ANA KARTLAR Veri Yolları Ana Kart Nedir? Anakart, bir bilgisayarın tüm parçalarını üzerinde barındıran ve bu parçaların iletişimini sağlayan elektronik devredir. Fiberglastan (sert bir plastik türevi) yapılmış, üzerinde bakır yolların bulunduğu; genellikle koyu yeşil bir levhadır. Ana kart üzerinde, mikro işlemci yuvası, Bellek, genişleme yuvaları, BIOS, diğer kartlar için genişletme yuvaları ve diğer yardımcı devreler (sistem saati, kontrol devreleri gibi) yer almaktadır. 1
Ana Kart Nedir? Bir bilgisayarın hangi özelliklere sahip olabileceğini belirleyen en önemli bileşendir. Çünkü ana kart üzerindeki elektronik bileşenler; bu PC'ye hangi tür işlemciler takılabileceğini, maksimum bellek kapasitesinin ne kadar olabileceğini, bazı bileşenlerin hangi hızlara çıkabileceğini, hangi yeni donanım teknolojilerini destekleyebileceğini belirler Anakartın Üstten Görünüşü 2
Ana Kartın Çalışması Ana Kartın Çalışması Ana kartların temel görevi, üzerinde olan birimler ve genişletme yuvalarına takılacak birimler arasında veri akışını sağlamaktır. Ana kart, insanların sinir sistemi gibi birimlerin çalışmasını düzenlemek ve kontrol etmekle görevlidir. Bir önceki slayt incelendiğinde anakart üzerindeki tüm birimlerin yonga seti(chipset) adı verilen entegre devrelere bağlı olduğu gözlenir. Bu entegreler, ana kartın beynidir ve tüm sistemin uyumlu şekilde çalışmasını sağlar. 3
Ana Kartın Çalışması İlerleyen konularda detaylarına girilecek olan anakart bileşenleri, veri taşıyıcı yol (BUS) adı verilen iletken hatlarla veya doğrudan yonga setine bağlıdır. Yonga setlerine veri aktarılırken, veri üzerinde düzenleme yapılacaksa veya veri bir sıra dahilinde alınacaksa ara yüz kontrol birimleri kullanılır. Anakart üzerindeki iki temel yonga seti, farklı birimlerin çalışmasını kontrol eder. Ayrıca sistemin bir düzen içinde çalışmasını sağlayan saat frekansı sinyali de osilatör devreleri tarafından farklı frekanslarda üretilerek gerekli birimlere giriş olarak verilir. Bir ana kartın blok şeması 4
Yonga Seti (Chipset) Yongaseti (chip set) anakartın sinir sistemini" oluşturan entegre devrelerdir. Bunlara bilgisayarın trafik polisleri diyebiliriz: İşlemci, önbellek, sistem veri yolları, çevre birimleri, kısacası bilgisayarın içindeki her şey arasındaki veri akışını denetlerler. Veri akışı, bilgisayarın pek çok parçasının işlemesi ve performansı açısından çok önemli olduğundan, yongaseti de bilgisayarın kalitesi, özellikleri ve hızı üzerinde en önemli etkiye sahip birkaç bileşenden biridir. Yonga Seti (Chipset) Eski sistemlerde bilgisayarın farklı bileşen ve işlevlerini, çok sayıda yonga denetlerdi. Yeni sistemlerde hem maliyeti düşürmek, hem tasarımı basitleştirmek hem de daha iyi uyumluluk sağlamak için bu yongalar tek bir yonga seti olarak düzenlendi. Günümüz PC mimarisinde Kuzey ve Güney Köprüsü olarak adlandırılan iki yonga seti mevcuttur. Günümüzde en yaygın yonga seti üreten firmalar Intel, NVidia, VIA, Silicon Integrated Systems (SiS), Acer Labs Inc. (ALi) gibi firmalardır. 5
