu, procesorska sprega na magistralu ima poseban prenosni protokol koji se zove režim prenosa neprekidne grupe podataka. Ciklus ovog prenosa se sastoji od četiri prenosa podataka gdje se samo adresa od prvih 64 upućuje na adresnu magistralu. Najcešća sekundardna keš je sinhrona protočna neprekidna grupa podataka. Za smanjenje vremena pristupa podacima I instrukcijama u operativnojmemoriji procesoru se dodaje keš-memorija (ultra brza memorija, priručnamemorija) čija brzina odgovara brzini rada procesora. Keš memorija je malaultra brza poluprovodnička memeorija sa neposrednim pristupom. U keš-memoriji se čuvaju podaci i instrukcije iz operativne memorije koje procesortrenutno koristi. Keš-memorija služi za usaglašavanje brzine procesora Ioperativne memorije koja je sporija od procesora za red veličine (oko 10puta). Ona omogućava povećanje brzine obrade, jer se u njoj nalaze tekućipodaci i tekuće instrukcije programa kojima procesor pristupa znatno brže,cilj efikasnog memorijskog sistema je da efektivno vrijeme pristupaprocesora podacima bude vrlo blisko vremenu pristupa kešmemoriji. Keš-memorija se koristi na sledeći način (slika 4). 10
    • Stručni rad Svetisav Kostić Slika 4. Keš-memorija se koristi na sledeći način Operativna i keš-memorija su podeljene na jedinice koje se nazivajublokovi. Blok (ponekad senaziva i linija) predstavlja skup od n sukcesivnihmemorijskih lokacija koji se uvijek kao cjelina prenosi između operativne ikeš-memorije. To znači da se svi podaci (ili instrukcije) u nekom blokuistovremeno nalaze ili ne nalaze u keš memoriji. Jedinica prenosa između centralnog procesora i keš-memorije je fizičkariječ. Jedinica prenosa između keš-memorije I operativne memorije je blok.Veličina bloka obično iznosi između 4 i 128 bajtova. Kapacitet keš-memorije je u opsegu od 1 do 256 kB. Broj blokova operativne memorije jeznatno veći od broja blokova keš-memorije, tako da se u keš-memoriji uistom trenutku nalaze kopije samo malog broja blokova operativnememorije. Kada centralni procesor generiše adresu memorijske lokacije,formira se upravljački signal za pristup keš-memoriji. Ukoliko se podatak satraženom adresom nalazi u kešmemoriji, on se prenosi u procesor radiobrade ili se zamenjuje novom vrijednošću iz procesora koja predstavljarezultat obrade. Ukoliko u keš memoriji nema bloka sa traženom adresom,aktivira se procedura kojom se iz keš-memorije jedan blok šalje u operativnumemoriju, a na njegovo mjesto se iz operativne memorije poziva traženiblok koji se prenosi u keš-memoriju, a istovremeno se traženi podatakprenosi i u operativnu memoriju. Keš-memorije funkcionišu na bazi lokalnosti ponašanja kojom sekarakteriše većina programa. Postoje tri principa koji uključuju lokalnost: 1. Prostorna lokalnost. – Ako je potreban pristup određenoj lokaciji u memoriji, postoji velika verovatnoća da će drugi pristupi biti toj ili susjednim lokacijam za vrijeme trajanja izvršenja programa; 2. Vremenska lokalnost. – Ako je postojala sekvenca pristupa do n lokacija, postoji velika verovatnoća da će pozivi koji slijede biti u toj sekvenci. Ova lokalnost dopunjuje se sa prostornom lokalnošću; 11
