tietokoneen toiminta

Tietokoneen toiminta

Juhani Merilinnajuhani.merilinna@helia.fi

Huone 6025Materiaali löytyy sivulta:

http://myy.helia.fi/~merju

Sisältö

Historiaa Peruskäsitteitä Tietokoneen toimintaperiaate

Rakenneosat Assembler

Tietokoneen rakenne (PC) Tietoliikenteen perusteita

Historiaa

Abakus yli 4000 a. (Helmitaulu) Laskutikku 1617 Babbage 1820-luvulla ohjelmoitava

laskulaite Reikäkorttikone 1890 USA:n

väestönlaskentaan. IBM Mekaanisia tietokoneita (releet,

reikänauha) 1940-luvulla Taskulaskin 1970-luvulla

Historiaa, 1. sukupolvi

Ensimmäinen elektroninen tietokone 1946 ENIAC. 18000 elektroniputkea. Sähkönkulutus 150kW. Vikaväli luokkaa 10min.

Suomen ensimmäinen tietokone ESKO 1957. Elektroniputkia ja reikänauha.

Historiaa, 2. sukupolvi

1948 keksittiin transistori. Tietokoneiden nopeus jo luokkaa

10000 laskua sekunnissa. Muisti magneettirengasmuistia

Historiaa, 3.sukupolvi

Texas Instruments kehitti mikropiirin. IBM S/360 (1964) koneita myytiin n.

30000. 1 MIPS raja rikki. Moniajokäyttöjärjestelmä Tietokoneet suuria keskuskoneita

kommunikointi koneen kanssa reikäkortein tai reikänauhoin

myöhemmin kehitettiin kirjoitinpäätteitä ja näyttöpäätteitä

Historiaa, 4. sukupolvi

Intel kehitti ensimmäisen mikroprosessorin 1972 (Intel 4004)

Aluksi 4-bittinen, mutta hyvin pian tuli 8-bittisiä (Intel 8008, 8080 , Motorola MC6800)

Ensimmäiset kotikoneet

PC:n historiaa

1977 Apple II hyvin suosittu yrityksissä VisiCalc ensimmäinen

taulukkolaskentaohjelma 1981 IBM PC.

16KB muistia, pian myös 64KB 8088 prosessori (16/8 –bittinen) ei levyasemaa, tallennus nauhurille,

myöhemmin lisättiin levykeasema ISA 8 väylä

PC:n historiaa

PC XT Kiintolevy Max. 640KB muistia

Ensimmäiset kloonikoneet (Compaq)

1983 Apple Lisa (Mac XL) Graafinen käyttöliittymä Hiiri

PC:n historiaa

1984 PC AT 80286 prosessori max. 16MB muistia, tosin MSDOS ei

osannut käyttää kuin 640KB ISA 16 väylä Vielä 1990-luvulla PC:t olivat

oikeastaan paranneltuja PC AT -koneita

PC:n historiaa

1988 IBM PS/2 uusi väylä, mikrokanava IBM menettämässä johtavan asemansa OS/2 käyttöjärjestelmä

Intel 80386-prosessori 32-bittinen suojattu tila nykyiset prosessorit periaatteessa

paranneltuja 386-prosessoreita Lisätietoja:

http://www.ox.compsoc.net/~swhite/history/

Käyttöjärjestelmien kehitys

Ensimmäiset käyttöjärjestelmät 1950-luvulla. Lähinnä kokoelma peruspalveluja sovelluksille.

Eräajo 1960-luvulla Moniajo Vuorovaikutteisuus 1960-luvun lopussa

pääteajattelu sitä ennen vain reikäkortteja ym

1970 UNIX 1980-luvulla graafiset käyttöliittymät 1990-luvulla verkkokäyttöjärjestelmät

MS-DOS

Alun perin IBM PC:n käyttöjärjestelmän piti olla Digital Research:n CP/M.

Digital Research ei jostakin syystä toimittanut käyttöjärjestelmää, jolloin IBM tilasi käyttöjärjestelmän pikkuyritykseltä nimeltä Microsoft.

Microsoft osti oikeudet Q-DOS:iin (Quick and dirty dos) ja teki ensimmäisen version 1.0. (1981)

IBM korjasi MS-DOS:n virheitä ja toimitti PC:n mukana PC-DOS nimisenä.

MS-DOS on yksiajokäyttöjärjestelmä. Poikkeuksena on MS-DOS 4.01, joka oli tarkoitettu automaatiosovelluksiin.

MS-DOS

MS-DOS 2.0 (1983) hakemistot MS-DOS 3.0 (1984) tuki isoille kiintolevyille

(32MB) ja tiheille levykkeille. MS-DOS 3.1 (1985) verkkotuki ensimmäisen

kerran MS-DOS 3.2 (1985) tuki 3½” –levykkeille

(vain 720KB) MS-DOS 3.3 (1987) 1.44MB levykkeet ja

kiintolevyjen osiointi MS-DOS 4.0 (1988) tuki kiintolevyille 2GB

asti

MS-DOS

MS-DOS 5.0 (1991) tuki yli 640KB muistialueelle (UMB, HMA)

MS-DOS 6.0 (1993) tuki levyn pakkaamiselle

MS-DOS 6.2 levyn pakkaus (DoubleSpace) poistettiin lisenssiriitojen takia

MS-DOS 6.22 uusi versio levyn pakkauksesta (DriveSpace). Viimeinen MS-DOS-versio.

Windows

1985 Windows 1.0 Hyvin vähän käytetty 1987 Windows 2.0 Käytettiin jonkin verran

lähinnä Excel:n takia 1990 Windows 3.0 Ensimmäinen suosittu

Windows. Nosti Microsoftin maailman suurimmaksi ohjelmistotaloksi. Tuki suojatulle tilalle ja yli 640KB muistialueen. Moniajo

1992 Windows 3.1. Vähän paranneltu 3.0. Myöhemmin tuli versio 3.11, johon oli lisätty verkkotuki.

Versioon 3.11 asti kaikki Windows:t käyttävät MSDOS:a apuna.

Windows

1993 Windows NT 3.1 32-bittinen Lineaarinen muistiavaruus

1994 Windows NT 3.5 ja 3.51 1995 Windows 95 1998 Windows 98 2000 Windows 2000 2001 Windows XP 2003 Windows 2003 (XP server) 2006 Windows Vista

UNIX/Linux

1970 Unix kehitys aloitettiin lähinnä Multics-käyttöjärjestelmän miniversiona

1975 ensimmäiset kaupalliset UNIX julkaisut

1991 Linux alkaa Linus Thorwaldsin harrasteprojektina

1994 Linux ytimen versio 1.0 1996 Linux ydin 2.0 1999 Linux ydin 2.2 2001 Linux ydin 2.4

Standardit

Viralliset Suositukset De facto

Standardit

ISO

CEN

SFS

Kansainvälinen

Eurooppalainen

Suomalainen

Yleinen javirallinenStandardointi

Sähköala Tietoliikenne

IECITU

EntisetCCITT ja CCIR

Genelec

SESKO

ETSI

THK

CE

m

erkki

Standardit

ANSI Amerikan standardointi järjestö. Amerikan edustajana ISO:n toiminnassa

IEEE sähkö- ja elektroniikkainsinöörien yhteistyöjärjestö. Käyntännössä ANSI:n alaisuudessa.

EIA. Yhdysvaltalaisten elektroniikka-alan yritysten järjestö. ANSI:n jäsen. Nykyisin yhdessä TIA:n kanssa.

Standardit, Internet

ISOCKattojärjestö

IETFTunnistaaInternetinongelmat

IESGRFC-

dokumentit

WWWConsortiumWWW jaHTML

ICANNVerkko-

tunnukset

Käyttöjärjestelmän tehtävät

Käyttöjärjestelmä on jonkin verran epämääräinen käsite. Sen merkitys vaihtelee kohderyhmän mukaan: Käyttäjäopetuksessa käsitellään yleensä

käyttöliittymää ja apuohjelmia Ohjelmoija on kiinnostunut pääosin

käyttöjärjestelmän palveluista Ylläpitäjä on kiinnostunut rakenteesta,

käyttäjien hallinnasta, tietoturvasta ym.

Käyttöjärjestelmän tehtävät

Perustehtävät: palvelut sovelluksille

Ohjelmointirajapinta Oheislaitteiden käyttö

ohjelmien hallinta käynnistys ja lopetus moniajo suojaus virhetilanteiden hallinta

laitteiston hallinta muistinhallinta suojaus laiteajurit verkkotuki

Käyttöjärjestelmän tehtävät

Käyttöjärjestelmän mukana tulee yleensä: yksi tai useampia käyttöliittymiä apuohjelmia tiedostojen käsittelyyn

ym.

Käyttöjärjestelmän ominaisuuksia

Moniajo/yksiajo Monenkäyttäjän Reaaliaikainen Graafinen/merkkipohjainen

Moniajo 16-bit Windows

Windows

Tehtä

vä 1

Tehtä

vä 1

Tehtä

vä 1

vuoro

Palauttaavuoron

vuoro

Palauttaavuoron

vuoro

Moniajo (32-bit Windows)

Windows

Säie

1

vuoro

Säie

1

Säie

1

vuoro vuorokeskeytys keskeytys keskeytys

Peruskäsitteitä

Bitti pienin yksikkö. Arvo voi olla 0 tai 1. (nibble 4 bittiä. Harvoin käytetty) Tavu (Byte) 8-bittiä. Yleisimmin käytetty

tiedon mittayksikkö. Yleensä tietoalkioille varataan tilaa tavun kokoisina paloina. Esim. vaikka ascii-koodisto on 7-bittinen, jokainen merkki vie yhden tavun.

Sana (word) tarkoittaa alun perin tietokoneen luonnollista tietoalkion kokoa. Esim. 32-bittisellä koneella sana on 32-bittinen. Nykyisin käsitetään sana aina 16-bittiseksi.

