Persondatorer Innehåll Datorns delar... 4 Vanliga ord... 4 Moderkortet... 5 Processorn... 5 Primärminnet... 6 Sekundärminnet... 7 Drivrutiner... 8 Grafikkortet... 8 Ljudkortet... 9 Nätverkskortet... 10 CD / DVD ROM och brännare... 11 Skärmen... 12 Tangentbord och mus... 13 Moderkortet... 15 Allmänt... 15 Formfaktorer... 15 CPU sockeln... 16 Minnessocklarna... 17 Hårddiskanslutningarna... 18 P ATA... 18 S ATA... 19 Instickskortplatser... 19 PCI... 20 AGP... 20 PCI e... 21 Northbridge och Southbridge... 21 Externa anslutningar... 22 CPU... 23 1
1940 talet Elektronrör och reläer... 23 1950 talet transistorer... 25 1960 talet integrerade kretsar... 26 1970 talet microchip... 27 1980 talet hemdatorer och i386... 28 1990 talet processorkriget... 29 2000 talet flerkärniga CPUer, 64 bitars bandbredd... 29 CPU komponenter... 30 ALU... 30 Register... 30 Ackumulator... 30 Cacheminne... 30 Klockfrekvenser... 31 FSB... 31 BSB... 31 Celeron och Sempron... 31 Överklockning... 31 Kylning... 34 Kylpasta... 35 Luftkylning... 36 Passiv kylning... 37 Vattenkylning... 38 Exotiska kylningsmetoder... 39 Oljekylning... 39 Flytande kväve... 40 Bildskärmen... 41 Digitalt eller analogt?... 41 VGA anslutningen:... 42 DVI anslutningen:... 42 Skärmupplösning... 43 "Aspect Ratio" eller Bildformat... 43 CRT... 46 2
LCD... 48 Plasma... 50 OLED... 51 LED... 52 TV och filmstandarder (överkurs)... 53 Anslutningar för hemmabio och dator till TV (överkurs)... 54 SCART... 54 Composite... 54 S Video... 55 Component YPbPr... 55 Component RGB... 55 HDMI... 56 Grafikkortet... 57 Det första grafikkortet... 58 Grafikstandarder... 58 3D grafik... 59 Grafikkortets komponenter... 62 GPU Graphics Processing Unit... 62 Video BIOS... 63 Video RAM... 63 RAMDAC... 65 Utgångar... 65 Skrivartyper... 66 Skönskrivare... 67 Matrisskrivare... 68 Termoskrivare... 71 Termo transferskrivare... 71 Bläckstråleskrivare... 73 Laserskrivare... 74 Sublimeringsskrivare... 76 3
Datorns delar Det finns några ord man använder när man pratar om datorer och deras kapacitet. Vanliga ord Frekvens är hur snabbt en enhet arbetar Bandbredd är hur mycket data som kan flyttas på en gång mellan två enheter Kilo är ett prefix som betyder tusen (1000) Mega betyder miljon (1000 000) Giga betyder miljard (1000 000 000) Tera betyder biljon (1000 000 000 000) Hertz är enheten som hastigheten mäts i, hertz betyder svängning per sekund, eller i datorsammanhang - beräkningar per sekund bit är den minsta beståndsdelen i datorns värld, en bit är en etta eller en nolla - eller ström på eller ström av Byte betyder 8 bitar, minne mäts i Byte På 1940-talet var datorerna lite större, och lite långsammare 4
Moderkortet Ett moderkort är det kretskort som alla andra enheter sitter ihop med på ett eller annat sätt. På moderkortet finns det socklar som är kontakter för olika typer av kretsar och kontakter för flera sorters kablar. På moderkortet sitter också två viktiga kretsar som hjälper till med kommunikationen mellan olika enheter. Northbridge kallas den krets som hjälper till att skyffla data mellan processorn och minnet (se nedan). Southbridge kallas kretsen som sköter om kommunikationen mellan processorn och de andra enheterna i datorn, som t.ex.hårddisken eller nätverkskortet (mer om dessa enheter senare). På moderkortet sitter alla andra enheter kopplade Processorn Processorn eller CPUn är datorns hjärna. CPU betyder Central Processing Unit (Central bearbetningsenhet). Det är här all bearbetning av information sker. Man talar om processorers hastighet i enheten hertz, som betyder antalet beräkningar per sekund. 5
