MASSIMO UBERTINI COME ASSEMBLARE UN PC

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1 MASSIMO UBERTINI COME ASSEMBLARE UN PC

2 COME ASSEMBLARE UN PC 1. ATTREZZATURA Tappetino e braccialetto antistatici Le Scariche Elettrostatiche possono danneggiare la CPU, l unità disco, le schede aggiuntive e altri componenti. Prendere sempre le seguenti precauzioni prima d installare un componente del sistema. 1. Scollegare sempre il cavo di alimentazione dal PC prima di iniziare il lavoro. 2. Indossare un braccialetto antistatico che deve essere collegato con l apposita pinzetta a una parte metallica del case prima di maneggiare un componente. Se non si ha un braccialetto antistatico, mantenersi a contatto con la parte metallica del case durante ogni procedura che richieda protezione dalle scariche. 3. Non togliete un componente dal suo involucro protettivo (busta antistatica) fino a quando non si è pronti ad installarlo, quindi posizionarlo sul tappetino antistatico prima dell installazione con massa a terra, in questo caso, si deve connettere il cavo del braccialetto al tappetino e quest ultimo al case. 4. Tenere i componenti per i bordi e non toccare i circuiti e/o i contatti. Cacciaviti Due cacciaviti, uno a croce e uno a testa piatta. Pinzette Un paio di pinzette di plastica o altro attrezzo simile per sistemare i ponticelli e recuperare le viti cadute. Bomboletta aria compressa Serve più per la manutenzione che per la costruzione, ma è utile per pulire e rimuovere residui da componenti di seconda mano. Illuminazione adeguata Una lampada riposizionabile si rivela davvero utile. Una piccola torcia è invece essenziale. maniera logica. A parte un eventuale guasto hardware in uno specifico componente, peraltro facilmente diagnosticabile, stai certo che i tuoi sforzi saranno premiati. Come assemblare un PC um 1 di 92

3 2. CASE È il contenitore all'interno del quale sono montati i diversi componenti, i parametri da considerare all'atto della scelta. 1. Formato: definisce le specifiche meccaniche, elettriche e termiche. AT (Advanced Technology 1984), Baby AT (1990), ATX (AT extended 1995); PicoBTX (Balance Technology extended sistemi ultra compatti), MicroBTX (sistemi compatti) e BTX (piattaforme desktop). 2. Dimensione (Lunghezza * Larghezza * Altezza): compatto, slimline (tra 7 e 12 cm), all in one, desktop, micro-tower (tra 33 e 38 cm), mini-tower (tra 38 e 48 cm), mid-tower (43 cm), full-tower (tra 53 e 66 cm). 3. Materiale. 4. I/O frontale. È un investimento a lungo termine, poiché il suo ciclo di vita è più lungo di quello di tutti gli altri componenti di un PC. A questi seguono una serie di criteri che devono essere presi in considerazione per una corretta scelta del case: funzionalità, estetica, robustezza, spazio interno, la presenza di numerosi vani di espansione: minimo quattro da 5 ¼ esterni e tre da 3 ½ interni, chiusura tramite serratura, in modo da evitare intrusioni non autorizzate. Alcuni case integrano anche un sensore di rilevamento antintrusione a contatto con il pannello laterale. Il fattore raffreddamento è determinante per la durata nel tempo dei vari componenti del sistema. Lo studio del flusso termico all interno del telaio conduce all adozione di almeno tre ventole, perché tre sono le zone del case. 1. Frontale (immissione): 80/92/120 mm da cui entra l aria fresca sia tramite una ventola sia per depressione, le ventole possono essere anche più di una. 2. Superiore (emissione): 80/120 mm dell alimentatore e ventola posta sul tetto del case. 3. Posteriore (emissione): ventola di espulsione da 80/90/120 mm che estrae l aria calda. Per avere delle temperature ottimali, è indispensabile che la quantità d aria in uscita sia maggiore rispetto quella in entrata, evitando così un ristagno d aria calda all interno del case. Le tre soluzioni più diffuse. 1. Dissipatori (resistenza termica C /W, minore è il valore maggiore è la quantità di calore estratto per conduttività). 2. Ventilazione forzata. I dati che interessano per la ventilazione forzata sono cinque. 1. Assorbimento di corrente (volt). 2. Piedi cubici al minuto (CFM): di aria che la ventola riesce a muovere. 3. DB/A: non è in decibel l unità di misura, il db/a corregge il valore misurato in base alla frequenza del suono. 4. RPM (Revolutions Per Minute). Come assemblare un PC um 2 di 92

4 5. Supporto di rotazione: 5.1. bronzine (Sleeve Bearing) richiede una lubrificazione periodica, costa meno e dura di meno; 5.2. cuscinetti a sfere (Ball Bearing), vibra di meno ma è più costosa. Dimensioni e numero di giri delle ventole influiscono sulla rumorosità; dispositivi di termoregolazione provocano ronzii dovuti all accelerazione delle ventole per questo motivo è consigliabile ricoprire le paratie di materiale fonoassorbente. Attenzione che il materiale fonoassorbente potrebbe alterare lo scambio termico del vostro case, compromettendo le temperature. 3. Raffreddamento ad acqua Al posto dell aria, dissipatore passivo, ci si serve dell acqua capace di trasportare meglio il calore. Infatti, il coefficiente di conducibilità termica dell aria (watt su metro per grado Kelvin) è pari a 0,026, mentre quello dell acqua ha un valore di 0,62. L unità di raffreddamento deve essere in alluminio, materiale che agevola la dissipazione del calore, e può essere posizionata all esterno del case, oppure all interno in due slot liberi da 5 ¼. La CPU non può essere a diretto contatto con l acqua, per questo motivo si utilizzano degli scambiatori di calore: waterblock. Questi dispositivi sono fissati sulla CPU con una staffa. Ci sono diversi tipi di staffe, ciò cambia in base al tipo di socket della CPU. La CPU, funzionando, si riscalda e trasmette per contatto il proprio calore allo scambiatore; quest ultimo è percorso al suo interno da acqua e quindi cede il calore accumulato al fluido. Di waterblock ce ne sono di diversi tipi; può essere realizzato interamente in rame, oppure la parte superiore in plexiglas e quella a contatto con la CPU in rame, questa soluzione è adottata nei sistemi modding. Attenzione al sensore termico che può essere posizionato sia sulla parte inferiore del waterblock sia sulla CPU, ma non sul core. Una scheda PCI serve per trasferire le informazioni sul display. Sul retro del case dovranno essere collegate le altre estremità dei tubi dell acqua. Versare il refrigerante nell unità di raffreddamento. Nel BIOS, nella sezione, Hardware Monitor, disabilitare la voce CPU Fan Speed, altrimenti sarà segnalato un errore perché non trova la ventola. Accendere il PC, il livello del liquido refrigerante diminuirà perché defluirà nei tubi, per questo si dovrà rabboccare per ripristinare il livello precedente. L acqua, a sua volta, è da una parte introdotta nel waterblock, dall altra espulsa: una volta riscaldata è inviata ad una tanica di raccolta, dalla quale sarà nuovamente prelevata per essere introdotta nel waterblock a raffreddare la CPU. Il circuito di raffreddamento è chiuso: l acqua è spostata per mezzo di una pompa e raffreddata da un radiatore. Vantaggi: rumore contenuto. Svantaggi: la temperatura esterna dell ambiente in cui si trova il radiatore. Come assemblare un PC um 3 di 92

5 Il raffreddamento a liquido può essere integrato nel case. Esistono due tipologie di kit: quelli già completi, per esempio Thermaltake e CoolerMaster, destinati ad utenti che cercano solo la stabilità del PC, e quelli da assemblare in cui l utente sceglie tutti i componenti del proprio raffreddamento a liquido (waterblock, radiatore, pompa), per esempio Lunasio e Ybris, destinati ad utenti che desiderano overclockare il PC. 4. Heat pipe È un circuito di raffreddamento a liquido completamente sigillato che, per raffreddare un componente o un flusso d aria, non necessita di una pompa meccanica per la movimentazione del liquido interno. Le pareti del heat pipesono infatti rivestite di un materiale capillare saturo di fluido, come ad esempio lo stoppino di una lampada a petrolio, e quando sono a contatto con una massa calda ne assorbono il calore tramite il cambiamento di stato del liquido stesso. Nella parte calda, chiamata evaporatore, il liquido si riscalda ed evapora dal materiale capillare assorbendo il calore latente fornito dalla fonte di calore. Successivamente questo vapore si trasferisce nella parte fredda (condensatore), in cui, ritornato allo stato liquido, è assorbito dal materiale presente sulle pareti del heat pipe. A questo punto il liquido, per gravità o per capillarità, ritorna nell evaporatore dove il ciclo ricomincia. Grazie a questo meccanismo risulta quindi possibile raffreddare in maniera efficiente una qualsiasi fonte calda senza la necessità di utilizzare componenti con parti in movimento, massimizzando così la silenziosità del sistema. Ogni flusso di corrente elettrica genera un campo elettromagnetico di largo spettro: il case deve funzionare anche come schermo elettromagnetico. La possibilità di poter operare in adeguate condizioni di sicurezza: il telaio del case non deve avere né bordi affilati né spigoli acuminati. Esistono varie tipologie di case. Tipologia Desktop LCD/PC Descrizione Case orizzontale, da scrivania, il video può essere appoggiato sul case. Sono disponibili case micro desktop delle dimensioni di un foglio di carta A4 per client aziendali. Poco espandibili, ma molto interessanti dal punto di vista ergonomico. Possono essere sistemati, in verticale, accanto al monitor, ed occupano pochissimo spazio. Il case corrisponde alla base e/o al retro del monitor LCD, sono poco espandibili, ma permettono di ridurre al minimo lo Scheda madre per PC-AT BABY-AT LPX ATX MICRO-ATX NLX BTX MICRO-ATX NLX MICRO-BTX Alimentatore LPX LPX ATX ATX ATX ATX ATX ATX ATX Come assemblare un PC um 4 di 92

6 Mini Tower Tower Rack spazio utilizzato. Case verticale, da scrivania o da pavimento. Le due tipologie differiscono principalmente per altezza. Case orizzontale con staffe laterali per il montaggio in armadi attrezzati (rack). BABY-AT ATX, BTX ATX LPX ATX ATX Modding Si vuole indicare quel settore dell informatica dedicato alla personalizzazione del proprio PC. Tutto ciò è possibile grazie all utilizzo di neon, cavi round, ventole luminose, LED, griglie accattivanti, oppure modifiche riguardanti il proprio hardware. Il modder, persona che si dedica alla personalizzazione del PC, può disporre di un case totalmente in plexiglas (non risponde alla normative per le emissioni elettromagnetiche), quindi completamente trasparente, oppure modificando il proprio con la realizzazione di finestre trasparenti. Come assemblare un PC um 5 di 92

7 3. ALIMENTATORE Le prese elettriche a muro sono da 220 Volt in corrente alternata AC (Alternate Current) e frequenza 50 Hz (la corrente cambia direzione 50 volte al secondo), le componenti elettroniche del PC funzionano in corrente continua a bassa tensione, minore di 12 Volt DC (Direct Current). Il ruolo dell'alimentatore è quindi quello di trasformare la corrente alternata in continua e di distribuirla alle varie componenti del PC. Oltre a questo, l'alimentatore provvede a stabilizzare eventuali cambiamenti di tensione in ingresso per cercare di fornire una tensione costante alle componenti interne del PC. Negli Stati Uniti la tensione è di 110 Volt alternata a 60 Hz. Molti alimentatori hanno posto dietro uno switch (deviatore o commutatore) per permettere di essere utilizzati sia in Europa sia negli Stati Uniti; è bene fare molta attenzione che lo switch sia impostato correttamente, soprattutto nel caso in cui il PC sia stato acquistato direttamente da un fornitore straniero. L alimentatore è il componente più trascurato quando si acquista un PC; da esso dipende la completa stabilità del sistema. Uno dei parametri caratterizzanti un alimentatore è la potenza erogabile (watt). Gli alimentatori normalmente in commercio hanno potenze che possono variare. L'attività dell'alimentatore sviluppa una notevole quantità di calore e per questo motivo, gli alimentatori sono dotati di una o più ventole di raffreddamento, di cui è importante verificare periodicamente il corretto funzionamento: problema della rumorosità. Per esempio, dopo lo spegnimento del PC, l alimentatore mantiene in funzione la ventola fino a quando la temperatura interna non diminuisce. Non aprire mai un alimentatore Il condensatore all'interno mantiene una carica elettrostatica per molto tempo anche se l'alimentatore non funziona ed è scollegato. Come calcolare la potenza necessaria Prima di acquistare un alimentatore è bene valutare la potenza necessaria alla configurazione. È bene verificare i diversi assorbimenti delle periferiche installate, sommarli e aggiungere un margine di sicurezza del 10% sul totale ottenuto. Motherboard = 30 W; CPU = 100 W; scheda grafica = 75 W; 8 W per ogni modulo di memoria; 25 W per ogni disco rigido e unità ottica; 3 W per ogni ventola. L alimentatore ideale è un modello con potenza fino a 600 watt (s intende la potenza complessiva che l alimentatore è in grado di erogare sommando tutte le linee di uscita), dotato di linee di alimentazione indipendenti, rimovibili (s installano solo le linee di alimentazione necessarie) e schermate, connettori placcati oro per migliorare la conducibilità, di controllo attivo del fattore di correzione della potenza e deve essere in grado di fornire elevate intensità di corrente (40 A 46 A) alle tensioni nominali di alimentazione di +3.3, +5 e +12 V. Gli alimentatori comuni, chiamati anche OEM, forniscono le varie tensioni partendo da un unica linea e le correnti erogabili non sono effettive ma sono i picchi massimi che l alimentatore è in grado di dare per pochi secondi; i più costosi usano invece un circuito di conversione separato per ognuna delle tensioni Come assemblare un PC um 6 di 92

