Op het
moederbord zitten een aantal chips die een specifieke geheugenfunctie hebben:
systeemgeheugen en werkgeheugen. Daarnaast
zijn er ook specifieke geheugens, zoals vb. het cache geheugen.
Dit werd behandeld bij het hoofdstuk van de processor, omdat het cache
geheugen hiermee rechtstreeks verband houdt.
Het systeemgeheugen,
ook wel het ROM (Read Only Memory) genoemd, wordt door de computer gebruikt
om alle systeemsoftware in op te slaan.
Systeemsoftware
bevat instructies om de PC op te starten, en om de functie van verschillende
componenten te coördineren.
Als de spanning wegvalt behoudt het ROM geheugen
zijn informatie, dit in tegenstelling tot het RAM geheugen (dankzij een klein
batterijtje). De gegevens
kunnen in principe ook niet gewist worden.
foto van een ROM chip
PROM’s of programmable ROM worden in de fabriek
geprogrammeerd, daarna kan er niets meer gewijzigd worden.
EPROM’s of Erasable PROM’s kunnen
evenwel meerdere malen geprogrammeerd worden. De belangrijkste producenten van
ROM chips zijn PHOENIX, AMI (American Megatrends) & AWARD.
Er zijn verschillende programma’s aanwezig
in het ROM om de PC op te starten (ze worden trouwens in het RAM gelezen zodat
de PC ermee kan werken):
·
POST
·
Setup instructies & CMOS instructies
·
BIOS instructies
·
Boot instructies
De Power
On Self Test (POST) omvat een reeks instructies die
worden uitgevoerd bij het opstarten
of als de reset-schakelaar wordt ingeduwd (=koude start). Bij een warme start, m.b.v. [ctrl-alt-del] zal er geen
POST-test plaatsvinden.
Zo wordt
nagegaan of alle componenten werkzaam zijn.
Ook het RAM geheugen wordt getest (let op de cijfers die verschijnen
links bovenaan in het scherm tijdens de opstart). Met de ESC-toets kan je deze
controle echter overslaan.
Als het
toetsenbord of de monitor bijvoorbeeld niet is aangeschakeld kan je een beep
signaal horen, en wat later zal een foutmelding op het scherm verschijnen.
De POST
leest ook de setup data uit de CMOS.
CMOS
staat voor Complementary Metal Oxide Semiconductor.
CMOS is in
feite een RAM chip waarop de data bewaard blijven middels een klein batterijtje.
Het is een zeer klein geheugen van ongeveer 100 of 200 bytes, en het
heeft betrekking op o.a. de harde schijven, het toetsenbord, de CPU, de waarden
voor de chipset, de datum en de tijd, enz….
Enkele
voorbeelden van het nut van de CMOS:
·
De POST zal
bij het opstarten niet voldoende informatie kunnen achterhalen over bijvoorbeeld
de harde schijf. Die informatie zal hij dan halen uit de CMOS.
·
De POST kan
weliswaar het RAM tellen, maar het weet niet om welk soort RAM het gaat (FPM,
EDO, ….), dit kan hij wel terugvinden in de CMOS.
De meeste
gegevens worden door de fabrikant in het CMOS geprogrammeerd, maar als je de
configuratie van de PC wijzigt (vb. nieuwe harde schijf) moet je die wijzigingen
kunnen aanpassen. De standaard
(default) instellingen kunnen gewijzigd worden in het SETUP programma.
Via het Setup
programma kan je communiceren met de BIOS programma’s en het CMOS geheugen.
Je kan dit programma typisch oproepen door op [delete] te duwen (bij
een AWARD BIOS) of op [F1] (bij een AMI BIOS) tijdens de opstart van de
PC. Je komt terecht in een
programma met diverse menu’s (met
blauwe schermkleur), maar deze worden hier niet verder
besproken (zie uitdieping in 2LS). Het
is raadzaam om zelf geen
wijzigingen aan te brengen in dit Setup programma, laat dit over aan
specialisten ter zake.
Enkele
voorbeelden van zaken die je kan aanpassen:
·
datum en tijd
·
bootvolgorde:
vb. éérst via cd-rom, dan c- schijf, en als laatste de A-schijf (default staat
de A-schijf natuurlijk als eerste optie).
·
de kenmerken
van een extra harde schijf.