Perusyksiköt

Yhdellä bitillä voidaan esittää vain kaksi arvoa 0 tai 1.

Tavulla on 256 mahdollista arvoa (0-255).(28)

16-bittisellä luvulla on 65536 mahdollista arvoa. (216)

32-bittisellä luvulla on 4 294 967 296 mahdollista arvoa.(232)

Peruskäsitteitä

Tavu on pieni yksikkö, siksi yleensä siihen liitetään etuliite kilo, mega, giga tai tera.

Etuliitteillä on kaksi eri tulkintaa, virallinen ja tietotekniikassa yleensä käytetty.

kilo 1000 1024 = 210

mega 1000000 1048576 = 220

giga109 1073741824 = 230

Tera1012 240

Peruskäsitteitä

Valitettavasti tietotekniikassa käytetään molempia merkityksiä sekaisin. Esimerkiksi kiintolevyjen koossa mega tarkoittaa virallista arvoa miljoona. Muistien koossa mega tarkoittaa kuitenkin 1 048 576!

IEC-standardi (1998) määrittelee tietotekniikassa käytettäville etuliitteille uudet nimet, jolloin perinteiset etuliitteet tarkoittavat alkuperäisiä arvojaan.Kibi 210 tebi 240

Mebi 220 pebi 250

Gibi 230 exbi 260

30

Kokonaisluvut

Tietokoneen peruslukutyyppi on binaarinen kokonaisluku.

Kokonaislukujen käsittely on nopea Kokonaisluvuilla on aina rajoitettu koko.

Rajan ylittäminen aiheuttaa virhetoiminnan

Etumerkittömät kokonaisluvut: vain positiivisia arvoja

Etumerkilliset kokonaisluvut: käytetään kahden komplementtiarvoja

Reaaliluvut

Reaalilukujen esittämiseen käytetään BCD-koodausta tai liukulukuja. Nykyisin lähes aina liukulukuja.

BCD-koodauksessa kymmenjärjestelmän luvun jokainen numero muutetaan erikseen binaariseksi.

BCD-koodausta käytetään joissakin vanhoissa ohjelmointikielissä ja taskulaskimissa

Liukuluvut

Luku muutetaan muotoon m*2e

Kerrointa m kutsutaan mantissaksi. E on exponentti. Luvusta tallennetaan vain mantissa ja exponentti.

Liukuluvuilla voidaan käsitellä hyvin suuria lukuja. Huomaa, että tarkkuus ei aina ole suuri.

Liukuluvuilla voi tulla pyöritysvirheitä Yleensä käytetään IEEE:n

suosittelemia liukulukuja

Liukuluvut

Yleisesti käytettyjä liukulukutyyppejä:

Lukualue 1038, tarkkuus 7 numeroa. Koko 3 tavua

Lukualue 10308, tarkkuus 15 numeroa. Koko 7 tavua

Lukualue 104932. Koko 8 tavua

Peruskäsitteitä, merkkikoodistot

Tietokone pystyy varsinaisesti käsittelemään vain lukuja. Siksi tekstin käsittelemiseksi pitää teksti ensin muuttaa luvuiksi.

Jokaiselle merkille on sovittu vastaava luku.

Merkkikoodisto on määritelmä merkkejä vastaavista luvuista.

Useimmat merkkikoodistot perustuvat ASCII-koodistoon.

Peruskäsitteitä, merkkikoodistot

ASCII 7-bittinen. kirjaimet a-z, A-Z ja välimerkkejä Euroopassa käytettiin versiota, jossa jotkin erikoismerkit oli

korvattu skandinaavisilla merkeillä EBCDIC

Käytössä lähinnä IBM:n suurkoneissa. Poikkeaa täysin ASCII:sta. IBM Extended

MS-DOS:n merkkikoodisto. Käytössä myös Windows:n komentorivillä

8-bittinen. 128 ensimmäistä merkkiä ASCII-koodiston mukaisia ANSI

Windows:n koodisto Amerikkalainen versio ISO 8859-1 koodistosta

ISO 8859 8-bittinen eri kielialueversioita, 8859-1, 8859-2, …

UNICODE 16-bittinen 256 ensimmäistä merkkiä iso-koodiston mukaisia.

Peruskäsitteitä, merkkikoodistot

UTF-8 on tapa esittää 16-bittisiä lukuja. Unicode tallennetaan usein UTF-8

muodossa. Vie vähemmän tilaa kuin perusmuodossa.

Ensimmäiset 128 merkkiä esitetään yhdellä tavulla. Seuraavat 4096 merkkiä kahdella tavulla ja loput merkit kolmella tavulla.

UDF-8 määrittelee myös tavujen tallennusjärjestyksen.

Tavujärjestys

Muistiin tallennetaan tietoa tavuina. Samoin tiedonsiirrossa lähetetään tieto tavuina.

16-bittisen luvun tallennus tarkoittaa, että tallennetaan kaksi tavua.

Tavut voidaan tallentaa eri tavoin: little endian. Ylempi tavu ensin. big endian. Alempi tavu ensin. Esim. PC ja MacIntosh tallettavat ei

järjestyksessä.

Peruskäsitteitä

MIPS (mega instructions per second) Käytetään prosessorin nopeuden yksikkönä. Eri prosessorin vertailu on vaikeaa, koska käskyt eivät ole samanlaisia.

MFLOPS (mega floating point operations per second) Suurissa koneissa käytetty nopeuden vertailuarvo.

Peruskäsitteitä

Pääte Monenkäyttäjän

järjestelmissä jokaisella käyttäjällä on oma pääte

Pääte on liitetty keskuskoneeseen yleensä sarjaliitännällä (RS232C)

Nykyisin varsinaiset päätteet ovat harvinaisia. Yleensä käytetään PC:tä ja jotakin pääteohjelmaa (telnet tms.)

Pääte

Pääte

Pääte

RS 232C

modeemimodeemi

RS 232C

Prosessit ja säikeet

Prosessi tarkoittaa käynnissä olevaa ohjelmaa. Oikeammin ohjelman käynnistyskertaa.

Prosessit voi listata Windows Tehtävien hallinta –ohjelmalla. Linux:ssa prosessilistauksen saa ps -komennolla.

Prosesseista käytetään joskus Windows-maailmassa nimitystä task (tehtävä).

Jokainen prosessi on oma erillinen toimintakokonaisuus. Jokaisella prosessilla on oma muistialueensa, jota muut prosessit eivät saa käyttää. Tavoitteena on, että prosessit eivät häiritse toisiaan.

Säikeet

Joskus tarvitaan myös ohjelman sisällä samanaikaisia toimintoja. Esimerkiksi tekstinkäsittelyohjelmassa tavutus toimii samanaikaisesti normaalin toiminnan kanssa.

Tämän takia prosessiin lisättiin säikeet. Prosessi määrittelee resurssit ja säie on prosessin suoritettava osa.

Säikeitä voi olla useita samassa prosessissa.

Moniajo

Tietokoneessa voi suorittaa samanaikaisesti vain yhtä ohjelmaa, jos prosessoreita on yksi. Moniprosessorikoneissa voidaan suorittaa jokaisessa prosessorissa omaa ohjelmaa.

Moniajo toteutetaan niin, että prosessori suorittaa lyhyen ajan jokaista ohjelmaa vuorollaan. Kun ohjelmaa vaihdetaan nopeasti, näyttää kuin ohjelmat toimisivat samanaikaisesti.

Moniajo

Vanhoissa 16-bittisissä Windows-versioissa moniajo toimi niin, että Windows antoi vuoron ohjelmalle. Ohjelma suoritti jonkin lyhyen toiminnan ja luovutti vuoron takaisin.

Jos ohjelma ei luovuttanut vuoroa takaisin, muut ohjelmat eivät saaneet lainkaan suoritusvuoroa.

Moniajo

32-bittisissä Windows-versioissa ja Linuxissa käytetään keskeyttävää moniajoa.

Käyttöjärjestelmä antaa vuoron ohjelmalle ja lyhyen ajan kuluttua keskeyttää ohjelman.

Yksi ohjelma ei voi estää muiden suoritusta.

Prosessit ja säikeet

Alun perin Unix:ssa käyttöjärjestelmä suoritti prosesseja vuorotellen.

Uusissa Unix-versioissa ja Windows:ssa ajetaan säikeitä vuorotellen.

Jokaisella prosessilla on siten ainakin yksi säie. Jos prosessissa halutaan samanaikaisia toimintoja, voidaan käynnistää lisää säikeitä.

Tehtäviä

1. Miksi kiintolevyn valmistajat käyttävät mieluummin Megalla arvoa tasan miljoona?

2. Miksi muistien koossa on kätevämpi käyttää Megalla arvoa 1 048 576 kuin tasan miljoona?

Kuvien esittäminen

Kuva voidaan esittää tietokoneessa bittikarttana tai vektorikuvana. Monet piirto-ohjelmat osaavat käyttää molempia muotoja.

Bittikartta on parempi valokuvien esittämiseen.

Vektorikuva on parempi piirrosten, kuten tekniset piirustukset, esittämiseen.

Bittikarttakuvat

Kuva tallennetaan pisteinä (pikseli). Kuvatiedostosta voi tulla hyvin suuri.

Koko näytön kokoinen kuva koostuu 1024x768 pisteestä (n. 800000 pistettä).

Pisteestä tallennetaan sen väri. Väri kerrotaan perusvärien (punainen, vihreä ja sininen) määrinä.

Esimerkiksi jokaisen perusvärin määrä voidaan kertoa yhdellä tavulla. Tällöin jokaista kuvapistettä varten tarvitaan kolme tavua tietoa.

Paletti

Tilansäästämiseksi kuvapisteen väriä ei usein kerrota suoraan. Kuvassa käytettävien värien arvot laitetaan erilliseen taulukkoon (paletti). Kuvapisteistä tallennetaan vain indeksi palettiin tavun kokoisena lukuna.