8 richieste e, quindi, le correnti erogabili sono reali e continue. Gli alimentatori sono montati tramite quattro viti. I fori delle viti sono posizionati in modo che l alimentatore possa essere montato con un unico orientamento. Si tratta di un componente massiccio, per cui appoggia su una sporgenza o su un supporto all interno del case, avvitare le quattro viti si fissaggio senza stringere eccessivamente le viti. Verificare che tutti i cavetti dell alimentatore siano liberi e che non vi sia nulla di aggrovigliato o nascosto. Equipaggiato con il connettore di alimentazione principale con 20 poli (specifiche ATX 2.0), connettori di alimentazione AUX con 6 poli per alimentare le schede PCI Express, connettori per l alimentazione con 4 poli +12 V, connettori molex, connettori Serial ATA, da 6 a 8 collegamenti di alimentazione per periferiche con 4 poli e 1 o 2 connettori per l alimentazione di floppy drive a 4 poli, doppio connettore ATX 12V, in grado di soddisfare anche le esigenze di alimentazione dei nuovi processori. Il primo collegamento da effettuare è quello del cavo di alimentazione principale che si collega alla presa di alimentazione principale sulla motherboard. Il connettore prevede un verso obbligato di inserimento in modo da prevenire eventuali errori di montaggio. Ring Core Cavi di alimentazione ritorti e schermati per diminuire le emissioni elettromagnetiche, una messa a terra aggiuntiva, un coperchio plastico per proteggere l interruttore di accensione. Circuito PFC (Power Factor Correction) Rende più efficiente l utilizzo della corrente elettrica. La corrente alternata può fornire la piena potenza solo quando tensione e corrente sono in fase. In caso di disallineamento delle due componenti (la cui misura è definita da un angolo) il circuito PFC esegue la correzione mediante circuiti passivi o attivi. Circuiti passivi: è una bobina avvolta su un nucleo di ferrite, semplice ma poco efficiente. Circuiti attivi Sono diodi, integrati e FET (Field Effect Transistor), alta efficienza. Come assemblare un PC um 7 di 92

9 UPS (Unit Power Supply) o gruppo di continuità I gruppi di continuità hanno due funzioni distinte. 1. Garantire una fonte di alimentazione secondaria in caso di blackout. 2. Correggere le anomalie nell alimentazione: sovratensioni, interferenze, cali di tensione; grazie al filtro per le instabilità delle rete elettrica, infatti, erogano una tensione sempre costante grazie all AVR (Automatic Voltage Regulator). Classificazione delle anomalie elettriche Le caratteristiche della tensione fornita dalle reti pubbliche di distribuzione in media è bassa tensione per condizioni normali di esercizio sono definite dalla norma CEI EN (par ), relativamente a: frequenza, ampiezza, forma d'onda. Variazioni di frequenza Scostamenti dal valore di frequenza nominale (50 Hz), dipendono essenzialmente da eventi riguardanti il sistema di generazione e trasmissione, come il distacco di grossi gruppi generatori o la commutazione di carichi. Possono provocare il malfunzionamento di apparecchi elettronici che utilizzano la frequenza come riferimento per generare la scala dei tempi. Per sistemi con connessione sincrona, il valore medio misurato in un intervallo di 10 secondi non deve scostarsi dal valore nominale per più dell'1% durante il 95% di un anno e non più del +4% - -6% per tutto il tempo. Variazioni di ampiezza Nell'utilizzo quotidiano, variazioni del carico sulla rete portano a leggere fluttuazioni della tensione media che sono compensate dai meccanismi di regolazione automatica in qualche decina di secondi. I limiti previsti sono: durante qualsiasi periodo di una settimana il 95% dei valori efficaci della tensione di alimentazione, mediato nei 10 minuti, deve essere compreso tra il valore nominale Vn ± 10%; tutti i valori efficaci della tensione di alimentazione, mediati nei 10 minuti, devono essere compresi in Vn +10%/-15%. Sottotensioni o "buchi" di tensione il buco di tensione, generalmente dovuto a guasti o, in qualche caso, alla commutazione di grossi carichi, è definito come una riduzione improvvisa del valore efficace della tensione tra il 90% e l'1% del valore dichiarato, seguito dal ritorno a condizioni normali. Convenzionalmente la durata di un buco di tensione varia tra10 ms (tempo minimo di valutazione del valore efficace) e 1 minuto (per includere gli effetti della commutazione in rete di grossi carichi induttivi, motori, e!'inserzione dei trasformatori). La maggior parte dei buchi hanno una durata inferiore al secondo e una profondità inferiore al 60%, ragion per cui, spesso, l'utente non si accorge del verificarsi dell'episodio, ma rappresentano uno dei rischi maggiori per!'integrità dei PC, e sono molto frequenti. Interruzioni Le interruzioni brevi, blackout di brevissima durata (pochi decimi di secondo), sono assimilabili a buchi di tensione. Normalmente, non provocano lo spegnimento del PC ma possono causarne il blocco. Le interruzioni di lunga durata, in pratica il vero e proprio Come assemblare un PC um 8 di 92

10 blackout, ha invece conseguenze note a tutti: spegnimento del PC con possibile perdita di dati e una possibilità non remota di danneggiamento del disco rigido, se questo è in uso al momento del blackout. Anche in questo caso, vista la natura casuale del fenomeno (dovuto perlopiù a guasti) non sono fornite garanzie a tutela del consumatore. Sovratensioni Le sovratensioni transitorie, caratterizzate da un picco di tensione con seguente oscillazione smorzata, hanno una durata temporale ridotta (da meno di. un micro secondo ad alcune centinaia di micro secondi) e valori di picco molto elevati. Le sovratensioni di maggiore durata possono essere causate da trasferimenti dalla rete a media tensione, a raggiungere 1-2 KV di picco; quelle di media durata possono essere causate da eventi atmosferici (fulminazioni) e raggiungere 10 KV di picco; quelle di durata inferiore, causate ad esempio da manovre sulla linea, raggiungono tipicamente picchi di 1-2 KV. L energia totale del picco, influenzata dal tipo di evento che l'ha generato, dalla tensione di picco e dalla durata determina la gravità delle conseguenze, che va dal blocco di sistema al danneggiamento fisico dell'hardware per i casi più gravi. Distorsioni Le distorsioni della forma d'onda sono causate dall'insinuarsi nella rete di disturbi elettromagnetici, forme d'onda di frequenza multipla di quella base (armoniche) o non multipla (interarmoniche), e sono provocate da diverse categorie di utilizzatori presenti sulla rete (dagli elettrodomestici a motori, trasformatori e saldatrici). Hanno effetto soprattutto sui sistemi di comunicazione. Potenza reale, nominale, apparente La potenza reale, misurata in Watt, data come noto dal prodotto tra tensione, corrente e coefficiente di sfasamento (coseno dell'angolo tra i vettori V e I, sempre minore di 1). La variabilità del coefficiente di sfasamento, che dipende dai tipi di carico applicato, rende poco pratico il confronto in termini di Watt, dato che il coefficiente di sfasamento andrebbe ipotizzato a priori dal costruttore e che costruttori diversi potrebbero utilizzare valori differenti per questo temine. Per maggior chiarezza e uniformità si utilizza dunque la cosiddetta potenza apparente, misurata in Volt-Ampere (VA), che non tiene conto del termine di sfasamento. Qualsiasi altra unità di misura per la potenza di un UPS è da considerare non attendibile. Per un dimensionamento dell UPS, si può ipotizzare un coefficiente di sfasamento pari a 0, VA sono pari, in questa ipotesi, a 700 Watt reali. Tipologie di UPS I gruppi di continuità statici, usati in ambito IT (si arriva per questa categorie a potenze fino al migliaio di KVA) si possono classificare in tre distinte categorie. 1. Gruppi di continuità di soccorso, detti anche "in stand-by" o "offline" Nelle normali condizioni di funzionamento, cioè con tensione di rete entro i limiti delle tolleranze, il carico è alimentato direttamente dalla rete elettrica, e la batteria, non usata, è tenuta sotto carica; dato che quest'ultima è tipicamente un accumulatore al piombo a corrente continua, sono necessarie due trasformazioni (da alternata a continua e viceversa), cui provvedono il raddrizzatore e l'inverter. L inverter deve essere dimensionato in modo tale da garantire la potenza di uscita nominale per tutta la durata della batteria. In caso di emergenza, cioè quando la tensione di rete esce dai limiti delle tolleranze, un commutatore (solitamente un relè) esclude la rete passando all'alimentazione da batteria. L operazione richiede qualche millisecondo (tipicamente il tempo di commutazione è inferiore ai 10 ms), durante il quale il carico non è alimentato. Questo è uno degli svantaggi della tecnologia stand-by: per quanto breve, il tempo di commutazione non può essere nullo, quindi in caso di blackout il sistema subisce in ogni caso un'interruzione di qualche millisecondo; se per un PC può essere ritenuto tollerabile in funzione del risparmio economico che questa tecnologia consente, per operazioni particolarmente critiche come la trasmissione dati ad alta velocità anche pochi millisecondi d interruzione possono essere fatali. Secondo svantaggio: questa tecnologia protegge efficacemente dai blackout e dalle sovra/sotto tensioni più gravi, ma, dato che Come assemblare un PC um 9 di 92

11 normalmente il carico è collegato direttamente alla rete elettrica, tutti i disturbi entro i limiti delle tolleranze raggiungono comunque il PC. Tra questi, variazioni di tensione, picchi, variazioni di frequenza e distorsioni armoniche della forma d'onda. Risultano per questo molto importanti, per la categoria degli UPS stand-by, la presenza e la qualità dei dispositivi ausiliari di regolazione - filtri e/o regolatori di tensione - che migliorano la qualità del segnale proveniente dalla rete. Naturalmente, economici dispositivi passivi come i filtri potranno solo ridurre o eliminare picchi di tensione, mentre con regolatori attivi si potrà ottenere una stabilizzazione del segnale di uscita. L ampiezza dell'intervallo di tensioni ammissibili in ingresso senza la commutazione su batteria (dato che deve essere riportato dalla scheda tecnica di ogni UPS) è un buon indice dell'efficacia dei regolatori di tensione. Infine, c'è un ultimo aspetto da considerare: dato che normalmente l'inverter non è in funzione, ci si accorge di un suo eventuale malfunzionamento solo in caso di blackout, quando ormai è troppo tardi. È auspicabile, quindi, che UPS di questo tipo siano dotati di strumenti autodiagnostici. A fronte di questi svantaggi, gli UPS stand-by sono semplici ed economici, e possono quindi essere utilmente impiegati per la protezione di sistemi non critici, PC stand-alone e periferiche. La potenza erogabile arriva tipicamente a 1-2 KVA, ampiamente sufficienti per la maggior parte delle applicazioni IT. 2. Gruppi di continuità a singola conversione, detti anche "line interactive" In condizioni di funzionamento normali il carico è connesso alla rete di alimentazione, come nel caso precedente. In questo caso, però, è presente un solo elemento di conversione che si comporta da raddrizzatore o inverter in funzione della qualità della tensione di rete, il che porta due vantaggi sostanziali. Il primo è che, anche per tensione variabile entro le tolleranze, quando cioè si ha un funzionamento da raddrizzatore, si ha Come assemblare un PC um 10 di 92

