BİLGİSAYAR DONANIMI VE MİMARİSİ

(1)

MARDİN ARTUKLU

BİLGİSAYAR DONANIMI VE MİMARİSİ

HAZIRLAYAN: Öğr.Gör. Hüseyin AHMETOĞLU

(2)

2

Genişleme Yuvaları ve Yolları

8.HAFTA

2

(3)

MAUZEM

3 3

Genel Bakış

 Bu bölümde aşağıdakileri öğreneceksiniz

 Genişleme kavramını ve bununla bağlantılı kavramları

 Başlangıçtan günümüze kadar genişleme yuvalarını ve özellikleri

 Sistem kaynakları ve yönetilmesi

 Genişleme yuvalarına kart takılması

 Aygıt sürücülerinin yönetilmesi

3

(4)

MAUZEM

4 4

Genişleme Yuvalarını Anlamak

 Temel amaç, ek kartlarla bilgisayara esnek bir şekilde yeni fonksiyonların katılmasıdır

 İlk IBM PC’den beri bu ihtiyaca yönelik çözümler geliştirilmiştir

 Aşağıdaki unsurların tamamı bu kapsamda ele alınır

 Genişleme Kartları

 Genişleme Yuvaları / Slotlar

 Genişleme Yolları / Bus

 Bunları Kontrol Eden Yongalar

4

(5)

MAUZEM

5 5

Genişleme Kartlarında Kısıtlar

 Fiziksel bağlantı

 Endüstriyel standartların oluşması

 Haberleşme

 Kartın işlemciyle hem komutları almak hem de veri göndermek için iletişimi

 Hafıza alanlarının paylaşımı

 Yollardan verileri transfer edilmesi

 Sürücüler

 İşletim sisteminin karta ve sağladığı işlevlere erişim ve kontrolünü sağlayabilmesi

5

(6)

MAUZEM

6 6

Yol / Bus Kavramı

 Adres Yolu

 CPU ve RAM arasındaki bellek adresinin taşındığı yoldur

 Veri Yolu / Data Bus

 CPU ile RAM arasında verilerin transfer edildiği yoldur

 Genişleme Yolu / Expansion Bus

 Genişleme yuvalarına takılan kartlar için ayrılmış fiziksel yoldur

 Video, ağ, modem, tv, ses vb. genişleme kartları tarafından kullanılır

 Ekran Yolu / Video Bus

 Görüntü bilgisi için CPU ve GPU arasında bulunan yoldur

6

(7)

MAUZEM

7 7

Ba ğlantılar

 Genişleme yuvaları, genişleme yolları ile yongasetine bağlıdır

 Kuzey veya güney chiplerinin kontrol ettiği yuva ve yolların sayısı ve şekli anakartlar arasında değişim gösterir

 Ekran kartı dışındaki yuvalar güney köprüsüne bağlıdır

 Yongaseti, genişleme yuvalarına ve bu yuvalardaki genişleme kartlarına adres ve veri yollarını kullanma yetkisi sağlar

7

(8)

MAUZEM

8 8

Genişleme Veri Yolu Kristali

 Sistemdeki her aygıt bir saat sinyaline ihtiyaç duyar

 Genişleme veri yolları sistem kristalinden farklı kristal kullanır

 Eğer genişleme veri yolları sistem kristali kullanılsaydı, her farklı saat hızında çalışan ayrı bir genişleme kartı yapılması gerekirdi

 Örneğin 100 MHz’lik bir sistem için 100 MHz’lik bir ses kartı, 133 MHz’lik sistem için 133 MHz’lik bir ses kartına ihtiyaç olacaktı

 Genişleme veri yolu kristali daha yavaş ve standart hızda çalışır

8

(9)

MAUZEM

9 9

PC Bus / 8 Bit ISA

 İlk IBM genişleme yuvaları, harici veri yolu ile yapılandırılmıştır

 PC’de 8088 işlemci ve 8 bit harici veri yolu vardı

 Genişleme yuvalarının hızı 7 MHz olarak belirlendi

 Genişleme yuvalarının CPU’dan hızlı olduğu tek durumdur

 İşlemci hızı 4.77 MHz idi…

 Ayarlamalar elle, DIP switch veya jumperlar kullanılarak yapılmaktaydı

 IBM’in patentli ürünüdür; ancak sektörün ücretsiz kullanımına açarak PC’lerin önünü açmış ve endüstriyel standardı kurmuştur