Jos kuvapisteen arvo on 15, se tarkoittaa, että paletista valitaan 15. väri.

Paletissa kerrotaan vastaava väri perusvärien osuutena.

Kuvassa voi olla vain rajallinen määrä värejä, mutta värit voidaan valita suuresta joukosta.

Bittikarttakuvat

GIF. Käyttää palettia. Suurin värien määrä on 256. Tiedosto on pakattu. Tiedostot pieniä pakkauksen ja paletin takia. Värien määrä ei riitä hyvälaatuisen valokuvan esittämiseen.

JPEG. Värien määrä max. 16,7miljoonaa. Käyttää häviöllistä pakkausta. Kuvan tallennus poistaa pieniä yksityiskohtia. Käytetään valokuvien esittämiseen, kun halutaan pieniä tiedostoja.

Bittikarttakuvat

TIFF. Joustava tiedostomuoto. Värien määrä voi olla periaatteessa mikä vain. Yleensä käytetään 8 tai 16 bittiä per väri.

Tiedosto voi olla pakattu. Käytetään kuvien käsittelyyn.

Vektorikuvat

Vektorikuvassa talletetaan kuva-alkioita. Esim. viiva alku- ja loppupisteinä.

Vektorikuva sopii piirustusten tallettamiseen.

Jokainen ohjelma käyttää omaa tiedostomuotoaan.

Vektorikuvassa voidaan muuttaa kuva-alkioiden ominaisuuksia jälkeenpäin.

Bezier-käyrä on yleinen vektorikuvan periaate. Siinä kuva-alkiot muodostetaan taitepisteiden avulla.

Tietokoneen toiminta

Kuvassa on yksinkertaistettu toimintaperiaate

Prosessori suorittaa tai ainakin ohjaa kaikkea toimintaa.

Keskusmuisti on työtila, jossa on kaikki suoritettavana olevat ohjelmat ja niiden käyttämä data. (von Neumann)

Data ja ohjelmat varastoidaan levyasemille.

Keskusyksikön sisällä tieto siirretään osien välillä väylien kautta.

Liitäntöjen avulla tietokoneeseen liitetään oheislaitteita.

Prosessori Keskusmuisti

Levyasema

TyötilaTyön tekijä

Varasto

Oheislaite

Liitäntä

Prosessoriväylä

Väylä-ohjain

Lisäkortti

Laajennusväylä

Kotelo

Kotelo voi olla•Pöytäkotelo•Minitornikotelo•Miditornikotelo•Maksitornikotelo•Palvelinkotelo

Lisäksi kotelo voi olla AT- tai ATX-typpinen.

Osat

Emolevy

Virtalähde

Kiintolevy

Levykeasema

Lisäkortti

Keskusyksikkö

Prosessori

SDRAM

Prosessori-väylä

LisäkortitL2 cache

Northbridge

AGP

PCI-väylä

Southbridge

USBEIDE 1

EIDE 2ISA-väylä

MultiI/O

Näppäimistö

Hiiri

LPTCOM

Levykeasema

RTC(kello)

BIOS

29

Käytännössä tietokoneen rakenne on paljon mutkikkaampi.

Nykyisissä koneissa piirisarjoilla on suuri merkitys.

Piirisarja yhdistää eri osia, ohjaa muistia, muodostaa väylät ja toteuttaa liitännät.

Väylä

Fyysisesti väylä on joukko rinnakkaisia johtoja, joiden välityksellä siirretään tietoa osien välillä sähköisinä signaaleina.

Väylän ja liitännän välinen ero on usein häilyvä. Onko esimerkiksi SCSI väylä vai liitäntä?

Nykyisissä tietokoneissa on useita väyliä: Prosessorin väylä, laajennusväylä, muistiväylä.

Prosessorin väylän nopeus ja signaalit riippuvat prosessorista. Laajennusväylä sen sijaan on oltava aina samanlainen, jotta lisäkortit toimisivat eri tietokoneissa.

Väylissä on yleensä osat: ohjausväylä, jonka avulla siirretään erilaista ohjaustieto

kuten luku/kirjoitus osoiteväylä, jolla prosessori valitsee osoitettavan

muistipaikan tai oheispiirin dataväylä, jonka kautta siirretään varsinainen tieto

prosessorin ja muistin tai oheispiirin välillä.

Dataväylä

Dataväylän leveys on alun perin sama kuin prosessorin käsittelemän datan koko eli 16-bittisessä prosessorissa dataväylä olisi 16-bittinen (16 johtoa)

Muistin nopeus on hitaampi kuin prosessorin. Tätä tilannetta on pyritty korjaamaan sillä, että luetaan muistista 64 tai 128 bittiä kerrallaan. Siksi muistiväylässä dataväylä on nykyisissä koneissa enemmän kuin 32 bittiä.

Osoiteväylä

Osoiteväylällä prosessori kertoo muistipaikan tai oheispiirin osoitteen.

Osoiteväylän leveys rajoittaa muistimäärän. 8-bittisissä prosessoreissa muistiväylä on 16 bittinen, jolloin muistia voi olla 216=65536 tavua (64kibitavua)

PC:ssä alun perin käytetyssä prosessorissa 8088 osoiteväylä oli 20-bittinen.

Ohjausväylä

Ohjausväylä sisältää joukon erillisiä signaaleja.

Luku/kirjoitus –signaalilla prosessori kertoo, haluaako se lukea vai kirjoittaa muistiin.

Yhdellä signaalilla prosessori kertoo, haluaako se käsitellä muistia vai jotakin liitäntäpiiriä.

Ohjausväylässä on myös erilaisia ajoitussignaaleja.

Tehtäviä

Mikä periaatteellinen ero on prosessorin väylällä ja laajennusväylällä

RAM-muisti on prosessorin työtila. Käynnissä oleva ohjelma ja sen käyttämä tieto on oltava muistissa. (von Neumannin periaate)

Muistin tarve on kasvanut nopeasti. Ensimmäisissä PC-malleissa oli 16 kibiTavua muistia. Vielä 90-luvun alussa koneissa oli yleensä 640 kibiTavua muistia. Nykyisissä työasemissa 64 mebiTavua tai enemmän

Muistin tarvetta on kasvattanut ennen kaikkea graafinen käyttöliittymä. Sen lisäksi sovellusohjelmien lisääntyneet ominaisuudet ja moniajo lisäävät muistin tarvetta.

RAM / Keskusmuisti

RAM/keskusmuisti

RAM muistia on kaksi perustyyppiä: SRAM (static RAM) jokaista bittiä kohti on

useita transistoreita. Nopea, mutta kallis ja vaatii tilaa. Käytetään yleensä prosessorin välimuisteissa.

DRAM (dynaaminen RAM) jokaista bittiä kohti on yksi transistori ja kondensaattori. Vaatii vähemmän tilaa kuin SRAM, mutta on jonkin verran hitaampi. Tila varataan kondensaattoriin. Varaus säilyy vain n. 10ms. Tila on virkistettävä (refresh). Virkistys tehdään yleensä 2ms välein.

Muistin toiminta

Muisti koostuu peräkkäisistä muistipaikoista. Yhteen muistipaikkaan mahtuu yksi tavu tietoa.

Käsiteltävä muistipaikka valitaan osoitteen avulla. Osoite on binaariluku.

Muistien osoitteet alkavat PC:ssä nollasta.

Kun prosessori lukee muistista, se laittaa ensin halutun muistipaikan osoitteen osoiteväylään. Sen jälkeen prosessori kertoo ohjausväylän avulla, että se haluaa lukea muistista. Tämän jälkeen muisti lähettää halutun muistipaikan sisällön dataväylän kautta.

101101010000

Osoite Muistipaikka

11100101

00000000

11111111

10101010

0000111111110000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

Osoiteväylä Dataväylä

11110000

RAM / KeskusmuistiEnsimmäisissä PC:issä muisti oli erillisinä piireinä. Piirit olivat

kannoilla tai usein suoraan juotettuina emolevyille.Nykyisin muistipiirit on liitetty erillisille piirilevyille

muistimoduleiksi.Muistimodulit mahtuvat pienempään tilaan kuin erilliset

muistipiirit ja modulien vaihtaminen on helpompaaMuistimoduleita on erilaisia. Lisäksi muistipiirien sisäisessä

tekniikassa on eri vaihtoehtoja.Moduleita on SIPP, 30p SIMM, 72p SIMM ja DIMM-tyyppisiä.

Uusimmat koneet käyttävät DIMM-moduleita.Muistin nopeus on oltava riittävä koneeseen. Vanhemmissa

muisteissa nopeus ilmoitetaan nanosekuntteina. Uudemmissa muisteissa nopeus ilmoitetaan kellotaajuutena.

Sopiva muistipiiri riippuu emolevystä ja prosessorista. Erityyppisten muistien yhdistämisessä on usein rajoituksia.