12 un'azione di regolazione della tensione fornita al carico: mediante un controllo del sistema di conversione, è assorbita una corrente tale da determinare, componendosi vettorialmente con quella assorbita dal carico, una caduta di tensione sull'induttanza L che produce un effetto stabilizzante (contemporaneamente la batteria è mantenuta in carica). Il secondo vantaggio è che, essendo l'elemento di conversione sempre in uso, un eventuale malfunzionamento può essere rilevato anche durante il normale funzionamento, e non solo in caso di emergenza come nel caso degli stand-by. Nel caso in cui la tensione di rete esca dalle tolleranze il convertitore è comandato per un funzionamento da inverter e la batteria fornisce l'energia necessaria al carico. Per evitare ritorni di energia verso la rete è normalmente comandata l'apertura di un interruttore. Il limite di potenza di questi gruppi è di qualche decina di KVA, poiché l'induttanza risulta normalmente percorsa dalla corrente di carico e non ne è consigliabile l'utilizzo per potenze superiori. Gruppi di continuità a doppia conversione, detti anche "online" Durante il funzionamento normale l'energia è fornita al carico dal gruppo di continuità attraverso la serie rete - raddrizzatore - inverter, e la batteria è mantenuta in carica. ln caso di mancanza o anomalia della tensione di rete la batteria, tramite l'inverter, provvede a fornire l'energia al carico; al rientro nelle tolleranze della tensione di rete si ripristina automaticamente il funzionamento normale. ln caso di sovraccarichi eccedenti i limiti dell'inverter, nel caso di guasti dello stesso inverter o per operazioni di manutenzione preventiva il commutatore provvede a garantire l'alimentazione del carico commutandolo su una rete di soccorso (se presente) o sulla stessa rete di alimentazione primaria. Il bypass opzionale consente anche di risparmiare sul dimensionamento dell'unità, ed è frequentemente adottato a questo scopo: all'accensione, infatti, molti componenti richiedono una corrente di spunto nettamente maggiore di quella richiesta durante il normale funzionamento; prelevando questa corrente direttamente dalla rete per i primi istanti si evita di dover sovradimensionare l'unità. Dato che, in condizioni normali, ingresso e uscita sono completamente disaccoppiati (in ogni caso il segnale d ingresso è trasformato da alternato a continuo e successivamente "ricostruito" dall'inverter) nessun disturbo può raggiungere il PC. Inoltre, l'alimentazione non viene mai a mancare, nemmeno per brevissimi periodi di tempo. I vantaggi rispetto alle due tecnologie precedenti sono quindi sostanziali. Di contro, la doppia conversione richiede un'elettronica più sofisticata (quindi più costosa) e produce perdite maggiori, per cui l'efficienza di questi dispositivi è inferiore a quella dei modelli stand-by o line interactive (80-90% tipicamente). Gli UPS on line sono la scelta di riferimento per la protezione di server o altre macchine che eseguono applicazioni critiche. I dati salienti di un UPS Il primo è la potenza nominale in uscita, che deve essere adeguata alla potenza assorbita dagli elementi che si desidera proteggere. Per quanto riguarda i PC, la potenza nominale Come assemblare un PC um 11 di 92

13 dell'alimentatore può essere considerata la potenza limite, di fatto mai raggiunta nelle normali condizioni di utilizzo ma utile per un dimensionamento di massima dell'ups (un leggero sovradimensionamento gioca in questo caso a favore della sicurezza, ed è quindi consigliabile). Si tenga però presente che, all'aumentare della potenza, aumenta in genere anche la rumorosità dell'ups. Una stampante Laser può richiedere da sola un migliaio di VA, ragion per cui è preferibile non includerla negli elementi da proteggere, collegandola eventualmente alle prese "filtrate" ma non sotto backup della batteria di cui l UPS dispone. Un altro fattore molto importante da considerare è la forma d'onda di uscita. La forma d'onda ideale è ovviamente quella sinusoidale, identica alla forma d'onda del segnale di rete. Altri tipi di forme d'onda, come l'onda quadra, sono più facili da ottenere ma non del tutto equivalenti: per esempio, la tensione efficace (definita come la tensione continua che provocherebbe gli stessi effetti termici) è superiore del 40% circa rispetto a un'onda sinusoidale; inoltre questo tipo di segnale genera disturbi che possono infiltrarsi all'interno dei PC. Qualitativamente migliori dell'onda quadra le forme d'onda triangolari o "sinusoidali approssimate", che tendono ad approssimare la forma d'onda ideale. Un UPS stand-by o line interactive, che alimentano normalmente il PC con la tensione di rete ci si può accontentare di una forma d'onda non sinusoidale, ma nel caso degli UPS a doppia conversione, questo è un requisito fondamentale per non sottoporre la macchina a un continuo stress elettrico che ne ridurrebbe la vita utile. Ultimo parametro tra i principali è l'autonomia garantita durante il funzionamento a batterie, su cui non c è ovviamente molto da dire: maggiore l'autonomia e meglio è, tenendo conto che i gruppi di continuità statici difficilmente possono superare i 20/25 minuti. L autonomia dipende naturalmente dal carico applicato, cioè da quanto consuma in quel momento il PC collegato, ed è solitamente espressa in minuti a pieno carico o in minuti per un carico pari alla metà della carico massimo. Un leggero sovradimensionamento della potenza è un modo per ottenere anche una maggiore autonomia. Altre caratteristiche secondarie sono il numero di linee protette in uscita, l'eventuale presenza di uscite non protette - cioè non sotto batteria - ma filtrate, per la connessione di stampanti laser o periferiche analoghe, la presenza di connettori filtrati RJ-11 per la protezione dei picchi provenienti dalla linea telefonica o RJ- 45 per la protezione dai picchi provenienti dalla rete Ethernet, e la presenza di un'interfaccia di gestione, che permetterà di effettuare uno shut-down automatico e sicuro di macchine non presidiate (caso tipico dei server). Per prolungare la vita dell'ups, è infine utile che l'ups utilizzi batterie sostituibili, specie per i modelli di fascia più alta per cui il costo della batteria diventa una voce progressivamente sempre meno importante. Le batterie di un normale UPS sono in grado di mantenere in funzione un PC per circa 15/30 minuti tempo in genere sufficiente per salvare il lavoro e compiere un corretto spegnimento del PC. Per PC che abbiano funzioni da server (e quindi in funzione senza un operatore di fronte) è consigliabile scegliere UPS che abbiano interfacce (generalmente seriali) da collegare al PC stesso per comunicare lo stato di tensione e procedere automaticamente alle procedure di spegnimento. Potenza nominale (VA/W) Tecnologia, Dimensioni, Peso Tensione nominale di ingresso (V) Limiti di frequenza (Hz) Forma d onda di uscita (non deve essere un onda di seno modificata: problemi di PFC) Tipo di batteria (sostituibile) Autonomia (minuti) Tempo di ricarica Prese: alimentate (PC, router, switch) e filtrate (stampanti, plotter). Connessione (seriale, USB, proprietaria), Software Un buon UPS non deve essere considerato un optional, ma una periferica standard. Come assemblare un PC um 12 di 92

14 4. MOTHERBOARD La motherboard (scheda madre) è la scheda principale di un PC sulla quale si trovano la CPU e tutti i circuiti integrati indispensabili al funzionamento della macchina. È provvista inoltre di connettori (slot) che consentono di aggiungere altre schede per l'esecuzione di funzioni speciali, e di connettori standard per l'utilizzo delle periferiche esterne. Una CPU con frequenza più alta fa pensare ad un PC più veloce: dipende dall architettura impiegata perché a parità di clock è diverso il numero di IPC (Istruzioni Per Clock) che può essere eseguito. L obiettivo del progettista è quello di realizzare un sistema bilanciato, dove la capacità della banda dati da e verso la CPU corrisponda a quella della banda dati da e verso la memoria. La motherboard ha componenti che funzionano a diverse frequenze: il clock può essere sia sincrono sia asincrono. Due segnali di clock sono detti sincroni se uno può essere derivato dall altro, per esempio una CPU a 1 GHz avrà un moltiplicatore pari a dieci e funzionerà in modo sincrono con il bus di sistema a 100 MHz. La maschera connettori è fornita con la motherboard e agganciata a pressione sul case e riproduce la sagoma dei connettori integrati. Formato ATX: 12 * 9,6 (30,48 cm * 24,38 cm). Formato micro ATX: 9,6 * 8 (24,38 cm * 20,32 cm). Formato BTX: è suddivisa in zone ciascuna delle quali definisce le specifiche dei componenti da installare: CPU e modulo di dissipazione (A), chipset (B), memoria (C), slot di espansione PCI Express (D), di aggancio al telaio (G, G, H). Generalità Costruttore: Abit, AOpen, AsRock, Asus, DFI, Gigabyte, Intel, Microstar, MSI, QDI. Modello: il nome si trova nell angolo superiore sinistro della prima schermata di avvio. BIOS Costruttore, versione e data: tipo Flash, Plug and Play capacità di riconfigurarsi con l introduzione di nuovo hardware. Configurazione Formato/Interfaccia CPU: m icro ATX, ATX, s ocket. CPU supportate Cache memory installata/installabile Chipset: la CPU comunica con il resto delle componenti mediante una rete articolata di piste e di bus che fanno capo ad alcuni nodi principali, questi determinano sia la struttura sia l efficienza del sistema. Produttori: Ali, AMD, ATI, Intel, nvidia, SiS, VIA. Clock di memoria asincrono: sì. Controller dischi PCI integrato ULTRA DMA (Direct Memory Access) 133/100/66/33 Bus Master IDE, IDE R AID (Redundant Array of Inexpensive Disks), SATA 1-2. Come assemblare un PC um 13 di 92

15 Audio: AC 97 a 7.1 canali. Funzionalità ACPI (Advanced Configuration and Power Interface): sì, permette al sistema di gestire in modo automatico l accessione e lo spegnimento. Mem oria Numero e formato zoccoli: RIMM, DIMM. Tipo: due canali indipendenti. Quantità massima: GB. Connettori interni Connettori: PS/2, PCI, PCI Express X16, PCI Express X1, AMR, CNR, ACR. Connettore EIDE/Floppy. Connettore IEEE Connettore WOL/WOR. Connettore IrDA. Connettori esterni Connettore seriale: due UART (Universal Asyncronous Receiver Transmitter) Connettore parallelo: una parallela ECP/EPP/SPP (Extended Parallel Port/Enhanced PP/Standard and bidirection PP) DTR 2 MBps compatibili Centronics DTR 150 KBps, si possono collegare altre apparecchiature in cascata sulla stessa porta, distanza massima 30 metri (IEEE 1284). Connettore USB: 2.0. Connettore IEEE 1394 (ilink, FireWire). Connettore rete: RJ-45 di classe Gigabit. Connettore wireless Settaggi Clock FSB (Front Side Bus) 200 MHz (QDR 800 MHz): è la frequenza del bus di sistema tra CPU e chipset. Clock di memoria Moltiplicatore di CPU: da 8 a 24. Riconoscimento del Vcore: automatico, CPU Overheating Protection tecnologia che permette di proteggere la CPU quando raggiunge una soglia critica di temperatura. Overvolt Vcore: moduli di regolazione del voltaggio VRM (Voltage Regulator Module), da 1,1 a 1,85 a passi di 0,025 V. Impostazione della frequenza del bus: BIOS, jumper, dip switch. Impostazione dei moltiplicatori: BIOS, jumper, dip switch. Sicurezza dati sensibili Chip di cifratura interposto tra il connettore IDE della scheda madre e quello del disco: permette di cifrare e decifrare in tempo reale i dati R/W dall unità. Dotazione Cavo IDE: uno da 40 fili, uno da 80 fili. Cavo SATA: un cavo dati, un cavo alimentazione. Cavo floppy: uno. Manuale: su carta, su CD-ROM. Software: driver e utility. Codici: sono stampati sull etichetta col codice a barre, all esterno della confezione. Codice prodotto (P/N): Codice seriale (S/N): KN73 Come assemblare un PC um 14 di 92