    • Stručni rad Svetisav Kostić 3. Uzastopnost. – Ako je bilo pristupa određenoj lokaciji c, vjerovatno je da će u sledećih nekoliko pristupa biti na lokaciji c+1. Uzastopnost je ograničen tip prostorne lokalnosti i može se razmatrati ko njen podskup. 3.3. Problemi korišćenja keš memorijaPri korišćenju keš-memorije treba riješiti sledeća četiri osnovna problema: • smeštanje blokova – gdje će u keš memoriji biti smješten novi blok pročitan iz operativne memorije; • inentifikacija bloka – kako će biti nađen blok koji se nalazi u keš- memoriji; • zamjena blokova – koji blok će biti zamijenjen, ako se traženi blok ne nalazi u keš-memoriji; strategija upisa – kako će se postupiti kod upisa novog podatka u keš-memoriju, jer se tada modifikuje blok i postaje različit od odgovarajućeg bloka u operativnoj memoriji. Najbolji način za smeštanje blokova pročitanih iz operativne memorije jeste tzv. Asocijativno preslikavanje – svaki se blok može smjestiti bilo gdje u keš-memoriju. Međutim u tom slučaju radi identifikacije blokova (drugi problem) pogodno je kao keš-memoriju koristiti asocijativnu memoriju u kojoj ključ predstavlja memorijsku adresu bloka a informacioni dio podatke iz operativne memorije. Slika 5 . Keš-memorija sa asocijativnim preslikavanjem 12
    • Stručni rad Svetisav Kostić Kod tehnike asocijativnog preslikavanja keš memorija se sastoji izsledećih dijelova:• memorije DATA i• memorije TAG. U memoriju DATA se smještaju blokovi preneti iz operativne u kešmemoriju. U memoriju TAG se smještaju brojevi blokova, koji se nazivajuTAG-ovi, za blokove prenijete iz operativne u keš memoriju. Za realizaciju memorija DATA i TAG koriste se RAM i asocijativnamemorija, respektivno. Ukoliko u memoriju DATA može da se smjesti 2nblokova kaže se da keš memorija ima 2n ulaza. Za zamjenu blokova postojivise strategija, ali se najčešće zamjenjuje najranije korišćeni blok ili najdužeprisutan blok. Kada se blok u kešmemoriji modifikuje upisom novogpodatka iz procesora, postoje dva načina koji se koriste za ažuriranjeoperativne memorije:a) neposredni upis – istovremeno se podatak upisuje u keš-memoriju i uoperativnu memoriju. b) posredni pristup – podatak se upisuje samo u blok keš-memorije, amodifikovani blok se vraća u operativnu memoriju tek kada se zamjenjujedrugim blokom.Međutim, ovdje je potrebno za svaki blok Uvesti po jedan bit koji pamti dali je blok modifikovan ili nije. Osnovni parametar po kome se mjeriefikasnost keš-memorije naziva se faktor pogotka p g h. To je vjerovatnoćada se sadržaj memorijske lokacije koju adrseira procesor, tj. traženi podatak,nalazi u keš-memoriji. Veličina 1 – h naziva se faktor promašaja. Faktorpromašaja mjeri penale zbog keš promašaja, jer procesor prekida aktivnostk-Daec-d08a se ustanovi. Faktor pogotka je uvijek manji od 1, a u praksise ostvaruju vrijednosti veće od 0,9. Ostali važni parametri keš-memorije su:vrijeme pristupa, zadržavanje usled promašaja, zadržavanje usled ažuriranjaoperativne memorije i dr. 13
    • Stručni rad Svetisav Kostić 3.4. Dvonivoske i podeljene keš memorije Slika 6. Dvonivoska keš-memorija Kada su keš-memorije prvobitno uvedene, običan sistem je imao jednukeš-memoriju. Kasnije je korišćenje više keš-memorija postala norma. Dvaaspekta ovog problema odnose se na broj nivoa keš memorije i korišćenjejedinstvene ili podeljene keš memorije. Kako se gustina logike na čipupovećava, postaje moguće imati keš-memoriju na istom čipu sa procesorom.U poređenju sa keš-memorijom kojoj se pristupa preko spoljne magistrale,keš memorija na čipu redukuje aktivnost procesora na spoljnoj magistrali i,prema tome ubrzava vrijeme izvršenja i povećava ukupne performansesistema. Kada se zahtijevana instrukcija ili podatak nalazi u keš-memoriji,pristup magistrali je eliminisan. Uključivanje