Enerzijds zijn er de poorten en kabels die zoals je op de onderstaande foto ziet zichtbaar zijn aan de achterzijde van de pc:
foto van achterzijde van pc met alle courante kabels
Anderzijds zijn er de verbindingen die in de computerkast zelf zitten, zoals het bussysteem en de uitbreidingskaarten.
foto van de binnenkant van een pc
Voor de
bespreking van de verschillende communicatiesystemen zullen we starten bij het
inwendige van een pc, nl. met het bussysteem, en daarna bespreken we de
uitbreidingskaarten die op het moederbord bevestigd zijn.
Op het einde van het hoofdstuk kijken
we meer naar de zaken die zichtbaar zijn aan de buitenkant van de pc, nl. de
poorten en de kabels.
Dus achtereenvolgens
worden de volgende punten behandeld:
bussysteem
uitbreidingskaarten
poorten
kabels
De
belangrijke delen van de PC (processor, intern geheugen, in- en uitvoer eenheid)
zijn onderling verbonden met draden.
Die lopen als een soort telefoonnet door de hele computer.
In principe volstaat één draad om signalen door te sturen.
Om hierlangs 1 byte door te seinen moet je dan de 8 bits één na één
versturen. De uitwisseling van
informatie gaat uiteraard sneller door deze 8 bits tegelijkertijd langs 8
verschillende draden te zenden. Zo’n
reeks parallelle draden noemt men een bus. De breedte van een bus bepaalt
dus mee de snelheid waarmee gegevens uitgewisseld worden.
Om
het met een vergelijking te stellen: op het moederbord vind je de processor, het
brein van de computer, en de bussen vormen het zenuwstelsel met alle
vertakkingen naar diverse componenten (wordt ook soms vergeleken met een
autosnelweg).
De PC ontvangt
en zendt dus zijn data van en naar bussen. Zij
kunnen worden opgesplitst in 2 soorten:
·
systeem bus:
die de processor verbindt met het RAM geheugen
·
I/O bussen:
die de processor connecteert met de andere componenten.
Deze
2 systemen worden hieronder besproken.
Maar daarnaast bestaat er ook een systeem voor de verbinding met de interne
opslagmedia. Dit wordt apart behandeld
in paragraaf 6.1.3.
De systeembus is dus (zie onderstaand schema) de centrale bus, omdat ze de CPU verbindt met het RAM geheugen. Men noemt ze ook de Local bus of Front Size Bus (FSB). De INTEL Pentium IV ondersteunt een 400 MHz Front Size Bus.
De verbinding tussen de
systeembus en de I/O bussen daarentegen noemt men de bridge. Deze
bridge maakt deel uit van de chipset (zie vorig hoofdstuk).
Vanaf de
Pentium was de snelheid van de systeembus 64 MHz, en de breedte was 64 bit.
In 1998 nam de snelheid van de systeembus toe tot 100 MHz.
Tussen de
micro-processor en de rest van de computer bestaan er een aantal invoer- en
uitvoerkanalen. Deze kanalen worden
bussen genoemd, de meest voorkomende zijn:
·
adresbus
·
databus (of
gegevensbus)
·
control bus (besturingsbus)
De
adresbus zorgt ervoor dat de van de microprocessor afkomstige data op
bepaalde geheugenlocaties (geheugenadressen) van het interne geheugen terecht
komen. Hier is sprake van
eenrichtingsverkeer. De adresbus
kan bv. 32 bits breed zijn.
Met
behulp van de databus worden gegevens tussen geheugen, microprocessor
en interfaces getransporteerd. Hierbij
wordt gebruik gemaakt van tweerichtingsverkeer.
Er
worden ook 2 soorten gegevens verstuurd: de eigenlijke gegevens én de programmaopdrachten.
Het
aantal datalijnen in de databus is van groot belang voor de snelheid van het
gegevenstransport. Alle processoren
van het type 80386 en 80486 beschikken over een 32-bit brede databus. Vanaf
de Pentium werd dit zelfs een 64-bits brede databus.
De
systeemklok zorgt via de control bus voor de timing van de microprocessor.
Zoals reeds eerder gezien wacht de processor met de uitvoering van elke
instructie tot er één of meer kloksignalen
verstreken zijn.