Man ser ofta ordet gigahertz i samband med datorers hastighet, kommer du ihåg vad giga och hertz betyder? En processor med hastigheten 3 gigahertz kan göra 3 miljarder beräkningar per sekund. Processorn bearbetar data Primärminnet När man pratar om datorns minne, menar man oftast internminne,primärminne eller RAM. RAM betyder Random Access Memory (Direktåtkomstminne). För att processorn ska kunna arbeta behöver den data, alltså information som är i den form som datorn kan bearbeta.northbridge ser till att rätt data hämtas från sekundärminnet och läggs i primärminnet. För att processorn ska få data i den takt den behöver för att kunna arbeta effektivt, behöver minnet vara snabbt. Har man inte tillräckligt med RAM går datorn långsamt, mer om detta lite senare. Windows 7 behöver 1 GB (32-bitars versionen) alternativt 2 GB (64-bitars versionen), men vill man ha rikitgt bra prestanda behöver man minst 4 GB RAM. 6
När datorn stängs av, försvinner det som finns i primärminnet. Primärminnet är snabbt, men töms när strömmen försvinner Sekundärminnet För att man ska kunna spara någonting som ska vara kvar fast man stänger av datorn, måste man ha ett sekundärminne. Det är ofta en hårddisk, men kan också vara en diskett eller ett USB-minne. Det som sparas på hårddisk stannar kvar tills dess att man tar bort det (eller tills dess att hårddisken går sönder). Hårddisken är flera hundra gånger långsammare än primärminnet. Om man har för lite primärminne måste northbridge lägga en del av den data som processorn arbetar med på hårddisken. Detta kallas swapping, och gör databearbetningen väldigt långsam. 7
Hårddiskars storlek mäts, liksom RAM, i byte. Man kan nu köpa hårddiskar med en storlek på 2 TB (TeraByte). På hårddisken sparas data långvarigt, men är långsamt jämför med RAM Drivrutiner Nu följer att antal instickskort. För att dessa ska fungera som de ska, behövs drivrutiner. En drivrutin är ett litet program som hjälper operativsystemet att förstå vilken typ av kort det handlar om, och hur det används. Grafikkortet För att datorn ska kunna visa någonting alls på skärmen, behövs ett grafikkort. Grafikkorten är mycket kraftfulla och innehåller en mängd specialiserade funktioner för att visa 3D-grafik och film, och har sitt egna grafikminne på mellan 128 megabyte och en gigabyte. Grafikminnet finns för att hjälpa grafikprocessorn att göra sitt jobb snabbt, ungefär som primärminnet hjälper processorn att arbeta effektivt. 8
Grafikkortet sitter i en sockel på moderkortet, det finns olika varianter: AGP kallas en sockel som nu har cirka 10 år på nacken, och som börjar försvinna från moderna moderkort. Istället blir sockeltypen PCI-Express mer och mer vanlig. PCI-Express har större bandbredd än AGP. Grafikkortet ser till att vi kan se något på skärmen Ljudkortet Om vi vill ha ljud från vår dator, måste vi ha ett ljudkort. Ljudkortet tar instruktioner från program och omvandlar dem till elektriska impulser som i sin tur blir till ljudvågor i högtalare eller hörlurar. På de allra flesta moderkort finns det inbyggda ljudkort, men det finns även ljudkort som man kan sätta i en sockel på moderkortet. Varför då? Jo, om man till exempel har behov av flera kontakter eller speciella ljudkretsar för musikproduktion. Vissa ljudkort kopplas till datorn med USB eller Firewire. 9
Ljudkort kan ha en mängd användbara kontakter Nätverkskortet Precis som de flesta moderkort har ljudkortet inbyggt har de också oftast nätverkskortet inbyggt. Nätverkskortet är en förutsättning för att kunna kommunicera med andra datorer i ett nätverk. Små nätverk (till exempel ett hemmanätverk) kallas LAN (Local Area Network, Lokalt nätverk), och lite större (som stadsnät eller landsnät) kallas WAN (Wide Area Network). Det största nätverket är internet, som egentligen bara är en massa LAN som kopplats ihop. Det finns också trådlösa nätverkskort, som kräver att man har andra trådlösa enheter i närheten. De är lite dyrare än den trådbundna varianten, och kan vara lite krångligare att få att funka, men då slipper man nätverkssladdar överallt. Trådlösa nätverkskort kan vara ett praktiskt alternativ till trådbundna dito 10