16 Tracciato (Barriera ad isolamento di frequenza) Per il funzionamento ad alta frequenza, specialmente nell overclocking, il tracciato è il fattore più importante per la stabilità di funzionamento di chipset e CPU: consiste nel dividere ogni zona critica della motherboard in regioni, dove ogni regione opera in un intervallo di frequenza uguale o simile, per evitare interferenze tra le attività e condizioni operative delle varie regioni. La lunghezza ed il percorso della traccia devono essere calcolati attentamente. Ad esempio, la traccia di clock deve essere della lunghezza giusta (non necessariamente il più corta possibile) in modo che l asimmetria del clock sia limitata a pochi pico secondi (1/10 12 sec). Batteria a lunga durata La motherboard deve implementare uno speciale circuito che consente di conservare le configurazioni correnti di CPU e CMOS Setup senza bisogno di batterie. Il RTC (orologio tempo reale ) continua a funzionare finché il cavo di alimentazione è inserito. Passa automaticamente alla corrente di standby ATX finché il cavo di alimentazione AC è inserito. Questo design allunga la vita della batteria. Protezione dalle sovra tensioni Era stata ampiamente implementata sugli alimentatori ATX commutanti 3.3 V, 5 V, 12 V. Però, la nuova generazione di CPU usa un voltaggio differente ed impiega un regolatore Come assemblare un PC um 15 di 92

17 per trasformare la 5 V nel voltaggio della CPU (per esempio, 2.0 V), e rende inutile la protezione dalle sovra tensioni sulla 5 V. La motherboard supporta la protezione dalle sovra tensioni della CPU grazie ad un regolatore di tensione integrato, ed insieme all alimentatore per 3.3 V, 5 V, 12 V, fornisce una protezione completa dalle sovra tensioni. Anno 2000 (Y2K) Y2K è il problema d identificazione dell anno. Per risparmiare spazio in memoria, il software tradizionale usa solo due cifre per identificare l anno. Per esempio, 98 per 1998 e 99 per 1999, ma 00 può essere confuso tra 1900 e C è un circuito RTC associato a 128 bytes di dati nella CMOS RAM nel chipset della motherboard. Il RTC ha solo due cifre e la CMOS ne ha altre due. Sfortunatamente, questo circuito funziona come: 1997, 1998, 1999, 1900, ciò significa che può presentare il problema Y2K. Il diagramma indica come le applicazioni interagiscono con il sistema operativo, BIOS e RTC. Per assicurare la massima compatibilità, nell industria dei PC si segue un principio: gli applicativi devono richiedere al sistema operativo tali servizi ed il sistema operativo deve ricorrere al BIOS, e inoltre solo al BIOS è concesso di accedere all hardware (RTC) direttamente. C è una routine che si ripete ogni 50 msec nel BIOS che registra le informazioni riguardanti data e ora, ma non aggiorna la CMOS ogni volta perché la CMOS è un dispositivo molto lento che diminuisce le prestazioni del sistema. La routine periodica del BIOS generalmente utilizza quattro cifre per codificare l anno, finché gli applicativi ed il sistema operativo seguono la regola per ottenere informazioni su data e ora non ci saranno problemi Y2K. Purtroppo, alcuni programmi accedono al RTC/CMOS direttamente. La motherboard deve integrare un sistema di controllo e protezione hardware per il Y2K che assicura un funzionamento privo di rischi. Come assemblare un PC um 16 di 92

18 Architettura del sistema L architettura del sistema è raggruppata in due soli componenti: il NB (NorthBridge) e il SB (SouthBridge). Il termine bridge si riferisce alla funzione che svolge il componente, in altre parole quello di connettere tra loro bus differenti. I termini North e South si riferiscono alla posizione che i due componenti assumono all interno di uno schema a blocchi. Il NB gestisce il bus PCI Express con 16 linee per l interfaccia grafica e 4 linee per le periferiche di sistema, collega la CPU al resto del sistema. Tutte le periferiche veloci convivono all interno del NB. Il SB gestisce tre aree: il chip audio HDA (High Definition Audio) con supporto per i canali e interfaccia PCI; la connettività USB, Firewire, legacy (vecchie), rete e bus PCI e ISA; la gestione dei drive paralleli e seriali. Due differenti chip ricoprono ruoli diversi all interno del chipset: perché i progettisti non integrano tutto in un unico componente? Poiché gli standard delle interfacce mutano rapidamente per un aggiornamento delle stesse o per l introduzione di nuove i costruttori mantengono invariati il NB ed aggiornano il SB. Come assemblare un PC um 17 di 92

19 Il collegamento che unisce i due componenti è un collo di bottiglia! Soluzione con bus condiviso da tutte le unità Il bus PCI si è rilevato insufficiente. Soluzione con bus non condiviso da tutte le unità Si è passati ad una connessione punto punto, ma proprietaria. Intel Intel ha deciso di riferirsi ai componenti dei propri chipset con il termine Hub (266 MBps, architettura asincrona); il Northbridge è identificato con la dicitura MCH (Mem ory Controller Hub), mentre il Southbridge con la dicitura ICH (I/O Controller Hub). Architettura Hyper-Threading ad hub: connessione Hub Link Numero di bit (8), frequenza (133 MHz DDR, 266 MHz), banda passante (266 MBps). CSA (Communication Streaming Architecture) modifica dell MCH con un collegamento diretto con la scheda di rete (svincolandola dal bus PCI!) a 266 MBps. DMI (Direction Media Interface) canale di comunicazione tra NB e SB. HDAL (High Definition Audio Link): bus seriale dedicato a uno o più CODEC esterni. nvidia Progetta chipset per schede madri, la serie Nforce, e VPU sempre più competitive per il settore delle schede video. ATI Progetta VPU e chipset per schede madri, la serie Xpress. Via Architettura V-MAP (VIA Modular Architecture Platform) Numero di bit (8), frequenza (66 MHz Quad DR, 264 MHz), banda passante (264 MBps). Numero di bit (16), frequenza (133 MHz Quad DR, 532 MHz), banda passante (1064 MBps). SiS Architettura MuTIOL (Multi Threaded I/O Link) Numero di bit (16), frequenza (66 MHz Quad DR, 264 MHz), banda passante (528 MBps). Numero di bit (16), frequenza (133 MHz Quad DR, 532 MHz), banda passante (1,04 GBps). AMD (Advanced Micro Devices) Architettura HyperTransport, è la più innovativa! Ogni connessione è costituita da due link unidirezionali. Numero di bit (32), frequenza (1,6 GHz DDR, 264 MHz), banda passante (12,8 GBps). Standard per tutte le piattaforme AMD. Usata da nvidia e dalla console Xbox. Alte prestazioni di una macchina si ottengono bilanciando la capacità della banda dati da e verso la memoria con quella da e verso la CPU. Per esempio, la tecnologia MIB (Mem ory Intelligent Booster). Tipi di bus Bus ISA (Industry Standard Architecture) Interfaccia a 16 bit, 8 MHz, banda passante di 16 MBps. Il bus dell originale PC/AT (Advanced Technology) IBM 1984 basato su CPU Intel 80286, ma non proprietario. Obsoleto, ma ancora in uso in milioni di PC. Come assemblare un PC um 18 di 92

20 Bus EISA (Extended ISA) Interfaccia a 32 bit, 8 MHz, banda passante 32 MBps. Vincente rispetto al proprietario Microchannel (IBM). Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) PCI clock = Frequenza bus / Moltiplicatore) a 32 bit. Architettura sincrona. Interfaccia a 32/64 bit, 33/66 MHz, banda passante 132/264/528 MBps. Proprietario Intel, ma disponibile gratuitamente, bus sincrono, non appropriato per la memoria. Non compatibile ISA (per una volta non c è backward compatibility!). Ora che alcuni SB hanno connessioni dedicate verso il NB, il bus PCI è diventato uno dei tanti bus gestiti dal SB. Sgravata del carico di lavoro legato all interconnessione tra i componenti del chipset, le periferiche PCI sono divenute più utili. Bus IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1394 (ilink, FireWire) Sviluppato da Apple, è uno standard per un bus di periferica seriale ad alta velocità di tipo peer to peer: non richiede un PC per gestire il canale di trasmissione. Lunghezza cavo 4,5 metri senza ripetitore; a tale distanza è dato il nome di hop e ve ne possono essere fino ad un massimo di 16 tra due periferiche, per una lunghezza totale di 72 metri. Alimentazione da 8 a 40 V, con una corrente fino a 1,5 A. Un massimo di 63 periferiche può essere direttamente connesso in un unico gruppo, un bridge collega gruppi. Data transfer rate 400 Mbps, può essere usato per la videocamera, il disco e la rete, è hot-pluggable. Supporta dispositivi con velocità di trasferimento differenti su un singolo cavo, supporta collegamenti sia a catena sia in parallelo, supporta la trasmissione asincrona e isocrona (i nodi prenotano una banda proporzionale ai dati da inviare). AGP (Accelerated Graphic Port) L AGP (AGP clock = PCI clock * 2) è un bus progettato per la grafica 3D ad alte prestazioni e supporta solo le operazioni di lettura e scrittura in memoria, connessione punto punto tra adattatore grafico e chipset, singolo master, singolo slave, massima potenza disponibile 40 W. Una scheda madre può avere un solo slot AGP con 66 pin. L AGP X2 utilizza entrambi le fasi, ascendente e discendente, del segnale di clock a 66 MHz, la velocità di trasferimento dati è 66 MHz * 4 bytes * 2 = 528 MBps. Come assemblare un PC um 19 di 92

21 L AGP X4 utilizza ancora il clock AGP a 66 MHz ma compie quattro trasferimenti di dati in un ciclo di 66 MHz, la velocità di trasferimento dati è 66 MHz * 4 bytes * 4 = MBps. L AGP X8 utilizza ancora il clock AGP a 66 MHz, ma compie otto trasferimenti di dati in un ciclo di 66 MHz, la velocità di trasferimento dati è 66 MHz * 4 bytes * 8 = 2.1 GBps. A livello elettrico due tipologie di schede: 1,5 V e 3,3 V. I connettori sono di tre tipi: AGP 1,5 V, AGP 3,3 V, AGP universale. Oggi i motori grafici sono progettati per immagazzinare i dati relativi alla texture nel frame buffer della scheda grafica, che dispone di memoria molto più veloce ed efficiente dell abbinamento tra AGP e memoria di sistema. Attualmente, i modelli di punta sono rispettivamente ATI Radeon X1800 e nvidia GTX 7800, dotati entrambi di 512 MB di memoria. PCI Express X16 3GIO (3rd Generation Input Output) Soppianta nei sistemi desktop il bus PCI e l interfaccia AGP. Le specifiche sono suddivise su un modello a strati a cinque livelli. Livello Fisico Elettrico - Meccanico: due coppie di segnali differenziali una per ogni direzione, segnale di clock integrato 8/10, collegamento seriale con connessioni punto a punto commutate, hot pluggable. La comunicazione è gestita tramite canali (Lane) che possono essere aggregati per aumentare la banda passante. Un singolo canale fornisce una banda di 250 MBps (1X), il numero massimo di canali aggregati è 1, 2, 4, 8, 12, 16 e 32 lane, massima potenza disponibile 75 W, 82 pin. Livello data Link: trasmissione a pacchetti con controllo CRC (Ciclyc Redundancy Cheek), inoltre un pacchetto è trasmesso solo se si ha la garanzia che vi sia un buffer disponibile a riceverlo. Livello di Transizione: ogni pacchetto ha un identificatore che consente d indirizzare la trasmissione alla corretta destinazione. Livello Software: driver. Livello di sistema operativo e configurazione: il sistema operativo rileva tutte le periferiche e alloca la memoria, lo spazio di I/O e gli interrupt Lo switch regola di volta in volta i flussi di trasmissione tra i terminali, in modo che il traffico non transiti attraverso il bridge. Una scheda PCI Express ha una sola fila di connettori, mentre una scheda AGP presenta due file di connettori. Le motherboard PCI Express hanno un connettore di alimentazione ATX 2.0 (bianco) ed anche le schede video PCI Express usano un nuovo connettore a 6 pin (nero). Come assemblare un PC um 20 di 92

22 Rosso: connettore PCI Express X16 Blu: due connettori PCI Express X1 Arancio: connettore AGP X8 Bianco: connettore PCI Come assemblare un PC um 21 di 92