De
input/output bussen, kortweg I/O bussen verbinden alle input en output
apparaten (bv. toetsenbord, harde schijf, scherm) met de processor en het RAM
geheugen.
Er bestaan
verschillende soorten I/O bussen:
Sedert
1984 is ISA (Industry Standard Architecture) de
standaard voor I/O bussen. Het
bestaat nog in alle huidige PC’s om de compatibiliteit met bestaande systemen
te verzekeren (men spreekt van “backward compatibility).
de ISA is
16 bit breed (en vervangt de XT bus
van 8 bit),maar de snelheid is vrij laag. De
ISA bus vind je terug op 2 plaatsen:
·
de interne ISA
bus: wordt gebruikt voor simpele poorten zoals voor het toetsenbord, de
diskettedrive, en de seriële en parallelle poorten.
·
als een externe
uitbreidingsbus: hierop kan je
uitbreidingskaarten monteren ; momenteel wordt die nog gebruikt voor 16 bit
SoundBlaster compatibele kaarten.
Het nadeel
van de ISA bus is dat deze smal is en
zeer traag. Ze heeft een smalle
bandbreedte en kan daardoor niet genoeg bits tegelijkertijd transfereren.
Eind jaren 80 werden daarom nieuwe bussen aangemaakt.
IBM maakte
de MCA bus en een serie concurrenten (met o.a. Compaq, HP, NEC, …)
de EISA bus. MCA brak nooit door omdat IBM het patenteerde, maar EISA
kende iets meer succes. EISA
staat voor Enhanced ISA, en is 32 bit breed.
Het biedt naast enkele vernieuwingen ook de mogelijkheid om ISA kaarten
erin te plaatsen.
Een andere
variant was de VLB, of Vesa Local Bus.
Dit systeem had enig succes in 1993 en 94 op de 80486 moederborden, maar
daarna niet meer.
PCI
is het snelheidsmonster van de jaren 90.
De afkorting staat voor Peripheral Component Interconnect.
Ze wordt gemaakt door INTEL, en je vindt dit bussysteem terug op alle PC’s.
PCI is een
32 bit systeem, maar in de praktijk functioneert het zoals een 64 bit bus, en
ze haalt een snelheid van 133 MB/s. Veel van de huidige uitbreidingskaarten
zijn van het type PCI (zie ook de aanduidingen op de foto van het moederbord
in hoofdstuk 4. Bij de ISA
kaarten moest men via jumpers bepaalde instellingen aanpassen, maar bij de PCI
kaarten gebeurt de configuratie automatisch. Dit principe is beter bekend als
plug and play (PnP).
Net zoals
bij de ISA heb je op de moderne moederborden 2 soorten PCI systemen:
·
Interne PCI bus:
·
PCI expansie
bus: meestal heb je 3 of 4 sloten (witte kleur) die vrij zijn op
het moederbord om uitbreidingskaarten te bevestigen.
foto met onderaan 3 witte PCI sloten, en daarboven een bruin AGP slot.
AGP staat voor Accelerated Graphics Port. Oorspronkelijk werd de PCI bus gebruikt om data van en aar de grafische kaart te brengen, maar door de evolutie in grafische kaarten (bv. 3D kaarten) volstond de PCI bus niet meer, zodat de AGP bus als alternatief werd gebruikt. De huidige standaard is AGP 8X, en haalt een snelheid van 2 133 MB/s (wat dus niet te vergelijken valt met de 133 MB/S van de klassieke PCI bus).
USB of Universal Serial Bus is de standaard interface voor randapparaten als toetsenbord, muis, priner, scanner, enz… Door het gebruik van één soort stekker wordt het aansluiten van nieuwe apparatuur vereenvoudigd. Bovendien kunnen verbindingen doorgelust worden. De muis kan bijvoorbeeld aan het toetsenbord gekoppeld worden.
Er bestaan 2 types USB:
De
FireWire Bus, of i.Link, of IEEE1394
is een hoge snelheidsverbinding (400 Mbps) om perifere apparaten
zoals digitale camera's te verbinden met de PC. Met
dit systeem kan je het apparaat direct inpluggen op de PC zonder te moeten heropstarten.
