La scheda madre: funzioni, struttura, componenti,

Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Il Personal Computer: funzioni, struttura,
componenti,
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Sommario
•
•
•
•
•
•
I componenti di un PC
La scheda madre
I tipi di bus
Il chipset
La memoria principale
Hard disk: ATA e SCSI
COMPUTER
ENGINEERING
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Il case
• Contenitore
passivo dei
componenti di un
PC
• Funzione:
– protezione
meccanica
– organizzazione
– dissipazione
del calore
• Dimensioni:
tower/desktop
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
L’alimentatore
• Compito: conversione
di tensione dalla rete
(AC) a DC.
• Tipi di segnali:
– external power
– power supply
• Tensioni richieste:
– AT +5, +12, -5, 12;
– ATX anche 3.3v
• UPS (Uniterruptable
Power Supply):
– stand-by,
– on-line.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
La scheda madre
• Scheda destinata a
contenere i
principali
componenti di un
PC (CPU, RAM,
porte di I/O, BIOS,
slots…)
• Funzione
principale:
comunicazione.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
CPU, RAM, memoria di massa
• CPU: acquisisce e
esegue istruzioni.
• RAM:
– memoria ad accesso
casuale,
– 60-10ns,
– semiconduttore.
• Memoria di massa:
– meccanica
– ferromagnetici,
– 10-3ms.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
La scheda video
• Funzione:
inviare al
monitor le
informazioni
da visualizzare.
• DAC (Digital
to Analogue
Converter).
• Contiene
RAM.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
La scheda video
evoluzione
• MDA (Monochrome Display Adapter): solo testo, uso
professionale(caratteri 9*14, 4 kbyte, 1 pagina);
• CGA (Colour Graphics Adapter): capacità grafiche e di
colore (risoluzione 640*200, 16 kbyte, caratteri 8*8, 1-8
pagine, 4 colori);
• HGC (Hercules Graphics Card): de facto standard,
emulazione della MDA, possibilità di lavorare come
seconda scheda (64 kbyte, risoluzione 720*350, driver
software);
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
La scheda video
evoluzione
• EGA (Extended Graphics Adapter): proprio BIOS (set di
caratteri definibile, risoluzione 640*350, 16 colori su 64);
• VGA (Video Graphics Array): 218=262144 colori,
analogica (256 kbyte, risoluzione 640*480, 256 colori,
emulazione CGA, EGA e MDA);
• SVGA;
• SVGA accelerate 2D o 3D: potenza computazionale
propria, texture mapping, correzione prospettica, filtraggi;
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Dispositivi periferici
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Funzioni della motherboard
• Importanza della scheda madre
– Organizzazione: direttamente o indirettamente tutti i
componenti sono connessi alla motherboard.
– Controllo: su tutti i dati trasmessi.
– Comunicazione: attraverso gerarchie di bus.
– Supporto al processore: tramite socket o slot.
– Supporto alle periferiche: con slots di diversi standard.
– Performance: per i componenti che puo’ ospitare e per
le comunicazioni svolte.
– Espandibilità: per processore, memoria, periferiche.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Tipi di motherboard
• Motherboard standard.
• Mainboard all-in-one: integrate scheda video, audio, di
rete; espandibilita’ limitata.
• Motherboard a backplane passivo: contengono solo slots
di espansione per tutti i componenti, CPU compresa.
• Motherboard senza CPU: simili alle precedenti.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Formati delle motherboard
• Form Factor: indica le dimensioni e le caratteristiche
elettriche della scheda.
•
•
•
•
•
AT,
ATX,
LPX,
NLX,
Formati proprietari.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Formati delle motherboard: AT
• Formato originale, piu’
grande (13.8”x12”).
• Progressivamente ridotto:
– Baby (8.5”x13”)
– Reduced (8.3”x11”)
– Half (8.3”x8”)
• Connettore per tastiera a 5
poli,
• Seriali e parallele non
integrate.
• Processore sul fronte della
scheda.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Formati delle motherboard: ATX
•
•
•
•
Standard Intel 1995.