Veri Yolları (BUS) Bilgisayarın içindeki bileşenler birbirleri ile çeşitli şekillerde "konuşurlar". Kasa içindeki bileşenlerin çoğu (işlemci, önbellek, bellek, genişleme kartları, depolama aygıtları vs.) birbirleri ile veri yolları aracılığı ile konuşurlar. Basitçe, bilgisayarın bir bileşeninden diğerine verileri iletmek için kullanılan devrelere veri yolu adı (bus) verilir. Bu veri yollarının ucunda da genişleme yuvaları bulunabilir. Sistem veri yolu denince, genelde anakart üzerindeki bileşenler arasındaki veri yolları anlaşılır. Ayrıca anakarta takılan kartların işlemci ve belleğe erişebilmelerini sağlayan genişleme yuvalarına da veri yolu adı verilir. Veri Yolları (BUS) Veri yolları ile sadece datalar taşınmaz. Bu yollar aynı zamanda kontrol sinyallerini ve adres bilgilerini de taşır. Kontrol sinyalleri ile donanım birimlerinin çalışmaları düzenlenirken adres bilgileri ile donanım biriminin kullandığı verilere ulaşım yolu tanımlanmış olur. Bir veriyolunun kapasitesi önemlidir; çünkü bir seferde ne kadar veri transfer edilebileceğini belirler. Örneğin 16 bit'lik veriyolu bir seferde 16 bit, 32 bit'lik veri yolu 32 bit veri transfer eder. Her veriyolunun MHz cinsinden bir saat hızı (frekans) değeri vardır. Hızlı bir veriyolu verileri daha hızlı transfer ederek uygulamaların daha hızlı çalışmasını sağlar. Veri yolundan 1 saniyede taşınan maksimum veri miktarına veri yolunun bant genişliği denilir. Birimi bit/saniye dir. 6
Veri Yolları (BUS) Veri yolları geliştirilme sırası ile: ISA (Industry Standard Architecture), PCI (Peripheral Componet Interconnect), AGP (Advanced Graphics Port) ve PCIe (Peripheral Componet Interconnect Express) dir. Bu veri yolları, aynı zamanda bu yolları ile uyumlu çalışan ek donanım kartlarına slotlar ile bağlanabilir. ISA veri yolu kullanımı tamamen terk edilmiştir. Yeni üretilen ek donanım birimleri PCI veri yolunu destekleyecek şekilde üretilmektedir. Ekran kartları için kullanılan AGP veri yolu ise yerini daha hızlı veri akışı sağlayan PCIe veri yoluna bırakmaktadır. ISA (Industry Standard Architecture) 7
ISA (Industry Standard Architecture) 1984 yılında geliştirilmiş bir bus veri yoludur. Resimde uzun ve siyah olarak görüntülenen veri yoludur. 16 adet veri aktarım bitine sahip bu veri yolunun sadece ilk bölümü kullanıldığında 8 bit olarak çalışabilmektedir. Teorik olarak saniyede 8 Megabit transfer yapabilmektedir. Pratikteyse en fazla 1 ya da 2 Megabit hızında çalışabilmektedir. İlk tak-çalıştır(plug-play) standardı 1993 yılında ISA slot üzerinde çalışan kartlar için geliştirilmiştir. Böylece işletim sistemi ISA kartların konfigürasyonunu, jumper'larla, dip switch'lerle ayar yapmaya gerek kalmadan otomatik yapmaktadır. Bu veri yolu her seferde 16 bit veri transfer edebildiği için sistemde beklemeye neden olmaktadır. PCI ve PCI-X 8
PCI ve PCI-X (Peripheral Component Interconnect) 1993'te Intel tarafından geliştirilen bu veriyolu değişik versiyonlara sahiptir. Anakartınızda PCI yuvaları ISA yuvalarının hemen yanında bulunur; beyaz renkte ve ISA'dan biraz daha kısadır. PCI veriyolu Tak Çalışır desteklidir. PCI veri yolu eğer PCI 2.x/3.0 standardında ise 32 bitlik bir veri yoludur. Eğer PCI-X standardı kullanılıyorsa 64 bitlik bir veri yoludur. PCI yuvalarında 3.3V veya 5V sinyal voltajı kullanılır. PCI ve PCI-X Kullanımdaki PCI standartları: 5V sinyal voltajlı 32 bit PCI: Bu standart masaüstü