23 5. INSTALLAZIONE MOTHERBOARD Sistemare il tappetino antistatico sulla superficie di lavoro, toccare un oggetto metallico per scaricare l elettricità statica che si sta trasportando, collegare e indossare il braccialetto e rimuovere con attenzione la motherboard dalla busta protettiva, prendendola solo per i bordi e adagiarla sul tappetino. LPC (Low Pin Count interface) Si tratta di un bus con interfaccia a quattro bit utilizzato per connettere prevalentemente porte seriali, porte parallele, porte giochi, porte PS/2 per mouse e tastiera, infrarosso e controllo per lettore floppy. Ogni motherboard è fornita insieme alla sua placca di supporto che si adatta alle connessioni disponibili; per esempio, le porte della tastiera e del mouse sono poste in alto, vicino all alimentatore. Rimuovere i coperchi laterali del case che sono fissati con viti. Pensando ad un case di tipo mini tower o tower, la motherboard è montata sul pannello di destra per mezzo di alcune viti di fissaggio; la prima cosa da fare è quella di svitare il pannello dalla struttura portante del case e poggiarlo su un tavolo, oppure se si possiede un case con slitta interna sfilare quest'ultima dalle guide all'interno del case. Se il case dispone di un supporto rimovibile, si deve fissare la motherboard prima d installare qualsiasi altro componente. Il vantaggio di questa soluzione è che non si deve armeggiare con viti e dispositivi di fissaggio all interno del case. Lavorare sempre con il case adagiato su un lato, in modo da fissare la motherboard orizzontalmente e prestare sempre attenzione: non danneggiare un condensatore a causa di un cacciavite che scivola di mano. Qualora il case sia di tipo desktop non è possibile sfilare il pannello dalla struttura portante e il montaggio della motherboard deve essere effettuato direttamente all'interno del case. Una volta terminata l'installazione di motherboard, memorie e CPU sarà necessario prestare attenzione ai cablaggi, sia delle periferiche EIDE installate sia del floppy, facendo in modo che non vaghino eccessivamente nel case e non impediscano l'ottimale ricircolo dell'aria: lo studio del flusso termico all interno del telaio è fondamentale. È necessario prestare massima attenzione al serraggio delle viti, non stringerle eccessivamente, e soprattutto che non vi sia qualche sostegno metallico a contatto con Come assemblare un PC um 22 di 92

24 una delle piste della motherboard, onde evitare possibili corto circuiti (e quindi la mancata accensione del PC). Installare la mascherina metallica per il pannello di I/O in dotazione con la motherboard prima di procedere al fissaggio della motherboard stessa. Questa mascherina scatta in posizione e non deve essere avvitata. Può essere necessario applicare una notevole forza per rimuovere o fissare la mascherina. Dati i bordi affilati, è facile tagliarsi. Tenendo la motherboard sui bordi posizionarla all interno del case sui supporti di montaggio e, usando le viti corrette, assicurare la motherboard. Usando un telaio nuovo potrebbe capitare che non tutti i distanziali per il fissaggio della scheda, tipicamente in ottone o plastica, siano già posizionati in sede e bisogna quindi aggiungerne altri fino a eguagliare il numero di fori di montaggio della motherboard. Questi sostegni servono per alzare la motherboard dal pannello così da evitare possibili contatti tra quest'ultimo e le piste della motherboard. Allineare gli ingressi e le uscite della motherboard con quelli della mascherina. Collegare i connettori del pannello frontale, alimentazione, LED del disco, reset, e così via, al pettine presente sulla motherboard. Fissare i connettori per l alimentazione: quello molex (quadrato) si occupa dell alimentazione della CPU, mentre per tutto il resto basta collegare il connettore ATX rettangolare, plastico e di colore bianco, con due file di 10 connettori sagomati in modo particolare, in modo da poter essere inserito solo per un verso. Se, invece, l'alimentatore è in formato AT il connettore di alimentazione è formato da due coppie di sei cavi, di diverso colore, terminanti con il medesimo innesto in plastica; è necessario inserire i due connettori uno di fianco all'altro, con i cavi di colore nero delle due coppie al centro del gruppo di cavi. Attenzione a non inserire i cavi al contrario, altrimenti si rischia di causare un corto circuito che danneggerebbe irrimediabilmente la Come assemblare un PC um 23 di 92

25 motherboard e l'alimentatore. Cancellazione CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Nella CMOS, 64 byte, sono registrate informazioni sulla configurazione del sistema e sull ora, mantiene queste informazioni con un basso consumo di corrente, per questo motivo la motherboard è dotata di una batteria che ha il compito di conservare il contenuto di questa memoria. È possibile cancellare la CMOS per ripristinare le impostazioni predefinite (avvio fallito a causa di overclocking, parola d ordine dimenticata, risoluzione dei problemi), con la seguente procedura. 1. Spegnere il sistema e staccare il cavo di alimentazione AC. 2. Staccare il cavo di alimentazione ATX dal connettore. 3. Spostare il ponticello per pochi secondi. 4. Riportarlo alla condizione normale. 5. Reinserire il cavo di alimentazione ATX nel connettore. La soluzione drastica è quella di rimuovere la pila a bottone (per esempio, CR2032) presente sulla motherboard per un tempo sufficiente (dieci minuti) a far perdere il contenuto della CMOS. Se l operazione è andata a buon fine, al successivo riavvio si ha il messaggio CMOS Cheksum Error, perché il BIOS, per sicurezza, fa un controllo checksum sul contenuto della CMOS, salvando il byte meno significativo della somma dei dati in una cella apposita. Come assemblare un PC um 24 di 92

26 6. CPU E E VENTOLA Costruttore: Intel, AMD, Motorola. Modello Interfaccia (Packaging) AMD socket 754 Sempron: 128 KB L1, 128 o 256 KB L2, controller di memoria a 64 bit con un canale. Athlon 64: 128 KB L1, 512 o 1 MB L2, controller di memoria a 64 bit con un canale. AMD socket 939 Athlon 64: 128 KB L1, 512 o 1 MB L2, controller di memoria a 128 bit con due canali. Athlon 64 FX: 128 KB L1, 1 MB L2, controller di memoria a 128 bit con due canali. Athlon 64 X2: 2X128 KB L1, 2X512 KB o 2X1MB L2, controller di memoria a 128 bit con due canali. AMD socket 940 Opteron (workstation e server): 128 KB L1, 1 MB L2, controller di memoria a 128 bit con due canali, memoria DDR Registered. Opteron (workstation e server) dual core: 2X128 KB L1, 2X1 MB L2, controller di memoria a 128 bit con due canali, memoria DDR Registered. AMD socket AM2 Sempron: 128 KB L1, 128 o 256 KB L2 Athlon 64 FX, Athlon 64 X2 Intel socket 478 Celeron D EM64T: 16 KB L1, 256 KB L2. Pentium 4: 16 KB L1, 1 MB L2. Intel LGA (Land Grid Array) 775 Celeron D EM64T: 16 KB L1, 256 KB L2. Pentium 4: 16 KB L1, 1 o 2 MB L2. Pentium 4 EM64T: 16 KB L1, 1 MB L2. Pentium 4 HT EM64T: 16 KB L1, 2 MB L2. Pentium Extreme Edition (due core, ma indipendenti): 2X16 KB L1, 2X1 MB L2. Pentium D EM64T: 2X16 KB L1, 2X1 MB L2. Conroe 2 Duo: E6300, E6400 (2x64 KB L1, 2 MB L2) E6600, E6700 (2x64 KB L1, 4 MB L2). Conroe 2 Extreme: X6800 (2x64 KB L1, 4 MB L2). Kentsfield: Q6600, QX6700 (4x64 KB L1, 2x4 MB L2). Intel socket 604 Xeon: 16 KB L1, 2 MB L2. Frequenza massima (GHz), è data dal prodotto tra l FSB e un fattore di moltiplicazione proprio della CPU. Operare solo sulla frequenza del core apporta più vantaggi dal punto di vista del marketing! Occorre ridurre i colli di bottiglia: ampiezza di banda e latenza. Dimensione e tipo di cache L1, L2 e L3 (Intel Pentium). Pipeline: numero di stadi. Controller di memoria integrato all interno della CPU: a 64 (128) bit, la latenza nell accesso ai dati è più che dimezzata (riduce drasticamente l importanza del NB!). Istruzioni multimediali Processo produttivo: 0,13 micron SOI (Silicon On Insulator); 90 nanometri (0,09 micron), 65 nanometri (2005), 22 nanometri (2011). Diminuendo il processo produttivo, i transistor richiedono una tensione di alimentazione più bassa e producono, quindi, meno calore. Numero di transistor: milioni Dimensioni del DIE(area del core): mm 2 Tensione Vcore (Volt) Massimo consumo (Watt) Wafer di tipo Strained Silicon. Come assemblare un PC um 25 di 92

27 Tecnologia SpeedStep - Cool n Quiet (AMD) la CPU è in grado di variare la frequenza operativa e la tensione di alimentazione del core in base al carico di lavoro: permette di ridurre i consumi e di contenere il riscaldamento della CPU. Montaggio di CPU: socket Zoccolo LGA 775 I pin della CPU risiedono sulla motherboard, quindi la vita media di un socket di questo tipo non supera le venti istallazioni. Sollevare la levetta a fianco del socket. Rimuovere la basetta in plastica protettiva e accedere ai pin dello zoccolo. Lasciare la levetta in posizione verticale con il telaio metallico aperto e sollevato. Tenere la CPU con attenzione toccandola solo sui bordi. Cercare sulla parte inferiore il triangolino dorato su un angolo. Si tratta della posizione del pin 1. Sullo zoccolo è presente un segno corrispondente. Fare combaciare le posizioni del pin 1 e inserire delicatamente la CPU. Fare molta attenzione a non porre la CPU in modo obliquo o distorto: se si piegano o si spezzano i pin della motherboard, questa diventerà inutilizzabile. La CPU deve collocarsi facilmente in posizione. Quando si è sicuri che i pin e i fori combaciano, esercitare una leggera pressione per inserire la CPU. Riposizionare il telaio metallico nel socket. Coprirà i bordi della CPU e la manterrà in posizione. A questo punto abbassa la leva per bloccare lo zoccolo. Come assemblare un PC um 26 di 92

28 Riagganciare in posizione la leva lungo lo zoccolo. Ecco fatto: operazione conclusa. In ogni caso, se si provasse ad alimentare la motherboard in questa situazione, la CPU si surriscalderebbe in pochi secondi. L unità di raffreddamento fornita con la CPU, che consiste di un dissipatore con ventola integrata. Notare il cuscinetto di sostanza appiccicosa e grigia posto sulla base. Si tratta del materiale termico per assicurare un buon contatto tra il dissipatore e la CPU. Non toccarlo. Se il dissipatore non ha questo materiale pre-applicato si deve applicare. L unità di raffreddamento presenta 4 gambe con una linguetta in plastica a pressione su ciascuna. La motherboard ha quattro fori corrispondenti per queste linguette intorno allo zoccolo della CPU. Allineare gli angoli dell unità di raffreddamento con questi fori. Premere le linguette per bloccarle sulla motherboard in modo deciso finché non si agganciano ai fori. Connettere il cavo di alimentazione dell unità di raffreddamento alla presa appropriata sulla motherboard. Questo cavetto alimenta la ventola ogni volta che il PC è acceso. La presa deve riportare la dicitura CPU FAN o simile e sarà sicuramente situata accanto al processore. Accertarsi che il cavo non ostacoli il movimento della ventola o altri componenti della motherboard. Come assemblare un PC um 27 di 92

29 Zoccolo ZIF (Zero Insertion Force) socket tipo PPGA (Plastic Pin Grid Array) Tirare su la leva del socket CPU, fino ad un angolo di 90, si trova nella parte sinistra (di colore marrone, in plastica); così facendo i piedini della CPU entreranno senza sforzo all'interno dei fori del socket e saranno a questi ultimi serrati solo dopo che la leva sarà stata abbassata. Individuare il pin 1 sul socket e cercare un punto nero o un angolo tagliato sull interfaccia superiore della CPU, appaiare il pin 1 e l angolo tagliato, quindi inserire la CPU nel socket. Spingere fino in fondo la leva del socket CPU e completare l installazione della CPU. I piedini sono molto fragili pertanto è necessario fare attenzione che siano ben allineati e che nessuno di essi entri storto nei fori del socket, in quanto oltre che impedire il corretto funzionamento della CPU potrebbero rompersi rendendola così inutilizzabile. Spalmare una piccola dose di pasta termica finemente su tutta la superficie metallica che copre il core (alcuni dissipatori hanno già un nastro termico attaccato). Adesso si deve posizionare il dissipatore con relativa ventola di raffreddamento sulla CPU facendolo aderire su di essa in modo che si blocchi incastrandosi. Nel fare ciò ci si deve assicurare che la superficie metallica del dissipatore combaci perfettamente con quella della CPU: in tal modo quest'ultimo cederà ad esso la maggiore quantità di calore possibile evitando di scaldarsi troppo. Come assemblare un PC um 28 di 92

