Staticke i dinamicke RAM memorije

Staticke RAM memorije kad zapamte sadrzaj u celiji ne zahtevaju proces u cilju obnavljanja sadrzaja, formiraju se kao Flip - Flopovi  sa 4 - 6 tranzistora. Glavne odlike staticke memorije su velika brzina rada, velika potrosnja elektricne energije, mala gustina pakovanja, zauzimaju malo prostora, visoka cena. Glavna primena statickih memorija je u CacheMemory procesora zbog velike brzine.

Ako se kondenzator napuni i ostavi bez opterecenja on ce se lagano prazniti zavisno od velicine i njegovog kvaliteta. Da bi se sadrzaj kondenzatora odrzao u duzem vremenskom periodu potrebno ga je povremeno dopunjavati na onu vrednost koji treba da pamti. Savremene poluprovodnicke dinamicke memorije koriste za punjenje kondenzatora MOSFET tranzistor i kondenzatore koji se u toj tehnici relativno jednostavno prave. Na sledecoj slici prikazana je jedna celija dinamicke memorije koja pamti 1 Bit.

Ocigledna su sledeca svojstva dinamicke memorije:

- Koriste 1 tranzistor po celiji pa je njihova gustina pakovanja veca u odnosu na staticke memorije.

-Tranzistor provodi povremeno da bi se napunio i ocitao sadrzaj kondenzatora.

- Tehnologija dinamickih memorija odredjuje njihovu nisku cenu.

-Punjenje kondenzatora zahteva izvesno vreme, to se izvesno odnosi i na praznjenje, pa su dinamicke memorije znatno sporije u odnosu na staticke.

-Obnavljanje sadrzaja dinamickih memorija vrsi se u regularnim intervalima reda par mili sekundi ( Flash Controler ).

* Pobrojane karakteristike memorija omogucavaju njihovo koriscenje kao glavne operativne memorije u PC-u.

ROM - PROM - EEPROM - FLASH

ROM - U velikom broju slucajeva softver masine se uopste ne menja ili se neke tabele fiksnih vrednosti stalno koriste, zbog toga ne postoji potreba da se svaki put ucitava softver u RAM memoriju. Tipicne primene vezane su za koriscenje mikro kontrolera zbog toga se softver samo jednog upisuje u poluprovodnicku memoriju, a ona se dalje samo ocitava.

PROM - Kada se radi o masovnoj proizvodnji uredjaja najjednostavnije je razvijen softver upisati vec pri proizvodnji integrisanog kola. Ovakve ROM memorije se zovu Mask Programmable. Za manje serije uredjaja ostavljena je mogucnost korisniku da sam svoj softver ubaci u memoriju - Ovakve ROM memorije se zovu Field Programmable.

EEPROM - Savremeni nacin brisanja memorije je pomocu struje, takve memorije se zovu EEPROM - Electricaly Eraseable PROM. Glavna osobina EEPROM - a je pisanje i brisanje jedne reci  u memoriji. Vek trajanja ovih memorija ( Ciklusa pisanja i brisanja ) reda je 100.000. Cena EEPROM-a je visoka u poredjenju sa drugim tipovima ROM memorije.

FLASH - Osnovna karakteristika Flash memorija je brisanje u blokovima. Ovaj proces brisanja pronalazace je podsetio na blic fotoaparata ( Flash ). Flash memorije koriste MOSFET tehnologiju kod izrade memorijske celije sa 2 Gate-a. Jedan gate je upravljacki, a drugi izolovani. Kada se na izolovani gate dovedu elektroni oni se tu zadrzavaju dugi niz godina i menjaju prag provodjenja i time se pamti upisano stanje.

Postoje 2 vrste Flash memorija: NOR i NAND. Kod NOR memorija moze da se vrsi ocitavanje rec po rec i zato se koriste kao memorije mikro kontrolera. NAND Flash memorije mogu da se citaju samo u blokovima, nesto slicno citanju podataka sa hard diska, njihova primena jeste da zamene HDD. Flash memorije su u poredjenju sa EEPROM znatno jeftinij. Zivotni vek u broju ciklusa pisanja i brisanja je manji nego kod EEPROM.

Veoma slozene programabilne memorije su FPGA - Field programmable gate array. FPOA - Field programmable object array. Njihova primena je upravljanje u realnom vremenu ( Vojna industrija ).

Programski brojac / Program Counter

Niz instrukcija u programskoj memoriji treba da se izvrsava nekim redosledom. Registar ciji je to zadatak zove se programski brojac ( Program Counter ). Brojac se sastoji od Flip-Flopova.

Stanje programskog brojaca se menja u regularnim vremenskim intervalima pomocu generatora radnog takta. Kazemo da ovaj generator odredjuje radnu ucestanost procesora.

Radni Takt (clock)

PC

Kada se dovede napon napajanja programski brojac se resetuje na 0. Signali programskog brojaca predstavljaju adresu lokacije u programskoj memoriji (adresu 0 nakon dovodjenja napona napajanja). Na lokaciji 0 se nalazi neka instrukcija koja se ocitava i na neki nacin izvrsava. Ciklus izvlacenja instrukcije iz memorije zove se Fetch Cycle. Nakon izvrsavanja instrukcije sadrzaj brojaca se povecava na 1, pa sad on adresira lokaciju 1. Prethodno opisan proces se ponavlja.

Princip prozivanja periferija - Interrupts ( prekidi ) - IRQ

Procesor komunicira sa nizom jedinica ciji je zadatak priprema podataka za obradu ili prijem podataka nakon obrade. Ove jedinice zovu se periferijske i mogu da se podele na ulazne i ulazno izlazne.

* Zadatak ulaznih jedinica je priprema podataka za procesiranje : Tastatura, Mis.

*Izlazne jedinice primaju podatke nakon obrade: Monitor.

*Ulazno izlazne mogu i da primaju i da salju podatke procesoru: HDD, CD Drive, DVD, Flash.

U cilju razmene podataka sa periferijama CPU treba da zna stanje u kome se one nalaze:

* Da li ulazna jedinica ima spremne podatke za ucitavanje.

