Hardware Crash Course

Transkript

1 Hardware Crash Course Marc Langheinrich Frauenförderung D-INFK ETH Zürich

2 Der erste PC (IBM, 1981) Intel 8088, 4.77MHz 16kB Hauptspeicher (erweiterbar bis 64kB) 360kB 5¼ Floppy (optional) MDA Grafikkarte (monochrom 80x25 Text) DOS 1.0 ISA Bus US$ 3 005,- (Monitor, Floppy, 64kB)

3 PC s Heute (z.b. von Dell) Intel Pentium 4 Prozessor 2,4 GHz mit 512 KB Cache und 533 MHz FSB (Intel 850 Chipset) 512 MB PC 1066 Dual-Channel RDRAM, 533 MHz 1.44MB 3.5" Diskettenlaufwerk 4x DVD+R/+RW Laufwerk 120 GB Ultra ATA-100 mit 2MB Cache, 7200 UpM ATi Radeon 9700 Pro 128MB (TV Out/DVI, 4x AGP, 16 Mio Farben) Intel Pro 10/100 Ethernet Onboard CreativeLabs SoundBlaster Live! 1024 Windows XP Home PCI Bus CHF 3' (inkl. LCD-Monitor)

4 Motivation und Ziele Fachbegriffe verstehen Um mitreden zu können Um eigenen PC kaufen zu können Selbst Hand anlegen können Um alten PC aufzurüsten Grafikkarte, Netzwerk/Modem, Speicher, CPU Um eigenen Neu-PC zusammenzubauen

5 Logische PC Architektur Von Neumann Design Prinzip (1945) Zentraleinheit (CPU) Speicher Ein-/Ausgabeeinheit Kommunikation via Bus Clock gibt Kommunikationstakt RAM Cache CPU Bus Video Controller Disk Controller Ein-/ Ausgabe Monitor Floppy Festplatte CD-ROM Tastatur/Maus Drucker

6 Moderne PC Architektur Netzteil Cache Mainboard CPU Erweiterungskarte 1 Erweiterungskarte 2 Erweiterungskarte 3 Monitor Video Controller Flaschenhals RAM ISA/PCI Bus Disk Controller Floppy Festplatte(n) CD-ROM DVD CD-Brenner ZIP-Laufwerk Ein-/ Ausgabe Tastatur/Maus Drucker

7 Heutige PC Architektur Netzteil Cache Back Side Bus (im Chip integriert) Mainboard Takt Vielfaches des FSB, z.b. 2.4/2.53/3.0GHz CPU PCI Erweiterungskarte 1 PCI Erweiterungskarte 2 PCI Erweiterungskarte 3 Monitor Video Controller AGP Bus 32-bit, 66MHz, 266MB/s bis 2133MB/s (8x) System Bus (Front Side Bus, FSB) 32-bit 400/533MHz quad-pumped, 4.2GB/s Northbridge Mainboard Chipsatz Memory Bus RAM 64-bit, 200/266/333MHz (DDR), bis 2,7GB/s 2* 16-bit, 400/533MHz *2 (Rambus), bis 4.2GB/s PCI Bus 32-bit, 33MHz, 133MB/s Disk Controller Bis 133MB/s (ATA133) Southbridge Ein-/ Ausgabe Floppy Festplatte(n) CD-ROM DVD CD-Brenner ZIP-Laufwerk Tastatur/Maus USB Drucker

8 Ein PC von Innen CD-ROM Netzteil Festplatten Mainboard Grafikkarte Erweiterungskarten Jede Menge Kabel

9 Das Mainboard CPU & Chipsatz Hauptspeicher (RAM) Festplatten-Controller Erweiterungs-Steckplätze Optional Sound Netzwerk (Ethernet Onboard) Batterie (Uhrzeit, BIOS Konfiguration) Achtung: Verschiedene Typen (ATX, AT)

10 Modernes Pentium 4 Mainboard Hauptspeicher-Slots (RAM) Stromversorgung Peripherie Anschlüsse (Maus, Tastatur, Drucker, ) Floppy-Anschluss Festplatten-Anschlüsse CPU Sockel Grafikkarten-Slot Batterie (hält praktisch ewig) Erweiterungskarten (PCI-Slots)

11 Prozessor (CPU) Oft (zu Unrecht?) wichtigstes Kaufargument Immer höhere Taktraten Über 3 GHz (2003) Bauformen Slots oder Sockel Hersteller: AMD und Intel 3DNow, MMX, SSE, Hyperthreading Cache Bis 512kB auf CPU Prozessorlüfter!

