Niko

=**Prosessori**=

Prosessori on tietokoneen komponentti jonka tehtävä on suorittaa eli laskea tietokoneohjelman konekielisiä käskyjä. Prosessorin tärkeimpiä ominaisuuksia hankinnan kannalta tänä päivänä ovat:
 * 1) Ydinten määrä, nykyaikaiset PC-tietokonelaitteistot ja ohjelmat osaavat hyödyntää useaa prosessoriydintä. Useammasta prosessorista on etua, koska siten voidaan laskentaa hajauttaa eri prosessoriytimille, ainakin periaatteessa. Käytännössä tämä riippuu käytettävästä käyttöjärjestelmästä ja ohjelmista. Uusissa PC-koneissa on aina vähintään 2 ydintä, lukuunottamatta miniläppäreitä. Tuleivaisuudessa ydinten määrä tulee dramaattisesti kasvamaan, koska halpojen prosessoreiden osalta kellotaajuuden katto on jo saavutettu nykyisillä tekniikoilla.
 * 2) Kellotaajuus, kertoo miten nopeasti prosessori toimii
 * 3) Välimuistin määrä, kertoo miten paljon prosessorissa on sisäistä muistia

Suoritinarkitehtuureita on tänä päivänä kolme: x86, x86-64 ja ARM


 * x86**

x86 nimi Intelin kehittämälle ja valmistamalle suoritinarkkitehtuurille. Intel ei kuitenkaan ole arkkitehtuurin ainoa valmistaja vaan myös esimerkiksi Zilog, AMD ja VIA ovat valmistaneet x86-arkkitehtuurin mukaisia suorittimia.

Kaikki IBM PC:ksi nimetyn henkilökohtaisen tietokonearkkitehtuurin mukaiset tietokoneet käyttävät x86-arkkitehtuurin mukaisia suorittimia.

Yhteisiä piirteitä x86-arkkitehtuurin mukaisessa suorittimessa ovat peruskäskykanta, rekisterit ja segmentoitu muistiarkkitehtuuri. Suunnittelussa on ollut periaatteena, että vanhemman sukupolven suorittimelle kirjoitetut ohjelmat toimivat uudemmissakin suorittimissa sellaisenaan.

AMDn K8 prosessoriarkkitehtuuri toi mukanaan laajennuksia X86 arkkitehtuuriin. K8 lajensi X86 arkkitehtuurin 64 bittiseksi.Laajennuksen etuina ovat AMDn kannalta se että 32 bittisellä alustalla tehdyt ohjelmistot toimivat myös AMDn 64 bittisellä Sledgehammeriksi kutsutulla alustalla. Sledgehammerissa siruilla on 32 ja 64 bittiset data ja osoitetoiminnot. x86 - 64 artkkitehtuuri kykenee hyödyntämään Lightning data transport väylää jolloin AMD:n mukaan I/O kaistanleveys on 6.4 gigatavua jokaista I/O liitäntää kohti.


 * x86-64**

Laajennus x86 arkitehtuurille joka toi lisää ohjeistuksia ja 64bittisen toiminnan.


 * ARM**

ARM (lyhenne sanoista Advanced RISC Machines) on 32-bittinen mikroprosessoriarkkitehtuuri, jonka kehitti brittiläinen tietokonevalmistaja Acorn 1980-luvun puolivälissä. ARM on pitkäikäisimpiä RISC-arkkitehtuureja ja nykyisin suosittu etenkin kämmenmikrojen, matkapuhelimien ja sulautettujen järjestelmien suorittimissa. Se on maailman eniten valmistettu 32-bittinen suoritinarkkitehtuuri: ARM-suorittimia valmistetaan esimerkiksi paljon enemmän kuin henkilökohtaisissa tietokoneisissa käytettäviä x86-suorittimia.

ARM soveltuu pienikokoisiin laitteisiin hyvin, koska sen voi toteuttaa suhtellisen vähäisellä logiikkamäärällä tehokkuuteensa nähden. Esimerkiksi ARM2:ssa oli vain noin 30 000 transistoria, mutta se oli silti nopeampi kuin samalla kellotaajuudella ajettu Motorola 68000, jossa transistoreja oli noin 68 000. Pienestä koostaan huolimatta ARM-prosessorit ovat varteenotettavia prosessoreita, koska ne voivat sisältää esimerkiksi muistinhallintayksikön, joka mahdollistaa kehittyneiden käyttöjärjestelmien ajamisen.

Acornista erkaantunut ARM Holdings ei enää valmista ARM-suorittimia, vaan on keskittynyt vain niiden suunnittelemiseen ja myy niiden valmistusoikeuksia useille muille yrityksille kuten Samsungille, Texas Instrumentsille (katso OMAP) ja Motorolalle (katso DragonBall MX).

ARM-käskykanta on RISC-tyyppinen, eli sen käskyt ovat melko yksinkertaisia ja symmetrisiä. Operaatiot tehdään rekisterien välillä. Muistia käsittelevät vain muistinlataus- ja tallennuskäskyt. ARM sisältää kuitenkin myös joukon RISC-kantaa ilmaisuvoimaisempia käskyjä, kuten käskyt pinon käyttämiseen. Lisäksi normaaleihin aritmeettisiin käskyihin voidaan liittää toisen parametrin bittien siirto (shiftaus). Miltei jokainen käsky voi olla ehdollinen, eli käsky voidaan joko suorittaa tai olla suorittamatta riippuen jonkun ehtorekisterin arvosta. Sen avulla voidaan välttää osa ohjelmakoodin haarautumisista.