Sommige modellen van Apple computers beschikken standaard over zo'n bussysteem.
De FireWire technologie dient niet alleen voor multimedia toepassingen, ze kan
ook gebruikt worden voor communicatie met printers, en zelfs met harde schijven.
FireWire is vergelijkbaar met USB, met dat verschil dat gegevensoverdracht
veel sneller is dan de klassieke USB 1.1, vandaar dat USB 2.0 op de markt werd
gebracht als antwoord op de veel snelleren FireWire poorten.
Als tegenreactie kondigt Fire Wire nu de IEEE 1394b aan, met een snelheid van
800 Mbps.
Naast de 3 besproken I/O bussen (ISA, PCI en USB) zijn er ook andere interfaces op het
moederbord voorzien om de connectie te leggen met de diverse ingebouwde
opslagmedia zoals harde schijf, cd-rom enz…
Hier onderscheiden we 2 soorten:
·
de ATA interface,
beter bekend als IDE
·
de SCSI
interface.
ATA staat voor Attachment Interface, beter bekend als IDE of Integrated Drive Electronics. Deze interface is vrij eenvoudig omdat alle elektronica componenten op de harde schijf zelf zitten. De harddisk wordt met een 40-polige data kabel (of IDE kabel) aangesloten op het moederbord. De termen ATA & IDE worden als synoniemen van elkaar gebruikt, maar eigenlijk is er wel een onderscheid tussen de twee:
Als we deze 2 standaarden naast elkaar leggen, zien we dat IDE het fysieke gedeelte van de communicatie beschrijft en ATA het technische aspect.
foto
van een IDE-kabel: deze kabel is meestal grijs, soms ook blauw.
De IDE kabel verbindt het moederbord met een diskette station, een harde schijf, een cd-rom, een CD-writer of een DVD.
Op deze foto zie je hoe een IDE kabel de harde schijf (die omgekeerd hangt in de kast) verbindt met het moederbord. Er is ook een tweede IDE kabel zichtbaar, en deze komt van de CD-ROM.
De nieuwe
standaard voor harde schijven is EIDE, of Enhanced IDE, met de volgende
vernieuwingen:
·
de harde schijf
kan nu meer dan 528 MB groot zijn, zo kan het gemakkelijk 8.5 GB of meer
zijn.
·
de interface voor
de harde schijf is van de ISA bus verplaatst naar de veel snellere PCI bus.
·
op het moederbord
heb je 2 EIDE kanalen, waarop 4 drives kunnen geconnecteerd worden.
Elk kanaal kan verbonden worden met een master en een slave
unit.
Deze EIDE
interface is niet alleen bedoeld voor harde schijven, je kan er ook CD-ROM,
CD-RW en DVD drives op aanschakelen.
Als je een nieuwe drive installeert zal die in principe door de BIOS (zie verder)
op het moederbord automatisch herkend worden.
Als dit niet werkt moet je zelf enkele aanpassingen doorvoeren in het
CMOS opstartprogramma (zie verder).
Op deze foto zie je zo'n kabel die aangesloten is op een harde schijf:
.
SCSI is de
afkorting van Small Computer Systems Interface,
en wordt als “skoezi” uitgesproken. Deze
interface is méér dan alleen maar een verbinding tussen het moederbord en de
harde schijf. Er kunnen ook andere
randapparaten op aangesloten worden. Er
hangt een stevig prijskaartje aan deze interfaces en je kunt er enkel speciale
SCSI randapparaten op aansluiten. Het
laat zich raden dat een SCSI harde schijf ook heel wat meer kost dan een gewone
harde schijf. Daarom wordt dit
systeem enkel gebruikt bij grotere computers en servers, die uiterst snel moeten
werken.
De huidige techniek
valt onder de naam "parallel ATA-standaard" (omdat de data parallel,
dus naast elkaar verstuurd worden), en momenteel is Ultra ATA/133 gangbaar.
Toch zal dit over enkele jaren niet meer voldoen qua snelheid en de 'bottleneck'
in het systeem worden.
De huidige techniek laat geen grotere snelheden meer toe aan de bekabeling en
manier van data-overdracht, waardoor een nieuw en sneller type onvermijdelijk
is.
