3.5. PC MIKRORAČUNALNI SUSTAV

Pojedini sklopovi PC sustava doživljavali su tijekom vremena brojne promjene kao je napredovala tehnologija izrade njegovih komponenti. Ponekad su te promjene su u pojedinim dijelovima sustava bile takve prirode da su u osnovi mijenjala način njihovog funkcioniranja. No vrlo velika raširenost PC tehnologije i međusobni dogovori proizvođača PC opreme omogućavali su vrlo brzo implementiranje promjena (par mjeseci) koje bi potom predstavljale novi standard u izradi PC računala te se stoga mogu nači vrlo raznolike izvedbe PC komponenti i organizacija PC računala.

Unatoč brzom i učinkovitom prodoru PC računala na tržištu suština rada PC računala nije se bitno promijenila, te spoznaje s njegovim funkcionalnim cjelinama opisane u narednim stranicama vrijede kako za već postojeće sustave tako i za buduće generacije PC-a.

Slika* 3.5.1 Uobičajeni izgled PC sustava.

Sustav PC računala (Personal Computer) u trenutno najraširenijoj verziji podržava tzv. AT (Advanced Technology) arhitekturu zasnovanu na IBM PC platformi s Intel-ovim mikroprocesorima serije 80x86 i njihovim matematičkim podsustavom serije 80x87. Prva PC računala imala su Intel-ov procesor 8086, koji je s vremenom usavršavan pa su razvijeni procesori 80286 i pripadni mu matematički koprocesor 80287 (FPU - Floating Point Unit), 80386 i pripadni mu matematički koprocesor 80387, te 80486 s ugrađenim matematičkim koprocesorom, te potom slijede PENTIUM procesori s oznakama MMX, PRO, II, III i 4, naravno s ukomponiranim matematičkim koprocesorom. No razvijeni su i moćniji modeli kao XEON, Pentium®HT, Pentium®D, Core™2 i njihove slabije i jeftinije varijente pod nazivom CELERON. Prema izvornom procesoru svi su unazad kompatibilni, te se svi spadaju u x86 porodicu.

Pentium 4 predstavlja prvu ozbiljniju reviziju x86 arhitekture. Pokazalo se da x86 kompatibilnost onemogućuje povećanje efikasnosti arhitekture procesora, te se uvode rješenja kao NetBurst, potom HT (Hyper-Threading), te u najnovije vrijeme dvojezgreni procesori (Dual Core) kako bi se povečao učinak u brzini izvršavanja instrukcija, odnosno omogučilo istovremeno izvršavanje više njih kroz više grana. Za očekivati je da će se daljnji tehnološki razvoj mikroprocesora odvijati prema više jezgrenom konceptu.

Mnoge firme pokušavale su konkurirati Intelu svojim proizvodima. Nauspješnija je firma AMD (Advance Micro Devices) koja je u stopu je pratila Intel-ove proizvode, odnosno klonirala svaki Intelov korak u procesu izrade procesora do serije 80486. Procesor K5 bio je njihov prvi nezavisno napravljeni x86 kompatibilan procesor. Značajni odmak je procesor K6 koji podržava Intel-ovu tehnologiju MMX, uključujući pedesetak novih instrukcija projektiranih da pojačaju i ubrzaju programsku potporu za multimediju. No pravi 'rat' izazvao je izlazak AMD Athlon (razvijan pod imenom K7). Athlon ne izvršava neposredno x86 instrukcije već ih rastavlja na manje operacije čije se izvršavanje može bolje paralelizirati. Zbog toga je i učinkovitiji. Athlon je prvi x86 procesor s dosljedno primijenjenim tehnikama u izvršavanju FP instrukcija a koje nisu osmišljene u Intel-u.

3.5.1. Organizacija i struktura

Dakle, kod PC računala sve se zbiva po načelima x86 arhitekture, a blok shemu jednog od prvotnih računala zasnovanih na toj arhitekturi pokazuje naredna slika. Osnov računala je matična ploča (osnovna ploča, ploča sustava), najveća je od svih tiskanih ploča u računalu, koja objedinjava cjelokupni rad računala. Izvedena je kao višeslojna tiskana ploča u četiri ili više slojeva na kojima su provodnici za povezivanje elemenata ugrađenih na ploču.

Sadrži nekoliko funkcionalnih cjelina i to:

  1. Procesor i prateći elementi (generator takta, koprocesor ...)
  2. ROM u kojem je BIOS
  3. RAM - radna memorija sa svojstvom R/W - čitanje/upis
  4. ulazni i izlazni - U/I (I/O) sklopovi i kanali
  5. upravljači sustava

Procesor i njegovi popratni elementi brinu su kako obraditi podatke u vrše upravljanje i nadzor nad rukovanjem s podacima, ROM je zadužen da definira početne i osnovne parametre sustava, RAM je memorijski prostor aktuelne uporabe, a U/I sklopovi (kartice) brinu se o dogradnji sustava glede prikaza na monitoru, pohrane na trajne memorijske sustave, fax i modem komunikacije, usmjeravanje prema tiskaču i slično. U/I kanali (port) su dio sustava za povezivanje s uređajima preko kojih se odvija promet podataka između uređaja te mikroprocesora i memorije, svaki ima svoju pristupnu adresu po kojoj se prepoznaje (kao ime) a koje su upisane u nekoliko prvih kB memorijske mape.

Shemu veza između uređaja PC sustava prikazuje slika 3.5.2.

Slika 3.5.2 Blok shema sustava PC računala na matičnoj ploči.

Integrirani sklopovi sustava, U/I komunikacije kroz sustav i DMA tvore tzv. 'ChipSet' - skup čipova, danas gotovo cijeli integriran u jedno zajedničko kućište. Poznati proizvđači ChipSet-a za PC računalo su INTEL, OPTI, VIA i SIS. Na slici se ne vidi diskovni sustav, jer on u suštini spada u dogradnju preko U/I priključaka ili preko ugrađenih specifičnih sučelja, kao SATA, ukomponiranih na matičnoj ploči zajedno s pripadnim upravljačkim sklopovima, u sastavu chipset-a ili zasebno. Sastavni dio modernih matičnih ploča sve češće je glazbeni i mrežni podsustav te ponekad i grafički podsustav, te sklopovi i sučelja za USB i IEEE 1394 komunikaciju. No navedena proširenja samo su dopuna prikazane blok sheme. Tijekom tehnološkoj razvoja način signalizacije i komunikacije između pojedinih komponenti prikazanih na blok shemi neprestano se je mijenjao, ali to funkcionalnost koju prikazana shema tumaći ne mijenja.

Radni takt je nešto što proizvođači vrlo rado prikazuju na sve moguće načine. Od generatora takta (brojilo) množenjem i dijeljenjem radne frekvencije dobije se radna frekvencija jezgre procesora, njegove međumemorije, radne memorije, sabirnica i ostalih uređaja. Stoga se glede usklađivanja rada pojedinih sklopova koriste u tu svrhu dizajnirani upravljači u sastavu chipset-a ili van njega. Grafički sustavi razvili su se u gotovo samostalnu disciplinu, a oni opet imaju svoje specifične parametre koji se prikazuju na vrlo različite načine. Stoga sve navedeno treba samostalno raščlaniti, što je tema narednih poglavlja.