9

(10)

MAUZEM

10 10

AT Bus / 16 Bit ISA

 PC Bus’ın 16 Bit’lik versiyonudur

 8 Bit’lik versiyonla geriye yönelik uyumludur

 Hız değişmemiştir; 7 MHz

 Ayarlamalar da yine elle yapılmaktaydı

 1980 başında firmalar PC ve AT bus sistemleriyle ilgili bilgilerini birleştirerek endüstri standartlarını oluşturdular

 ISA: Industry Standart Architecture / Endüstriyel Standart Mimari

10

(11)

MAUZEM

11 11

Modern Genişleme Yuvalarına Geçiş

 ISA genişleme yuvaları zamanının dönüm noktası idi

 1980’lerin sonlarına doğru ISA ciddi darboğazlara girdi

 Yavaşlık, dar bant genişliği ve elle ayarlama

 ISA 16 bit'lik dar bir bant genişliğine sahipti ve bu sebeple modern

işlemcilerle gelen 32 ve 64 bit’lik harici veri yollarına karşın yetersiz kalıyordu

 Kartların elle ayarlanması, küçük jumper ayarlarının teknisyenler tarafından

yapılmasını gerekiyordu ve zordu

 Bu etkenler alternatif arayışlarına yol açmıştır

11

(12)

MAUZEM

12 12

Yanlış Başlangıçlar

 ISA’nın yerini alamayan alternatif yuva girişimleri olmuştur

 IBM MCA: Microchannel Architecture

 32 Bit ve 12 MHz veri yoluna sahipti

 IBM çok yüksek lisans ücreti istiyordu

 EISA: Extended ISA

 32 Bit’lik ve kendinden ayarlı idi

 MCA’dan ucuz olsa da üretimi pahalı idi

 VL-Bus Video

 VESA: Electronics Standards Association

 Sadece ISA veri yolu ile çalışıyordu

12

(13)

MAUZEM

13 13

PCI: Peripheral Component Interconnect

 1990 başında Intel tarafından açık kaynak olarak sunuldu

 Daha güçlü, hızlı ve esnek bir alternatiftir

 Diğer genişleme yolları ile bir arada çalışabilmiştir

 Bu kullanıcılara ISA kartlardan PCI kartlara yumuşak geçiş şansı verdi

 PCI kartlar kendinden ayarlıdır

 “Tak ve Çalıştır” veya “Plug and Play”

 İlk versiyonu 33 MHz hızındadır

 32 Bit bant genişliğine sahiptir

13

(14)

MAUZEM

14 14

AGP: Accelerated Graphics Port

 ISA'nın en büyük yetersizliği ekran kartlarıydı

 “Hızlandırılmış Grafik Portu” özelleşmiş bir PCI yuvasıdır

 Sadece ekran kartları için ayrılmıştır

 PCI yuvaları genelde güney köprüsüne bağlı iken, AGP yuvası genelde kuzey köprüsü tarafından kontrol edilir

14

(15)

MAUZEM

15 15

PCI-X

 Güncel olarak Macintosh G5 sistemlerde kullanılmaktadır

 64 Bit genişliğe sahiptir

 Normal PCI’dan daha yüksek hızları destekler

 PCI-X 66, PCI-X 133, PCI-X 266 ve PCI-X 533 sürümleri vardır

 PCI ile geriye dönük uyumludur

 PCI-X yuvalarına normal PCI kartları da yerleştirilebilmektedir

 Büyük ölçüde iş istasyonları ve sunucularda kullanılır

 HP, Dell ve Intel sunucu ürünleri PCI-X desteği vermektedir

 PCI Express ile karıştırılmamalıdır

PCI-X

PCI Express

15

(16)

MAUZEM

16 16

Mini PCI

 Dizüstü bilgisayarlara kullanılan özel PCI formatıdır

 Bugün neredeyse her dizüstü bilgisayarda bulunmaktadır

 Az enerji harcaması ve yatık durması için tasarlanmıştır

16

(17)