Normaalit ARM-käskyt ovat 32 bitin mittaisia. Uusissa ARM-prosessoreissa on myös toinen toimintatila, Thumb, jossa käskyt ovat 16 bitin mittaisia. Tällöin ohjelmamuistia sekä ohjelmamuistin ja prosessorin välistä muistiväylää tarvitaan vähemmän. Thumb-moodissa prosessorin toiminta on rajoittunutta: esimerkiksi vapaasti käytettävien rekisterien määrä on rajoitettu kahdeksaan, eikä muiden kuin hyppykäskyjen suoritus voi olla ehdollista.

Yleiskäyttöisiä rekistereitä ARMissa on 16 kappaletta, mikä on melko vähän RISC-prosessorille.

media type="youtube" key="V2wxBnJpb4s" height="385" width="480" Videolla kerrotaan lyhyesti prosessorista

=**Emolevy**=

Osa näistä osista on juotettu emolevyyn kiinni, kun taas esimerkiksi virtajohdot, laajennuskortit, keskusmuistit ja suorittimet voidaan kiinnittää helposti käsin painamalla ne kiinni niille varattuihin paikkoihin. Niissä on tukena jokin lukitusmekanismi tai ruuvikiinnitys. Emolevy saa tarvitsemansa käyttövirran virtalähteestä.
 * Emolevy** on tietokoneen keskeinen piirilevy, johon tietokoneen muut osat kiinnitetään, ja jonka avulla muut osat kommunikoivat.



Kuvassa AM3-kantainen Asus M4A89GTD PRO/USB3

Emolevyn liitännät
Kuvassa kerrottuna tavanomaisen emolevyn liitännät

media type="youtube" key="BuN5ci-N2-M" height="385" width="640" Videolla käydään läpi uuden LGA1156 -kantaisen emolevyn liitännät ja ominaisuudet, malli on Asus P7P55D Pro.

Prosessori asennetaan emolevylle sille varatulle kannalle. Kantoja on tänä päivänä käytössä runsaasti: AMD:llä ja Intelillä omansa. Seuraavassa kerrotaan eri kannoista:

Intel Ø LGA775 – vanha ja erittäin menestynyt kanta, tullaan korvaamaan Core i* kannoilla Ø LGA1156 - kanta johon Intel on tehnyt monta mallisarjaa; Core i3 sisältää integroidun näytönohjaimen ja käytettäessä H55 tai H57 piirisarjallista emolevyä takapaneelin näyttöliittimet "yhdistyvät" prosessoriin. Core i3 prosessorit voidaan asentaa myös P55 -piirisarjalliseen emolevyyn, mutta tällöin tarvitaan erillinen näytönohjain, Core i3 prosessorit valmistetaan 32nm viivanleveydellä joka tarkoittaa pienempää tehonkulutusta. Core i5 sarja sisältää lntelin LGA1156 kantaisia prosessoreita jotka voidaan asentaa myös P55/H55/H57 emolevyille, prosessorit eivät sisällä integroitua näytönohjainta. Core i7 puolestaan sisältää joitain LGA1156-kantaisia prosesoreita jotka ovat nopeimpia ns. "high endiä". Ø LGA1366 - kanta tehokkaille neliydinprosessoreille

Kuvassa LGA1366 kanta. LGA1156 näyttää pitkälti samalta pinnejä vain vähemmän.

AMD Ø AM2 – vanha kanta mm. Athlon64 prosessoreille Ø AM2+ - päivitetty malli edellisestä Ø AM3 – uusin AMD:n kanta tupla- ja neliydinprosessoreille, julkaistiin helmikuussa 2009

Emolevyn "takana" on liitännät esimerkiksi näyttöä ja muita oheislaitteita varten. Seuraavassa kuvassa Asus M4A89GTD PRO/USB3 mallin liitännät.

Kuvassa vasemmalla näkyy kaksi USB2 porttia joiden yläpuolella PS/2 portti näppäimistölle Seuraavaksi tulee HDMI liitäntä joka on kytketty emolevyllä integroituna olevalle näytönohjaimelle, sen yläpuolella S/PDIF digitaalista äänensiirtoa varten Kolmantena VGA ja DVI-D liitännät näyttöä varten, DVI on digitaalinen ja VGA analoginen. Sen jälkeen tulee kaksi USB2:sta ja Firewire portti. Sitten tulee eSata jota käytetään ulkoisen kovalevyn liittämiseen Tämän jälkeen RJ45-liitin ethernettiä varten, tässä mallissa nopeus on 1Gbps alapuolella kaksi uutta USB3 liitäntää jotka mahdollistavat huomattavasti nopeamman liikennöinnin kuin mitä USB2 Viimeisenä on analogiset ääniliitännät, tässä mallissa 7-kanavainen

Kuvassa esitellään AMD:n 890GX piirisarjan periaatteellinen toiminta. Muistinohjain on integroituna prosessoriin, ei siis northbridgeen.

Intelin H57 -emolevyn kaaviokuva. Huomioitavana näytönohjaimen sijainti prosessorissa ja 16 PCI-E linjaa joka tarkoittaa, että kahta näytönohjainta käytettäessä Crossfiressä tai SLI:ssä linjat puolittuu joten näytönohjaimet toimivat 8x PCI-E nopeudella. X58 sisältää vertailun vuoksi 40 PCI-E lanea.


