Hardver ismeretek

Számítógép

A számítógép egy olyan be- és kimenettel rendelkezö elektronikus automata, mely szoftverek alapján a hardvert müködteti. A szoftver (software) a számítógépet müködtetö programok összessége, melyek algoritmusokat (müveletsorokat) tartalmaznak (valamint ezek dokumentációi). A hardver (hardware) olyan eszközök halmaza, melyek fizikailag kézzelfoghatóak (a számítógép áramkörei, mechanikus berendezései, perifériái). A kettö fogalom között létezik egy átmenet is, melyet frömvernek (firmware-nek) nevezünk. Ilyen pl. a ROM-BIOS. Ezt is ebben a fejezetben tárgyalnánk, hiszen sokkal inkább hardver, mint szoftver eszköz, hiszen az alaplapra gyárilag rászerelik.

A számítógépek alaptulajdonságai

1.  Tároló egység (memória) a programot és az adatot tárolja,

2.  Processzor (CU, ALU) a programok utasításait, adatait értelmezi és feldolgozza, majd az eredményt továbbküldi,

3.  Sínredszer (BUS system) a perifériák, a tároló egységek és a processzor közötti kapcsolatot valósítja meg,

4.  Perifériák (input, output) a külvilággal, a számítógépet felhasználó emberekkel teremti meg a kapcsolatot.

Müködési csoportosítás

A számítógépek összehasonlításához ki kell választani azokat a legjellemzöbb tulajdonságokat, melyek alapján hasonló gépek egy halmazba kerülhetnek. Számtalan csoportosítási lehetöség van, de néhány szempontot mégis érdemes kiragadni. Az egyik az utasításkészlet szerkezete.

CISC (Complex Instruction Set Computer): A '60-as évek végére kialakult, bonyolult utasításokból álló utasításkészlettel rendelkezö és igen sokféle címzési módot megengedö számítógépeket (processzorokat), melyek mikro-programozott müveleti vezérléssel dolgoznak, összetett utasítás-készletü számítógépeknek (processzoroknak) nevezzük. Ilyenek a PC-k.

RISC (Reduced Instruction Set Computer): A teljesítöképesség növelése érdekében a '80-as évek kezdetétöl, az utasításkészlet egyszerüsítésével (kevés, viszonylag egyszerü címzési lehetöséggel rendelkezö utasítás használatával) a számítógépek architektúráját is egyszerüsíteni lehetett, melynek következtében teljesítöképességük nött. Ezek az ún. csökkentett utasítás-készletü számítógépek.

Csoportosíthatjuk még tulajdonságaik alapján is.

A gépek müveleti sebessége, vagyis az az utasításszám, amelyet átlagosan egy idöegység alatt dolgoz fel a gép. Az így mért sebesség mértékegysége a MIPS (millions of instruction per second), vagy MOPS (millions of operations per second), de használják még a lebegöpontos aritmetikai müveletszámra vonatkozó MFLOPS-ot (millions of floating point operations per second) is.

A számítógépek órajel frekvenciája. A gépek órajel sorozata szinkronizálja (idöben összehangolja) az egyes részek müködését, biztosítja a párhuzamos folyamatok egymásmellettiségét és megszabja a számítógép müködési sebességének felsö korlátját. Egy ma használatos átlagos mikroszámítógép órajel frekvenciája eléri a 200MHz-et.

Az áramköri egységek technológiája. A gép logikai áramköreinek elöállítási technológiája nagymértékben befolyásolja azok müködési sebességét.

A belsö és a külsö sínrendszer szélessége, azaz annak értéke, hogy hány bináris jelet tud egy idöben, párhuzamosan továbbítani. A személyi számítógépek ma már elérik a 64 bitet is.

Az utasítások és müveletek végrehajtásakor, azok átlapolhatóságának lehetösége (pipeling).

A használt szóhosszúság, azaz azon bináris jelsorozat hossz, amit az utasítások végrehajtásakor a gép egy egységként kezel. A PC-k szóhosszúsága 2 byte nagyságú.

A memória adatátviteli sebessége (Mbyte/sec)-ban mérve. Ennek nagyságát a memória ciklusideje és a sínrendszer szélessége szabja meg.

A perifériális egységek adatátviteli sebessége ((Mbyte/sec)-ban mérve), amely a perifériák müködési sebességétöl és a periféria vezérlök kapacitásától függ.

A számítógépek teljesítöképességük alapján három csoportba sorolhatók: kis-, közepes és nagygépek. Természetesen élesen nem különíthetöek el egymástól.

A nagygépek (mainframe): nagy müveleti sebességüek, tárolójuk nagy kapacitásúak, perifériáik nagy teljesítményüek. Ezeket a gépeket elsösorban tudományos számításokhoz, nagyvállalati adatfeldolgozáshoz használják. A gépeket szintén nagy teljesítményü operációs rendszerrel látják el, amelyek a gépek használatát nagy számú felhasználónak teszik lehetövé egy idöben. Általában központi gépekként szolgálnak számítógép-hálózatokban.

A középgépek (mini computer): memóriájuk kisebb kapacitású, sebességük is alacsonyabb. Kisebb adatmennyiséggel dolgoznak, többnyire folyamatvezérlési, mérésfeldolgozó rendszerek kiszolgáló gépeikét alkalmazzák öket. Viszonylag nagyszámú felhasználó kapcsolódhat rá. Általában bonyolult grafikai feladatokat (pl. térinformatikai rendszerek, mérnöki tervezörendszerek - CAD/CAM) végeztetnek munkaállomásként.

A kisgépek (micro computer): teljesítményük viszonylag alacsony, többnyire önállóan, személyi számítógépként használják öket. A csoport nagy teljesítményü tagjai munkaállomásként, hálózati kiszolgálóként (server-ként) müködnek. Ebbe a csoportba tartoznak az IBM PC kompatíbilis számítógépek.

A számítógépeket csoportosíthatjuk azokkal feldolgozott utasításfolyam és adatfolyam vizsgálata alapján. Ennek jelentösége csak a bonyolultabb számítógép architektúrák befolyásolásánál van.

SISD (Single Instruction Stream Single Data Stream): egyetlen utasításfolyam és egyetlen adatfolyam feldolgozása. Az ilyen gépek egy vezérlö egységgel és egy aritmetikai-logikai egységgel rendelkeznek, egy idöben egyetlen utasítás végrehajtására alkalmasak. Ilyenek a hagyományos, Neumann-elvü számítógépek (pl. PC-k).

SIMD (Single Instruction Stream Multi Data Stream): egyetlen utasításfolyam, többszörös adatfolyam feldolgozása. Ezek a gépek egy vezérlö egységgel és több aritmetikai-logikai egységgel rendelkeznek. Egy idöben ugyanazt az utasítást hajtja végre több adaton. Ilyenek a vektor- vagy tömbprocesszoros számítógépek.

MISD (Multi Instruction Stream Single Data Stream): több utasításfolyam alapján egyetlen adatfolyamat feldolgozása. Valójában ilyen gépek nincsenek, de bizonyos értelemben ide vehetjük a pipeline feldolgozást alkalmazó számítógépeket.

MIMD (Multi Instruction Stream Multi Data Stream): több utasításfolyam és több adatfolyam feldolgozása. Ebbe a csoportba tartoznak a multiprocesszoros gépek.

A nagygépek és a kisgépek közötti különbségek:

A nagygépek belsö és külsö perifériális teljesítménye és megbízhatósága jóval nagyobb, mint a kisgépeké.

A kisgépek központi egysége, processzora egyetlen integrált áramköri egységet alkot, míg a nagygépek általában több egységüek.

A kisgépek összeszerelt állapotukban általában egyetlen házban vannak elhelyezve, míg a nagygépek mérete akár több szekrény nagyságúak is.

A magas integráltságú áramkörök (VLSI) nem hoznak létre különbséget, hiszen ma már szinte minden gép kihasználja az áramkör-technika legmagasabb fokát.

A számítógépek struktúrája

A különbözö számítógépek felépítését mindig egy alapgondolat határozza meg.

Tipikus architektúra-elvek

6 tipikus architektúra (struktúra) létezik, melyek jelentös mértékben különböznek egymástól.

1.  Neumann-elvü számítógépek:

A gép vezérlése tárolt program alapján történik.

A gép irányítása vezérlésáramlásos rendszerü, azaz a számítógép vezérlö egysége a tárolt program utasításait egyenként sorra véve oldja meg az adott feladatot. az automatikus programvégrehajtás egyszerüsítése végett a vezérlö egységben egy utasításszámláló regiszter tárolja a soron következö utasítás tárolóbeli helyének címét.

A gép egy közös tárolót tartalmaz, amely egyaránt tárolja a program utasításait és az utasítások által feldolgozandó adatokat is. A program és az adatok kódolására bináris kódrendszert alkalmaz.

A program utasításai által kívánt aritmetikai és logikai müveletek elvégzésére egy önálló egység, az ALU szolgál.

Az adatok és a program bevitelére/kihozatalára önálló egységek szolgálnak.

A teljesítmény növelésében akadályt jelent a processzor és a tároló közötti adatátviteli sebesség korlátozottsága, amelyet a közös program- és adattárolás, vagyis az utasítások soros feldolgozása csak fokoz.

A Neumann-elvü gépek az SISD csoportba tartoznak. A müködésük gyorsításához, a teljesítmény növeléséhez kevés lehetöség van.

A számítógép eröforrásainak egyenletesebb leterhelésére a multiprogramozott üzemmódot alkalmazzák.

A funkcionális egységeket többszörözik, multifunkcionális processzort alakítanak ki.

A processzor tevékenységeket és az I/O müveleteket átlapolással, spooling technikával oldják meg.

2.  Harvard-architektúrájú számítógépek:

A Harvard-architektúrájú számítógépek felépítése ugyanaz, mint a Neumann-elvü gépeké, csupán abban különbözik, hogy külön program és külön adattárolót használ a processzor. A két tárolási funkció szétválasztásával csökken a közös sínrendszer használatából eredö szük keresztmetszet, így növelhetö a gép teljesítménye. Ezek a gépek szintén az SISD csoportba tartoznak.

A külön tárolók használata megszünteti a programutasítások felülírásának lehetöségét, így a futó program nem tudja módosítani önmagát.

3.  Vektorszámítógépek:

A matematikai-tudományos számítások körében gyakran kell számsorozatokkal, vektorokkal müveleteket végezni. Ezekre a müveletekre jellemzö, hogy azonos számításokat kell elvégezni egymás után. Az adatsoron történö müveletvégzés lehetöséget ad azok átlapolt (pipeling) végrehajtására és ezzel a teljesítmény növelésére.

A vektorszámítógépek a folyamatok kezelése szempontjából az SIMD csoportba tartoznak. A vektorprocesszorok teljesítménye függ az adatátlapolás hosszától. Minél több elem feldolgozását lehet átlapolni, annál inkább növekszik a processzor teljesítöképessége. Meg kell oldani a vektorelemek tárolóból történö lehívásának és visszatöltésének hatékony módját is, hiszen a tároló elérési ideje jelentösen csökkenti a számítógép teljesítményét. Ennek megakadályozására a müveletvégzö egység elött és után regiszterláncot alkalmaznak az adatok ideiglenes tárolására, és a tárolóterület több részre felosztva, a vektorelemeket sorra az egymást követö memóriablokkból készíti elö a processzor.

Teljesítöképességüket erösen rontja az, ha skalár mennyiségekkel kell dolgoznia, mert áthaladásuk a feldolgozó láncon idöveszteséget okoz, ezért a vektorprocesszorok mellett külön processzor áll rendelkezésre.

4.  Tömbprocesszoros számítógépek:

A tömbprocesszoros számítógépek a vektorszámítógépek továbbfejlesztett változata. A gépek több processzorral és ehhez kapcsolódó memóriamodullal rendelkeznek.

A vektor- és mátrixmüveletek végrehajtásának sebessége nagymértékben növelhetö, ha valódi párhuzamos müveletvégzés (nem átlapolás) történik a gépekben, vagyis minden processzoron ugyanazt a müveletet hajtja végre a gép, a vektorok vagy a mátrixok különbözö elemeivel. Ezek a gépek is az SIMD csoportba sorolhatók.

A processzorokat és a memóriamodulokat egy vezérelhetö kapcsolóhálózat köti össze, amely lehetövé teszi bármelyik processzor összekapcsolását bármelyik modullal.

5.  Multiprocesszoros számítógépek:

A teljesítöképesség növelésének következö lépcsöfoka a több processzor használata. Lényeges, hogy a processzorok között feladatmegosztás legyen.

Ezek a gépek az MIMD kategóriába tartoznak.

A processzorok közötti, illetve a processzorok és a megosztott memóriamodulok kapcsolatok megvalósítására szolgáló hálózat statikus és dinamikus is lehet. Statikus hálózat esetében a processzorok között állandó struktúrájú a kapcsolatok kiépítése, dinamikus hálózat esetében a processzorok közötti kapcsolatokat igényeknek megfelelöen lehet kialakítani.

A csomópontokban (processzorokban) elhelyezkedö egységek között az adatok továbbítása általában egységes formájú üzenetekben történik. Az üzenetek tartalmazzák a célállomás (fogadó processzor) azonosítóját, valamint a feldolgozandó adatokat és egyéb kiegészítö információkat.

6.  Adatvezérelt számítógépek:

Az adatvezérelt számítógépek alapjaiban különböznek a Neumann-elvü gépektöl. A vezérlés-áramlásos soros utasítás-feldolgozása helyett a feladatokhoz szükséges adatoktól függ a müveletek végrehajtása.

A számítógép logikai struktúráját az elvégzendö müveletek egymáshoz kapcsolódását leíró adatáramlási gráf határozza meg. A csomópontokhoz vannak hozzárendelve az elvégzendö müveletek. Egy-egy ilyen hozzárendelés aritmetikai és logikai müveletek elvégzését, több befutó adat közüli választást, egy adat valamely irányba történö irányítását eredményezi. A gráf éleihez a csomópont által igényelt adatok, illetve a müvelet eredményeként keletkezö adatok vannak hozzárendelve. Az adatáramlási gráf alapján készíti el a fordítóprogram annak programgráfját, amely kijelöli a müveletet és a kapcsolódó adatokat.

Az adatvezérelt számítógépek multiprocesszoros rendszerek, amelyben a processzorokat egy kapcsolóhálózaton keresztül kötik egymáshoz és minden ütemben az adatok egy-egy processzor-pár között mozognak az adatokban elöírt módon. 737f52h

Minden körben a bemeneti adatok és a kimeneti adatok (eredményadatok) kiegészítésre kerülnek a következö elvégzendö utasítás azonosítójával, majd a megjelölt utasítás alapján, a rendszer összepárosítja azzal az adattal, amelynek utasításazonosítója ugyanaz. Ezt követöen a programtárolóból kikeresi az utasítás müveleti kódját és hozzáteszi az adatcsomaghoz, majd ezt még kiegészíti az eredmény következö felhasználási helyének címével. Az így összeállított adatcsomag kerül a processzorba, ahol az elöírt utasítás végrehajtása megtörténik. A kapott eredmény a kapcsolóhálózat segítségével jut tovább a következö végrehajtási lépés elökészítési fázisába, vagy kerül ki a gépböl.

Neumann-elvü számítógépek felépítése, eröforrásai

A Tipikus architektúra-elvek alatt már szó volt a Neumann-elvü gépekröl. Mivel a PC-k is ebbe a csoportba tartoznak, bövebben kitérünk erre az elvre.

A hagyományos (Neumann-elvü) számítógépek felépítésének kidolgozásában hatalmas szerepet játszott a magyar származású Neumann János. Az 1940-es évek közepén fejlesztették ki azt a számítógépet, amely tárolt program alapján dolgozott soros feldolgozás szerint. A mai számítógépek többsége így müködik.

A közös adat- és programtároló alkalmazásának következménye az, hogy a program utasításait a végrehajtás során át lehet írni - mintha az is adat volna. Ezt a lehetöséget ma már nem célszerü kihasználni, hiszen egyrészt a rendelkezésre álló tárolóhely nagysága már többnyire elegendö, másrészt a programok bonyolultsága olyan fokú lett, hogy az ellenörizhetöség hosszadalmas.

Az automata gép hatékonyságának növelésére különbözö önálló egységeket hoztak létre. A mikroszámítógépek esetében ez az elkülönítés már igen jól látható, mivel az egyes egységek vagy egy-egy integrált áramköri egységben (IC-ben), vagy egy-egy áramköri kártyán találhatók.

A számítógép több funkcionális 5 föegységre bontható. Ez a központi egység, a háttértárolók, a perifériák és a sínrendszer.

A különbözö egységek mindig az alaplapon, vagy az alaplapra kapcsolva találhatók. A PC alaplapja a processzorra, a memóriára és a sínrendszerre épül. Erre kapcsolódnak a különféle perifériák.

Ház

A ház (mechanika) külseje teljesen változatos lehet, mégis 2 fö megjelenési formát tudunk elkülöníteni:

desktop (asztali, fekvö elrendezésü),

torony (álló elrendezésü), ezen belül mini-, midi-, és nagytorony.

Léteznek AT, ATX-es számítógép házak, amelyekben különbözö tápegység van. Az AT házak mechanikus kapcsolóval kapcsolható be és ki a számítógép, az ATX-es házak mechanikus nyomógombbal kapcsolhatók be és ki, vagy szoftveresen kapcsolhatóak ki. Az ATX-es ház impulzusjeleket használ.

Az asztali számítógépekben 2 vagy 3 db 5Ľ-es hely van, ahova helyezhetünk, 5Ľ-es floppyt (hajlékonylemez meghajtó) vagy 3˝-et átalakító keretben, winchestert (merevlemez meghajtó) és CD olvasót/írót, stb. Található rajta 1 db 3˝-es foglalat, ide rakhatunk a 3˝-es floppy meghajtót vagy streammer meghajtót.

A minitoronyban 2 db 5Ľ-es hely van és 2 db 3˝-es.

A miditoronyban 3 db 5Ľ-es hely van és 2 db 3˝-es.

A nagytoronyban 5 vagy 6 db 5Ľ-es hely van és 2 db 3˝-es.

A ház elölapján különbözö gombok és lámpák (ledek) találhatók. Ezek elhelyezése, formája, színe igen változatos.

Mindenképpen találhatunk egy fökapcsolót, amellyel áram alá helyezhetjük a számítógépet (ez lehet a ház oldalán vagy hátulján is). Ezt az állapotot egy "Power" feliratú lámpa is jelzi.

Másik gyakori gomb a "Reset", melynek megnyomásával újraindíthatjuk a számítógépet, mintha egy rövid áramszünetet csinálnánk.

A "Turbo" feliratú gomb (ha van) a processzor sebességét (órajel gyakoriságát) tudja két érték között változtatni. Ez általában egy lámpa is szokta jelezni, de van digitális kijelzövel ellátott gép is, mely a két értéket számmal is megjeleníti.

Néhány géptípuson az elölapon található egy zár kis kulccsal. Ennek feladata az, hogy üzemem kívül a gépet lezárva blokkolni lehet a billentyüzetet, így a gépet idegen nem tudja használni. Mivel ezt a védelmet könnyü hatástalanítani, ezért az újabb gépeken már más védelmet alkalmaznak.

Tápegység

A PC házaiban hálózati feszültségröl müködö tápegység van.

A PC házak méretüktöl függöen 180-220 W teljesítményü tápegységet tartalmaznak. Ezek a 220 V-os hálózati feszültségröl üzemeltethetök az európai szabványnak megfelelöen.

Terhelt állapotban a feszültségek egymáshoz viszonyítva legfeljebb 300 ms késéssel elérik a megadott értékeket. A tápfeszültség esetleg rövidre zárása esetén - a felépítésnek köszönhetöen - a tápegység nem károsodik, mert 20 ms-on belül az összes kimenet lezárásra kerül. A napjainkban kapható PC házak tápegységeit rendszerint 2 tápcsatlakozóval szolgáltatják. Ezek közül a két 6 érintkezöset az alaplapra (a fekete föld jelöléssel a közép felé) kell csatlakoztatni. A többi 4 az egyes meghajtók áramellátását szolgálja. Ennek két típusa van, egy a 5,25"-es, egy a 3,5"-es meghajtókhoz.

Alaplap

A 286-os alaplap korában az Intel melletti utángyártók ötlete volt, hogy az alaplap szabványos rendszerelemeit (8237, 8259A, 8254 stb.) célszerü lenne berendezésorientált áramkörökbe integrálni, mert egyszerübb és megbízhatóbb lesz az alaplap. Az ötlet annyira bevált, hogy a következö processzor és alaplap generációknál következetesen továbbvitték egészen a mai napig. Az eredmény egy szinte átláthatatlan dzsungel lett. Számos gyártó sok különbözö elemkészletet (Chipset, lapkakészlet) állított elö, melyek hardveroldalról teljesen eltérnek egymástól, és a mindenkori BIOS feladata szoftveroldalról közös szintre hozni öket.

A lapkaháborúba az Intel sokáig nem szállt be, a Pentium processzorokhoz készített Triton lapkakészlettel azonban De-facto szabványt hozott létre. A funkcionális elemek egybeintegrálása mellett a lapkakészletek egyre inkább az új technológiai megoldások nélkülözhetetlen segítöi lettek (pl. AGP-kártya, PCI-ISA-híd), melyekhez többnyire hajlékonylemezen adott meghajtóprogramok tartoznak. A következökben röviden átnézzük az ismertebb lapkakészleteket a processzorok és a gyártók függvényében.

80286-os alaplap

A 286-os gépek NEAT alaplapjaihoz néhány cég gyártott lapkakészletet (Chips and Technologies, Suntac, Sis stb.). A készletek közös jellemzöje, hogy programozható konfigurációs regiszterekkel rendelkeznek, melyek beállítására a SETUP menüben megjelent az ADVANTED és EASY NEAT CHIPSET REGISTER SETUP (vagy hasonló) menüpont. A készletben lévö elemek száma (kezdetben 4) fokozatosan csökkent egészen az egymorzsás alaplapig. Mintaként a Sis gyártmányú lapkakészletet mutatjuk be. A SiS lapkakészlet három tagból áll, melyek az alábbi feladatokat látják el:

85C401 CPU vezérlés: Gyorstár vezérlés, DRAM vezérlés, árnyék RAM beállítások, gyors A20 Gate átváltás, DRAM átlapolt és lapmódbeállítás, Weitek társprocesszor interfész.

85C402 sínvezérlés, adatpuffer: ISA sínvezérlés, sín órajel beállítás, paritás logika, NMI logika, várakozó állapot logika.

85C206 perifériavezérlés: Két 8259A PIC, két 8237 DMA, 74LS612 DMA lapregiszter, 8254 CTC, MC146818 CMOS óra, egyéb perifériasín-apróságok.

80386-os alaplap

A 386-os alaplapok lapkakészlete hasonlít a 286-os elemekhez. A legfontosabb módosítás a 32 bites sín kezelése. Több gyártó készített chipkészletet, ezekben a leggyakoribb áramkör a 28G-os készletek C206os perifériavezérlöje. Mintaként a Chips and Technologies cég CS8230 típusú készletet mutatjuk be.

A CS8230 AT/386 lapkakészlet hét VLSI áramkört tartalmaz a 386-os PC AT kompatíbilis rendszerek alapfunkcióinak ellátásához. A 82C20G integrált perifériavezérlövel kiegészítve teljes AT gép építhetö fel mindössze 40 IC-t használva (memória áramkörök kivételével). A készlet az alábbi elemeket tartalmazza:

82C301 sínvezérlö: AT sín idözítése, I/O és memória müveletek várakozó állapotai, sínállapotok vezérlési logikája, 3 konfigurációs regiszter, "B" port.

82C302 tárvezérlö: Átlapolás és lapmód beállítás, tárelérés döntési logika (CPU, DMA és frissítés), 14 konfigurációs regiszter.

82C303/82C304 címsín interfész: Címdekóder a többi chip számára, interfész a helyi, periféria és rendszersín között, portcím dekóder kimenetek.

82C305 adatsín interfész (2 darab): Kapcsolat a helyi, rendszer és U O csatornasín között, adatkonverzió.

82C306 vezérlöjel puffer: 14 MHz-es oszcillátor, paritás áramkör.