12 CPU Bauformen früher Name Modell Pins Spannung Sockel 1 486SX, DX, DX V Sockel 2 Pentium OD, V Sockel 3 586, Pentium Overdrive, V/3.3V Sockel 4 Pentium V Sockel 5 Pentium V Sockel 6 Pentium Overdrive, 486DX V Sockel 7 Pent /MMX, K5/ V Sockel 8 Pentium Pro /3.3V

13 Moderne CPU Bauformen Name Sockel 7 Slot 1 Slot A Sockel A Sockel 370 Sockel 423 Sockel 478 Modell Pent /MMX, K5/6 Pentium II/III/Celeron (600MHz) AMD Athlon (bis 800MHz) AMD Athlon/Duron (neue Modelle) Intel Pentium III/Celeron (Neu) Intel Pentium 4 (erste Modelle) Intel Pentium 4 (neue Modelle) Pins

14 Sockel 7 (Pentium/K6/5x86)

15 Slot 1 (Intel Pentium II/III)

16 Slot A (AMD Athlon bis 800MHz)

17 Sockel A/462 (AMD Athlon/Duron)

18 Sockel 370 (Pentium III/Celeron)

19 Sockel 423 (erste Pentium 4)

20 Pentium 4 und Lüfter Pentium 4, Sockel 423

21 Sockel 478 (neue Pentium 4) Grössenvergleich: Sockel 478 und 423

22 CPU: Fachchinesisch AMD Athlon XP/MP Prozessoren Bei vergleichbarer Leistung niedriger getaktet als Intel P4, deshalb Gefühlte Geschwindigkeit als Typangabe Athlon XP2400+ (2,13GHz) soll 2,4GHz Pentium 4 entsprechen Spezielle Beschleunigungs-Technologien MMX/SSE (Intel), 3DNow (AMD): Multimedia Befehlssatz Pipelining: Während ein Befehl bearbeitet wird, nächsten lesen Hyperthreading (Intel): Paralleler Betrieb interner CPU Teile CPU Cache Extrem schneller Speicher (teuer!) Direkt im oder neben Prozessor, für häufig benötigte Daten Arrangiert in verschiedenen Stufen (Level1, Level2) Pentium 4: 20kB L1 (8kB Daten, 12kB Befehle), 512kB L2

23 Mainboard (FSB) und CPU Clock Taktfrequenz unterschiedlich Mainboard (FSB/ Core ) langsamer als CPU CPU führt mehrere interne Schritte pro Mainboard Takt durch Double-pumped und Quad-pumped Datenübertragung von 2 bzw. 4 Bit pro Takt 266MHz FSB = Double-Pumped 133MHz (AMD Athlon XP) 333MHz FSB = Double-Pumped 166MHz (AMD Athlon XP) 400MHz FSB = Quad-Pumped 100MHz (Intel Pentium 4) 533MHz FSB = Quad-Pumped 133MHz (Intel Pentium 4) Technik auch bei Hauptspeicher (DDR, Rambus) in Verwendung Multiplyer übersetzt zur CPU Clock Pentium III 500MHz, FSB 100Mhz, Multiplyer 5x Pentium4 2.40MHz, FSB 400MHz, Multiplyer 24x Pentium4 3.06MHz, FSB 533MHz, Multiplyer 23x

24 CPU: Kauftipps AMD oder Intel? AMD oft günstiger, aber etwas leistungsschwächer Crusoe als Alternative für Mobile Geräte (Laptops) Nicht das neuste (schnellste) Modell kaufen! Zu teuer! Komponenten (Mainboard, Speicher) oft noch nicht ausgereift CPU Taktrate nicht sooo wichtig Nur für Spieler, Grafiker, Hobby-Filmer (Video) Schnelle CPU braucht schnellen Speicher, Festplatten, Grafikkarte!