RAM / Keskusmuisti

SIMM /Single In-line Memory Module SIMM, lyhyt 30-pinninen (fyysisten kontaktipintojen

lukumääärä) dataväylän leveys 8 tai 9 bittiä riippuen onko pariteettibitti mukana käytetään 386 ja 486-prosessorilla varustetuissa koneissa

9-bittinen 9-piirinen sis. pariteetin tarkistuksen9-bittinen 3-piirinen sis. pariteetin tarkistuksen8-bittinen 8-piirinen8-bittinen 2-piirinen

SIMM 30 pinniä

SIMM, pitkä 72-pinninen (fyysisten kontaktipintojen lukumäärä) dataväylän leveys 32 tai 36 bittiä riippuen onko pariteettibitti mukana Käytetään koneissa, joissa on 486 tai Pentium-prosessori Pentium-koneisiin on lisättävä kaksi moduulia kerrallaan

RAM / Keskusmuisti

SIMM 72-pinninen

DIMM, pitkä 168-pinninen (fyysisten kontaktipintojen lukumääärä)

dataväylän leveys 64, 72 tai 80 bittiä riippuen siitä onko pariteettibitti ja/tai virheenkorjaavan ECC-muistin tarvitsema lisäbitti mukana

työasemissa ei yleensä käytetä pariteettitarkistusta Käytetään Pentium, Pentium II ja Pentium III -koneissa Käytössä olevat muistipiirit: SDRAM, EDO ja FPM -RAM Nopeus ilmoitetaan nanosekuntteina EDO- ja FPM-

muisteille ja megahertzeinä (MHz) SDRAM:ille

RAM / Keskusmuisti

RAM / Keskusmuisti

DIMM, pitkä 168-pinninen (fyysisten kontaktipintojen lukumääärä)

DIMM tukee kahta jännitettä, 3.3 tai 5.0 volttia

DIMMissä käytössä PD (Presence Detect) -tunnukset, joiden avulla järjestelmä tunnistaa muistinnopeuden, - määrän, muistipankkien järjestyksen ja määrän.

RAM / Keskusmuisti

SO-DIMM Vastaa DIMM-muistia, mutta pienempi kooltaan Käytetään kannettavissa tietokoneissa Usein kaksipuolinen, eli modulissa on piirejä

molemmilla puolilla.

Muistitekniikoita StaticColumn BEDO-RAM (Burst EDO-RAM) SDRAM (Syncronous Dynamic RAM) DDR (Double Data Rate SDRAM) CDRAM (Cache Dynamic RAM) / EDRAM

(Enhanced Dynamic RAM) VRAM (Video RAM) WRAM (Window DRAM) Muita suunnitteilla / markkinoilla olevia

muistitekniikoita: SGRAM MDRAM RDRAM 3DRAM

RAM / Keskusmuisti

Nykyiset prosessorit ovat nopeampia kuin SIMM- ja DIMM-moduleissa käytetyt DRAM-piirit. Riittävän nopea muisti on kallista ja vaatii paljon tilaa.

Muistin käsittelyn nopeuttamiseksi käytetään pientä määrää nopeaa muistia välimuistina.

Välimuisteja voi olla useita peräkkäin. Tällöin lähinnä prosessoria olevaa välimuistia kutsutaan L1-tason välimuistiksi ja seuraavaa L2-tason välimuistiksi.

80486-prosessorista lähtien prosessoreihin on integroitu sisäinen L1-tason välimuisti. Pentium Pro, Pentium II ja Pentium III -prosessoreissa on mukana myös L2-tason välimuisti

Cache / Välimuisti

Välimuistin toiminnan tehokkuuden mittaamisessa tutkitaan, kuinka monta kertaa CPU saa muistinkäsittelynsä tarvitseman tiedon välimuistista ilman että se täytyy käydä lukemassa keskusmuistista

HIT ilmoittaa että CPU:n haluama data löytyy välimuistista. Hit Rate -arvolla ilmaistaan, kuinka monta prosenttia

muistinkäsittelykäskyistä voidaan toteuttaa käyttämällä suoraan välimuistia ilman, että joudutaan lukemaan hitaampaa keskusmuistia.

MISS tarkoittaa, että CPU:n pyytämä data on täytynyt lukea keskusmuistista, koska haluttua dataa ei ole löydetty välimuistista

Miss Rate -arvo on käänteinen Hit Rate -arvolle, eli sillä ilmaistaan kuinka monta prosenttia muistinkäsittelykäskyistä on jouduttu lukemaan keskusmuistista.

Tag-piiri, on välimuistiin liittyvä apumuisti, jota käytetään välimuistin ohjaukseen. Lisäksi se sisältää tietoa, mm. mistä kohtaa keskusmuistia mikäkin välimuistissa oleva on peräisin.

Cache / Välimuisti

Eri välimuistin ja keskusmuistin välisiä datansiirtotekniikoita

Write Through Cache prosessori kirjoittaa ns. yhtä aikaa välimuistiin ja keskusmuistiin, tekniikaltaan helpoin.

Posted Write Cache prosessori kirjoittaa vain välimuistiin ja välimuistin ohjainpiiri huolehtii datan kirjoittamisesta keskusmuistiin.

Write Back Cache prosessori kirjoittaa vain välimuistiin, ja välimuistin ohjainpiiri tutkii, ovatko väli- ja keskusmuistin sisällöt identtiset. Tällöin tiedonsiirtoa muistien kesken tapahtuu vain mikäli datasisältö on muuttunut, ja näin vältytään turhalta liikennöinniltä, monimutkaisin.

Cache / Välimuisti

Välimuistit

Välimuistia käytetään tietokoneessa monessa eri paikassa.

Välimuistia käytetään keskusmuistin lisäksi ainakin kiintolevyn nopeuttamiseen.

Käyttöjärjestelmä käyttää osaa keskusmuistista levyvälimuistina

Kiintolevyillä on oma sisäinen välimuistinsa

Suoritin

L2Väli-muisti

Keskus-muisti

L1 väli-muisti

Levyasemansisäinenvälimuisti

Käyttöjärjestelmänlevyvälimuisti

ROM

Read Only Memory ROM-muistin sisältö säilyy, vaikka

tietokoneesta sammutetaan virta. ROM-muistityyppejä on useita:

ROM, pROM, eProm, EEROM, Flash-ROM.

ROM/BIOS PC:ssä käytetään ROM-muistia BIOS-

ohjelman säilyttämiseen. Alunperin BIOS:n päivittäminen tarkoitti

koko piirin vaihtamista. Päivittäminen oli hyvin harvinaista.

Nykyisissä PC:ssä käytetään Flash-ROM-muistia.

Flash-muisti voidaan kirjoittaa uudelleen sopivalla ohjelmalla. Tämä mahdollistaa BIOS-ohjelman päivittämisen.

Emolevy: BIOS

• BIOS:lla on useita tehtäviä:

• POST: kun PC käynnistetään, ensimmäisenä käynnistyy BIOS:ssa oleva testausohjelma, POST, joka suorittaa laitteiston perustestauksen ja tekee joitakin asetuksia.

• SETUP: Jos käynnistyksen jälkeen painaa DEL-näppäintä, käynnistyy BIOS:n setup-ohjelma, jolla voi muuttaa laitteistoasetuksia

• BOOTSTRAP: POST-ohjelman jälkeen BIOS etsii käyttöjärjestelmän levyasemalta ja käynnistää käyttöjärjestelmän

• BIOS: BIOS:ssa on myös ohjaimia eri oheislaitteille. Näitä ohjaimia käyttää lähinnä MS-DOS ja käynnistysohjelmat. Muut käyttöjärjestelmät sisältävät omat ohjaimensa.

BIOS

BIOS on emolevyllä ROM-muistilla oleva ohjelma.

Kun tietokone käynnistetään, BIOS käynnistyy aina ensimmäisenä.

BIOS tekee aluksi joitakin laiteasetuksia ja sen jälkeen testaa laitteistoa. (POST=Power On Self Test)

Lopuksi BIOS käynnistää käyttöjärjestelmän levyasemalta.

BIOS sisältää myös SETUP-ohjelman, jolla voidaan muuttaa joitakin laiteasetuksia.

Prosessori

Kuvassa on yksinkertaistettu prosessorin sisäinen rakenne

Käskytulkki tulkitsee konekielisen käskyn ja kutsuu tarvittaessa ALU:a

ALU (Arithmetic logic Unit) Suorittaa laskentatehtäviä

Rekistereissä on erilaista tilanteesta riippuvaa dataa

ALUDatarekisteriDatarekisterilippurekisteri

IndeksirekisteriPino-osoitinKäskyosoitinKäsky-

tulkki

Osoite-

väylä

Data-

väylä

Ohjaus-

väylä

Prosessori Intel 386-prosessorin sisäinen rakenne

Prosessori, rekisterit

Prosessorin käsittelemä data on yleensä datarekistereissä käsittelyn ajan.

Käskyosoitin kertoo seuraavaksi suoritettavan käskyn osoitteen muistissa

Pino-osoitin kertoo ensimmäisen vapaan paikan pinossa.

Indeksirekisteriä käytetään yleensä epäsuorassa muistiosoituksessa.

Lippurekisteri sisältää tilatietoa. Lippurekisterin tila kuvaa viimeksi suoritetun käskyn toimintaa.

i386 rekisterit

AHEAX ALAX

BHEBX BLBX

CHECX CLCX

DHEDX DLDX

(E) DI

(E) SI

(E) BPDS

CS

SS

ES(E) IP

(E) SP

LIPUT

Automaattisia

Datarekisterit

Datarekistereitä on 8088 prosessorissa neljä: AX, BX, CX ja DX.

Datarekisterien leveys määrää sen, onko prosessori 16- tai 32-bittinen.

8088-prosessori oli 16-bittinen, joten sen rekisterit olivat 16-bittisiä.

i386 prosessorissa rekisterit ovat 32-bittisiä: EAX, EBX, ECX ja EDX.

i386-prosessoria voidaan käyttää 16 bittisenä, jolloin datarekistereistä käytetään vain alemmat 16 bittiä.

Rekisterit

SI ja DI rekistereitä käytetään indeksirekistereinä. Esimerkiksi siirrettäessä tietoa muistialueelta toiselle SI-rekisteriin laitetaan siirrettävän alueen alkuosoite ja DI-rekisteriin osoite, johon tieto siirretään.

IP on käskyosoitin. Se sisältää seuraavaksi suoritettavan ohjelmakäskyn osoitteen. Kun käsky on suoritettu, rekisterin arvo muuttuu automaattisesti osoittamaan seuraavaa käskyä. IP-rekisteriä ei yleensä käsitellä suoraan.

