Tipuri de sisteme

TIPURI DE SISTEME

Inainte de a trece la un studiu aprofundat al componentelor hardware, este necesar sa trecem inrevista deosebirile existente intre arhitecturile calculatoarelor IBM si a celor compatibile IBM, structura memoriei si modul de utilizare a acesteia.In prezent se afla pe piata o multitudine de tipuri de calculatoare compatibile PC. Majoritatea sunt asemanatoare, insa, odata cu continua perfectionare a mediilor de operare de genul Windows, UNIX sau OS/2, au devenit evidente cateva deosebiri importante in arhitectura sistemelor. Un sistem de operare modern are nevoie cel putin de o unitate centrala de prelucrare CPU 486 pentru a putea rula. Versiunea Windows NT 4.0 necesita cel putin un procesor 586, functionarea optima a acestui sistem de operare fiind vizibila abia pe un procesor performant MMX .

Cunoasterea si intelegerea acestor platforme hardware ne permit proiecrea, instalarea si utilizarea sistemele de operare moderne si a aplicatiilor astfel incinsa folosim inmod optim resursele hardware disponibile insistemul de calcul.

Toate sistemele compatibile PC pot fi impartite d.p.d.v. hardware indoua tipuri fundamentale:

Sisteme pe 8 biti (clasa PC/XT)

Sisteme pe 16/32/64 biti (clasa AT)

Termenul XT vine de la eXTended PC (PC extins), iar AT vine de la Advanced Technology PC (PC cu tehnologie imbunatatita). Termenii PC XT si AT se refera de fapt la sistemele IBM originale care aveau aceste nume. Calculatorul XT era de fapt un sistem PC care includea un hard-disc inplus fata de unitatile de discheta dintr-un PC obisnuit, aveau un procesor 8088 pe 8 biti si o magistrala ISA (Industry Standard Architecture) pe 8 biti pentru extinderea sistemului. Denumirea de 8 biti vine de la faptul ca magistrala ISA prezenta la sistemele de clasa PC/XT, poate primi sau trimite intr-un singur ciclu numai 8 biti de date. Datele dintr-o magistrala de 8 biti sunt trimise simultan pe opt cai, inparalel.

Sistemele de calcul sunt considerate de clasa AT, lucru care indica faptul ca respecta anumite standarde care au fost stabilite pentru prima oara in sistemul IBM AT. AT este numele dat initial de IBM sistemelor cu procesoare si sloturi de extensie pe 16 biti (ulterior, pe 32 si 64 de biti). Un sistem din clasa AT trebuie sa aibe un tip de procesor compatibil cu Intel 286 sau procesoare mai noi (386, 486 Pentium, Pentium II si Pentium III) si trebuie sa aibe un sistem de sloturi de extensie pe minim 16 biti. De fapt, putem spune ca sistemele din clasa PC/XT cu placi de baza modernizate care nu contin sloturi de extensie pe 16 biti sau mai mult nu sunt considerate adevarate sisteme de clasa AT.

Primele calculatoare de clasa AT aveau o versiune pe 16 biti a magistralei de tip ISA, de fapt o extensie a magistralei initiale ISA pe 8 biti, intInita la calculatoarele din clasa PC/XT. Ulterior, pentru sistemele din clasa AT au fost proiectate alte tipuri de magistrale, cum sunt:

-Magistrala ISA pe 16 biti

Magistrala EISA (Extended ISA) pe 16/32 de biti

Magistrala PS/2 MCA (Micro Channel Architecture) pe 16/32 de biti

-Magistrala PC-Card (PCMCIA) pe 16 biti

Magistrala VL-Bus (VESA Local Bus) pe 32/64 de biti

Magistrala PCI (Peripheral Component Interconnect) pe 32/64 de biti.

Magistrala AGP (Advanced Graphics Port) pe 32 de biti.

Un sistem care contine oricare dintre aceste tipuri de sloturi de extensie este, prin definitie, un sistem din clasa AT, indiferent de procesorul Intel sau compatibil Intel folosit. Sistemele de tipul AT cu un procesor 386 sau mai avansat au caracteristici speciale, care nu se intIneau la prima generatie de calculatoare AT, bazate pe procesorul 286. Sistemele cu un procesor 386 sau mai avansat au posibilitati speciale in ceea ce priveste adresarea memoriei, administrarea acesteia si posibilitatea accesului la date pe 32 sau 64 de biti. Majoritatea sistemelor cu cipuri 386DX sau mai avansate au magistrale pe 32 de biti pentru a profita pe deplin de capacitatea procesorului de a transfera datele pe 32 de biti.

Desi au fost propuse variante de magistrale VL-Bus si PCI pe 64 de biti, introducerea inproductie a magistralei VL-Bus pe 64 de biti nu a avut loc, deoarece piata a fost acaparata aproape in intregime de magistrala PCI. Magistrala PCI pe 64 de biti este de ceva timp inproductie, iar noile placi de baza sunt echipate standard cu magistrala AGP.