25 CPU Einbau: Sockel 1. Statik ableiten (Erden) 2. Alte CPU auslösen 3. Neue CPU ausrichten und einsetzen 4. ZIF: Sockel schliessen 5. Lüfter anbringen Markierung für Ausrichtung ZIF-Sockel Zero-Impact-Force Hebel arretiert bzw. drückt CPU heraus Alle modernen Boards CPU senkrecht einsetzen, fällt von selbst hinein LIF-Sockel (alte CPUs) Low-Impact-Force CPU muss manuell eingesetzt bzw. ausgelöst werden CPU senkrecht eindrücken Mit Hebel rauslösen Achtung! Pins nicht verbiegen!!

26 CPU Einbau: ZIF-Sockel ZIF-Sockel Zero-Impact-Force Hebel arretiert bzw. drückt CPU heraus Alle modernen Boards CPU senkrecht einsetzen, fällt von selbst hinein LIF-Sockel (alte CPUs) Low-Impact-Force CPU muss manuell eingesetzt bzw. ausgelöst werden CPU senkrecht eindrücken Mit Hebel rauslösen Achtung! Pins nicht verbiegen!!

27 CPU Einbau: Slot Analog zu Erweiterungskarte Ausrichtung anhand der Stecker-Kerbe Evtl. existierende Slot-CPU lösen Mit sanftem Druck neue CPU einsetzen Lüfterkabel an Mainboard anschliessen

28 Mainboard Chipsatz Regelt Datenverkehr zwischen CPU und Speicher PCI-Bus (Erweiterungskarten) AGP-Bus (Grafikkarte) Festplatten Hersteller: Intel, Via, nvidia, SIS P4 und i845 Chipsatz Zwei Bausteine: Northbridge: Schneller Zugriff auf Grafik, Speicher (gekühlt) Southbridge: Zugriff auf PCI-Bus, Festplatte, Maus,

29 Moderne PC Architektur Takt Vielfaches des FSB, z.b. 2.4/2.53/3.0GHz Cache CPU Back Side Bus (im Chip integriert) Mainboard PCI Erweiterungskarte 1 PCI Erweiterungskarte 2 PCI Erweiterungskarte 3 Monitor AGP Video Controller AGP Bus 32-bit, 66MHz, 266MB/s bis 2133MB/s (8x) System Bus (Front Side Bus, FSB) 32-bit 400/533MHz quad-pumped, 4.2GB/s 200/266/333MHz dual-pumped (AMD) Northbridge Mainboard Chipset Memory Bus RAM 64-bit, 200/266/333MHz (DDR), bis 2,7GB/s 2* 16-bit, 400/533MHz *2 (Rambus), bis 4.2GB/s PCI Bus 32-bit, 33MHz, 133MB/s Disk Controller Bis 133MB/s (ATA133) Southbridge Ein-/ Ausgabe Floppy Festplatte(n) CD-ROM DVD CD-Brenner ZIP-Laufwerk Tastatur/Maus USB Drucker

30 Neueste PC Architektur Takt Vielfaches des FSB, z.b. 2.4/2.53/3.0GHz Cache CPU Back Side Bus (im Chip integriert) Mainboard PCI Erweiterungskarte 1 PCI Erweiterungskarte 2 PCI Erweiterungskarte 3 Monitor AGP Video Controller AGP Bus 32-bit, 66MHz, 266MB/s bis 2133MB/s (8x) PCI Bus System Bus (Front Side Bus, FSB) 32-bit 400/533MHz quad-pumped, 4.2GB/s 200/266/333MHz dual-pumped (AMD) Northbridge (MCH) Mainboard Chipset Memory Bus RAM 64-bit, 200/266/333MHz (DDR), bis 2,7GB/s 2* 16-bit, 400/533MHz *2 (Rambus), bis 4.2GB/s V-Link, bis zu 533MB/s Disk Controller 32-bit, 33MHz, 133MB/s Bis 133MB/s (ATA133) Floppy Festplatte(n) CD-ROM DVD CD-Brenner ZIP-Laufwerk Southbridge (ICH) Ein-/ Ausgabe Tastatur/Maus USB Drucker MCH: Memory Controller Hub ICH: I/O Controller Hub