Rekisterit

SP on pino-osoitin. Se sisältää pinossa olevan viimeisen tavun osoitteen. Kun pinoon laitetaan tietoa, SP:n arvo muuttuu automaattisesti.

Rekisterit, segmenttirekisterit

8088 prosessorissa on 4 segmenttirekisteriä.

CS (Code Segment) ohjelman segmentti

DS (Data Segment) datan segmentti SS (Stack Segment) pinon segmentti ES (Extra Segment) ylimääräinen

segmentti.

Tehtäviä

Kun prosessorista sanotaan, että se on 32-bittinen, mitä tämä tarkoittaa.

Jos prosessorin osoiteväylä on 32-bittinen, kuinka paljon muistia voi koneessa olla.

Muistinhallinta

Ohjelmien käyttämät muistiosoitteet ovat virtuaaliosoitteita.

Muistitilaa voidaan vapauttaa siirtämällä osa tiedoista tilapäisesti kiintolevylle.

Muistinhallinta

Prosessorissa on muistinhallinta yksikkö (MMU=memory management unit).

Kun ohjelma käyttää muistia, MMU muuttaa osoitteen todelliseksi muistiosoitteeksi.

Levyasemat

Levylle tallennetaan ympyränmuotoisille urille.

Urat on jaettu sektoreihin.

Sektorin koko on kiintolevyillä ja levykkeillä 512 tavua.

Levyasemat

Levylle tallennetaan ja luetaan aina kokonainen sektori kerralla.

Tiedostojärjestelmät yhdistävät yleensä useita sektoreita varausyksiköksi.

Osiointi (Partitioning)

Osiointi kehitettiin alun perin, jotta MS-DOS voisi käyttää isoja kiintolevyjä. MS-DOS:n ensimmäiset versiot osasivat käyttää korkeintaan 32 MB levyjä. Isommat levyt osioitiin niin, että jokainen osio näytti käyttöjärjestelmälle erilliseltä levyltä.

Osiointi

Nykyisin 32 MB:n raja on poistunut ja osioita käytetään eri syistä: Samalla levyllä on useita

käyttöjärjestelmiä Käytetään useita tiedostojärjestelmiä Ryhmitellään tietoa. Esimerkiksi

käyttöjärjestelmä omalla osiollaan ja datatiedostot omallaan.

Osiointi

Osiointi tehdään erillisellä osiointiohjelmalla (fdisk, PartitionMagic, gdisk) tai käyttöjärjestelmän asennuksen yhteydessä.

PartitionMagic osaa muuttaa olemassa olevien osioiden kokoa. Muilla ohjelmilla voidaan vain luoda uusia tai poistaa osioita.

Osiointi

Osiointi tarkoittaa, että osiointitaulukkoon tallennetaan tieto osion paikasta ja koosta.

Kiintolevyn ensimmäisellä sektorilla (MBR=Master Boot Record) on osiointitaulukko ja käynnistysohjelma, joka käynnistää käyttöjärjestelmän aktiiviseksi merkityltä osiolta.

Yleensä ensimmäinen osio on aktiivinen

Osiointi

MBR:n osiointitaulukossa on tilaa neljän osion tiedoille.

Näitä osiointa kutsutaan primaariosioiksi.

Primaariosioita voi siis olla korkeintaan neljä, kuitenkin vähintään yksi.

Yksi primaariosioista voi olla extended-tyyppinen.

Extended osio

Extended-osio on tavallaan kehys, joka edelleen sisältää loogisia osioita.

Jokaisen loogisen osion alussa on osiointitaulukko, jossa kerrotaan osion koko ja seuraavan osiointitaulukon paikka.

Koska jokaisella loogisella osiolla on oma taulukkonsa, loogisten osioiden lukumäärällä ei ole periaatteessa ylärajaa.

Windows käyttää osioille kirjaintunnuksia (A-Z). Tämä rajoittaa osioiden määrää.

Linuxissa voidaan käyttää korkeintaan 63 osiota jokaisella levyasemalla.

Extended osio

Osiointi MBR:n osiointitaulukko

kertoo primaari- ja extended osioiden tiedot (max 4 osiota)

Osiointitaulukko (MBR)

Primaariosio

Osiointitaulukko

Looginen osio

Osiointitaulukko

Looginen osio

Osiointitaulukko

Looginen osio

Extended osiossa olevat osiointitaulukot kertovat aina yhden loogisen osion tiedot ja seuraavan osiointitaulukon paikan.

Osiointi

Yleensä osiot sisältävät täysiä sylintereitä. Osiointiohjelmat eivät yleensä osaa

tehdä muunlaisia osioita Käyttöjärjestelmät eivät aina osaa

käyttää osioita, joissa on vajaita sylintereitä.

Tiedostojärjestelmät

Tiedostojärjestelmän päätehtävä on pitää kirjaa levyn tai osion sisällöstä. Lista levyllä olevista tiedostoista Lista varatuista ja vapaista sektoreista tai

varausyksiköistä Lisäksi tiedostojärjestelmillä voi olla

käyttöoikeusasetuksia, virheidenkorjausominaisuuksia ym.

Osiolla tai levykkeellä voi olla vain yksi tiedostojärjestelmä

Tiedostojärjestelmät

Windows XP osaa käyttää FAT12, FAT16, FAT32, NTFS, ISO9660 ja UDF tiedostojärjestelmiä

Windows 98 tuntee FAT12, FAT16 ja FAT32 tiedostojärjestelmät

Linux osaa käyttää kymmeniä tiedostojärjestelmiä. NTFS-tuki on puutteellinen

FAT

Kaikki käyttöjärjestelmät osaavat käyttää FAT (16) järjestelmää

FAT vie vähän tilaa. Siksi sitä käytetään levykkeillä

FAT ei sisällä käyttöoikeusasetuksia

FAT16:n suurin levyn (osion) koko on 2GB

NTFS

Suositeltava Windows NT:ssä ja sen seuraajissa (w2000, XP, 2003)

Käyttöoikeusasetukset Suurin levykoko riittävä (16

Eksatavua, tosin Windows rajoittaa 128Teratavuun)

Automaattinen virheiden korjaus

FAT

FAT:n toiminta perustuu kahteen taulukkoon Tilanvaraustaulukko Hakemisto

Hakemistossa on kerrottu tiedostojen nimet ym. Tiedot ja lisäksi tiedoston paikka levyllä.

Tilanvaraustaulukossa on tieto eri varausyksiköiden käytöstä

Varmuuden vuoksi tilanvaraustaulukosta on kopio

FAT

Hakemistossa on yksi tietue jokaista tiedostoa varten

Tilanvaraustaulukko(kopio)

Tilanvaraustaulukko

hakemisto(päähakemisto)

Nimi, 8+3 merkkiä

Päiväys

Kellonaika

Attribuutit (ARHSD)

Koko

Alkukohta levyllä

FAT

Hakemistossa kerrotaan, missä tiedoston ensimmäinen tilanvarausyksikkö on.

Tilanvaraustaulukossa on yksi luku jokaista osion varausyksikköä kohti.

Luku kertoo:missä varausyksikössä tiedosto jatkuu.Varausyksikkö on vapaaVarausyksikkö on viallinenTiedoston viimeinen varausyksikkö

FAT

FAT16 tarkoittaa, että tilanvaraustaulukossa käytetään 16-bittisiä lukuja.

16-bittinen luku rajoittaa varausyksiköiden määrän 65536:een. Siksi varausyksikön kokoa on kasvatettava, kun osion koko kasvaa. Alun perin varausyksikkö oli sektori (512B).

Tällöin osion suurin koko oli 65536*512B=32MB. 2GB osio vaatii 32KB varausyksikön koon

FAT32

Tilanvaraustaulukossa 32-bittisiä lukuja.

Päähakemiston koko ei rajoitettu. Käytetään 4KB varausyksiköitä,

jotta tilanvaraustaulukko ei kasvaisi liian suureksi.

NTFS

NTFS perustuu yhteen taulukkoon MFT (Master File Table)

MFT:ssä on 1kB:n tietue jokaiselle tiedostolle

Tietueessa on kaikki tiedostoon liittyvät tiedot kenttinä, nimi, käyttöoikeudet attribuutit. Lisäksi tiedoston sisältö on yhtenä kenttänä. Jos tiedosto ei mahdu tietueeseen, varataan levyltä lisää tilaa, ja laitetaan tietueeseen lisätilan paikka.

Levyasemaliitännät

Aluksi kiintolevyn ohjain (ohjauselektroniikka) ja levyn mekaniikka olivat erillisiä.

Nykyisissä kiintolevyissä ohjain on kiintolevyssä kiinni (IDE=Integrated Drive Electronics).

Liitäntänä on ATA, S-ATA tai SCSI.

ATA

ATA-liitäntä kehitettiin AT-koneisiin (ATA=AT Attachement).

Liitäntä on AT-koneissa käytetty ISA-väylä. Kiintolevyt eivät siis tarvitse erillistä ohjainkorttia, vaan ne liitetään suoraan väylään. Ns. kiintolevyn ohjainkortit ovat itse asiassa vain yksinkertaisia liitäntäkortteja, joilla kiintolevyltä tuleva lattakaapeli saadaan liitettyä emolevylle.

ATA

Kiintolevyjen kehittyessä on ATA-liitäntää jouduttu nopeuttamaan.

Kiintolevyn tai emolevyn nopeus kerrotaan PIO-moodina ja UDMA-moodina.

PIO-moodi tarkoittaa suurinta nopeutta silloin, kun tietoa siirtää prosessori.

UDMA kertoo suurimman nopeuden, kun tietoa siirretään suoraan kiintolevyn ja muistin välillä.

S-ATA (Serial ATA)

Teknisistä syistä alkuperäisen ATA-liitännän nopeutta on vaikea nostaa riittävän suureksi.

Serial ATA on uusi liitäntä, jonka pitäisi ohjelmille näyttää samalta kuin alkuperäinen ATA.