80486-os alaplap

A PCI felület (Peripheral Components Interconnect) bevezetésével a lapkakészletek felépítése alapvetöen megváltozott. A PCI- és az ISA-felület közötti kapcsolat kezelésére elöször az Intel készített lapkészletet. Ez érthetö, hiszen a PCI fejlesztésében az Intel jelentös részt vállalt. Az Intel lapkakészlet a Saturn fantázianevet kapta, és a következö áramkörökböl áll:

82424TX gyorstár/DMA vezérlö (CDC): A CDC összeköti a CPU sínt a PCI sínnel, elöállítja a cím és vezérlö jeleket, gyorstárat és DRAM vezérlöt tartalmaz. Közvetlen kapcsolatban áll a DPU-val, mely az adatirányításért felelös. A két áramkör azért került külön tokba, mert túl sok kivezetéssel rendelkeznek.

82423TX adatút egység (DPU): Az adatút egység adatvonal meghajtókat tartalmaz, más készletekben a rendszervezérlö áramkörben található.

82378IB rendszer bemenet/kimenet (SIO): A PCI és ISA sín közötti felületet a SIO valósítja meg.

Tartalmazza azokat a szabványos elemeket, melyekböl az ISA és EISA PC-k felépülnek (idözítö, megszakításvezérlö, DMA vezérlö, továbbá a PCI sínhozzárendelöt, mely a CDC-vel együtt két PCI mestert tud kezelni.

Pentium alaplap

Intel lapkakészletek

Az Intel a 486-os PCI lapkakészletröl igen gyorsan váltott Pentium processzorokra, de az eredmény nem volt igazán lenyügözö. A 4 elemböl (82434LX, 82378IB és két 82433FX) álló Mercury fantázianevü Intel készlet volt az elsö, Pentium processzorhoz készült készlet. Sajnos mind a 60-66 MHz-es processzor, mind a hozzá készült lapkakészlet zsákutcának bizonyult. Nem nyújtottak nagyobb teljesítményt, mint egy jó 486DX2-es rendszer, és sokkal többe kerültek. A Mercury készletet nem Pentium tulajdonságokhoz fejlesztették, csak egy továbbfejlesztett 486-os PCI lapkakészlet volt.

Az elsö igazi Pentium képességü lapkakészletet az Intel viszonylag késön jelentette meg. A Triton fantázianevü készlet (82430FX) az alábbi négy elemböl áll:

82437FX Triton rendszervezérlö (TSC): Tartalmazza a gyorstár és operatív tár vezérlöegységet. A vezérlöegység felelös a CPU, gyorstár, operatív tár és PCI sín között adatátvitelért. A 2. szintü gyorstár támogatja a visszaírás (write back) üzemmódot, kapacitása legfeljebb 512 kbájt. A gyorstár szabványos, csoportos (burst) vagy adatcsatornás (pipelined) csoportos statikus RAM elemekböl épülhet fel.

82438FX Tl-iton adatút (TDP) 2 darab: A két TDP feladata a TSC-vel együttmüködés támogatása legfeljebb 128 Mbájt szokásos vagy EDO RAM kapacitásig.

82371FB PCI ISA IDE gyorsító (PIIX): Az áramkör a PCI-ISA hidat valósítja meg, a korábbi SIO áramkör továbbfejlesztett változata. A PIIX felelös a teljes ISA sín kommunikációért. Két DMA és megszakításvezérlöt, idözítöt, energiatakarékos tápellátás-vezérlöt és kibövített IDE felületvezérlöt tartalmaz legfeljebb négy eszköz számára (merevlemez, CD-ROM).

A Triton FX készletet az Intel igen gyorsan továbbfejlesztette. Az új készletek egymástól alig különböznek, mindegyik a 82430 típusjelet viseli, csak az utána következö betü változik meg.

Fontos technológiai lépést jelentett, hogy a TDP áramkört beleintegrálták a TSC IC-be. A PIIX áramkör is folyamatosan fejlödött. Elöször megjelent az USB (Universal Serial Bus, általános soros sín), azután a gyorsabb SDRAM áramkörök támogatása, majd az Ultra-DMA/33 átvitel a megfelelö merevlemez-meghajtókhoz. Az EIDE merevlemezeknél Ultra-DMA átvitel használatához kiegészítö meghajtót (Bus Master Device Driver) kell betölteni, mely az alaplaphoz mellékelt hajlékonylemezen több operációs rendszer változatban található meg.

A 430TX változat PIIX4 áramkörénél esetenként elöfordulhat, hogy a csökkentett (3,3 V) tápfeszültség miatt az ISA bövítökártyák vagy a merevlemez-meghajtók nem müködnek megbízhatóan. A 430VX és TX áramkörök hibájaként róható fel, hogy a gyorsítható memória legfeljebb 64 Mbájt méretü. Ennél nagyobb memóriával rendelkezö gépeknél (pl. NT szerver) emiatt jelentös teljesítménycsökkenés érzékelhetö. Az Intel szerint, ha valakinek 64 Mbájtnál több memória kell, vegyen Pentium II processzoros alaplapot.

Nem Intel lapkakészletek

Az Intel mellett más lapkagyártók is készítenek készleteket, de ök még nem jósolják a Socket 7 processzorok végét. Az utángyártók lapkakészletei a gyorsítható memória méretének növelésére (legalább 5 T2 Mbájt), és a rendszersín sebességének fokozására (75 MHz) törekszenek. A rendszersín sebességének 66 MHz fölé növelése nem veszélytelen. A PCI-felületen 33 MHz-es sebesség engedélyezett. Ha a PCI-sín órajelét a rendszersín órajeléböl osztjuk le, a PCI sebessége meghaladja a 33 MHz-et, és ez néhány kártya hibázásához vezethet. Emiatt néhány lapkakészlet nem rögzíti a PCI sebességét a rendszer órajelhez. A megoldás két különbözö úton lehetséges. Az Apollo VPX készletnél a PCIsín aszinkron müködik a rendszersínhez képest. Az ALI Aladdin V+ készletnél viszont a rendszerórajelet 2, 5-del osztva kapjuk meg a PCI órajelet.

Az 5581 és 5582 SiS készlet belsö felépítése egyforma, a lúvezetésekben van csak különbség közöttük. Ugyanez igaz az 5597 és 5598 SiS készletekre is, melyeknek az a különlegességük, hogy integrált grafikus vezérlöt tartalmaznak (Super TX készlet). A videó információ tárolására az operatív tárból hasítanak ki részt, az eljárást megosztott memóriarendszernek (Shared Memory System) nevezik. A felhasználható videó memória méretét a Setup menüben lehet beállítani az operatív tár rovására.

Az alaplapok teljesítmények meghatározásánál az alaplap, a lapkakészlet és a BIOS játszik szerepet. Emiatt elöfordulhat, hogy két azonos készletböl felépülö alaplap között jelentös különbségek adódnak különbözö BIOS esetén.

Intel PentiumPro és Pentium ll lapkakészletek

A PentiumPro és Pentium II processzorok lapkakészleteinek területén az Intel uralkodó helyzetben van. Az elsö PentiumPro készletet 82440KX típusjelöléssel (nem hivatalos neve: Orion) dobta piacra. A készletbe nyolc áramkör tartozik: három vezérlö (82452KX, 82453KX és 82454KX), a már korábban megismert PCI-ISA híd PIIX áramkör (82371) és négy adatút IC (82451KX). A lapkakészlettel elérhetö teljesítmény asztali gépeknél éppoly kiábrándító, mint az elsö Pentium készlettel (Mercury). Az Orion valójában többprocesszoros rendszerekbe ajánlható. Az Intel felismerte a hibákat, és viszonylag hamar új készlettel jelentkezett, melynek a Natoma fantázianevet adta (82440FX). A Natoma készlettel elérhetö teljesítményt már az asztali gépek is ki tudják használni. A készlet a következö elemekböl áll:

82441FX PCI és memóriavezérlö (PMC): Tartalmazza az operatív tár vezérlöegységet, mely legfeljebb 1 Gbájt méretü FPM (Fast Page Mode), EDO (Extended Data Out) vagy BEDO (Burst EDO) típusú, SIMM vagy DIMM tokozású lehet. A PCM felelös a PCI sín adatátvitelért, vezérli a DBX áramkört, mellyel közösen alkotják a gazda-PCI hidat.

82442FX adatsíngyorsító (DBX): A DBX egyszerübb felépítésü, mint a PCM, valójában a 64 bites CPU - memória utat képezi. Tartalmaz még egy egyéni 16 bit széles adatsínt a PCI átvitelek és a PMC regiszterek kezelésére.

82371SB PCI ISA IDE gyorsító (PIIX3): A PIIX3 áramkör a 430VX és HX készletböl került át a Natoma lapkakészletbe. Fö feladata a PCIISA híd megvalósítása, továbbá tartalmazza a szokásos programozható perifériavezérlö áramköröket (megszakítás, DMA vezérlö, USB port stb.).

A gazdasín (host bus, processzor sín, GTL+) vezérlését is a PCM áramkör hajtja végre, és az ún. I/O-APIC áramkör (Advanced Programmable Interrupt Controller, fejlett programozható megszakításvezérlö) segítségével lehetövé teszi a növelt megszakításfeldolgozást (Enhanced Interrupt Processing). A feldolgozást a PIIX3 áramkör végzi. A többprocesszoros üzemmód igényli az APIC használatát. A készletben nem találunk gyorstárvezérlöt, mivel a PentiumPro processzor beépített gyorstárral és vezérlövel készül.

Tekintve, hogy a Pentium II processzor a külsö CPU sín felöl nézve elvileg egy MMX bövítésekkel ellátott PentiumPro processzor, a 430FX lapkakészlet lehetett az elsö Pentium II készlet. A két processzor közötti szembetünö különbség a tokozásban (Socket 8 és Slot 1 ) van, de ennek a lapkakészlet szempontból nincs jelentösége.

Az 1997 öszén megjelent elsö Pentium II alaplapokban az FX-böl továbbfejlesztett 82440LX készletet találhattuk. Javítottak a gyors SDRAM támogatáson, melynek köszönhetöen a DIM-modulokon EEPROM lapkának kell lennie. A PCI-ISA-hídként használt PIIX4 áramkör (a 82430TX készletböl ismert) ugyanis ebböl olvassa ki a memória IC-k paramétereit, hogy az idözítést optimálisra állítsa be. A 82440LX-re épülö Pentium II alaplapok tehát csak EEPROM áramkörrel szerelt DIM-modulokat fogadnak el, és az alaplap tervezöjétöl függ, hogy SDRAM memóriaelemeken kívül más típust (FPM, EDO, stb.) használhatunk-e. A PIIX4 áramkör 3,3 V tápfeszültséget igényel, ezért a 82430TX készletnél leírtak itt is érvényesek.

A 82440LX készlet másik újdonsága, hogy elsöként támogatja az AGP kártya használatát. A 82240LX készlet (eltekintve a PIIX4 áramkörtöl) egyetlen BGA tokból áll 82443LX jelöléssel, legfeljebb 333 MHz-es processzorral használható.

Az LX lapka továbbfejlesztéseként az Intel további két új készlettel jelent meg a piacon 1998 áprilisában. A 82440BX készlet 400 MHz-es vagy gyorsabb Pentium II processzorokhoz készült, és igen népszerü lett. A 82443BX jelölésü áramkör mellett PIIX4 vagy PIIX4e PCI-ISA- híd IC alkotja a készletet. A BX rendszersín sebessége 66 MHz-röl 100 MHz-re nött, ami egy régi sebességkorlát ledöntését jelenti. A nagyobb rendszersínsebességhez gyorsabb memóriaelemek szükségesek, ezért a BX lapkával szerelt alaplapokon csak 100 MHz-re ajánlott SDRAM áramkörök kerülhetnek (PC 100-DIMMs/, melyeknek okvetlenül kell EEPROM lapkával rendelkezniük. Az órajel hozzárendelés szinkron megoldású, ezért a PCI-sín sebességét a rendszersín sebességének hárommal osztásával kapjuk meg. A BX készlet megengedi korábbi Pentium II processzorok használatát (66 MHz-es rendszersín), ha ez a lehetöség a BIOS Setup-ban is megtalálható.

A 82440EX AGPSet lapkakészlet visszalépést jelent a korábbi fejlödési irányhoz képest, melyet az indokol, hogy a Celeron (Pentium II processzor L2 gyorstár nélkül) processzorokhoz készült. A 440EX és LX lapka lábkompatíbilis, néhány korlátozással azonban EX alaplapok esetén számolnunk kell:

csak egyprocesszoros rendszerekhez felel meg,

nincs ECC hibajavítás a tárolóelemeken,

legfeljebb három PCI aljzat lehet az alaplapon (öthöz képest), csak két DIMM foglalat található az alaplapon,

a rendszersín sebessége legfeljebb 66 MHz lehet.

A lapkakészletek fejlödése nem állt le. Legújabban ismét három típust dobott piacra az Intel. A 82440GX AGPSet készlet a munkaállomások piacát célozza meg. Nem sokban különbözik a BX készlettöl (1 Gbájt helyett 2 Gbájt lehet az operatív tár). A 82450NX PCI Set készletet Xeon szerverekhez tervezték. A szervernek nincs szüksége AGP-kártyára, ezért kimaradt a készletböl az AGP-támogatás. A kezelhetö memória méretét 8 Gbájtra emelték, melyhez címbit permutálást (Addres Bit Permuting) és nagy sávszélességü négyutas átlapolást használnak. A lapka érdekes tulajdonsága, hogy a PCI-sínek több konfigurációra nyitottak: négy darab 32 bites, két darab 64 bites vagy egy 64 bites és két 32 bites sínként üzemelhetnek. A lapkakészlettel a Xeon processzorból négy dolgozhat közös rendszerben, a szám klaszter vezérlövel nyolcra növelhetö. Az NX készlet négy tagból áll: 82451NX memória és I/O hídvezérlö (MIOC), 82454NX PCI bövítö híd (PXB), 82452NX RAS/CAS generátor (RCG) és 82453NX adatút multiplexer (MUX). A 82440ZX AGP Set készlet a 100 MHz-es FSB (front side bus) és SDRAM teljesítményét biztosítja a PC-nek. Az áramkörnek létezik egy olcsóbb, kisebb teljesítményü változata is 82440ZX-66 jelöléssel elsösorban Intel Celeron processzorhoz.

Processzor

4004 processzor

A világ elsö mikroprocesszora, 4-bites adatbusszal és 12-bites címzéssel (maxium 4 Kb memória). 2250 tranzisztorból épül fel.

4040 processzor

A 4004 továbbfejlesztett változata. Bövített utasításkészlete van, és kezeli a megszakításokat (interrupt).

8008 processzor

Az adatbuszt 8-bitesre, a címvezetéket 14-bitesre (maximum 16 Kb memória) bövítették. 300 KHz-es órajelen müködött, 3300 tranzisztort tartalmazott.

8080 processzor

8008-as processzor veremkezeléssel, 16-bites címzéssel (maximum 64 Kb memória). 2, 2.66 és 3.125 MHZ-es változatokban készült, 4500 tranzisztorból áll.

8085 processzor

Új utasításokat és több megszakításvonalat (interrupt line) tartalmaz. 3, 5 és 6 MHz változatban készült. 6200 tranzisztorból áll.

8086/8088 processzor

Az Intel elsö széles körben elterjed processzora, mert az Intel 8088 processzorra épültek az IBM PC és PC/XT rendszerek. 16 bites belsö és 8 (8088), vagy 16 (8086) bites külsö adatbusszal, 20 bites címvezetékkel rendelkezik. Ebben a processzorban jelent meg elöször a szegmentált memóriakezelés. 1 Mb memóriát tud kezelni, 64 Kb-os szegmensekben. 2 mikronos technológiával készült, 4, 5, 8 és 10 MHz-es változatokban. Az utasítás-végrehajtást 4 szakaszra bontották, mindegyikért egy-egy egység felelös: Fetch Unit (az utasítás betöltése a memóriából), Decode Unit (betölti az adatokat, az utasításokat un. micro operation -ökre (uop) bontja), Execute Unit (sorban végrehajtja az uop -okat), Retire Unit (az eredményt visszaírja a megfelelö regiszterbe, portra vagy memóriacímre). 1983-ban megjelent kibövített változatuk a 80186 és 80188. Ezeket már 12.5 és 16 MHz-es változatban is gyártották. 29000 tranzisztort tartalmaz.

80286 processzor

A külsö és belsö adatbusz 16 bites, a címvezetéket 24 bitesre bövítették, így lehetövé vált 16 Mb memória kezelése, de továbbra is csak 64 Kb-os szegmensekben. Megjelent a védett mód (Protected Mode) ami lehetövé teszi az 1 Mb fölötti memóriaterület elérését, és több program párhuzamos futtatását. Ilyenkor a processzor gondoskodik arról, hogy minden program csak a saját memóriaterületére írhasson. Ha mégis illegális elérés történik, akkor a processzor általános védelmi hibát (General Protection Fault) generál. Így lehetövé vált többfeladatos operációs rendszerek (pl: Windows) futtatása. A védett mód nagy elönye, hogy az op. rendszer a fizikai memóriában elmozgassa a futó programok szegmenseit, anélkül, hogy ezt a programok érzékelnék. 6, 8, 10, 12, 16 és 20 MHz-es változatban gyártották. Erre a processzorra épültek az IBM PC/AT rendszerek. 134000 tranzisztorból áll.

80386 processzor

32-bites belsö, 32 (DX: Double-word eXternal) vagy 16 (SX: Single-word eXternal) bites külsö adatbuszt, és 32 bites címvezetéket tartalmaz. Így az elérhetö memória mérete 4 Gb, és a 64 Kb-os szegmenskorlátozás is megszünt. Tartalmazza az eddig meglévö utasítások 32-bites változatait, és új, bittesztelö és bitkeresö utasításokat is. Megjelent a virtual 8086 mode, ami több 8086 processzor egymástól független emulálását jelenti. Két új szegmensregisztert is beépítettek. A pipeline technikának köszönhetöen az utasítás-végrehajtó egységek már párhuzamosan dolgozhatnak. Pl. amikor az Execute Unit egy uop végrehajtásán dolgozik, a Fetch és Decode Unitok már a következö utasítást töltik be, és szedik szét uop -okra, a Retire Unit pedig még az elözö müvelet eredményét írja vissza. Így a négy egység müködése folyamatossá válik. 12, 16, 20, 25 és 33 MHz-es változatban gyártották, 0.8 mikronos technológiával. A tranzisztorok száma 275000.

80486 processzor

Továbbfejlesztették a párhuzamos végrehajtást azzal, hogy a Decode és az Execute Unit-ot 5 egysége bontották fel, és ezek közül bármelyik párhuzamosan müködhet. Beépítettek egy 8 Kb-os L1 cache -t, ami a memória-elérést jelentösen felgyorsította. A DX jelzésü típusoknak van egy beépített lebegöpontos matematikai egysége (FPU - Floating-Point math Unit), az SX-ekböl ez hiányzik. A DX változat képes egy lebegöpontos és egy fixpontos müveletet párhuzamosan végezni. 20, 25, 33 és 50 MHz-es változatban gyártották. 1992 márciusban jelent meg DX2 változat a már rendszersín órajelének kétszeresével, 40, 50 vagy 66 MHz-en müködik. Ekkor kellett elöször, hogy a magas üzemi hömérséklet miatt, a processzora hütöbordát, illetve ventilátort szerelni. 1994 márciusban kezdték gyártani a DX4-et, ami a külsö órajelet háromszorozta, és 5 volt helyett 3.6 voltot használt. A Pentiumhoz hasonlóan 2X8Kb belsö cache-t tartalmaz, 0.6 mikronos technológiával gyártották, 75 és 100 MHz-es változatban. 1.2 millió tranzisztorból épül fel.

Pentium processzorok

A Pentium processzorok elsö példányai 60-66 MHz sebességgel, 5 V tápfeszültségröl üzemelnek.. A következö fokozatot jelentö 75 MHz-es (és gyorsabb) processzorok belsö sokszorozót használnak (1,5 - 3, 5 szorzó). A szorzótényezöt az alaplap átkötéseivel lehet beállítani. Az alaplapon lévö foglalat típusa is megváltozott, Socket 5 vagy Socket 7 aljzat kell az alaplapon. Vigyázzunk azonban arra, hogy a processzor órajelének állításával a rendszer többi órajele is megváltozik! A PCI-alaplapon az ISA-felület átviteli sebessége legfeljebb 8,33 MHz, a PCI-felületét pedig 33 MHz lehet. Az órajel képzése a szabványos 14,318 MHz-es jelböl fáziszárt hurokkal történik (PLL). A processzor órajel belsö szorzóját külön átkötés/elv határozzák meg (pl. 75 MHz-es Pentiumnál 1,5).

A Pentium processzorok új generációját jelenti az MMX (Multi Media Extension, multimédia bövítések) processzor. Ez 57 új parancsot képes értelmezni, amelyek föképp a képfeldolgozásra, video- és hangalkalmazások támogatására vonatkoznak. Sajnos, a multimédia-képességek kihasználására kevés program létezik. Feltétlen elönyt jelent viszont, hogy mind az adatok, mind pedig az utasítások belsö gyorstára (L1 cache) megkétszerezödött, azaz 16-16 kbájt méretü lett. Az MMX processzorok újdonsága az is, hogy a külön tápfeszültségröl üzemel a CPU belsö magja (2,8 V), és a kimeneti meghajtó fokozat (3,3 V). A lábkiosztásnál ezt a két feszültséget a Vcc2 (mag) és Vcc3 (I/O) különbözteti meg.

PentiumPro processzorok

Az Intel 1995-ben fejlesztette ki a Pentium processzorok következö generációját. A PentiumPro processzor eltér a négyzetes felépítéstöl, mert egyetlen tokba integrálták a processzort, és egy 256/512 kbájt méretü másodlagos gyorstárat /L2 cache). Az L2 gyorsítót a processzor saját órajelének sebességével használhatja. Ezzel a teljesítménye jelentösen megnött, mert az MMX és az elsö Pentium II processzorok is csak az órajel felével járathatják a gyorsítót. Az elsödleges gyorstár mérete (L1 cache) viszont megmaradt az eredeti 8 + 8 kbájton. A PentiumPro processzorok 150, 1 G6, 180 és 200 MHz-es változatban kaphatók, mindegyik 66 MHz-es rendszersínsebességgel müködik. Méretének köszönhetöen a PentiumPro processzorokhoz saját foglalatot kellett kifejleszteni, mely a Socket 8 nevet kapta. Több (legfeljebb négy) PentiumPro processzor közös rendszerbe köthetö.

A címsín szélességét 3G bitre növelték, így a fizikailag címezhetö memória mérete G4 Gbájtra emelkedett. Az utasításkészletben csak egyetlen utasítás változott meg. Az x86 utasítások feldolgozása a PentiumPro processzoroknál alapvetöen módosult. Az utasítást a processzor mikromüveletekre bontja le, amelyeket öt párhuzamos feldolgozóegység hajt végre. Az elv a RISC technikában vált ismertté. A PentiumPro processzor kívülröl CISC processzorként (összetett, de lassan végrehajtott utasítások, belülröl RISC processzorként (egyszerü, de gyors végrehajtású utasítások) müködik. Az ugrás elöjelzö egységet is továbbfejlesztették. A várható következö ugrási címeket tároló puffer ennél a processzornál 512 bejegyzés fogadására képes.

A PentiumPro processzor széles körü elterjedését gátolta, hogy csak az Intel tervezett a processzorhoz lapkakészletet, és az is, hogy a Pentium II processzorok hamar megjelentek a piacon. A Pentium II Xeon processzort tekinthetjük a PentiumPro processzor követöjének.

Pentium II processzorok

Az Intel a Pentium II processzornál ismét szakított egy hagyománnyal. Már a PentiumPro foglalata sem illik igazán a Socket x sorozatba, a Pentium II processzorok számára viszont új foglalatot fejlesztettek ki. A Pentium II CPU tulajdonképpen egy PentiumPro processzor MMX utasításkészlettel. Az L2 gyorstárat azonban nem a processzorral közös tokba integrálták, hanem egy bedugható kártyán a processzor mellett találjuk meg. A bedugható kártya élcsatlakozóval kapcsolódik az alaplapon kialakított új foglalatba, melyet Slot 1-nek neveznek. Az Intel azért választott új aljzatot, mert a Socket 7 a sín áteresztöképességét korlátozza. A növekvö sebességü processzorokhoz gyorsabb sín kell a teljesítmény kihasználásához. A két független sín architektúra (DIB, Dual Independent Bus) gyorsabb müködést tesz lehetövé, de ehhez az L2 gyorstárnak közel kell lenni a processzorhoz. Az egyoldalas élcsatlakozós érintkezöket SEC-nek (Single Edge Contact), a dobozba zárt szerelvényt pedig SECC-nek (vagy SEC Cartridge-nak) nevezik.