31 Modernes Pentium 4 Mainboard Hauptspeicher-Slots (RAM) Stromversorgung Northbridge (unter Kühlkörper) Peripherie Anschlüsse (Maus, Tastatur, Drucker, ) Floppy-Anschluss Festplatten-Anschlüsse CPU Sockel Grafikkarten-Slot Southbridge Batterie (hält praktisch ewig) Erweiterungskarten (PCI-Slots)

32 Älteres Pentium II/III Mainboard Hauptspeicher-Slots (RAM) Stromversorgung Northbridge (unter Kühlkörper) Peripherie Anschlüsse (Maus, Tastatur, Drucker, ) Floppy-Anschluss Festplatten-Anschlüsse CPU Slot Grafikkarten-Slot Southbridge Batterie (hält praktisch ewig) Erweiterungskarten (PCI-Slots) Erweiterungskarten (ISA-Slots)

33 Chipset: Kauftipps Chipsätze nicht einzeln erhältlich Fest auf Mainboard gelötet Entscheidung für CPU & Chipsatz Kombination ergibt Mainboard & Speichertyp Beliebte Chipsätze Intel BX440 für Pentium III Via KT133A für AMD Athlon nvidia nforce für AMD Athlon Intel i850/845 für Pentium 4 VIA KT266A

34 Hauptspeicher (RAM) Speichert Daten (wie Festplatte, CD-Rom) Verliert Daten ohne Strom Vorteil: Schnellerer Datenzugriff als Festplatte Kenndaten: Grösse: in Megabytes (oft verwechselt mit Festplatte) Zugriffszeit: Megahertz (höher ist besser, z.b. 133MHz) früher Nanosekunden (weniger ist besser, z.b. 60ns) Datenrate: in Megabytes pro Sekunde (bei neuen Modellen) Verschiedene Typen und Bauformen RAM Bauformen: RIMM, DIMM und SIMM

35 Hauptspeicher: Typen DRAM (Dynamic Random Access Memory) Alte Systeme (Pentium II und früher) SDRAM (Synchronous DRAM) Für ältere Systeme (Pentium III bis 800MHz) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) Hohe Leistung (bis 2,7GB/s), relativ günstig (Pentium III, Pentium 4 und Athlon/Duron) RDRAM (Rambus DRAM) Höchste Leistung (bis 4GB/s), sehr teuer (nur Pentium 4) Aber: Auch höhere Verzögerung Rambus Module (mit geöffneten Heatsink)

36 Hauptspeicher: Bauformen SIMM (DRAM) Single Inline Memory Module 72 pins Ältere Rechner (Pentium II und davor) DIMM (SDRAM, DDR-SDRAM) Dual Inline Memory Module 168 pins Fast alle modernen Rechner (Pentium III/4, Athlon) Achtung DDR: gleiche Bauform mit SDRAM <> austauschbar!! RIMM (RDRAM) Rambus Inline Memory Module 184 pins Nur Pentium 4 (einige Modelle)

37 Speicher: Fachchinesisch Single-/Dual-Channel Neuere Mainboards/Chipsets unterstützen Zugriff auf Speicher mit zwei Kanälen (= doppelte Bandbreite) Zuerst nur für Rambus verfügbar, gibt es inzwischen auch erste Chipsätze, die DDR mit dual-channel ansteuern können! Marketing-Codes DDR SDRAM 266-PC2100 / 333-PC /333 MHz Zugriffszeit (auf 133/166MHz double-pumped Bus) Bei 64Bit Datenbreite sind das ca. 2.1/2.7GB/s Rambus PC800/PC /1066 MHz Zugriffszeit (auf 400/533MHz dual-pumped Bus) Bei 2*16Bit Datenbreite ( dual-channel ) sind das ca. 3.2/4.2GB/s