Hieronder bespreken we enkele nieuwigheden:
Hieronder
volgt nog een samenvattend schema van de I/O bussen:
Om het
moederbord nuttig te kunnen gebruiken moet het aangesloten kunnen worden op
andere apparaten, zoals bv. een toetsenbord, muis, of beeldscherm. Daartoe wordt
het moederbord uitgerust met interfaces.
Er bestaan
2 mogelijkheden:
·
de fabrikant
brengt interfaces aan op het moederbord zelf (bv. aansluiting voor floppy disk,
harde schijf, ...)
·
of er worden slots
of insteekgleuven voorzien op het moederbord (bv. ISA of PCI) waarin dan
uitbreidingskaarten geplaatst kunnen worden (zie figuur). Dit komt overeen met
de daarnet besproken I/O bussen.
Hieronder
worden enkele kaarten besproken
Sinds de
invoering van de XT zijn er verschillende videokaarten geproduceerd:
De bekendste fabricanten van grafische kaarten zijn ATI en NVIDIA
Op deze foto
zie je een voorbeeld van een grafische kaart van het type ISA. Je herkent op
de foto ook een chip met de letters S3, wat overeenkomt met een bekend type
driver voor beeldschermen.
Tegenwoordig worden geluidskaarten standaard op het moederbord
aangebracht zodat er geen aparte interface meer nodig is.
De reden hiervoor ligt voor de hand: bijna alle PC’s die nu verkocht
worden zijn multimedia PC’s die standaard van alle geluidsfaciliteiten
voorzien zijn.
Op de foto zie je een geluidskaart van het merk Soundblaster.
De
eerste generatie geluidskaarten waren 8-bit , onder andere omdat ze in
8-bit ISA slots zaten. Het
geluid van deze kaarten was van lage kwaliteit.
De opvolgers, de 16-bit geluidskaarten, allen volgens de Sound Blaster
standaard, gaven een veel betere kwaliteit die ongeveer overeenstemt met CD-kwaliteit. De nieuwste geluidskaarten zijn niet meer ontworpen voor
16-bit ISA sloten, maar voor PCI sloten.
- line in
- line out
- audio out
Soms is er ook een connectie : microphone
in.
Op de geluidskaart is altijd een klein kabeltje voorzien dat verbonden kan
worden met de CD speler die in de pc ingebouwd zit.
Op sommige geluidskaarten (oudere modellen) is ook een poort voorzien voor een
joy-stick. Op de foto is dat rechts op de kaart te zien (blauwe
connector).
Meer en
meer wordt een modem ingebouwd in de computer i.p.v. een externe modem aan te
sluiten. Het voordeel van een externe
modem is wel dat je aan de LED's ziet of er communicatie is, en je kan de modem
manueel afzetten.
Op de foto zie je een modemkaart, en je kan tevens de connectors herkennen voor de telefoonlijn (de zogenaamde RJ-11 connector).
Op de foto kan je herkennen dat het om een netwerkkaart gaat
door de 2 soorten connectoren, enerzijds de connectie voor een coax kabel (linkse
kabell), en anderzijds voor een UTP kabel (rechts kabel).
foto van een netwerkkaart
met coax en UTP aansluiting
MPEG 2
kaarten zijn insteekkaarten die nodig zijn voor het afspelen van video met MPEG
compressie.
3D kaarten
zijn speciaal ontworpen om zware 3D toepassingen, zoals de vele populaire 3D
spelletjes uit te voeren. Hiervoor
zijn zware berekeningen nodig waar
de gewone processors niet echt geschikt voor zijn.
De allernieuwste processoren zoals de AMD K6 2 met 3D-Now! technologie
hebben wel ingebouwde 3D code.
De
populairste 3D kaarten zijn de Voodoo kaarten.
Met deze
kaarten kan video opgenomen worden op de computer. Dit kan rechtstreeks van TV, video of analoge videocamera.
De kaart zorgt voor het omzetten van het analoge beeld naar een digitaal
beeld. Hiermee kan je ook video’s
monteren.
