PC-teknik 5 p, Studieanvisningar

Transkript

1 PC-teknik 5 p, Studieanvisningar Studiehänvisningar beskriver vecka för vecka vad som behandlas, vilken litteratur som bör läsas och vad studenten förväntas kunna. Refererade dokument finns som regel i biblioteket i PingPong, men vissa kompletterande dokument och filer finns även under K:\Data\Årskurs2\PC-Teknik\. Hur hänvisningar till kursboken sker beskrivs nedan. Kursbok 13:e Sidor ur Upgrading and Repairing PCs, 13th Edition 14:e Sidor ur Upgrading and Repairing PCs, 14th Edition! Bör läsas. Delar har ej gåtts igenom på föreläsningar eller delats ut. " Motsvarande innehåll finns i utdelade dokument, men kan ge ytterligare förklaringar. Överkurs. Från dessa sidor hämtas max tre poäng av tentan. Fördjupning utöver kurs. Kan ge mer sammanhang och tillämpningar. I möjligaste mån används avsnittens namn i boken för att ange innehåll.! och finns i båda utgåvorna. Upplägget kan variera, men allt som kommer på tentan, och inte delats ut eller gåtts igenom på någon föreläsning, finns i båda böckerna. " Kan variera något mer mellan utgåvorna, men frågor tas från annat material, som dock kan förstås/minnas lättare om även boken läses. ges i första hand till 14:e utgåvan, men rubriknamn gör det lätt att hitta avsnitten även i 13:e. Boken innehåller flera kapitel, t ex behandlande nätverk, som inte ingår i PC-teknik, men som kan komma till användning i andra kurser, kanske speciellt i projektkurser. Det är ofta bra att ha in bok i bokhyllan, som man har lärt sig att hitta i, vilken kan vara en utgångspunkt före sökning på biblioteket efter fördjupande böcker. DVDn som medföljer 14:e utgåvan kan vara av intresse för den som själv bygger eller reparerar en PC. På DVDn ligger även 13:e utgåvan som PDF-dokument.

2 F1, Vecka 35 Talrepresentation i datorer. Logiska och aritmetiska operationer. (Även kursintroduktion och tentamensåterlämning, elektronik.) Läs dokumentet Talbaser (Ch01.pdf) t o m avsnitt (Till stor del utgör dokumentet en repetition av moment från kursen Analog och digital elektronik.) Hela boken som kapitlet är taget från, Art of Assembly (AoA), finns på K:. Gör övningsuppgifterna i dokumentet Övningar till... (LabCh01.pdf). (Svaret på uppgift 1.46 ska vara FFh.) Gör sedan så många uppgifter du behöver (fram t o m uppgift 30) i avsnitt 1.14 i dokumentet Talbaser. Facit till vissa övningar finns i Övningar till.... (Länk till) ASCII-tabell finns i PingPong. Observera att vissa saker inte gåtts igenom utan lämnats för självstudier. Studenten bör kunna: Konvertera tal mellan olika baser Begreppen Bit Nibble BCD Byte Word Double Word Bitvisa logiska operationer Representera tal på tvåkomplementform Skifta och rotera tal ASCII-tabellens uppbyggnad (dvs lösa uppgifter med tabellen som hjälp) Packa upp packad BCD och motsvarande

3 F2, Vecka 35 Uppbyggnad av en mikrodator (CPU minne I/O). Introduktion till ANSI-C. Lathund ANSI C, Lättpocket om printf() & scanf() Art of Assembly, Kapitel 3 t o m avsnitt Studenten bör kunna: Poängen med att använda ANSI C jämfört med C++ Variabeldeklaration i ANSI C Printf() och scanf() m h a Lathund Halvadderare, fulladerare, parallelladderare (blockdiagramnivå) Funktioner i en ALU Komponenterna i en Von Neumann arkitektur De tre bussarna i systembussen Vad som menas med en n bit processor (n, t ex 8, 16 eller 32) Begreppen mikroprocessor, mikrodator och mikrodatorsystem Minnesbanker och effektiv adressering av word och double word (principiellt) F3, Vecka 36 Introduktion till assembler. Art of Assembly, och 4.1 Studenten bör kunna: Använda sizeof i C för att erhålla datatyps eller datastrukturs storlek Hur minne och I/O adresseras, principiellt Registren i 8086 och hur dessa utökats fr o m 386 Begreppen operationskod och operand Hur instruktioner lagras i en von Neumann-arkitektur