* Da li izlazna jedinica moze da primi obradjene podatke ili je zauzeta.

Na sledecoj slici prikazan je najjednostavniji nacin utvrdjivanja stanja periferije metodom pozivanja periferije od strane CPU po unapred utvrdjenom proizvodu.

Pozivanje pojedinih periferija vrsi se u regularnim vremenskim intervalima. Ako procesor ustanovi da je periferija spremna za rad sa podacima prekinuce izvrsavanje svog glavnog programa i poceti rad na komunikaciji sa periferijama. Ako periferija nema potrebe za komunikaciju sa procesorom procesor prelazi na utvrdjivanje stanja sledece periferije.

Glavni nedostatak ovakvog pristupa je ispitivanje stanja periferija, cak i u slucaju kada one nemaju sta da kazu procesoru ( Stanje tastature se ispituje bez obzira da li je neki taster pritisnut ili ne ). Vreme procesora se uzaludno trosi i proces glavne obrade usporava.

Resenje se nalazi u mehanizmu interapta. Procesor ne proziva periferiju . Umesto toga periferija signalizira procesoru da je spremna za prijem podataka ili da ima spremne podatke za cpu. Procesor ce prekinuti glavni program i preci na rad sa periferijom. Nakon obavljene procedure procesor nastavlja rad na glavnoj obradi. Kazemo da je periferija poslala zahtev za prekidom IRQ - Interrupt Request.

Za svaku periferiju vezan je tzv. vektor interapta, koji je adresa lokacije u memoriji na kojoj se nalazi instrukcija bezuslovnog skoka na prvu instrukciju programa interapta.

Maskiranje i prioriteti interapta

U nekim slucajevima potrebno je spreciti izvrsavanje interapta bez obzira na postojanje zahteva. To se vrsi postupkom  maskiranja interapta. Uobicajeno je da za tu svrhu procesor ima registar za maskiranje interapta.

Ako je bit M u mask registru programski postavljen na 0 CPU nece dobiti zahtev za interaptom zato sto je IRQ blokiran na " I " kolu. Ako je bit M postavljen na 1 interapt je omogucen. Postupak omogucavanja interapta vrsi se tokom podizanja sitema nakon ukljucivanja napajanja odnosno procesor inicijalizacije.

Neki interapti spadaju u klasu ne maskirajucih interapta ( NMI - Non Mascable Interrupt ) to znaci da se oni uvek izvrsavaju kad god se pojavi zahtev.

Tokom izvrsavanja nekog interapta moze da se javi zahtev za izvrsavanjem nekog drugog interapta, interapt u interaptu - nested interrupts. Ovakva situacija se izvrsava prioritetima interapta, izvrsice se onaj interapt koji ima visi prioritet. (Dolazeci interapt ako je nizeg prioriteta sacekace da se izvrsi tekuci interapt ili ce prekinuti tekuci interapt ako je dolazeci viseg prioriteta).

Kod nekih procesora postoji automatsko maskiranje svih drugih interapta cim neki interapt pocne da se izvrsava . Nakon njegovog zavrsetka bira se interapt najviseg prioriteta. Ovakvu semu moze da promeni programer zavisno od problema koji resava.

Pipeline

Arhitektura procesora o kojoj je do sad bilo reci ( Fon Nojmanova ) za izvrsavanje jedne instrukcije u jednom trenutku nad jednim ili najvise dva podatka.

Analizom obrade podataka ustanovljeno je da se slozeni problemi mogu da razloze na niz jednostavnih operacija koje mogu jednovremeno da se izvrsavaju . Kazemo da se operacije izvrsavaju paralelno ili konkurentno.

Nivoi paralelnosti zavise od stupnja sa kojeg se posmatra p (pocev od nivoa bit-a do mreza racunara).

c = a * b

d = 2a + b

e = a * a + b * b

Niz ovakvih operacija umesto da se sekvencijalno izvrsava kao kod Fon Nojmanove arhitekture moze da se razlozi na 3 jednostavna problema sa paralelnim izvrsavanjem. Jasno je da je proces obrade znacajno ubrazan. Ovakvo programiranje se zove konkurentno programiranje i zahteva takve jezike.

Princip pipeline-a uvodi paralelizam na nivou instrukcija i moze se uporediti sa proizvodnom trakom za automobile. Citav proces od izvrsavanja instrukcije do njegovog izvrsavanja izdeljen je na delove i odredjene hardverske jedinice. Razlozene *** putuju duz ovih jedinica i jednovremeno se izvrsava neki deo razlozenih instrukcija. Ocigledno vreme potrebno za izvrsavanje instrukcija priblizno je isto ali je propusna moc celog sistema povecana.

Broj stepena na koji se razlaze instrukcija moze da bude nekoliko desetina. Vreme potrebno da instrukcija prodje ceo pipeline zove se latentno vreme. Latentno vreme se povecava za *** pipelinea zbog uvodjenja dodatnih hardverskih komponenti za svaki stepen. Brzina obrade je povecana usloznjavanjem procesora na hardverskom nivou.

Superskalarni procesori

Procesori mogu da budu skalarni i vektorski. Skalarni su Fon Nojmanovog tipa  - 1 ili 2 podatka u jednoj instrukciji. Vektorski procesori izvrsavaju jednu instrukciju nad vecim brojem podataka ( SIMD - Single Instruction Multiple Data ). Supersklalarni procesori predstavljaju mesavinu skalarnih i vektorskih procesora.

Instrukcije se izvrsavaju nad jednim ili 2 podatka ali se jednovremeno ( paralelno ) izvrsava vise instrukcija. Paralelizam se ostvaruje u ovom slucaju pomocu veceg broja istorodnih jedinica ( veci broj jedinica ALU i FPU ).

Potrebno je naglasiti da se paralelizam u ovom slucaju odvija unutar jednog procesora. Kljucna jedinica super skalarnog procesora je dispecer ciji je zadatak utvrdjivanje koje instrukcije mogu da se paralelno izvrsavaju i njihovo upucivanje u paralelne kanale. Svi superskalarni procesori u sebi sadrze pipeline.