38 Hauptspeicher: Kauftipps Stark abhängig vom Mainboard Erlaubt nur einen Typ (z.b. DDR-SDRAM), aber evtl. in verschiedene Geschwindigkeiten (z.b. 100MHz und 133MHz) Schneller meist nur unwesentlich teurer! Erlaubte Typen/Bauformen in Mainboard-Anleitung No-Name Module oftmals fehleranfällig Fehler nur schwer zu lokalisieren, System stürzt scheinbar wahllos ab, hängt sich auf Tipp: Speichertest durchführen, z.b. von

39 Hauptspeicher Ein-/Ausbau SIMM Vor dem Anfassen von Hauptspeicher IMMER Erden (z.b. an die Heizung fassen)!

40 Hauptspeicher Ein-/Ausbau DIMM

41 Hauptspeicher Ein-/Ausbau RIMM Müssen paarweise installiert werden (also 2 oder 4 Stück) Leere Slots müssen mit Continuity-RIMM (C-RIMM) aufgefüllt werden (zum Durchschleifen der Leitung)

42 Ein PC von Innen CD-ROM Netzteil Festplatten Mainboard Grafikkarte Erweiterungskarten Jede Menge Kabel

43 Festplatten Speichert Daten (Programme, OS) Viel langsamer als Hauptspeicher Viel schneller als DVD, CD-ROM, Floppy Kenndaten: Kapazität: in Gigabytes Achtung: Multiple von 1000 statt 1024! 60GB Platte hat z.b. effektiv nur 57GB Transferprotokoll: Transferrate in Megabytes EIDE: ATA33, ATA66, ATA100, ATA133 IBM 120GB Deskstar SCSI: Ultra-SCSI, Wide-SCSI (teuer, inzwischen langsam, zu klein) Umdrehungszahl: Umdrehungen pro Minute (z.b. 5400, 7200) Zugriffszeit (mittlere): in Millisekunden (z.b. 8-10ms) Cache: in Megabytes (z.b. 2-8MB) ATA: AT-attached, vom IBM Advanced Technology PC (AT) IDE: Integrated Drive Electronics

44 Festplatten: Kauftipps Mittelgrosse Platten oft am günstigsten Heute: 40-80GB EIDE (ATA/100) für SFr. 130,- SCSI Festplatten sehr teuer (aber robust ) Passend zu Datentransferrate des Mainboards ATA100 Festplatte an ATA33 ausgebremst Höhere Umdrehungszahl = Schnellerer Zugriff Aber lauter (evtl. Flüstermodus vorhanden) Achtung bei alten Rechnern: BIOS unterstützt evtl. nicht mehr als 20GB! Zukunftskompatibilität? Grundlagen von EIDE, SCSI mehr als 15 Jahre alt Nächste Generation: Serial-ATA ( MB/s) Parallel ATA vs. Serial-ATA Serial-ATA Kabel

45 Festplatten: Einbau (EIDE) Unkaputtbar: Stromkabel passt nur in eine Richtung Datenkabel (40-adrig) mit roter Kante (2 Anschlüsse) Rote Kante an Pin 1/2 am Mainboard An Festplatte/CD-ROM rote Kante zum Stromkabel hin zeigend Achtung: ATA66+ benötigt spezielles (80-adriges) Kabel! Bis zu 2 Festplatten/CD-ROM/DVDs an einem Kabel Ein Gerät muss als Master konfiguriert werden ( Jumper ), das andere als Slave (siehe Aufkleber auf Laufwerk) Schnelleres Gerät als Master am Kabelende, langsames (CD- ROM) als Slave in die Mitte

46 Ein PC von Innen CD-ROM Netzteil Festplatten Mainboard Grafikkarte Erweiterungskarten Jede Menge Kabel

47 Grafikkarte Grafikprozessor (GPU) übernimmt komplexe Grafikberechnungen (2D&3D) Spiele, Grafikanwendungen (Photo, Video) Grafisches Betriebssystem (Windows) Kenndaten: GPU: nvidia, 3dfx, ATI, Matrox Speicher: MB Bus: PCI, AGP (2x, 4x, 8x) Auflösung/Bildwiederholfreq.: z.b. 1280x1024, 100Hz Anschlüsse: VGA, DVI, Video-In Matrox G550