CD / DVD ROM och brännare För att kunna installera program och se på film eller lyssna på musik-cd på datorn, behövs en CD-ROM- eller DVD-ROM-enhet. Nästan inga datorer idag säljs utan någon av dessa. Faktum är att det säljs nästan bara datorer med CD/DVD-brännare. En brännare kan inte bara spela upp vad som ligger på skivor, utan även bränna in data på tomma skivor. En CD-R (som en tom CD heter) rymmer 700 MB (MegaByte), och en tom DVD-R (du gissade rätt, en tom DVD-skiva) rymmer antingen 4,7 GB (GigaByte) eller - om den är dubbel-lagrig 8,5 GB. 11
Den som köper sig en DVD-brännare borde dock veta att det finns flera standarder, så att man inte köper fel sorts brännare eller fel sorts tomma skivor. Med DVD-brännare kan man göra egna DVDfilmer Nu har vi sett vad som sitter inuti datorn och vad som får den att fungera. Nu är det dags att titta på vad som står bredvid (eller ovanpå) datorn. Skärmen För att vi ska ha nån nytta av grafikkortet, måste vi kunna visa grafiken på något. Då behöver vi en skärm, eller en monitor som det också kallas. Den vanligaste typen av skärm kallas CRT (Cathode Ray Tube, Katodstrålerör) och ser ut som (och fungerar nästan likadant som) en TV. En stråle sveper över skärmytan och ett speciellt lager på skärmen gör att en punkt på skärmen - pixel - lyser tillräckligt länge så att nästa svep hinner lysa upp punkten igen. Den här typen av skärmar är billiga, men kan bli suddiga med tiden, är klumpiga och väger rätt mycket (det är mycket glas i dem). Då är TFT (Thin Film Transistor, tunnfilmstransistor) mycket mer praktiska. En lysrörsliknande yta täcks av en plastyta som är täckt med små celler med flytande kristaller (liknande de som finns i digitala armbandsur). När elektricitet skickas genom cellen ändrar kristallerna läge och en färg kan visas. Det gör att TFT-skärmarna inte flimrar som CRTskärmarna (ingen stråle sveper över bilden) och är mycket skarpare i bilden. De väger mycket mindre och är platta. Däremot kostar de fortfarande dubbelt så mycket eller mer än CRT-skärmar, men de blir allt billigare. 12
Det finns två kontakttyper som är vanliga för att koppla samman grafikkortet med skärmen. VGA kallas den äldre typen som mesta används för CRT-skärmar. DVI kallas en nyare kontakttyp som mest används till TFT-skärmar. Det är bra om man tänker på vilken skärmtyp man ska använda när man köper grafikkort, så att man köper ett kort med rätt kontakt. Platta skärmar blir billigare och billigare Tangentbord och mus För att kunna ge datorn instruktioner, behöver vi tangentbord och mus. Det finns en stor mängd olika tangentbord att köpa, men de har alla samma bokstavstangenter på samma ställe och oftast en liten numerisk del till höger. En mus är en liten styrenhet man håller i handen. När man flyttar musen, flyttar sig markören på skärmen motsvarande. Det finns två olika huvudtyper av hur man känner av hur musen flyttas, medanalog kula och optiskt. En mus med analog kula har en liten gummiklädd kula som rullar mot valsar inuti musen. Valsarna sänder signaler till operativsystemet och markören rör sig. 13
Optiska möss har en ljusstråle som reflekteras mot underlaget. Det reflekterade ljuset fångas upp av sensorer som i sin tur skickar signaler till operativsystemet och markören rör sig. Som om inte detta var nog, finns det trådbundna möss (och tangentbord) och trådlösa möss (och tangentbord). Alla kopplas antingen till en speciell tangentbord eller muskontakt på moderkortet, eller till USB. men de trådlösa har ingen sladd direkt kopplade till sig. Här ser man den analoga kulan i en datormus 14