keš-memorije na čipu ostavlja otvoreno pitanje da li je keš-memorija van čipa, ili spoljna keš-memorija, potrebna. Odgovor je običnoda, i najnoviji procesori uključuju keš-memoriju na čipu i spoljnu kešmemoriju. Rezultujuća organizacija je poznata kao dvonivoska keš-memorija,gdje se interna keš-memorija označava kao nivo 1 (L1) a spoljna kešmemorija kao nivo 2 (L2) (slika 3). Studije su pokazale da korišćenje keš-memorije drugog nivoa poboljšava performanse. Osim toga, danas je postalaopšte prihvaćena podjela keš-memorije nivoa L1 na dvije: jedne namenjenaza instrukciju (I keš) i druge namenjena za podatke (D keš), posebno uz tzv.supersklarnim procesorima. Ključna prednost projektovanja podeljene kešmemorije je što se eliminiše takmičenje za keš-memoriju između procesorainstrukcija I izvršne jedinice. Naime, podeljene keš memorije za instrukcije i 14
    • Stručni rad Svetisav Kostićpodatke omogućavaju da se značajno poveća propusni opseg keš-memorije,potencijalno udvostručavajući mogućnosti pristupa. 3.5. Keš-memorija diska Slika 7. Keš-memorija diska Operativna memorija savremenih računara odgovara na zahtjeve udesetinama nanosekundi, a disk odgovara na zahtjeve u desetinamamilisekundi, što znači da je razlika u brzini oko milion puta. Kako kešmemorije značajno poboljšavaju vrijeme pristupa operativnoj memoriji, istise koncept uspješno koristi i za diskove, značajno smanjujući saobraćaj sadiskom I prosečno vrijeme pristupa diska. Keš-memorija diska (keš-baferdiska) ima slicnu ulogu kao keš-memorija u sistemu keš-memorija – glavnamemorija (slika 4). To je memorijski bafer koji pamti poslednje korišćenedijelove adresnog prostora diska, smanjujući tako zahtijevani broj pristupa iefektivno vrijeme pristupa disku, odnosno povećavajući efektivnu brzinudiska. Procesor uvijek pristupa podacima predhodno smješteni u keš-memorijudiska kad god mu zatrebaju. Keš-memorija diska je veličine od jednog doviše megabajta. Jedinica prenosa između diska i keš-memorije diska običnosadrži jednu ili više staza diska. Keš-memorija diska može se pridružitiulazno-izlaznom uređaju, kontroleru tog uređaja ili operativnoj memorijiprocesora. Ispitivanja su pokazala da je efikasnost kešmemorije diskanajbolja kada je ona uključena kao dio operativne memorije. 15
    • Stručni rad Svetisav Kostić 4. ČIP SETOVI Čipset (engleski: chipset) se odnosi na grupu integrisanih kola koja rade zajedno.Obično se nalaze u jednom čipu. U računarstvu čipset se odnosi na specijalni čip koji senalazi na matočnoj ploči ili kartici računara.čip je minijaturna pločica od keramikena koju su foto postupkom nanijete električne komponente I kontakti i koja predstavljaelektrično kolo koje može da obavlja potrebnu funkciju u integralnom kolu.U vrijemeprvih PC računara matična ploča se sastojala od više inegrisanih kola koja su obavljalaosnovne operacije za rad računara (DMA kontroler, sistem tajmer, kontrolerprekida,...) U prošlosti matičnu ploču su činili veliki broj kola. Kako je vrijeme prolazilo matičnaploča je zahtijevala još veći broj kola, zato su njeni proizvodjači dizajniralinovi tip inegrisanih kola u jednom čipu koja su obavljali iste funkcije kao i njihovipredhodnici što je prouzrokovalo vise mesta na matičnoj ploči. Prije su svi čipoviposebno, dok su u današnje vrijeme svi smješteni u jedan čip South Bridge, semprocesora. čip setovi su integrisana kola koja služe za podršku procesora.Proizvodjači matičnih ploča (OPTi, UMC, ALi, SiS, Via