MAUZEM

17 17

PCI Express

 En yeni, hızlı ve popüler genişleme yuvasıdır

 Paylaşımlı paralel PCI iletişimi yerine seri haberleşme kullanır

 Yüksek hızlarda 32 bit seri bağlantı paylaşımlı paralelden hızlıdır

 Veri yolunu paylaşmaz; diğer aygıtları beklemesi gerekmez

 Veri göndermek ve almak için iki ayrı hat kullanır

 Her geçit (lane) 2.5 GB/s hızında çalışır ve 160 GB/s’ne çıkabilir

 En yaygın kullanılan PCI Express yuvası genelde ekran kartları için kullanılan 16 geçitli versiyondur

 x16 yuvanın sağladığı bant genişliği ekran kartları hariç diğer birimler için ihtiyaçlarından fazladır

 Şu anda x1 ve x4, genel kullanımda en yaygın PCI Express yuvalarıdır

17

(18)

MAUZEM

18 18

PCI Express 2.0

 PCI Express spesifikasyonunun ikinci sürümüdür

 En belirgin özelliği ikiye katlanmış transfer hızlarıdır

 1.1'de hat başına hız 2.5 GB/s olan hız, 5.0 GB/s olmuştur

 1.1 versiyonu ile geriye yönelik uyumludur

18

(19)

MAUZEM

19 19

Riser

 Özel lokasyon ve yön değişimlerini sağlayan “yükselticilerdir”

 Bazı kartlar, özel PCI slot konumları kullanırlar

 3 ana standardı vardır

 ACR: Advanced Communication Riser

 AMR: Audio/Modem Riser

 CMR: Communication and Networking Riser

 ACR en güncel “Riser” standardıdır

 Kullanımı nadir olsa da güncel bazı anakartlar üzerinde de görebilirsiniz

 Genelde bu slotlar, kombine özel cihazlar ile birlikte gelmektedir

19

(20)

MAUZEM

20 20

Sistem Kaynakları

 Genişleme kartları dahil bilgisayarlarda bulunan bütün bileşenlerin işlemci ile haberleşmeleri gerekir

 Bu iletişim BIOS ya da sürücü komutları ile sağlanır

 Haberleşmeyi “Sistem Kaynakları” altında 4 başlığa bölebiliriz

 Girdi/Çıktı (I/0) Adresleri

 Kesme Talepleri (IRQ’lar)

 DMA Kanalları

 Bellek Adresleri

 Günümüzde ayarlamalar otomatik olarak yapılır

20

(21)

MAUZEM

21 21

I/O Adresleri

 Her aygıt bir I/O adresine sahip olmalıdır

 İki bileşen aynı I/O adresini kullanamaz

 Modern sistemlerde I/O adresleri otomatik ayarlanmaktadır

 Eski sistemlerde anahtar veya jumper kullanılırdı

 Adres yolları 32 Bit’tir

21

(22)

MAUZEM

22 22

Aygıt Yöneticisi ve I/O Adresleri

 Bilgisayarınızdaki bütün bileşen adreslerini "Aygıt Yöneticisi“ kısmından görebilirsiniz

 Adres aralıkları 1 ve 0’lar yerine, onaltılık tabanda gösterilir

 000000000000000000000001111100 = 000001F0

 [000001F0 – 000001F7] Primary IDE Channel

 Çoğu aygıt birden fazla I/O adresi; adres genişliği alır

 Görünen ilk I/O adresi, temel I/O adresidir

22

(23)

MAUZEM

23 23

Interrupts / Kesmeler

 Bileşenlerin ihtiyaç duyduğunda işlemciye erişmesi gerekir

 Bir mekanizmanın işlemciye her ne yapıyorsa durması ve belli bir bileşenle konuşması gerektiğini söylemesi işlemidir

 Birden çok donanımdan gelen INT, yani kesme talepleri I/O gelişmiş programlanabilir kesme kontrol birimince yönetilir

 IOAPIC: I/O Advanced Programmable Interrupt Controller

 Donanımlar, kendi kimliği olan belli bir 1 ve 0 dizilimi ile kesme isteklerini IOAPIC’e iletir

 Donanımlara ait bu özel 1 ve 0’lar IRQ (Interrupt Requests) yani

kesme istemleri olarak adlandırılır

23

(24)