 * North- ja Southbridge**

Northbridge eli pohjoissilta hoitaa emolevyllä kommunikointia prosessorin, muistien, näytönohjaimen, BIOSin ja southbridgen eli eteläsillan välillä. Northbridgejä ovat esim. Intelin valmistamat P35, P45, P55, X58 ja AMD:n valmistamat 785G, 790FX Southbridgen eli eteläsillan toimintaan kuuluu muiden piirien ja ohjainten kanssa kommunikointi. Näitä ovat mm. PCI ja PCI-E, SPI-väylä, SMBus-väylä, DMA-ohjain, SATA ja PATA-ohjain, Southbridge sisältää itsessään RTC-reaaliaikakellon, APM ja ACPI, AC'97 tai Intel High Definition Audio –äänet. Southbridge siis sisältää itsessään joitain ominaisuuksia ja kommunikoi muiden piirien kanssa. Southbridge on myös yhteydessä northbridgeen. Southbridgejä ovat mm. Intelin ICH7,8,9,10 ja AMD:n SB600, SB750


 * BIOS**

Basic Input/Output System

Tietokoneohjelma, joka etsii ja lataa käyttöjärjestelmän keskusmuistiin sekä käynnistää sen tietokoneen käynnistyessä. BIOS hoitaa myös matalan tason kommunikoinnin tietokonelaitteiston kanssa ja laitteiston hallinnan, joka vähimmillään on tuki näppäimistölle ja alkeellinen tuki näytölle ja levylle jolta BIOS ladataan. BIOS on usein kirjoitettu suorittimen Assembly-kielellä. Mikron asetukset, kuten muistin määrä, levyasemien tyypit ja näytön tyyppi, tallennetaan patterivarmistettuun RAM-muistiin. Tässä muistissa on myös mikron kello, joka pitää kirjaa kellonajan lisäksi päivämäärästä Näitä asetuksia voidaan muuttaa setup-ohjelman avulla. BIOSin setuppiin pääsee useinmiten painamalla tietokoneen käynnistyessä jotakin seuraavista; DEL, F2, F8, F10, ESC voi olla myös jokin muu se selviää manuaalista BIOSin setupista voidaan säätää mm. eri väylien taajuuksia, muistien jakajaa, muistien latensseja, käynnistysjärjestyksiä (boot order).

Seuraavassa esitellään aikasemmin esillä olleen Asus M4A89GTD PRO/USB3 emolevyn BIOSia

Tässä asetusvalikossa näkyy mm. käyttöjännitteet, lämpötiloja ja mahdollisuus säätää tuulettimia

Jännitteiden säätövalikko, jännitteet saa säädettyä erittäin tarkasti, jotkut jopa millivoltteina

Muistin latenssien säätövalikko CAS, RAS, TRAS ym. termit selviää muistiosiosta

Asetusvalikko josta saa käyttöön täydet 4 ydintä joillakin AMD:n tuplaydin prosessoreilla. Kuvassa Phenom II X2 555 toimii neliytimisenä ja se tunnistetaan hieman oudosti B55 nimellä. Omaisuus ei kuitenkaan toimi jokaisella prosessorilla, tällöin tietokone ei edes starttaa tai saattaa olla epävakaa.

media type="youtube" key="Tc1t3c5Yke8" height="385" width="480" Videossa esitellään työasematietokoneen BIOS-asetuksia. Työasemakoneissa ja merkkikoneissa yleensä on hyvin rajoittunut BIOS eikä siellä pysty säätämään prosessorin väylätaajuutta tai muistiasetuksia.


 * BIOSin päivitys**

BIOSin päivitys on toimenpide, jossa Flash-muistille tallenettu BIOS ensin poistetaan ja sen tilalla kirjoitetaan uusi konekielinen ohjelma, BIOS.

Miksi BIOS pitää ylipäätään päivittää? Syitä voi olla mm.
 * 1) Emolevy ei ole aikaisemmin tukenut tiettyä prosessorimallia, tuki on tuotu uudella BIOS versiolla
 * 2) BIOS on saattanut aiheuttaa vakausongelmia
 * 3) BIOS on tuonut uusia ominaisuuksia, esim. mahdollisuuden bootata USB-tikulta

media type="youtube" key="U8IBbrYq61E" height="385" width="640" Videolla esitetään BIOSin päivitys USB-tikun avulla. Nykyisin tikkua ei tosin tarvita: kaikki uudet emolevyt osaavat päivittää BIOSinsa Windowsista käsin.


 * Tulevaisuus**

Emolevyjen kehitystä sanelee pitkälti käytössä olevat standardit: tulevaisuudessa USB3 tulee korvaamaan USB2 standardin ja SATA3 korvaa SATA2:sen. Tullaan siirtymään yhä enemmän samalle piirille integrointiin: GPU siirtyy CPU:lle Hyötysuhde tulee paranemaan

=**Keskusmuisti**=

Keskusmuisti tai käyttömuisti on tietokoneohjelmien työmuisti, johon latautuvat käyttöjärjestelmän ohjelmat, suoritettavat sovellukset sekä näiden tarvitsemat tiedot. Keskusmuisti on tyypiltään luku- ja kirjoitusmuistia (RAM, Random Access Memory). Tavallisesti keskusmuistin sisältö tyhjenee aina virrankatkaisun yhteydessä. Kuitenkin kerran muistiin ladattu ohjelma toimii nopeammin ja on nopeammin saatavilla, kuin jos ohjelma täytyisi ladata huomattavasti hitaammilta massamuisteilta (kiintolevy, USB-muisti yms.). Keskusmuistin jatkeena käytetään nykyään useimmiten tarvittaessa näennäismuistia.

Tänä päivänä tietokoneissa käytetään DRAM -tyyppistä muistia joka on luku- ja kirjoitusmuistin tyyppi, jossa jokainen bitti tallennetaan erilliseen kondensaattoriin. Koska kondensaattorin varaus ajan myötä häviää, muisti vaatii säännöllistä virkistämistä (toisin kuin staattisessa RAM-muistissa). Lisäksi muistisolun lukeminen purkaa kondensaattorin, joten jokaisen lukuoperaation jälkeen data pitää tallentaa takaisin muistisoluun.