Tehnologies, intel)ne utiču na razvoj I izgradnju samih čipova. Proizvodjač čipova i matične ploče nijeisto, jer proizvodjač matične ploče kupuje čipove od njihovih proizvodjača, pa ih potomsastavlja, a ne pravi ih. 4.1. Kako rade čipset-oviDolaskom PCI magistrale i sve novijih i bržih čipova da bi se uskladio njihov rad čipsetovi su podeljeni na dva integrisana kola: 1. North Bridge ± ili sistemski konroler, koji sadrži sledeće funkcije: PCI magistralu, memorijski kontroler, i keš L2 kontroler (kasnije je L2 keš ugradjen direktno u procesor). 2. South Bridge ± ili periferijski kontroler sadrži funkcije: PCI- ISA magistralu, kontroler prekida, DMA kontroler, i kontrolu svih ostalih periferija (flopi disk, serijski i paralelni port, IDEkontroler). 3. Data bufer ± koji se nalazi samo u nekim čip setovima ( Intel 430FX). 16
    • Stručni rad Svetisav Kostić 4.2. NORTH BRIDGE -skraćeno NB-( sjeverni most) je čip koji se na ploči najčešće nalazi "sjeverno" tj.između CPU-a I slotova za RAM. On je zadužen za "brzu komunikaciju": sa jednestrane CPU putem FSB-a, a sadruge strane sa grafičkom karticom (PCI-expressodnosno AGP kod starijih); RAM-om (otud idrugo ime Memory Controller Hub) iSouthbridge-om. Neki NB imaju u sebi i integrisan grafički čip. Ploče sa integrisanomgrafikom imaju priključak za monitor i mogu odmah da rade, i bez grafičke kartice. Tigrafički čipovi su obično slabijih performansi od pravih kartica. Drugi nedostatak je štopozajmljuju RAM od kompjutera, daklemorate ga imati dovoljno. Iako možda zvučiloše, ovo rješenje je jeftinije i ako se kompjuter koristi za surf, muziku filmove,kancelarijski rad predstavljaju dobar izbor. NB je jedan od dijelova kompjuterakoji se znatno griju, prekriven je metalnim hladnjakom koji je po veličini odmah izaCPU hladnjaka, a neki imaju i male ventilatore (poznate po bučnosti I čestomotkazivanju). Pošto predstavlja osnovni dio čipseta, cio čipset uglavnomdobija ime po njemu. North Bridge konvertuje signale lokalne magistrale(528MB/s ± 66MHz) do PCI magistrale(132Mb/s). North bridge ima ugradnikontroler na sebi pa zato ima i uticaja na performanse PC-a. Karakteristike NorthBridge-a je da može da pristupi podacima u RAM memoriji koristeći manji takt negodrugi North Bridge modeli, tj. čipset ga čini bržim, jer je brži od ostalih komponenti.Brzina matičnih ploča zavisi od toga koji čipset koriste. Možemo da koristimo posebnumemorijsku tehnologiju za RAM koja će biti definisana u NorthBridge i samo da jojpristupamo iz tog čipseta. Ne možemo namjestiti EDO memoriju u većinu matičnihploča za 486-ice, zbog toga što čipset za Socket 3 podnožija ne zna kako dakomunicirasa ovom vrstom memorije. Isto tako, North Bridge koji je ugrađen za Intel-ov čipset 430FX, nezna kako da komunicira sa SDRAM memorijom, što već nije slučajsa čipovima Intel 430VX i430TX, na primjer. Frekvenncija matične ploče jedefinisana od strane North Bridge-a (za Intelove čipsetove saSocket 7podnožijem North bridge generiše takt samo do 66Mhz, a za Via čipsetovesa istim podnožijem generiše takt 75Mhz). 4.3. SOUTH BRIDGE-SB ( južni most) je drugi bitan dio, koji se obično nalazi nešto ispod NB-a. Sa CPU-omkomunicira preko NB, i zadužen je za "sporiju komunikaciju". Praktično sve štopriključite na kompjuter sem grafičke i RAM-a ide preko njega. Tu spadaju:-IDE magistrala za sve PATA i SATA uredjaje- HDD, DVD...-PCImagistrala PCI(express) kartice- modemi, zvučne i neke grafičke, raid i satakontroleri...-USB kontroler. preko USB-a danas se priključuju gotovo svi eksterni 17
