Tietokoneen toiminta Virtuaalilaboratoriotyö Tämä työ on tarkoitettu niille, jotka tekevät työn etätyönä ja, joilla ei mahdollista avata jotakin tietokonetta. Vastaamista varten joutuu etsimään tietoa koneen käsikirjasta. Tehtävä perustuu DELL:n koneeseen GX270
Emolevy Alunperin emolevy tarkoitti levyä, johon muut piirilevyt kiinnitetään. Nykyisin PC-koneissa emolevy sisältää suurimman osan tietokoneen osista. Ulkopuolelle jäävät kuitenkin ainakin levyasemat ja virtalähde. Emolevyjen mitat noudattavat suosituksen mukaisia mittoja. Siten eri kotelot ja emolevyt pitäisivät olla yhteensopivia. Nykyiset emolevyt ovat pääasiassa ATX tai mikro-atx tyyppisiä. Vanhemmat tyypit kuten AT ovat lähes hävinneet. ATX on alunperin Intel:n tekemä suositus. Muistit (RAM) 1. Onko emolevy ATX vai mikro-atx tyyppinen? 2. Voiko koneeseen vaihtaa toisen emolevyn? Muisteja on useita tyyppejä. Muistimoduulit voidaan jaotella ulkomittojensa ja liitäntänsä mukaan esim. SIMM ja DIMM. Lisäksi on erilaisia muistiteknologioita kuten SDRAM, DDR-RAM ja Rambus. SIMM (30 ja 72 napaiset versiot) on vanha tyyppi, jota käytetään vain yli kymmenen vuotta vanhoissa koneissa. Yleisin on nykyisin DIMM. Kannettavissa käytetään lähinnä SO-DIMM tyyppisiä muisteja. Muistin nopeus voidaan kertoa eri tavoilla. Perinteinen tapa on kertoa muistin lukemiseen kuluva aika nanosekunteina (ns). Nykyisin nopeus kerrotaan joko kellotaajuutena tai tiedonsiirtonopeutena. Esimerkiksi kellotaajuus voi olla 400MHz. Muisteista luetaan yleensä kahdeksan tavua kerrallaan (64bittiä), tällöin 400MHz kellotaajuudella voidaan lukea 8B*400M/s=3200MB/s nopeudella. Muistin nopeuteen liittyy myös odotusjaksojen määrä. Tämä ilmoitetaan yleensä CL arvona (CAS Latency). Yleensä CL on 2, 2.5 tai 3. Pienempi CL arvo tarkoittaa suurempaa nopeutta. 1. Valitse osien kuvista RAM-muisti ja merkkaa koneen kuvaan muistin paikka. 2. Voiko muistin laittaa väärinpäin paikalleen? Jos ei, mikä estää? 3. Muistipaikkoja on useita. Onko väliä mihin paikkaan muistin laittaa? 4. Kuinka paljon muistia koneeseen voi laittaa? 5. Mikä on kuvassa olevan muistin tyyppi, koko ja nopeus? (Tyyppi on esim. DIMM DDR2.) Piirisarja Piirisarja toteuttaa emolevyllä lisätoiminnat kuten muistien tarvitseman ohjauksen, väylät ja useimmat liitännät. Piirisarja vaikuttaa koneen ominaisuuksiin kuten, mitä prosessoria ja muistia voidaan käyttää. Piirisarjan tyypin voi selvittää monella tavalla. Koneen tai emolevyn käsikirjasta kannattaa etsiä tietoa ensimmäisenä. Kun koneen käynnistää, ns. kloonikoneissa
näytön alareunassa yleensä kerrotaan emolevyn tyyppi koodina ja piirisarjan tyyppi. Jos piirisarja ei muuten selviä, voi katsoa emolevyltä piirien tyyppiä. Joskus piirisarjan tyyppi on kirjoitettu suoraan piirin päälle. Joskus piiriin on kirjoitettu vain itse piirin tyyppi. Internet-haulla voi silloin selvittää, mihin piirisarjaan piiri kuuluu. Kysymyksiä: 1. Mikä piirisarja koneessa on? Bios BIOS on emolevyllä ROM-muistissa. BIOS sisältää joukon ohjelmia, joita käytetään koneen käynnistysvaiheessa. Ensimmäinen ohjelma testaa laitteistoa ja tekee joitakin asetuksia. Toinen ohjelma käynnistää käyttöjärjestelmän levyasemalta. Lisäksi BIOS:ssa on Setup-ohjelma, jolla voidaan muuttaa joitakin laitteistoasetuksia. Laitteistoasetukset tallennetaan paristovarmennettuun CMOS-muistiin. (Sama paristo antaa virtaa myös ns. reaaliaikakellolle, joka ylläpitää kellonaikaa ja päiväystä koneen ollessa sammutettuna.) Nykyisin BIOS tekee suurimman osan laitteistoasetuksista automaattisesti. Siksi asetuksia ei yleensä tarvitse itse muuttaa. Jos asetuksia muuttaa BIOS:n Setupohjelmalla, on mahdollista tehdä myös virheitä, jotka estävät laitteen toiminnan. Eräs mahdollinen virhe on määritellä käynnistykselle salasana ja unohtaa sen jälkeen salasana. Tällöin ainoa mahdollisuus on tyhjentää asetustiedot. Eri emolevyillä asetustietojen