Arhitecturile ISA si MCA au fost proiectate de IBM si copiate de alti producatori pentru a fi utilizate in sisteme compatibile. Alte companii au proiectat, independent, diferite tipuri de magistrale de extensie. Timp de ani de zile, magistrala ISA a dominat piata calculatoarelor compatibile IBM. Insa, atunci cand a aparut procesorul pe 32 de biti 386DX, s-a simtit nevoia unui slot pe 32 de biti. IBM a fost primul producator care a pornit pe drumul acesta si a proiectat magistrala MCA (Micro Channel Architecture), care profita din plin de transferul datelor pe 32 de biti. Din nefericire, IBM a intimpinat dificultati cu varea magistralelor MCA din cauza problemelor legate de costul ridicat de fabricatie al placilor de baza si a placilor adaptoare MCA, ca si din cauza ideii gresite ca magistrala MCA ar fi brevetata. Cu toate ca acest lucru nu este adevarat, IBM nu a reusit s-o impuna pe piata si ea a r￡s in mare m￵ra doar o caracteristica a sistemelor IBM. Restul pietei a ignorat in mare masura magistrala MCA, cu toate ca unele companii au produs sisteme compatibile MCA si multe firme au realizat placi de extensie MCA.

ANALIZA: Prpgrame informatica - generand sirurile ANALIZA: Algoritmi din teoria grafurilor

Compaq a fost proiectantul initial al magistralei EISA (Extended Industry Standard Architecture). Datu-si seama de dificultatile pe care le-a avut IBM in comercializarea noii magistrale MCA, Compaq a hotarinca e mai bine sa ofere gratis proiectul, decat sa-i pastreze ca o caracteristica unica a firmei Compaq. Ei se temeau sa nu se repete calvarul prin care trecuse IBM in incercarea de a face ca magistrala MCA sa fie acceptata de intreaga industrie.

Cei de la Compaq au hotarat ca trebuie sa participe si altii la noul lor proiect si au contactat un numar de producatori de sisteme cu intentia de a-i coopta. Aceasta a condus la infiintarea consortiului EISA care in septembrie 1988 a lansat magistrala de extensie proiectata de Compaq: Extended Industry Standard Architecture (EISA). Acest sistem ofera un slot pe 32 de biti care poate fi utilizat de procesorul 386DX sau de cele superioare.

Din nefericire, EISA n-a cunoscut o raspandire prea mare si s-a vandut intr-un numar mult mai mic decat sistemele MCA. De asemenea, exista mult mai putine adaptoare de extensie EISA decat adaptoare de tip MCA. Acest esec de piata s-a produs din mai multe motive. Unul il reprezinta costul ridicat al integrarii intr-un sistem a unei magistrale EISA. Cipurile speciale pentru controlul magistralei EISA adauga cateva sute de dolari la costul placii de baza. De fapt, existenta sloturilor EISA poate dubla pretul placii de baza.

O alta cauza a relativului esec al magistralei EISA este faptul ca performantele oferite erau de fapt, mai mari decat ale majoritatii perifericelor care puteau fi conectate. Aceasta incompatibilitate in privinta performantelor era valabila si pentru magistrala MCA. Hard-discurile disponibile si alte periferice nu reuseau sa transfere datele la fel de repede pe cat le putea prelucra chiar si magistrala pe 16 biti ISA, asa incat de ce sa fi folosit magistrala EISA, care era si mai rapida.

Memoria reusise deja sa nu mai depinda de magistrala standard si era instalata in mod normal direct pe placa de baza, prin modulele SIMM (Single In-line Memory Modules). EISA complica instalarea si configurarea sistemului in cazul in care placile standard ISA erau amestecate cu placile EISA. Placile standard ISA nu puteau fi controlate de programul de configurare necesar pentru placile EISA, care nu aveau jumpere si comutatoare. In anii care au urmat aparitiei magistralei EISA, ea si-a gasit un loc in sistemele server de performanta ridicata datorita vitezei mari de transfer a magistralei. Totusi, in statiile de lucru standard magistrala EISA a fost inlocuita de magistralele de tip VL-Bus si PCI.

Noua tendinta in domeniul sloturilor de extensie o reprezinta magistrala locala. Aceasta magistrala este conectata in apropierea procesorului sau direct la el. O problema cu ISA si EISA este aceea ca frecventa magistralei nu poate depasi 8,33 MHz, ceea ce reprezinta mult mai putin decat frecventa procesoarelor din majoritatea sistemelor actuale. MCA oferea performante mai bune, dar era inca limitata in comparatie cu progresele inregistrate de procesoare. Era nevoie de conectori de extensie care sa comunice direct cu procesorul, la viteza acestuia, utilizand toti bitii pe care ii putea prelucra acesta.