Moderkortet Allmänt Moderkortet är det kort som binder ihop datorns olika delar, och kan därför sägas vara det viktigaste kortet i hela datorn. Här hittar vi bland annat CPU-sockeln, minnessocklarna, hårddiskanslutningarna och instickskortplatserna och externa anslutningar. Moderkort Formfaktorer Det finns en uppsättning standardstorlekar på moderkort, både vad gäller mekaniskt (skruvhål, längd, bredd och höjd) och elektriskt (strömstyrkor o.s.v). Den vanligaste i stationära datorsammanhang är ATX, som finns i flera varianter för olika ändamål: Formfaktor Bredd Längd FlexATX 228,6 mm (9,0 inch) 190,5 mm (7,5 inch) microatx 243,8 mm (9,6 inch) 243,8 mm (9,6 inch) EmbATX (embedded ATX) 243,8 mm (9,6 inch) 243,8 mm (9,6 inch) Mini-ATX 284,5 mm (11,2 inch) 208,3 mm (8,2 inch) Standard ATX 304,8 mm (12,0 inch) 243,8 mm (9,6 inch) EATX (extended ATX) 304,8 mm (12,0 inch) 330,2 mm (13,0 inch) WTX (workstation ATX) 355,6 mm (14,0 inch) 425,4 mm (16,75 inch) 15
En annan formfaktor som är värd att nämna är ITX (ITX-korten är kompatibla med ATX och har nästan alltid inbyggda processorer som inte går att byta): Formfaktor Bredd Längd Mini-ITX 170 mm (6,7 inch) 170 mm (6,7 inch) Nano-ITX 120 mm (4,7 inch) 120 mm (4,7 inch) Pico-ITX 100 mm (3,9 inch) 72 mm (2,8 inch) Mini-ITX (just den här varianten kan man byta CPU på) CPU sockeln CPUn (processorn) har förändrats radikalt genom åren, och sockeln för den likaså. Det är inte ovanligt att den Processorsockel som kommer det ena året inte alls går att hitta på några moderkort två år senare. I dagsläget finns det två stora tillverkare av CPUer: Intel och AMD. Tittar man i butik eller i någon webbshops lager är det oftast någon av de två man får välja mellan. AMD och Intel har en ganska intressant historia som vi får ta vid nästa föreläsning (om CPUer). Idag är det möjligt att hitta processorer med inte bara en utan två, tre eller fyra kärnor. Detta innebär att det i praktiken är det antalet arbetande processorer inklämda i en processormodul. Det finns även både 32-bitars och 64-bitars processorer att välja på. För att dra nytta av flera kärnor eller 64-bitars funktionalitet måste programmen (inkl. operativsystemet) stödja det. Flera spel kan bara använda en processorkärna åt gången, och då spelar klockfrekvensen större roll än antalet kärnor. Jobbar man ofta med fler 16
program åt gången eller med program som klarar flera kärnor (t.ex. Photoshop eller olika ljudediteringsprogram) tjänar man mer på fler kärnor än högre klockfrekvens. När man köper CPU måste man först kontrollera om moderkortet stödjer CPUn. Detta görs enklast på moderkortstillverkarens hemsida, där man ofta har en lista på kompatibla CPUer för varje moderkortmodell. I vissa fall (främst ITX-korten) sitter processorn fast i moderkortet och går inte att byta ut. Vanliga CPUer som är hittas på dessa kort är Intel's Atom-processor och VIA's Eden, C7 och Nano-processorer. De vanligaste socklarna idag är AMDs AM3 och Intels LGA775. Processorsockel Minnessocklarna Inte helt överraskande sitter minnena i minnessocklar. Alltsedan datorernas barndom har minneshastigheterna ökat och ökat och storlekarna (i MB) blivit större och större. Minnesstandarder är inte lika kortlivade som CPU-socklar, men inte långt ifrån. Moderna minnen måste oftast sättas i par i socklarna och paren måste vara inte bara samma hastighet utan helst också samma tillverkare och gärna serienumren efter varandra. Ska man ha fler än två minnesmoduler, bör man också hitta samma tillverkare och hastighet. 17
Vanliga minnestyper: Minnestyp SDRAM DDR-SDRAM DDR2-SDRAM DDR3-SDRAM Klockfrekvenser 66, 100 och 133 MHz 133, 166 och 200 MHz 200, 266, 333 och 400 MHz 400, 533, 667 och 800 MHz Minnessocklar Hårddiskanslutningarna När man ska koppla in hårddiskar och optiska lagringsmedia (som CD/DVD-brännare eller Blu-Ray-spelare) använder man någon av två anslutningstyper: P-ATA (eller IDE som den också kallas) ellers-ata. P ATA (Parallell ATA) är den äldre standarden och har lägre datahastighet än S-ATA. P-ATA medger maximalt 133 MB/s. PATA- (eller IDE-) anslutning 18