Connettori di I/O integrati,
Connettore PS/2, USB,
Processore nella parte
superiore destra
• Diversa alimentazione:
– raffreddamento
– upgrade
– tensione 3.3V
– software power-on
• Limiti:
– non piu’ di 7 slots
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Formati delle motherboard: LPX e NPX
• LPX:
– dimensioni ridotte, per case slim,
– schede di espansione parallele alla scheda madre,
– integrati scheda video, di rete, audio.
• NLX:
– successore LPX,
– supporto Pentium II, DIMM, AGP.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Formati delle motherboard: confronto
Style
Full AT
Baby AT
ATX
Mini ATX
LPX
Mini LPX
NLX
Width
12"
8.5"
12"
11.2"
9"
8-9"
8-9"
Depth
11-13"
10-13"
9.6"
8.2"
11-13"
10-11"
10-13.6"
Where Found
Very Old PCs
Older PCs
Newer PCs
Newer PCs
Older Retail PCs
Older Retail PCs
Newer Retail PCs
ATX
AT
Match to Case and
Power Supply
Full AT, Full Tower
All but Slimline, ATX
ATX
ATX
Slimline
Slimline
Slimline
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Bus: caratteristiche e tipi
• Bus dati e bus
indirizzi.
• Caratteristiche:
ampiezza, velocita’,
throughput.
• Tipi di bus:
– System bus
– Memory bus
– Local I/O bus
– Standard I/O bus
– Cache bus
– AGP.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Bus di I/O: ISA, MCA, EISA
• XT: processore 8088, 8 bits,
4.77 MHz.
• ISA: 1984, 80286, 16 bits,
8.33 MHz.
• MCA (Micro Channel
Architecture): IBM ‘87, 32
bits, bus mastering, PnP,
incompatibile con ISA,
proprietario IBM, 8 MHz.
• EISA: 32 bits,8.33, PnP,
compatibile ISA, bus
mastering, 10 MHz,
insuccesso.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Bus di I/O: monobus
• Bus comune:
– nessuna distinzione tra differenti
tipi di I/O;
– serializzazione accesso;
– parziale sovrapposizione
indirizzo/dato;
RAM
BUS Unico
CPU
I/O
FPU
PIC
• Dati
• Indirizzo
• Controllo
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Bus di I/O: Local bus
• Concetto di bus locale:
– grande traffico sul bus di I/O
(grafica)
– distinzione tra I/O con alte e
basse prestazioni
System bus
Processor
Chipset
Mem
I/O bus
Disk
Graphic
card
Audio
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Bus di I/O: Local bus
• VESA Local Bus:
– primo local bus (1992),
– estensione del bus di
sistema dei 486, 32 bits, 33
MHz,
Local bus (PCI VLB)
– compatibilità con ISA
– limiti:
• legato al 486 (bus di
sistema Pentium 64 bits)
• problemi elettrici (max 2
schede)
• no Plug and Play
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Bus locale Peripherals Components
Interface (PCI)
• PCI:
– Introdotto da Intel (1993) per Pentium.
– Vantaggi rispetto al VLB: chip che controlla il bus
(System Controller).
– 32bits, 33MHz, sincrono o asincrono.
– Previsto standard a 66MHz (specifiche PCI 2.1).
– Burst mode: dopo un iniziale indirizzo vengono inviati
alcuni blocchi di dati adiacenti.
– Bus mastering:
• capacita’ di una periferica di prendere il possesso del bus per
comunicare con minimo intervento della CPU;
• concurrent PCI Bus mastering.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Bus locale Peripherals Components
Interface (PCI)
– PCI internal Interrupts: consentono piu’ flessibilita’.
– PCI IDE bus mastering:
• possibilita’ per hard disk di diventare bus master
• richiesti:
– system hardware (BIOS, bus, motherboard, chipset)
– bus mastering hard disk (DMA)
– 32-bit multitasking OS
– bus mastering drivers
• non serve:
– per singole applicazioni,
– per applicazioni DOS,
– per trasferire piu’ velocemente 100MB di dati !