Kuvassa esiteltynä eri muisteja: DDR2 jossa lämmön poistumista edistävä hetspeader, DDR2 paljaana, DDR sekä DDR2 muisti kannettavalla ja SDRAM kannettavalle

media type="youtube" key="mGTT0Vcy0E4" height="385" width="480" Videolla on esitelty muistin lisäys vanhaan koneeseen, se nopeuttaakin konetta useissa tapauksessa runsaasti.

Muutamia usein kysyttyjä kysymyksiä keskusmuistia koskien:

1. miksi keskusmuisti on keskeinen osa tietokonetta? 2. pystytkö lisäämään koneeseen muistia rajattomasti? 3. minkä vuoksi muistien hinnat vaihtelevat keskenään suuresti? 4. mitä ram tarkoittaa? 5. ddr, ddr2 ja ddr3. Mikä on ero? 6. mitä erilaisia muistitekniikoita on olemassa? 7. minkälaisilla datanopeuksilla uusimmat muistit toimivat?

1. Keskusmuistiin tallennetaan tietokoneen käytönaikaiset datat kuten käyttöjärjestelmän ohjelmat, suoritettavat ohjelmat yms. mikäli keskusmuistin koko on liian pieni voi käyttöjärjestelmä joutua käyttämään kiintolevyä osana keskusmuistia (swappaaminen), joka on todella hidasta. 2. Emolevy tukee vain tiettyyn rajaan asti muistia, myös jos käytössä on 32-bittinen käyttöjärjestelmä se rajoittaa osoiteavaruutta 2^32 joka on noin 4Gt 3. Ylikellotukseen suunnatut muistit ovat muita kalliimpia ja niitä voidaan ajaa suuremmalla kellotaajuudella kuin mitä muita, yleensä niissä on vielä alumiinen siili päällä tai jopa lämpöputki. DDR-muistit ovat yleensä kalliimpia kuin DDR2-muistit, koska niitä ei enää valmisteta. 4. RAM = Random Access Memory 5. DDR, DDR2 ja DDR3 ovat eri sukupolvelta, DDR3 on uusin ja selkeästi nopein ei kuitenkaan vielä yleisin. DDR2 on tämän hetken yleisin muistisukupolvi. Eri muistit eivät käy keskenään toistensa kanssa 6. DDR-muistit käyttävät DRAM muistitekniikkaa, joka on hyvin yksinkertainen kondensaattorin ja MOSFET transistorin muodostama kytkentä, joka on erittäin halpa valmistaa, mutta sitä pitää virkistää tietyin väliajoin. Toinen yleinen mm. sulautetuissa järjestelmissä ja prosessorin välimuistissa käytettävä muistitekniikka on SRAM jonka yksi solu sisältää 6 MOSFET transistoria. SRAM-muistia ei tarvitse virkistää vaan se säilyttää tilatietonsa aina kun virta on kytketty. Muita yleisiä muistitekniikoita (ei käytetä keskusmuisteissa) ova mm. Flash ja EEPROM 7. Uusimmat DDR3-muistit toimivat mm. 1066 MHz, 1333 MHz, 1600 MHz nopeuksilla


 * Latenssit**

Mikä ihme on 5-5-5-15?

Pc-käyttäjä törmää asiaan lähinnä latenssien eli viiveiden kohdalla. Muistipiirien latenssit ilmoitetaan esimerkiksi muodossa 7-7-7-15, ja ne viittaavat neljään eri viiveeseen.

Cas-latenssi (column address strobe latency, cl) kertoo kuinka monta muistisirun kellopulssia kestää tavoittaa haluttu sarake. Rcd (ras-to-cas delay) kertoo kuinka monta kellopulssia tarvitaan ras- (row address strobe) ja cas-hakujen välillä. Rp (ras precharge) kertoo kuinka monta kellopulssia kestää sulkea yksi rivi ja avata toinen.

Ras-latenssi kertoo kuinka monta kellopulssia kestää tavoittaa haluttu rivi.

Muistin valmistaja ohjelmoi suositellut asetukset muistikamman elektroniikkaan, josta tietokoneen bios asettaa ne automaattisesti käynnistyksen yhteydessä. Useat biosit antavat käyttäjälle mahdollisuuden muutella itsekin latenssiasetuksia. Niinpä ylikellottajat kokeilevat erilaisia arvoja yksi kerrallaan ja yrittävät nostaa suorituskykyä. Liian tiukoilla asetuksilla muisti ei kuitenkaan toimi luotettavasti, ja kone kaatuu virheisiin.

Latenssi ilmoitetaan kellopulsseissa, joten viiveiden todellinen kesto riippuu myös kellotaajuudesta. Esimerkiksi ddr2-muistimoduulin latenssit voivat 533 megahertsin kellotaajuudella olla luvuissa 4-4-4-11. Sama muistimoduuli voi pystyä myös 667 megahertsin nopeuteen, mutta latenssit kasvavat lukemiin 5-5-5-13. Suurempiin viivelukemiin ei kulu yhtään enempää aikaa, koska yksittäinen kellopulssi on lyhyempi korkeamman kellotaajuuden vuoksi.

Ddr, ddr2 ja ddr3. Mikä on ero?

Vuosituhannen vaihteessa tietokoneissa käytettiin sdram-muisteja (synkroninen dram). Vuoden 2001 tienoilla vaihdettiin nykyisiin ddr-muistitekniikoihin. Double data rate viittaa siihen, että yhden kellojakson aikana muistista saadaan kaksi datatietoa yhden sijasta.