Procesori mogu da budu skalarni i vektorski. Skalarni su Fon Nojmanovog tipa  - 1 ili 2 podatka u jednoj instrukciji. Vektorski procesori izvrsavaju jednu instrukciju nad vecim brojem podataka ( SIMD - Single Instruction Multiple Data ). Supersklalarni procesori predstavljaju mesavinu skalarnih i vektorskih procesora.

Instrukcije se izvrsavaju nad jednim ili 2 podatka ali se jednovremeno ( paralelno ) izvrsava vise instrukcija. Paralelizam se ostvaruje u ovom slucaju pomocu veceg broja istorodnih jedinica ( veci broj jedinica ALU i FPU ).

Potrebno je naglasiti da se paralelizam u ovom slucaju odvija unutar jednog procesora. Kljucna jedinica super skalarnog procesora je dispecer ciji je zadatak utvrdjivanje koje instrukcije mogu da se paralelno izvrsavaju i njihovo upucivanje u paralelne kanale. Svi superskalarni procesori u sebi sadrze pipeline.

Stack memorija i stack pointer

Kada se javi interapt sadrzaj programskog brojaca treba negde zapamtiti da bi se nakon obrade interapta program mogao da nastavi tacno od mesta gde je i prekinut. Pamcenje se vrsi u memoriji koja se zove Stack memorija ili magacinska memorija. U jeziku C svaki poziv funkcije znaci njenu aktivaciju na Stacku.

U najvecem broju slucajeva jedan deo operativne memorije  jedan deo operativne memorije odvaja se za stack. Sastavni deo stack memorije je stack pointer. Stack pointer je registar cija je uloga da pokazuje na prvu praznu lokaciju u stack memoriji odnosno da sadrzi adresu prve prazne lokacije u stack memoriji.

U procesu inicijalizacije sistema nakon dovodjenja napona napajanja sadrzaj stack pokazivaca se podesava na vrednost adrese prve lokacije onog dela memorije koja je odredjena da bude stack.

Za stack su vezane dve operacije:

        1. Smestanje podataka na stack.

        2. Uzimanje podataka sa stacka.

Kada se podatak smesta na stack upisuje se na adresu na koju pokazuje stack pokazivac ( prva prazna lokacija ). Potom se stack pointer dekrementira da bi pokazao ponovo na prvu praznu lokaciju. Za upisanih n podataka stack pointer bi pokazivao prema isprekidanoj liniji. Najvisa popunjena lokacija u stack memoriji zove se vrh stack-a (top).

Proces ocitavanja podataka zapocinje inkrementiranjem sadrzaja stack pokazivaca da bi pokazao na vrh stack-a , taj podatak se ocita i nakon toga se smatra da je ta lokacija prazna ( Stack pointer pokazuje na prvu praznu lokaciju).

Ocigledno je da se poslednji upisan podatak ocitava prvi pa se zato kaze da stacka spada u grupu LIFO memorija ( LIFO - Last in first out).

Kod ovakve stack memorije nema pomeranja podataka u memorijskim lokacijama vec se samo menja sadrzaj stack pointera. U nekim slucajevima stack memorija se pravi od niza registara kod kojih je sadrzaj pri ocitavanju i upisivanju pomera od registra ka registru bez adrese stack memorije.

Ako se uzastopno na stack upisuje veliki broj podataka, a slabo ili nikako ne vrsi ocitavanje postoji mogucnost da se prekoraci kapacitet memorije koja je dodeljena stack memoriji odnosno da se javi neispravan rad sistema - Stack Overflow.

ATX Napajanje

Uvodjenjem PC-a pod oznakom AT (Advanced Tehnology) uveden je oblik izvora za napajanje AT. 1995. godine uveden je od strane Intel-a ATX standard (AT Extended).

ATX izvor ima konektor od 20 pinova za napajanje maticne ploce. Za napajanje periferija koriste se konektori sa 4 pina. Konektor oznacen sa AUX nosi napajanje od 3,3V i 5V za one procesore kojima je standard napajanja preko konektora sa 20 pinova bilo nedovoljno.

ATX je ostao ne izmenjen sve do 2000. godine kada su uvedeni procesori koji su zahtevali snazan izvor za napajanje. Za ovakve procesore uveden je dodatni konektor sa 4 pin-a koji je nosio napajanje 12V pa se ovakvi oblici izvora zovu ATX 12V. Kasnije verzije ovog standarda izbacili su liniju sa -5V koja je bila potrebna samo za zastarele ISA kartice. Projektanti sistema su ustanovili da je mnogo pogodnije vecinu sistema napajati sa 12V umesto sa 3,3 i 5V.

Zbog ovakvih zakljucaka 2003 godine uveden je standard ATX 12V 2.0 koji je u principu izazvao drasticne izmene u dizajnu sistema. Konektor za  maticnu plocu prosiren je na 24 pin-a. Dodatna 4 pina nose napone 3,3 i 5V umesto pomocnog konektora sa oznakom AUX koji je izbacen. Ovaj standard zahteva uvodjenje konektora za napajanje SATA.

Novije verzije ovog istog standarda (v.2.1) iz marta 2005. uveli su konektore za napajanje PCI-e grafickih kartica koje zahtevaju 75W. Verzija 2.2 uvela je konektor sa 8 pinova za napajanje mocnih grafickih kartica sa snagom od 150W.

ATX izvori spadaju u one koji se softverski iskljucuju i ukljucuju. Zica zelene boje nosi signal power on. Ako je ova nozica vezana za masu izvor se ukljucuje, ako lebdi izvor je ukljucen.

Paralelni Prenos

Kod paralelnog prenosa koristi se veci broj vodova. U jednom trenutku prenosi se n bit-a. Prenos unutar procesora je paralelan. Dobra osobina paralelnog prenosa je na pocetku razvoja bio prenos velikog broja bit-a po jedinici radnog takta,. Losa osobina je u startu bila visoka cena kablova, zauzimanje prostora na stampanoj vezi i ometanje cirkulacije vazduha za hladjenje. Konektori na trakastim kablovima imaju veliki broj pinova i skupi su. Sasvim je logicno da se povecanje brzine prenosa moze ostvariti povecanjem radnog takta, ovo je tacno do izvesne granice radne ucestanosti kada se javljaju ne prenosivi tehnicki problemi. *Kasnjenje ivica signala * Preslusavanje.