·
power
management:de computer schakelt langzamerhand functies uit als hij gedurende een
tijd niet gebruikt wordt (je kan vb. de harde schijf laten slapen na 10 minuten
inactiviteit, enz…).
·
je kan de
setup beveiligen middels een paswoord (dit is aan te raden als je later PC’s
configureert in een school); mocht je dit vergeten dan is er nog wel een
noodoplossing….
BIOS
is een afkorting van Basic Input Output System,
en het omvat een serie programma’s die gerelateerd zijn aan specifieke hardware
systemen. Meestal is dit 1MB groot,
en het wordt bewaard op speciale ROM chips (zie afbeelding).
In
essentie regelt het BIOS 3 zaken:
·
de controle op
aanwezigheid en werking van de systeemonderdelen, het gebruikt hiervoor het
POST-programma dat op de BIOS-chip aanwezig is.
·
het instellen
van randapparaten op hun startwaarden (=initialisatie)
·
het
controleert op welke schijf het startprogramma voor het besturingssysteem staat
(=boot record). Dit boot record zorgt ervoor dat het besturingssysteem in het
intern geheugen geladen wordt, vanaf dan stopt de werking van het BIOS.
Met
de komst van de Pentium chip is het BIOS veranderd. Tegenwoordig zie je steeds meer moederborden met een flash-BIOS.
Het kan met speciale software vernieuwd worden (deze kan je vinden op de
websites van de producenten van de chips).
Deze nieuwere chips zijn tevens geschikt voor Plug and Play. Tijdens het
initialisatieproces kunnen zij van randapparatuur signalen interpreteren en hun
instellingen daarop aanpassen.
Het werkgeheugen, ook wel het RAM
(Random Access Memory) genoemd, wordt door de computer
gebruikt voor de aanvoer, tijdelijke opslag en afvoer van data.
Initieel worden de data
meestal op de harde schijf bewaard,
maar de CPU kan er enkel mee werken als ze in het werkgeheugen geladen worden.
Concreet betekent dit dat terwijl deze cursustekst werd ingetikt zowel het programma
Word als de ingetikte tekst in
het werkgeheugen opgeslaan is. Als
de stroom uitvalt zal de tekst die nog niet tussentijds bewaard werd onherroepelijk
verloren gaan. Het tekstverwerkingsprogramma
Word staat op de harde schijf en kan dus onmiddellijk weer opgestart worden.
Omwille van deze eigenschap wordt het
RAM geheugen ook het vluchtig geheugen genoemd.
Hoe meer RAM geheugen in je computer zit, hoe minder de pc data van de harde
schijf moet lezen; wat merkelijk trager verloopt dan data lezen uit het RAM
geheugen.
foto van een RAM module
Het aantal bytes intern geheugen
bepaalt voor een deel de snelheid van de computer; hoe meer geheugen, hoe groter
de programmastukken die geladen kunnen worden. De snelheid wordt ook beïnvloed door de snelheid waarmee de
computer het RAM kan benaderen en wordt uitgedrukt in nanoseconde (ns).
Hoe minder nanoseconden er nodig zijn, hoe minder tijd er verloren gaat
om dat geheugen te benaderen, dus hoe sneller de computer.
Naarmate de kloksnelheid van de processor toeneemt zal in principe het
aantal nanoseconden afnemen (bv. bij 33 MHz is dat 30 ns, terwijl bij 133 MHz
het slechts 6 ns is).
Om RAM geheugen toe te voegen aan het
moederbord moet het op een socket geplaatst worden. Vooraleer je extra RAM geheugen toevoegt aan je PC moet je
eerst specifiek weten welk type en welke grootte vereist is op je moederbord.
In de jaren 80 waren PC’s uitgerust met
hoeveelheden RAM als 64 KB (denk bijvoorbeeld aan de Commodore 64), 256 KB,
512 KB en uiteindelijk 1 MB. Toen Windows op de markt kwam in de jaren
90 startte de RAM-race. Door de
nieuwe software vereisten had de PC steeds meer RAM geheugen nodig: al snel
werd 4 MB de standaard. Een sterke
daling van de RAM prijzen werkte een verdere evolutie nog meer in de hand.