S-ATA liitännässä käytettävä välikaapeli on kapeampi kuin ATA:ssa. Siksi kaapeli on helpompi sijoittaa koneen sisälle.

Jokaiselle levyasemalle on oma kaapeli. Nopeuksia on määritelty 150, 300 ja 600 MB/s.

Suurimmalla nopeudella toimivia levyasemia ei ole vielä markkinoilla.

SCSI

SCSI on yleinen liitäntä, jota voidaan käyttää skannereiden, tulostimien, levysasemien ym. liittämiseen.

Alkuperäisessä SCSI:ssä voitiin samaan liitäntään liittää 8 laitetta. Uusissa versioissa laitteita voi olla 16.

Huomaa, että SCSI-väylän kannalta myös tietokone on yksi laite. Siten kiintolevyjä voidaan liittää 7 tai 15.

SCSI

SCSI:stä on useita versioita. Eri versioissa käytetään erilaisia

liittimiä. Liitintyyppejä on kymmenkunta erilaista!!

SCSI on selvästi kalliimpi kuin ATA. Siksi sitä käytetään yleensä palvelimissa.

RAID

RAID on tapa käyttää useita kiintolevyjä yhdessä joko nopeuden tai luotettavuuden parantamiseksi.

RAID-versioita on useita. RAID 0 (striping)

Talletettava tieto jaetaan osiin, raitoihin, ja raidat kirjoitetaan vuorotellen eri levyille.

Parantaa nopeutta, koska tietoa voidaan etsiä ja lukea usealta levyltä samanaikaisesti.

Heikentää luotettavuutta, koska yhdenkin levyn vioittuminen muuttaa datan käyttökelvottomaksi.

Raid

RAID 1 (mirroring) Tieto kirjoitetaan samanaikaisesti

usealle levylle, yleensä kahdelle. Parantaa luotettavuutta, koska

samasta tiedosto on aina kopio toiselle levyllä.

Hidastaa levylle kirjoittamista. Levyltä lukeminen ei hidastu, koska

voidaan lukea vain yhdeltä levyltä.

Raid

RAID 2 Data jaetaan biteittäin eri levyille. Jokaista

neljää datalevyä varten tarvitaan yksi levy virheenkorjauskoodia varten.

Harvoin käytetty. RAID 3

Kuten RAID 2, mutta virheenkorjausta varten tarvitaan vain yksi levy, vaikka datalevyjä olisi useita

Harvoin käytetty

RAID

RAID 4 Kirjoitettava data jaetaan raitoihin. Raidat talletetaan vuorotellen eri

levyille. Lisäksi tarvitaan yksi levy

virheenkorjauskoodia varten. Harvoin käytetty

RAID

RAID 5 Data jaetaan raitoihin, jotka

talletetaan vuorotellen eri levyille. Myös virheenkorjauskoodi talletetaan

vuorotellen eri levyille. Parantaa luotettavuutta ja nopeutta Levyjä on oltava vähintään 3 Data voidaan palauttaa, jos yksi levy

hajoaa

Tietoliikenne

Nopeus ilmaistaan yleensä bitteinä sekunnissa, joskus myös tavuina sekunnissa Nopeus bitteinä sekunnissa tarkoittaa ns.

raakanopeutta. Nopeus tavuina sekunnissa tarkoittaa datan

siirtonopeutta. Koska tiedonsiirrossa tarvitaan ohjaustietoa, taukoja ym., datan siirtonopeus on pienempi kuin raakanopeus. Siirrettäessä suuria tiedostoja datanopeus tavuina sekunnissa saadaan jakamalla raakanopeus bitteinä sekunnissa kymmenellä.

Tietoliikenne, siirtotiet

Kuparikaapelit. Yleisin

Valokaapeli Nopea Liitintekniikka kallista

Radiosignaalit WLAN

Infrapuna Lyhyille etäisyyksille, vaatii näköyhteyden

Tietoliikenne

Heijastus Signaali liikkuu kaapelissa äärellisellä

nopeudella. Jos kaapelin pää on avoinna, signaali

heijastuu siitä takaisin.

Tietoliikenne

Heijastus aiheuttaa signaalin puuroutumisen.

Heijastus on ongelma aina, kun signaali on nopea ja kaapeli pitkä. Lähiverkko, kiintolevyliitännät

Heijastus vaimennetaan laittamalla päätevastus kaapelin päihin.

Media

Kuparikaapeli Yleisin, halpa, monia kaapelityypejä

Valokaapeli Nopea, liitoksien teko vaikeaa.

Runkokaapelina Radioaallot, langaton

WLAN Infrapunavalo, langaton

Lyhyt etäisyys, vaatii näköyhteyden

Muut liitännät

• Näppäimistö• Hiiri• Sarjaportit (COM1, 2, 3 ja 4)

• vanha hidas liitäntä, joka on alunperin tarkoitettu modeemin liittämiseen. Käytetään nykyisin harvoin. Paljon asetuksia, jotka on oltava oikein: nopeus, pariteetti, start-, data- ja stop-bitit.

•Rinnakkaisportti• Alunperin kirjoitinta varten ja yksisuuntainen liitäntä• nykysin ”bidirectional”, kaksisuuntainen ja n. 10 kertaa nopeampi kuin alkuperäinen liitäntä (EPP Enhanced Parallel Port, ECP Extended Capability Port)

• USB Universal Serial Bus• nopeus 480, 12 tai 1,5 Megabittiä sekunnnissa• käyttöön vain yksi liitinstandardi• tukee lennostakytkentää• ketjutus, maksimissaan 4:llä tasolla, max. 127 laitetta•Korvaa vanhemmat liitännät

Muut liitännät

• FireWire• tarkoitettu kiintolevyille, kuvanlukijoille ja muille suurta tiedonsiirtonopeutta vaativille laitteille• sarjaväylä• max. 63 laitetta yhtäaikaisessa käytössä• tukee laitteiden lennostakytkemistä• tiedonsiirtonopeudet 12,5, 25 ja 50Megatavua sekunnissa• Sekä USB ja FireWire on tarkoitettu korvaamaan vanhat sarja- ja rinnakkaisportit, näppäimistö- ja hiiriliitännät sekä mahdollistamaan esim. kirjoittimien, scannereiden ja kaiuttimien lisäyksen samaan väylään samalla liittimellä.

• Vaativat tuen emolevyn piirisarjalta (FireWire harvinaisempi kuin USB)

Näytönohjaimen tehtävä on muuttaa näytettäväksi tarkoitettu data monitorin ymmärtämiksi signaaleiksi.

Näytönohjaimia kehitetään tällä hetkellä hyvin nopeasti Ensimmäiset näytönohjaimet olivat yksinkertaisia. Niissä ohjain ei

millään tavalla osallistunut kuvan muokkaukseen. Nykyiset ohjaimet suorittavat erilaisia 2- ja 3-uloitteisten kuvien

käsittelyn vaatimia tehtäviä. Tällä tavalla ne vähentävät pääprosessorin työmäärää.

Lähes kaikki näytönohjaimet toimivat samalla tavalla käytettäessä tekstitilaa (MS-DOS) tai VGA-tarkkuista graafista tilaa. Lisäksi useat ohjaimet tuntevat VESA-määrittelyn mukaiset tarkkuudet.

Kaikkien ominaisuuksien hyödyntäminen vaatii aina näytönohjaimelle sopivan ajuri-ohjelman.

Ohjaimissa kaksi tilaa; grafiikka- ja tekstitila.

Näytönohjain

Näytönohjain

• Ominaisuuksia:• Resoluutio/näytöntarkkuus, arvolla ilmaistaan kuinka monta

pistettä näytöllä esitetään vaaka- ja pystysuunnassa• Horizontal Frequency / Vaakataajuus, ilmoittaa kuinka monta

vaakajuovaa piirretään sekunnissa• Vertical Frequency / kuvataajuus, ilmoittaa kuinka monta kertaa

sekunnissa kuva piirretään uudelleen. Pieni taajuus aiheuttaa välkkyvän kuvan. Yleensä 70Hz on riittävä.

• Interlace / Non-Interlace (lomitettu/lomittamaton) Interlace-toiminnassa kuva piirretään kahdessa osassa. Tämä aiheuttaa kuvassa värinää.

Näytönohjain

Näyttömuisti Ohjainpiiri RAMDAC

Monitorille

Äänikortti PC:ssä on alunperin vain pieni kaiutin äänen muodostukseen. Kaiutin ja

sen ohjauspiiri eivät kykene tuottamaan kuin erilaisia piipittäviä ääniä. Musiikin, puheen tai erilaisten ääniefektien tuottaminen vaatii äänikortin.

kaksi tapaa äänen tuottamiseen FM-synteesi, jossa generoidaan siniaalto toisella aallolla WaveTable, ääninäytteet on digitoitu aitojen soittimen äänistä

Liitännät: linja sisään/ulos, kaiutin, mikrofoni sekä MIDI/Peliportti

Muut oheislaitteet

Keskeytykset

• Kesketysten avulla oheislaitteet kiinnittävät prosessorin huomion. Esimerkkinä näppäimistön toiminta:

• kun käyttäjä painaa jotakin näppäintä, näppäimistö lähettää prosessorille keskeytyspyynnön. Prosessori keskeyttää sen hetkisen toimintansa, lukee näppäimistöltä annetun merkin. Sen jälkeen prosessori jatkaa keskeytynyttä toimintaansa.

• Keskeytyksiä oli ensimmäisissä PC-koneissa 8. Nykyisissä koneissa keskeytyksiä on 24. Tämä tarkoittaa, että 24 eri laitetta voi käyttää kesketyksiä. Alunperin vain yksi laite voi käyttää yhtä keskeytystä. PCI-väylällä olevat laitteet voivat jakaa samoja keskeytyksiä. Tämä ominaisuus ei kuitenkaan tunnu täysin toimivan.