48 Grafikkarte: Kauftipps Fast alle Karten bieten 3D Unterstützung AGP Standard, PCI nur für sehr alte Rechner nvidia-basierte am verbreitesten Wie immer: Mittelfeld oft am günstigsten Heute: Geforce2, 64MB, SFr. 89,- Passend zu AGP-Port des Mainboards 8x und 4x AGP nicht kompatibel zu 2x und 1x High-End Modelle mit Lüfter Leistungsfähiger aber lauter Oft digitaler Ausgang (DVI) oder Video-Eingang nvidia GeForce4 MX, 64Mb

49 Grafikkarte: Einbau Problemlos Statische Aufladung ableiten Slotblech-Schraube lösen Evtl. Slot entriegeln (neuere Mainboards) Karte einsetzen und sanft eindrücken

50 Gehäuse Hält alles zusammen Kenndaten: Grösse: Tower, Midi-Tower, Mini-Tower (Platz für Festplatten, CD-ROMs, DVDs, Brenner ). Standard-Bauform ATX (früher: AT). Muss zum Mainboard passen! Geräuschdämmung mit Fleece od. Kork Mindert Lüftergeräusche

51 Netzteil Mainboard Stromanschluss Versorgt alle PC Komponenten mit Strom Je mehr Komponenten, desto stärkeres Netzteil nötig (z.b. 300W)! Lärmquelle (Lüfter)! Bauformen: ATX AT (alt, z.b. 486er) Festplatten, CD-Rom, Floppy ATX-Netzteil

52 Netzteil: Einbau Unterschiedliches Netzteil für ATX und AT! Netzteil passend zum Mainboard/Gehäuse kaufen Bei Anschluss AT-Netzteilen Verwechslungsgefahr! AT Schwarz liebt sich ATX Maus, Tastatur, Drucker, Seriell, auf Mainboard! Verwechslungsgefahr beim Strom! Narrensicherer Stromanschluss Nur Tastatur auf Mainboard, alles andere braucht Erweiterungskarte

53 Keine Zeit für Maus, Tastatur Standard, kann man (fast) nix falsch machen PS2 oder USB Anschluss (am PC vorhanden?) Toll: optische Mäuse werden nicht dreckig! CD-ROM, DVD, CD-RW, DVD-RW Lese- und Schreibgeschwindigkeit Wie gut können (geschützte) CD s kopiert werden? Inkompatible DVD-Schreibstandards! BIOS (Basic I/O-System des Mainboards) Drucker, Netzwerkkarte, Modem, Monitor,

54 Bottom Line PC Reparatur, Upgrade, Neubau Leichter als oft befürchtet Die meisten (neueren) Komponenten passen nur auf eine Art (die richtige) Anspruchsvoller bei älteren Systemen Fachchinesisch braucht Zeit Viele Komponenten haben ähnliche Parameter (MHz, GHz, GB, MB, ) Abkürzungen, Abkürzungen, Abkürzungen: Experten wissen selbst oft auch nicht, wofür diese stehen!

55 Bottom Line Schnelles System ist nicht nur CPU Bremsen: Zu langsame Festplatte, zu wenig Hauptspeicher, alte Grafikkarte Goldene Regeln der PC Reparatur Statische Aufladung vermeiden! Keine Gewalt (sanfter Druck erlaubt) Im Zweifelsfall fragen od. nachlesen!!

56 Lesetipp Gute Übersicht Viele Details zu CPU, Mainboard, Speicher, Festplatten, Grafikkarte, Sound, Maus, Tastatur, Tipps zum Neukauf Upgrade Fehlersuche

57 Mehr Infos Allgemeine (und spezielle) PC Ratgeber Vergleichstest, Neuigkeiten Geräuschdämmende Gehäuse, Lüfter EIDE? RIMM? MCH? QDR? Häh?