Pretpostavimo da se na mestu predaje na sve prenose kabla jednovremeno dovedu prednje ivice signala. Na mestu prijema moze da se ustanovi da su prednje ivice signala medjusobno pomerene. Ako je radna ucestanost visoka pomeranje ivica signala ne dozvoljava prvailnu detekciju nivoa. Do kasnjenja ivica dolazi zbog parazitivnih kapacitivnosti trakastog kabla i parazitnih kapacitivnosti u odnosu na masu. Oko provodnika sa strujom stvara se magnetno polje koje ce u vodovima koji se paralelno pruzaju indukovati EMS na osnovu faradejevog zakona elektromagnetne indukcije. Ova pojava se zove preslusavanje koje je vece ukoliko je radna ucestanost visa e = - /\fi/ /\t

UPS

Nestanak napajanja dovodi do nelegalnog izlaska iz aplikativnog softvera i OS-a sto moze da izazove ostecenje datoteka i eventualni kvar sistema. UPS sluzi da obezbedi napajanje racunaru baer onoliko remena koje je potrebno da se zatvore programi i legalno izadje iz OS-a. UPS obezbedjuje elektricnu energiju za rad racunara iz akumulatora koji su ugradjeni u njegovo kuciste.

Vreme koje UPS moze da napaja racunar iz akumulatora zove se vreme autonomije. Vreme se izracunava u A/h. Ako se kaze 45 A/h to znaci rad od 45h po 1A. Mada kapacitet akumulatora zavisi od rezima praznjenja.

Kad postoji mrezni napon prekidac je u polozaju 1 i PC se napaja direktno iz distributivne mreze. Ponekad UPS za ublazavanje varijacija mreznog napona UPS ima u sebi ugradjentzv. korektor napona ciji je zadatak relativna stabilizacija mreznog napona za logiku UPS-a. U periodu kad postoji mrezni napon akumulator se puni preko punjaca. Kada nestane mrezni napon prekidac se prebacuje iz polozaja 1 u polozaj 2 i racunar se napaja iz akumulatora preko invertera.

RISC i CISC Arhitektura

CISC - Complex Instruction Set Computer. Svaki procesor ima odredjeni broj instrukcija koje moze da izvrsi, taj broj instrukcija zove se set instrukcija. Prvi kompjuteri su se programirali u ASM. Mnogo je bilo jednostavnije napraviti komplikovan hardver nego dobar prevodilac. Zato su se instrukcije pravile za sadrzaj koji je ukazivao na operaciju, operand i memorijsku lokaciju gde ce se sacuvati rezultati. Cilj je bio smanjenje i pojednostavljenje programa i sto manji broj obracanja memoriji. Instrukcije su bile veoma duge i bilo ih je mnogo. Kod jezika viseg nivoa zadrzao se ovaj pristup resavanja softverskih problema na hardwerski nacin. Ovakvim kompjuterima dat je naziv CISC - kompjuter sa slozenim setom instrukcija.

RISC - Reduced Instruction Set Computer. Napredak tehnologije je omogucio da se kompleksne instrukcije mogu da razlooze na veci broj jednostavnijih, a da se efikasnost programa poveca. Instrukcije su postale fiksne duzine sa jednostavnim dekodiranjem. RISC kompjuteri koriste veliki broj registara opste namene. Obracanje memorije samo sa 2 instrukcije.

North i South bridge

Kod ove arhitekture skupa cipova postoje 2 cipa:

            1. Chip koji se vezuje neposredno na procesor - severni most (North Bridge).

            2. Chip koji sluzi za povezivanje sa periferijama sistema - juzni most (South Bridge).

Odavde se vidi da je uloga skupa cipova povezivanje procesora sa ostatkom sistema. Nazivi Severni i Juzni most poticu od njihovog polozaja na blok semi PC-a. Severni most je posle procesora najbrzi chip u sistemu, vezuje se na tzv. ceonu magistralu procesora (FSB - Front Side Bus).

Savremeni sistemi imaju radni takt ceone magistrale od 1333Mhz. Visoka radna ucestanost severnog mosta izaziva velike prekidacke gubitke, pa ovaj cip mora da se hladi.

Severni most upravlja radom memorije i izvesnim brojem magistrala koje sluze za umetanje periferija (PCI-e). U nekim slucajevima u South Bridge integrisana je i grafika.

Juzni most sluzi za upravljanje periferijama: HDD, USB, Mrezna kartica, periferije na PCI-e magistrali i u nekim slucajevima veza sa tzv Super I/O cipom. Zadatak super I/O chipa je povezivanje sa sporim periferijama, pre svega tastaturom i misem.

Cache memorija

Registri opste namene su se koristili kao operandi instrukcija. Program mora da se nalazi kao niz instr. u operativnoj memoriji. Da bi se ubrzao proces obrade prilikom ciklusa izvlacenja instrukcije i time prevazisli problemi koji poticu od spore dinamicke memorije, na plocici procesora se pravi mala brza prihvatna memorija statickog tipa (Cache memorija). Velicina ove memorije je tipicno 256kb, a moze biti i nekoliko MB.

Posebnim algoritmima predvidjanja, deo programa iz operativne memorije prenosi se u Cache memoriju. Procesor umesto da se obraca operativnoj memoriji u cilju izvlacenja instrukcija obraca se cache memoriji cija je brzina ravna brzini rada procesora. Idealno bi bilo da procesor uvek nadje u cache memoriji instrukciju koja mu treba. U stvarnosti ovo se ne desava uvek. Da bi se verovatnoca pronalaska instrukcije u cache memoriji povecala koriste se algoritmi predvidjanja koji na bazi izvrsavanja tekuceg dela programa zakljucuju koji deo programa ce procesoru trebati u buducnosti i onda ga automatski donose iz operativne memorije.