Az új kártya használatához két feladatot kellett megoldani: a SECC rögzítését az alaplaphoz és a processzor hütését. A segédkártya mechanikus rögzítésü, a Pentium II processzorok alaplapba építése komoly szerelési feladatot jelent a felhasználónak. A processzor hütését növelt teljesítményü ventilátor végzi, melyet lemezcsavarokkal vagy bepattanó fülekkel rögzítenek a processzor szerelvényhez.

A két független sínarchitektúrát (DIB) az Intel elöször a PentiumPro processzorban hozta létre az átviteli korlátok csökkentésére. Az egyik sín (FSB, front side bus, rendszer sín) a processzor és az operatív tár között, a másik sín (BSB, back side bus) a processzor és az L2 gyorstár között teremt kapcsolatot. A függetlenség azt jelenti, hogy a processzor a két sínt egymástól függetlenül, akár egyszerre is használhatja.

Az elsö Pentium II processzor Klamath néven vált ismertté. Az Intel nem sokkal az MMX processzorok után jelentette meg, a 233-300 MHz sebességtartományt fedi le: Az 512 kbájt méretü L2 gyorstár négy 7 ns sebességü modulból áll, melyhez egy 82459AB tag memória IC tartozik a kártya túloldalán. A gyorstár a processzor órajel felével müködik. A processzor 0,35 mikronos technológiával készül, ezért felülete nagyobb a késöbbi Pentium II processzoroknál, és több höt is termel.

A második Pentium II processzor 1998 tavaszán került piacra Deschutes néven (333-400 MHz). Az Intel a Deschutes processzor gyártásánál alkalmazta elöször a 0,25 mikronos technológiát, melynek a nagyobb sebesség, az alacsonyabb tápfeszültség és a kisebb hötermelés köszönhetö. A disszipáció csökkenését eredményezi a processzor 2 V-os tápfeszültsége is. A processzor sebességéhez a gyorstárnak is igazodnia kell. Az 512 kbájt méretü L2 gyorstárat nagyobb alkatrészsürüséggel két modulba tudták beépíteni. Az elérési idöt 5, 5 ns (333 MHz) ill. 5 ns (400 MHz) értékre csökkentették. A tag RAM típusa is megváltozott 82459AC, illetve 82459AD áramkörre. Az új generációs Pentium II processzorok már 100 MHz-es FSB frekvencián üzemelnek. A növelt FSB-sebesség gyorsabb, 100 MHz-re készített SDRAM áramköröket igényel. A Pentium II processzorok képesek az operatív tárral 100 MHz-es sínen adatot cserélni, de a Klamath és a 333 MHzes Deschutes csak 66 MHz-es FSB-t használ. Az Intel BX lapkakészlete felismeri, hogy milyen processzorral dolgozik együtt, ezért a legtöbb BX alaplap követi az Intel-elöírásokat, és automatikusan kiválasztja az FSB (rendszersín) sebességét.

A Pentium II processzorok hagyományos alaplapba (Socket 7) építése nem lehetséges. Ha át kívánunk térni Pentium II-re, új alaplapot kell vennünk, mely már ATX formában készült, ezért valószínüleg új számítógépházra és tápegységre is szükségünk lesz. Ezenkívül operatív memóriát is cserélnünk kell 100 MHz-es SDRAM DIMM kártyára, ha 350 MHz-es vagy annál gyorsabb processzorra váltunk. Nem volt alaptalan tehát az Intel elgondolása, hogy olcsó asztali gépekhez kedvezö árú, de gyors Pentium II processzort készít. Az új, egyszerüsített Pentium II processzornak a Celeron fantázianevet adta.

Az Intel Celeron processzor asztali számítógépekhez készült, Intel P6 mikroarchitektúrán alapszik, mint a többi Pentium II processzor. A Celeron tervezésekor a Deschutes processzorból indultak ki, és kihagyták az L2 gyorstárat. Az MMX technológián alapuló dinamikus végrehajtási képességgel rendelkezik. A processzornak a 266 és a 300 MHz sebességü változata jelent meg elöször, Socket 370 (PPGA, Plastic Pin Grid Array) és Slotl kivitelü tokozásban. Az L2 gyorstár hiánya jelentös teljesítménycsökkenést eredményezett, ezért a késöbbi Celeron változatok (Celeron Mendocino = 300A, 333, 3G6 MHz) már 128 kbájt L2 gyorstárat tartalmaznak. A Celeron processzorok csak 66 MHz-es rendszersínsebességgel müködnek, és nem támogatják a többprocesszoros üzemmódot. Az L2 gyorsító utólagos beépítése sem a CPU kártyára, sem az alaplapra nem lehetséges, mert a processzorhoz tervezett 440EX lapkakészlet ezt nem támogatja.

A Celeron processzor is segédkártyára van szerelve, amely azonban nincs bedobozolva. A meztelen processzorszerelvényt SEPRnek (Single Edge Procesor Package) nevezik. A doboz hiánya miatt viszont a CPUkártya rögzítését és a processzor hütését másképp kellett megoldani, mint a többi Pentium II processzornál, azaz a Celeron processzor csak a rögzítö szerelvényekkel együtt cserélhetö az alaplapon más processzorokra.

A Pentium II Xeon processzor 1998 júniusában került piacra. Teljesítménye alapján elsösorban hálózati kiszolgálókba (szerverekbe) és grafikus munkaállomáshoz szánta az Intel. A processzort és az L2 gyorstárat - a korábbiakhoz hasonlóan - egy dobozba zárt élcsatlakozós kár a hordozza, de a doboz mérete nagyobb az elözö Pentium II dobozoknál, és az élcsatlakozó is több érintkezöt tartalmaz. Az ehhez tartozó új foglalatot Slot 2-nek nevezték el. Az elsö változatokban a CPU 400 MHz-es, az L2 gyorstár pedig 512, illetve 1024 kilobájt méretü, a rendszersín 100 MHz-es. Késöbb megjelent a 450 MHz-es CPU, illetve a 2048 kilobájtos L2 gyorstáras kivitel. A Xeon processzor valójában egy Deschutes magból és gyors, nagyméretü L2 gyorstárból áll. Az L2 memória a processzor mag sebességével használható, mint a PentiumPro processzoroknál. Az ehhez szükséges igen gyors memóriát maga az Intel gyártja, melyet CSRAM-nak (Costum Static RAM) nevez. Az IC 512 kbájt méretü, ezért a 2048 kbájtos gyorstárhoz négy darab szükséges. Az L2 mérete és hütési igénye indokolj a a Xeon-doboz nagyobb méretét.

A gyorstár mellett néhány kellemes új tulajdonsággal is rendelkezik a Xeon. Elöször a többprocesszoros rendszerek támogatását említjük, mely utoljára a PentiumPro képessége volt. A Xeon processzorból négy köthetö közös rendszerbe, 450NX lapkával és klasztervezérlövel pedig nyolc. Az új 36 bites címzési móddal (PSE36) a címezhetö (és gyorsítható) memória mérete G4 Gbájtra nött. A legtöbb szerver igényli a memória ellenörzö és javító algoritmust (ECC), ezért a Xeon a 440GX és 450NX lapkakészlettel mind az operatív tárhoz, mind pedig az L2 memóriához használja az ECC-t.

A Xeon CPU képes arra, hogy külsö kérésre adatokat szolgáltasson magáról. Az adat lehet statikus (gyártási szám, órajel frekvencia, L2 gyorstár nagysága) és dinamikus (hömérséklet, feldolgozási sebesség. A segédkártyán elhelyezett információs memóriában (PIROM, Processor Information ROM) a rendszer müködésére jellemzö adatok gyüjthetök, amelyek a számítógép felügyeletét segítik. A memóriában a számítógépgyártók a saját rendszerfelügyelö programjukat információval kiszolgáló modult is elhelyezhetnek.

A processzorok fejlödése még nem ért a lehetöségek határára. Az Intel (és a többi processzorgyártó cég is) folyamatosan fejleszti processzorait, melyek már a Pentium III kategóriába tartoznak (Katmai, Willamette, Merced stb.).

Pentium III processzor

1.8 volt feszültséget használ. Tartalmaz egy új, 70 utasításból álló kiegészítö utasításkészletet és 8 db 128-bites regisztert (XMM0-XMM7). Ezt a bövítést elöször csak KNI-nek (Katmai New Istuctions) hívtak, de végül az SSE (Streaming SIMD Extension) nevet kapta (SIMD - Single Instruction Multiple Data). Mindegyik darab egy egyedi, 96-bites azonosítószámot, aminek kiolvashatóságát a BIOS-ban ki lehet kapcsolni. Beépítettek egy hardware véletlenszám-generátort, aminek fontos szerepe lehet az adattikosításban. 450, 500, 550, 600 és 650 MHz-es változatok léteznek, a 650 MHz-es 2.05 volt feszültséget használ. Megjelent egy 600B nevü változat, ami 133 MHz-es buszfrekvenciát használ. Az Intel speciális hütéssel feltuningolt egy Pentium III-mat 1 GHz-re. Még 1999-ben várhatóak a 0,18 mikronos technológiával készült Pentium III-ak, állítólag PPGA tokozású változat is lesz.

Pentium kompatíbilis processzorok

Már néhány éve megtört az Intel monopóliuma a processzorpiacon. Sok cég jelent meg saját fejlesztésü PC-kompatíbilis processzorral. Ilyen cégek elsösorban az AMD (Advanced Micro Devices), Cyrix, Texas Instruments és UMC. Az utángyártók processzorai több generáció óta kompatíbilisek az eredeti Intel processzorokkal, esetenként jobb paraméterekkel is rendelkeznek vagy olcsóbbak.

Cyrix 6x86 és 6x86MX

Az elsö Pentium-kompatíbilis processzort a Cyrix cég készítette 6x86 jelöléssel (fantázianeve: M1 /. Az IBM is ugyanilyen néven dobott piacra processzort, de ez is Cyrix fejlesztésü. A Cyrix nem gyárt processzorokat, az IBM és SGS cég készíti processzorait. Az akkori idökben leggyorsabb processzor 150 MHz-es órajelet használ, és a 6x86 P200+ jelölése kissé megtévesztö. A jelölés és tényleges órajel közti különbség az ún. P-viszonnyal magyarázható.

A processzorok teljesítménymérése különbözö Benchmark-programokkal történik, melyek jellemzö alkalmazások gyüjteményét tartalmazzák (szövegfeldolgozás, grafika, táblázatkezelés, kiadványszerkesztés stb. ). Az AMD, Cyrix, IBM és SGS közös tesztprogram használatában egyezett meg (Ziff Davis: Winstone), mely az eredeti Pentiumhoz képest minösít: ezt nevezik P-viszonynak. Például a Cyrix 6x86 P200+ processzor egy 200 MHz-es Pentiummal azonos teljesítményt nyújt. A dolognak csak az a szépséghibája, hogy a Winstone nem végez lebegöpontos müveletsebesség-tesztet.

A Cyrix processzor L1 gyorstára is 16 kbájt méretü, de nincs szétválasztva adat és kód részre. Szoftver szempontból ez nem okoz gondot. A 6x86 P200+ processzor 75 MHz-es órajelet kap, melyet belül kétszerez. A 75 MHz-es órajelböl 37,5 MHz-es PCI sebesség következik, mely magasabb a megengedettnél. Elöfordul, hogy némelyik PCI-kártya emiatt müködésképtelen lesz. Ha Cyrix processzort választunk, ügyeljünk arra is, hogy az alaplap és a BIOS Setup illeszkedjen a processzorhoz! Az 1996 közepe után készült alaplapok zöme felismeri a Cyrix processzort, de nem biztos, hogy az összes változatát is kezelni tudja, és a kézikönyv sem tartalmazza a szükséges átkötés beállítást.

A 6x86 processzor multimédiás továbbfejlesztése a 6x86MX (M2) processzor. Az L1 gyorstár továbbra is osztatlan, de mérete megnött 64 kbájtra. Az Intel MMX processzorral egyezöen kettös tápfeszültséget igényel (2, 8 V a magnak, és 3,4 V a be/kimenetnek). A processzorcsalád tagjainak sebességi jellemzöit az 1-8. táblázat tartalmazza.

A legújabb, M-II-300 jelölésü Cyrix processzor 66 MHz rendszer órajellel müködik Super Socket 7 foglalatban. Gyorsabban fut, mint egy 266 MHz-es Celeron. Teljesítménye a Pentium II 300 MHz-es CPUval mérhetö össze, de sokkal olcsóbban vehetjük meg.

AMD K5 és K6

A leggyorsabb 386-os processzort gyártó AMD cég egy sor 486-os processzort is elöállított. Az elsö Pentium típusú AMD processzor az 5x86 PR75, de ez nem Pentium kompatíbilis. A PR75 azt jelenti, hogy teljesítményében egy 75 MHz-es Pentiumhoz hasonlítható. Az elsö igazi Pentium kompatíbilis AMD processzor a K5x86 (röviden K5) jelölést viseli. A sebességtartomány 75 MHz-töl 133 MHz-ig terjed, és a Cyrix processzornál leírtakhoz hasonlóan a jelölésnél figyelembe kell venni a P-viszonyt. Például az AMD K5x86 PR166 belül 133 MHz-en dolgozik, de a Pentium 166 MHz-es processzorhoz mérhetö. Licenszjogok miatt az AMD-processzor belsö felépítése különbözik a Pentium processzortól, melynek elsösorban a lebegöpontos müveleteknél mutatott viszonylag kis teljesítmény a következménye. Az L1 gyorstár osztott, mérete kétszerese a Pentium processzorénak (2x 16 kbájt). Ennek köszönhetöen a K5-ös szinte minden Pentium alaplapban gond nélkül müködik. A K5 processzor különlegessége, hogy a PentiumPro-hoz hasonlóan mikralépésekre bontja le az utasítás-végrehajtást (ROPs, RISC Operations).

1997 áprilisában meglepetést okozott az AMD a K6 processzor megjelentetésével. A meglepetést az MMX képességek Socket 7 foglalatba integrálása, és a Pentium II képesség jelentette. A K6 technológia a NexGen cégtöl származik. Az AMD megvásárolta a NexGent, megegyezett az Intel céggel az MMX jelölés használatában, és piacra dobta a K6 processzort. Az alaplap sebességre vonatkozó átkötéseit minden esetben a tényleges CPU órának megfelelöen kell beállítani. A K6 processzor L1 gyorstára a Pentium MMX processzorok kétszerese, 2 x 32 kbájt méretü. A RISC jellegü végrehajtást megtartották, egy órajel alatt négy mikromüvelet feldolgozása történik meg. A K6 processzorok szorzójának beállításához az alaplapon három átkötés szükséges.

Az Intel Pentium II megjelenését követöen az AMD is új processzorral állt elö. A K6-2 jelölést viselö CPU a 233-400 MHz tartományt fedi le, a gyorsabb processzorok 100 MHz-es rendszersín meghajtására is képesek. A processzor a három dimenziós alkalmazások (3D) futtatására specializálódott. A Pentium II processzorok a 3D alkalmazásokat brutális társprocesszoruk segítségével gyorsítják. Az AMD elegánsabb megoldást választott a 3D teljesítmény növelésére. A társprocesszorok számos összetett lebegöpontos számítására képesek, melyekböl egy 3D alkalmazás csak néhányat használ ki. Az AMD kiemelte ezt a néhány utasítást, és lehetövé tette, hogy a processzor ezeket egyszerre több adaton hajtsa végre. A K6-2 CPU új utasításkészlete "3DNow!" néven vált ismertté.

Azt az eljárást, amikor összefogunk néhány adatcsomagot, és ezeken egyszerre hajtunk végre müveleteket SIMD-nek (Single Instruction Multiple Data), egy utasítás, több adat) nevezik. Ez nem azt jelenti, hogy csak egy utasítás kell az adatok feldolgozásához, hanem egy utasítás több adaton azonos sorrendben és egyszerre hajtható végre. A háromdimenziós megjelenítés (rendering) során rengeteg mátrixmüveletet kell végrehajtani, ahol az SIMD-eljárás jelentös mértékben lerövidíti a szükséges idöt. A SIMD elsö megvalósítása az Intel MMX processzorokban történt meg egész számokhoz. Lebegöpontos számokkal a Katmai és a K6-2 processzor képes SIMD müködésre.

Memória

A számítógépek legfontosabb eröforrása a processzor mellett a memória. A tárolóban található a végrehajtás alatt lévö program és a feldolgozásban használt adatok is.

A memória legkisebb tárolási egysége az egy bit tárolására szolgáló elemi rész. A processzor által fizikailag egy egységként kezelhetö legkisebb memóriaterület ennél nagyobb, ezt az egységet rekesznek (cella) nevezzük. Ennek mértéke az egyes géptípusoknál más és más lehet, de általában 1 byte (8 bit) nagyságú.

Minden fizikailag önállóan kezelhetö rekesz címmel (address) rendelkezik, amelyalapján a tárolóhelyet a processzor ki tudja választani és abban adatot tud elhelyezni, vagy adatot tud onnan kiolvasni. A rekeszek címeit 0-val kezdödö növekvö sorszámok alkotják. Fontos a cím lehetséges mérete, azaz az, hogy hány bináris helyiértéket lehet felhasználni a cím értékének leírására. Ha ez pl. 16 bit, akkor a maximális tárolóhely sorszám, azaz cím 65535 (2¹⁶-1) lehet. Tehát ennél több tárolóhelyet közvetlen módon nem tud kezelni a processzor. Ez alkotja a címezhetö tartományt.

Az aritmetikai müveletvégzés során egy-egy számadat leírására nem elegendö 1 byte, ezért egységenként 2, esetleg 4-8byte-ot használ a processzor. Ezt a feldolgozásoknál használt méretet szónak (word-nek) nevezzük - ez nem fizikai, hanem logikai adatmennyiség.

RAM (Random Access Memory):

Írhatók és olvashatók, vagyis általános célra használhatók. Ilyen eszközöket kell használni a központi memóriákhoz, mert ezek esetében kötelezö az adatírási lehetöség. A RAM tárolók egyik típusa a dinamikus RAM (DRAM), mely alacsony teljesítményü, de tartalmát rövid idö alatt elveszti, ezért ciklikusan fel kell újítani. Már elérik a 8,16, söt 32Mbyte méretet is. 1 bit tárolásához 1 FET szükséges. Sebességük 70-150ns (bövítö RAM), de a VRAM-ok (video RAM-ok) elérik a 20ns-ot is. A tárolók másik típusa a statikus RAM (SRAM), amely nem igényli az állandó újítást, és gyorsabb, viszont kisebb kapacitásúak. Sebességük 10-20ns között mozog (a CACHE memória 15ns-os elérési idejü), méretük 64-512Kbyte nagyságú. Hogy kikapcsolás után is megtartsa az információt - mivel kis teljesítményü - egy lítium elemmel biztosítják a tápellátását (CMOS).

A RAM-oknak nagy felhasználási köre. Általában bövítö RAM-ként, CACHE memóriaként és perifériák bövítö RAM-jaiként (video RAM, hangkártyák RAM-jai), illetve CMOS-ként alkalmazzák öket.

ROM (Read Only Memory):

Csak olvasható memória, melyet közvetlenül nem tudunk módosítani. Több csoportja létezik: vannak, amelyek csak egyszer ölthetök fel a gyártás során (ROM), vannak, melyeket a felhasználó tölthet fel egyszer (PROM - Programmed ROM), vannak, melyek speciális úton törölhetök (EPROM - Erasable PROM).

A tárakba történö íráshoz vagy olvasáshoz meg kell adni a keresett tárolóhely címét, amit a címregiszter (MAR - Memory Address Register) fogad be és ennek tartalma vezérli a memória kiválasztó áramköreit. Az adatregiszter (MDR - Memory Data Register) a beírandó vagy kiolvasott adatot ideiglenesen befogadja.

Bövítö RAM

A számítógép egyik fö egysége. Több típusa létezik: DIP tokos (közvetlenül az alaplapra volt szerelve) - szószélesség 1 bit, szószám több. SIP tüs csatlakozós - 256 Kbyte, 1Mbyte, 9 bites (8 adatbit, 1 paritás-ellenörzö bit). SIMM késes - 9 bites, 256 Kbyte, 1Mbyte, 4Mbyte; 32 bites (paritás bitek nélkül); 32bytes generált paritás-ellenörzéssel; 36 bites 1Mb, 4Mb, 8Mb, 16Mb, illetve 32Mbyte. EDO - 32 bites és magán a memóriamodulon elhelyeznek egy CACHE RAM-ot.

SIMM

Talán a legnyilvánvalóbb dolog a SIMM-ekröl, hogy az alaplapon közel függölegesen állnak aljzatukban. Ennek két elönye van: helyet takarít meg az alaplapon és jó levegöáramlást biztosít a chipek körül. Továbbá ezeket a modulokat könnyebb kezelni, mint az egyes memóriachipeket, és bárki könnyen beépítheti öket.

A SIMM-eknek 30 és 72 tüs változata ismeretes. A 30 tus SIMM-ek 8 bites DRAM-okat használnak, a 72 tüsek 32 biteseket. Általában 4 darab 8 bites SIMM tud ugyanannyi adatot tárolni, mint egy 32 bites SIMM. A SIMM-ek úgy vannak tervezve, hogy 8, 9, 32 vagy 36 bitet olvasnak egyszerre. A 9 és 36 bites SIMM-eknek egy bitjük van a paritás ellenörzésére. Ha a PC paritásos memóriát vár el, és mi paritás nélküli SIMM-et teszünk a gépbe, akkor a gép nem fogja felismerni a plusz memóriát.

A SIMM-ek széleskörü elterjedésének következménye, hogy a gépbe rakható, egykor oly népszeru memóriakártyák eltüntek. Egy másik következmény, hogy a bövítésre használható memóriamodulok típusa a gyártó által tervezett típusokra korlátozódik. Memóriabövítéskor legyünk óvatosak, hogy az elöírt típust vásároljuk meg.

DIMM

A SIMM-ek lassan átadják a helyüket a DIMM-eknek, amelyek kétszer annyi memóriát tartanak ugyanakkora helyen, mint a SIMM-ek. A DIMM-ek mindkét oldalán vannak DRAM-ok és érintkezök, a SIMM-eknél csak az egyik oldalon. Jelenleg a piac több mint háromnegyed részét a SIMM-ek uralják, de részarányuk várhatóan három éven belül egynegyedre csökken. A DIMM-ek jelenleg drágábbak, mint az ugyanolyan kapacitású és sebességü SIMM-ek.

EDO RAM

Az EDORAM az új PC-s memóriatechnológia eredménye. A hagyományos DRAM-hoz képest mintegy 10%-kal gyorsítja a memóriamüveleteket. Az EDORAM kiküszöböli a várakozást a memóriából történö, egymást követö olvasási müveletek között, és ezáltal gyorsabb hozzáférést biztosít a memóriához. Az ábra azt szemlélteti, hogy míg a közönséges DRAM-nak az A és B blokk kiolvasása közben egy várakozást kell beiktatni a memória felfrissítése céljából, addig az EDORAM várakozás nélkül tudja ugyanezt az olvasási feladatot végrehajtani.

A valóságban az történik, hogy egy DRAM mátrixban az információ kiolvasásához elektromos vonalakat kell feltölteni. A vonalak stabilizálódása idöbe telik. Ha a CPU túl gyors, akkor nincs ideje megvárni a válaszokat, és azokat nem tudja megbízhatóan kiolvasni. Az EDORAM-ban reteszeket, vagy másodlagos memóriákat adnak a meglévö memóriacellákhoz, amelyek addig tartják stabilan a DRAM-ból kiolvasott információt, hogy azok megbízhatóan elérhessék a CPU-t. E chipeknek 50 MHz-es rendszerbusz-sebességig jól kell müködniük.

Az EDORAM nemcsak gyorsabban szállítja az adatokat a processzorhoz, mint a közönséges DRAM, de kevesebb energiát is fogyaszt, és ez különösen vonzóvá teszi a kisméretü hordozható számítógépekben (noteszgépekben és hasonlókban) való alkalmazásokra. Csökkenti a másodszintü cache iránti igényt az egyszerübb és olcsóbb pentiumos gépekben. Sajnos nem kompatibilis a 386-os, 486-os és a régebbi pentiumos gépekkel sem.