4 F4, Vecka assembler Art of Assembly, (4.3, 4.4 segmentering, översiktligt) 5.5 (Pekare) 3.3.5, (Villkorliga hopp) 6 (Instruktioner som förekommer i kursen, på laborationer och föreläsningar) Lab-PM (Assemblerintroduktion) och bilaga (Timern) Studenten bör kunna: Två sätt att göra asm-inlägg i C Olika adresseringsmoden Instruktionerna mov, inc, dec, nop, cmp, jmp, in, out (m fl från lab) Villkorliga programhopp F5, Vecka 37 Timer, temporära etiketter, segmentering i 8086 Art of Assembly, (segmentering) Studenten bör kunna: Hopp till temporära etiketter Segmentering Beräkna fysisk adress Stackens funktion Instruktionerna push och pop

5 F6, Vecka 37 Aritmetiska instruktioner, Interrupt, grafik Art of Assembly, 6.5 (Aritmetiska instruktioner, speciellt användning av DX i MUL och DIV) 6.7 (I/O) (CALL, RET) (INT) (LOOP) (BIOS Services) (DOS Services) Software interrupt (PDF i PingPong) Studenten bör kunna: Använda aritmetiska instruktioner + loop I/O instruktioner för portar Principen för, och använda, subrutiner Principen för, och använda, BIOS- och DOS-interrupt F7, Vecka 38 Introduktion av miniprojekt, Filhantering Art of Assembly, Software interrupt (PDF i PingPong) Grafikrelaterade Interrupt Som alltid Lab-PM Använda de interrupt som förekommer i Laboration Filhantering I grova drag hur en BMP-bild är lagrad

6 F8, Vecka 39 Processorarkitektur. Dokumenten refererade nedan finns i PingPong. Mikrodatorsystem (ej 1.3) (Utdrag ur AoA, 32-bit, mestadels repetition från kap 3, 16-bit.) Länk från Länkar till litteratur. Mikroprocessorarkitektur, Läs vissa delar (t ex introduktion) översiktligt. Principerna och begreppen är viktiga, inte detaljerna. Läs gärna nedan före texten. Floating Point går delvis något utanför kursen, men är en intressant fördjupning för alla som programmerar. (Inledningen är bra för att förklara mantissa och exponent.) " Microprocessors (systembussen mm) 14:e :e 41 52, " Processor Features 14:e :e " Eight Generation (Itanium) 14:e :e Processor Speed Ratings (jämförelse med Cyrix och AMD), Overclocking 14:e Heat and Cooling Problems, Pentium Defects (den berömda buggen), AMD/Cyrix 14:e , 141, Hur Intels Itanium-processor (IA64) skiljer sig från Pentium (IA32). Vad en FPU är. Principen för hur ett flyttal lagras. För- och nackdelar med flyttal. Svaren till Frågor till AoA, frågorna: endast principen för återkomst från olika banker 14 24, 28, och därtill hörande principer. I kursen ingår ej frågorna 75 78, 84 och 88 (men de kan vara nyttiga ändå). (Svaren till uppgifterna hittas ibland lättast genom sökfunktionen i Acrobat. Sök t ex på Harvard för att hitta svaret på fråga 71.)

7 F9, Vecka 40 Forts. Processorarkitektur. Från wafer till processor. Se F8 beträffande processorarkitektur. Dokumenten refererade nedan finns i PingPong. Länkar från Länkar till litteratur. Komponentkapslar Computer History, What is a PC? 13:e 12 25, :e 12 26, "(!) Processor Manufacturing, Packaging (Vissa saker har endast gåtts igenom muntligt.) 14:e 80 84, :e Se även F8. Översiktligt stegen vid framställningen av ett chip. (Nyckelord: Wafer, Die, Yield) Ungefärligt samband mellan ljusvågländ och ledarbredd på ett chip. Signalens hastighet i ledare och samband mellan klockfrekvens och sträcka/klocka. Motivera varför en processor innehåller en frekvensmultiplikator. Moores lag Principiellt hur ett chip kapslas.