Cache memorija se pravi u nivoima:

            *Nivo L1 je majmanjeg kapaciteta i u principu najbrza, ravna brzini procesora.

            *Nivo L2 je veceg kapaciteta i u nekim slucajevima zbog toga sporija u odnosu na L1 (vece memorije su sporije jer imaju vece latentno vreme).

            *Nivo L3 je jos veceg kapaciteta. Broj nivoa zavisi od proizvodjaca i tipa procesora.

Procesor prvo trazi instrukciju u memoriji L1, a ako je ne nadje trazi u sledecem nivou. Kod procesora sa vise jezgara po pravilu svako jezgro ima svoju cache memoriju. Jezgra cache memorije viseg nivoa mogu da se dele.

Sinhroni i asinhroni prenos

Za prenos velike kolicine podataka koristi se sinhroni serijski prenos. Naziv potice od potrebe za sinhronizacijom izmedju prijemnika i predajnika pre nego sto pocne prenos podataka. Na liniju se prvo salju impulsi da bi prijemnik mogao da utvrdi radni takt, a zatim se salje niz bita koji se zovu sinhrobiti.

Kada prijemnik izvrsi sinhronizaciju rada sa dolaznim sinhronim impulsima salje predajniku signal potvrde ACK - Acknoweledge. Nakon prijema signala potvrde predajnik salje niz bita STX koji oznacava pocetak teksta. Iza ovih bita sledi niz podataka kao informacionih bita oznacenih sa TEXT, kraj teksta je oznacen sa oznakom bit-a ETX.

Bitovi koji su oznaceni sa BCC predstavljaju bitove za krekciju neispravnosti koje su se javile tokom prenosa. Prijemnik moze da zahteva od predajnika pa ponovo da posalje poslednji niz teksta. U nekim slucajevima zavisno od zastitnog kodiranja predajnik je sposoban da izvrsi rekonstrukciju originalnog signala nakon detekcije greske - ECC - Error correction code.

Ako nakon stanja bita BCC nastupi period kada se ne salje tekst predajnik neprekidno salje sinhronizacione bitove da bi se sinhronizacija odrzala. Prethodno opisane situacije se ponavljaju sve dok postoji potreba za prenosom teksta. Kraj prenosa je oznacen sa EOT - End of Transmission, nakog toga veza se prekida.

Asinhroni prenos spada u serijski prenos kod koga se ne vrsi sinhronizacija izmedju predajnika i prijemnika posebnim sinhronim impulsima. Pre nego sto pocne komunikacija linija se drzi u stanju logicke jedinice neprekidno, a na logicku nulu na mesto prijema oznacava pocetak prenosa podataka. Ovaj pad na logickoj nuli zove se start bit, nakon toga salju se jedan za drugim informacioni bit. U cilju provere ispravnosti prenosa na mestu prijema utiskuje se na mestu predaje bit parnosti i linija ponovo prelazi u stanje log. jedinice. Nov prenos novog karaktera odvija se identicnim ciklusom. Glavni nedostatak asinhronog prenosa je los odnos informacionih bita u odnosu na ukupan broj bita. Ovo znaci da je iskoriscenje kanala lose, a brzina prenosa mala. 

PCI & AGP

PCI - Peripheral Component Interconnect. Ovo je prvobitno bila 32-bitna magistrala na 33MHz, kansije je prosirena na 64 bit-a i 66MHz. Verzija iz '99 godine koja je radila na 133MHz i sirine 64 bit-a dobila je naziv PCI-x  koja je nasla primenu u serverima i industrijskim racunarima.

Poslednja verzija objaveljana je marta 2002 godine PCI3. PCI magistrala moze da se prepozna po belim konektorima. Savremeni sistemi nisu namenjeni ovoj magistrali. Na maticnoj ploci postoji samo par ovih konektora da bi se obezbedila podrska

PCI magistrala je donela tzv. PnP - Plug and Play pristup. To znaci da se sva podesavanja na karticama vrse softverski.

AGP - Accelerated Graphic Port. Ova magistrala je razvijena u Intelu za podrske grafici. Zasnovana je na PCI magistrali, ali je fizicki i elektricno odvojena od PCI magistrale.  Projektovana je da omoguci grafickoj kartici direktan pristup memoriji.

Za prikljucak AGP grafiicka kartica u sistemu moze da postoji samo jedan konektor. Prva AGP specifikacija 1.0 nosila je oznagu AGP 1x. Radni takt je 66MHz a sirina 32 bit-a. AGP 2x ima brzinu prenosaduplo vecu u odnosu na prethodnu zato sto se prenos podataka vrsi i na silaznoj i na uzlaznoj ivici takt impulsa. Poslednja AGP je 8x objavljena 2000. godine.

PCI Express magistrala

PCI-e je serijska magistrala kod koje se podaci prenose u Full Duplex.Za veze magisitrale sa sistemom koriste se bakarni vodovi, a za najvise ucestanosti opticnko povezivanje. Uvedena je mogucnost zamene kartica u toku rada. Prenos se vrsi pomocu dve parice, za svaki smer prenosa jedna parica. Ove parice cine stazu (Lane). Prenos signala se vrsi kao diferencijalni par (LVDS - Low Voltage Differential Signalling). Kod ovakvog prenosa ____________ se nivoi signala vec njihov polaritet na mestu prijema.

Za dobijanje signala na mestu kada se koristi sema 8b/10b, ovo znaci da se svakom bajtu pridruzuje 10 bita koji se salju na liniju. Ovakav postupak je uveden da bi se sprecilo dobijanje vise od 4 uzastopne jedinice ili nule u svakoj predatoj poruci. Jedan od ______ za ovakav pristup je sprecavanje gubitaka sinhronizacije prednjih ivica signala na mestu prijema.

PCI-e moze da ima 1, 2, 4, 8, 16,32 staze. Pocetni radni takt je odredjen na 2.5 GHz (PCI-e 1.1) ovo znaci da je brzina podataka 250 MB/s. Specifikacija koja je objavljena 2007 godine PCI-e 2.0 ima radni takt od 5GHz pa stoga i propusnu moc od 500MB/s. Specifikacija 3.0 iz 2009. godine ima takt od 10GHz i propusnu moc od 1 GBps. Ove cifre se odnose na prenos jednom stazom, ako se multiplicira broj staza toliko puta se umnozava i propusna moc PCI-e magistrale.