S ATA (Seriell ATA) kallas den senaste anslutningstypen. S-ATA finns i tre versioner: SATA-version SATA 1,5 Gbit/s SATA 3,0 Gbit/s SATA 6,0 Gbit/s Överföringshastigheter 150 MB/s (eller 1,2 Gb/s) 300 MB/s (eller 2,4 Gb/s) 600 MB/S (eller 4,8 Gb/s) SATA-anslutningar Förutom den högre dataöverföringshastigheten kan man ansluta och koppla ur SATA-diskar under drift, vilket INTE rekommenderas med PATAenheter. En specialvariant av SATA kallas esata, som är en anslutningstyp för externa SATA-enheter. esata har samma hastighet som SATA 3,0 Gb/s. Instickskortplatser Många moderkort har integrerade (inbyggda) grafikkretsar, ljudkretsar och nätverkskretsar. Duger av någon anledning inte dessa måste man köpa instickskort. Instickskort har olika typer av anslutning beroende på vilken typ av kort det är. 19
PCI kallas de kortplatser som kan ta PCI-kort. Vanliga PCI-kort är nätverkskort, ljudkort, USB-kort, SATA/PATA/RAID-kort och äldre grafikkort. PCI-bussen är 32 bitar bred. PCI-platser AGP kallas en äldre kortstandard som togs fram för grafikkort när PCIbussen inte längre räckte till. Den är i princip utdöd, men det säljs fortfarande moderkort med AGP-kortplats och AGP-kort går fortfarande att få tag i. AGP har en bandbredd på 64 bitar. Accelerated Graphics Port AGP 20
PCI e (PCI-express) är en utökning av PCI-standarden som är vanlig idag. De moderkort som finns nu har 20 PCI-e-banor som kan fördelas mellan flera PCI-e-platser med antingen 16, 8, 4, 2 eller 1 bana/kortplats. Antalet banor per kortplats brukar skrivas med ett x efter antalet banor, t.ex. 16x för 16 banor. Samma typer av kort som är vanliga för PCI är även vanliga för PCI-e. PCI-express-platser Northbridge och Southbridge På moderkortet sitter två viktiga kretsar. Den ena kallas Northbridge (nordbrygga på svenska) och ansvarar för kommunikationen mellan processorn, primärminnet (RAM), PCI-express (eller AGP). På moderkort med inbyggd grafikkrets, sitter den i Northbridge. På moderna moderkort behöver ofta Northbridge kylas, och sitter därför under både kylfläns och fläkt. Nordbrygga med integrerad grafikkrets från nvidia 21
Southbridge, den andra viktiga kretsen kallas sydbrygga på svenska. Den sköter kommunikationen med PCI-korten, hårddisk, USB, printerport och övriga externa anslutningar. Sydbrygga från intel Externa anslutningar På baksidan på datorn sticker det fram anslutningar från moderkortet. De varierar från moderkort till moderkort. De moderkort som har integrerade grafikkretsar har en skärmanslutning, antingen den vanliga VGAkontakten eller DVI-kontakt. Om moderkortet har ljudkretsar finns det flera ljudanslutningar liknande dem som finns på mp3-spelare (3,5 mm kontakt). Det finns ofta två PS2-kontakter för tangentbord och mus, två eller fler USB-kontakter, ibland FireWire-kontakt, skrivarport och nätverkskontakt. Anslutningar på baksidan 22
CPU Processorn, eller CPU som den också kallas (efter engelskanscentral Processing Unit - på svenska Central Beräkningsenhet), är den enhet i datorn där all beräkning sker. Man skulle kunna kalla CPUn för datorns hjärna. En modern CPU är inte stor 1940 talet Elektronrör och reläer De första CPUerna var tillverkade specifikt för den dator se skulle sitta i, och hade oftast bara en specifik uppgift, processorerna var hårdvirade (specialkopplade) för sina uppgifter, och ville man göra en annorlunda beräkning, var man tvungen att koppla om inuti den. De här CPUerna var stora som rum och bestod av elektronrör och elektriska reläer, som gick sönder allt som oftast. Ett exempel på den här typen av maskin var ENIAC, som främst användes i militära syften. Programmerare vid ENIAC. Ja, du ser rätt, de står faktiskt inuti ENIAC 23