Ddr-muisteja on valmistettu lähinnä 100–200 megahertsin todellisilla kellotaajuuksilla. Ddr-tekniikan tuplauksen myötä niitä myydään "tehollisen kellotaajuuden" kaksinkertaisilla luvuilla, eli nimillä ddr200–ddr400. Kellotaajuudesta riippuen ddr-muistit voivat välittää dataa 1,6–3,2 gigatavun sekuntinopeudella. Tästä johtuvat muistien toiset nimitykset, pc1600–pc3200.

Ddr2-muistit ovat yleistyneet vuoden 2003 jälkeen. Ddr2:ssa sirun i/o-liikennettä ajetaan kaksinkertaisella nopeudella. Näin 200 megahertsin ddr2-muistin väylänopeus on 400 megahertsiä. "Tehollinen nopeus" on nyt 800 megahertsiä, ja suurin datanopeus tuplaantuu 6,4 gigatavuun sekunnissa. Ddr2-muisteja myydään yleensä luokissa ddr2-400–ddr2-800, ja pc3200–pc6400.

Nopeus kasvaa – ja latenssit

Tekniikoista uusin, ddr3, on tullut ensimmäisiin koneisiin tänä vuonna. Ddr3:ssa i/o-nopeus on edelleen kaksinkertaistettu. Peruskellotaajuudet ovat samoja, mutta "tehollinen nopeus" kasvaa jo luokkaan 800–1600 megahertsiä (ddr3-800–ddr-1600). Datanopeus nousee tulevaisuudessa jopa 12,8 gigatavuun sekunnissa (pc6400–pc12800). Myös virrankulutus laskee, kun käyttöjännite tippuu 1,5 volttiin aikaisemmasta 1,8 voltista (tai ddr:n 2,5 voltista).

On kuitenkin muistettava, että latenssit eli viiveet ovat kasvaneet jokaisella päivityskerralla. Esimerkiksi ddr2-muistissa tyypillinen latenssi on luokkaa 5-5-5-15, ja nopeimmat ddr2-1067-muistit pääsevät 4-4-3-11:n tapaisiin lukemiin. Ensimmäiset ddr3-1067-muistit toimivat viiveillä 7-7-7-20. Ddr3-1333-muistilla lukemat voivat nousta jo 9-9-9-25-tasolle. Ddr3-nousee parhaaksi vaihtoehdoksi vasta sitten, kun muistivalmistajat kehittävät nopeampia ja pienemmillä latensseilla varustettuja piirejä. Intel on jo lisännyt ddr3-tuen ensimmäisiin emolevypiirisarjoihinsa. AMD käyttää prosessorien sisäisiä muistiohjaimia, joten päivittäminen on paljon vaikeampaa.

Nopeampi muistien kellotaajuus kasvattaa datamäärää jonka muisti ehtii hakea tai tallettaa aikayksikköä kohti. Kaistanleveys siis kasvaa. Suurempi kellotaajuus on siis parempi jos kyse on suuren datamäärän liikuttelusta muistissa.

Latenssi taas kertoo sen kuinka kauan muistilta kestää hakea haluttu tieto syövereistään. Latenssit ovat siis tärkeitä jos siirreltävät datamäärät ovat pieniä, ja tarvittava tieto kriittisen tärkeää ohjelman suorituksen jatkumiselle.

Näissä latensseissa tulee huomata se, että ne kertovat kuinka monta MUISTIEN-kellojaksoa dataa pitää odotella.

Esimerkki: jos latenssi on 2,5 kellojaksoa, muistien taajuuden ollessa 400MHz on viive siis ajassa mitattuna (1 / (400 * (10^6))) * s * 2,5 = 6,25 nanosekuntia. Jos taas latenssi on 5 kellojaksoa, muistien taajuuden ollessa 1000MHz on viive ajassa mitattuna (1 / (1 000 * (10^6))) * s * 5 = 5 nanosekuntia.

Kuten tästä huomataan, on jälkimmäinen muisti nopeampaa sekä kaistanleveydessä että aikalatenssissa, CAS2,5@400MHz=6,25nanosekuntia vs. CAS5@1000MHz=5nanosekuntia.

Latensseja verratessa tulee siis huomata että todellinen aikaviive, jonka suorittimen täytyy dataa odottaa, riippuu latenssilukeman lisäksi muistien kellotajuudesta.

Muisteja kannattaa siis ajaa suuremmalla kellotaajuudella, sekä suuremmalla latenssilla. Sillä tällöin kaistanleveys kasvaa, sekä todellinen aikaviive pienenee 7,5ns -> 6ns

=**Massamuisti**=

Kiintolevy, levyasema, tai umpilevy (puhekielessä myös kovalevy ja kovo) on tietokoneeseen kiinteästi asennettu levymuisti, jota käytetään tietokoneen massamuistina. Siihen tallennetaan ohjelmat ja muut tiedostot. Se tallentaa tiedon yhden tai useamman pyörivän metalli- tai lasikiekon pinnalla olevaan magneettiseen materiaaliin. Tiedot säilyvät kiintolevyllä myös ilman tehonsyöttöä.Levyperustaisen kiintolevyn korvaavaksi massamuistiksi on yleistymässä SSD-puolijohdelevy, erityisesti sulautetuissa järjestelmissä.

Kiintolevyn kiekoille tieto tallentuu magneettisesti. Kirjoitettu tieto kirjoitetaan bitti kerrallaan jonoihin, ympyränmuotoisille raidoille tai urille. Magneettikenttiin tallennettu data saadaan muutettua sähköiseksi, kun lukupään ohi liikkuva magneettinen varaus indusoi siihen sähkövirran. Virran muutokset tulkataan signaaleiksi, jotka muutetaan ohjauselektroniikan avulla käyttökelpoiseen muotoon.