Na maticnim plocama konektori za PCI-e kartice se oznacavaju oznakom x1 x2 x4 x8 gde ovaj broj oznacava za koliko je staza predvidjena. Svi konektori se sastoje iz 2 dela. Prvi deo je fiksna duzina 11.6mm i ima 22 pina - po 11 na svakoj strani konektora. Drugi deo je promenjive duzine zavisno od broja staza koje prenosi. Konektori su napravljeni tako da se kartica sa manjim brojem staza npr. x1 moze da ubaci u konektor predvidjen za vise staza npr. x16. Uobicajeno je da ploca ima bar jedan konektor x16. Konektor x1 ima ukupno 36 pinova, a konektor x16 ima 164 pin-a.

Napajanje PCI-e kartica u principu se vrsi sa magistrale, za zahtevnije karticeinstalira se na samu karticu i konektor za napajanje od 12V.

Hladnjaci

Zadatak hladnjaka je da toplotu koja se oslobodi na elektricnoj komponenti odvede u okolni prostor i time radnu temperaturu komponente odrzi u dozvoljenim granicama. Hladnjaci mogu da budu pasivni i aktivni.

Kod pasivnih hladnjaka za hladjenje komponente nije potrebna elektricna energija, takvi hladnjaci se oslanjaju na prirodno strujanje vazduha i zracenje ili na strujanje vazduha koje potice od nekog spoljasnjeg ventilatora. Glavno svojstvo hladnjaka je njegova termicka otpornost koja se izrazava u K/W. Ukoliko je termicka otpornost manja, hladjenje je bolje. Smanjivanje termicke otpornosti se postize povecanjem povrsine hladnjaka, pa zato hladnjaci imaju veliki broj rebara. Najosetljivije mesto kod hladjenja je spooj izmedju elektricne komponente i hladnjaka. Da bi se prelazna otpornost smanjila koriste se razlicite termicke mase, uglavnom bele boje.

Aktivni hladnjaci za svoj rad zahtevaju elektricnu energiju koja okrece ventilator hladnjaka da bi se zagrejani vazduh uklonio.

Savremene maticne ploce u velikom broju slucajeva koriste tzv. Heat pipe. Ovakve mb imaju veliki broj bakarnih cevi i bakarnih hladnjaka. Savremena kucista su projektovana za finu cirkulaciju vazduha kroz kuciste, vazduh se uvlaci kroz donju stranu kucista, struji preko komponenti i izbacuje se van kucista pomocu ventilatora u izvoru za napajanje.

Operativna memorija - RAM

Uobicajeno je da se prilikom pristupa memoriji u vremenskom multipleksu cipu memorije dostavljaju adrese reda – RAS, i adrese kolone – CAS.
Memorijski cipovi mogu da budu sinhroni i asinhroni. Kod asinhronih odgovor cipa je nakon dovodjenja adresa onoliko koliko taj cip moze da odgovori. Kod sinhronih cipova radnje memorije su sinhronizovane sa radnim taktom procesorske magistrale. Ovakav pristup omogucava uvodjenje slozenih algoritama upravljanja radom memorije, to se odnosi pre svega na tehniku pipeline. Sve dinamicke memorije oznacavaju se sa DRAM, kada se radi o sinhronim onda su SDRAM.
U cilju povecanja brzine rada uvedena je tehnika pod nazivom Double Data Rate – DDR SDRAM. Kod DDR memorija u toku jednog radnog ciklusa prenose se 2 podatka. DDR2 memorije prenose 4 podatka u jednom ciklusu, a DDR3 8 podataka.

Za grafiku se koriste GDDR koje su neznatno izmenjene i idu do GDDR5. Kod veoma brzih sistema ubrzanje rada memorije vrsi se uvodjenjem 2 ili 3 kanala – Dual Channel – Triple Channel. Kod dvokanalnih memorija u jednom kanalu postoje 2 slota na ploci. Obicno su ovi konektori iste boje, i u njih treba ubaciti memorije istih karakteristika. Da bi se dvokanalna i trokanalna arhitektura koristila na maticnoj ploci mora da postoji skup cipova koji to podrzava.

Tehnologija CD-a

CD je ploca od polikarbonata na koju je upisana ili utisnuta spiralna staza ciji je pocetak na sredini diska. Korak zavoja je 1.6 mikro metara i cija je duzina 77KM. Ocitavanje se vrsi laserom talasne duzine 780nM. Da bi svetlost mogla da se odbije prilikom citanja disk se premazuje tankim slojem aluminijuma ili zlata koje se stiti nekim lakom. Kod CD-a se utiskuju jame dubine lambda/4 gde je lambda talasna duzina lasera kojim se vrsi citanje. Duzina puta koju laserski zrak predje u udubljenju je l/4 + l/4 = l/2 zbog toga je reflektovani zrak i novi upadni zrak lasera u protiv fazi i ponistavaju se. Na delovima gde nema udubljenja reflektuje se ceo zrak. Ovo je metod kojim se upisuju 0 i 1 na povrsinu CD-ROM-a. Kod CD-R i CD-rw smanjivanje refleksije na mestima gde se upisuje 0 vrsi se nagorevanje materijala . Staza na CD-R je izdeljena na sektore.