Laitekeskeytykset• Laitekeskeytystuloja on PC:ssä 15 tai uusimmissa

20-24 (APIC)• PCI-väylässä samaa keskeytystä voi käyttää usea

laite

CPUPIC 1

PIC 2

IRQ0IRQ1IRQ2IRQ3IRQ4IRQ5IRQ6IRQ7

IRQ8IRQ9IRQ10IRQ11IRQ12IRQ13IRQ14IRQ15

Kuvassa on PC AT:n keskeytyspiirien periaate. Käytössä 1985-2000 valmistetuissa koneissa.Nykyisissä koneissa on yksi piiri, jossa 24 tuloa.

AT ja ATX

• Ensimmäisten PC:iden kotelot olivat PC/XT-tyyppisiä• Nämä ovat nykyisin hyvin harvinaisia. Ne eivät ole yhteensopivia muiden

tyyppien kanssa• AT-kotelo on seuraava edistysaskel.• ATX-kotelo on uusin tyyppi. ATX määrittelee aiempia tyyppejä enemmän

ominaisuuksia.• ATX kotelot eivät ole yhteensopivia muiden tyyppien kanssa• ATX määrittelee:

• kotelon mitat• emolevyn mitat, kiinnitysreiät ja osittain osien sijoittelun emolevyllä• Virtalähteen ominaisuudet ja liittimen

Virtalähde

• Virtalähteen tehtävä on muokata sähköverkon jännite tietokoneen osille sopiviksi tasajännitteiksi (3.3V, 5V, 12V ja -12V)

• Virtalähteestä tulee erilliset virtajohdot emolevylle ja levyasemille• XT, AT ja ATX-koteloiden virtalähteet ovat erilaisia. Emolevylle tuleva

liitin ja jännitteet ovat erilaisia• Virtalähteestä ilmoitetaan yleensä suurin teho. Teho on yleensä välillä 150-

250W. Normaalin käytön aikana kuluva teho on selvästi pienempi, yleensä n. 30-50W. Käynnistyksen aikana tietokone saattaa hetkellisesti tarvita yli 100W tehon.

• Palvelimissa on usein kaksi virtalähdettä joko tehon tai varmistuksen takia.• Virtalähteessä on tuuletin, joka työasemissa on yleensä ainoa tuuletin.

Emolevy

MuistipiiritProsessori

Laajennus-väylän liittimet

Piirisarja

BIOS

Emolevy Uusissa koneissa emolevy määrää useimmat koneen

ominaisuuksista Prosessorin tyypin ja nopeudet Muistin tyypin, määrän ja nopeudet Laajennusväylät

Emolevyjen kokoonpano vaihtelee melko paljon. Suuntana näyttää olevan emolevyllä olevien toimintojen lisääminen. Monissa emolevyissä on mukana äänipiirit, näytönohjain ja verkkoliitäntä

Emolevyjen valmistajia on useita. Suurin osa valmistajista on Kauko-Idässä

Emolevyn tyyppi

Aina ei emolevyn tyyppi ole tiedossa. Esimerkiksi tietokoneen mukana tulevat manuaalit ovat hukassa tai manuaaleissa ei kerrota emolevyn tyyppiä.

Ns. merkkimikroissa (Compaq, Dell, …) on yleensä valmistajan oma emolevy, mutta muissa koneissa on joltakin emolevyn valmistajalta ostettu levy.

Emolevyn tyyppi selviää koneen käynnistyksen jälkeen näytön alareunassa näkyvästä koodista. Koodi on vain lyhyen ajan näkyvissä, mutta useimmissa koneissa voi painaa Pause-näppäintä, jolloin käynnistys keskeytyy ja tieto jää näytölle.

Kun koodi on selvillä, emolevyn tyyppiä voi selvittää esimerkiksi www-sivulta:http://www.wimsbios.com/index.htm?/numbers.shtml

Emolevy Emolevyn tärkeimpiä osia ja niiden tehtävät / tarkoitus

Väylät: väylä on yleisnimitys, mutta yleensä tarkoitetaan emolevyllä laajennusväyliä: (ISA8), ISA16, (MCA, EISA), PCI, PCI express

BIOS: (Basic Input Output System) alunperin rom tai eprom, nykyisin flash rom.

Lisäksi liitännät, kuten Näppäimistö, Hiiri, USB, Rinnakkaisportti, Sarjaportti sekä eri valmistajan laitteistokohtaiset liitännät, kuten näytönohjain, äänikortti tai verkkokortti. Lisäksi liitännät summerille, RESET-, Power-valoille ja kytkimille sekä virtaliitin virransyöttöä varten.

Välimuistit, paikat keskusmuistille, laajennusväylät (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI) sekä levylle integroidut levykeasema- ja kiintolevyliitännät (primary ja secondary), jotka ovat aikaisemmin olleet erillisellä Multi I/O -kortilla.

Emolevy Piirisarjat / Chipset

tehtävänä ohjata koko emolevyn toimintaa, eli hoitavat datan siirron CPU:n, Cachen, keskusmuistin välillä sekä keskeytysten IRQ että DMA:n hallinnan ja ohjauksen.

Määrittelevät myös kuinka monta CPU:ta emolla voi olla, välimuistin (L2) tyypin ja maksimimäärän (SRAM, PipelineBurst), keskusmuistin tyypin ja max. määrän (DRAM, EDO-RAM, SDRAM), PCI-väylän ja esimerkiksi tuen USB:lle (Universal Serial Bus) ja AGP:lle (Accelerated Graphics Port).

Esim. OPTI 82C943 / 82C382 80486-prosessoreille Intel 430 FX / TX Pentium -prosessoreille Intel 440 FX / GX / KX Pentium Pro -prosessoreille Intel 440 LX / BX Pentium II -prosessoreille

AGP Accelerated Graphics Port pohjautuu PCI-väylään, mutta on oma nopea väylä näytönohjaimille käyttää koneen RAM-muistia osalle toiminnoistaan vaatii 440LX-piirisarjan tai uudemman (oltava tuki AGP:lle) toimii 66 MHz:n kellotaajuudella mahdollistaen n. 500 MB/s

tiedonsiirtonopeuden

Emolevy: BIOS

• Emolevyllä on muistipiiri, jossa on BIOS-ohjelma.• Muistipiiri on ns. ROM-muisti eli read-only-muisti. Tämä tarkoittaa, että

muistin sisältö ei muutu, kun tietokoneesta sammutetaan virta.• Uusissa koneissa muisti on Flash-muisti. Flash-muistin voi ohjelmoida

uudelleen sitä varten tarkoitetulla ohjelmalla.

Väylä tarkoittaa yleensä liitäntää, jonka kautta siirretään tietoa tietokoneen osien välillä

Yleensä puhuttaessa väylästä tarkoitetaan liitäntää, jolla emolevylle voidaan liittää lisäkortteja

Tyypillisiä emolevylle laitettavia lisäkortteja ovat verkkokortti, näytönohjain, äänikortti

Nykyisissä koneissa on yleensä 1-3 AT-laajennusliitintä, 3-5 PCI-laajennusliitintä ja 1 AGP-liitin

AT-väylässä voi käyttää edullisia lisäkortteja PCI-väylässä käytetään lisäkortteja, jotka vaativat suurta

nopeutta AGP-väylä on näytönohjainta varten

Laajennusväylät

LaajennusväylätPC:ssä on käytetty vuosien mittaan erilaisia laajennusväyliä

PC-väylä (ISA-8) Ei käytössä nykyisin. Tosin AT-väylä sisältää PC-

väylän 8-bittinen, eli tietoa siirretään tavukerrallaan

lisäkortin ja prosessorin välillä AT-väylä (ISA-16)

Suunniteltu IBM:n PC/AT-koneeseen vuonna 1984 Yleisin väylä. Käytössä myös nykyisissä

tietokoneissa. 16-bittinen, mutta voidaan käyttää 8-bittisenä PC-

väylänä

MCA eli Mikrokanava IBM:n PS/2 -tietokoneisiin kehitetty väylä Ei käytössä nykyisin Ei yhteensopiva minkään muun väylän kanssa

EISA Mikrokanavan kilpailijaksi kehitetty Ei käytössä nykyisin Yhteensopiva ISA-väylän kanssa

VLB (Vesa Local Bus) Lähinnä nopeita näytönohjaimia varten kehitetty väylä Ei käytössä nykyisin

Laajennusväylät

PCI , Peripheral Component Interconnect / Interface Nykyisissä koneissa on yleensä sekä PCI- että AT-

väylä. AT-väylälle tarkoitettuja lisäkortteja on laajempia valikoima ja kortit ovat halvempia. Siksi AT-väylä on säilynyt

PCI-väylä on selvästi AT-väylää nopeampi. AT-väylän nopeus ei riitä esim. 100MBit/s verkkokortille

Intelin kehittämä ensimmäinen versio julkaistiin 1992 ja seuraava versio

vuonna 1993 PCI-väylä käyttää siihen kytkettyjen laitteiden

automaattista tunnistusta (Plug&Play) väylänä ei yhteensopiva muiden kanssa PCI-väylästä on eri versioita. Käytännössä tämä ei

aiheuta toistaiseksi ongelmia. Tosin vanhempien koneiden väylissä voi olla toimintahäiriöitä.

Laajennusväylät

AGP AGP on näytönohjaimia varten kehitetty väylä AGP on teknisesti lähellä PCI-väylää AGP nopeuttaa näytönohjaimen käyttöä.

Nopeus on suurempi kuin PCI-väylä. AGP-väylä voi toimia samanaikaisesti PCI-väylän kanssa

Laajennusväylät

Laajennusväylät

PCI Express, PCI-X

Massa muisteilla tarkoitetaan lähinnä levyasemia, mutta myös muita tiedontallennuslaitteita kuten nauha-asemat ja puolijohdelevyt

Massamuistit ovat hitaampia kuin keskusmuisti, mutta niissä tieto säilyy vaikka tietokoneesta katkaistaan virta

Yleisimmät massamuistit PC:ssä ovat kiintolevy, levykeasema ja CD-asema. Nauha-asemia käytetään lähinnä palvelimien varmistukseen.