CD RAM (cached DRAM)

Egy újabb lehetöség a gyorsabb memória-hozzáférésre az, hogy cache-t adnak a memóriához, de a memória chipjén. A hangsúly azon van, hogy a cache a memóriachipre kerül. Ezt a megoldást gyakran CDRAM-nak (vagy cache-sel ellátott DRAM-nak), vagy a memóriachipre telepített cache-sel ellátott dinamikus RAM-nak nevezik. Ugyanezt a megoldást takarja az EDRAM (enhanced DRAM) elnevezés is. A cache gyorsabban tud reagálni a CPU kéréseire, ha a keresett információ már eleve benne van.

A sebességnövelés másik lehetösége, hogy a lassú DRAM-ból az adatokat nagy blokkokban hozzák el a belsö buszok segítségével. Például a Mitsubishi CDRAM-jain (4 Mbites és 16 Mbites chipek) van egy 16 Kbites cache, 128 bites vonalakkal. Amikor adatkérés történik, a DRAM egy teljes 128 bites blokkot küld a gyors SRAM-nak. Ha a következö keresett cím ebben a blokkban van - miként ez gyakran elö is fordul - , a chip azonnal szolgáltathatja az információt. A cache-ek és a buszok méretének optimális kiválasztása még mindig a "müvészet" kategóriájába tartozik. Van olyan cég, amely 2048 bit széles buszt használ, a 4 Mbites DRAM-on lévö 8 Kbites SRAM feltöltésére.

A CDRAM-tól eltérö, de vele versengö megoldás a szinkron DRAM (vagy SDRAM). A szinkron DRAM-mal ellátott rendszerekben a CPU-t és az SDRAM-ot ugyanannak az órának a jelével kötik egymáshoz, szinkronizálják.

A gyorsabb rendszerek drágábbak, mert az árnak fedeznie kell a SDRAM meghajtásához szükséges különbözö logikai chipek árát is. A CDRAM és az SDRAM a 66 MHz-nél nagyobb frekvenciákon müködö rendszerekben elönyös.

CACHE

Gyors, kb.15ns-os elérési idejüek, éppen ezért az adatok gyors küldésére és tárolására alkalmazzák öket - a gép a bövítö RAM-ból átírja a CACHE-be az adatokat, és ott dolgozik. Két típusa létezik: van belsö CACHE, mikroprocesszorba beépített (on-chip cache), és van külsö CACHE, önálló tároló (off-chip cache). Általában külsö CACHE-t alkalmaznak, mert azok mérete nagyobb lehet.

Mágneslemez

A hajlékonylemez vagy floppy a legegyszerübb és a legolcsóbb háttértároló. A PC-k számára kétféle típusú hajlékonylemez áll rendelkezésre: az 5,25"-os, melynek maximális kapacitása 1,2 MB és a 3,5", melynek maximális kapacitása 1,44 MB.

Manapság minden floppy az MFM eljárást használja az adatok rögzítésére. De még létezik az FM eljárást használó régi 180 KByte-os IBM Iemez is. A lemezeket használat elött formázni kell. Ennek során alakul ki a sávokra és szektorokra tagolódó szerkezet. A sávokat (típustól függöen) 40 vagy 80 koncentrikus kör alkotja. A szektorok szélessége 0,33 mm (360 Kbyte) és 0,115 mm (1,44 Mbyte) között mozog. A szektorok tulajdonképpen feldarabolják a sávokat, mintha tortaszeleteket vágnánk. DOS operációs rendszerben egy szektor 512 byte adatot tartalmaz.

A lemezek sürüségét tekintve kétféle sürüségröl beszélhetünk. A horizontális sürüség a hüvelykenkénti sávok számát jelenti, ennek az angol rövidítése a TPI (Track Per Inch). A másik a lineáris sürüség, amely egy sávban az egy hüvelykre írható bitek számát jelzi, angolul BPI (Bit Per Inch). A sávsürüséget szokták az SD (Single Density=szimpla sürüség), DD (Double Density=dupla sürüség) és HD (High Density=nagy sürüség) betükkel jelezni. A lemeztípusra vonatkozó SS a Single Sided, azaz egyoldalú, a DS a Double Sided, azaz kétoldalas lemezt jelöli.

LS 120 meghajtó

Régóta folynak kísérletek az 1,44 Mbájtos hajlékonylemez gyorsabb és nagyobb kapacitású változatának megtalálására. Számos ötlet nem vált be az elmúlt idökben (pl. 2,88 Mbájtos lemez). Minél több rendszerrel próbálkoznak, annál kisebb a remény a szabványos, mindenki által elfogadott megoldás megtalálására. Valószínü viszont, hogy több különbözö, kb. 100 Mbájt kapacitású lemeztípus békés egymás mellett élése fogja jellemezni a piacot az elkövetkezendö években. A következökben röviden áttekintjük az ismertebb "floppy" változatokat, melyekröl elöre csak annyit, hogy egymással nem kompatíbilisek.

LS 120, A:Drive vagy Superdisk: három név ugyanarra a 120 Mbájtos meghajtóra, mely a régi lemezformátumot is képes olvasni.

Zip meghajtó az Iomega cég különleges "hajlékonylemezes" meghajtója kb. 100 Mbájt kapacitással.

UHC (Ultra High Capacity): különleges 130 Mbájtos meghajtó a Mitsumi cégtöl.

HiFD (High Capacity Floppy Disk): a Sony és Fuji cégek kicsit megkésett fejlesztése, de a kapacitása ennek a legnagyobb (200 Mbájt). Az 1,44 Mbájtos lemezek kezelésére is alkalmas.

Az LS120 meghajtó fejlesztésénél a nagy kapacitás mellett elsödleges cél volt a hajlékonylemezzel való kompatibilitás. Az A: meghajtó nevet éppen azért kapta, mert 1440 és 720 kbájtos lemezt írni és olvasni tud. Nagy elönye, hogy megtartotta a hagyományos lemez formátumát. Az LS120 nem terjedt el olyan mértékben, mint a gyártók remélték. Ennek oka egyrészt, hogy viszonylag lassú, másrészt pedig a PC-be építése elég késön sikerült.

A meghajtó két író/olvasó fejjel rendelkezik, a széles kezeli a hagyományos lemezeket, a keskeny a 120 Mbájtos lemezeket. A nagyobb kapacitáshoz lényegesen több sávra van szükség, ami azt jelenti, hogy a sáv szélessége sokkal kisebb. A fej biztonságos megvezetését a lemez egyik oldalán kialakított információ vezérli. Az információt lézeroptika olvassa, és lézerszervo (LS, Laser Servo) dolgozza fel. A lemez magasabb fordulatszámának köszönhetö a nagyobb átviteli sebesség.

Az LS120 meghajtó az ATAPI felületre kapcsolódik. Az 1997 vége után kiadott BIOS-változatok támogatják a meghajtót, akár operációs rendszer betöltésére is. Ha azt szeretnénk, hagy A: meghajtóként dolgozzon, a SETUP-ban tiltsuk a hajlékonylemezes meghajtót (A: meghajtót), vagy szereljük ki a számítógépböl. Ha a BIOS nem támogatja az LS120 meghajtót, a lemezhez adott szoftverrel kell telepíteni a rendszerbe. Ebben az esetben az elsö szabad logikai nevet kapja a meghajtó (pl. D:).

ZIP meghajtó

Az lomega cég már 1994-ben bemutatott egy új cserélhetö merevlemez-meghajtót, melynek a ZIP nevet adta. Az LS120 megjelenése után az Iomega megváltoztatta eredeti tervét, és a ZIP meghajtót hajlékonyIemez-meghajtó kiváltására szánta. A ZIP meghajtó nem kompatibilis a hajlékonylemez-meghajtóval, és viszonylag drága adathordozót igényel. Az adathordozó nagyon hasonlít a floppy lemezhez, egy kicsit vastagabb, de hajlékony.

A ZIP meghajtóban az adathordozó olyan nagy sebességgel (kb. 3000 ford./perc) forog, hogy légpárna alakul ki a Iemez és az író/olvasó fej között. Megoldandó viszont a lemez stabilitása, hiszen a hajlékonylemez ilyen fordulaton berezeghet vagy üthet. Az adathordozót a ZIP kazettában mechanikusan rögzítik, és a rugón nyugvó fej csak egy kb. 1,2 mm széles résen át fér a lemezhez.

A fej pontos megvezetéséhez maga az adathordozó szolgál információval. A hasznos sávinformáció közé ugyanis gyárilag szervoinformációt rögzítenek. Minden fordulat során a meghajtó 120-szor beolvassa a szervoinformációt, és ezzel vezérli az író/olvasó fejet. Az LS120 meghajtóhoz képest most nincs szükség drága és lassú optikai rendszerre, így a ZIP meghajtó kb. háromszor gyorsabb az LS120-nál. A szervoinformációt nem szabad megváltoztatni. Ha az adathordozó erös mágneses térbe kerül, nem csak a felírt adatok vesznek el, hanem a szervoinformáció is megsérül, és a lemez adattárolásra többé nem használható. A ZIP meghajtó nem rendelkezik mechanikus írásvédelemmel. A ZIP meghajtóhoz kapott segédprogrammal jelszavas védelem adható mind az íráshoz, mind az olvasáshoz jelenleg számos ZIP meghajtótípus létezik. A meghajtókat az alábbi szempontok szerint osztályozhatjuk:

kivitel: belsö, külsö;

kapacitás: 100 Mbájt ZIP, 100 Mbájt ZIP PLUS, 250 Mbájt ZIP;

interfész: párhuzamos port (külsö), ATAPI (belsö), SCSI, USB (küIsö);

A 100 Mbájtos lemezek mindegyike kazettába szerelt 3,5 hüvelykes adathordozót használ. A lemezfelületen 96 sávot alakítottak ki, minden sávban 2048 szektor, minden szektorban 512 adatbájt van. A lemez kapacitása ennek alapján pontosan 96 Mbájt.

Párhuzamos port változat

A párhuzamos portos ZIP a külsö kategóriába tartozik, két 25 pólusú csatlakozóval szerelték. Az apa csatlakozót a számítógép párhuzamos portjához kell kötni, az anya csatlakozót pedig egy esetleges nyomtatóhoz. Sajnos némely operációs rendszer (pl. Linux) és nyomtató (pl. HP Deskjet 500) nem szereti ezt a kombinációt. Az adatátvitel növelése érdekében a párhuzamos portos kétirányú átvitelre (EPP vagy ECP) kell beállítani átkapcsolókkal vagy az alap belsölap SETUP-jával. A ZIP meghajtó természetesen müködik a hagyományos (SPP) porton is, de sokkal lassabb. A ZIP meghajtóban nincs tápegység, külsö adapter szolgáltatja az energiát (5V/1A). A megoldás hátránya, hogy nincs be/ki kapcsoló a meghajtón. Tanácsos ezért kapcsolható hálózati adaptert vagy kábelre szerelt külön kapcsolót használni, mert a ZIP meghajtót röviddel a PC után kell bekapcsolni. Ellenkezö esetben a PC nem ismeri fel a meghajtót.

SCSl változata

SCSI felülettel belsö és külsö ZIP meghajtóknál is találkozhatunk. Külsö változatnál a meghajtón két 25 pólusú csatlakozó és két konfigurációs kapcsoló található. Az egyik konfigurációs kapcsolóval állítjuk be a meghajtó számát (ajánlott érték: 5 vagy 6), a másik engedélyezi az SCSI sín lezárását (ha a kábel végén van a meghajtó). Az Iomega cég saját SCSI adaptert ajánl a ZIP meghajtóhoz, mely jelenleg az Adaptec AHA 1520 családon alapul.

Z1P PLUS

1977 végétöl kapható a ZIP PLUS meghajtó, mely a klasszikus ZIP részben továbbfejlesztett változata (be/ki kapcsoló, könnyü tápegység, automatikus SCSI/párhuzamos port felismerés stb.). A meghajtó párhuzamos portos és SCSI felülettel kapható, mindkettö ugyanazt a 25 pólusú csatlakozót használja. Az SCSI változat automatikus terminálási képességgel rendelkezik.

ZIP 250 Mbájt

A 250 Mbájt kapacitású ZIP meghajtó is a hagyományos ZIP továbbfejlesztése. A kategória legnagyobb kapacitású meghajtója párhuzamos portos és SCSI felülettü változatban jelent meg. Az új meghajtó olvassa és írja a szabványos 100 Mbájtos lemezt, de a hagyományos ZIP természetesen nem tudja olvasni a 250 Mbájtos lemezt.

Mágnesszalag

Az egyre nagyobb kapacitású merev lemezes egységek adatainak védelme, mentése sok gondot okoz. A szalagos tárolókat jól alkalmazhatjuk mentések végzésére. Az elérhetö kapacitás 40Mb és 10Gb közé, az adatátviteli sebesség 1-10Mb/perc nagyságrendbe esik, a szalag ára alacsony.

Felhasználás elött a szalagokat formázni kell. Ez meglehetösen idöigényes, 120 Mbyte-os, QIC-80 szabványú szalag formázásához 2.5 óra szükséges. A formázott szalagra egy vagy több blokkban írhatunk fel fájlokat, de egy blokkon belül a fájlok nem modosíthatók, csak az egész szalagot vagy az utolsó blokkot lehet törölni.

Streamer meghajtók

A streamer az egyik legolcsobb mágnesszalagos meghajtó típus. Többféle szabványú szalag kezelésére képes meghajtókat hoztak forgalomba. A legelterjetebb a nyolcad inches kazettát (Quoter Inch Cartrige - QIC) alkalmazó meghajtók, kapacitásuk 40 (QIC-40) illetve 80 (QIC-80) Mbyte. Megnövelt szalaghosszúságú kazettákkal 60 illetve 120 Mbyte, adattömörítéssel 120 illetve 250 Mbyte tárolására nyújt lehetöséget.

A belsö streamer meghajtókat kétféleképpen illeszthetjük a konfigurációhoz:

Egyszerüen a floppy illesztöre kapcsolhatjuk. Ekkor a meghajtó A vagy B floppy meghajtóként, egyes típusokat a két floppy mellett még egy harmadik eszközként is kezelhetünk. Az adatátviteli sebesség a meghajtó és az illesztö között 500 Kbit/s. Mivel az illesztökártya minden konfigurációban rendelkezésre áll, a megoldás legnagyobb elönye az olcsósága, hátránya a lassúsága.

Adattömörítö kártyával is illeszthetjük a meghajtót, ekkor az adatátviteli sebessége 1 Mbit/s-re növelhetö, de az illesztökártya drága, a tömörítési módszere gyártófüggö, lehet, hogy más rendszerrel nem kompatíbilis.

Külsö streamer egységek nem illeszthetök be az operációs rendszerbe, nem kezelhetjük logikai lemezes egységként, hanem csak felhasználói programokkal.

Sajnos az adatok hordozása különbözö meghajtók között nem mindig lehetséges. A hordozhatóság feltétele, hogy azonos szabvány szerint müködö meghajtókkal kezeljük a szalagot, tömörítés nélkül írjuk fel az adatokat, lehetöleg azonos programmal, de legalább azonos formátumot használó programokkal végezzük a mentést és a visszaállítást.

Digital Audio Tape meghajtók

A DAT meghajtók általában nagyobb kapacitású eszközök, 1-10 Gbyte tárolható egy szalagon. Legtöbbjük SCSI felülettel kezelhetö és lényegesen gyorsabbak, mint a streamer meghajtók. A SCSI 2 szabvány tartalmazza a szalagos egységek kezelésére vonatkozó elöírásokat is.

CD

Manapság a CD-ROM meghajtók a számítógépek szinte nélkülözhetetlen elemei. Nemsokára minden gépnek ugyanolyan tartozéka lesz - vagy már most is az -, mint a merevlemez. A CD-ROM számos területen használható fel, így a szórakoztatásban, az oktatásban, az üzleti életben, az iparban, az egészségügyben és még sorolhatnánk. Se szeri se száma az újonnan megjelenö CD lemezeknek, amelyek a legkülönbözöbb témákban készülnek. Néhány éve a CD-ROM lemezek még szinte elérhetetlen árúak voltak, ma már nem különösebben drágák a többi számítógép-alkatrész között.

ISO 9660 CD-ROM szabvány

Az audio (zenei) CD-k technológiáját 1982-ben fejlesztette ki a Philips és a Sony cég. Felismerve a technológiának a számítástechnikában nyújtott lehetöségeit, hamarosan elterjedt ebben a szférában is. A CD nagyon gyorsan fejlödö technolágia volt, de akkor még semmilyen szabvány nem szabályozta a fejlesztéseket. Minden vállalat egy kicsit eltérö formában kívánta elöállítani saját termékét, ebböl fakad, hogy számos különbözö technológia alakult ki. Az iparág vezetö vállalatai 1985-ben gyültek össze, hogy megalkossák a szükséges szabványokat. Az ekkor elfogadott szabványok meghatározták a tartalomjegyzék és a címtárak szerkezetét, valamint meghatározták a logikai, az adatszerkezeti és az adatrögzítési rendszereket. A szabványt megalkotó vállalatok között ott volt a Microsoft, amely elkészítette azt a szoftvert, amely lehetövé tette a CD-ROM elérését a hagyományos DOS parancsokkal. A szoftver neve-bizonyára sokan ismerik - MSCDEX, mely a Microsoft Compact Disc Extensions rövidítése. Ez a találkozó Tahoe városban történt a Sierra Montain területén, ezért az új szabványt High Sierra Specification-nek nevezték el. Az ISO nemzetközi szabvány is ezt a specifikációt fogadta el - kisebb módosításokkal - ISO 9660 néven. Eltekintve a ritka kívételektöl, szinte minden CD-ROM meghajtó és lemez az ISO 9660 szabvány szerint készül.

Az ISO 9660 szabványain kívül számos egyéb szabványos elöírást is kifejlesztettek. Négy szakkönyv mindegyikében a pontos részletes meghatározások ezrei találhatók. Az elbírásokat eredetileg különbözö színü könyvekben adták ki azért, hogy a szabványokat a könyvek színe szerint jelölhessék. Néha egy CD-ROM lemezre olyan elöírások is vonatkoznak, amelyek két, vagy több könyvböl származnak.

A piros könyv (Red Book) tartalmazza a zenére, illetve a CD-ROM lemez digitális zenéjére vonatkozó szabványokat. A sárga könyv (Yellow Book) az adatállományok tárolását szabályozza a DOS, Apple vagy Amiga adatállományoknál. A zöld könyv (Green Book) foglalja magába az interaktív CD és a kiterjesztett architektúrájú CD definícióit. A negyedik, narancssárga könyvben (Orange Book) az "egyszer írható - többször olvasható" típusú meghajtókra és a magnetooptikai meghajtókra vonatkozó szabványok találhatók meg.

Lézeres technológia

A LASER a Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation kifejezésböl képzett mozaikszó. Mint tudjuk, a fehér fény magába foglalja a szivárvány minden színét. Az egyes színek tulajdonképpen különbözö frekvenciájú fények. Az alacsonyabb frekvenciánál a színek sötétvörösek, magasabb frekvenciánál a viola szín irányába tolódnak el. A közönséges fénysugarak nem koherensek, azaz szétszóródnak, nem alkotnak koncentrált sugarat. A lézerben a fény egyetlen színét erösen lehet fókuszálni és erösíteni, egyetlen színt alkot, rendezett koherens sugárban.

A lézerhatást számos gáz és anyag segítségével lehet elöállítani. A jelenlegi CD-ROM-ok többsége olyan fényt használ, amely a színspektrum kisebb frekvenciájához tartozik, mint például a vörös és a sárga. A Samsung fejleszteete ki a zöld színü lézert. Állítólag ezzel az eljárással a jelenleginél ötször akkora adatsürüséget lehet elérni. jelenleg is dolgoznak a kék lézer kífejlesztésén, amely még magasabb frekvenciával fog müködni, és ezzel még több adatot lehet ugyanakkora helyen tárolni.

A CD-ROM müködése

A mágneses felvételnek és lejátszásnak van egy sürüségi határa. Ennek egyik oka az anyag mágneses tulajdonsága. Minden sáv között egy meghatározott távolságnak kell lenni, hogy az egyik sávon lévö mágneses jel ne zavarja a másikat. Ezenkívül az író/olvasó fejek érzékenysége is határt szab a sürüségnek. Az optikai technológiával készült CD lemezeknél ez a határ sokkal kedvezöbb, mivel az egyes jelek nem zavarják egymást, és a lézersugarat is jobban lehet fókuszálni, mint a mágneses erövonalakat.

A hajlékonylemezek és merevlemezek koncentrikus sávokat használnak. A CD-ROM lemezek ettöl eltéröen, a hagyományos hanglemezekhez hasonlóan egy spirálban tárolják az adatokat. A spirál viszont nem kívülröl, hanem belülröl indul, és nagyon sürün van "feltekerve". Két szomszédos csíkja a spirálnak 1,6 mikron távolságra van egymástól. Ez azt jelenti, hogy egy 25 mm-es sávban 16 000-szer fordul meg a spirál, amit ha kinyújtanánk, körülbelül 4,8 km hosszú lenne.

A mágneslemezeken egyes területek mágnesezve vannak jelezve az 1-es állapotot, mások nincsenek mágnesezve, jelezve a 0-ás állapotot. A CD-ROM lemezre felvételkor a lézer vagy barázdákat éget, jelezve az 1-es állapotot, vagy ép felületet hagy, jelezve a 0-ás állapotot. Amikor a lemezt lejátszuk, a sávra lézersugár fókuszálódik és onnan visszaverödik. Az épen hagyott felületröl sokkal több fény verödik vissza, mint a barázdált felületröl. A visszavert fényt érzékelve lehet az 1-es és 0-ás állapotokat meghatározni.

A CD-ROM lemezeknél is beszélhetünk szektorokról. Itt a szektorok 2048 byte-osak. Minden szektor eleje egy 12 byte-os szinkronmezöt és egy 4 byte-os fejlécmezöt tartalmaz. Mivel csak egyetlen spirál sáv van, a fejlécmezö a szektor címét perc:másodperc:századmásodperc formában tartalmazza. Az elsö szektor a 00:00:00, a második 00:00:01 és így tovább.

A kódolásra két különbözö módszer van. A (Mode 2) 288 byte-ot ad minden szektorhoz hibadetektáló (EDC, Error Detection Codes) és hibajavító kódok (ECC, Error Correction Codes) számára. Így egy szektor a 12 byte-os szinkronmezövel, a 4 byte-os fejlécmezövel, a 288 byte-os EDC/ECC-vel és 2048 byte adattal összesen 2352 byte hosszú. Ezt a kódolási módot legtöbbször akkor használják, ha fontos az adatok biztonsága. A spirális sávon körülbelül 270 000 szektor van, így 270 000 szektor x 2048 byte/szektor, 552 960 000 byte, azaz 552 Mbyte helyünk van az adattárolásra.

A másik módszer, az egyes mód (Mode 1) nem használ hibadetektáló és javító kódokat, így a tárolható adatmennyiség 630 Mbyte.

Még talán emlékszünk arra a problémára, hogy a mágneses lemezeknél minden sávban ugyanannyi szektor van, ezzel a lemez belsö részén nagyobb lesz az adatsürüség. Ennek kiküszöbölésére szolgált a Zone Bit Recording eljárás. A CD-ROM lemezeknél ilyen probléma nincs, mivel a szektorok fizikai hossza állandó. Ha a forgási sebesség állandó, akkor a spirálnak az olvasó fejhez viszonyított sebessége a lemez külsö részén sokkal nagyobb lenne, mint a lemez belsö részein. A CD-ROM olyan rendszert használ, amely képes változtatni a meghajtó sebességét attól függöen, hogy a lemez melyik részét olvassa. A külsö részen a meghajtó körülbelül 200 ford./perc fordulatszámmal, a belsö részen pedig ennél gyorsabban, körülbelül 530 ford./perccel forog. Ezzel biztosítják, hogy a fej és a lemez egymáshoz viszonyított sebessége állandó. Ezt állandó lineáris sebességnek (CLV, Constant Linear Velocity) nevezik.