bilgisayarlarında yaygın kullanılan PCI yuvalarının standardıdır. Veri transferi saat hızı 33MHz dir. Maksimum veri transfer kapasitesi 1 gigabit/s dir. 5V sinyal voltajlı 64 bit PCI: Bu standart genellikle iki işlemcili masaüstü bilgisayarlarında ve sunucularda kullanılan PCI yuvalarının standardıdır. Veri transferi saat hızı 33MHz dir. Maksimum veri transfer kapasitesi 2.1 gigabit/s dir. 3.3V sinyal voltajlı 64 bit PCI: Bu standart genellikle son zamanda üretilen sunucularda kullanılan PCI yuvalarının standardıdır. PCI-X olarak adlandırılır Veri transferi saat hızı 66MHz den 533MHz e kadar çıkabilir. Maksimum veri transfer kapasitesi 4.3 gigabit/s lere ulaşabilir. Veriyolunun hızı PCI- X ten sonra yazılır. Örneğin: PCI-X 133 gibi. Bu veri yollarını tek bir anakartta toplamak mümkündür. 9
PCI ve PCI-X Aşağıda farklı PCI yuvası standartları gösterilmiştir. 5V sinyal voltajlı PCI Yuvası 32Bit / 33Mhz 5V sinyal voltajlı PCI Yuvası 64Bit / 33Mhz PCI ve PCI-X 3,3V sinyal voltajlı PCI Yuvası 64Bit / 66Mhz 5V sinyal voltajlı PCI Yuvası 32Bit 3,3V sinyal voltajlı PCI Yuvası 64Bit 5V sinyal voltajlı PCI Yuvası 64Bit 10
PCI ve PCI-X Devam eden slaytlardaki resimlerde PCI kartları ve uyan yuvalar gösterilmiştir. * ile gösterilen yuvalara dikkat ediniz. Bu durumda 32bit/33MHz de çalışmak üzere tasarlanmış olan bir PCI kartı 64 bitlik bir PCI yuvasına takılmıştır. Eğer bu yuva 66MHz veya daha üstü bir saat frekansında çalışmak üzere tasarlanmışsa takılmış olan PCI kartı diğer yuvalara takılmış olan diğer tüm PCI kartlarının çalışma frekansını 33MHZ e indirecektir. 32 bit ve 5V luk PCI kartı ve uyan yuvalar 11
32 bit ve 3,3V veya 5V luk PCI kartı ve uyan yuvalar 32 bit ve 3,3V luk PCI kartı ve uyan yuva 12
64 bit ve 5V luk PCI kartı ve uyan yuva 64 bit ve 3,3V veya 5V luk PCI kartı ve uyan yuvalar 13
64 bit ve 3,3Vluk PCI kartı ve uyan yuvalar AGP (Accelerated Accelerated Graphics Port) 14
AGP (Accelerated Accelerated Graphics Port) Hızlandırılmış grafik port u anlamına gelen agp sadece ekran kartları için çıkarılmış bir veriyoludur. Grafik ağırlıklı uygulamalar geliştikçe (örneğin 3 boyutlu grafikler, tam ekran video) işlemci ile bilgisayarın grafik bileşenleri arasında daha geniş bir bant genişliğine ihtiyaç doğmuştur. Bunun sonucunda grafik kartlarında ISA'dan bir ara veriyolu standardı olan VESA'ya, oradan da PCI'a geçilmiştir; ama bu da yeterli görülmeyince, grafik kartının işlemciye doğrudan ulaşmasını sağlayacak, ona özel bir veriyolu olan AGP 1997 sonunda geliştirilmiştir. AGP (Accelerated Accelerated Graphics Port) AGP portu da PCI portu gibi değişik versiyonlara sahiptir: Tanımlanmış 5 AGP konnektörü vardır, bunlar: AGP 3.3v, AGP 1.5v, AGP Universal, AGP Pro Universal, AGP Pro 3.3v, ve AGP Pro 1.5v dur. AGP 1.0 standardı 1x ve 2x hızlarını tanımlar 3.3v anahtarlı konnektörü kullanır. AGP 2.0 standardı 1x, 2x ve 4x hızlarını tanımlar 3.3v veya 1.5v anahtarlı konnektörü veya her iki kartı destekleyen üniversal konnektörü kullanır. AGP Pro standardı 1x, 2x ve 4x hızlarını tanımlar 3.3v veya 1.5v anahtarlı konnektörü veya her iki kartı destekleyen üniversal konnektörü kullanır. AGP 3.0 standardı 1x, 2x, 4x ve 8x hızlarını tanımlar 1.5v anahtarlı konnektörü veya 1.5v AGP Pro konnektörünü kullanır. 15