Levyn tallennuskapasiteetti ilmoitetaan gigatavuina (lyhenne Gt tai GB, 1 000 000 000 tavua) tai joskus megatavuina (lyhenne Mt tai MB, 1 000 000). On syytä huomata, että käyttöjärjestelmät esittävät levyn kapasiteetin yleensä gibitavuina, kahden potensseina, eli gigatavu on 230 eli 1 073 741 824 tavua. Muita valmistajien ilmoittamia ominaisuuksia ovat


 * tehonkulutus (W)
 * kierrosnopeus (rpm)
 * äänekkyys (db (A))
 * keskimääräinen vikaantumisväli (engl. MTBF: Mean Time Between Failure)
 * iskunkestävyys (G)
 * hakuaika, uuden tiedon kohdalle lukupäältä siitymiseen kuluva aika (ms)
 * tiedonsiirtonopeus, suuren tietomäärän kirjoitus- tai lukunopeus kiintolevyn ja keskusmuistin välillä (Mt/s).

Yleisimmät PC-tietokoneisiin tai työasemiin tarkoitetut levyasemat ovat nykyään kooltaan 3,5 tuumaa. Niiden kapasiteetti vaihtelee 40 GB:n ja 2 TB:n välillä, pyörimisnopeus 7 200 rpm–15 000 rpm (kierrosta minuutissa). Siirtonopeus on tyypillisesti 50 megatavua sekunnissa, On olemassa myös 1,8 ja 2,5 tuuman kokoisia kannettavien tietokoneiden kiintolevyjä, jotka ovat tyypillisesti kapasiteetiltaan pienempiä (8–500 GB) kuin pöytäkoneiden vastaavat. Niiden pyörimisnopeus on myös pienempi (4200–5400 rpm, joissain malleissa 7 200 rpm) virrankulutuksen vähentämiseksi. 5¼ tuuman levyt ovat jo poistuneet markkinoilta.

media type="youtube" key="9eMWG3fwiEU" height="385" width="480" Videolla kiintolevy avattuna

SSD-levyt ovat ylivertaisia nopeudessa verrattuna tavallisiin HDD-levyihin verrattuna, seuraavassa muutamia testituloksia







Kuten näkyy, lukunopeudet ovat huomattavasti suurempia ja latenssi murto-osa kiintolevyn vastaavasta

=Näytönohjain=

Näytönohjain on tietokoneen komponentti, joka huolehtii tekstin ja grafiikan piirtämisestä näytölle. Vanhastaan näytönohjaimet ovat toimineet pelkkinä kuvapuskureina, jotka muuttavat näyttömuistiin tallennetun kuvan ajoitetuksi videosignaaliksi, mutta nykyaikaisissa näytönohjaimissa on lähes poikkeuksetta myös omia piirto- ja laskentaominaisuuksia, jotka suorittavat erilaisten kuvioiden piirto-operaatioita ja esimerkiksi 3D-vektorilaskentaa hyvin nopeasti. Näytönohjaimen vaikutus tietokoneen nopeuteen pelikäytössä on keskeinen

Kuvassa PCI-E väylään tuleva GTX480 näytönohjain

AGP-väylään sopiva HD4650

Mitä tulee huomoida näytönohjainta ostaessa?


 * Väylä – PCI-E käytössä nykyisin AGP-väylä myös vanhemmissa koneissa
 * Soveltuvuus omaan käyttöön – turha hankkia kallista ja nopeaa ohjainta jossei aio pelata
 * Tehon kulutus – riittääkö virtalähteessä teho? Saattaa koitua ongelmaksi ennenkaikkea high-end näyttiksissä ja kahden näyttiksen kokoonpanoissa

media type="youtube" key="1DPQW0e9ufM" height="385" width="640" Näytönohjaimen asentaminen on niin helppoa, että koulutettu apinakin siihen pystyy

=Optiset levyt CD/DVD=


 * CD**

CD (lyhenne sanoista compact disc) on optinen digitaalisen tiedon tallennusmedia, joka tuli markkinoille 1980-luvulla alun perin äänen tallennusta varten. CD:lle voidaan kirjoittaa tietokoneella käytettävää binääridataa tai ääntä, kuten musiikkia. Kaupallisesti tuotettavissa CD:ssä tieto on valmiiksi kirjoitettuna, eikä niitä voi uudelleenkäyttää tallennukseen. 1990-luvulla yleistyivät kirjoittavat CD-R-asemat tietokoneiden lisälaitteina ja vähän myöhemmin audiolaitteisiin lukeutuvat CD-tallentimet, jotka toimivat samalla periaatteella. Tämä mahdollisti paitsi CD-levyjen käytön oman datan tallennukseen, myös kaupallisten julkaisujen kopiointiin. Myös stereoille valmistettiin omia kirjoittavia levyasemia, jotka mahdollisti omien Audio CD -levyjen teon esimerkiksi C-kasetilta; tämä vaati tyhjän CD-levyn, jossa on merkintä "Digital Audio"

CD-levy kotelossaan


 * DVD**

DVD (alk. digital video/versatile disc, digitaalinen video/monikäyttölevy) on optinen datan tallennusväline. DVD:n yleisimmät käyttötavat ovat videokuvan ja tiedon tallennus. DVD muistuttaa ulkoisesti CD-levyä.