A CD-ROM-ok fejlödésével egyre gyorsabb CD-ROM-olvasókat állítottak elö. Elöször az említett sebességet, illetve sebességeket körülbelül megkétszerezték, ezeket a meghajtókat nevezték 2 x-es sebességü CD-ROM-oknak. Természetesen a fejlödés itt sem állt meg, jöttek a 4 x-es, a 6 x-os, majd a 8 x-os sebességü CD-ROM-ok. Manapság már léteznek 48 x-os CD-ROM-ok is.

Sokáig az átviteli sebesség egyáltalán nem változott, maradt a kezdeti 75 szektor/másodperc, azaz l50 Kbyte/s érték. A sebesség növelésével kezdett az átviteli sebesség nöni. A kétszeres sebességü CD-ROM-ok 300 Kbyte/s, a négyszeresek 900 Kbyte/s átviteli sebességgel rendelkeznek. A hatszoros sebességü CD-ROM-ok már lehetövé teszik a videofilmek finom, életszerü lejátszását.

A hagyományos zenei lemezeket továbbra is az eredeti 150 Kbyte/s-os átviteli sebességgel kell lejátszani. A nagyobb sebességü meghajtók bármelyik lemezt le tudják játszani amit a lassabbak, csak sokkal gyorsabban.

A lemezröl beolvasott adatok egy puffertárba, vagy gyorstárba kerülnek elöször, és csak ezután dolgozza fel öket a PC. Az eredeti MPC specifikáció 64 Kbyte-os puffert ír elö, de sok új rendszernek már 256 Kbyte-os, söt akár 2 Mbyte-os puffere van. Általánosságban azt mondhatjuk, hogy minél nagyobb az átmeneti tár, annál finomabban lehet animációkat, filmszerü videókat futtatni.

Az CD-ROM meghajtók elérési ideje az MPC specifikáció szerint legalább 1000 ms. Ez meglehetösen lassúnak mondható, de ez csak elméleti érték, a valóságban a régebbi meghajtóknak is körülbelül 300-400 ms elérési idejük van. Az újabbaknak 200 ms körül alakul ez az érték és várható, hogy ez a jövöben még csökkeni fog.

Nem minden CD-ROM meghajtó egyforma, többféle típus létezik. van beépített, vagy külsö, SCSI csatolós vagy saját interfésszel rendelkezö és még egyéb dolgokban különbözhetnek. A belsö meghajtók ugyanolyan nagyságúak és formájúak, mint egy szabványos 5,25"-os lemezmeghajtó, tehát a szabványos rekeszbe szerelhetök. A tápfeszültséget is a szabványos négyeres csatlakozón kapják a tápegységtöl. Igazából, ha nincs kifejezetten külsö meghajtóra szükségünk, akkor inkább a belsö meghajtót javasolhatjuk. Egyrészt azért, mert egy ugyanolyan képességü külsö és egy belsö meghajtó között árban körülbelül 30 000 forint különbség van, a belsö javára. A külsö meghajtó helyet foglal íróasztalunkon, külön tápvezetéke, tápegysége lesz. Ezek és a hozzá vezetö szalagkábel elhelyezése felesleges kényelmetlenséget okozhat. Hogy a külsö meghajtó mellett is legyen érv: ha egy IBM kompatibilis PC-t és egy Macintosht is üzemeltetünk, akkor a SCSI külsö meghajtót mindkét géppel használhatjuk És persze ha nincs üres aljzatunk, akkor sincs más választás-külsö meghajtót kell venni.

Monitor

A számítógépekhez használt monitorok fizikai müködése nagymértékben hasonló a megszokott TV készülékek müködéséhez. A képernyö tartalmát egy elektronsugár rajzolja fel a fénykibocsátó réteggel bevont felületre, még pedig a képernyö bal felsö sarkától kezdödöen, jobbra és lefele haladva, párhuzamos sávokra bontott részekben. Egy teljes képernyö tartalom kirajzolása minimum 1/25 másodpercig tart.

A képernyö végigpásztázásában kétféle eljárást alkalmaznak:

folytonos, egymást követö soronkénti pásztázás (non-interlacing), amely kevésbé finom felbontás, de gyakoribb képfelfrissítést eredményez.

váltott soros, minden második soronként pásztázás (interlacing), amely finomabb felbontást, de alacsonyabb frissítési frekvenciát eredményez. A váltott soros pásztázásnál félképenként 1/50 sec szükséges, így a teljes kép kirajzolása 1/25 sec alatt történik.

A képernyö elektronsugár által végigpásztázott egy-egy sávját nevezik rasztersornak.

A képernyötartalom vibrálását, villódzását elkerülendö, a világító festékanyag utánvilágítási ideje hosszabb, mint a közönséges TV készülékeké.

A képernyövel kapcsolatos jellemzök többsége szoftver úton állítható, választható. Ilyen jellemzök például:

a kurzor alakja, tulajdonsága; a karakteres kurzor két formája használatos általában: az aláhúzás (a karaktermátrix 9. vagy 10.sorában), vagy a blokkforma, amely egy karakternyi hely inverzben való megjelenítése; többnyire beállítható a kurzor villogása is; grafikus képernyön különféle grafikákat (nyíl, kéz, stb.) használnak kurzorként.

a karakterek tulajdonságai (attribútumai), mint például a karakter aláhúzása, villogtatása, vagy inverz formában történö kiírása; lehetöség van a karakter kiemelt (fényesebb) formájú kiíratására is

a szín megválasztása, amely három színnek (háttár, elötár és a keret színének) a megadását jelenti.

a képernyö görgetése (scrolling), lapozása (paging); a képernyö tartalmának soronkénti lefelé, vagy felfelé történö mozgatása a görgetés; ez történhet karaktersoronként (character scroll), vagy folyamatosan (soft scroll). A képernyö tartalmának képernyönkénti váltása a lapozás, amely lehet teljes képernyös (full page = 24 sor (, vagy félképernyös (half page)).

a képernyö megosztása (split), amelynek hatására két részre osztható a képernyö és a két részben más és más rés jeleníthetö meg például és szövegállományból.

A képernyön megjelenö karakterek formáját a karakter generátorok szabják meg. A karakter generátor egy olyan vezérlö, amely minden karakter raszterpontonként leírását tartalmazó ROM tároló segítségével, kiíratandó karakter megjelenít a képernyön. A karakter-ROM raszterpont-mátrix formájában (1-0-ások sorozatával) tárolja azt, hogy mely pontot kell kivilágítani és melyeket nem. A kiíratandó karakter ASCII kódja egy mutató a ROM tároló azon helyére, ahol a karakterhez tartozó pont-mátrix tárolása jellé alakítja az egység és ezt a jelsorozatot küldi a monitor vezérlésére.

A ROM tároló cseréjével egyszerü módon megoldható a képernyön megjelenö karakterek kiírási formája. Ha grafikus képernyöforma használatos (tehát pontonként programozható a kiíratás), akkor akármilyen betüforma kialakítható és alkalmazható.

A képernyö müködésével kapcsolatos alapjellemzök (sorok, oszlopok száma, felbontás finomsága, a képernyötartalom tárolásának helye a memóriában, stb.) értékét a vezérlökártyákon beállítható video üzemmódok határozzák meg. A video üzemmódokat sorszámokkal jelölik, amelyek száma ma már, a fejlödés révén, többtucatnyira növekedett. A mai gépekben lévö monitorvezérlö kártyák (többnyire VGA, SVGA típusúak) ismerik a korábbi video üzemmódokat is és így a régebbi monitorokhoz készült programok továbbra is használhatók maradnak.

A monitorok méretét a képernyöátmérövel adják meg hüvejkben ("). 1 hüvejk=1 inch=2,54 cm. A legkisebb méret a 14" átméröjü, a legnagyobb a 24". Ez a szám a képátló hosszát jelenti. He tehát egy 14"-os monitorrol van szó, annak a szélessége körülbelül 10˝.

A monitorokat a képernyöátmérön kívül a képfrekvencia és a felbontás jellemzi. A felhasználótól illetve a felhasználástól függ, hogy milyen típusú monitorra van szükség.

Az egyszerü DOS alkalmazásokhoz (szövegszerkesztéshez, táblázatkezelés) biztosan megfelel egy egyszerü, viszonylag kicsi (és olcsó) 14" vagy 15"-os monitor.

A windows alkalmazásokhoz, vagy egyéb grafikus felületek használatához legalább egy 640X480 képpont felbontású 70Hz képfrekvenciás monitorra van szükség. Ez a felbontás azt jelenti, hogy a képernyö vízszintes 640, függölegesen 480 képpontra tagolódik, azaz összesen 307 200 képpontot tartalmaz. Ha grafikus alkalmazásokat futtaunk 14"-os monitoron 1024X768-as felbontással, akkor az ikonok túl kicsik lesznek ahhoz, hogy hatékonyan használjuk a kezelöfelületet. Ha tehát ilyen nagy felbontásra van szükség - például kiadványszerkesztéshez, fotóalkalmazásokhoz vagy tervezöprogramokhoz (CAD) - akkor érdemes nagyobb átméröjü monitort használni.

Az igényelt képátló egyszerüen kiszámítható, ha ismerjük a képpontátméröt nagyságát, vagyis a lyukmaszk méretét. A kép szélessége a vízszintes képpontok (pl. 1024) és a képpontátmérö (pl. 0,28 mm) szorzatával egyenlö (1024X0,28=28,7 cm, ami17" képátlónak felel meg). Kisebb képátló esetében a felbontást inkább az olvshatóság korlátozza.

Képátló                       Felbontás

14"                  640X480 képpont

15"                  800X600 képpont

17"                  1024X768 képpont

19-20"             1280X1024 képpont

21"                  1600X1200 képpont

24"                  1900X1600 képpont

A képernyöméret mellett a képfrekvencia (függöleges szinkronizáció) és a sorfrekvencia (vízszintes szinkronizáció) határozzák meg a monitor felbontását. Minnél magasabb a képfrekvencia és a felbontás, annál nagyobbnak kell lennie a sorfrekvenciának. Ezért az értékek egymástól függenek. Tájékozódásként jól használható ez a képlet, amely e három érték összefüggését adja meg.

Sorfrekvencia=sorok száma*képfrekvencia

A képlet szerint egy 1024X768 felbontású képernyö 75Hz-es képfrissítéssel 57,6 kHz sorfrekvenciát igényel. Látjuk, hogy a sorfrekvencia a képfrekvenciától függ. A monitorokhoz állandó értéket adnak meg viszont a sávszélességre, mely a következö képlettel számítható:

Sávszélesség=felbontás*képfrekvencia

Az elözö példában a sávszélesség 1024*768*75=60 Mhz-re adódik Ezt az értéket a képvisszafutás miatt kb. 10 %-al növelni kell még a tényleges sávszélességhez.

A képpontfrekvencia sebessége megmondja, hogy a letapogató fénysugár milyen gyorsan halad a képernyön vízszintesen. Számítása az alábbi módon történik:

Képpontfrekvencia=sorfrekvencia*vízszintes felbontás

A 1024*768 képpontos felbontásnál 75 Hz-es képfrekvensia mellett a képpontfrekvencia értéke 59 MHz (768X75X1024). Ezt növelni kell még a sorvisszafutásra szánt idö miatt. Ha éles képet szeretnénk kapni, a képfrekvencia a sávszélességen belül legyen.

Multisync és overscan monitorok

Ha egy program futása során megváltozik a felbontás, akkor a vízszintes és függöleges szinkronizációt is át kell állítani ahhoz, hogy a kép ne ugorjon. Ezt a problémát elöször a NEC cég oldotta meg és a monitort, amely képes a felbontást megváltoztatni úgy, hogy a kép nem ugrik, multisync monitornak nevezték el. Azóta más cégek is készítettek ilyen monitorokat, csak az elnevezés más: "Autoscan" vagy "Multiscan" névvel illetik ezeket.

Az overscan elnevezés mást takar. A legtöbb képernyön a tényleges felhasznált terület körül egy keskeny fekete keret is látható. Az overscan monitorok az egész képernyöfelületet használják, nincs keret, így egy kisebb overscan monitor képe nagyobb egy ugyanakkora képátméröjü "normális" monitornál.

Ápolt és nem ápolt üzemmódok

A kép felépítésének módja alapján kétféle müködési modot különböztetünk meg. Nem átlapolt (Non-Interlaced) módban a képpontsorokat egymás után írja a monitor. Az utolsó sor után a sugár visszafut a bal felfö sarokban lévö kezdöpontba és újrarajzolja a képet.

Ezzel ellentétben átlapolt módban a kép két lépcsöben áll össze, amit ez emberi szem persze egy képnek fog látni. Az elsö "körben" a páratlan számú sorokat írja az elektronsugár, a következö lépésben pedig a párosokat.

Ha a monitor kisebb felbontásban dolgozik, akkor valószínüleg nem ápolt módban üzemel, nagyobb felbontásnál - ahol nagyobb felbontásra van szükség - pedig átlapolt módra vált. Az átlapolt üzemmód tehát nagyobb felbontást nyújt viszonylag alacsony képfrekvencia mellett is, ennek azanban ára van: a kép kissé vibrálhat.

A felhasználóknak nics beleszólásua az üzemmódokváltoztatásába, azt a monitor a kívánt felbontáshoz automatikusan beállítja. A gyártók általában a használható üzemmódoknál feltüntetik az átlapolt módban használható üzemmódokat.

A monitor müködése

A monitor fizikailag ugyanúgy müködik, mint a televízió. A müködés szempontjából leglényegesebb alkatrész: a katódsugárcsö vagy röviden képcsö. A képcsö müködése emlékeztet az elektroncsö müködésére. Régen, amikor még nem voltak tranzisztorok, az összes számítógép elektroncsövekkel müködött. Ezek a szerkezetek ugyanazt a feladatot látták/látják el, mint manapság a tranzisztorok: viszonylag kis feszültséggel lehet viszonylag nagy feszültséget vezérelni. Az elektroncsö három részböl áll: katód, anód és rács.

A katód fémes anyagból van, és elektronokat bocsát ki, ha melegszik. A katód - ugyanúgy, mint a villanykörtét - egy egyszerü fütöszállal melegítik. Ha az anódra pozitív feszültséget kapcsolunk, akkor az a katód által kibocsátott negatív töltésü elektronokat vonzani fogja. A vezérlö rács az anód és a katód között helyezkedik el. Ez az alkatrész olyan, mint egy kapu: Ha kis negatív feszültséget kapcsolunk rá, akkor nem fogja átengedni az elektronokat, míg ha 0 feszültséget, vagy kis pozitív feszültséget kapcsolunk rá, akkor szabadon átengedi az elektronokat az anódra.

A képcsö az elektroncsöhöz képest kiegészül 4 eltérítö lemezzel és az anód kialakítása is egy kicsit más.

Az anódot foszforral borítják, így ha az elektronsugár becsapódik rá az adott ponton felvillan a foszfor, és egy ideig világít. A mágneses térbe kerülö mozgó elektronok ugyanúgy viselkednek, mint bármely fémes tárgy mágneses mezöbe. Ezért az eltérö lemezekkel - amelyekböl 1 a jobb, 1 a bal, 1-1 pedig fent és len található - az elektronsugarat is el lehet téríteni. Mivel 4 eltérö lemez van, amelyekre feszültséget kapcsolhatunk, minden irányban eltéríthetjük az elektronsugarat. Végeredményben tehát az lektronsugarat be és ki tudjuk kapcsolni, valamint az elektronokat a képernyö bármely pontjára tudjuk irányítani. Ténylegesen a kép megjelenítése soronként történik: az elektronsugár végigpásztázza az összes sor összes képpontját és azokat világítja meg, amelyeket akarunk. Ezekböl a képppontokból fog összeállni a kép.

A színes monitor müködése

A színes monitorok müködése elve nem különbözik a fekete-fehér - vagy általában az egyszerü (sárga vagy zöld) - monitorok müködésétöl. A leglényegesebb különbsége az, hogy minden alapszínhez (vörös, zöld, kék) tartozik egy-egy elektronsugár és így minden szín e három alapszín keveréséböl áll össze.

Az egyes pontok úgynevezett tripletteket, színhármasokat alkotnak. Hogy egy adott elektronsugár a megfelelö pontra jusson, az elektronsugarak különbözö szögben esnek a képernyöre. Ezenkívül az elektronsugár elött egy fémböl készült lyukmaszk is található a szomszédos triplettek árnyékolására. A maszkon lévö lyukak méretét a gyártók rendszerint megadják a monitor egyéb addatai mellett. Ez az érték általában 0,31 mm, vagy jobb esetben 0,26 mm. Minnél kisebb a lyukmaszk mérete, annál finomabb szemcséjü lesz a kép.

A színhármasok (triplettek) különbözö módon helyezhetök el. Az elhelyezés módja elsösorban a kép kontrasztjára van befolyással. Két elrendezés mód alakult ki: az egyik szerint a színhármasok egyenlöszárú háromszöget alkotnak (Delta). Ez az elrendezés roszabb kontrasztot ad, mivel két pont között mindig van egy üres rész, amely sötét marad.

A másik elrendezés a SONY alakította ki és a Trinitron nevet kapta. Itt a színpontok egymás mellett helyezkednek el. Ezzel az elrendezéssel élesebb és világosabb lett a kép. A lyukmaszkot itt nem fémlemez alkotja, hanem rácsot képezö kifeszített drótok. Hogy a drótok tökéletesen párhuzamosak legyenek, nagyon nagy erö feszíti meg öket, ehhez viszont megfelelö keretet kellett kialakítani., amely elviseli ezt az eröt. Ez a Trinitron képcsöveket egy kissé nehezebbé teszi. A Trinitron képcsö igaz hátránya azonban az, hogy a függölegesen futó szálakat a képet többé-kevésbé fel lehet ismerni. Ez föleg nagyobb monitoroknál és nagyobb felbontásnál lehet zavaró. Ezenkívül kellemetlen a kép alsó harmadában futó vízszintes szál, amely a függöleges szálakat köti össze és stabilizálja öket.

Alacsony sugárzású monitorok

Néhány éve már nem csak a monitor teljesítményadatai (felbontás, szinkronfrekvenciák) iránt érdeklödnek az emberek a monitor vásárlásakor, hanem a képcsö által kibocsátott káros sugárzás mértéke is komoly kérdéssé vált. Ezek a sugárzások az emberi szervezetre, elsösorban a szemre tartós veszélyeztetés esetén ártalmasak. A svéd kísérletekböl ajánlások születtek az alacson sugárzású monitorokra (Low Emission vagy Low Radiation) vonatkozóan. Kettöt érdemes kiemelni ezek közül: az MPR-II és a TCO ajánlást.Az MPR-II csak a monitorokkal foglalkozik, a TCO kiterjed a munkahelyi környezet egyéb ártalmaira is.

Az alacsony sugárzású monitoroknál árnyékoló lemezzel védekeznek az elektromos és elektromágneses tér kijutása ellen, és kiváló minöségü transzformátorokat és eltérítö tekercseket alkalmaznak. Ezek a sugárzások példöul a rádiómüsorok sugárzásában jelentkezhetnek.

Az elektronok a monitorokban felgyorsulnak, hogy nagy energiával a képernyöbe csapódva felvillanást okozzanak. A közben keletkezö sztatikus tér (akárcsak a televíziónál) a képernyö megérintésekor érzékelhetö. Az elektromosan feltöltött képcsö magához vonzza a levegöben szálló porszemeket, melyek a képernyö gyors elszennyezödését okozzák. A gyártók az újabb monitorok képfelületét vezetö réteggel látják el, melyet leföldelnek a töltések elvezetésére. A monitorban röntgensugárzás akkor keletkezik, amikor az elektronok hirtelen lefékezödnek. A korszerü monitorokban olyan kicsi a sugárzás mértéke, hogy böven megfelel az elöírásoknak.

Energiatakarékos PNP monitorok

A korai monitorok hibája volt, hogy az állandó képtartalom egy idö után "beégett" a képernyöbe, így kikapcsolás után is látni lehetett a negatív képtartalmat. Védekezésül operációs rendszer vagy egyéb segédprogramokat (ún. képernyökímélö programokat) futtathattunk az állandó képtartalom megtörésére. A mai monitorok normál használata mellett a beégés veszélye nem áll fenn.

A képernyökímélö programok futtatása helyett jobb megoldás a nem használt monitor takaréküzemre állítása vagy kikapcsolása. A számítógéprendszer legnagyobb fogyasztója a monitor, ezért ténylegesen energiát (és penzt) takaríthatunk meg ezzel. A monitorok energiatakarékos kapcsolására az elmúlt években több szabvány készült. A svéd NUTEK és az amerikai Energy Star nevét kell elsö helyen említeni. Az Energy Star logóját a számítógép bekapcsolásakor valószínüleg mindenki látta már. Az Energy Star nem csak a monitor, hanem egyéb PC-elemek (mikroprocesszor, merevlemez) takarékos üzemére is vonatkozik.

A VESA cég közvetlenül a monitorra határozta meg a DPMS rövidítésü elöírásokat. A Display Power Management Signaling (monitor energiakezelés jelzés) négy fokozatot definiál: bekapcsolt, készenléti (stand by), felfüggesztett (suspend), kikapcsolt. Tétlen állapotban a fokozatok között átkapcsolás idözítését egyénileg lehet beállítani a BIOS Setupban. A VESA DPMS és a NUTEK takarékos módok nem egyformák. A NUTEK rendszerben nincsen készenléti mód, de lényegi különbég nincs köztük. Grafikus rendszer konfigurásánál ügyeljünk arra, hogy a monitor is támogassa a választott módot, különben a videokártya impulzusjelei tönkretehetik a monitort.

A VESA monitor és videokártya közötti kapcsolatra szabványt dolgozott ki DDC néven ( Display Data Channel, monitor adatcsatorna). Az adatcsatorna arra szolgál, hogy a monitornak PNP (Plug and Play) képessége lehessen. A DDC monitor közölheti a videokártyának adatait, így a grafikus rendszer konfigurálása sokkal egyszerübb lehet. Törr DDC változat is létezik. A legegyszerübb és legjobban elterjedt változat neve DDC1, melynél nem szükséges külön kábel a monitor és a videokártya között.

A DDC1 kapcsolat egyirányú: a monitor 128 kbájt méretü blokk (EDID, Extended Display Identification, bövített monitor azonosítás) folyamatos átküldésével tájékoztatja a videokártyát. Az átvitelhez a függöleges szinkronjel biztosít órajelet. A PNP képességhez DDC1 tulajdonságú monitor és meghajtóprogram szükséges. A Windows 95 már tartalmaz ilyen meghajtóprogramot. A DDC2 változatban kétirányú a kapcsolat, de ehhez a monitort és a videokártyát külön kábelletl kell összekötni.

Videokártya

Minden monitorhoz szükség van egy grafikus kártyára, amely a számítógép által küldött adatokat, parancsokat a monitor számára érthetö digitális vagy analóg jelekre bontja. Ezenkívül a grafikus kártyán található a képernyö-memória, amely azt a célt szolgálja, hogy a kép álljon. Ha ezt nem is vesszük észre, a képet a monitor másodpercenként legalább 50-szer rajzolja újra. A képernyö-memóriát, mint minden memóriát, a PC-vel meg lehet címezni, írni, olvasni lehet. A képernyö-memória mindig az aktuális monitorkép leképezése.       A grafikus kártyán található egy speciális chip, a grafikus vezérlö, amely a monitor vezérlését látja el.

MDA kártya

1981-ben megjelent eredeti IBM PC videokártyája, az MDA (Monochrome Display Adapter) kártya, csak szöveges megjelenítésre képes. A képernyö-memória mérete 4 Kbyte, ezzel a lehetséges felbontás 80x25, azaz 25 sor, egyenként 80 karakterrel. A karakterek 9x14 képpontból (pixel) állnak. Grafikus üzemmód nem állt rendelkezésre. Az MDA csatlakozó jelei digitális TTL jelek. A katódsugarat két frekvenciával vezérlik. Az egyik vezérlöfrekvencia a képfrekvencia (függöleges szinkronizáció) a másodpercenkénti képváltás számát adja meg. Minnél nagyobb ez az érték, annál stabilabb lesz a kép. A második vezérlöfrekvencia a sorfrekvencia (vízszintes szinkronizáció), ami egy képpontsor kiírásának idejét határozza meg. Minnél gyorsabban ír ki egy sort, annál nagyobb lehet a kép felbontása.