MAUZEM

24 24

IRQ: Interrupt Requests

 Donanımların sayısal adresleridir

 CPU’nun kesme kaynağını anlamasını sağlarlar

 Kesme önceliğini belirlerler

 Bazı IRQ adresleri, yaygın olarak standart kullanılır

 IRQ1: Klavye, IRQ4: COM1, IRQ12: PS/2 Fare

 IRQ9, IRQ kontrol biriminin kendisine aittir ve IOAPIC bağlantı noktasıdır

 Tak ve Çalıştır (Plug and Play) yeni bir aygıt takıldığında

24

(25)

MAUZEM

25 25

Eski IRQ Ayarlamaları

 Eski sistemlerde “DIP Switches” ve “Jumper Blokları” ile IRQ atamaları yapılırdı

 Plug and Play / Tak ve Çalıştır sistemi ile bu anahtarlar tarihe karışmıştır

25

(26)

MAUZEM

26 26

COM ve LPT Port için IRQ

 İlk PC’lerde her aygıtın I/O adresi ve IRQ değerleri manuel olarak ayarlanmak zorundaydı

 IBM bunu kolaylaştırmak için o dönemde en sık kullanılan seri ve paralel portlar için önceden belirlenmiş ve ayarlanmış I/O adresleri ve IRQ

kombinasyonları oluşturdu

 Günümüzde bu sistem takip edilmektedir

Port I/O IRQ

COM1 03F8 IRQ4

COM2 02F8 IRQ3

26

(27)

MAUZEM

27 27

DMA: Direct Memory Access

 CPU, sürekli komutlar ve veriler ile işlem yapar

 Dosyalar sabit bellekten RAM’e taşınır, yazılacak veriler RAM’den yazıcılara aktarılır, görüntüler tarayıcılardan RAM’e gönderilir

 Basit veri aktarım işlemleri için CPU’yu meşgul edip, sistemin geri kalanını atıl bekletmek mantıklı değildir

 DMA sistemi, işlemciyi kullanmadan direkt belleğe erişim sağlayan sistemdir

 Oyunlarda arka fon sesleri oluşturulması, sabit disk ile RAM arasındaki veri

aktarımları gibi bir çok işlemde yaygın olarak kullanılmaktadır

27

(28)

MAUZEM

28 28

DMA Kontrolcüsü

 DMA kontrol birimi, birden fazla aygıtın DMA kanallarını kullanmasını yönetir

 IRQ’ya benzer bir sistem kullanır

 Klasik DMA sistemi, CPU bir hesaplamayla meşgulken ve harici veri yolunu

kullanmıyorken, bu yoldan veri aktarımı yapar

 Yavaş olması ve 16 bit veri aktarımı sebebiyle yerini daha gelişmiş versiyonlarına

28

(29)

MAUZEM

29 29

Ultra DMA / Bus Mastering

 Klasik DMA sisteminin yerini alan sistemdir

 Hem CPU, hem de DMA kontrolcüsünü kullanmazlar

 “Bus Master” desteği olan her aygıtın üzerinde harici veri yolunu gözetleyen devreleri vardır

 İki farklı cihaz aynı anda dış veri yolunu kullanamayacağından olası çakışma durumlarında kendileri yol kullanımını durdururlar

 Sabit disklerde popülerdir

29

(30)

MAUZEM

30 30

Bellek Adresleri

 Bazı genişleme kartları tıpkı RAM sistemlerindeki gibi bellek adreslerine ihtiyaç duyar

 Bellek adreslerine ihtiyaç olmasının iki nedeni olabilir

 Kartın kendi tümleşik RAM belleği olması ve bunun işlemci tarafından adreslendirilme gerektirmesi

 Kartın bazı tümleşik ROM’lara sahip olması

 İşlemcinin bu belleklere erişiminin sağlanabilmesi için ana sistem belleğinden bellek adresi çalınmalıdır

 Bellek adresleme işlemi de otomatik olarak yapılmaktadır

30

(31)

MAUZEM

31 31

Genişleme Yuvalarına Kart Takılması

 Genişleme kartlarının takılması 4 temel adım gerektirir

 Sistem ve işletim sistemi ile uyumlu kartın tespit edilmesi

 Kartın ve anakartın zedelemeden düzgün bir şekilde genişleme yuvasına monte edilmesi

 İşletim sistemi için gerekli sürücülerin temin edilmesi

 Bütün kart fonksiyonlarının gerektiği gibi çalıştığının doğrulanması

31

(32)

MAUZEM

32 32

Bilgi Toplama ve Uyumluluk

 İşletim sisteminiz için gerekli sürücüleri bulabilecek misiniz?