• Utile: per sistemi multitasking con con applicazioni diskintensive multiple.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Bus PCI: Plug and Play (PnP)
– Plug and Play:
• richiesti: BIOS, ESCD (Extended System Configuration Data),
CM (Configuration Manager), ICU (ISA Configuration
Utility).
• All’inserimento di una nuova periferica al boot il BIOS cerca
una risorsa (IRQ) libera; se la trova aggiorna ESCD;
• se non la trova interviene il CM del SO cerca di creare una
situazione priva di conflitti e aggiorna ESCD.
• ICU serve ad aiutare l’utente nella configurazione di schede
ISA, facendo l’update di ESCD.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Slot PCI e AGP
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Accelerated Graphics Port (AGP)
• AGP:
– Utilizzo esclusivo per
schede grafiche; è una porta
più che un bus.
– 32bits, 66MHz.
– Standard 2x(528MB/s), 4x.
– Accesso diretto alla
memoria tramite canale
DMA dedicato.
– Indipendenza dal bus PCI.
– AGP video pipelining.
– Richiesti:
• Scheda video AGP
• AGP chipset
• OS support
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Bus di I/O: confronto
Bus
8-bit ISA
16-bit ISA
EISA
VLB
PCI
64-bit PCI 2.1
AGP
AGP (x2mode)
AGP (x4mode)
Width (bits)
Bus Speed (MHz)
8
16
32
32
32
64
32
32
32
8.33
8.33
8.33
33
33
66
66
66x2
66x4
Bus Bandwidth
(MBytes/sec)
8.3
16.6
33.3
133.3
133.3
533.3
266.6
533.3
1,066.6
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Universal Serial Bus (USB)
•
•
•
•
•
•
Progetto di standard per il collegamento di periferiche lente.
Fino a 127 dispositivi (catena o cascata o hub).
Banda 12 Mbits/s (1.5 Mbit/s)
Hot swapping.
Fornisce alimentazione a dispositivi.
USB2.0 fino a 480 Mbit/s.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Chipset: funzioni
• Chipset in generale: insieme di circuiti integrati specifici per una
determinata funzione; meglio ASIC.
• Marchio depositato da Chips and Technologies Inc. 1985.
• Funzioni del chipset
– Supporto al processore: ogni chipset e’ disegnato per uno
specifico processore.
– Supporto alla cache: dimensione, tipo, politica di scrittura,
cacheable area.
– Supporto alla memoria principale: dimensione, tipo, package.
– Temporizzazione e controllo del flusso dati
– Supporto all’I/O
– Power management: controllo e risparmio energetico.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Chipset: struttura
• Struttura attuale di un
chipset
– System Controller: si
occupa dell’host bus e
della gestione della
memoria.
– PCI-ISA bridge: gestisce
i dispositivi connessi al
bus di I/O ISA e altri
affacciandosi sul bus
PCI come fosse una
periferica (bridge).
COMPUTER
ENGINEERING
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Chipset Intel 430
•
•
•
•
•
•
LX (Mercury): Pentium 60-66.
NX (Neptune): Pentium 90-133.
FX: 128MB RAM, PCI 2.0, no DRAM a meno di 60ns.
VX: PCI 2.1, Concurrent PCI, SDRAM.
HX: Server, cacheable area 512MB, ECC, 2 chips, no SDRAM.
TX: passo indietro rispetto HX; UltraDMA, MMX.
Intel PCIset
CPU Pentium
PCI compliant
Main memory
max cache
cachable area
DRAM type
ECC
USB
Ultra DMA
PCI Bus Master
Chipset size
430FX (Triton I)
430HX (Triton II)
singolo o dual
2.0
4 to 128MB
512kB
64MB
EDO/FP
no
no
no
4
2 QFP208+2
QFP100
singolo o dual
2.1
4 to 512MB
512kB
512MB
EDO/FP
si
si
no
5
1 BGA324+1
QFP208
430VX (Triton
430TX
III)
singolo
singolo
2.1
2.1
4 to 128MB
4 to 256MB
512kB
512kB
64MB
64MB
SDRAM/EDO/FP SDRAM/EDO/FP
no
no
si
si
no
si
5
5
2 QFP208+2
2 BGA324
QFP100
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Chipset Intel 440FX e LX
• FX:
– nato per Pentium Pro,
– simile a HX,
– usato anche per i primi Pentium II,
– no AGP e Ultra DMA.