CGA kártya

A CGA kártya tulajdonképpen az MDA kártya továbbfejlesztése. A CGA (Color Graphics Adapter) kártya már grafikus módban is használható. Ehhez a memória méretét 16 Kbyte-ra kellett növelni. Szöveges módban ugyanúgy 80x25-ös felbontásra képes, valamint ezen túl létezik 40x25 karakteres üzemmódja is. A CGA karakterei 8x8 képpontból állnak össze. A képernyö-memória elsö byte-jában a képernyö bal felsö sarkába kerülö karakter ASCII kódja van tárolva. A következö címen a karakter megjelenítési módja, attribútuma található. A harmadik byte tartalmazza az elsö sor második oszlopába kerülö karakter kódját, a negyedik pedig ennek attribútumát, és ez így folytatódik az utolsö sor oszlopáig. 80x25-ös karakterfelbontás esetén tehát 4000 byte memória kell a képernyötartalom tárolásához. A páros címeken mindig karakterkód, a páratlan címeken attribútum van.

A szöveges módon kívül létezik a CGA-nak két különbözö grafukus üzemmódja is. A nagyobb felbontást nyújtó 640x200-as módban 2 szín (fekete és fehér) használható, míg a 320x200-as módnál 4 különbözö szín. Az elsö esetben minden képponthoz 1 bit tartozik, azaz összesen 128 000 bitre van szükség, ami éppen 16 Kbyte. A második esetben az egyes képponthoz 4 szín rendelhetö, ezért 1 képpont adatait 2 biten kell tárolni (két biten 4 kombináció lehetséges: 00, 01, 10, 11). Ekkor persze csak feleakkora felbontásra képes a kártya. A CGA kártya jelei is digitális jelek. Minden egyes elektronsugár (vörös, zöld, kék) számára ven egy vezérlö jel.

Hercules kártya

A CGA kártyával egy idöben jelent meg a Hercules grafikus kártya, amely a grafikus kezelön kívül egy párhuzamos portot is tartalmazott. Abban az idöben ez igen elönyös kombináció volt. A Hercules kártya szöveges és grafikus módban is használható, felbontása 720x348 képpont. Szöveges módban a karaktereket 9x14 képpontos mátrixok alkotják, 25 sorban 80 karakter helyezkedik el. Ez jobb a CGA kártyánál. A Hercules kártya monokróm és az IBM BIOS nem támogatja, mivel a kártyát nem az IBM cég gyártotta. Ezért mindig szükség van egy kiegészítö programra, amely kifejezetten a Hercules üzemmódot támogattja. A képernyö-memória 64 Kbyte meretü, és a tárkiosztás szöveges módban megegyezik az MDA kártyáéval. Ez azt jelenti, hogy a memória szintén a B0000h címen kezdödik, viszont a C0000h címig tart, nem pedig csak B10000h-ig, ahogy az MDA kártyánál. A memória két grafikus képet képes tárolni, ezért a memória két részre van osztva (B0000h, B8000h). Egy grafikus lap ezen túlmenöen még 4 memóriabankra van felosztva (pl. B0000h, B2000h, B4000h, B6000h), hogy a memóriaelérés még gyorsabb legyen. Ha a képernyö-memória adatait olvasni kell, akkor az elsö jel az elsö bankba, a második jel a második bankba stb. van. Így az adatmutatót csak 4 elem kiolvasása után kell növelni. Ezzel a vezérlö elég sok idöt megtakarít. A Hercules kártya kapcsán meg kell említeni egy érdekességet, az úgynevezett Dual Monitor Mode-ot (páros monitor üzemmód). Ha egy alaplapon a Hercules kártya mellett egy VGA kártya is található, akkor a két kártya párhuzamosan is tud müködni. Ennek olyan programoknál van értelme, amelyek képesek két képernyö kezelésére (pl.: AutoCAD, Caddy), vagy olyankor, ha a régi programok miatt szükség van a Hercules kártyára. Ilyenkor a VGA kártyát kell a setupban elsödleges kártyának kijelölni. Az alaplapon lévö átkötést pedig úgy kell beállítani, mintha színes monitor lenne a géphez. Minden vezérlés ezentúl a VGA monitorra vonatkozik. A CAD program telepítésekor úgy kell a rendszert konfigurálni, hogy a rajzok a VGA monitoron jelenjenek meg, a szövegek. Menük pedig a Hercules képernyön. A két monitor közti átkapcsolás egy-egy egyszerü DOS utasítással történhet.

MODE MONO                         bekapcsolja a Hercules kártyát,

MODE CO80     bekapcsolja a VGA kártyát.

EGA kártya

Az EGA (Enhanced Graphics Adapter) a CGA kártya továbbfejlesztéséböl született. Maximális felbontóképessége 640x350 képpont. Ezt 16 különbözö színnel tudja megjeleníteni, amelyeket egy 64 színü palettáról lehet választani. Mindezen információk tárolásához 256 Kbyte memória szükséges, legfeljebb ennyi található a kártyán. Szöveges módban a karakterek felbontása 8x14 képpont lett és a sorok száma 43-ra növelhetö.

Az EGA kártyához számos cég (Paradise, Optima, Oak) kínál speciális vezérlöket, amelyeknek saját BIOS-uk van.

Az EGA kártya képes a CGA és az MDA kártyák müködését emulálni. Általában a kártya felismeri a programok által kért egyes üzemmódokat és automatikusan vált közöttük. Ha ez nem müködik, akkor be kell tölteni egy emuláló programot a megfelelö özemmód használatához. A képernyö-memória négy 64 Kbyte-os memóriasíkra van felosztva.

Az utángyártók túlszárnyalták az IBM specifikációt, az IBM EGA után hamarosan megjelentek a 640x480 felbontású EGA kártyák is. A korábbi felbontás 4:3 arányú vízszintes/függöleges megjelenítéséhez volt megfelelö, a 640x480-as felbontással 1:1 aránnyal lehet rajzolni. Ennek elönye, hogy pl. a kör rajzolásánál nem kell eltorzítani az ábrát, a grafikus memóriában tárolt kör képpontok a képernyön is szabályos körként jelennek meg.

VGA kártya

Az EGA kártya korlátozott színválasztéka igazán szép képek megjelenítéséhez kevésnek bizonyult. Kézenfekvö volt tehát és új kártyatípus kifejlesztése. A több színt az egyes színek több fényerö kombinációjával lehet elérni. Az EGA minden szín fényerejét két biten, 4 fokozatban határozza meg, hárombites kombinációkkal 8 fényerö, összesen 8x8x8=512 színárnyalat közül választhatnánk, de ennek az ára a csatlakozó lábszámának növelése 3 lábbal (3 szín). Az emberi szem számára két színárnyalat közötti legkisebb különbséget akkor kapjuk, ha 24 bites felbontással dolgozunk. Ebben a felbontásban minden szín fényerejét 8 bit határozza meg, és a színárnyalatok száma meghaladja a 16 milliót. Az ehhez szükséges videocsatlakozónak viszont már 27 lába lenne. Nyilvánvaló, hogy a TTL színjelek növelését a csatlakozó mérete korlátozza, ezért az új kártyatípus analóg vonalakon adja ki a csatlakozóra a színjeleket. A csatlakozón három színjel (és hozzá három föld) hordozza a színkeverés alapszíneit egyenfeszültséggel. A vonalon lévö 0 V sötét, a 0,7 V szint pedig teljes fényeröt jelent. A közbensö fokozatok száma nincsen korlátozva.

Az IBM a PS/2 sorozatú gépei számára fejlesztette ki a VGA (Video Graphics Array) kártyát. Ez a kártya legfeljebb 640x480-as felbontásban tud megjeleníteni 16 színü grafikát, ahol minden szín egy 262 144 (18 bit) színárnyalatot tartalmazó palettáról választható. Az EGA kártyához képes fejlesztés, hogy a VGA a palettaregiszter tartalmát egy dikgitális/analóg átalakítóra (Digital Analog Converter, DAC) viszi. A DAC 256 db 18 bites regisztert tartalmaz (minden szín számára 6 bit), melyek közül a palettaregiszer választ. A DAC regiszterek tartalmát alakítja a DAC alalóg feszültséggé. A 16 db palettaregiszter mindegyike 6 bites (mint az EGA esetén), és a DAC címzéséhez szükséges további két bitet a VGA elektronika színkiválasztó regisztere adja. Láthatjuk tehát, hogy minden színt 6 bites analóg jel hordoz, azaz két fényerö közötti különbség kb. 11mV-os feszültségugrásnak felel meg.

Az utángyártó cégek a VGA esetén is felülmúlják az IBM elöírásokat. A továbbfejlesztett kártyák SVGA (Super VGA) nevet viselnek, és az egész világon igen széles körben elterjedtek. Néhány elterjedtebb SVGA felbontás:

640x480 képpont, 16 millió szín;

800x600 képpont, 32 768 szín;

1024x768 képpont, 256 szín;

1280x1024      képpont, 16 szín.

A megjelenítés memóriaigénye jelentösen megnött. Az 1024x768x256-os ábrázolást alapul véve a képpontok száma 786 432, azaz a memóriaméret egy síkon 786 432 bit. 256 színhez 8 memóriasík szükséges, tehát a kártya teljes memóriaigénye 768 kbyte, felkerekítve 1Mbyte. A szabványos VGA 640x480x16-os felbontás ugyanakkor megelégszik 256 kbyte memóriával is (307 200 képpont, 4 bitsík, 153 600 byte).

A VGA kártyákon is található saját BIOS. Ennek bejelentkezö üzenete látható a képernyön minden bekapcsolást követöen.

Szöveges megjelenítés (A/N, alfanumerikus mód) az EGA kártyával megegyezö módon történik. A színek azonban a DAC regiszterek segítségével átkódolhatók.

Grafikus üzemmód (APA, All Point Addressable, minden pont címezhetö) is az EGA kártyánál megismert módon müködik. Nagyon fontos, hogy a videokártya vásárlásakor meghajtóprogramokat kapjunk a Windows különbözö változatainak telepítéséhez és az egyes alkalmazói programok futtatásához.

A legtöbb VGA kártya rendelkezik egy bövítö csatlakozóval is a kártya felsö élén, melyen keresztül pl. TIGA kártyához lehet kötni. Ennek az angol neve feature csatlakozó.

AGA kártya

Az AGA (Advanced Graphics Adapter) kártyát a Commodore cég készítette el, még a VGA kártya megjelenése elött, saját PC-i számára. Az AGA a CGA és a Hercules kártya kombinációja. CGA üzemmódban azonban mindkét felbontásnál (320x200 és 640x200) 16 szín használható. A monokróm Hercules üzemmódban (720x348, 80x25 karakter) pedig további két üzemmódot lehet alkalmazni: 132x25 karakter és 132x44 karakter. Ezek az üzemmódokat azonban csak kevés program támogatja.

PGA kártya

Az EGA kártya után készítette el az IBM 1984-ben a PGA (Professional Graphics Adapter) kártyát. Itt alkalmazták elöször a kártya és a monitok közti jelátvitelt. Ezzel az eljárással 640x480 képpontos felbontásnál 256 színt lehetett választani a 4096 színü palettáról. Ehhez akkoriban a kártyának saját processzorra volt szüksége, ez pedig elég drágává tette. A VGA kártya megjelenésével a PGA kártyának leáldozott a napja.

MCGA kártya

A PS/2 25 és 30-as modellekhez készítette el az IBM a Multi Color Graphics Adapter (MCGA) kártyát, amely szintén analóg jelekkel vezérli a monitort. Teljesítménye valahol a CGA és az EGA kártya között van. Grafikus módban 320x200-as felbontás mellett 256 színt lehet használni, melyeket egy 262 144 színü palettáról választhatunk. Szöveges módban 25 sor van, soronként 80 karakter, minden karakter 8x16 képpontböl áll. Az MCGA kártyát szintén a VGA kártya szorította ki a piacról.

8514/A kártya

Az IBM a VGA szabvány továbbfejlesztésével készítette el a 8514/A szabványt, amely eredetileg a Micro Channel rendszerü PS/2 modellekhez készült. Ezekhez a kártyákhoz speciális monitorra van szükség, 1024x768 képpontos felbontással és 256 színnel. A 8514/A jelzés az IBM magyfelbontású analóg monitorához tartozik. A 60-as és a 80-as PS/2 modellek említett felbontása csak 8514/A vagy azzal kompatíbilis monitorokon használható ki, innen származik a szabvány neve.

Leteznek ISA sínre való 8514/A grafikus kártyák, de ezek egyáltalán nem terjedtek el. A 8514/A kártyát az IBM is szinte "elfelejtette", az elvek nagy részét az XGA kártyában örökítette tovább. Vannak olyan Windows grafikus gyorsítókártyák, amelyek egy speciális meghajtóprogrammal képesek a 8514-es üzemmódot emulálni, ezzel a régebbi 8514-esre írt programokat futtatni.

XGA kártya

Szintén az IBM gyártmánya az XGA kártya (eXtended Graphics Array), amely mind a VGA, mind a 8514-es kártyával kompatíbilis. Az XGA kártya legfontosabb jellemzöje, hogy nagyon gyors. Ezt a gyorsaságot egy speciális chip segítségével éri el. A grafikus kártya és a PC hardvere közti kommunikáció általában az I/O portokon keresztül történik. Nem így az XGA kártyánál. Itt ugyanis a portok memóriacímekké vannak leképezve, ezért úgy kezeli öket a hardver, mintha memóriacímek lennének, ezzel persze sokkal gyorsabb a hozzáférés. Tovább növeli a gyorsaságot az intelligens chip, amely képes önállóan vonalat, illetve téglalapot rajzolni, sokkal gyorsabban, mintha ezt egy szoftver csinálná képpontokból. Az XGA kártya felbontása 1024x768 képpont 256 színnel, vagy 640x480 képpont 65 536 színnel. Továbbá megjeleníthetö egy hardver-kurzor, amely 64x64 képpontból állhat.

TIGA szabvány

A Texsas Instruments cég egy speciális grafikus processzor (TMS340XX) bázisán fejlesztette ki a TIGA (Texsas Instruments Graphics Architecture) szabványt. A TIGA szabvány tulajdonképpen szoftveres kapcsolatot teremt a processzor, az alkalmazás és a grafikus processzor között, ezért nincs szükség a grafikus kártya hardverelemeinek pontos ismeretére. A kártya intelligenciáját a beépített grafikus processzornak (pl. 34020) köszönheti. Ennek a processzornak saját RAM memóriája (1-2 Mbyte) és utasításkészlete van, mely szabadon bövíthetö. Az új utasításokat a PC processzora tölti le a grafikus processzornak. Ezek az új utasítások minden egyes alkalmazáshoz rendelkezésre állnak. A TIGA kártyán önállóan futnak az alkalmazások, függetlenül a PC processzorától. Ezzel vált lehetségessé a különösen rövid képfelépítési idö, és ebböl persze következik, hogy ugyanannyi idö alatt több képet képes ábrázolni. A Texsas Intruments cégen kívül mások is forgalmaznak a TIGA szabványon alapuló kártyákat, így például az EIZO, Hercules vagy Opta cégek. Maga a Texsas Instruments is több TIGA kártyát kínál: TIGA 10, TIGA CARD, TIGA STAR, TIGA DIAMOND stb. Ezek alkalmazási területe az egyszerübb Windows alkalmazásokon túl, a grafikus munkaállomások alkalmazásai, mint pl. 3 dimenziós modellezés, az animásió vagy multimedia alkalmazások.

A VGA üzemmódot minden TIGA kártya támogatja, bár más-más módon: így a TIGA 10 kártyát például össze kell kötni a PC-ben lévö VGA kártyával. Miközben magán a TIGA kártyán is van VGA-vezérlö chip.

A TIGA szabványt a Windows támogatja, ennek ellenére nem nagyon terjedtek el a TIGA kártyák a Windows-felhasználók körében. Ennek oka valószínüleg a TIGA kártyák meglehetösen magas ára, különösen a Windows grafikus gyorsító kártya árával összehasonlítva.

Grafikus gyorsítók

A legtöbb DOS-alkalmazás számára a VGA kártya felbontása és sebessége megfelelö, és árban is mefizethetö. A Windows azonban más, nagyobb igényeket támaszt a grafikus kártya felé. Ennek az a magyarázata, hogy minden ablak megnyitásakor, minden menüpont kiválasztásakor az egész képet újra meg kell rajzolni. Ha például egy 100 x 100 képpont méretü ablakot (ez egyébként nem valami nagy) át akarunk helyezni, akkor ehhez legalább 20000 pixelt kell megváltoztatni (törölni az elözö, felrajzolni az új helyen). Hogy a munka a Windows környezetben ne legyen idegölö, gyorsabb képfelépítésre van szükség.

Ugyanez a koncepciója az elözö fejezetben ismertetett TIGA kártyának is. Ott egy speciális grafikus processzor segítségével gyorsították a funkciókat, ez pedig meglehetösen drágává tette a kártyát.

1992-ben jelent meg az elsö Windows gyorsító kártya, tulajdonképpen ugyanezzel az elképzeléssel: egy intelligens processzor átveszi a PC processzor munkájának egy részét. Ezt a kártyát az 1989-ben alakult S3 Incorporated cég fejlesztette ki. Ez a kártya speciálisan a Windows által gyakran használt grafikus eljárásokat definiálta a kártya hardverében. Ilyen tipikus eljárások a következök:

Bit-Blit Ablak eltolása. Az eljárás felvesz egy négyszöget, és egy másik pozíción újra megrajzolja.

Hardware Cursor Kurzorkezelés, egérkurzor megjelenítés. A PC processzora csupán az egérkoordinátákat adja meg a kártyának, az önállóan kezeli az egérkurzort.

Line Drawing Vonalhúzás. A processzor csak a kezdö- és végpont koordinátáit adja át a kártyának.

Circle Drawing Körrajzolás. A processzor csak a kör középpontját és sugarát adja meg.

Polygon Fill Terület kitöltése. Egy sokszöget az adott pixelinformációkkal tölt fel.

A gyorsítókártyák általában VGA-kompatibilisek. Ez azt jelenti, hogy a gép bekapcsolásakor "normális" VGA kártyaként jelentkeznek be. Vannak olyan gyorsítókártyák, amelyekhez DOS alatt is kell meghajtószoftver, másukat automatikusan felismer a BIOS, van amihez nem kell DOS meghajtó. A gyorsítókártya hatása DOS alkalmazásoknál alig vagy egyáltalán nem tünik fel. A kártya mellé adott meghajtóprogramok között általában nem csak a Windowshoz való meghajtó program található meg, hanem más grafikus alkalmazásokhoz valók is, például OS/2-höz, AutoCAD-hez vagy Ventura Publisherhez.

A meghajtóprogramok szerepe rendkívül fontos és gyakran okoznak fejfájást a felhasználóknak. Gondoljunk arra, hogy ha például csak Windows meghajtónk van (mert csak azt kaptunk a kártya mellé), akkor semmit nem használ a kártya egy DOS-os CAD programnál. De ilyen probléma lehet az operációs rendszer fejlesztése (Upgrade): az új változatnál esetleg nem fut megfelelöen a meghajtószoftver. Ilyenkor új meghajtót kell beszerezni. Ezért nem mindegy, hogy hol, milyen cégnél és milyen gyártmányt veszünk meg. Lehet, hogy mire a mi problémánk felmerül, addigra a cég, akinél vásároltunk, már nem is létezik. És ekkor gyakorlatilag semmit nem tehetünk.

Nem érdemes tehát spórolni: keressük meg azokat a gyártókat és cégeket, akik már régóta a piacon vannak, jó nevük van és biztosak Lehetünk abban, hogy másfél év múlva is megtaláljuk öket.

Újabban vált/válik lehetségessé egy másik forrás a meghajtók beszerzésére: az Internet. A legtöbb gyártónak saját Internethelye van, ahol meg lehet öket találni, és onnan a megfelelö meghajtószoftvereket letölteni.

3D grafikus kártyák

A 3D grafika a számítógépes grafika azon területe, melynél kétdimenziós térben (monitorképernyö) háromdimenziós tárgyakat hozunk létre.

A kétdimenziós tér képpontjának tulajdonsága az X és Y pozíció, a szín és a fényerö. 3D esetén ehhez még mélységinformációt kell hozzáadnunk, amely megadja, hogy a képzeletbeli Z tengely mentén hol fekszik a pont.

Ha sok 3D képpontot egymás mellé teszünk, háromdimenziós felületet kapunk, melyet textúrának neveznek. A textúrák kezelése mellett a 3D grafika támogatja több tárgy egymáshoz való viszonyát (pl. a tárgy egy részét takarja egy másik tárgy). Végül a 3D grafika különleges technikákat használ a megjelenítéshez (pl. sugárkövetés [ray tracing] egy képhez valóságosnak tünö árnyék készítésére). A hagyományos grafikus megjelenítést megkülönböztetésül kétdimenziós grafikának, röviden 2D grafikának nevezik.

A 3D képeket a számítógépen belül absztrakt modell kezeli. A 3D objektumot rendszerint kis háromszögek (vagy más sokszögek) százai, ezrei alkotják. Ha a program mozgatja az objektumot, a háromszögek csúcsainak pozícióját változtatja meg. A 3D tárgyak információinak bittérképre konvertálásához és az adatokból történö képszerkesztéshez (rendering) sok memóriára és nagy számítástechnikai teljesítményre van szükség. Korábban a 3D grafika csak erös munkaállomásoknál volt megtalálható, ma már a legtöbb személyi számítógépben van 3D gyorsító. A grafikus gyorsító memóriát és célorientált processzort tartalmaz néhány 3D renderelési müvelet elvégéséhez. A geometriai számításokat továbbra is a PC processzora végzi, a 3D gyorsító kártya elsödleges feladata a képszerkesztés, a textúrák kitöltése és árnyékolása. Nincs a PC-ben még egy olyan összetevö, mely olyan gyorsan fejlödne napjainkban, mint a grafikus rendszerek. A grafikus lapkakészletgyártók (Nvidia, ATI, 3Dfx stb.) egymást túllicitálva jelentetik meg az új lapkákat, melyek kétszer-háromszor többet tudnak, mint a féléve megjelent elödjük. A gond csak abban rejlik, hogy a szabványosítás nem tud lépést tartani a fejlödéssel. Az új grafikus kártyák a 2D gyorsító mellett tartalmaznak egy 3D gyorsítót is, vagy a két gyorsító egy új, közös tokba kerül. Léteznek tiszta 3D kártyák is, melyek a hagyományos VGA kártya mellett párhuzamosan müködnek (pl. Monster 3D a Diamond cégtöl). A 3D kártya kiválasztásánál ügyeljünk arra, hogy minél több 3D funkciót támogasson hardverrel. A hiányzó funkciókat a meghajtóprogramnak kell kezelnie, ez azonban a sebesség és a minöség rovására megy. Nézzük a fontosabb 3D funkciókat:

Bi/trilinear Filtering A textúrán belül lágy eloszlások elöállítását végzö szürö funkciók, ezek szolgálnak az ívelt szerkezetek sokszögesítésének elkerülésére is.

Clipping Müvelet, mely meghatározza, hogy az objektumnak mely része látható a képernyön, és a nem látható részt kivágja. Ezzel idöt takarít meg, mert a nem látható részt figyelmen kívül lehet hagyni.

Dithering: Több alkalmazásban használt hatás (2D grafika, nyomtatás). Kevés szín különleges mintázatba keverésével olyan hatást kelt, mintha sok színböl állna.

Flat Shading Sokszög színek, miáltal pl. az élek élesebbek lesznek.

Fogging Az egymástól távolodó objektumok ködbe veszését elöállító funkciók.

Guarad Shading: Ez az algoritmus a 3D felületnek valósághü árnyalást ad. A színeloszlások irányértékek interpolációjából következnek.

Lighting: A valós világ objektumai valamilyen megvilágításban láthatók. A fényforrás színtónust okoz, a fény visszaverödik, árnyékok és egyéb fényhatások keletkeznek. Fényforrás bárhol és bármi lehet (nap, hold, robbanás fénye stb.).

MIP mapping: Az objektumra több textúra van helyezve, a közelebb jövö objektumok részletgazdagsága nö.

Shading: Az ívelt felületek a jobb kinézés érdekében satírozottok, ez kis négyszögekre bontással érhetö el.

Texture Mapping: A felületek kitöltése mintával (pl. téglafal), melytöl az valóságosnak tünik (pl. a falon kép, tapéta stb. van). Sok különbözö típusú textúratérképezés létezik szoftver és hardver használatban.

Transparency: Az objektumok egy része egészen vagy félig átlátszó. Számításokkal meghatározható hogy pl. mi látszik egy ablak mögött.