    • Stručni rad Svetisav Kostićuređaji-ISA magistrala je prethodnik PCI. danas se koristi za kompunikaciju satastaturom, mišem, BIOS-om i FDD-om-brojne druge vačne funkcije: SMbus,DMA controller, Interrupt controller, ACPI. Osnovne karakteristike South Bridga su da ostvare komunikaciju izmedjuISA i PCI magistrale. Pored toga, posjeduje kontroler prekida i DMA kontroler usamom čipu, i kontrola svih ostalih periferija. U slučaju da na matičnoj ploči saposebnim periferijama, kao što je video ili audiokontroler, kontrola bi bilaostvarena od strane posebnog video ili audio procesora. Ovaj procesor jekonektovan direktno na PCI magistralu.Danas, South Bridge radi sa mnogim poboljšanjima kao što je Ultra-ATA(UDMA, Ultra-DMA) pronalazak, koji omogućava IDE hard disku mnogo većitransfer podataka čak do 33,3 MB/s, pored uobicajnih 16,6 MB/s.Takodje posebnupažnju posvećuje i USB magistrali koja je prikačena direktno na South Bridge. Kodstarijih ploča, North bridge zamenjuje PCI magistralu i South bridge je konektovan nanjega kao drugi PCI uredjaj. Danas,North bridge i South bridge su povezani na mnogo većimmedjusobnim brzinama, a PCI magistrala je generisana od strane South bridge-a.AtlonovAthlon 64 CPU ima ugradjen dio North bridge čipa. Procesor ima svojkontroler za kontrolu memorije, tako da je memorija direktno povezana na procesor.Sam AGP tako radi kao nezavisan čip ili je isključen sa South bridge-a.Intelovplan za naredne godine, je da generiše nove brže magistrale za PCI, nazvanePCIExpress. Ove magistrale treba da rade na 2.5 GHz taktu i da imaju transfer od 240megabajta po sekundi. Kako će raditi brže od AGP-a, samim tim će isključitipodršku Northbridge-a i samogAGP slota na matičnoj ploči, tako da će tipičnematične ploče dobiti nekoliko novih extra brzihslotova za ostale uredaje. Na ovom modelu ploče, South bridge će biti kao bilo koji drugiuređaj na PCI Express magistrali, i tako omogućiti podršku svimgeneracijama PCI slotova, isvih postojećih kartica koji rade na njemu.South bridge će takodje sadržati kontrolnu logiku za upravljanje harddiskom, tastaturom, mišom, serijskim, paralelnim i USB portom.Izmedjučipseta i fizičkih konekcija i kablova za uredjaje, postoji i dodatni čip koji regulišenapon i samim tim dovodi do zaštite uređaja. 4.4. Početak razvoja 18
    • Stručni rad Svetisav Kostić Kako su prve matične ploče za PC-e bile su konstruisane od 100 i više različitihkomponenata,ali danas, zahvaljujuci velikom napretku poluprovodničke tehnologije,naći ćete sam onekoliko modula na matičnoj ploči, koji obezbeđuju veliki broj funkcija.Matične ploče za 8088/86 i 80286 procesore koriste mnoštvo konvencionalnih TTL čipova.Sve dok nisukreirane matičnenploče za 386 procesore, razni proizvođači, kao, naprimjer SiS, ETEQ, ALI,VIA i Intel, nisu razvijali specijalne čipsetove. Čipset jeuvijek dizajniran za određenu familiju procesora. Pošto čipsetovi različitihproizvođača imaju različitu strukturu, imaju u različite izvode, konekcije,registre i funkcije. Ovo nas tjera da se zapitamo kako proizvođači još uvijekmogu proizvoditi svoje čipsetove koji su kompatibilni sa svim softverom,sve do operativnog sistema. Na primer, kada je odgovarajući VIA cipset instaliran, Windows 98 pokrenut naPentium III procesoru radi isto kao da je cipset Intelov. BIOS je odgovoran za ovaj zadatak i do izvesne granice formira vezu izmeđurazličitih