John von Neumann var en Ungersk-Amerikansk matematiker som hade funderat på om det inte gick att lagra programmet i minnet, så att CPUn kunde utföra flera olika uppgifter. 1949 stod den första datorn klar som kunde utföra uppgifter från sitt minne EDVAC. Vi kallar än i dag alla datortyper med arbetsminne (bland annat alla persondatorer) för von Neumann-arkitekturer. John Von Neumann 24
1950 talet transistorer Elektronrören hindrade utvecklingen av datorer, eftersom de gjorde att datorerna var stora och lätt gick sönder. År 1947 utvecklades transistorn, men den kom inte att användas inom datatekniken förrän under 1950- talet. Det här gjorde datorerna betydligt mindre och de gick inte sönder lika ofta. Elektronrör 25
1960 talet integrerade kretsar Nästa stora utveckling i datordammanhang skedde under 1960-talet, då man för första gången lyckades krympa ner flera transistorer och andra halvledare på ett (med tidens mått mätt) litet kretskort, kallat IC (integrated circuit eller på svenska: integrerad krets). 1964 släppte IBM sin System/360-dator som ingick i en serie datorer som kunde köra samma program, men olika prestanda, beroende på datorns hastighet. Det här låter kanske inte så märkvärdigt, men det här var på en tid då alla andra datorer var inkompatibla med varandra, ville man öka prestandan på sitt program, var det bara att köpa en snabbare dator och skriva om sitt program för den. Samma år släppte Digital Equipment Corporation, DEC, sin dator PDP-8. Den serien skulle så småningom leda till den populära PDP-11, datorn som operativsystemet UNIX och programspråket C är utvecklat på. PDP-8 26
1970 talet microchip Under 1970-talet utvecklades microprocessorn, ett stort steg framåt, eftersom det betydde att man kunde masstillverka datorer billigare än med de ganska klumpiga 60-talskretskorten. Dessutom gick det att öka hastigheten på processorerna när avstånden mellan transisorerna minskade. Den första microprocessorn tillverkades av Intel 1971 och hette Intel 4004. Många modeller med hela tiden ökande prestanda följde under hela 1970-talet. Stora konkurrenter till Intel var Motorola, Zilog och MOS Technology. Intel 4004 27
1980 talet hemdatorer och i386 Under 1980-talet gjorde hemdatorerna sitt intåg. Populära datorer var Commodore 64 (CPU: MOS 6510, ~1 MHz), Sinclair Spectrum (Zilog Z80, ~3,5 MHz) och Atari 800 (MOS 6510, ~1,8 MHz). De var inriktade på spel och underhållning i första hand, medan IBM och Intel lanserade IBM PC, som mer riktade sig till företag och hade en 8086-processor. 1985 släppte Intel sin 386-processor, som var den första 32-bits CPUn. Intel insåg rätt snart att det vore dumt att låta den egna fabriken stå för hela produktionen av de viktiga och populära 386:orna, och lade ut produktionen på flera tillverkare, bland andra Zilog och AMD. 386:an är den modell som än idag står som standard. Alla moderna processorer idag kallar sig i386-kompatibla. Commodore 64 28
1990 talet processorkriget Intel släppte 1993 sin Pentium-processor, som är grund till de processorer som än idag tillverkas. Under 1990-talet började CPU-hastigheten få större och större funktion som försäljningsargument, och AMD lade sig i tävlingen med en egenutvecklad processor, kallad K5. Intel kände sig hotade och försökte stämma AMD för industrispionage (eftersom de varit underleverantörer till Intel). Processorkriget var ett faktum. En hysterisk upptrappning av CPUhastighet följde. Idag ligger hastigheterna på processorerna på runt 3 GHz. Pentium II under skalet, på sidorna av kärnan ser man cacheminnena 2000 talet flerkärniga CPUer, 64 bitars bandbredd Under tidigt 1990-tal fanns flerprocessorsystem för servrar, men konsumentmarknaden fick vänta tills 1997, när Pentium II (som man kunde ha två stycken i samma system) kom. Den logiska fortsättningen på den utvecklingen var förstås CPU-moduler med flera kärnor, som blev tillgängliga under 2000-talet. Det hade funnits flerkärniga CPUer tidigare, men bara i dyra specialdatorer. Nästan alla moderna CPUer som man kan hitta i butikerna har minst två kärnor, som mest fyra. Alla applikationer vinner inte på detta, utan måste vara specialskrivna för att kunna använda flera kärnor, samt att operativsystemet måste stödja flera kärnor. 