• LX:
– Primo ottimizzato per Pentium II.
– Supporto AGP.
– QPA (Quad Port Acceleration).
– EDO fino a 1GB,SDRAM fino a 512MB.
– ACPI (Advanced Configuration and Power Interface).
– USB.
– SMBus.
– Ultra DMA 33.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Chipset Intel 440 EX
• EX:
– Ottimizzato per Celeron, basso costo.
– Supporto AGPx2.
– QPA (Quad Port Acceleration).
– EDO/SDRAM fino a 256MB.
– ACPI (Advanced Configuration and Power Interface).
– USB.
– SMBus.
– Ultra DMA 33.
– Non supporta SMP.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Chipset Intel 440 BX
• BX:
– Novità: bus di sistema 100MHz.
– Supporto AGPx2.
– QPA (Quad Port Acceleration).
– EDO/FP/SDRAM fino a 1GB.
– ACPI (Advanced Configuration and Power Interface).
– USB.
– SMBus.
– Ultra DMA 33.
– Supporta SMP.
– Mobile 440BX
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Chipset Intel 440 GX
• GX:
– Basato sul 440BX.
– Novità: supporto fino a 2GB SDRAM.
– Evoluzione Pentium II a Pentium II Xeon.
– Supporto AGPx2.
– QPA (Quad Port Acceleration).
– ACPI (Advanced Configuration and Power Interface).
– USB.
– SMBus.
– Ultra DMA 33.
– Supporta SMP
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Chipset Intel 440 GX
COMPUTER
ENGINEERING
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Chipset Intel 440: confronto
Features
440BX
AGPsetIntel®
Host Processor Intel®
Pentium® II
processor with
system
bus
frequencies of
100/66MHz
440EX
AGPsetIntel®
Optimized for
Intel®
Celeron™
processor
440LX
AGPsetIntel®
Intel Pentium
II processor
Voltage
GTL+
Dual
Yes
Processing
Support
Max Memory 1 GB
Size
GTL+
No
GTL+
Yes
Memory Types
ECC/Parity
PCI Support
Concurrent
PCI
AGP
compliant
440GX
AGPsetIntel®
Optimized for
Intel®
Pentium® II
Xeon™
processor with
100MHz
system
bus
frequency
GTL+
Yes
450NX PCIset
2 GB
8 GB
SDRAM
Yes
PCI 2.1
Yes
1 GB EDO/
512MB
SDRAM
EDO/SDRAM EDO/SDRAM
No
Yes
PCI 2.1
PCI 2.1
Yes
Yes
SDRAM
Yes
PCI 2.1
Yes
EDO/DRAM
Yes
PCI 2.1
Yes
Yes
Yes
Yes
No
256 MB
Yes
Optimized for
4-way Pentium
II
Xeon
processor with
100MHz
system
bus
frequency
AGTL+
Yes, up to 4way
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
La memoria di sistema
• Importanza:
– Performance: dipende dal tipo e dalla quantita’ di
RAM;
– Supporto al software: nuovi programmi richiedono
sempre piu’ memoria;
– Affidabilita’ e stabilita’: RAM difettosa puo’ causare
malfunzionamenti imprevedibili e difficili da scoprire;
– Espandibilita’.
• RAM statica (SRAM):
– non ha bisogno di refresh;
– +veloce, +spazio occupato, +costo;
• RAM dinamica (DRAM): necessita di refresh.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
La memoria di sistema: parametri
• Memory timing:
– la cache e’ composta da linee di 32 byte
– il bus di memoria ha una ampiezza di 64 bit
– occorrono 4 letture da RAM per riempire una linea di
cache: F-S-S-S; F leadoff timing in cui si specificano
gli indirizzi di riga e di colonna; S letture dei dati
adicenti: piu’ veloce perche’ non devo specificare
ancora gli indirizzi.