 Windows Hardware Compatibility List / Donanım Uyumluluk Listesi

 Kart ile ilgili özel kurulum gereksinimleri var mı?

 Sisteme takmadan önce sürücüsü kurulması gerekebilir…

 Bilgisayarda çakışabileceği bir aygıt söz konusu mu?

 Kasanızın içinde fiziksel olarak takabileceğiniz alan mevcut mu?

 Tüm genişleme yuvaları dolu olabilir

 Diğer genişleme kartları yeni kartın takılması için engel teşkil edebilir

 Bu bilgileri mümkünse satın alma

32

(33)

MAUZEM

33 33

Fiziksel Kurulum: Uyarılar

 Kasayı elektrikten kesin ve ESD ile ilgili tedbirleri mutlaka alın

 Kartı takarken ya da çıkarırken yalnızca kenarlarından tutun

 Kartı slot bağlantılarından tutmayın

 Yüzeyindeki bileşenlerin hiç birine dokunmayın

 Hiç bir zaman kartı geniş açılı olarak takmayın ya da çıkarmayın

 Hafif bir açı kabul edilebilir ve kartı yerinden çıkarırken gereklidir

 Çalışmayan genişleme kartları

durumunda slot bağlantı yerlerini temizlemeye çalışmayın;

çoğunlukla gereksizdir

33

(34)

MAUZEM

34 34

Montaj

 Kartı doğru açı ile slota yerleştirin

 Kasaya bir bağlantı vidasıyla sabitleyin

 Kartın oynamasını ve diğer aygıtlarla temasını önler

 Tam yerleşmiş bir genişleme kartı (anakarta düzgün takılmışsa)

bilgisayarın arkasına hizalı bir şekilde oturacaktır

 Kartın takma kısımları ve kasanın üzerindeki vida deliği arasında hiç boşluk kalmayacak biçimde oturur Eğer kart düzgün oturtulursa,

34

(35)

MAUZEM

35 35

Aygıt Sürücüleri / Device Drivers

 Anakartın üzerinde takılı ya da sonradan eklenen bütün aygıtlar BIOS’a gereksinim duyar

 Genişleme kartlarında BIOS, “Aygıt sürücüsü”, diğer bir ifade ile yazılım destek programları şeklindedir

 Çoğunlukla kartla birlikte gelen bir CD’den yüklenir

 İşletim sistemleri çok sayıda aygıtın sürücüsünü bünyesinde bulundurur

 Çoğu zaman, aygıt sürücüsünü aygıtı taktıktan sonra yüklemeniz gerekir

 USB ve FireWire bunun dışındadır

35

(36)

MAUZEM

36 36

Do ğru Sürücüleri Bulmak

 Aygıtınız için en iyi sürücünün elinizde olduğundan emin olmak için her zaman üreticinizin Web sitesine bakmalısınız

 Aygıtla birlikte gelen sürücüler iyi çalışabilir, ancak Web sitesinde yeni ve daha iyi bir sürücü bulma şansınız yüksektir

 Daha yeni sürücülerle çalışmak çoğunlukla aygıtınızın daha stabil çalışmasını sağlar

36

(37)

MAUZEM

37 37

Sürücülerin Kaldırılması

 Bazı kartlar (ve özellikle ekran kartları) yeni aygıtı yüklemeden önce aynı tipteki eski sürücüleri kaldırmanızı gerektirir

 Aygıt yöneticisi ekranında donanımınızı bulun

 Aygıt sürücüsünün üzerine sağ klik yapın ve "Sürücüyü Kaldır"

(Uninstall) seçeneğine tıklayın

 Çoğu aygıtın, özellikle de ek uygulamalarla gelenlerin, denetim masasında

"Program Ekle / Kaldır"

bölümünde sürücüyü

kaldırma seçeneği bulunur

37

(38)