Konstrukcija Hard Diska

Osnovnu konstrukciju hard diska cine jedna ili vise ploca koje se zajedno obrcu i glave za citanje i pisanje koje se krecu u prostoru izmedju ploca. Ploce su od stakla presvucene aluminijumom na koji se nanosi tanak sloj oksida gvozdja kao feromagnetnog materijala. Podaci se upisuju na obe strane ploce u koncentricnim krugovima koji se zovu staze. Kapacitet staza je veoma veliki da bi se njime moglo efikasno upravljati, pa su zbog toga staze izdeljene na sektore. Sektori se broje pocev od 0 i po pravilu su kapaciteta 512B.
Diskovi se obicno obrcu brzinom od 7200 rpm (rpm – obrtaja u minuti) . Diskovi koji su namenjeni kvalitetnim radnim stanicama, serverima i sl. Gde je visi nivo buke dozvoljen obrcu se 10.000-15.000 rpm. Sto su brzine obrtanja vece to je brze citanje i pisanje podataka na disk.
Podaci se pamte na obe strane ploce pa s'toga svaka strana ima svoju glavu. Sve glave se krecu zajedno i montirane su na zajednicki pokretac ili Aktuator. Glave lebde na vazdusnom jastuku iznad povrsine ploce. Postoje 2 nacina za unosenje glava izmedju ploca. Prvi nacin je CSS – Contact Start Stop – kod ovog nacina glave se parkiraju na disku blizu njegove osovine. Kada se disk zalece glave klize po povrsini ploce dok se ne uspostavi vazdusni jastuk. Drugi nacin je Load-Unload – u ovom slucaju pre pokretanja diska glave se parkiraju na mesto koje se nalazi izvan prostora ploca, kad se disk zaleti glave se unose u prostor izmedju ploca. Ovaj metod se primenjuje kod hard diskova za prenosne racunare.

Kliizaci lebde na veoma malom rastojanju iznad ploca – na par desetina nano metara. Ako se vazdusni jastuk na kom klizac lebdi poremeti na bilo koji nacin postoji mogucnost da glava udari na povrsinu ploce. Na tim mestima podaci su osteceni i kazemo da je doslo do pada glave – Head Crash. Ako se nekim slucajem zrnce prasine nadje izmedju ploce i glave pad glave je neizbezan. Proizvodjaci ovo sprecavaju tako sto se sklop glava i ploca zapecati u apsolutno cistim prostorijama. Svako otvaranje diska znaci njegovo unistenje. Ovo se ne odnosi na sklop IDE.

Sistemi datoteka - File System

Nacin na koji operativni sistem dodeljuje prostor datotekama na hard disku, strukture koje pritom formira u cilju upravljanja radom datoteka i zastitne funkcije cini sistem datoteka. Danas se koriste sledeci sistemi datoteka:
FAT32 – File Allocation Table
NTFS – New Tehnology File System
EXT4 – Fourth Extended Filesystem

Sistem FAT koristi 32 bitne brojeve u cilju dodeljivanja prostora datotekama. Prostor se dodeljuje u celinama koje se zovu klasteri. Klaster cini izvestan broj sektora po klasteru i ukupan broj klastera zavisi od sistema datoteka. Ukupan broj klastera s'toga odredjuje maksimalni kapacitet diska. FAT32 dozvoljava najvise 2 TB po disku.
Windows je uveo sistem datoteka po imenu NTFS koji je znatno komplikovaniji u odnosu na FAT jer sadrzi zastitne funkcije i kapacitet je prosiren na 2^64. NTFS je zastupljen kod win2000, xp, vista, 7. Kao jednostavan FS FAT32 se i dalje koristi kod memorijskih kartica.
EXT4 je naslednik prethodne verzije etx3 i ext2 inace file system kreiran za linux kernel. EXT4 sistem datoteka podrzava fajlove do 16TB i ukupni kapacitet diska do 2^60. Maksimalno ime fajla je 256 bajta.

Plazma Monitori

Plazma predstavlja delimicno jonizovan gas. Jonizacija moze da se izvrsi temperaturom ili nnaponom. Cilj je elektronima saopstiti dovoljno energije da neki od njih mogu da se otkinu iz omotaca atoma. U celini gledano, plazma je neutralna zato sto postoji ravnoteza pozitivnog I negativnog naelektrisanja.

Plazma je posebno stanje u materiji. Bitno svojstvo je da moze da proizvodi struju. Pod dejstvom elektricnog polja joni i elektroni se krecu i sudaraju sto za posledicu ima emitovanje svetlosti.

Plazma monitori izmedju 2 staklene ploce imaju nekoliko stotina hiljada celija koje su ispunjene nekim plemenitim gasom. Ako je monitor u boji za svaku tacku na ekranu postoje 3 vertikalne i horizontalne elektrode koje sluze za pocetnu jonizaciju gasa u celijama i koordinatno upravljanje strujama celije. Povrsina celija je premazana fosforom kao kod CRT monitora. Kada se propusti struja kroz celije zbog sudara jonizovanih cestica koje udaraju u fosfor, fosfor zasvetli. Promenom jacine struje kroz celije moze se upravljati bojama monitora.

Plazma monitori imaju veoma sjajnu sliku sa kontrastom 1000000:1 sto daje veoma kvalitetnu sliku. Do skoro se smatralo da je jedini nacin proizvodnje monitora vecih od 50“ tehnologija plazma monitora. Nove tehnologije sa OLED monitorima konkurisu plazma displejima kod velikih monitora. Najveci monitor plazma tipa ima dijagonalu od 381cm tj. 330 cm sirok i 180cm visok.

Jedna od losih osobina plazma monitora je njihova visoka potrosnja koja za monitore od 50“ iznosi reda 300W. Potrosnja zavisi od sadrzaja slike. Ako je slika svetlija, potrosnja je veca.

Radni vek plazma monitora je reda 60.000 radnih sati (27 godina po 6h). Ovde se ne radi o katastrofalnom otkazu vec o smanjivanju sjajnosti slike na polovinu. Kao i kod CRT monitora postoji mogucnost da plazma monitor zapamti trajno sliku koja u duzem periodu stoji na monitoru (npr menu). Kod plazma slika je jako sjajna. Moze trenutno da se zapamti. Ova slika se eliminise posle izvesnog vremena gasenjem monitora.

Debljina samog plazma monitora sa pridodajucom elektronikom je oko 10cm.