• Memory speed: tempo di accesso in ns o clock in MHz.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
La memoria di sistema: tipi di DRAM
• FP (Fast Page):
– con indirizzo di riga si leggono più colonne.
– 5-3-3-3
• EDO (Extended Data Out):
– con buffer ausiliari si può iniziare una nuova lettura prima della
fine della precedente.
– 5-2-2-2
• BEDO: 5-1-1-1
• SDRAM:
– sincrono con il bus di sistema; tempo di accesso e velocità.
– 5-1-1-1
• PC100: specifiche per SDRAM a 100MHz.
– SPD (Serial Presence Detector) con EEPROM.
– Doratura, EMI, 6 o 8 strati, terminatori,tempo di accesso < 10ns.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Memorie DRAM: confronto
Tecnologia
Bus speed (MHz)
Timing ideale
Speed (ns)
DRAM
4.77-40
5-5-5-5
80-150
FP
16-66
5-3-3-3
60-80
EDO
33-75
5-2-2-2
50-60
BEDO
60-100
5-1-1-1
?
SDRAM
60-100+
5-1-1-1
7-12
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Caratteristiche
• Parità: permette di rilevare un errore in lettura ma NON di
correggerlo;
• ECC (Error Correction Code): presente nelle nuove DIMM
(x72) permette la correzione di un bit senza penalità di
velocità in caso di errore;
• SPD (Serial Presence Detect): permette l'interazione tra
RAM e cache L2 per sincronizzare il funzionamento.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Memorie DRAM: futuro
• Direct Rambus DRAM (DRDRAM) o Rambus:
– sostenuto da Intel, tecnologia proprietaria;
– architettura completamente nuova;
– opera tramite un bus interno a 16 bits e 400MHz,
– 2 trasmissioni per ogni segnale di clock, 1.6GB/s
– RIMM.
• Synchronuos-Link DRAM (SLDRAM):
– SLDRAM consortium, open standard;
– bus a 64 bits 200MHz, 2 trasmissioni per ogni segnale
di clock, 3.2GB/s
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Dimensione della memoria di sistema
• Impatto significativo sulle performance;
• Dipendente dal tipo di applicazione:
Minimum RAM
for Operating
System
DOS, Single
Tasking(not games)
Office work,
Windows 3.x
Windows
95Multitasking,
DOS games
Windows NT
Workstation
High-end use,
Graphics, Servers
Tolerable
Performance
Good
Performance
4 MB
8 MB
Typical Point for of
Diminishing
Returns
16 MB
8 MB
16 MB
32 MB
16 MB
32 MB
64 MB
24-32 MB
48 MB
128+ MB
32 MB
64+ MB
In many none
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Moduli di memoria: DIP e SIMM
• Dual Inline Package (DIP)
• Single Inline Memory Module (SIMM):
– 30 pins, 8bits , 4moduli
– 72 pins, 32 (36)bits, 2 moduli
– inserimento a angolo
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Moduli di memoria: DIMM
• Dual Inline Memory Module (DIMM):
– 168 o 192 pins
– 64 bits, un solo modulo
– 3.3 o 5V
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Interfacce per hard disk
• Interfaccia: definisce le modalita’ con cui una periferica
accede al bus di I/O.
• Due standard principali: IDE/EIDE (ATA) e SCSI.
• Prima interfaccia usata:
– ST-506/ST-412 (5 e 10 Mbyte)
– hard disk dumb, senza logica integrata.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
AT Attachment (ATA)
• Intelligent Drive Electronics (IDE): integra capacita’
(limitata!) di elaborazione negli hd.
• ATA e’ uno standard ANSI.
