UFCN118 Hardware PC

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2010
Rozsah
2/1/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Hynek Sekanina, Ph.D. (přednášející)
MgA. Miroslav Zeman (cvičící)
Garance
RNDr. Hynek Sekanina, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Posluchač získá základní znalosti v oblasti konstrukce PC s vazbou na správný návrh osazení PC pro konkrétní nasazení PC v praxi. Obsah (Sylabus) Přehled typů počítačů, druhy procesorů. Rozdělení počítačů podle typu procesoru (8086, 80286, 80386, 80486, P5, P6). Charakteristiky procesorů: šířka datové a adresové sběrnice počítače, velikost adresovacího prostoru, taktovací frekvence procesoru, velikost interní cache, numerický koprocesor, reálný a chráněný režim procesoru. Typy sběrnic: ISA 8, 16, 32, 64 bitů, EISA, VL-BUS, PCI, PCI-E. Systémové desky počítačů: počet a typy rozšiřujících slotů, počet paměťových banků, integrace diskových řadičů na systémové desky atd. Typy pamětí, adresový prostor počítače. Vlastnosti pamětí počítače (RAM, ROM, CACHE, CMOS): charakter uložených dat, organizace paměti, přístupová doba, refresh paměti, softwarová a hardwarová parita. Velikost adresového prostoru počítače. Logické rozdělení adresového prostoru: paměť základní, reservovaná, HMA, rozšířená paměť. Ovladače paměti typu "Extended memory" a "Expanded memory". Adresace paměti v reálném režimu procesoru (segment:ofset), adresace v chráněném a virtuálním režimu procesoru. Význam BIOSu počítače. Mapování dat do adresového prostoru (VIDEO RAM, VIDEO BIOS, ROM BIOS), shadow paměti. Sběrnice a podpůrná zařízení PC. Typy sběrnic (ISA XT a AT, EISA, VLBUS, PCI, PCI-E, AGP), šířka datové a adresové sběrnice, přenosová rychlost, taktovací frekvence, synchronní a asynchronní sběrnice, čekací stavy na sběrnici, signály sběrnice. Podpůrná zařízení PC (řadič přerušení 8259, řadič DMA 8237, čítač a časovač 8253, UART 8251, PIO 8255, obvody styku s klávesnicí), popis činnosti zařízení, význam IRQ a DMA zařízení, tabulka vektorů přerušení, popis I/O portů zařízení. Zobrazovací jednotky, monitory. Definice zobrazovací jednotky. Textový a grafický režim zobrazování. Typy monitorů: VGA, SVGA, XGA, UXGA, WUXGA... Barevné monitory kompozitní, digitální a analogové. Charakteristiky videopaměti RAM: mapování videopaměti do adresového prostoru operační paměti počítače, definice barevné palety, organizace videopaměti v grafickém a textovém režimu (paměťové mapy a banky), typy používaných pamětí, shadery. Disky a jiná paměťová média. Disky z fyzického hlediska: počet hlav u pevných disků a floppy disků, cylindry, počet sektorů. Disky z logického hlediska: fyzické a logické číslování oblastí, master boot, partition table, boot, FAT tabulka, NTFS, EXT3, EXT4. Význam systémových oblastí disku a činnost FAT při vyhledávání souboru, význam atributů souboru, definice alokační jednotky. Typy řadičů a jejich popis: řadiče SATA IDE, ESDI, ATAPI, SCSI, SAS, metody záznamu dat na disk (RLL, MFM, FM), překlad sektorů, rychlost přenosu a faktor prokládání. Optické disky (CD-ROM, přepisovatelné optické disky), výměnná média (diskety, floptical, disky Syqest, Iomega), magnetické pásky, SSD disky. Obsah praktik Skládání PC, kontrola PC a ověřování správné funkčnosti, odvod tepla a chlazení uvnitř PC, Správné nastavování IRQ, DMA a I/O, řešení HW konfliktů, přetaktování, nastavení Biosu a jeho upgrade, správné nastavování pamětí a CPU (takt, latency time, ...), konektory a kabely.
Osnova
  • Přehled typů počítačů, druhy procesorů. Rozdělení počítačů podle typu procesoru. Charakteristiky procesorů: šířka datové a adresové sběrnice počítače, velikost adresovacího prostoru, taktovací frekvence procesoru, velikost interní cache, numerický koprocesor, reálný a chráněný režim procesoru. Typy sběrnic. Systémové desky počítačů: počet a typy rozšiřujících slotů, počet paměťových banků, diskové řadiče atd.
    Typy pamětí, adresový prostor počítače. Vlastnosti pamětí počítače (RAM, ROM, CACHE, CMOS): charakter uložených dat, organizace paměti, přístupová doba, refresh paměti, softwarová a hardwarová parita. Velikost adresového prostoru počítače. Logické rozdělení adresového prostoru: paměť základní, reservovaná, HMA, rozšířená paměť. Ovladače paměti typu "Extended memory" a "Expanded memory". Adresace paměti v reálném režimu procesoru (segment:ofset), adresace v chráněném a virtuálním režimu procesoru. Význam BIOSu počítače. Mapování dat do adresového prostoru (VIDEO RAM, VIDEO BIOS, ROM BIOS), shadow paměti.