Prima dintre magistralele locale care si-a castigat o oarecare popularitate a fost VESA Local Bus, numita astfel pentru ca a fost proiectata de organizatia Video Electronics Standards Association pentru adaptoarele video. VL-Bus a fost conceputa ca o extensie a procesorului 486, fiind, in esenta, o extensie a magistralei procesorului 486. Desi magistrala VL-Bus poate fi utilizata si in cazul altor procesoare, acest lucru necesita un cip de legatura special pentru conversia semnalelor de comanda.

VESA a fost creata initial de corporatia NEC, care intentiona sa dezvolte standarde pentru noi tipuri de adaptoare video, mai rapide si mai puternice. Fiind constienta ca unirea face puterea, corporatia NEC a hotarat sa cedeze tehnologia VL-Bus si sa faca din ea un standard industrial.

S-a format organizatia VESA (Video Electronics Standards Association), care s-a desprins de NEC pentru a prelua controlul asupra noii magistrale de tip VL-Bus si asupra altor standarde VESA. Pretul de cost scazut si performantele ridicate au facut ca VL-Bus sa fie mult mai raspatita in comparatie cu magistrala ISA si chiar cu unele sisteme EISA. VL-Bus a fost definita ca un conector de extensie al magistralelor ISA si EISA si nu poate fi intalnita decat in sistemele cu aceste tipuri de magistrala.

Magistrala PCI (Peripheral Component Interconnect) Bus a fost realizata de Intel ca o noua generatie de magistrale, oferind performantele magistralei locale si, in acelasi timp, independenta procesorului si multiplele capacitati ale acestuia. Ca si multi dintre ceilalti creatori de magistrale, Intel a infiintat o organizatie independenta pentru a face din PCI un standard industrial de care puteau beneficia toti producatorii. Comitetul PCI (PCI Committee) a fost format ca sa administreze aceasta noua magistrala si ca sa-i conduca destinul. Datorita superioritatii proiectului si performantelor PCI, aceasta a devenit rapid magistrala preferata in sistemele cele mai performante. PCI s-a impus pe piata ca cea mai performanta arhitectura de magistrala. Tabelul 2 rezuma principalele diferente dintre un sistem standard PC (sau XT) si un sistem AT. Aceste informatii fac distinctia intre aceste sisteme si cuprind toate modelele IBM si cele compatibile cu acestea.

Tabelul 2

Acest tabel evidentiaza principalele deosebiri dintre arhitectura PC/XT si cea AT.
Utilizand aceste informatii puteti incadra practic orice sistem in categoria PC/XT sau

AT. Sistemele de tipul PC XT (pe 8 biti) nu au mai fost produse de multi ani. Pe acest tip de sistem se poate rula aproape orice program sub MS-DOS, dar el devine limitat in cazul sistemelor de operare mai avansate, cum este OS/2. Pe acest sistem nu poate rula sistemul de operare OS/2 sau un program proiectat sa ruleze sub acesta si nici Windows 3.1, Windows 95 sau Windows NT. De asemenea, aceste sisteme nu pot avea mai mult de 1 M de memorie adresabila, din care doar 640K sunt accesibili programelor de utilizator si datelor.

In general, puteti identifica sistemele AT ca un sistem cu sloturi de extensie pe 16 biti sau mai mult (32/64 de biti). De obicei, aceste sisteme au sloturi ISA pe 8/16 biti compatibile cu versiunea IBM AT originala. In clasa sistemelor AT (si numai aici) se pot intalni si alte tipuri de magistrale, cum ar fi EISA, MCA, PC-Card, VL-Bus si PCI. Majoritatea sistemelor de astezi au procesoare 486, Pentium sau unul dintre noile procesoare P6.

De obicei, sistemele PC au controllere de dischete de dubla densitate (double-density - DD), iar sistemele AT trebuie sa aiba un controller capabil sa lucreze cu dischete de densitate mare (high-density, HD) si de dubla densitate.

O diferenta mai subtila intre sistemele PC/XT si cele AT o constituie interfata pentru tastatura. Tastatura IBM Enhanced 101-key (extinsa cu 101 taste), detecteaza la ce tip de sistem este conectata automat. Tastaturile mai vechi de la sistemele AT si XT nu lucreaza decat cu un singur tip de sistem, cel pentru care au fost proiectate. Arhitecturile de tip AT folosesc o memorie CMOS si un ceas de timp real; in general, sistemele de tip PC nu fac aceasta. Totodata, cipul CMOS dintr-un sistem AT memoreaza configuratia de baza a sistemului. Intr-un sistem de tip PC sau XT, toate aceste optiuni de configurare elementare (cum ar fi memoria instalata, numarul si tipul de unitati de discheta si de hard-disc, tipul adaptorului video) sunt stabilite prin utilizarea unor microcomutatoare si jumpere aflate pe placa de baza si pe diversele adaptoare.