DVD voi sisältää dataa useissa formaateissa


 * DVD-Video (elokuvien kuvan ja äänen tallentamiseen)
 * DVD-Audio (high-end-tasoisen äänen tallentamiseen)
 * DVD-Data (datan tallentamiseen)

DVD-media voi olla


 * DVD-ROM (vain luku, painettu, hopean- tai kullanvärinen)
 * DVD+R/RW (R = kertatallenteinen, RW = uudelleenkirjoitettava)
 * DVD-R/RW (kuten yllä, mutta eri standardi)
 * DVD-RAM (uudelleenkirjoitettava hajasaantilevy)

Ensimmäiset levyt tarjosivat mahdollisuuden kaksipuoliseen tallennukseen ja kahteen tallennuskerrokseen per levyn puoli. Levyjä voitiin kuitenkin tallentaa vain prässäämällä. Ensimmäiset DVD-tallentimet tulivat markkinoille 2000, jolloin formaattien välille syntyi formaattisota.

Formaattien nimissä "+" ja "-" viittaavat kahteen, osittain yhteensopivaan tekniseen standardiin. Standardit ovat likimain yhtä suosittuja, ja suurin osa DVD-laitteista tukee niistä kumpaakin. "-" -standardin formaatit


 * DVD-R on yleisin, kerran tallennettava yksipuolinen ja yksikerroksinen levy, jolle voi tallentaa 4,7 Gt dataa.
 * DVD-RW on useaan kertaan tallennettava vastaava levy.
 * DVD-R DL on kaksikerroslevy, jolle mahtuu 8,5 Gt dataa.
 * DVD-RAM tarvitsee yhteensopivan lukulaitteen, levyt ovat usein koteloissa ja niille voidaan tallentaa 4,7 Gt dataa per puoli.

"+" -standardin formaatit


 * DVD+R vain kerran tallennettava.
 * DVD+R DL kaksikerroksinen DVD+R, jolle mahtuu 8,5 Gt dataa.
 * DVD+RW uudelleenkirjoitettava 4,7 Gt; voidaan toistaa tavallisessa soittimessa, se on myös yleisin kotikäytössä.
 * DVD+RW DL kuten DVD+R DL, mutta uudelleenkirjoitettava.

Eroa DVD-/+RW ja DVD-RAM -levyissä on se, että RW-levyn voi pyyhkiä ja uudelleentallentaa noin tuhat kertaa. RAM-levyn taas voi pyyhkiä ja uudelleentallentaa otaksuttavasti jopa satatuhatta kertaa.

=Virtalähde=

Virtalähteen tarkoitus on muuntaa vaihtojännite tietokoneen komponenteille sopivaksi tasavirraksi. Seuraavassa muutamia usein kysyttyjä kysymyksiä virtalähdettä koskien:

1. Mikä on virtalähde? 2. Miten se toimii? 3. Miksi tietokoneen tehonkulutus on tärkeää saada mahdollisimman matalaksi? 4. Mikä on virtalähteen hyötysuhde? Ja mitä tarkoitetaan hyötysuhteella? 5. Mikä on ATX-virtaliitin? 6. Mikä on P4-liitin? 7. Mitä tarkoittaa CE-merkintä?

1. Virtalähde hoitaa 230 voltin vaihtojännitteen muuntamisen tietokoneen komponenteille sopivaksi tasajännitteeksi mm. 12V, 5V, 3,3V 2. Tietokoneen virtalähteet käyttävät hakkuritekniikkaa. Hakkurivirtalähteet perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Hakkurimuuntimissa energiaa syötetään ottopuolelta kelan magneettikenttään ja puretaan kenttään varastoitunut energia muuntimen antopuolelle. Energian siirto perustuu kelan ensiövirran nopeaan katkomiseen, jolloin hakkurin kela toimii suurtaajuisen muuntajan tavoin. Hakkuriperiaatteella saavutetaan korkea hyötysuhde ja periaatetta voidaan soveltaa kaikkeen sähkönmuokkaukseen sekä vaihto- että tasasähköllä ja sekä jännitteen nostamiseen että alentamiseen. 3. Tietokoneen tehonkulutus on tärkeä saada mahdollisimman alas ennen kaikkea rahan säästön takia. Kotikoneessa tuskin on paljoakaan merkitystä kuluttaako tietokone sähköä 30e:n vai 40e:n edestä, mutta isoissa firmoissa joissa saattaa olla tuhansia koneita ovat erot huomattavia. 4. Virtalähteen hyötysuhteella tarkoitetaan lukua siitä miten tehokkaasti sen seinästä kuluttama wattimäärä saadaan hyötykäyttöön, eli tietokoneen komponenteille. Virtalähteissä käytetään yleensä prosenttimäärää kuvaamaan hyötysuhdetta. Eli jos virtalähteen hyötysuhde on 80% ja se ottaa verkosta 100W menee 80W siitä hyötykäyttöön loput 20W menee virtalähteen lämpiämiseen. 5. ATX-virtaliitin on nykyisin 24 pinninen liitin se tuo emolevylle jännitteet, ennen käytössä oli myös 22 pinninen versio. 6. P4-liitin on prosessorin lisävirtaliitin. Siinä on kaksi 12V johtoa ja kaksi maajohtoa 7. CE-merkintä on valmistajan ilmoitus siitä, että tuote täyttää sitä koskevat Euroopan unionin vaatimukset

media type="youtube" key="G8BMfSkqUp4" height="385" width="640" Erittäin hyvä video jossa käsitellään mm. kuinka tehokas virtalähde kannattaa ostaa ja miksi laadukkaan virtalähteen hankkiminen on niin tärkeää

=Kotelo=

Tietokoneen kotelo on kotelo, johon asennetaan tietokoneen sisäiset osat, kuten emolevy, laajennuskortit, levyasemat ja virtalähde.