Különösen játékoknál fontos jellemzöje a 3D kártyák minöségének a másodpercenként megjelenített képek száma. 25 kép/sec alatt az emberi szem már nem érzékeli folyamatosnak a képsort.

A 3D kártyák videomemória igénye fokozott. A háromdimenziós kép tárolásához három puffer szükséges: az elülsö (front) puffer tartalmazza a megjelenített képet, a hátsó (back) pufferben épül fel a következö kép, végül a Z puffer örzi a harmadik dimenzió értékeit. Két dimenzió esetén például 4 Mbájt memóriával 1600x1200 felbontás és 16 bites színmélység valósítható meg (pontosabban 3,75 Mbájt kell). 3D kártyánál már az 1024x768 felbontású l6 bit színmélységü megjelenítéshez is 4,5 Mbájt memória szükséges (1024x768x3x16/8 bájt, 16 bit az elülsö, 16 bit a hátsó, 16 bit pedig a Z pufferhez).

A háromdimenziós ábrázoláshoz különleges szoftverillesztöket fejlesztettek ki, melyeket a legtöbb 3D lapka támogat. Enélkül minden grafikuskártya-gyártónak saját programot kellene készítenie kártyájához, mely egyrészt árnövekedést okozna, másrészt nem lenne kompatibilitás a kártyák között.

Két illesztöprogramot említünk meg:

Direct-3D: A Direct X része, föképp Windows 95 alatti játekoknál használják. A Direct X progamot a Windows 95-be utólag kell telepíteni. A gyakorlatban a Direct X gondoskodik arról, hogy a játék telepítése során a videokártyához tartozó meghajtóprogram felülírható legyen.

Open-GL A Silicon Graphics terméke, professzionális célokra fejlesztették ki. Ezt a szabványt a Windows NT 4.0 már tartalmazza, a Windows 95-ben csak az OSR2 változattól találjuk meg.

AGP kártyák

Hiába nött meg jelentüsen a PC grafikus és videomegjelenítési képessége, még 3D kártyával sem lehet PC-vel teljes játékfilmet elöállítani. 1996 közepe óta ennek fö okát a PCI sebességében határozzák meg, mert nem tud elegendö adatot szállítani. Az Intel kezdeményezésére ezért a grafikuslapka-gyártók konzorciumot alkottak, és definiálták a gyorsított grafikus port (AGP, Accelerated Graphics Port) paramétereit. Az AGP nem sínrendszer (nem a PCI bövítése), hanem egy csatlakozó aljzat, melybe csak az AGP felületnek megfelelö (video) kártyát lehet bedugni. Az AGP csatlakozó sem elektromos, sem mechanikus vonatkozásban nem kompatíbilis a PCI csatlakozóval.

Az AGP-hez lapkakészlet tartozik, mellyel a processzortól függetlenül, a processzorral párhuzamosan dolgozhat. Az adatcsere a PC operatív memóriája és az AGP kártya között folyik. Az Intel szerint az AGP-s alaplapon lévö operatív memóriának 66 vagy 100 MHz sínsebességen müködönek kell lennie.

Az AGP-nek 32 bites síne van, melyen a cím- és adatvonalak multiplexelve jelennek meg. Létezik még 8 címvonal, mely az ún. "oldalsáv" címzéshez szükséges. Az AGP - hasonlóan a PCI-hez - 66 MHz-es sebességen dolgozik. Tekintve azonban, hogy az órajel felfutó, és lefutó élénél is lehetséges adatátvitel, az átviteli sebesség elérheti az 533 Mbájt/sec értéket (66 MHz x 2 x 4 bájt). Az AGP használ-néhány PCI vezérlöjelet, és az aktív állapotba vivö inicializálás is a PCI sínen keresztül történik. Az AGP funkciók nem csak BIOS-ból, hanem operációs rendszerböl is (Direct Draw) aktiválhatók.

Az AGP adatátvitelben is mester és szolga (cél) kapcsolatról van szó. A grafikus kártyavezérlö a mester és az alaplap lapkájába (pl. Intel 440LX) integrálták a szolgaként müködö AGP logikát. Az AGP protokoll három átviteli módot ismer, melyet 1x, 2x és 4x átvitelnek neveznek.

Az egyszeres mód funkcionálisan a PCI átvitelnek felel meg. Kétszeres módnál a már említett módon kétszerezödik meg az átvitel. Négyszeres mód esetén különbségi engedélyezö jeleket használnak (AD és AD#), melyek fel-és lefutó éleinél is adatot lehet átvinni, így az 1x-eshez képest négyszeres az átviteli sebesség.

Az AGP technológia megértéséhez nézzük meg, hogyan történik a 3D grafika megjelenítése AGP kártya nélküli PC számítógépen. Az élethü 3D grafika geometriai számítások sorozatának végrehajtását igényli a 3D objektum térbeli elhelyezéséhez. Ezeket a müveleteket rendszerint a processzor (pontosabban a lebegöpontos aritmetikai társprocesszor) végzi. Ezzel egy idöben a grafikus vezérlönek a textúra adatokat kell feldolgoznia, hogy az objektum felületeit kitöltse, árnyékolásokat végezzen. A 3D grafika legkritikusabb része a textúratérkép feldolgozása, a háromdimenziós objektum felületeit leíró bittérkép értelmezése. A textúratérkép feldolgozása során beolvasnak egy, kettö, négy vagy nyolc textúraelemet (texel, texture element) a bittérképböl, bizonyos matematikai közelítéssel átlagolják öket, majd az eredményt a hátsó (back) pufferbe tárolják a következö kép elökészítéséhez.

1.   A textúra térkép a merevlemezröl az operatív memóriába kerül az IDE/PCI sínen és a lapkakészleten keresztül.

2.   Ha a textúratérképre szükség van egy jelenetben, a processzor az operatív memóriából beolvassa az elemeket, nézöpont és megvilágítási transzformációt hajt végre rajtuk, és az eredményt visszaírja az operatív memóriába.

3.   A grafikus vezérlö beolvassa az átalakított textúrát az operatív tárból, és saját helyi videomemóriájába tárolja (hátsó puffer). A jelenlegi rendszereknél az adat a PCI sínen halad.

4.   A grafikus vezérlö beolvassa a textúrát ís a 2D szín információt a helyi memóriából, hogy 2D monitoron megjeleníthetö legyen a kép. Az eredményt beírja az elülsö pufferbe, melyet keret- (frame) puffernek is neveznek. Mostantól kezdve a digitális/analóg átalakító olvassa a keretpuffert, és folyamatos a megjelenítés.

Elöször: a textúrát az operatív tárban és a helyi memóriában is tárolni kell, ami felesleges helypocsékolás. Másodszor: a textúra rengeteg helyet foglal el a helyi memóriában, esetleg nem is fér el benne, ami a hardvergyártókat minél nagyobb videomemória beépítésére kényszeríti. Harmadszor: a PCI sín l32 Mbájt/sec átviteli sebessége szük keresztmetszetet jelent a textúratérkép átvitelére, ráadásul a PCI sínt más rendszereszköz is igényli.

A 3D grafika terjedése sokat köszönhet a PC fejlesztéseknek. Talán a legfontosabb fejlesztés a Pentium II processzorok megjelenése az alaplapban. A Pentium II jobban kezeli a 3D geometriai számításait (másodpercenként több háromszöget dolgoz fel), a processzormag mellé épített gyorstárat tartalmaz, a két független sín elv (DIB) megengedi, hogy az L2 gyorstárhoz egyszerre ketten forduljanak (processzor, operatív memória). Az AGP a másik fontos összetevöje a 3D kártyák teljesítménynövelésének, mert egyrészt gyors kapcsolatot biztosít az alaplap lapkakészlete és a videokártya grafikus vezérlöje között, másrészt pedig képes textúrákat közvetlenül az operatív tárból olvasni rendelés során. A rendszermemória egy részét az operációs rendszer dinamikusan foglalja le a grafikus vezérlö számára, melyet AGP memóriának vagy nem lokális videomemóriának neveznek.

A helyi videomemória drágább, mint az operatív memória, és nem használható más célra, ha a futó alkalmazás grafikájának nem kell a teljes memória. A grafikus vezérlö gyors hozzáféréssel használja a videomemóriát a képernyö frissítésére, Z puffernek és elülsö és hátsó pixel pufferként. Ha a textúrákat rendszermemóriában lehet tartani, több videomemória marad nagyobb képfelbontáshoz, illetve megengedhetö nagyobb képtartalmak Z pufferelése. A legtöbb alkalmazás 2-16 Mbájt memóriát igényel a textúra tárolására. Az Intel szerint AGP kártyával ez teljesíthetö.

Az AGP két üzemmódot biztosít a grafikus vezérlö számára, hogy textúratérképet olvasson közvetlenül az operatív memóriából. Csövezetékes (pipelining) módban az AGP átlapolja a memória vagy sínhozzáférést "n" ütemre. Az átlapolás mértéke (az egymásután kiadott címek száma) az AGP megvalósítástól függ, maga az átlapolás az alkalmazói program számára teljesen átlátszó. A PCI sínen csak akkor adható ki az új memóriacím, ha az elözö adat olvasása befejezödött. Mind az AGP mind pedig a PCI képes csoportos (burst) módban adatot átvinni, amikor egyetlen kérésre több adat átvitele történik meg, de ez csak részben javít a PCI nem csövezetékes természetén. Oldalsáv címzés (sideband addressing) módban az AGP nyolc kiegészítö címet ad a grafikus vezérlönek, hogy új címet adhasson ki, miközben az elözö kérés adatátvitele a 32 bites fö cím- és adatvonalon folyik. Az AGP memóriát a grafikus vezérlö gyorsan éri el. A gyorsaság a lapkakészletben (pl. 440LX) lévö hardvernek köszönhetö. A lapka a címek átalakításával lehetövé teszi, hogy a grafikus vezérlö (és szoftvere) a memóriában szerteszét lévö adatokat folytonos területen lássa. A lapka címfordítást végzö hardverét GART-nak (Graphics Address Remapping Table, grafikus címet áttérképezö tábla) nevezik, és hasonló feladatot lát el, mint a processzor lapozó hardvere.

A processzor "lineáris" virtuális címét a lapozó hardver fizikai címre alakítja. Ezeket a fizikai címeket használjuk a rendszer, memória, a helyi keretpuffer és az AGP memória elérésére. A CPU ugyanolyan címelvet használ a keretpuffer és AGP memória eléréséhez, mint a grafikus vezérlö. Az operációs rendszer ezért a CPU lapozó hardverét 1:1 egyenes, nem átalakító módba állítja.

A jelenlegi, AGP-vel szerelt PC-k három sajátossággal rendelkeznek, az alkalmazói programok pedig megpróbálják mindhármat támogatni.

A hardver rendelkezik AGP-vel, de nem használja ki az AGP textúra képességelvet. Ilyenkor csak az adatátvitel gyorsulása érhetö el, a csövezeték és oldalsáv címzés nem.

A hardver képes AGP memóriából renderelni, de az alkalmazói programnak nincs szüksége arra, hogy a textúrákat helyi memóriába cserélje. A hardver vagy tud, vagy nem tud textúrázni helyi memóriából. Jobb, ha nem teszi ezt, mert így elkerüli a képpontírással, képernyöfrissítéssel, texel és Z értékek olvasásával történö ütközést.

A hardver akkor fut leggyorsabban, ha mind az AGP mind pedig a helyi memóriából képes textúrázni. A kisebb vagy gyakrabban használt textúrák a helyi memóriában, a nagyobb vagy ritkábban használtak pedig az AGP memóriában tárolódnak.

A Pentium II processzoros rendszerekben az operációs rendszer az AGP memóriát kizárja a gyorsításból (cache). Az operációs rendszer által használt WC (Write Combining, íráskeverés) jelölés sokkal gyorsabb írási hozzáférése biztosít az AGP memóriához, mint az UC (Uncacheable, nem gyorsítható). Ha a sín szabad, a WC memóriába több egyedi írás csoportba fogható (burst), melyek célja a lapkába épített dedikált íráspuffer. Ha a processzor olvasási céllal fordul a memóriához, a WC és UC memória egyformán lassú.

Billentyüzet

A billentyüzet a mikoroszámítógép közvetlen irányítására, kisebb mennyiségü adat bevitelére használható. Az alkalmazott változatai a 101/102 gombos billyentyüzet. A 101/102 gombos változatnál külön számbillentyüzet van a numerikus adatok könnyebb bevitelére.

A billentyük funkcionálisan több csoportba sorolhatók:

A billentyüzet legnagyobb részét, az írógép billentyüzethez hasonló felépítésü, alapkarakterek (betük, számjegyek, speciális karakterek) billentyüi alkotják;

A numeruikus adatok bevitelét könnyíti meg a számbillentyüzet, amely a billentyüzet jobboldalát foglalja el;

A (101/102 gombos) billentyüzet felsö részét foglalják el a funkcióbillentyük, amelyek hatása az egyes felhasználói, alkalmazói programoknál más és más;

Az alapkarakterek és a számbillentyük között helyezkednek el a képernyökezelö billentyük, amelyek a kurzor mozgatására, a képernyö tartalom mozgatására szolgálnak.

Egy másik csoportosítási lehetöség:

karakterbillentyük,

funkcióbillentyük,

váltóbillentyük(shift, ctrl, alt), amelyek egy másik billentyüvel együtt lenyomva módosítják az eredeti billentyü hatását,

kapcsolóbillentyük(CapsLock, NumLock, ScrollLock), amelyek tartósan modosítják egyes billentyücsoportok hatását.

A billentyüzet müködése

A billentyüzet saját vezérlövel rendelkezik, amely nem csak adatokat tud küldeni az alaplapon lévö billentyüzet illesztö felé, hanem parancsokat is tud fogadni.

A billentyüzet megszakítási rutin valamelyik billentyü lenyomásakor annak billentyükódját (scan code) átküldi a billentyüzet pufferbe. A lenyomott billentyü azonosítására egy sorszám szolgál és nem a karakter ASCII kódja, mivel ugyanahhoz a billentyühöz több karakter is tartozik.

Minden billentyülenyomáskor a vezérlö 2 byte-ot küld át a pufferbe. Azoknál a billentyüzetkombinációknál, amelyekhez ASCII kód rendelhetö, az átküldött byte-ok közül az egyik az ASCII kódot, a másik a billentyükódot (scan code) tartalmazza. Azoknál a kombinációknál, amelyek valamely funkcióbillentyühöz tartoznak, az átküldött byte-ok közül az elsö 0 értéket, a második a billentyükódot foglalja magában.

Tetszöleges ASCII kódérték (a 0 kivételével) bevihetö, az ALT billentyü lenyomásávalés vele egyidöben, a számbillentyüzeten a decimális kódérték bebillentyüzésével. Mivel a 0 kódérték a funkcióbillentyük jelzésére van fenntartva, ezért azt nem lehet bebillentyüzni.

Egér

Az egér az utobbi idök grafikus képernyöinek kedvelt 'mutató' eszköze, amivel a képernyö különbözö helyein lévö objektumokra lehet rámutatni és a pozíció alapján, az egér billentyüivel vezérelni lehet az objektumhoz kapcsolódó rutint.

Amíg az egérhez hasonló funkciójú botkormány(joystick) és fényceruza kezelésére beépített rutinok tartoznak, addig az egér kezelö rutinjait önálló és külön betöltendö meghajtö(driver) tartalmazza. Ezt a meghajtót ez egér használata elött betöltve, az állandó jelleggel a memóriában marad a gép kikapcsolódásáig.

Müködés szempontjából, az egérnek alapvetöen háromféle tipusát használják:

mechanikus vezérlésü egérnél két, egymásra meröleges görgörendszer mozgását érzékeli a berendezés és ennek jeleit továbbítja a gép a soros portja felé;

optikai vezérlésü egér esetében, egy hálózatos rajzolású egér alátéten mozgatva az egeret, egy LED fényének a visszaverödését érzékeli a berendezés és továbbítja a processzor felé;

opto-mechanikai vezérlésü egér müködése hasonló a mechanikus megoldásúéhoz, avval a különbséggel, hogy az egér elmozdulásával együtt elöforduló hasított korongon fényt átbocsátva, az így kapott fényimpulzusokat érzékeli a berendezés.

Az egér és a processzor közötti kapcsolat a soros vagy PS/2 porton keresztül jön létre. Bizonyos idöközönként, a soros vagy PS/2 bemeneten keresztül 3, vagy 5 byte-ot (protokoll) küld az egér érzékelöje.

A három byte tartalma:

1.byte     az utolsó 100ms alatti x- irányú elmozdulás elöjeles értéke.

2.byte     az utolsó 100ms alatti y- irányú elmozdulás elöjeles értéke.

3.byte     az egér billentyüinek helyzete, állapota.

Szkenner

Néhány évvel ezelött a szkennerek még olyan drágák voltak, hogy egyéni felhasználó nem is álmodhatott a beszerzésüktöl. Mostanában azonban úgy leesett az áruk, hogy egyetlen PC mellöl sem hiányozhatnak. Napjainkban a síkágyas lapolvasók hódítanak, bár kaphatók úgynevezett dokumentumszkennerek is - utóbbiak kisméretü, 30x27 centiméteres alapterületü eszközök. A síkágyas lapolvasók természetesen laposak, vastagságuk nagyjából tíz centiméter, alapterületük pedig éppen csak meghaladja egy A/4-es lapét. Belülröl nagyjából úgy néznek ki, mint egy fénymásoló: a fedél alatt egy üveglap található, ez alatt fel-alá mozog egy fényforrással ellátott rúd. Ha be akarunk szkennelni egy dokumentumot, arccal lefelé az üveglapra fektetjük, úgy, mintha fénymásolni szeretnénk. Csakhogy a szkenner nem egyszerü másolatot készít, hanem digitális kópiát: elektronikus formájúra alakítja dokumentumunkat, így az szerkeszteni tudjuk a PC-n.

A lapolvasók elviekben nem sokat változtak az elmúlt évek során. A legfontosabb különbség, hogy az elsö szkennerek csak szürkeárnyalatú (fekete-fehér) másolatokat tudtak készíteni. Késöbb megjelentek a színek, és nagymértékben finomodott a felbontás. Külön öröm, hogy a színes szkennerek megjelenésével a méretek is összezsugorodtak. A régi A/4-es szkennerek (vagyis azok az eszközök, amelyekkel maximum A/4-es lapokat digitalizálhattunk) méretükben közelebb álltak egy A/3-as oldalhoz. A mai korszerü lapolvasók alig nagyobbak egy A/4-es lapnál, és kényelmesen elférnek az íróasztalon.

Az irodákban a hagyományos, papírra gépelt vagy nyomtatott dokumentumokat elektronikus formájúra alakíthatjuk, és elraktározhatjuk a PC-n. Így a faxoktól a leveleken ás a papírfecnikre írt telefonszámokig minden fontos adatot megörizhetünk a magunk - no meg az utókor - számára.

Egy OCR (optikai karakterfelismerö) szoftverrel felvértezve a PC a géppel írt dokumentumot beszkennelt változatát olyan szöveggé tudja átfordítani, amelyet szövegszerkesztöbe vagy táblázatkezelöbe is bevihetjük.

A lapolvasó az otthoni felhasználóknak rengeteg szórakozást ígér. Színes szkennerrel valamennyi fényképünket digitalizálhatjuk, és egy képszerkesztö programmal kijavíthatjuk rajtuk a hibákat, eltüntethetjük a piros szemeket, világosíthatjuk vagy sötétíthetjük a képet, végül kinyomtathatjuk. Egyszóval a fényképezés terén elszenvedett kudarcainkat fényes diadallá fordíthatjuk át.

Minden szkenner ugyanúgy müködik. Megvilágítja a képet, és a visszaverödött fény elemzése alapján létrehozza a kép elektronikus változatát. Mindehhez hat fö alkatrészre van szüksége: egy fényforrásra, lencsékre, amelyek összegyüjtik a fényt, egy CCD-re (töltéscsatolt eszköz), amely felfogja a visszaverödött fényt, egy ADC-re (analóg-digitális konverter), amely átalakítja a CCD jelét, végül egy léptetömotorra, amely a fényt végighúzza a dokumentumon. A legfontosabb rész a CCD. Megfelelö CCD-vel a lapolvasó gyönyörü képet készít, de ha gyengébb a töltéscsatolt eszköz, az igencsak megmutatkozik a végtermék minöségében. A CCD fényérzékeny elemek sorából áll, amelyek feszültséggé alakítják a beérkezö fényt. Minél erösebb a fény, annál nagyobb feszültség képzödik, és annál valósághübbek lesznek a kép elektronikus változatának színei. A kép minösége alapvetöen függ a CCD-ben lévö elemek számától: e számmal arányosan nö a felbontás és a kép részletgazdasága. A felbontást - az egy hüvelykre esö képpontok számával mérik (ennek rövidítése a dpi). Ha egy szkenner a 300 dpi-s felbontást támogatja, és a A/4-es oldalakat tud beolvasni (ez nyolc hüvelyk, vagyis durván húsz centi szélességü lapokat jelent), akkor ehhez a CCD-jében 2400 elemre van szükség. A drágább szkennerek már a 600 dpi-t is tudják: ehhez értelemszerüen 4800 CCD-elem kell.

Minden CCD-ben három szürö van: egy a vörös, egy a zöld, egy pedig a kék fényhez. Akárcsak a monitorokon, ebböl a háromból itt is kikeverhetö az a sokmilliónyi szín, amelyet a képen látunk. A régi lapolvasók még háromszor mentek végig a képen, és külön-külön szkennelték be a színeket, az újabb típusok azonban már egy menetben képesek leolvasni mind a három színt.

A CCD által elöállított feszültség a CCD dinamikus tartományától függ - magyarán attól, hogy mennyire érzékeny az eszköz. A dinamikus tartományt bitekben mérik: minél magasabb ez a szám, annál érzékenyebb a CCD. Az olcsóbb szkennerek általában 24 bitesek, vagyis 24 bites adatokkal írják le a képpontok vagy pixelek jellemzöit. Igényesebb munkákhoz - például grafikai tervezéshez, nyomdai elökészítéshez - drágább, 30-36 bites egységeket használnak. A leolvasott színek pontossága a CCD dinamikus tartománya mellett attól is függ, hogy a CCD-röl érkezö elektromos jelet milyen jól veszi át a szkenner következö fontos alkotórésze, az ADC. Utóbbi olyan digitális értékké alakítja a feszültséget, amelyet már a számítógép is értelmezni tud: megjelenítheti a képernyön, és elraktározhatja a lemezen. A CCD a szkenner jobb alsó sarkában foglal helyet, de a fény hosszú utat tesz meg, míg eljut idáig. A nagy utazás kiindulópontja a rúd, amely a síkágyas lapolvasók üveglapja alatt mozog fel és alá. A fénymásolókhoz hasonlóan ezen a rúdon található a fényforrás, jelenesetben egy fluoreszcens csö. Ennek teljes hosszában egyenletes fényt kell kisugároznia: ha bármelyik végén gyengébb a fényerösség, akkor ez a kép szélein minöségromlást eredményez. Miközben a rúd végighalad az üveglap alatt, a szkenner a fényt a képre sugározza. Amikor a fény visszaverödik, már hordozza az eredeti fotó vagy fénykép színeire vonatkozó információkat. A visszavert fényt egy tükörsor összegyüjti, és egy lencsére irányítja, amely az A/4-es képröl érkezö fényt az aprócska CCD-re vetíti. Ennek a lencsének a minösége - a CCD-éhez hasonlóan - alapvetöen befolyásolja a végeredményt. A rudat egy léptetömotor húzza végig a kép alatt. Ahhoz, hogy a rúd simán és egyenletesen haladjon végig útján és a beolvasott kép arányai megfeleljenek az eredetiének, a motornak óramüszerü pontossággal kell dolgoznia. A legtöbb léptetömotor hüvelyként 600-at lép, ez a 600 dpi-s függöleges felbontást biztosít. Egyes motorok azonban feleekkora lépésekre is képesek, és ezzel a felbontást 1200 dpi-re emelik.