Een poort is de verbinding met de
buitenwereld. Via een poort kan de
computer gegevens uitwisselen met andere apparaten, zoals een andere computer of
de printer. De poorten zijn aan de
buitenkant van de computer te herkennen aan de pinnetjes en de gaatjes.
Poorten met pinnetjes heten ook wel mannetjes, die met gaatjes heten
vrouwtjes. De meeste kabels kan je
vastschroeven aan de computer. Als
je vaak kabels verwisselt, is het soms handiger om ze maar los te laten.
Hieronder
zie je verschillende poorten op de achterkant van een pc:
foto van achterkant pc (plaats de muis op een onderdeel en de benaming zal verschijnen)
De verschillende
soorten poorten worden hieronder besproken:
Hier
worden acht bits naast elkaar tegelijk verstuurd.
Deze poort wordt meestal gebruikt voor een printer en een scanner.
Programma's die een printer gebruiken, verwijzen hiernaar als LPT1 of
LPT2. Je kan via deze poort ook
gegevens naar externe randapparaten (CD-ROM, Zip drive, scanner, …) en zelfs
naar een andere computer sturen over een parallelle kabel.
Zoals je merkt op de afbeelding is de connector van de parallelle poort
‘vrouwelijk’, dit in tegenstelling tot de seriële poort.
parallelle kabel parallelle poort
De
parallelle kabel of printerkabel bevat een
twintigtal draden, waarvan er 8 dienen voor
het doorsturen van data (er kunnen derhalve 8 bits of 1 Byte
tegelijkertijd doorgestuurd worden). De
andere draden dienen voor controlesignalen.
foto van een printerkabel.
Deze
wordt ook wel de COM-poort genoemd. De
gegevens worden hier bit voor bit doorgestuurd.
Een modem of de muis zijn op de computer aangesloten via een seriële
poort. Deze poort wordt soms ook naar haar code genoemd:
RS-232C.
De meeste PC's worden standaard geleverd met één parallelle poort en twee seriële poorten.
seriële kabel seriële poort
De seriële kabel bevat 9 draden, slechts 2 draden dienen voor de uitwisseling van gegevens (één voor het zenden, en één voor het ontvangen). De data worden dus bit per bit verstuurd.
Op
deze foto zie je poorten in verschillende kleuren, achtereenvolgens zijn dat:
(plaats de muis op een
onderdeel en de benaming zal verschijnen)
- bovenaan een roze paralelle poort (of LPT1 of printerpoort).
- daaronder een groene seriële poort
- en daarnaast een blauwe poort voor de schermkabel.
Dit is een poort die werd ontworpen door IBM en die specifiek dient voor de aanlsuiting van het toetsenbord en de muis. Je kan ze herkennen aan de ronde vorm. Bij klonen wordt de muis vaak aangesloten op een gewone seriële poort.
foto met links twee PS/2 poorten, en rechts 2 USB poorten. (plaats de muis op een onderdeel en de benaming zal verschijnen)
USB staat
voor Universal Serial Bus, en dit kwam reeds aan bod Het is een zeer populaire techniek om je PC uit te
breiden met (maximaal 127) randapparaten. De
aansluiting bestaat uit een plat stekkertje en (aan de PC-zijde) één of meer
kleine, rechthoekige poorten. Verstuurt
12 mbps. Sinds eind 1997 worden
vrijwel alle PC’s standaard met USB-voorzieningen uitgerust.
foto van een USB kabel en een USB poort.
Tot slot een foto met de verschillende besproken poorten:
(plaats de muis op een onderdeel en de benaming zal verschijnen)
Vraag: probeer zelf de poorten te benoemen, en beweeg met de muis boven de foto voor meer uitleg:
Antwoord voor diegenen die de cursus op papier doornemen:
- linksbovenaan in het paars: PS/2 poort voor de muis
- linksbovenaan in het groen: PS/2 poort voor het toetsenbord
- daaronder 2 zwarte USB poorten
- daaronder een groene seriële poort
- daaronder een blauwe poort voor de schermkabel
- daarnaast een roze paralelle poort voor de printer of de scanner
- daaronder een oranje seriële poort
- en links onderaan 3 ingangen voor geluidsapparatuur (microfoon, hoofdtelefoon,
en boxen).