PC-tietokoneiden muuttuessa massatuotteiksi kotelot ja virransyöttö on standardoitu, tehontarpeen kasvaessa virransyötön ja lämmönhallinnan merkitys on kasvanut. Varhaisin "standardi" oli ns. AT-kotelo. AT-nimellä nimitettiin aluksi Intel 80286 -suorittimella varustettua IBM AT -tietokonetta, sen klooneja ja varhaisia 386-koneita. AT-standardia ei ilmeisesti ole kirjoitetussa muodossa, ja se lienee syntynyt muiden valmistajien kopioidessa IBM:n ratkaisut. Täysikokoinen AT-emolevy on kooltaan 12" × 13,8". Ns. Baby-AT on kooltaan 8,57" × 13,04", eli samankokoinen kuin IBM PC-XT:n emolevy, mutta sen ruuvinreiät ovat eri paikoissa, jotta emolevyn voi kiinnittää AT-koteloon.

Vuonna 1995 otettiin käyttöön standardoidut ATX-kotelot, jossa virransyöttöä parannettiin ja emolevyn liittimet siirrettiin kustannusten vähentämiseksi näkymään suoraan kotelon takareunasta ulos.

media type="youtube" key="e-igk9kT2P8" height="385" width="640" Videossa esitellään Antec 902 kotelon ominaisuuksia

=USB-kiintolevyt=



USB-kovalevyt ovat kätevä tapa siirtää paljon tiedostoja tai varmuuskopioida tiedostoja. USB-levyjen ongelmana on USB2 standardin hitaus: käytännön siirtonopeus on noin 25MB/s tietämillä vaikka kiintolevy itsessään olisi paljonkin nopeampi. Korvaajaksi tulee USB3 joka mahdollistaa "täyden" nopeuden levyiltä: siis niin nopeasti kuin kiintolevy tietoa pystyy siirtämään. Tulevaisuudessa Flash-tekniikka eli SSD levyt tulevat korvaamaan perinteiset kiintolevyt myös tällä sektorilla.

=Näyttö=

Tietokonenäyttö eli monitori on tietokoneen oheislaite, joka antaa käyttäjälle välitöntä visuaalista palautetta. Sana näyttö voi tarkoittaa itse laitetta tai sitä, mitä sen kuvaruudussa näkyy, ja täsmällisemmin nimenomaan laitetta voidaan kutsua myös näyttimeksi.

Näytöt voidaan tekniikkansa perusteella jakaa kahteen pääluokkaan: emittoiviin eli valoa säteileviin ja ei-emittoiviin eli valoa heijastaviin.

Kannettavissa tietokoneissa eri tekniikoilla toteutettuja ohuita nestekide- eli LCD-näyttöjä on käytetty jo pitkään. Halvimpien pöytäkoneidenkin seurana ne alkoivat olla vakio varusteita pian vuosituhannen alun jälkeen.

Nestekidenäyttöjen tuumakoot eivät ole suoraan verrannollisia kuvaputkinäyttöjen tuumakokoihin, sillä kuvaputkinäytöistä mitataan kuvaputken halkaisija, mutta nestekidenäytöistä todellinen kuva-ala. 15-tuumainen nestekidenäyttö vastaakin kuva-alaltaan suunnilleen perinteistä 17 tuuman kuvaputkinäyttöälähde.

Nestekidenäytössä on perinteisen digitaalisen DVI-liitännän lisäksi usein HDMI-liitäntä, joka siirtää myös ääntä. Monista löytyy yhä tuki myös vanhalle analogiselle VGA-liitännälle.

Nestekidenäytön paneeli koostuu pienistä soluista, joita ohjataan sähkövirralla. Näytön valaistuksen hoitaa paneelin takana oleva taustavalo.

Nestekidenäytön kuva on terävä, eikä siinä esiinny kuvaputkelle ominaisia muotovääristymiä. Taustavalon ansiosta näytön kirkkaus on kuvaputkinäyttöjä huomattavasti parempi. Uudet TFT-näytöt toistavat myös eri värisävyt kohtuullisen tarkasti, mutta yleisesti ottaen vain harvat TFT-näytöt kelpaavat värintoistoltaan ammattimaiseen kuvankäsittelyyn. Toinen nestekidenäyttöjen etu on pieni tilantarve. Ne eivät vaadi syvyyssuunnassa kuin murto-osan kuvaputkinäyttöjen viemästä tilasta. Ohut näyttö vie vähän pöytätilaa ja vähäisen painonsa vuoksi näytön paikkaa voi tarvittaessa helposti siirtää.

Nestekidenäyttöjen huonoja puolia on se, että kuvan terävyys riippuu esitysresoluutiosta. Lisäksi vanhojen nestekidenäyttöjen katselukulma oli hyvin rajallinen: kuva heikkeni siirryttäessä pois näytön edestä tai muutettaessa katselukulmaa pystysuunnassa. Nykyisissä näytöissä ilmiötä ei juurikaan huomaa.

Nestekidenäyttö on suunniteltu käytettäväksi tietyllä kuvatarkkuudella. Suurempaa tarkkuutta ei ole mahdollista käyttää. Jos matalampaa tarkkuutta halutaan käyttää koko näytöllä, kuva täytyy skaalata eli venyttää näytölle, jolloin kuvasta tulee sumea tai vanhemmissa näytöissä heikon skaalausjärjestelmän takia palikkamainen.



Ja lopuksi vielä kuva kaikista mahdollisista tietokoneen liitännöistä: http://www.ritke.fi/~mechax/upload/computer_hardware_chart.jpg