A beszkennelt képek CCD által meghatározott felbontását az úgynevezett optikai felbontás jellemzi. Ha CCD-nkben hüvelykenként 300 elem van, a felbontás 300 dpi lesz. De gyakrabban találkozhatunk egy másik méröszámmal is: az interpolált felbontással. Ez a felbontás gyakorta elképesztö magas szám, például 9600 dpi. De vajon hogyan lesz 300 dpi-böl 9600 dpi? Az interpoláció összehasonlítja az egymás melletti képpontokat, és a köztük lévö rést olyan pixelekkel tölti ki, amelyek színeit "megtippeli". Az eljárás kisebb részekre bontja a pixeleket, és újakat hoz létre. Ha egy négyszög alakú kis területen például négy pixelünk van, amelyek közül három fekete, egy pedig fehér, az interpolációs szoftver gyors mérlegelés után mondjuk úgy dönt, hogy a négyböl 16 hozható létre, amelyekböl tíz lesz a fekete, hat pedig a fehér. Maga a döntés nagymértékben függ attól az algoritmustól, amelyet a szkenner gyártója a termékhez kidolgozott. Minnél jobb az algoritmus, annál tökéletesebb az interpoláció, és annál jobb a szkennelés. De ha gyenge a szoftver, többet árt, mint használ. Ha egy A/4-es kép beolvasásakor a felbontást interpolációval 2000 dpi-re növeljük, az eredményül kapott állományszörnyeteg elraktározásához körülbelül egy gigabájt tárterületre lesz szükségünk.

A szkennelési eljárásban az adatátvitel jelenti a legszükebb keresztmetszetet. Régebben az olcsó szkennereket a párhuzamos porton keresztül csatlakoztatták a számítógéphez, és néhány modell még ma is ezt a "bejáratot" használja. Az újabbak azonban már inkább az USB portot kultiválják. Nemcsak az adatcsere gyorsul fel a PC és a lapolvasó között, hanem - feltéve, hogy megfelelö operációs rendszerünk van - a telepítés is lényegesen leegyszerüsödik.

TWAIN

A szó a "Technology Without An Interesting Name" (magyarul: érdekes név nélküli technológia) mérsékelten vicces rövidítése. A TWAIN egy vezérlöprogram, amely lehetövé teszi a számítógép számára különféle perifériák, például szkennerek és digitális kamerák vezérlését, valamint a perifériák adatainak továbbítását a PC-re.

Néhány évvel ezelött a PC-hardvert még nem szabványosították olyan magas szinten, mint manapság, és az alkatrészek, perifériák nem sokat tettek azért, hogy megkönnyítsék az operációs rendszer dolgát. Ha egy új hadvert telepítünk a rendszerre, gyakran kézzel kellett módosítanunk a hardverbeállításokat, és a BIOS-ba is bele kellett nyúlnunk. A TWAIN elönye az volt, hogy megoldotta a szabványosítás hiányából eredö galibákat: a felhasználók biztosak lettek abban, hogy PC-jük és lapolvasójuk szót ért egymással. Széles körü ipari használata miatt sok programcsomag, köztük a képszerkesztö programok is támogatják a TWAIN-t. Ez azt jelenti, hogy az alkalmazásainkból tudjuk vezérelni a szkennert. Ha például képszerkesztö szoftverünkben megnyitjuk a File menüt, látni fogunk egy Aquire tételt, majd pedig egy olyan címszót, amely TWAIN eszközröl teszi lehetövé a képbehozatalt. Ha kattintunk, megjelenik egy, az összes telepített TWAIN eszközt felsoroló menü, és a listájáról egyszerüen kiválaszthatjuk azt, amelyikre az adott pillanatban szükségünk van. A TWAIN vezérlök révén utasíthatjuk a lapolvasót a szkennelés megkezdésére, továbbá a szkenner beállításait is módosíthatjuk.

Nyomtató

A nyomtató a mikroszámítógépek azon kimeneti eszköze, amely az ember számára közvetlenül olvasható, értelmezhetö eredményt szolgáltat. A mikroszámítógépek mellett kisebb teljesítményü nyomtatókat használnak, amelyeknél fontos követelmény a jó minöségü nyomtatási kép.

A leggyakoribb nyomtatók az alábbi csoportokba sorolhatók:

karakterenkénti nyomtatók (teljes karaktert nyomtatók, mátrixnyomtatók), amelyek egy-egy karaktert kiírva a nyomtatófejet egy pozicíóval jobbra, vagy balra viszik;

sornyomtatók, amelyek egyszerre egy teljes sor összes karakterét kiírják.

Emellett beszélhetünk karakteres- és grafikus nyomtatókról. Ez utóbbiak esetében pontonként történhet a nyomtatás.

Nyomtatótípusok

Karakternyomtatók

A mikroszámítógépek mellett, a legismertebb karakternyomtatók a margarétakerekes

(daisy-whell printer) nyomtatók. A margarétakerekes nyomtatók esetében , a karakterek képei egy forgó, hasított tárcsa mögött elektromágnessel müködtetett kalapács helyezkedik el, amely a szükséges idöpontban a tárcsa valamelyik szirmár ez elötte lévö papírhoz nyomja. A betüt tartalmazó tárcsa és a papír között található festékszalag.

A margarétakerekes nyomtatók igen jó minöségü kiírást eredményeznek, különösen karbonszalag alkalmazásával. A nyomtatás sebessége: 30-50 kar/sec.

A nagygépek mellett forgóláncos, vagy forgódobos nyomtatókat használnak. A forgóláncos nyomtatónál egy lánc felületén ismétlödik többször is a teljes karakterkészlet, amellyel a kellö pillanatban egy kalapács nyom a papírhoz festékszalagon keresztül. A forgódobos nyomtatók elve hasonló, csak annál egy dob felületén helyezkednek el a karakterek.

Mátrixnyomtatók

A mátrixnyomtatók a legáltalánosabban használt nyomtatók, viszonylagos olcsóságuk miatt, különösebb kisebb teljesítményigény mellett.

A nyomtatófejben, oszlopban 9, vagy 24 nyomtatótü található, amelyek egyenként vezérelhetök. A karakterek alakját egy 5x7-es, 9x11-es, vagy 18x23-as pontmátrix pontjaival rajzolja ki a nyomtató, egyidöben mindig csakegy oszlop pontjaitnyomtatva. Az egy sorba írható pontok (dot) száma adja a felbontás és így a nyomtatás finomságát. Az alkalmazott felbontási pontszám 60-144 bpi (dot/inch) között mozog, a leggyakoribb érték 72 dpi.

Az egyes nyomtatóknál használt NLQ (near letter quality), vagy LQ (letter quality) nyomtatási formánál a jobb minöség, a folytonos vonal látszatának elérése érdekében, többszörös nyomtatást valósítanak meg 1-1 pontnyi eltolással az egyes nyomtatások között. A nagyobb tüszámú nyomtatók használata természetszerüleg lassúbb nyomtatást eredményez a nyomtatási kép javulása mellett.

A nyomtatók sebessége 100-200- kar/s nagyságrendü, amelynek értéke NLQ, LQ minöség mellett a harmada, negyedére eshet vissza.

Tintasugaras nyomtatók

A tintasugaras (ink-jet), buborék (bubble-jet) sugaras nyomtatók igen jó minöségü nyomtatási képet eredményeznek, szinte zajtalanul és alacsonyabb áron, mint a lézernyomtatók.

A nyomtatási kép több tucat fúvókán keresztül kilövelt, porlasztott apró tintacsepp hatására alakul ki a papiron. A nyomtatóval jó minöségü grafikus nyomtatás is elérhetö, akár szinesben is.

A nyomtatás finomsága szokásos értéke 300x300 dpi; a sebesség pedig igen széles skálán, 20-200 kar/s között mozog.

Lézernyomtatók

A számítógépek környezetében a legjobb minöségü nyomtatási képet a lézernyomtatók adják, amelyek ára a hasonló teljesítményü tintasugaras nyomtatók árának durván a kétszerese.

A lézernyomtatók müködési elve hasonlít az elektrosztatikus elvü másolók müködéséhez. A nyomtatóban egy kb. 1000 V-ra feltöltött , fényérzékeny bevonattal rendelkezö forgó henger van, amelyhez hozzányomják a nyomtatandó papírt. A forgó henger felületét a felbontási finomságnak megfelelö sürüséggel, az alkotója mentén végigpásztázza egy lézersugár, amit a nyomtatandó kép jelével modulálnak. Ahol fénysugár éri a hengert, ott a fénysugár erösségének megfelelö mértékben a henger felülete elveszti a töltését. A forgó henger felülete elhalad a finom festékport tartalmazó kazetta elött, amelyböl a töltéssel arányos mennyiségben festékpor tapad a henger felületére, amelyet átad, rányom a hozzányomott papír felületére. A papír fütött hengerek között halad át, amelyek a festékanyagot 'ráégetik' a papírra. A forgó henger felületét a a nyomtatás után letisztítják és így alkalmas lesz a következö lap nyomtatására.

A nyomtatás elött a teljes lap tartalmát pontokra bontva elö kell állítani, hogy a lézersugarat megfelelöen vezérelni lehessen. A nyomtatási kép elöállítása többféle módon történhet:

A nyomtató saját processzorral rendelkezik, amely a számítógéptöl kapott kiíratandó adatokat átalakítja a szükséges ú.n. bittérképes (bitmap) formába, azaz elkészíti a kiíratandó lap teljes képét pontokra bontva. Ennek a módszernek elönye, hogy a számítógép és a nyomtató között viszonylag alacsony (2000-8000 bit/s) adatátviteli sebességszükséges, így a soros (RS-232-es) csatlakozón keresztül átküldhetök az adatok és a nyomtatás nagy mértékben függetleníthetö a számítógéptöl. Ugyanakkor a nyomtató saját vezérlöje gyakorlatilag egy kis számítógép, saját processzorral és memóriával. Egy-egy lap bittérképes tárolása kb. 1MB memóriát igényel.

A nyomtatási képet a számítógépben állítják össze és az elkészült képet továbbítják a nyomtatóhoz. Ennál a megoldásnál ugyan olcsóbbá válik a nyomtató, de ugyanakkor leköti a számítógépet a kép elöállításával, másrészt a szükséges adatátviteli sebesség lényegesen magasabb (1-2.5MB/s), mint az elözö változatnál.

A korszerünek tekinthetö megoldás a nyomtatási képet egy közvetítö nyelv, a PostScript segítségével írja le és ezt az elöírást továbbítja a nyomtató felé, amely ennek értelmezésére képes és ennek alapján kialakítja a véges nyomtatási képet.

A lézernyomtatók teljesítménye változó, mikroszámítógép mellett használt nyomtatók 3-8 lap/perc sebességgel müködnek.

A számítógép és a nyomtató közötti kapcsolat létrehozása leggyakrabban a párhuzamos csatlakozón (porton) keresztül történik. A párhuzamos csatlakozónál használt illesztöfelület, a CENTRONICS szabvány. Ez a csatlakozás egy-, vagy kétirányú lehet; az utobbi esetben ezen keresztül megvalósítható a számítógép-számítógép kapcsolat is.

Hangkártya

A PC-k gyárilag igen gyenge hangkeltö eszközzel vannak ellátva. Természetesnek tünik, hogy a számítástechnika a zene világában is szerepet kapjon, így a piacot napjainkban rengeteg ilyen kiegészítö tölti meg. A hangkártyák manapság a multimédiában is jelentös szerepet kapnak.

A hangkártyák elsödleges feladata a hangképzés. A hangelöállításnak több formáját is alkalmazzák a mai hangkártyák, elöször tehát nézzük ezeket:

Frequency Modulation - Ezen eljárájok során az FM szintézer egy szinuszhullámot modulál egy másik segítségével. A fázismodulátor - mely ezt a modulációt végzi - mellette található egy burkológörbe-generátor is, mely az adott hang ADSR jellemzöit határozza meg. A két elem együttesét nevezzük operátornak vagy hanggenerátornak. Az FM hangképzés során tehát hangmagassággal, hangszínnel és hangerövel képzett, szintetizált hangot kapunk, mely jelentösen eltér a természetes hangoktól.

Wave Playback - A hangkártyák egy külön áramköre foglalkozik a digitalizált minták lejátszásával. Az analóg-digitális átalakítóval elkészített és lemezre kimentett hangállományokat egy digitális-analóg átalakító segítségével játszák vissza a kártyák.

Wave Effects Synthesis - Itt a fentiekhez hasonló módon elkészített digitális mintákat szintén moduláció segítségévelkülönbözö hangmagasságokban játszák vissza a kártyák. Ebben az esetben tehát természetes hangzású hangok fogják alkotni a zenei hangszereket.

Adlib

Az Adlib hangkártya mindössze egy YM-3812 jelzésü, FM szintézer áramkört tartalmaz. Ez a szintézis 9 csatornán keresztül 9 hang, vagy 6 hang és 5 ritmushang (ütöshangszerek) megszólaltatására képes. Ezek elöállítva, majd összekeverve küldi ki 4 W-os teljesítménnyel az analóg kimenetre. A hangkártya a 388h illetve 389h címeken kersztül programozható.

Sound Blaster

A Creative Labs cég napjainkban már szinte szabvánnyá vált hangkártyatípusa a Sound Blaster. Az Adlib hangkártyákkal ellentétben az FM szintézis itt 11 csatornán történik, de igen hasonló módon.

Az újítás viszont a digitális hangrögzítés és hangvisszajátszás. Erre a kártya egy 8 bites AD és egy 8 bites DA átalakítót valamint egy digitális jelfeldolgozó processzort (Digital Signal Processor) használ.

A digitális hangállományokat 4 KHz és 23 KHz közötti mintavételezéssel képes lejátszani.

A mikrofonbemenetröl érkezö hangok digitalizálását 4 KHz és 11 KHz közötti mintavételezéssel lehet rögzíteni.

Hangtömörítésre is lehetöség van, ADPCM módszerrel, 1:1, 2:1, 3:1 és 4:1 faktorokkal. Az adatok átvitele közvetlenül programozottan, vagy DMA átvitellel történhet. A be- és kimeneteken kívül a hangkártya egy egybeépített MIDI (Musical Instrument Digital Interface) és botkormány csatlakozót is tartalmaz. A hangkártya szoftveres kezelése báziscímet, megszakítást és DMA csatornát igényel.

Sound Blaster Pro

A Pro változat az eredetihez képest a következö változtatásokkal rendelkezett.

Az FM hangszerek megvalósítását egy új, OPL3 jelzésü 20 operátoros egység végzi.

Kétcsatornás AD és DA átalakítók vannak jelen, melyek mono digitalizálás esetén 44,1 KHz-es, sztereóban pedig 22,05 KHz-es mintavételezést is lehetövé tesznek.

A hangkártya beépített keverövel és külsö hangeröszabályzóval rendelkezik.

A legtöbb változat tartalmaz egy Panasonic felületü CD-ROM csatlakozót is.

Sound Blaster 16

A Pro után a SB16 ismét többirányú változást jelentett:

A 16 bites AD és DA átalakítók segítségével a hangkártya CD minöségü felvételt és visszajátszást tesz lehetövé. A jelfeldolgozó processzor is képes 16 bites adatok kezelésére.

A 16 bites adatok kezelése végett a közvetlen memóriahozzáférés gyorsítósága a 16 bites DMA csatornák kezelése is lehetövé vált.

Ezen felül az SB16 egy kétutas hangszínszabályzóval (magas és mély) és három fokozatú hangeröszabályzóval rendelkezik.

A MIDI csatlakozó már támogatja az MPU-401 UART módú csatlakozót is. Ennek címét is szükséges beállítani a hangkártyán.

A Panasonic CD-ROM illesztö mellett helyet kapott egy Sony és egy MITSUMI illesztö is, valamint a Sound Blaster 16 SCSI2 verziója egy SCSI CD-ROM vezérlövel egészült ki.

Sound Blaster AWE 32

A Sound Blaster AWE 32 (Advanced Wave Effect) igazából egy Sound Blaster 16, melyet egy igen jó tulajdonságokkal rendelkezö elektronikus szintetizátor-chippel láttak el.

Ez a chip - az EMU 8000 - paraméterei és teljesítménye alapján egyaránt, megfelel a valódi, billentyüs szintetizátorokba épített chippeknek. Az EMU 8000-es rendszer 32 egymástól teljesen függetlenül használható szintetizátor csatornával rendelkezik, melyet a hullámtáblában foglalt hangmintákat képesek lejátszani. A hullámtábla két komponensú:

Az EMU 8000 egy 1 Mbájtos ROM memóriában a 127 MIDI hangszer mintáit tartalmazza digitalizálva.

Az AWE 32 kártyán elhelyezett memóriabövítö helyekre tett - maximálisan 28 Mbájt - memóriába betölthetö hangmintákat is kezelni tudja az EMU 8000, mint hangszert.

A beállítás paramétereket az SB 16-hoz teljesen hasonlóak, itt tehát csak az EMU 8000 által használt báziscím különbözö.

Gravis Ultrasound

Bár a felhasználók igen nagy része a Sound Blasterek valamely verziójával rendelkezik, egy szintén elterjedt hangkártya a Gravis cég Gravis Ultrasound (GUS) kártya is. Müködésben eléggé eltérnek a Creative Labs termékeitöl.

A hanglejátszást nem a processzor végzi, hanem a kártyán elhelyezett vezérlö chip.

Verziótól függöen 1-4 Mbájt RAM-mal bövíthetök, melyekbe minden használatkor az operációs rendszer tölti be a megfelelö hangszer mintákat a merevlemezröl.

32 egyenkén programozható csatornán keresztül a zene lejátszása az AWE-hoz hasonlatos.

Hálózati kártya

A hálózati csatolóval a helyi számítógép-hálózathoz (LAN-hoz - Local Area Network) kapcsolható a számítógép. Az Ethernet illesztöegységek egyedi címmel rendelkeznek, melyet a XEROX cég oszt ki a különbözö gyártók között.

Manapság a hálózati kártyákat kétféle csatlakozóval gyártják. Léteznek olyan kártyák melyek csak BNC dugósak, és vannak UTP (telefonvezetékes) csatlakozóval ellátottak. De általában a csatolón megtalálható mind a kettö hálózati felületre alkalmas csatlakozók. A kártyák többségén található két lámpa (ledek), melyek mutatják a küldött (TX) és a fogadott (RX) adatok intenzitását.

A BNC csatlakozóval ellátott hálózati kártyák sebessége max. 10 Mbit/s, a UTP csatlakozósaknak két fajtájuk van. 10 Mbit/s és 100 Mbit/s sebességüek.

A kártyát a számítógép alaplapjának egyik slot-jába kell dugni, attól függöen, hogy ISA buszos a kártya, vagy PCI-os. PCMCIA-s hálózati kártya is létezik, amit a notebook egyik PCMCIA slotjába kell belecsúsztatni, feltéve ha van rajta.

A BNC Ethernet kártyáknál, a kábelszegmensek végeit mind a vékony, mind a vastag, mind a sodrott érpáros hálózat esetén a megfelelö 50 Ohmos lezáróval kell ellátni, melyek közül az egyiket földelni kell (villámvédelem).

A vékony és a vastag kábelek a mefelelö méretü BNC csatlakozókkal illeszkednek a különbözö hálózati elemekhez. A vékony Ethernetnél a munkaállomások BNC T-dugón kersztül kapcsolódnak a szegmensekhez. Sodrott érpár használata esetén RJ-45 típusú, üvegszálas átvívö közegnél pedig SMA csatlakozót kell alkalmazni.

Repeater

Jelismétlö, amely két vagy több kábelszegmens összeköttetésére szolgál. Sokféle változatát gyártják. Legelterjedtebb az úgynevezett MULTIPORT REPEATER, melyet akár az általunk kívánt kiépítésben is megvásárolhatunk egy vagy több vastag, vékony, sodrott érpáros, illetve optikai kábeles csatlakozási lehetöséggel.

Passzív HUB

Jelerösítö nélküli hálózati elosztó elem, amely négy darab BNC csatlakozóval van ellátva. A hálózat telepítésekor ügyelnünk kell arra, hogy a passzív HUB-ok fel nem használt csatlakozóit (Port), 93 Ohm-os lezáróval (Terminátor) kell lezárni.

Aktív HUB

Jelerösítövel ellátott hálozati elosztó elem. Megkülönböztethetünk belsö - a munkaállomásba építhetö - illetve, külsö - saját tápegységgel ellátott - típusokat.

A portok száma szerint:

4 port-os belsö és külsö,

8 port-os külsö,

20 port-os külsö,

aktív HUB 93 Ohm-os koaxiális, vagy sodrott érpáros (Twisted Pair) illesztéssel kapható.

Az úgynevezett vegyes HUB-ok a különbözö adatátviteli közegek csatlakozására alkalmasak. Ezek a berendezések a felhasználó igényei szerinti kiépítésben tartalmazhatnak koaxiális, sodrott érpáros, illetve optikai port-okat.

Hálózati topológiák

A fogalom a hálózat alkotórészeinek összekapcsolási módjait, fizikai elrendezését jelenti. Mintha felülnézetbôl látnánk a rendszert, épületek, falak nélkül. Sín, csillag, fa, és gyürü topológiák alakultak ki.

Sín

Minden gép egy közös kábelre (sínre) csatlakozik. Az információ végigfut a vezeték teljes hosszán, az egyenrangú állomások cím szerint kapják az adatokat. Kevesebb kábelt igényel, emiatt olcsóbb, de a kábel hibákat, szakadást nehezebb kijavítani, és kábelhiba esetén az egész hálózat leállhat. A sín két végét a kábel hullámimpedanciájának megfelelô (többnyire 50 Ohm-os) ellenállással kell lezárni. A gépek csatlakoztatási helyeinél speciális koax T-csatlakozókat kell elhelyezni.

Csillag

Minden munkaállomás közvetlen kapcsolatban áll a szerverrel, a központi erôforrások gyorsabban érhetôk el, a kábel hibák jól behatárolhatók, és csak egy állomást zárnak ki az adatforgalomból. Ez a topológia igényli a legtöbb kábelt, emiatt drága. A szerver túlterhelôdhet, mert minden adatforgalom rajta megy keresztül.

Fa

A szerverbôl kiinduló "törzs" a csomóponti elosztókon (HUB) több-kevesebb ágra oszlik. A HUB lehet passzív elosztó, vagy erôsítô is. Utóbbival nagyobb távolságok hidalhatók át. Viszonylag kevesebb kábelt igényel a csillaghoz képest. A HUB hibája esetén részhálózatok eshetnek ki a forgalomból. A hibák könnyen behatárolhatók.

Gyürü

Az elrendezés körkörös, az adatok géprôl-gépre vándorolnak, emiatt ennél a topológiánál a leglassúbb az adatforgalom. Viszonylag kevés kábel kell, de kábel hiba és munkaállomás kiesése esetén az egész hálózat leáll.

Modem

A modulátor/demodulátor rövidítéséböl alkotott neve annak az elektronikus készüléknek, amely lehetövé teszi, hogy analóg csatornákon keresztül digitális információkat továbbíthassunk. A számítógép a modemen keresztül közvetlenül kapcsolódhat az analóg (pl. telefonvonal) vagy digitális (pl. ISDN-vonal) csatornákhoz, távközlési hálózatokhoz, és ez lehetövé teszi más számítógépes rendszerekhez való kapcsolódását, és adatok cseréjét.

Ehhez az szükséges, hogy a számítógép digitális jeleit hanginformációvá alakítsuk, elküldjük a másik gépnek, amely a hangot újra digitális információvá alakítja. Ennek eszköze a modem (mindkét oldalon).

A telefonvonalak nagy zajszintje miatt más adatátviteli vonalak is kiépültek. Ezek közül egyik az ún. X-25 nyilvános csomagkapcsolt hálózat. Külsöre ugyanolyan, mint egy telefonkábel (két eres), de már célzottan számítástechnikai adathálózatként müködik. Ezen kívül az adatátviteli mód lehet rádióhullám, üvegszál, mikrohullám, infra és lézersugár, stb. is. Minden egyes átviteli módhoz különféle modem szükséges.

A modemek sebességét Baudban (bit/secundumban) adják meg. Ez a másodpercenként küldött (fogadott) információmennyiséget jelenti bitekben. A modemeket általában internetezésre és faxolásra használják. A mai modemek többsége 56600 bps (56,6 kbps) sebességü, de léteznek a csillagpontos hálózatra alkalmas kábelmodemek is.

Megjelenési formája szerint lehet belsö és külsö is. A belsö modemet az alaplap egyik slotjába helyezik el, attól föggöen, hogy ISA buszos vagy PCI-os. A külsö modemmek a drágábbak.

A külsö modem a gépen kívül helyezkedik el, s a soros vagy USB port-on keresztül kapcsolódik a számítógéphez.