AGP (Accelerated Accelerated Graphics Port) Bu standartlardaki her güncelleme 1x modunun bir üst kümesidir. Dolayısı ile 4x standardı 1x i de destekler. Taban saat frekansı 66MHz dir. 2x, 4x ve 8x de bu frekans her seferinde iki katına çıkartılır. AGP (1x): 66MHz saat frekansı, Bant genişliği: 266MB/s AGP 2x: 133MHz saat frekansı, Bant genişliği: 533MB/s AGP 4x: 266MHz saat frekansı, Bant genişliği: 1066MB/s AGP 8x: 533MHz saat frekansı, Bant genişliği: 2.1GB/s AGP veri yolu 8, 16, 24, 32 veya 64 bit olabilir. Kullanılmakta olan AGP kartları genelde 32 bittir. AGP (Accelerated Accelerated Graphics Port) 16
AGP Grafik Kartı (Ekran Kartı) Konfigürasyonları AGP 3.3V Graphics Card Universal AGP Graphics Card AGP 3.0 Graphics Card (1.5V, 0.8V) AGP Grafik Kartı (Ekran Kartı) Konfigürasyonları A B C C: AGP 3.3V (2X) graphics card in an AGP 3.3V (2X) slot. B: AGP 3.3V (2X) graphics card in an AGP 1.5V (4X) slot (DESTEKLENMEZ). A: AGP 3.3V (2X) graphics card in an AGP Universal (2X/4X) slot. 17
AGP Grafik Kartı (Ekran Kartı) Konfigürasyonları D E F D: Universal AGP (2X/4X) graphics card in an AGP 3.3V (2X) slot. E: Universal AGP (2X/4X) graphics card in an AGP 1.5V (4X) slot. F: Universal AGP (2X/4X) graphics card in an AGP Universal (2X/4X) slot. AGP Grafik Kartı (Ekran Kartı) Konfigürasyonları G H I G: AGP 3.0 (4X/8X) graphics card in an AGP 3.3V (2X) slot (NOT SUPPORTED). H: AGP 3.0 (4X/8X) graphics card in an AGP 1.5V (4X) slot. I: AGP 3.0 (4X/8X) graphics card in an AGP 3.0 Universal (4X/8X) slot. 18
AGP 3.3v keyed graphics card AGP Universal graphics card 19
AGP Pro AGP Pro, AGP kartına ek güç sağlamak amacı ile AGP konnektörünün iki ucuna yapılan eklentilerden oluşmuştur. İki türde mevcuttur: AGP Pro110 ve AGP Pro50. AGP Pro kartları AGP slotlarında çalışmazlar. AGP kartları ise eğer registration tab denilen parçaları mevcut ise çalışırlar. AGP Pro AGP Registration Tab AGP Pro Slot 20
AGP Kilitleme Mekanizması En hızlısı ve en yavaşı: x16 PCI Express (üstte) ve x1 21
PCI Express (PCI-E) PCI Express PCI veri yolunda kullanılan paralel veri iletimi mimarisinin yerine seri çalışan ve noktadan noktaya iletişim mimarisini kullanan bir teknolojidir İki PCIe aygıtı bir linkle bağlanır ve her bir link, bir ve birden fazla yollar meydana getirir. Meydana gelen her yol da iki adet düşük-voltaj değerine sahip olur. Bu voltaj diferansiyeli de karşıt yönlerde saniyede 2.5Gb veri taşıyabilen bir sinyal çiftini oluşturur. Çiftlerden biri gönderme (transmitting) işini yaparken, diğeri de alma (receiving) işini yapar. Bant genişliğini daha da artırmak için, oluşturulan yolların birden fazlası paralel bir şekilde (x1, x2, x4, x8, x12, x16 veya x32 yol) iki PCIe aygıtı arasına yerleştirilip her bir yolun ayrı ayrı sahip olduğu bant genişliğinin birleştirilmesi yoluna gidilir. İşte örneğin grafik kartları için kullanılan PCI Express x16 veri yolunun anlamı, 16 adet paralel yolun birleştirilerek bu yolun sağlanması demektir. Bu da her iki yönde saniyede 4Gb lik bir veri akışı demektir. PCI Express 22
PCI Express PCI Express 23
Genişleme Yuvaları (Özet) Genişleme Yuvaları (Özet) 24
PCI Express (PCIe) 2.0 25