2003 började det dyka upp 64-bit-CPUer för hemmamarknaden. Övergången från 32-bit (som ju varit standard sedan 1985 och intels 386- processor) till 64-bit betyder bland annat att det går att använda mer än 4 GB RAM, och bredare databussar. I likhet med flerkärniga CPUer måste både operativsystemet och programmen kunna stödja 64-bitar innan man kan dra nytta av det. 29
CPU komponenter ALU En viktig komponent i processorn är ALU (Arithmetic Logic Unit). Den utför logiska och enklare räkneoperationer (addition och subtraktion). För flyttal (decimaltal) krävs en flyttalsprocessor (FPU - Floating-Point Unit), som sedan Intels 486DX är integrerad i CPUn. Register CPUn behöver interna minnen för att kunna spara undan variabler och instruktioner. Dessa är mycket små (ett par Byte) och mycket snabbare än några andra minnen. Ackumulator Ett specialregister är ackumulatorn, där data som används i räkneoperationer sparas medan CPUn arbetar med dem. CPU under huven Cacheminne Cacheminnet är ett lite större minne än registren som lagrar det som processorn för tillfället kan behöva för sina beräkningar. Ju större cacheminne, dess mindre ofta måste data hämtas från det (relativt sett) långsamma RAM. Cache ligger nuförtiden i flera nivåer, ju närmre beräkningsenheten, dess snabbare. CPUn kontrollerar först den snabbaste nivå 1-cachen (eller L1) och om den inte hittar det den söker, går den vidare till L2 (och i vissa fall vidare till L3-cachen). Generellt sagt kan man säga att cacheminne är mycket snabbare och dyrare per KB än RAM, och är följaktligen ganska små, upp till några MB. 30
Klockfrekvenser FSB FSB (Front Side Bus) kallas den buss (datakanal) som fraktar data mellan CPU och Northbridge. Oftast är FSBn också hastigheten som minnena måste arbeta med, processortillverkarna har dock utvecklat tekniker för att fördubbla, kanske fyrdubbla antalet dataöverföringar mellan CPU och Northbridge (s.k. Quad Pumping eller Hyper Transport). Processorns hastighet är en produkt av FSB och en multipel. Multipeln är satt så att CPU-kärnan arbetar i sin optimala hastighet, utvecklingen av minneshastigheten är inte lika snabb som av processorhastigheten. BSB BSB (Back Side Bus) hanterar datatrafiken mellan CPU-kärnan ochcacheminnet (se nedan). Cacheminnets uppgift är som framgår nedan att vara snabbare än RAM, så BSB är snabbare än FSB. Anledningen till att det är skillnad är att minne i cache-hastighet är mycket dyrare att tillverka än RAM. Celeron och Sempron Intels Celeronprocessorer och AMDs Sempronprocessorer kan behöva en introduktion här, efter beskrivningen av cacheminnet och FSB. När andra tillverkare började ta marknadsandelar från Intel, insåg de att de behövde ett billiagre alternativ än de modeller som de senast utvecklat. Genom att utelämna det dyra cacheminnet ur CPUerna och köra dem lite långsammare, kunde man sälja de processorer som inte riktigt klarade de hårda testerna för de dyrare modellerna och pressa priserna på dem. Överklockning De första Celeron-processorerna på 266 MHz hade inget cacheminne alls. De lämpade sig inte alls för de CPU-intensiva spel som var på modet (främst Quake), men entusiasterna upptäckte snart att avsaknaden av Pentium II:ans ganska långsamma cacheminne och den lägre FSBhastigheten gjorde Celeronprocessorerna extremt lätta att överklocka. Överklockning innebär att man kör - i det här fallet - CPUns FSB - i högre klockfrekvenser än tillverkaren avsett. Överklockningshastigheter på 400 MHZ eller mer var inte ovanliga för 266 Mhz-modellen av Celeron. Den ursprungliga FSBn för Celeron 266 var 66 MHz och en multipel på 4, vilket get 266 MHz. Ökar man FSB till 100, får man 100 MHz * 4 = 400 MHz). 31