Tallennuskapasiteetti ilmoitetaan Mega- ja/tai Gigatavuina.

Huomaa, että kiintolevyissä Mega tarkoittaa yleensä tasan miljoonaa, ei siis Mebiä.

Massamuistit

Levykeasema 80-luvulla levykeasema oli vielä monissa koneissa

ainoa tallennusväline. Levykeasemien tallennuskapasiteetti ei ole kasvanut

tilatarpeen kasvun mukana. Siksi levykeaseman merkitys on vähentynyt

Nykyisissä koneissa on lähes poikkeuksetta 1.44MTavun levykeasema. Muut levykekoot ovat kadonneet markkinoilta

Massamuistit / levyke

Nauha-asemat ovat peräkkäissaantimuisteja, joita käytetään pääasiallisesti varmistuskopiointien ottamiseen

Nauha-asema tyyppejä on useita: DAT, DLT, … Nauhavarmistus tehdään yleensä vähintään kerran viikossa, usein

kerran päivässä. Tavallisesti tehdään ensi täysi kopio ja sen jälkeen varmistetaan

vain muuttuneet ja lisätyt tiedostot (inkrementaalinen varmistus).

Massamuistit / nauha-asemat

Levyllä oleva tieto tallennettu spiraalimaiseen uran, josta tietoa luetaan keskustasta reunoille päin (huom. kovalevyille tieto tallennetaan useille samankeskeisille urille)

Tiedon lukunopeus on vakio, jolloin CD:n pyörimisnopeus vaihtelee riippuen mistä kohtaa uraa/levyä tietoa luetaan.

Levyn tallennuskapasiteetti on n. 650MB, mutta laskennallinen kapasiteetti on suurempi, noin 681mb. Ajallisesti ilmoitettuna levyn pituus on 74 minuuttia

Levyn nopeus ilmoitetaan aina perusnopeuden kerrannaisena seuraavastiIlmoitettu Siirto-nopeus nopeus 1X 150 kt/s 2X 300 kt/s 4X 600 kt/s 8X 1200 kt/s10X 1500 kt/s12X 1800 kt/s

Massamuistit / CD-ROM -asemat

CD-ROM -asemien standardit kulkevat eriväristen kirjojen nimellä. Kukin kirja sisältää tietyn standardin määritykset, kuten tiedon tallennusmuodon levylle tai kuinka tieto luetaan levyltä.

Red Book CD-DA (Digital Audio) => digitaalisen äänen tallentaminen levylle Yellow Book CD-ROM => Red Book -kirjaan lisämääritykset, joilla/miten tekstiä

ja ohjelmia voidaan tallentaa levylle äänen lisäksiCD-ROM-XA => laajennettu ja parannettu versio Yellow Book:n

määrittelemästä standardista. (tehokkuus / silta CD-i:n välillä) Green Book CD-i (/CD-Interactive) määrittelee myös laitteistovaatimukset Orange book CD-R (Compact Disc Recordable) määrittelyt tietojen

kirjoittamisen/polttamisen levylle. Jakautuu kahteen osaan, joista 1.osa määrittelee Magneto Optical CD-MO -standardin ja 2. osa CD-R-

standardin (CD-WO).

Massamuistit / CD-ROM -asemat

White Book Philipsin tekemä standardi, joka määrittelee kuinka CD-i-tietoa tallennetaan XA- levyille. Määrittelee myös Video CD -standardin, jonka mukaan CD-levylle tallennetaan MPEG 1 -muotoista videokuvaa. Tallennuskapasiteetti 74 minuuttia.

Multisession määrittelee, miten levylle voidaan kirjoittaa tietoa useissa jaksoissa (esim. PhotoCD). Määriteltävä ensimmäisellä kirjoituskerralla, koska muuten levylle ei voida enää kirjoittaa vaikka kapasiteettia olisikin.

CD-R-levyn neljä tilaa: - Tyhjä - Osittain kirjoitettu, mutta merkitty

täydeksi - Täysin kirjoitettu - Jaksoittain kirjoitettu

Massamuistit / CD-ROM -asemat

Jokainen levy on jaettu ympyrän muotoisiin uriin, ja jokainen ura on jaettu sektoreihin = pienin tallennusyksikkö (512tavua). Päällekkäisillä levyillä olevat sektorit ja yhteen sektoriin kuuluvat urat muodostavat sylinterin.

Levyn tallennuskapasiteetti voidaan laskea alla olevan kaavan mukaisesti:

Levypintojen lkm * sylinterien lkm * sektorien lkm * sektorikoko

jolloin kokonaiskapasiteetti saadaan tavuina Seek Time = aika, joka kuluu luku-/kirjoituspäiden siirtymiseen uralta

jollekin toiselle mielivaltaiselle uralle Track-To-Track Seek Time = aika, joka kuluu luku-/kirjoituspäiden

siirtymiseen viereiselle uralle Latency = pyörähdysviive, aika joka levyn pyörähtämiseen luettavan

kohdan lukupään kohdalle Average Access Time = keskimääräinen hakuaika, ilmoittaa

keskiarvon mielivaltaisessa uralta uralle siirryttäessä, ilmoitetaan millisekunteina, ms.

Massamuistit / Kiintolevyt

Data Transfer Rate = tiedonsiirtonopeus, eli kuinka nopeasti luettava tieto siirtyy levyltä keskusmuistiin tai kuinka nopeasti tietoa pystytään tallentamaan

Interleave = lomituskerroin, kertoo, missä järjestyksessä kiintolevyn sektoreita käytetään, aikaisemmin käytössä saattoi olla esim. 3:1 lomituskerroin, jolloin joka kolmatta sektoria käytettiin. Nykyisin lomituskerroin on 1:1, jolloin järjestelmä pystyy käsittelemään aina heti perään tulevaa sektoria.

Normaali IDE -väylään voidaan kytkeä kaksi kiintolevyä, joistatoinen on jumpperoitava Master-levyksija toinen Slave-levyksi (Isäntä-Orja)

Laajennetussa EIDE-väylässä voidaan kytkeä yhteensä neljä IDE-liitäntäistä

laitetta, jolloin Primary-porttiinjumpperoidaan Master- ja Slave-levyt javastavalla tavalla myös Secondary-porttiin

Massamuistit / Kiintolevyt

ATA-3 vasta tulossa oleva standardi käsittää uusia komentoja ja levytoimintoja enemmän kuin

tiedonsiirtonopeuden kasvattamista esim. lukitukset, salasanasuojaukset, analysointi ja raportointi

vikatilanteissa

Tiedonsiirtomenetelmät PIO määritteleee kuinka nopeasti tieto siirtyy kiintolevylle.

Tiedonsiirrossa esim. kahden kovalevyn välillä PIO-menetelmällä kulkee kaikki data prosessorin rekistereiden lävitse.

PIO-arvo tiedonsiirtonopeus liitäntä0 3,3 MB/s ATA1 5,2 MB/s ATA2 8,3 MB/s ATA3 11,1 MB/s ATA-24 16,6 MB/s ATA-25 20,0 MB/s STANDARDI VASTA SUUNNITTEILLA

Massamuistit / Kiintolevyt

DMA Direct Memory Access / suorasaantimuisti Siirtotapa, jossa dataa siirretään DMA:ta tukevien laitteiden ja

muistin välillä ilman, että prosessori toimii välissä tiedon kauttakulkupaikkana.

Tavallisessa DMA:ssa siirrosta huolehtii erillinen DMA-ohjainpiiri ja paikallisväyläisissä koneissa toimivasta BusMaster DMA siirrosta huolehtii paikallisväyläliitännän ohjainpiiri (chipset)

ULTRA-DMA Uusin siirtomenetelmä, joka mahdollistaa 33MB/s siirtonopeuden,

jolloin tietoa siirretään kaksinkertainen määrä yhdellä kellojaksolla vaatii tuen piirisarjalta

KESKEYTYKSET, laitteisto-IRQ tapa, jolla CPU:lle saadaan esim. tieto sarjaportilta (UART) sen

puskurissa olevasta datasta toteutettu ohjelmoitavalla PIC 8259 keskeytyspiirillä, alun perin

yksikappale mutta IBM:n AT-malliin lisättiin toinen 8259-piirisarjaan. käytössä arvot IRQ0-15, joista vain osa vapaita lisälaitteille (esim.

verkkokortti)

Massamuistit / Kiintolevyt

Small Computer System Interface ei varsinainen kiintolevyliitäntä, vaan omaan BIOS:iin perustuva

lisälaiteväylä tarvitsee oman ohjainkortin, johon voidaan liittää useita laitteita

kuten kiintolevyt, scannerit, CD-ROM-asemat ja esim. DAT-asemat jokaiselle väylällä olevalle laitteelle annetaan yksilöivä ID-numero ketjun molemmissa päissä oltava päätevastukset (terminaattorit) ohjainkortista riippuen siihen voidaan liittää esim. 2, 8 tai 16

laitetta, josta itse ohjainkortti varaa aina yhden ID-tunnuksen

Massamuistit / SCSI

käytetään palvelinkoneissa/tehotyöasemissa Standardiversiot:

SCSI 1 (8 bitin väylä) SCSI 2 (8 ja 16 bitin väylä max 32b, 8/15 laitetta) Wide SCSI => 16 bitin väylä Ultra SCSI => tuplattu kellotaajuus

käytetään RAID-levynhallintajärjestelmissä Adaptecin kehittämä ASPI (Advanced SCSI Programming

Interface) on yleisin ja parhaiten tuettu ajuristandardi SCSI-laitteille

Massamuistit / SCSI-liittimet