tyhjennys tehdään eri tavoin. Vanhoissa koneissa BIOS oli pysyvästi ohjelmoitu ROM-muistiin. Nykyisissä koneissa BIOS on ns. Flash-muistissa, jonka voi ohjelmoida uudelleen. Emolevyn valmistajat julkaisevat aika ajoin uusia versioita BIOS-ohjelmasta. Uuden version voi hakea valmistajan sivulta ja päivittää emolevylle sopivalla ohjelmalla. Tällöin on varmistettava, että BIOS-päivitys on tarkoitettu juuri oikealle emolevylle. Emolevyn valmistajat ostavat BIOS:n perusosan valmiina ja lisäävät vain emolevykohtaiset osat itse. BIOS:n perusosia valmistavat mm. AMI, Phoenix ja Award. BIOS:n versio on usein kirjoitettu BIOS-piirin päälle. Lisäksi koneen käynnistyksen yhteydessä näytön ylälaidassa usein näytetään versionumero. Kysymyksiä: Prosessori 1. Miten käynnistät BIOS:n setup-ohjelman? 2. Miten tyhjennät BIOS:n asetukset, jos salasana estää setup-ohjelman käynnistyksen? 3. Voiko BIOS-ohjelman päivittää? Prosessori on kaiken toiminnan ydin. PC:n prosessorit ovat joko Intel:n tai AMD:n valmistamia. Prosessorien kantoja on useita. Siksi emolevylle sopii vain joitakin prosessorityyppejä. Intel ja AMD käyttävät erilaisia kantoja. Kanta tarkoittaa sitä
liitintä, jolla prosessori on liitetty emolevylle. Prosessori on suhteellisen pieni osa. Kuitenkin sen tehon kulutus on nykyisin suuri (esim. 65 W). Siksi prosessori tarvitsee aina jäähdytyksen. Vähimmillään jäähdytyksenä on ns. jäähdytyssiili eli alumiinista tai kuparista valmistettu moniliuskainen kappale. Tehokkaampi jäähdytys toteutetaan lisäämällä siilin päälle pieni tuuletin. Joskus käytetään vielä eksoottisempia menetelmiä kuten vesijäähdytystä. 1. Valitse prosessorin kuva ja merkkaa koneen kuvaan prosessorin paikka. 2. Mitä erityyppisiä prosessoreita koneeseen voi laittaa? 3. Mikä osista liittyy prosessorin jäähdytykseen? Minkä tyyppinen jäähdytys koneessa on käytössä? Kiintolevy Kiintolevy on PC:n pääasiallinen tiedontallennusväline. Ohjelmat ja suurin osa datasta tallennetaan kiintolevylle. Ensimmäiset kiintolevyt olivat kooltaan 5MB. Nykyiset levyt ovat suurimmillaan 100 000 kertaisia. Kiintolevyjen liitäntä on myös muuttunut. Nykyisin käytetään yleensä Parallel ATAliitäntää, jota kutsutaan myös IDE-liitännäksi. Uusimmissa koneissa käytetään Serial ATA -liitäntää. Palvelimissa ja MacIntosh-koneissa käytetään yleensä SCSI-liitäntää. PATA-liitännässä yhteen kaapeliin voidaan liittää kaksi kiintolevyä tai CD-asemaa. Tällöin tarvitaan tietysti kaapeli, jossa on tarvittava määrä liittimiä. Kaapeli on leveä lattakaapeli, jossa on 40 tai 80 johtoa. SATA-liitännässä jokaiselle levyasemalle on oma kaapelinsa. Kaapeli on huomattavasti kapeampi kuin PATA-liitännässä. Yhteen kaapeliin liitettävistä levyistä toinen on master ja toinen slave. Nimityksille on historiallinen syynsä. Käytännössä ne tarkoittavat vain, että master on ensimmäinen ja slave toinen. On kaksi menetelmää määritellä, kumpi levyistä on master ja kumpi slave. Kiintolevyssä on valintaliitin, jolla menetelmä valitaan. Valintaliittimellä voidaan määritellä lavyasema master tai slave asemaksi. Jos valintaliittimellä määritellään asetukseksi cable select, määrittelee levyaseman paikka kaapelissa master ja slave levyn. Kaapelin päässä olevaan liittimeen liitetty levyasema on master ja toinen slave. (Tosin vanhoissa koneissa asia oli päinvastoin: kaapelin päässä oli slave-asema!!). Emolevyillä on yleensä kaksi liitäntää, joten koneeseen voidaan liittää neljä levyasemaa. Huomaa, että CD-asemat käyttävät samaa liitäntää, joten kiintolevyjä ja CD-asemia voi yhteensä olla neljä. Joissakin emolevyissä on neljä liitäntää, jolloin levyjä voi olla kahdeksan. Kiintolevyn koko ilmoitetaan Megatavuina tai Gigatavuina. Huomaa, että kiintolevyillä Mega ja Giga tarkoittavat SI-standardin mukaisia arvoja. Kysymyksiä: 1. Mikä liitäntä kiintolevyssä on? 2. Kuinka monta kiintolevyä koneeseen voi asentaa? Mikä rajoittaa määrää?