30 Assicurarsi che da entrambi i lati il dissipatore sia correttamente agganciato al castello della CPU. Fornire alla ventola di raffreddamento la giusta alimentazione: CPUFAN1. Il connettore può essere di due tipi: identico a quello utilizzato per alimentare disco fisso e DVD-ROM, oppure di tipo tachimetrico; nel primo caso è necessario collegare il connettore di alimentazione della ventola ad uno dei connettori che fuoriescono dall'alimentatore del case, mentre nel secondo caso è necessario utilizzare uno degli appositi connettori di alimentazione presenti sulla motherboard. Il connettore di alimentazione per ventola presente sulla motherboard; noto anche con il nome di tachimetrico, perché la ventola che ad esso è collegato dispone di tre fili, due di alimentazione e uno per segnalarne la velocità di rotazione al sistema di monitoraggio hardware eventualmente presente sulla motherboard. Il vantaggio di questo tipo di connettori, oltre alla possibilità di sfruttare l'indicazione tachimetrica, è quella di non occupare uno dei connettori di alimentazione che fuoriescono dall'alimentatore del case. Impostazione della frequenza della CPU Dopo aver installato il processore è necessario impostarne le caratteristiche, cioè la frequenza di bus e il moltiplicatore di frequenza; tali parametri possono essere selezionati per tre vie: 1. jumper: si tratta di ponticelli metallici che devono essere coperti con un cappuccetto plastico (di colore nero, rosso o blu) oppure lasciati scoperti; 2. dip switch: il principio è simile a quello dei jumper solo che al posto di utilizzare dei cappuccetti plastici si spostano dei micro interruttori; 3. menu jumperless: alcune motherboard permettono di configurare le caratteristiche della CPU via software per mezzo di un apposito menù, con il quale è possibile procedere all'autoriconoscimento da parte della motherboard della CPU installata; eventualmente si potrà configurare le impostazioni tramite il BIOS della scheda. Come assemblare un PC um 29 di 92

31 Il segnale CPU VID ed il generatore di clock SMBus (System Management Bus, è anche chiamato bus I2C, è un bus a due fili sviluppato per la comunicazione tra componenti, specialmente per IC semiconduttori. Ad esempio, impostare il clock del generatore di clock per le motherboard senza ponticelli. La velocità di trasferimento dati del SMBus è di soli 100 Kbps; esso consente ad un host di comunicare con la CPU e molti master e slave per inviare/ricevere messaggi.) provvedono al rilevamento automatico del voltaggio della CPU e consentono all utente d impostare la frequenza della CPU dal BIOS setup, perciò non sono utilizzati ponticelli o interruttori. Non ci sarà più la preoccupazione di un errata selezione del voltaggio della CPU. La velocità della CPU è espressa in MegaHertz (MHz) ed è data dal prodotto tra: Frequenza Interna = clock del bus esterno della CPU * Moltiplicatore Core Frequency = CPU FSB Clock * CPU Ratio Moltiplicatore (CPU Ratio) = per esempio, da 9,5X a 19,5X step 0,5X Clock del bus esterno della CPU (CPU FSB Clock) tramite BIOS: per esempio, 200, 202, 205, 208, 210, 213,, 224, 233, 236, 238, 240, 242, 244, 247, 252, 254 e 256 MHz. Clock del bus esterno della CPU (CPU FSB Clock) tramite jumper: per esempio, FSB = 233, step 1 MHz. La frequenza di bus è un valore che dipende dalla motherboard, per molti anni lo standard era il bus a 66 MHz; successivamente si passò alle schede con bus a 100 MHz. Attualmente il bus utilizza QDR del segnale di clock per trasferire i dati, in maniera simile alla DDR SDRAM o al bus ATA/66 IDE. Velocità Bus = clock del bus esterno della CPU * 4 Per esempio, il bus a 800 MHz utilizza attualmente un clock del bus esterno a 200 MHz, ma la velocità equivalente è di 800 MHz. Supponendo di avere una CPU dotata di bus a 1,8 GHz dovremo impostare tale frequenza esterna mediante i ponticelli della motherboard o tramite BIOS moltiplicandola per il fattore 9: infatti il prodotto 200 x 9 dà come risultato. Le altre frequenze dovrebbero essere impostate solo da persone esperte perché superano le specifiche in base a cui sono costruiti i processori. Nel caso si stesse assemblando un Pentium non c è da preoccuparsi. Le motherboard per questo processore impostano quasi sempre tutti i voltaggi necessari da sole. Tutte le motherboard per i processori di cui stiamo parlando dispongono di due serie di jumper per la regolazione del voltaggio. La prima si riferisce alla tensione all'interno della CPU detta Core Voltage (Vcore); la seconda riguarda la tensione in uscita dal processore chiamata I/O Voltage. CPUID Freq. CPU Vel. Bus Moltiplicatore Vcore Watt Die C Sempron , Athlon , Celeron , Pentium , Come assemblare un PC um 30 di 92

32 Pentium , ,8 Overclocking Diversamente dai principi di progettazione classica, ci sono utenti avanzati, chiamati overclocker che cercano sempre di spingere oltre il limite le prestazioni del sistema tramite l overclocking, ma occorrono impostazioni adeguate e componenti di qualità. Il bus è la "strada" che mette in comunicazione le varie parti del PC. È chiaro dunque tanto che più rapidamente i dati la percorrono, tanto maggiore sarà la velocità del sistema stesso, a parità di frequenza delle altre componenti. Il bus è molto importante anche per un altro fattore: per "risparmiare" e per non utilizzare diversi generatori di clock, ne esiste uno solo, che lega tutta la macchina in un funzionamento derivato dallo stesso valore, attraverso moltiplicatori e divisori, sia la frequenza del bus della memoria, che del PCI, che del controller EIDE, che dell AGP, che della CPU sono dunque legati alla frequenza di bus attraverso una serie di "fattori moltiplicativi". Il termine overclock significa "oltre la temporizzazione" in pratica, oltre la frequenza operativa dei processori. Si può aumentare la frequenza di clock della CPU agendo sul fattore di moltiplicazione o sulla frequenza di bus o su entrambi. È vero le prestazioni aumentano, ma non dimentichiamo che ci sono diversi fattori che rischiano di compromettere la stabilità e la vita del PC. Assicurarsi che la ventola di raffreddamento ed il dissipatore siano in grado di dissipare adeguatamente il calore in eccesso dovuto all overclocking della CPU. CPUID Settaggi nominali Settaggi per overclock Freq. CPU Freq. Bus Freq. CPU Freq. Bus Moltiplicatore XXXX MHz 9X200 MHz MHz 9X213 MHz 9 Overclock via software: si può effettuare tramite un apposita applicazione di Windows che agisce direttamente sul clock di sistema modificando la frequenza del bus e della CPU. Utile il CPR (CPU Parameter Recall), in caso di blocco per parametri troppo spinti, ripristina automaticamente le impostazioni al riavvio, senza resettare il CMOS. Per quanto riguarda le memorie, il discorso è diverso, poiché esse sono caratterizzate da parametri quali tempi di accesso, timings, e tecnologia produttiva. In generale, e per semplificare, il settaggio fondamentale, per la memoria, è il RAS to CAS delay, in pratica i cicli di clock che sono "sprecati" nella conversione da righe a colonne. Tuttavia, le periferiche hanno tolleranze fisiche, il che significa che, per funzionare correttamente alla frequenza prestabilita, esse sono testate con successo anche a frequenze leggermente maggiori. Ovviamente questa tolleranza varia da componente a componente, per cui possiamo avere due dischi identici, uno dei quali non avrà problemi con un bus, mentre l altro si rifiuterà totalmente di funzionare o, peggio, vi farà perdere tutti i dati, o nella più tetra delle ipotesi, si danneggerà irrimediabilmente. Overvolt Una CPU certificata con una frequenza funzionerà con una frequenza più alta se alimentata con una tensione maggiore. In tutti i processori, o quasi, vi è una doppia alimentazione: l alimentazione del core (i microcircuiti della CPU) e l alimentazione di I/O (bus di sistema e memoria) L'overvolt consiste nell'aumentare gradualmente (a step di +0,1 Volt) la tensione di alimentazione del core per facilitare il passaggio dei segnali elettrici all'interno dei microcircuiti della CPU. Di solito, per overclock normali, l'overvolt non è necessario. Mentre per overclock al limite l'overvolt è praticamente indispensabile, in quanto avremmo altrimenti dei frequenti blocchi di sistema. Non aumentare la tensione del core più di 0,3 Volt, il calore generato può danneggiare la CPU in modo irreversibile. Inizialmente tutti i circuiti digitali funzionavano con la stessa tensione di alimentazione, ora Come assemblare un PC um 31 di 92

33 le tensioni si sono abbassate per risparmiare potenza, per esempio una CPU andrà più veloce a tensioni di alimentazione più alte e più lenta ad alte temperature. Il consumo di potenza aumenta con il quadrato della tensione di alimentazione. Il VRM è un circuito che ha per ingresso una tensione con un valore, mentre in uscita si ottiene un valore differente; è programmabile in grado di ricevere cinque differenti segnali VID (Voltage IDentification) per generare una precisa tensione di alimentazione. Questi cinque pin VID sono pilotati dalla CPU, questo consente alla CPU stessa di richiedere una tensione di alimentazione superiore per operare a frequenza maggiori: ecco il segreto dell overvolt. Controllo hardware La motherboard deve implementare un sistema di controllo hardware. Dal momento in cui si avvia il sistema, deve controllare continuamente la tensione di funzionamento, lo stato della ventola e la temperatura della CPU del sistema. Se uno di questi indicatori va fuori limite, un allarme avvertirà l utente attraverso l utility di controllo hardware (Hardware Monitor) implementata tramite il BIOS. Condensatori a bassa ESR (Condensatori Serie Equivalenti) La qualità dei condensatori a bassa ESR è molto importante per la stabilità dell alimentazione della CPU nel funzionamento a frequenze elevate. Il posizionamento di questi condensatori richiede esperienza e precisione nei calcoli. Oltre a tutto ciò, la motherboard deve impiegare condensatori da 1500 uf, che sono molto più capaci dei normali da 1000 uf e garantiscono una maggiore stabilità dell alimentazione della CPU. Il circuito di alimentazione del voltaggio interno della CPU deve essere controllato per assicurare la stabilità del sistema con CPU ad alta velocità (come il Pentium, o durante l overclocking). Un tipico voltaggio interno di CPU è 2.0 V, ciò significa che un design efficiente dovrebbe fornire un voltaggio compreso tra V e V. In breve, l oscillazione deve essere minore di 280 mv. Come assemblare un PC um 32 di 92

34 7. MEMORIA Il tipo di memoria è un elemento da non trascurare perché influenza le prestazioni, il costo e la possibilità di upgrade. La memoria è organizzata secondo livelli gerarchici: ogni livello è caratterizzato da un prezzo decrescente e da una dimensione crescente. Dopo che la CPU ha inviato una richiesta alla RAM, la parola che serve non arriverà che dopo molti cicli clock. Due modi per affrontare il problema. 1. Fermare la CPU se un istruzione cerca di usare la parola della memoria prima che questa sia arrivata: stallo hardware. 2. Il compilatore genera codice (NOP) che non usa il risultato della lettura finché non arriva: stallo software. In realtà non si tratta di un problema di tecnologia, ma di economia. I progettisti sanno costruire memorie veloci quanto una CPU, ma devono trovarsi sullo stesso chip. Allora si combina una piccola memoria veloce (cache dal francese cacher, che significa nascondere) con una grossa quantità di memoria lenta. I principi fondamentali alla base delle architetture delle cache sono. 1. Localizzazione temporale: quando un applicazione si appoggia ad una locazione di memoria è probabile che farà riferimento ad essa anche in un momento successivo. 2. Localizzazione spaziale: un applicazione tende ad utilizzare e fare riferimento a locazioni di memoria contigue. Quando la cache riceve una richiesta per dati che non sono disponibili al suo interno si parla di cache miss (mancato hit nella cache) e accade la prima volta che si richiede il codice di un applicazione, conosciuto come mancato hit per partenza a freddo o per primo riferimento. Oppure quando la CPU richiede una quantità di dati che non possono essere contenuti all interno della cache, si parla di mancato hit per capacità. Le memorie cache on chip con la CPU sono più potenti e veloci della versione integrata sulla motherboard, mantengono separati dati e istruzioni (architettura Harvard), per un accesso simultaneo. Altri fattori responsabili delle prestazioni della memoria sono i seguenti. 1. Latenza: è il tempo necessario a completare un operazione sulla memoria. È stimabile nell ordine di X cicli del FSB per la lettura della prima cella e di un ciclo per la lettura delle successive. Moltiplicando il numero di cicli della latenza per il moltiplicatore della CPU, si ottiene il numero di cicli CPU che intercorrono prima che il dato richiesto divenga disponibile. 2. Banda di trasferimento dati: è la misura della quantità d informazioni che possono fluire al secondo attraverso il canale da e verso la memoria, la capacità massima teorica può essere calcolata moltiplicando il numero di bit trasferiti ad ogni ciclo di clock per la frequenza di funzionamento della memoria. 3. Frequenza di funzionamento: il divisore tra FSB e memoria permette d impostare frequenze differenti tra il bus della CPU e quello delle mmeorie. Come assemblare un PC um 33 di 92