8 F10, Vecka 40 Minnen (RAM) och minneshantering.! Processor Modes 14:e :e 67 69! Memory Basics 14:e :e ! RAM Memory Types 14:e :e Memory Modules, Memory Banks 14:e , :e , Memory Module Speed, Parity and ECC 14:e 453, :e 440, " Cache Memory 14:e :e ( på nästa sida.)

9 Studenten bör kunna: Vad som menas med virtuellt minne och principen för hur det används. Översiktligt kunna förklara Real, Protected och Virtuell 8086 (=Virtual Real) mode. Vilka Privilege levels som finns i Protected mode, och hur de används. Vad förkortningen RAM står för och vad som egentligen avses idag. (se nedan) Vad som menas med flyktigt minne (=volatile storage). Vad förkortningarna DRAM och SRAM står för. Hur bitarna lagras i DRAM och vad som avses med Memory Refresh. Ungefärlig tid (storleksordning) mellan refresh (fel i bok på något ställe, rätt tid 15 ms). Hur bitarna lagras i SRAM (minns D-vippa) och skillnad mot DRAM beträffande pris, hastighet och användningsområde. Göra omräkningar mellan frekvens och tid (MHz/GHz och nanosekunder). Vad som avses med synkront respektive asynkront minne. Jämföra DRAM-typena FPM, EDO, SDRAM, DDR SDRAM och RDRAM beträffande dataöverföringshastighet (grovt). Vad som avses med burst mode access (se t ex Fast Page Mode DRAM) Skillnad i accessmetod mellan SDRAM och DDR SDRAM (se DDR SDRAM) Varför Rambus-minnen kan klockas snabbare (fig föreläsningsanteckningar) Antal databitar i en modul av typen 30-pin SIMM, 72-pin SIMM och DIMM Antal (av ovanstående) moduler som åtgår per bank till 8086, 486 och Pentium II. Kunna motivera ovanstående. Vad som avses med cache hit och cache miss. Var L1 cache är placerat och hur det är uppdelat. Tre ställen L2 cache kan vara placerat på. Vad som avses med Back-Side Bus och Front-Side Bus. Se även till F4 beträffande Cache-minnen (AoA-frågor, Wait-state mm). I boken på sidorna 70,71/62,63 hävdas felaktigt i ett exempel att processorn arbetar mot L1 cache 90% av tiden. Rätt ska vara 90% av antalet minnesaccesser. Beräkna hur stor del av tiden processorn arbetar mot L1 cache, L2 cache och mot huvudminnet (DRAM). Rätt resonemang finns i AoA.

10 F11, Vecka 41 Delarna på moderkortet (bussar, BIOS, chipset) och I/O (portar, tangentbord, grafik). & en beskrivs nedan intill respektive kunskapsmål. Observera att många kunskapsmål markerats som överkurs ( ) och att vissa sidor i boken därför kan läsas väldigt översiktligt av den som lägger sig på en lägre nivå. Läs gärna kunskapsmålen före respektive sidor i boken, och gör egna sammanfattande anteckningar när sidorna läses. " I/O Subsystem (Finns i PingPong 32-bit AoA. Bra att skumma före boken!) 7.1, 7.2 I/O 7.4, DMA ISA, PCI, AGP 7.11 Interrupt! Chipsets, Super I/O, Figure 4.45, Hub 14:e , , 303, :e , , 295, 231 Vad ett Chipset är och hur kan det påverka PCns prestanda. Vilka tre delar ett (äldre) chipset består av, och vad dessa har för funktioner. Varför Intels Chipset inte fungerar till AMD Athlon.! System Bus Types, The Memory Bus, The ISA Bus 14:e , 305, :e , 299, Bussfrekvenser, prestandaförhållanden mellan, och användningsområden för: Processorbuss (FSB) och BSB ISA (16 bit) PCI (32 bit, 33 MHz) AGP (4x) Vilken den ideala hastigheten för minnesbussen är. Vilken verklig överföringshastighet vi kan räkna med i ISA-bussen.! Local Buses 14:e , :e Förklara begreppet Local bus. Hur det kommer sig att ISA var en Local Bus i PCns begynnelse, men inte numera. Hur VESA Local Bus fungerade, dess främsta syfte och varför den försvann. Att PCI även förekommer i snabbare (mindre vanliga) varianter. Hur PCI-bussen ansluts till processorn och hur ISA ansluts till PCI. Att AGP förekommer i flera utföranden. Hur det kommer sig att en 66 MHz AGP 4x kan överföra 1 GB/s.