Senare modeller av Celeron fick lite cacheminne, eftersom konsumenterna klagade på dålig prestanda. Det klassiska FPS-spelet Quake Andra faktorer som påverkade överklockbarheten var att Intel ofta behövde fler Celeronprocessorer än det fanns kärnor som inte klarade testerna, och helt enkelt tillverkade Celeron med kärnor som klarat de hårdare testerna. När AMD såg den stora popularitet Celeronprocessorerna fick, skapade de sin egen lågbudgetprocessor - Sempron. Vissa av AMDs processorer hade inte låst FSB, eller upplåsbar FSB. Detta gjorde AMD väldigt populära bland överklockare. Celeron 266 MHz, notera avsaknaden av cacheminnen på sidorna av CPU-kärnan 32
Överkurs: De Celeronmodeller som existerade samtidigt som Pentium II hade bara en fjärdedel av cacheminnet (128 kb mot Pentium IIs 512 kb), men Pentium II:ornas cacheminnen gick bara i halva CPU-hastigheten (snabba cacheminnen är dyra som du minns), medan Celerons cacheminne gick i hela CPU-hastigheten. Detta beror säkerligen på att man använde Celeron som "experimentserie" för den kommande Pentium III-serien, som hade 256 kb cache i fulla processorhastigheten. Det ledde också till att överklockade Celeronprocessorer i en del fall kunde slå Pentium II:or klockade i samma hastighet. 33
Kylning Datorn, som allt annat som konsumerar elektricitet, producerar värme. Generellt sett är värme inte bra för datorkomponenter. Därför måste vi kyla ner de som alstrar mest värme. Ju snabbare datorerna blir, desto mer måste vi kyla och fler och fler komponenter måste kylas. För 15 år sedan var det ovanligt att grafikkort hade egen kylning, och CPUerna behövde ofta bara en kylfläns (se luftkylning nedan) för att hålla sig under farliga temperaturer. De flesta av datorns värmealstrande komponenter har inbyggt skydd mot akut överhettning. Skyddet gör att de antingen klockar ner sig till svalare busshastigheter eller stänger ner sig innan de bränns sönder. Detta skydd är dock bara bra i akuta situationer, vid långvarig påverkan av överhettning bränns komponenten ändå. Komponenters livslängd förkortas avsevärt av för hög temperatur. Datorns delar trivs när det är kallt De komponenter som vanligtvis kräver kylning i ett datorsystem idag är CPU, grafikkrets, northbrigde och nätaggregat. 34
Kylpasta All kylning förutsätter att värmespridaren (till exempel flänsen) sitter så tätt mot de varma delarna som möjligt. Detta brukar säkerställas med en så blank yta på värmespridaren och komponenten som möjligt samt kylpasta som ska fylla ut de mikroskopiska ojämnheterna mellan värmespridare och komponent som annars bildar luftfickor som kan fungera som värmeisolation istället. Ett tunt lager kylpasta hjälper till att öka kylarens effektivitet Kylpasta är en trögflytande pasta som levereras i små plastsprutor. Ibland ligger det redan en "kudde" av kylpasta på kylflänsarna när man köper dem, och den räcker nästan alltid. Om inte kylaren levereras med "kudde", måste man kanske inte ha kylpasta mellan CPU och kylare, men det kan sänka temperaturen med upp till 10 C, och ökar därmed både systemstabiliteten och komponentlivslängden. När man ska lägga på kylpasta, kan det vara bra att tänka på några saker: Ta inte för mycket, då kan pastan också fungera som värmeisolation (en klick motsvarande ett halvt riskorn på vardera kylare och komponent räcker oftast) Pastan är ofta rätt giftig, så undvik att få den på huden Sprid pastan tunt med något absolut plant, till exempel en rakbladsegg. 35