• Caratteristiche:
– singolo canale con due periferiche al massimo,
– parallelismo di 16 bits,
– PIO modes 0, 1, 2
– DMA word modes 0, 1, 2 , multiword mode 0.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
IDE/ATA: Programmable I/O
• PIO: protocollo (= set di comandi) standard per trasferire
dati.
• Operazioni PIO: svolte dalla CPU, supportate dal BIOS.
• Device sullo stesso canale usano PIO piu’ basso.
PIO Mode
Mode 0
Mode 1
Mode 2
Mode 3
Mode 4
Maximum Transfer Rate
(MB/s)
3.3
5.2
8.3
11.1
16.6
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
IDE/ATA: DMA e IDE bus mastering
• DMA: una periferica effettua un trasferimento dati da o
verso la memoria senza l’intervento della CPU.
• ISA DMA: e’ un “third-part” DMA, in quanto e’ il chipset
che si occupa del trasferimento.
• IDE bus mastering: e’ un “first-part” DMA, in cui e’ la
periferica che svolge la comunicazione.
DMA Mode
Single word 0
Single word 1
Single word 2
Multiword 0
Multiword 1
Multiword 2
Multiword 3(DMA-33)
Multiword 4(DMA-66)
Maximum Transfer Rate(MB/s)
2.1
4.2
8.3
4.2
13.3
16.6
33.3
66.6
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
ATA: ATA-2 e EIDE
• ATA-2:
– PIO modes 3 e 4, DMA multiword 1 e 2,
– LBA (Logical Block Address): sistema di
indirizzamento alternativo a CHS (Cylinder, Head,
Sectors).
• Fast ATA e Fast ATA-2: termini commerciali usati da
Quantum e Seagate per indicare circa ATA-2.
• EIDE (Enanched IDE): termine usato da Western Digital
per riferirsi a un ampio gruppo di caratteristiche che
includono ATA-2, inoltre:
– include ATAPI
– consente l’uso di due canali per quattro periferiche.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
ATA: ATA-3 e Ultra ATA
• ATA-3:
– SMART (Self Monitoring Analisys and Reporting
Technology): controllo fisico della periferica.
• Ultra ATA (o Ultra DMA, ATA-33, DMA-33, DMA-66…):
– non sono standard ma termini usati per indicare nouve
modalita’ di trasferimento di tipo DMA con transfer rate
di 33 e 66 Mbyte/s.
– includono CRC per sopportare alte velocita’ sui cavi
tradizionali IDE.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
IDE/EIDE/ATA: confronto
Interface
IDE / ATA
ATA-2
Fast ATA
Fast ATA-2
ATA-3
Ultra ATA
ATAPI
EIDE
Standard
ANSI
ANSI
Marketing
Marketing
Unofficial
Unofficial
ANSI
Marketing
PIO Modes
0,1,2
0,1,2,3,4
0,1,2,3,4
0,1,2,3,4
0,1,2,3,4
0,1,2,3,4
0,1,2,3,4
0,1,2,3,4
DMA Modes
Sw 0,1,2; mw 0
Sw 0,1,2; mw 0,1,2;
Sw 0,1,2; mw 0,1;
Sw 0,1,2; mw 0,1,2
Sw 0,1,2; mw 0,1,2
Sw 0,1,2; mw 0, 1,2,3
Sw 0,1,2; mw 0,1,2
Sw 0,1,2; mw 0, 1,2,3,4
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
ATAPI (ATA Packet Interface)
• Estensione di ATA e IDE per altri tipi di periferica oltre a
hard disk, come CD-ROM e nastri.
• ATA Packet Interface: i comandi sono raggruppati in
pacchetti.
• Necessari driver per periferiche ATAPI.
• Usa PIO e DMA.
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
SCSI(Small Computer System Interface)
• Nato per permettere accesso veloce a periferiche e sgravare
la CPU: i controller sono dotati di capacita’ elaborativa per
effettuare i trasferimenti dei dati senza l’intervento della
CPU.
• Struttura della connessione: catena SCSI su cui si
affacciano le periferiche e un controller.