11 ! System Resources (Interrupts, DMA, I/O Port Adresses) 14:e , :e , Vad som avses med ett interrupt (avbrott), vad det syftar till och hur det hanteras. Vad förkortningen IRQ står för. Varför flera ISA-kort inte kan dela på ett interrupt. Vad IRQ Steering syftar till. Hur det kommer sig att IRQ 8 har högre prioritet än IRQ 3 Vad förkortningen DMA står för och vad DMA syftar till. Vad DMA-kanal 3 i 16-bit ISA lämpligen används till. Hur många I/O-portadresser det finns och vad som skiljer dem från minne. Resolving Resouce Conflicts, Motherboard Selection 14:e , Plug-and-Play Systems 14:e ! BIOS 14:e :e Vad förkortningen BIOS står för och vilka delar det utgörs av. Vad BIOS har för funktion i datorn. Vad som avses med firmware. Några funktioner som måste finnas i BIOS, trots att de ersätts av drivrutiner, och varför. Var inställningar som görs i Setup lagras (dvs CMOS RAM) och hur minnet behålls. Vad som kan ha hänt om inställningarna ovan försvunnit och datorn t ex inte hittar HDn. Några expansionskort med egna BIOS. Fyra saker som BIOS på moderkortet utför. Ungefär var i minnet BIOS mappas. Vilken adress PCn läser första instruktionen på när den startar. Minnestyperna ROM, PROM, EPROM och EEPROM ( Flash ROM) Vad förkortningarna står för och hur de raderas (om möjligt). Vad vi menar med att bränna ett minne. Upgrading the BIOS, CMOS Setting 14:e , ! Introduction to Input/Output Ports 14:e ,! (USB), 972 (IEEE-1394), (Serieport), (Parallellport) 13:e ,! (USB) (IEEE-1394), (Serieport), (Parallellport) (Ordningen i vilken portarna presenteras skiljer mellan utgåvorna.) Vad som avses med signal skew vid parallell överföring. Nackdelar med parallell överföring beträffande kostnad, hastighet och kabellängd. Vad förkortningen USB står för. Vilka hastigheter som klaras med USB 1.1 respektive 2.0. Vad som (i USB-sammanhang) menas med function respektive hub. Hur många USB-enheter som kan anslutas till en dator.

12 Ungefär hur mycket effekt en USB-hub kan leverera till en enhet. Ungefär vilken överföringshastighet som klaras med IEEE Vilka två ytterligare namn som används istället för FireWire, och varför. Vad förkortningen COM-port står för. Vad som menas med att serieporten är asynkron. Hur lång tid det tar att överföra t ex en 1 MByte fil över seriekabel med hastigheten 9,6 kbps. Motivera ovanstående med start- och stoppbit. Ungefär hur lång kabel som kan användas vid överföring med COM-porten. Vad förkortningen UART står för. Vilken hastighet som kan uppnås om PCn har en UART av typen Vilka systemresurser en serieport behöver (av Interrupts, DMA och I/O Port Adresses) Vad parallellporten primärt är tänkt att används till. Hur en standardparallellport kan läsa data (och antal bitar åt gången). Hur en dubbelriktad port skiljer sig från en standardport. Vilken hastighet en dubbelriktad port uppnår. Vilken hastighet en EPP port uppnår. (Notera att hastigheten för parallellporten i boken anges i Byte/s och serieportar i bit/s.) Vilka systemresurser en parallellport av typen ECP använder. Hur man vanligtvis går tillväga för att konfigurera parallellporten (t ex beträffande Std/ECP) Hastighetsförhållandena mellan, USB 1.1, USB 2.0, Firewire, Serieport och Parallellport, med den grova klassificeringen långsam, medel och snabb. (långsam<1 Mbps, snabb>100 Mbps) Running Windows Without a Mouse 14:e ! Keyboard Interface, Typematic Functions, Keyboard Key numbers... 14:e :e Begrepp: Tangentmatris (key matrix), kontaktstudsar (contact bounces), avstudsa, Make code, Brake Code, Scan Code Tangentbordsprocessorns funktioner och hur den kan programmeras för tangentrepetition. Vad som skickas från tangentbordet när en tangent trycks ner, och hur (principen). Hur data från tangentbordet tas emot i ett AT-system (dvs en modern PC)! Video Hardware 14:e ,! 848, 849, 863, , , 865, :e ,! 814, 815, 826, 827, , , 829, 830 Hur en CRT-monitor fungerar. Förklara begreppen shadow mask, persistence, raster, refresh rates, dot pitch, vertical scan frequency och horizontal frequency Skillnaden mellan Active-Matrix LCD (TFT) och Passive Matrix LCD (uppbyggnad och prestanda). Vad DPMS används till. Vad videokortets BIOS är till för. Vad en grafikaccelerator kan användas till. Beräkna nödvändigt videominne vid en viss upplösning och ett visst antal färger. Vad man kan ha för nytta av mer RAM än beräkningen ovan visar.