    Sběrnice a podpůrná zařízení PC. Typy sběrnic, šířka datové a adresové sběrnice, přenosová rychlost, taktovací frekvence, synchronní a asynchronní sběrnice, čekací stavy na sběrnici, signály sběrnice. Podpůrná zařízení PC (řadič přerušení 8259, řadič DMA 8237, čítač a časovač 8253, UART 8251, PIO 8255, obvody styku s klávesnicí), popis činnosti zařízení, význam IRQ a DMA zařízení, tabulka vektorů přerušení, popis I/O portů zařízení.
    Zobrazovací jednotky, monitory. Definice zobrazovací jednotky. Textový a grafický režim zobrazování. Typy monitorů: MDA, CGA, HERCULES, EGA, MCGA, VGA, SVGA, XGA. Barevné monitory kompozitní, digitální
    a analogové. Charakteristiky videopaměti RAM: mapování videopaměti do adresového prostoru operační paměti počítače, definice barevné palety, organizace videopaměti v grafickém a textovém režimu (paměťové mapy a banky), typy používaných pamětí.
    Disky a jiná paměťová média. Disky z fyzického hlediska: počet hlav u pevných disků a floppy disků, cylindry, počet sektorů. Disky z logického hlediska: fyzické a logické číslování oblastí, master boot, partition table, boot, FAT tabulka. Význam systémových oblastí disku a činnost FAT při vyhledávání souboru, význam atributů souboru, definice alokační jednotky. Typy řadičů a jejich popis: řadiče SATA, IDE, ESDI, ATAPI, SCSI, metody záznamu dat na disk (RLL, MFM, FM), překlad sektorů, rychlost přenosu a faktor prokládání. Optické disky (CD DVD, přepisovatelné optické disky), výměnná média (diskety, floptical, disky Syqest, Iomega), magnetické pásky.
    Obsah praktik
    Skládání PC, kontrola PC a ověřování správné funkčnosti, odvod tepla a chlazení uvnitř PC, Správné nastavování IRQ, DMA a I/O, řešení HW konfliktů, přetaktování, nastavení Biosu a jeho upgrade, správné nastavování pamětí a CPU (takt, latency time, ...), konektory a kabely.
Literatura
    doporučená literatura
  • Vrátil, Zdeněk Ing. Architektura PC na bázi PENTIA. Gethon. info
  • Jaroslav Horák. Hardware pro pokročilé. Computer Press. ISBN 80-722-6553-9. info
  • Jim Aspinwall. IRQ, DMA a I/O Předcházení a řešení konfliktů v konfiguraci počítače. Computer Press. ISBN 80-722-6264-5. info
  • Roderick Smith. Linux a hardware. Computer Press. ISBN 80-722-6514-8. info
  • Petr Broža. Přetaktování - jak zvýšit výkon počítače - 2. aktualizované a doplněné vydání. Computer Press. ISBN 80-251-0068-5. info
  • Petr Broža. 333 tipů a triků pro vypalování CD a DVD. Computer Press. ISBN 80-7226-964-X. info
  • Jaroslav Horák. BIOS a Setup - Průvodce základním nastavením počítače. Computer Press, 2004. ISBN 80-251-0148-7. info
  • Ron White. Jak fungují počítače. Softpress, 2003. ISBN 80-864-9748-8. info
  • Matoušek, David. USB prakticky s obvody FTDI - 1. díl. BEN, 2003. ISBN 80-730-0103-9. info
  • Mark Minasi. Velký průvodce hardwarem. Grada, 2002. ISBN 80-247-0273-8. info
  • Jaroslav Horák. Poznejte vnitřek počítače. Grada, 2001. ISBN 80-247-0046-8. info
  • Vlach, Jaroslav. Počítačová rozhraní. BEN, 2000. ISBN 80-730-0010-5. info
  • Kainka, Burkhard - Berndi, Hans, Joachim. Využití rozhraní PC pod Windows. Hel, 2000. ISBN 80-861-6713-5. info
  • Miroslav Šnorek. Standardní rozhraní PC. Grada, 1992. ISBN 80-85424-80-0. info
  • Brandejs, M. Mikroprocesory INTEL 8086-80486. Grada, 1991. info
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 1993, zima 1994, zima 1995, zima 1996, zima 1997, zima 1998, zima 1999, zima 2000, zima 2001, zima 2002, zima 2003, zima 2004, zima 2005, zima 2006, zima 2007, zima 2008, zima 2009, zima 2011, zima 2012, zima 2013, zima 2014, zima 2015, zima 2016, zima 2017, zima 2018, zima 2019, zima 2020, zima 2021, zima 2022.