Konektori za prikljucivanje monitora

Graficka kartica je digitalni sklop. CRT monitori su analogni uredjaji, pa je potrebno digitalne signale graficke kartice pretvoriti u analogne. Konektor koji je uveden sa pojavom racunara AT dobio je naziv VGA (Video Graphic Array). Ovo je konektor DB-12 sa 15 pinova u obliku slova D. Savremeni TFT monitori su digitalni uredjaji I svako njihovo povezivanje preko VGA konektora znaci gubitak u kvalitetu slike zato sto su digitalni signali graficke kartice konvertovani u analogne I potom analogni nazad u digitalne. Ovaj problem se prevazilazi uvodjenjem novih prikljucaka za TFT monitore. Jedan se zove DFP (Digital Flat Panel) I predlozilo ga je udruzenje za elektronske video standarde VESA (Video Electronic Standard Association). Konektor DFP nije omiljen kod proizvodjaca I nalazi se kod malog broja uredjaja.

Standard za konektore pod nazivom DVI (Digital Visual Interface) koga je predlozila radna grupa za digitalni prikaz DDWG (Digital Display Working Group) aprila 1999. Godine. Postoje dve vrste DVI konektora. DVI-D samo za digitalne TFT monitore I DVI-I za povezivanje I digitalnih I analognih monitora.

Karakteristike TFT Monitora

1.       Velicina monitora predstavlja duzinu dijagonale. Kod CRT monitora to je dijagonala katodne cevi. Zbog toga je velicina slike kod TFT monitora jednaka velicini slike CRT monitora cija je dijagonala par inca veca (17“ TFT 19“ CRT).

2.       Rezolucija monitora izrazava se kao proizvod 2 broja, npr 1024 (horizontala) x 1680 (vertikala).

3.       Vreme odziva je vremenski interval koji je potreban da crna tacka postane bela i ponovo se vrati u crnu tacku. CRT monitori imaju vecu brzinu odziva od TFT monitora. U sustini vreme odziva pokazuje koliko brzo mogu da se menjaju boje. Veliko vreme odziva znaci pojavu zamrljane slike pri brzoj promeni sadrzaja. Prihvatljive vrednosti za vreme odziva su par ms.

4.       Kontrast je odnos sjajnosti najtamnijeg (crno) i najsvetlijeg (belo). Sto je kontrast veci, boje su ostrije i kvalitet slike je veci. Minimalne vrednosti kontrasta su 700:1, a TFT monitori imaju vrednosti par hiljada (1000:1).

5.       Sjajnost monitora sluzi da opise sjajnost bele boje koju monitor moze da podrzi. Visoka sjajnost je potrebna kod tamnih scena i vodi ka boljem kontrastu. Sjajnost monitora ne bi trebala da bude manja od 150 cd/m^2.

6.       Dubina boja – ovaj parametar oznacava koliko boja TFT monitor moze da podrzi. Danas je uobicajeno da se za svaku osnovnu boju koristi 1 bajt odnosno 256 nijansi osnovne boje sto je ukupno 256 * 256 * 256 = 2^24, a to je oko 16 miliona boja.

7.       Ugao vidljivosti – ovo svojstvo opisuje kako se menja kvalitet slike odnosno izoblicuju boje ako se posmatrac pomera horizontalno ili vertikalno od centralne ose monitora. Ovaj parametar je bitan kod grupnih prezentacija i izrazava se u stepenima po vertikali i horizontali, npr. 170*/170*.

8.       Ucestanosti osvezavanja slike – kod CRT monitora prirodno se zahteva osvezavanje slike zbog konacne perzistencije fosfora  (iscrtava se linija po linija). Kod TFT monitora upravljanje tackama je potpuno drugacije odnosno nema iscrtavanja, vec se sve tacke svojim jednovremeno kontrolisu svojim tranzistorom. Kod CRT monitora brzina osvezavanja ili vertikalna ucestanost nije trebala da bude manja od 72Hz zato sto dolazi do treperenja slike i zamora ociju korisnika. Kod TFT monitora brzina osvezavanja je 60Hz i nema treperenja zato sto se sve tacke odjednom kontrolisu.

9.       Odnos sirine i visine slike – ovo u sustini predstavlja kolicnik rezolucija po horizontali i vertikali, npr. 1600x1200 = 4:3, 1280x1024 = 5:4. Monitori pod nazivom Wide Screen imaju odnos 16:10, kod televizora je to obicno 16:9.

10.   Zracenje – TFT monitori ne zrace za razliku od CRT. Zracenje potice kod CRT monitora od otklonskih sistema koji stvaraju elektromagnetna polja. Od ovih monitora se iz tog razloga treba odaljiti za duzinu ruke i najmanje 1m od bocnih monitora.

LCD Monitori

Tecni kristali se sastoje od molekula u obliku stapica koji su haoticno rasporedjeni. Ako se tecni kristal nadje u elektricnomm polju molekuli se orjentisu u smeru polja. Orjentacija zavisi od jacine elektricnog polja. Ako se kroz kristal propusta svetlost intezitet propustene svetlosti ce zavisiti od orjentacije molekula kristala odnosno od jacine elektricnog polja u kome se kristal nalazi.

LCD monitori se dele na 2 velike grupe:

-Sa pasivnom matricom i sa aktivnom matricom.

Pasivna matrica predstavlja starije resenje i nalazi se samo kod startijih uredjaja. Upravljanje tackom na monitoru vrsi se koordinatno pomocu tranzistora duz x i y ose. Ukupan broj tranzistora jednak je zbiru rezolucija duz x i y ose. Svaka tacka monitora mora impulsno da se pobudjuje, pa je sjajnost ovakvih monitora relativno mala.

Monitori sa aktivnom matricom imaju mrezu tranzistora na savitljivoj foliji, istog oblika i dimenzija kao monitor. Svaki tranzistor pobudjuje samo jednu tacku na monitoru. Broj tranzistora na ovoj podlozi jednak je proizvodu rezolucija. Za 3 osnovne boje dobijeni broj treba pomnoziti sa 3. Tranzistori se prave u tankoslojnoj tehnici filma pa odatle potice naziv ovakvih monitora TFT (Thhin Film Transistor). Ista tehnologija je zadrzana i kod proizvodnje LCD televizora. Uobicajeno je da se za ovakve LCD monitore kaze da su TFT monitori, a za televizore je ostao naziv LCD.