Vandaag zou het onverstandig zijn om een PC te kopen met minder dan 256
MB RAM. Veel PC’s hebben trouwens
al veel meer, en 518 MB RAM is geen overbodige luxe als je werkt met state-of-the-art
software zoals Office XP, dreamwaver, Photo Shop 7, Illustrator, enz….
foto van een RAM module
We kunnen 2 soorten RAM onderscheiden:
dynamisch en statisch RAM.
Het traditioneel geheugen is het DRAM,
of dynamisch RAM. Dit
geheugen moet om de zoveel milliseconden
heropgefrist worden (refresh), omdat de condensatoren in de chip zichzelf
ontladen.
DRAM is goedkoper dan SRAM, maar ook
minder snel.
Er worden voortdurend nieuwe types op
de markt gebracht, zodat er reeds meerdere soorten DRAM te onderscheiden zijn:
SRAM betekent statisch RAM geheugen.
In tegenstelling tot DRAM werkt
het niet met condensatoren, maar met transistoren (aan/uit schakelaars), en
daardoor blijft het zijn inhoud bewaren (zonder gerefresht te worden).
Dit geheugen is ook veel sneller dan het DRAM, en wordt daarom ook gebruikt
in L1 en L2cache geheugen (vb. in pipe line Burst Cache, zoals reeds eerder
gezien).
Op moderne moederborden zit het RAM geheugen op modules die plaatsen in een socket op het moederbord (zie afbeelding).
foto van een RAM module op een bank
We onderscheiden 2 soorten modules:
SIMM’s en DIMM’s.
SIMM staat voor Single Inline
Memory Module. Het
zijn smalle modules met 1, 2 of 4 MB RAM. Ze
werden via een 30-pin connector op het moederbord bevestigd, en ze waren 8bits
breed. Dit impliceerde dus dat 16
bit processoren (zoals 286 en 386) 2 SIMM’s nodig hadden.
Deze modules moesten dus per 2, of paarsgewijs gemonteerd worden, en twee
modules noemde men een bank.
32 bit processoren (486) hebben dus 4
banken nodig, waardoor je dus 4 x 1MB, of 4x2 MB of 4x4 MB in elke bank kon
monteren.
Een kleine historiek:
| processor | snelheid MHz | aantal pins |
| 486 | 33 - 66 MHz | 30 pins |
| Pentium | 60-233 MHz | 78 pins (per 2) |
| P2 | 233-400 MHz | 168 pins |
| P3 | 450-1300 MHz | 168 pins |
| P4 | 1500- 3 GHz | afhankelijk v/d chipset |
Sommige SIMM’s hebben meer chips op
de module dan andere. Bij de 32 bit
modules heb je modellen met 2, 4 of 8 chips op elke kant.
SIMM’s met 2MB, 8MB of 32 MB zijn dubbelzijdig.
Op een pentium moederbord met een 64
bit systeembus, worden de SIMM’s paarsgewijs geplaatst. Op een
moederbord met slechts 2 banken heeft met in totaal 4 sockets zijn de
mogelijkheden om het RAM geheugen uit te breiden beperkt.
Dit wordt geïllustreerd in de volgende tabel:
|
Bank
1 |
Bank
2 |
Totaal
RAM |
|
16
MB + 16 MB |
- |
32
MB |
|
16
MB + 16 MB |
32
MB + 32 MB |
96
MB |
|
32
MB + 32 MB |
32
Mb + 32 MB |
128
MB |
De
recentste RAM geheugens van het type SDRAM worden gemaakt in 64 bit modules, die
men DIMM’s noemt, of Dual Inline Memory Module.
Ze passen enkel op de recentste moederborden, want ze hebben een 168 pin
connector. Aangezien ze 64 bit breed zijn hoef je ze niet meer paarsgewijs te
plaatsen, zodat je er achteraf één per één kan aan toevoegen.
Meestal heb je nu 3
DIMM sockets op een moederbord, doch op sommige vind je de beide systemen (SIMM
en DIMM) gecombineerd. De bedoeling
is dat je EDO RAM in de SIMM sockets kan plaatsen of SDRAM in de DIMM sockets.
Ze zijn echter niet ontworpen om verschillende RAM types tegelijkertijd
te gebruiken.
Op de
afbeelding zie je een 64 MB DIMM-module met 32 chips van elk 16Mbit (32 x 16
Mbit/8bit = 64 MB).