Liitännät 3. Miten suuri kiintolevy on? 4. Jos asennat toisen kiintolevyn koneeseen, mitä asetuksia kiintolevyssä on tehtävä? 5. Miten päin lattakaapeli laitetaan emolevylle ja kiintolevyyn? Tarkoittaa, että onko väliä mikä liitin laitetaan emolevylle. Nykyisin emolevyillä on valmiina useita eri toimintoja, jotka aiemmin olivat erillisillä piirikorteilla. Esimerkiksi näytönohjain ja verkkokortti ovat usein kiinteästi emolevyllä. Emolevyllä on kuitenkin laajennusliitäntöjä, joihin voi laittaa lisäkortteja. Esimerkiksi pelejä varten halutaan usein nopeampi näytönohjain kuin valmiina oleva. Koneessa on aina myös liitäntöjä ulkopuolisille laitteille. Näitä kutsutaan yleensä I/O-liitännöiksi (suomenkielinen nimitys I/O:lle on siirräntä, mutta sitä käytetään hyvin harvoin). I/O-liitännät ovat yleensä koneen takaosassa. Joitakin liitäntöjä voi olla myös etupaneelissa. Näistä liitännöistä on huomattava, että ne voivat olla samoja kuin takapaneelin liitännät. Tarkoittaa sitä, että etupaneeliin liitetty laite estää vastaavan liitännät käytön takapaneelissa. 1. Mitä laajennusliitäntöjä emolevyllä on? 2. Jos koneeseen laitetaan uusi näytönohjain, mihin paikkaan se laitetaan? 3. Kerro kuvaan takapaneelin liitäntöjen tyyppi/käyttö. (Liitin 1 =...) Virtalähde (teholähde, poweri) Virtalähteen tehtävä on muuttaa sähköverkosta tuleva jännite tietokoneen osien vaatimiksi jännitteiksi. Virtalähteestä tulevat jännitteet ovat muuttuneet tietokoneiden kehittyessä. Samoin virtaliittimet ovat muuttuneet. Siksi tietokoneen päivittäminen uudella emolevyllä voi vaatia myös virtalähteen vaihtamisen. Myös tehon tarve on lisääntynyt. Nykyiset prosessorit kuluttavat yhtä paljon tehoa kuin joitakin vuosia sitten koko tietokone. Erityisesti huippu nopeat näytönohjaimet vaativat huomattavasti tehoa. Yleensä virtalähteen teho kerrotaan kokonaistehona, joka virtalähde pystyy antamaan. Tämä arvo ei kerro eri jännitteiden suurinta tehoa. Tehon on oltava selvästi suurempi kuin normaali toimintateho. Käynnistyksen aikana tehon tarve voi olla normaalia suurempi. Siksi vajaa tehoinen virtalähde voi estää käynnistymisen. Lisäksi liian tarkasti mitoitettu virtalähde voi ylikuumentua. Virtalähteessä on aina tuuletin. Usein tämä on koneen ainoa tuuletin, joten se jäähdyttää myös muita koneen osia. 1. Mikä on koneen virtalähteen teho?
2. Onko koneessa muita tuulettimia kuin teholähteen tuuletin? Muuta Konetta avattaessa on olemassa pieni vaara saada sähköiskun. Suurimmat jännitteet ovat virtalähteen sisällä. Virtalähteen avaaminen on siten vaarallista. Virtalähteen ulkopuolella on suurimmillaan 12 V jännite, joka ei ole ihmiselle vaarallinen. Virtalähteen teho ilmoitetaan Watteina (W). Jos teho ilmoitetaan voltti-ampeereina (VA), kyseessä on koneen sähköverkosta ottama ns. näennäisteho. Näennäisteho on aina suurempi kuin virtalähteen lähtöteho. Näennäistehoon vaikuttavat monet asiat, kuten teholähteen hyötysuhde. Siksi se ei suoraan kerro lähtötehoa. Staattinen sähkö voi tuhota koneen osia, kun niitä irrotetaan. Ongelma on suurin talvella, jolloin ilma on kuivaa ja ihmiset käyttävät keinokuituisia vaatteita. Tätä ongelmaa voi välttää eri tavoin. Osa keinoista vaati lisävarusteita. 1. Miten voi välttää staattisen sähkön aiheuttamia ongelmia? (käyttäen lisä varusteita ja ilman niitä) 2. Miten vältät saamasta sähköiskua koneen virtalähteen kautta?
Kuvat: Emolevy Osa 1 Osa 3 Osa 2
Osa 4 Piirisarjan piiri Takapaneeli Liitin 7 Liitin 8 (3kpl) Liitin 1 Liitin 2 Liitin 6 (6 kpl) Liitin 5 Liitin 4 Liitin 3