hardverskih komponenata i softwera (adresiranja, BIOS prekida iDOS prekida). Klasifikacija čipsetova se vrši prema hardveru kojipodržavaju: obično je isti cčipset u stanju da radi sa procesorima jednegeneracije (npr. Intel BX čipset je u stanju da radi sa Pentium II, Pentium III iCeleron procesorima), podržava jednu do dvije vrste memorije (danas najcešće upitanju SDRAM, ali postoje čipsetovi koji podržavaju i rad sa SDRAM iRDRAMmemorijom) i sl. Očigledno je da kvalitet čipseta igra vrlo važnu ulogu, kakou pogledu performansi, tako i u pogledu stabilnosti rada racunara.Tradicionalni proizvođači čipsetova su Intel, AMD, Via, Ali, SiSi drugi. Koristeći činjenicu da najbolje poznaje sopstvene procesore, Intel jedugo bio proizvođač najkvalitetnijih čipsetova za njih. Međutim, prodoromkvalitetnih AMD procesora, prije svih Athlona, i na ovom polju Intel dobijakonkurenciju. Međutim, zbog snažnog forsiranja skupe RDRAM memorijeumjesto jeftinog i otprilike podjednako brzog SDRAM-a, Intel jedopustio da konkurencija postane ravnopravna sa njim i na polju čipsetova za Intelprocesore. 4.5. 486 PCI ČIPSET Uvođenje PCI (peripheral components interconnect ± sistem medusobnogpovezivanja perifernih uređaja i implementacija odgovarajućih PCI slotovaza kartice proširenja doveli su do korjenite promjene u arhiktekturi čipsetova.Redosled razvoja bio je od PC do ISA magistrale, zatim doEISA i VLB magistrala ikonačno do PCI magistrale. Intel je primarni referentni kreator PCI, tako da je izbacioprvi čipset za PCI, koji je prvobitno bio namijenjen za 486 procesore. Jedan od prvih 19
    • Stručni rad Svetisav Kostićčipsetova za 486 procesore bio je pozant kaoSaturn (tip 82420) i razvijen je odstrane Intela. Sastoji se od sledećih čipova:- 82424TX: Keš/DRAMkontroler, (CDC, 82424TX) - CDC spaja magistralu procesora sa PCImagistralom, čini adresne i kontrolne signale dostupnim i sadrži kontroler keša ikontroler DRAM-a Radi direktno sa DPU-om koji je odgovoran za kontrolu podataka.Ipak, zbog velikog broja izvoda i međusobnih veza, ova dva modula nisu instalirana ujednom kućištu.- 82423TX: Data Path Unit, (DPU, 82423TX) ± Data pathunit (DPU ± blokovi putanje podataka) su u suštini modeli drajvera za sabrinicupodataka, a integrisani su u sistemski kontroler u drugim čipsetovima.- 82378IB:System I/O (SIO, 82378IB) ± SIO modul (sistemski BIOS) kreira interfejs izmeđuPCI i ISA magistrale. Sadrži standardne konponente, koje su korišćene uISA i EISA PC-ima. Ovo uključuje i tajmer, kontroler prekida i kontroler DRAM-a,tako da ISA kartice rade i u PCI racunaru. U tom cilju se na matičnoj ploči običnonalaze tri, ili četiri slota ovog tipa.U PC računaru ISA magistrala ima najnižiprioritet. Takođe, možete vidjeti poziciju i funkciju različitih sistemamagistrala u PC-u. SIO modul sadrži arbitra PCI magistrale, koji može upravljatisa dva dodatna mastera PCI magistrale, pored CDC-a. Prvi čip perifernih uređaja zaPCI, koji je mogao da radi kao master PCI magistrale, bio je SCSI53C18 kontroler, kojije proizvela kompanija NCR (danas Symbol Logic). 