MAUZEM

38 38

Onaysız Sürücüler

 Üreticiler aygıt ve sürücülerini test için Microsoft’a gönderir

 WHQL: Windows Donanım Kalite Laboratuarları

 WHQL’den geçen donanım ve sürücüler "Designed for Windows Logo"

yani "Windows için tasarlanmıştır" logosunu taşımaya hak kazanır

 Bütün sürücü üreticileri WHQL süreci ile uğraşmak istemez ve yazılımları Microsoft’tan dijital imza edinemez

 İmzasız sürücü uyarısı sürücülerin kötü olduğu veya çalışmayacağı

38

(39)

MAUZEM

39 39

Yeni Sürücünün Yüklenmesi

 Yeni bir sürücüyü kurmak için değişik alternatifler vardır

 Kurulum uygulamasını kullanmak

 Denetim masasındaki "Donanım Ekleme Sihirbazı"nı kullanmak

 Aygıt yöneticisindeki tanımsız aygıta sürücü dosyalarını göstermek

 Kurulum uygulamaları fazladan programları da içerir

 Diğer yöntemler sürücüler haricinde ek bir şey kurmaz

 Bazı donanımların özelliklerini tam kullanabilmeniz için

kurulum uygulaması ile gelen yazılımlara ihtiyacınız olabilir

39

(40)

MAUZEM

40 40

Önceki Sürücüye Geri Dönüş

 Yanlış veya sorunlu bir sürücü yüklemeniz durumunda eski sürücüye dönme ihtiyacı duyarsınız

 Bu işlem için Windows’da bir seçenek bulunmaktadır

 Bu özellik Aygıt Yöneticisi içerisinde,

ilgili aygıtın “Özellikler”

kısmında

yer alan “Sürücü”

40

(41)

MAUZEM

41 41

Do ğrulama



Kurulumdaki son adımda, aygıtın düzgün çalıştığını doğrulamak için kurulumun sonuçlarını inceleyin



Aygıt yöneticisinden Windows’un aygıtı gördüğünü doğrulayın



Aygıtın çalıştı ğını görmek için işlevlerini kullanarak kontrol edin

41

(42)

MAUZEM

42 42

Hataların Giderilmesi

 Genişleme kartlarındaki sorunların başında kurulum hataları ve sürücü problemleri gelir

 Aygıt yöneticisinden gerekli kontrolleri yaptıktan sonra aygıt yeniden kurulmalıdır

 Sorunun kurulum işleminde değil de aygıtta olduğunu

düşünüyorsanız, başka bir sistem üzerinde sorunlu kartı veya varsa çalıştığını bildiğiniz başka bir kartı sisteminizde denemelisiniz

 Diğer derslerde anlatılan sorun

42

(43)

MAUZEM

43 43

Aygıt Yöneticisi ve Sorun Giderme

 Aygıt yöneticisi yeni yüklenmiş bir aygıtı göstermeyebilir

 Aygıtın düzgün takıldığından emin olun

 Gerekiyorsa güç bağlantılarını kontrol edin

 Onboard bir aygıt ise CMOS’dan kapatılmadığından emin olun

 Yeni donanım algılamasını çalıştırın

 Yüklenmiş bir aygıtı gösterir, ancak yanlış giden bir şey varsa bunun ne olduğuyla ilgili ipuçları verir

43

(44)

MAUZEM

44 44

Aygıt Yöneticisi Uyarıları

 Sarı bir daireyle çevrelenmiş siyah “!”

işareti Windows’un aygıtı tanımadığını ya da aygıtın sürücüsünde bir problem olduğunu gösterir

 Kırmızı “X” etkisizleştirilmiş aygıtı gösterir

 Bu genelde manuel olarak kapatılmış ya da hasar görmüş bir aygıta işaret eder

 Beyaz bir alandaki mavi “i” bir aygıttaki sistem kaynaklarını birinin manuel

olarak ayarladığını gösterir

44

(45)

MAUZEM

45 45

KAYNAKLAR

 http://www.cizgi-tagem.org/e%C4%9Fitimler/egitimler/donanim/

45