13 F12, Vecka 41 Hårddisken (inklusive gränssnitt). Kursvärdering. Tid för frågor. &! The IDE Interface 14:e , , , :e , , , Vad ATA används till. Samband mellan begreppen ATA och IDE. Databredden i ATA. Vad det fanns för samband mellan ATA-kontakten och ISA-bussen. Vad som händer om man ansluter en hårddisk med ATA-6 till ett moderkort med ATA-5. Vilka två typer av IDE-kablage som finns. Två sätt att konfigurera två hårddiskar för master/slave. Hur BIOS kan ta reda på hårddiskens konfiguration. Hur många ATA-enheter som kan anslutas direkt till ett moderkort. (se Secondary ATA Channel.) Hur ännu fler ATA-enheter kan anslutas till en PC. Hur RAID kan öka hastighet (Level 0, Striping) eller säkerhet (Level 1, Mirroring). Serial ATA (SATA, ett gränssnitt som kommer under hösten.)! The SCSI Interface 14:e :e 514 Hur många enheter som kan anslutas till en SCSI buss. Prestandajämförelse SCSI IDE. (Vilken är snabbast?)! Magnetic storage Principles 14:e ,! :e ,! Begreppen Tracks Per Inch, Bits Per Inch, Arial Density (enhet Gbit/sq. inch) Hur snabbt Arial Density växer på 18 månader (jfr Moores lag). Hur nära den teoretiska gränsen för Arial Density i magnetiska lagringsmedia vi befinner oss idag (storleksordning). " Hårddisken i arbete. 14:e Se bifogad DVD. fortsättning på nästa sida

14 ! Hard Disk Storage 14:e , ,! :e , ,! Begreppen hard drive (hårddisk), fixed disk och nonvolatile data storage (icke-flyktig ). Parkinson s law (För den som undrat varför vissa lärare jobbar natten före varje föreläsning.) Begreppen tracks (spår), sectors (sektorer) cylinders, head och head crash. Normalt antal lagrade bitar per sektor. Ungefär vad som sker vid lågnivåformatering, partitionering och högnivåformatering. Vad som avses med zoned recording, och hur det påverkar lagringsutrymme och hastighet. Vad ett cluster (=allocation unit) är, och hur det påverkar diskåtgång. Minsta hårddiskutrymme en fil kan uppta som lagras på en 1,3 GB hårddisk formaterad med FAT16. Skillnad mellan Media Transfer Rate och Interface Transfer Rate. Vilken hastighet ovan som normalt är av störst betydelse. Skillnader i Media Transfer Rate ((raw/formatted)/(max/min/average). Prestandamåtten Average Seek Time, Latency och Average Access Time. Physical Drive Installation and Configuration 14:e, 13:e Kapitel 14. Läses parallellt med installationsarbetet. File Systems and Data Recovery 14:e Kapitel 24 (Kanske bra i operativsystemkursen.) 13:e Kapitel 25 Removable Storage (Zip-drive mm) 14:e, 13:e Kapitel 12. Rekommenderad läsning efter kursen. Optical Storage (CD, CD-RW, DVD) 14:e, 13:e Kapitel 13. Rekommenderas att läsas selektivt efter kursen. Rapportera gärna fel i sidhänvisningar mm så fort som möjligt till kursansvarige!