4.6. INTELOV PENTIUM ČIPSET ZA SOCKET Intel je vrlo brzo izvršio izmjene od PCI čipseta za 486 procesore do čipseta zaPentium procesore. Ipak, njegove performanse nisu ispunile sva očekivanja.Mercury čipset, koji se sastoji od jednog 82434LX, jednog 82378 i dva 82433s, bioje prvi čipset za Pentium procesore koji rade na 60, ili 66 MHz ± prva generacijaPentium procesora. Tehnološki, ovaj čipset, isto kao i 60/66 MHz procesori, nijeponudio bolje performanse od dobrog 486-DX2 sistema, koji je u svoje vrijeme (oko1993. godine) bio najracionalniji izbor. DX2 sistem nije imao problema sa upotrebommoćnijeg procesora kao što je 486DX4, mada su neke matične ploče zahtijevale međupodnožije za procesor, koje pretvara napon od 5V na 3,3V. Osim toga, Mercury čipsetnije posebno razvijen za primjenu svih osobina Pentiuma. Umjesto toga,u osnovi je to samo mala modifikacija PCI čipseta.Triton čipset je biopredstavljen nešto kasnije (uzimajući u obzir činjenicu da suPentium procesori već bili dostupni godinu ili dvije), ali to je bio prvi pravičipset za Pentium PCI sistem. Zvanično ime za Triton je bilo 82430FX i sastojao seod četiri modila:- S82437FX: Triton system controller (TSC) ± Sadrži kontrolere keš iDRAM memorije. TSC je kontrolna jedinica za transfer podataka između procesora,keša, DRAM-a i PCI magistrale. Integrisani kontroler L2 keša podržava write-back kešdo maksimalne veličine od 512Kb. Keš memorija može biti kreirana upotrebom 20
    • Stručni rad Svetisav Kostićstandardnog, burst, ili protocnog burst SRAM-a (statički RAM).- S82438FX: Tritondata paths (TDP) ± Dva TDP-a rade zajedno sa TSC-om da bi obezbijedili do 128Mb standardnog, ili EDO RAM-a. TDP-ovi su odgovorni za keširanjemagistrale podataka (drajver i rastavna funkcija) za svu memoriju i U/Itransfer.- S82371FB: PCI ISA IDE Xcelerator (PIIX) ± PIIX je PCI-ISAmost i naslednik SIO modula. Ovaj modul povezuje PCI magistralu matične pločesa ISA magistralom, koja je tu prisutna zbog tradicionalnih razloga. PIIX je odgovoran za cjelokupnumkomunikaciju ISA magistrale Itakođe sadrži DMA kontroler i kontroler prekida, tajmer/brojač, jedinice za funkcije uštrde energije i poboljšani IDE (EIDE) interfejs za povezivanje hard diskovai CD-ROM uređaja.Intel je izbacio veliki asortiman Triton čipsetova brzo jedan zadrugim ± svaki od njih je bio osavremenjen i teško ih je bilo razlikovati po imenima.Imena ovih čipsetova uvijek počinju sa 82430, pa slijedi posebna skraćenica(nezvanične oznake FX = Triton 1, HX = Triton 2, VX =Triton 3, TX = Triton 4).PIIX3 u poređenju sa PIIX, nudi podršku za USB (universal serial bus),a njegov naslednik PIIX4 sadrži časovnik realnog vremena i CMOS-RAM iupravlja Ultra-DMA/33 transferom za odgovoravajuće hard diskove. Porednavedenog u PIIX4 je integrisan i I2C kontroler. Onomogućava praćenje napona,ventilatora i različitih temperatura (procesora, unutrašnjosti). Ako se pojavigreška, startuje se određeni alarm. 4.7. PENTIUM PRO I PENTIUM II ČIPSETOVI Prvi čipset za Pentium Pro je 82440KX, koji je nezvanično poznat kao Orion. Sastojise od ukupno osam čipova 82452KX, 82453KX I 82454KX kontrolera, PIIX (82371)PCI/ISA mosta (koji je korišćen u predhodno opisanim čipsetovima) I četiri 82451KXmodula puta podataka. Performanse obezbjedjene ovim čipom su, u principu,jednako razočaravajuće za stone sisteme kao što je bio prvi čipset za Pentiumprocesore. Orion je bolji za višeprocesorske sisteme, kao što su oni u serverima. Toje razlog što je Intel predstavio PentiumPro 8144082437FX(Natchma) čipset,brzo nakon toga. Ovaj čipset nudi performance koje se mogu upotrijebiti i u stonimračunarima I sastavljen je od sledećih komponenti:- SB82441FX: PCImemorijski kontroler (PMC)- SB82442FX: Data bus accelerator (DBX)± ubrzivač magistrale podataka- SB82371SB: PCI ISA IDE X celerator(PIIX3)Ovaj čipset nema keš kontroler, zato što je on integrisan u sam PentiumProprocesor, zajedno sa L1 i L2 kešom. Glesdano spolja, Pentium II je kao procesorPentiumPro (sa MMX dodatkom); prvi čipset za Pentium II procesore je8244082437FX. Najprimetnija razlika je u Slot 1 podnožju za procesor, jerPentiumPro koristi Socket tipa No.8, inače nema bitne razlike u čipsetu kadakoristite Pentium Pro ili Pentium II. 21