35 Nelle DRAM i dati sono immagazzinati, sotto forma di carica elettrica, in celle costituite da un transistor e da un condensatore. Le celle sono ordinate secondo uno schema matriciale, righe (Row Line, collegate al gate del transistor) e colonne (Bit Line), e, a loro volta, sono organizzate in banchi. Poiché i condensatori perdono nel tempo il loro stato di carica è necessario effettuare un operazione di ricarica periodica: refresh. Inoltre, ogni volta che è letto un dato il condensatore perde la sua carica, per questo motivo i chip sono dotati di un circuito chiamato amplificatore di stato che identifica il dato in lettura e lo riporta allo stato originale dopo la fase di accesso. La memoria DRAM standard, quando riceve una richiesta dati dal controller, identifica la riga in cui si trova il dato, dopo questa fase deve essere attivato l amplificatore di stato relativo a questa riga: questo intervallo di tempo è il t RP (Time Row Precharge, tempo di attivazione della riga). Quindi intercorre un piccolo lasso di tempo durante il quale il segnale di riga si stabilizza prima di poter impostare la colonna: questo intervallo di tempo è il t RCD (Time RAS [Row Access Strobe] To CAS Delay). A questo punto può essere effettuato l accesso alla colonna t CAC (Time Column Access) e dopo un intervallo ti tempo t AC (Time Access) il dato richiesto è inviato ai pin di uscita della DRAM. La lunghezza del ciclo di clock è indicata con t CLK. Una delle tecniche per ottenere una maggiore efficienza nel recupero dei dati è la modalità Burst che, mediante la lettura anticipata delle colonne adiacenti a quella appena letta, riesce a ridurre il tempo di latenza e la cache carica i dati secondo il principio della localizzazione spaziale. CAS (Column Access Strobe) Indica il numero di cicli, basati sul tempo t CAC, necessari perché il segnale di CAS attivi la colonna desiderata all interno della griglia della memoria. Un modulo CAS2 è più veloce di Come assemblare un PC um 34 di 92

36 uno CAS3 ed è preferibile per operazioni di overclock. I timimg dei moduli DRAM sono indicati con tre cifre sull etichetta applicata al modulo stesso. La prima cifra indica la latenza CAS, la seconda il numero di cicli per il t RCD, la terza indica il t RP. I moduli SDRAM tipicamente hanno timing di tipo (moduli CAS3) o (moduli CAS2). Si può definire la latenza di CAS di un modulo di memoria come: >= (t CAC / t CLK ). Per esempio, un modulo con t CAC =20 ns e F = 100 MHz, per cui t CLK = 10 ns, CAS = 2. Questi valori dipendono dalla frequenza del bus, quindi il modulo dell esempio precedente, se la frequenza del bus sale a 133 MHz, il t CLK = 7,5 ns e quindi il modulo diventa Parametri per incrementare le prestazioni della memoria di sistema. 1. Aumentare la frequenza del FSB. 2. Ottimizzare l architettura del controller della memoria. 3. Aumentare la frequenza di lavoro delle memorie. 4. Diminuire i tempi di latenza delle memorie. Le prestazioni non variano cambiando la memoria con moduli più veloci! Aumentare la quantità di memoria installata. Il produttore immagazzina tutti i dati necessari al corretto funzionamento delle memorie DIMM o RIMM in una EPROM chiamata SPD (Serial Presence Detect), che presenta otto pin e una singola linea dati a lettura seriale. Contiene informazioni sul modulo di memoria come: tipo di memoria, numero di banchi fisici, volt, clock, latenze di CAS supportate, RAS Precharge, RAS to CAS Delay, numero di banchi, ID del produttore, luogo di produzione, numero seriale del modulo. Può essere utilizzato dal BIOS per stabilire la migliore sincronizzazione. Installando quattro moduli di memoria, le temporizzazioni di accesso applicate saranno quelle contenute nel chip SPD del modulo più lento. Il moduli DIMM possono fornire la loro capacità di memorizzazione attraverso un unico banco o due banchi di memoria. Questa caratteristica agevola i produttori perché consente di realizzare moduli di dimensione diversa utilizzando gli stessi integrati. Per esempio, un modulo da 256 MB a banco singolo (Single Side) oppure, raddoppiando il numero di chip, un modulo da 512 MB a banco doppio (Double Side). Il circuito stampato sul quale sono saldati gli integrati prevede che tutti i chip che compongono un banco siano posizionati sullo stesso lato. Il chipset è in grado di amministrare in modo separato i due banchi. Per esempio, la capacità di 1 GB si può ottenere: 2 moduli a banco singolo da 512 MB (ogni banco è di 512 MB); 2 moduli a banco doppio da 512 MB (ogni banco è di 256 MB); 4 moduli a banco singolo (ogni banco è di 256 MB); 4 moduli a banco doppio (ogni banco è di 128 MB); Difficile reperire moduli esattamente identici, che utilizzano gli stessi integrati di memoria e le stesse temporizzazioni. Tipi di memoria ECC (Error Checking and Correction) Questa modalità necessita di 8 bits ECC per dati a 64 bit. Ogni volta che si accede alla memoria, i bits ECC sono aggiornati e controllati da uno speciale algoritmo che possiede la capacità di rilevare errori a doppio bit e correggere automaticamente errori a singolo bit, mentre la modalità parità può solo rilevare errori a singolo bit. Costo aggiuntivo, impiegate nei server e per hardware destinati ad applicazioni mission critical. EDO DRAM (Extended Data Output) È in pratica molto simile alla FPM (Fast Page Mode), che fissa i dati prodotti in memoria in tre stati per cominciare l attività di pre carica, la EDO DRAM consente l inizio di un secondo accesso di memoria prima del completamento dell accesso in corso, questo è simile all effetto pipeline ma non accelera il singolo accesso, ma migliora la larghezza di banda della memoria dato che permette di fornire più parole al secondo. Sono asincrone, in pratica significa che le linee d indirizzo e di dati non sono controllate dallo stesso clock, sono simili alla PBSRAM nell utilizzo della modalità di trasferimento burst. Le prime Come assemblare un PC um 35 di 92

37 avevano 30 pin e 8 bit, le ultime 72 pin e 32 bit. SDRAM (Synchronous DRAM) Utilizza il FSB della CPU come segnale di clock per le operazioni di R/W della memoria (sincrona). In un registro speciale memorizza gli indirizzi di riga e colonna del dato richiesto, così che la CPU possa proseguire l esecuzione delle istruzioni nella pipeline mentre attende l arrivo dell informazione. Poiché questa arriva sincronizzata sul fronte del FSB, la CPU può programmare il rendez vous dei dati con le istruzioni all interno degli stadi di esecuzione della pipeline. SDRAM è disponibile come DIMM (Dual In line Memory Module, i connettori si trovano su entrambi i lati della scheda) da 168 pin a 64 bit, 2 clock o 4 clock (per identificare DIMM a 2 clock o 4 clock, controllate se ci sono tracce connesse ai pin 79 e 163 del modulo SDRAM, se ci sono tracce, la SDRAM è a 4 clock; in caso contrario, è a 2 clock), può essere a faccia singola o doppia (per identificare DIMM a faccia singola o doppia, controllate i pin 114 e 129, se ci sono tracce connesse ai pin 114 e 129, il modulo DIMM è a doppia faccia; in caso contrario, è a faccia singola), i segnali dei contatti dorati su ogni faccia del PCB sono differenti, perciò è chiamato Dual In Line. Quasi tutti i moduli DIMM sono fatti con SDRAM, che opera a 3.3 V. Notare che alcuni vecchi DIMM sono fatti con FPM/EDO e funzionano solo a 5 V. Non confonderli con i SDRAM DIMM. SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM) L architettura è costituita da tre elementi. 1. Il core centrale; 2. il buffer di I/O o DQ (Data Queue, coda di dati); 3. il circuito di alimentazione. Nella memoria SDR SDRAM e DDR SDRAM il core centrale e il DQ funzionano alla stessa frequenza e solo una differenza di protocollo permette alla seconda di essere più efficiente della prima. Opera in modo sincrono con la frequenza di bus di sistema FSB della motherboard. Trasferisce un singolo dato per ogni ciclo di clock, sul fronte di salita, è disponibile in tre tipologie: PC66, PC100 (SDR 100, 100 MHz, 800 MBps), PC133 (SDR 133, 133 MHz, 1066 MBps). Due tacche, 168 pin, 64 bit e alimentazione 3,3 V. DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) Le DDR sono in grado d inviare due dati, a parità di frequenza del FSB, per ogni ciclo di clock (sul fronte di salita e su quello di discesa) per questo motivo il protocollo è stato chiamato Double Data Rate. PC1600 (200 MHz, 64 bit, 1,6 GBps), PC2100 (DDR 266, Come assemblare un PC um 36 di 92

38 133 MHz, 64 bit, 2,1 GBps), PC2700 (DDR 333, 166 MHz, 64 bit, 2,7 GBps), PC3200 (DDR 400, 200 MHz, 64 bit, 3,2 GBps). Cicli di latenza: CL3, CL2.5, CL2. Packaging di tipo TSOP (Thin Small Outline Package) 184 pin e alimentazione 2,6 V. DDR2 A parità di frequenza della cella di memoria ha un data rate doppio rispetto alle DDR, perchè è effettuato il prefetch di quattro dati anziché di due che, una volta immagazzinati nel buffer di I/O o DQ (Data Queue), funzionante a frequenza doppia rispetto alle celle di memoria, sono inviati al controller tramite il protocollo DDR. PC (DDR2 400, 100 MHz, 64 bit, 3,2 GBps), PC (DDR2 533, 133 MHz, 64 bit, 4,26 GBps), PC (DDR2 667, 166 MHz, 64 bit, 5,3 GBps), PC (DDR2 800, 200 MHz, 64 bit, 6,4 GBps). Cicli di latenza: CL3. Packaging di tipo FBGA (Fine-Pitch Ball Grid Array) 240 pin e alimentazione 1,8 V. Per evitare problemi d installazione, gli slot DDR e DDR2 sono colorati in maniera da evidenziare gli accoppiamenti duali. All interno dei chip è stato inserito un terminatore di segnale ODT (On Die Termination). Con questo tipo di chip non è possibile inviare un comando d inizializzazione del banco di memoria successivo contemporaneamente al comando di lettura del banco precedentemente aperto: si forma un buco nel flusso dati dal modulo al controller che si traduce in una perdita di prestazioni. L AL (Additive Latency) dei moduli DDR2 permette alla logica di controllo, in caso di richieste simultanee non eseguibili, d inviare il secondo comando con un numero dio cicli di clock di ritardo pari al valore di AL. La WL (Write Latency), fissa a 1T per i moduli DDR è variabile (RL-1) in quelli DDR2. DDR DDR2 Vantaggi DDR2 Package TSOP 66 pin FBGA Maggior velocità Tensione 2,5 V 2,5 V I/O 1,8 V 1,8 V I/O Minor potenza Densità 128 MB 2 GB 256 MB 4 GB Maggiore densità Velocità, 400 MHz, 800 MHz Più veloce Latenza in lettura 2 2,5 3 clock CL + AL (CL = 3,4,5) Più veloce Latenza in scrittura 1 clock Latenza in lettura -1 Più veloce Moduli 172, 184, 200 pin 200, 214, 240, 244 pin Si devono riempire gli slot di memoria nell ordine corretto. Se, ad esempio, la motherboard ha 4 DIMM, questi saranno numerati DIMM 1, DIMM 2 e così via. Se ha 3 moduli di memoria, installare il primo nel DIMM 1, seguito dal DIMM 2, quindi DIMM 3. Non lasciare Come assemblare un PC um 37 di 92