• Funzionamento:
– bus libero; un initiator occupa il bus con segnale di controllo;
– il controller del bus verifica che non vi siano altre richieste;
arbitrazione in base all’id;
– selezione della unita’ target;
– invio dei comandi;
– bus libero.
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
SCSI: standard e velocita’
•
•
•
•
•
Ampiezza del bus: Narrow (8 bits, 8 periferiche), Wide (16 bits, 16
periferiche).
Velocita’ del bus: Regular, Fast, Ultra.
Standard:
– SCSI 1: ANSI 1986, prime specifiche; bus solo Narrow Regular (5 MB/s).
– SCSI 2: ANSI 1990; Fast; Wide; 10MB/s; terminazioni attive.
– SCSI 3 : Ultra, Serial SCSI (Firewire) 400 e 600 MHz.
Ultra2 SCSI: diverso signalling (LVD) fino a 80MB/s.
Ultra 3 SCSI (in sviluppo) fino a 160MB/s
Bus Speed
Protocollo Narrow
Rate (MB/s)
Protocollo Wide
Rate (MB/s)
Regular
SCSI
5
Wide SCSI
10
Fast
Fast SCSI
10
Fast Wide SCSI
20
Ultra
Ultra SCSI
20
Ultra Wide SCSI
40
Ultra2
Ultra2 SCSI
40
Ultra2 Wide SCSI
80
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
SCSI: tipi di connettore
• Decine di differenti tipi di connettore!
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
EIDE o SCSI
• Meccanicamente identici;
• In genere la soluzione SCSI è più costosa;
• Controller IDE attuali sempre più simili allo SCSI
(differenti tipi di device, DMA…);
• IDE non permette dispositivi esterni;
• difficoltà collegamento in SCSI (bus);
• fino a 15 device in SCSI a velocità differente;
• Adaptec SCSI Programming Interface;
• standard proposti per lo SCSI throughput fino a 640 MB/s;
• possibilità RAID;
• alcuni controller SCSI ottimizzano accessi;
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Redundant Arrays of Inexpensive Disks
• Può essere hardware o software
• RAID0: striping su 2 o più unità, capacità C*N;
• RAID1: mirroring su 2 o più unità, capacità C, protegge da
N-1 fault;
• RAID0+1;
• RAID3/4/5: parità su 3 o più unità, capacità C*(N-1)
protegge da 1 fault;
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Firewire
•
•
•
•
•
Nuovo standard (IEEE 1394) per la connessione di periferiche veloci le
caratteristiche sono del tutto analoghe a quelle dell'USB2.0;
400Mbps (sequenze 640*480 24 bit a 30 fps richiede 221 Mbps);
63 dispositivi;
inserimento a caldo;
topologia libera;
COMPUTER
ENGINEERING
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
Confronto SCSI-IDE/EIDE/ATA
• La scelta dipende molto dal tipo di uso, dal numero di
periferiche che si intendono installare.
• Costo: SCSI superiore (per volumi piu’ridotti e tecnologia)
Interface Factor
Cost
Performance
Configuration and Ease of
Use
Expansion and Number of
Devices
Device Type Support
System Resource Usage
Support for non-PC
IDE/ATA
SCSI
Low
Moderate to high
High for single devices or High in most situations
single tasking, moderate to
low for multiple devices or
multitasking
High for small number of
Moderate to high
devices, low for large large
numbers of devices
Moderate to low
High
Moderate to low
Moderate to poor
Poor, but growing
High
Moderate to good
Good
Corso di Informatica Generale
Lezione 1
COMPUTER
ENGINEERING
Riferimenti
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http://www.motherboards.org/
http://www2.wave.co.nz/pages/css/hohweb/mboard.htm
http://www.pcwebopaedia.com/
http://www.pctechguide.com/
http://www.pcguide.com/index.htm
http://www.venus.it/homes/spumador/infohw.htm
http://www.tomshardware.com/
http://www.anandtech.com/
H.P. Messmer, The Indispensable PC Hardware Book,
Addison-Wesley, 1999.