    • Stručni rad Svetisav Kostić 4.8. PENTIUM II, PENTIUM III I CELERON ČIPSETOVI INTEL 440 BXIako je na tržižte izbačen još 1998. Intel 440 BX se i danas intenzivno koristi. Pojaviose zajedno sa varijantama Pentiuma II na 350 i 400 MHz, koji su prvi Intel procesorikoji su radilina spoljnoj magistrali (FSB - Front Side Bus) brzine 100 MHz.BX set se sastoji od dva čipa:82443BX (AGP host bridge kontroler) i 82371AB(PCI-ISA bridge). Radi sa Intel PII, PIII I Celeron procesorima i podržava FSBfrekvencije od 66 do 100 MHz. Podržava rad sa AGP, PCIi ISA magistralamai nudi USB podršku. Koristi isključivo SDRAM memoriju. ZbogIntelove politike forsiranja RDRAM memorije dugo je bio jedini Intelov proizvod višeklase koji radi sa SDRAM-om i kao takav je korišćen od strane brojnih proizvođača zarazvoj stabilnih i brzih ploča. Slika 8. Intelov čipset 4.9. ČIPSETOVI ZA AMD PROCESORE 4.9.1. AMD 750 AMD 750 čipset namijenjen je radu sa AMD Athlon procesorima. Podržava AGP 2xstandard, USB, PCI i ISA magistralu. Radi sa PC-100 SDRAM - om (100 MHz), apodržava Athlonovu EV6 magistralu koja radi na 100 MHz, ali korišcenjemobje ivice takta kao aktivne, postiže efektivnih 200 MHz. Sastoji se iz dva čipa:AMD 751 i AMD 756. Za diskove nudi Ultra ATA66 podršku. Kao što se pospecifikacijama vidi, AMD 750 čipset predstavlja stariju generaciju čipsetoav za AMDAthlon. 22
    • Stručni rad Svetisav Kostić Slika 9. AMD 8 series 4.9.1. AMD 760 AMD 760 je čipset sledeće generacije namijenjen radu sa Athlon procesorima i procesorima koji koriste sistemsku magistralu kompatibilnu sa Athlonovom (AMDDuron). Čine ga dva čipa: AMD 761 i AMD 766. Pored standardnih ISA, PCI i USBpodrški, 760 podržava AGP 4x i UltraATA 100 standarde. Ipak, vjerovatno najvažnija karakteristika ovog čipseta je podrška za DDR (Double DataRate) SDRAM memoriju. DDR tehnologija predstavlja mogućnost damemorija radi na efektivno duplo većem taktu od sistemskog kloka, čime se otvaramogućnost za potpunije iskorišćenje Athlon-ove EV6 magistrale. Ovamemorijska arhitektura je glavni konkurent RAMBUS memoriji koju Intel forsirakao rješenje za viću klasu svojih procesora. Slika 10. AMD 9 series 5. ZAKLJUČAK 23
    • Stručni rad Svetisav Kostić U prethodnom izloženom radu opisana je osnovna evoluacija BIOSmemorije, od prvih matičnih ploča i njihove primjene pa sve do današnjetehnologije u ovom pravcu. Date su i opisane verzije BIOS-a, kao i osnove BIOS memorije. Opisanoje kako da pristupimo BIOS-u sa nešeg računara, određene podešavanja.Dati su razlozi zbog kojih je potrebno flešovanje BIOS-a. U daljem radu prestavljena je KEŠ momorija računara, ulogai i funkcija usistemu rada samog računara. Primarna keš memorija, kao i sekundarna kešmomorija. 6. LITERATURA 24
    • Stručni rad Svetisav Kostić 1. prof. Dr Milan Milosavljević, prof. dr Mladen Veinović, prof dr. Gojko Grubor, Osnovi informatike, Univerzitet SINGIDUNUM – BEOGRAD, 2009 (56 – 69). 2. Prof. Živko Tošić, KEŠ MEMORIJA, Mašinsko-elektrotehnička škola, Priboj, 2008. (1-22). 3. Internet izvori. 4. http://hr.wikipedia.org/wiki/Hardver 5. www.tutoriali.org 25