39 slot intermedi vuoti. Inoltre, controllare con attenzione il manuale della motherboard per eventuali requisiti per i moduli di memoria single-sided o double-sided. Comprare la RAM adatta al proprio sistema ed assicurarsi che il sistema possa sfruttare tutta la RAM che si è acquistata. Localizzare gli slot per la memoria. Sbloccare lo slot premendo i fermi che lo trattengono verso l esterno. Allineare una DIMM sullo slot così che il pettine della DIMM combaci con la sua sede sullo slot. Inserire la DIMM nello slot finché i clip che la trattengono ritornano al loro posto. Configurazione di memoria a doppio canale (Dual channel) L accesso in R/W avviene simultaneamente e in modo indipendente, consentendo di raddoppiare la larghezza di banda disponibile, il canale a 64 bit è raddoppiato a 128 bit. Le temporizzazioni delle memorie diventano un fattore critico: i tempi di latenza ottimali si raggiungono solo utilizzando coppie di moduli gemelli per tipo e capacità, conformità sia Come assemblare un PC um 38 di 92

40 del circuito stampato sia degli integrati di memoria. Se la motherboard supporta la memoria dual-channel, si deve prestare particolare attenzione a installare moduli identici (stessa velocità, stessa capacità, idealmente stesso produttore) in coppie corrispondenti e nei DIMM corretti. Nell esempio seguente, i DIMM sono organizzati in due coppie, ciascuna rappresentante un canale. Vale a dire, DIMM 1 e DIMM 2 insieme sono il canale A e DIMM 3 e DIMM 4 sono il canale B. Per il funzionamento dual-channel, si deve installare un modulo nel DIMM 1 (canale A) e un modulo corrispondente nel DIMM 3 (canale B). Gli slot sono spesso codificati con un colore. 1. Gli slot DIMM possono essere numerati sulla motherboard, ma possono anche essere altrimenti identificati con l aiuto di un diagramma schematico riportato nel manuale della motherboard. Su entrambe le estremità di ogni slot sono previste delle linguette di blocco in plastica. Aprire quelle dello slot DIMM 1 ed estrarre il primo modulo di memoria dalla busta antistatica. Tenerlo dalle estremità per evitare il contatto con i chip di memoria o con il bordo dei contatti. Allineare con attenzione il modulo allo slot DIMM. Il modulo e lo slot presentano entrambi una tacca per assicurare l orientamento corretto. 2. Premere sul modulo con entrambi i pollici finché le linguette in plastica non scattano in posizione, assicurarsi che il modulo sia verticale e sia allineato correttamente con lo slot. Installare il secondo modulo nello slot appropriato per il funzionamento dualchannel. In questo caso è il DIMM 3, codificato con il colore giallo corrispondente al DIMM 1. DRDRAM (Direct Rambus DRAM) Assicurarsi di utilizzare i banchi corretti, di solito indicati con A e B. Inserire negli eventuali zoccoli vuoti i moduli di continuità. Non ci possono essere alloggiamenti vuoti perché ci deve essere continuità elettrica, per questo sono stati progettati dei moduli speciali C- RIMM che servono solo da collegamento elettrico. Questo tipo di memoria favorisce accessi che possono essere predetti: lettura anticipata e predizione dei salti, per questo è importante l accoppiata CPU (Pentium 4) DRDRAM. È una tecnologia di memoria che utilizza una modalità di trasferimento dati burst, invece d impiegare differenti linee per Come assemblare un PC um 39 di 92

41 trasferire i segnali elettrici relativi agli indirizzi di riga e colonna e dati, usa un protocollo di trasmissione che consente di far viaggiare tutte le comunicazioni e i dati tra il chipset e la memoria sullo stesso canale. Teoricamente, la velocità di trasferimento dati dovrebbe essere più alta della SDRAM. Funziona a cascata nel canale. Nell Intel 820, solo un canale RDRAM è supportato, con dati a 16 bit per canale, e questo canale può avere al massimo 32 dispositivi RDRAM, non importa quanti socket RIMM (Rambus IMM) ci siano. Installata in moduli RIMM (un modulo di memoria può contenere fino ad un massimo di 16 dispositivi RDRAM), due tacche, 184 contatti, il chip ha a bordo un dissipatore di colore metallico che lo protegge dal surriscaldamento. È una memoria indipendente dal bus di sistema: funziona ad una frequenza di 800 MHz, la sua frequenza reale è di 400 MHz ma i dati sono trasferiti su entrambi i fronti del segnale di clock (PC800, 16 bit, 1,6 GBps). PC1000 a 1 GHz. PBSRAM (Pipelined Burst SRAM) Nelle CPU socket 7, una lettura di dati burst richiede 4 QWord (Quad word, 4 * 16 = 64 bits). La PBSRAM necessita solamente del tempo di decodifica di un indirizzo ed invia automaticamente le QWords rimanenti alla CPU secondo una sequenza predefinita. Normalmente, essa è , in totale 6 clock, che è più veloce della DRAM asincrona. La PBSRAM è spesso usata nella cache L2 delle CPU socket 7. Le CPU slot 1 e socket 370 non necessitano di PBSRAM. Come assemblare un PC um 40 di 92

42 XDR DRAM di Rambus L architettura è costituita da cinque elementi. 1. Il core centrale; 2. l I/O cell (XIO Cell), integrato in un chip ASIC; 3. il controller della memoria (XMC); 4. il bus di collegamento (XDR Interconnect); 5. il generatore di clock (XCG). Il protocollo di trasmissione di tipo ODR (Octal Data Rate), trasferisce 8 bit per ogni ciclo di clock, lavora a 400 MHz. I SIMM (Single IMM, 72 pin, la fila di connettori si trova da un lato della scheda) sono stati eliminati nella progettazione delle motherboard attuali, i segnali dei contatti dorati su ciascuna faccia del PCB sono identici, per questo era stata chiamata Single In line. I moduli SIMM devono essere sempre un numero pari (2 banchi da 16 MB, o 2 da 32, o 4 da 16 MB). I connettori sono bianchi ed in numero variabile da 2 a 4, con piccole alette plastiche ai lati che servono per fissare i moduli. Nel caso delle SIMM il modulo va inserito tenendolo inizialmente inclinato a 45 rispetto all'asse dello slot, quindi va portato in posizione verticale in modo che si agganci alle due linguette laterali del banco. Tutte le motherboard oggi utilizzano moduli di memoria di tipo DIMM, se ne può inserire anche solo uno. I connettori, noti come banchi memoria, sono in genere di colore nero. Overclock I parametri di latenza sono solitamente indicati sulla confezione esterna o, con un etichetta, sul modulo stesso, mediante una stringa numerica da sinistra a destra Valori programmati nell SPD Valori da inserire a mano Valori da inserire a mano. La latenza di CAS. Il ritardo tra un comando RAS e uno CAS (t RCD ). Il ritardo dovuto alla precarica della riga (t RP ). Il ritardo dovuto alla precarica della colonna (t CAC ). Alcune volte è riportato il CR (Command Rate) 1T, 2T, o superiore; indica il ritardo minimo, in cicli di clock, tra il segnale di selezione del chip di memoria e il successivo comando. Overvolt Se si aumenta il voltaggio di alimentazione delle memorie, si riescono a raggiungere Come assemblare un PC um 41 di 92

43 frequenze più elevate senza pagare nulla in termini di latenza o, viceversa, si possono impostare timing spinti senza diminuire la frequenza del bus. Le motherboard permettono d impostare l alimentazione della RAM nell intervallo volts: problemi di surriscaldamento. Distributori A-Data, Corsair, KingMax, Kingston, S3+, Supertalent, Transcend. Prima di acquistare la memoria per il PC si deve analizzare quale sia l utilizzo di questa risorsa da parte delle applicazioni usate maggiormente. Prodotti con data rate elevati possono ridurre i tempi di latenza per l acquisizione di un grosso blocco di dati nonostante i timing del modulo siano superiori a quelli di un prodotto dalla frequenza inferiore. Software con numerosi accessi ma con piccole quantità di dati occorrono RAM con bassa latenza piuttosto che elevate velocità. Raffreddamento Molti distributori progettano già le loro memorie dotate di dissipatori passivi, in modo da evitare che nelle situazioni di grande stress dei chip si scaldino parecchio. Nel caso in cui i banchi di memoria ne fossero sprovvisti è possibile acquistare a parte i dissipatori; questi ci sono sia in rame che in alluminio. Come assemblare un PC um 42 di 92

44 8. CONNESSIONE DEI CAVI DEL PANNELLO FRONTALE Inserire i connettori power LED, speaker, e reset switch sui rispettivi pin. Trovare il power switch del case ATX, è un connettore femmina a 2 pin del pannello frontale del case. Inserire questo connettore nel connettore soft-power switch contrassegnato con SPWR. Connessione del cavo di alimentazione ATX L alimentatore ATX utilizza il connettore a 20 pin. Assicurarsi d inserirlo per il verso giusto. In un sistema ATX, una corrente di standby è sempre presente nella motherboard. Assicurarsi di aver staccato il cavo di alimentazione ATX prima d inserire o togliere ogni CPU, DIMM, scheda PCI o AGP. Altrimenti, il componente potrebbe subire gravi danni. Spia alimentazione ATX Questo LED indica che il cavo di alimentazione ATX è connesso alla motherboard, non inserire o togliere alcun componente installato nel sistema mentre questo LED è acceso. Come assemblare un PC um 43 di 92

45 Come assemblare un PC um 44 di 92

46 9. CONNESSIONE PORTE AGGIUNTIVE Il disegno sotto rappresenta la vista dal pannello posteriore del case , 4, 5, 6,7, Porta Parallela stampante LPT1, 2 Porta RJ-45 LAN. 3 Side Speaker (Gray), 4 Rear Speaker (Black), 5 Central / Bass (Orange). 6 Line In (Light Blue), 7 Front Speaker (Lime), 8 Microphone MIC (Pink). 9 Due Porte USB 2.0, 10 Due Porte USB Porta VGA, 12 Porta PS/2 tastiera (Purple) 13 Porta PS/2 Mouse (Green) Porta seriale COM1, Porta IEEE 1394, Porta Game. Supporto per porte USB (Universal Serial Bus) È un bus di periferica seriale a 4 pin, +5 V, fornisce potenza direttamente dall host minimo 0, 5 W e massimo 2,5 W, capace di connettere in cascata periferiche a bassa e media velocità con un DTR di 1, MBitps, come tastiera, mouse, joystick, scanner, stampante e modem. I dispositivi USB sono di due tipi: terminali e hub (una porta di upstream verso l host e più porte di downstream verso altri hub o dispositivi per un massimo di 7 livelli). Il protocollo di comunicazione, di tipo token, gestisce collegamenti multipli e in cascata, per un massimo di 127 dispositivi per host. Rilevazione degli errori a livello di bit con tecnica CRC. Grazie all USB, il tradizionale groviglio di cavi del pannello posteriore del PC può essere eliminato. In generale il SB possiede due controller USB (USB 1.1 e USB 2.0), ciascuno in grado di gestire due porte, quindi le motherboard Come assemblare un PC um 45 di 92

47 supportano quattro porte USB. Due di esse si trovano sul pannello posteriore, le altre due nell area in basso a sinistra della motherboard. Con un cavo specifico, si connettono al pannello frontale. Le periferiche USB 1.1 funzionano correttamente anche se collegate a porte USB 2.0. Non vale però il viceversa. Per i dispositivi che occorre collegare e scollegare di frequente è consigliabile usare le porte USB frontali. Le periferiche che invece si scollegano raramente è consigliabile usare le porte USB sul retro del PC. AMR (Audio Modem Riser) Il circuito CODEC (COding and DECoding) della soluzione audio/modem può essere collocato sulla motherboard o su di una scheda riser (scheda AMR) che s inserisce sulla scheda madre tramite un connettore AMR. Dato che la potenza di calcolo delle CPU sta aumentando, il lavoro di calcolo digitale può essere implementato nel chipset e utilizzare la potenza della CPU. Il circuito per la conversione analogica (CODEC) richiede un design differente e separato, quindi è messo sulla scheda AMR. La motherboard implementa un CODEC audio integrato (può essere disabilitato), ma conserva lo slot AMR per l opzione della funzione modem, ma è possibile usare una scheda modem PCI. Intel ha sviluppato le specifiche AC Link, è un interfaccia a cinque segnali verso un CODEC esterno. Per l audio si connette a un chip che integra un CODEC, un convertitore digitale/analogico per pilotare i diffusori audio, un CODEC analogico/digitale per pilotare i segnali analogici d input. Per la telefonia integra un interfaccia per la connessione alla linea telefonica. Schede riser Sono schede a basso costo da inserire in specifici connettori. Due tipi. 1. CNR (Communication and Networking Riser): soluzione Intel. 2. ACR (Advanced Communication Riser). Connettore irda (Infrared Data Association) Il connettore IrDA può essere configurato per supportare un modulo ad infrarossi senza fili (sfrutta lo stesso sistema utilizzato per il telecomando della TV unidirezionale; per il PC è bidirezionale); grazie a questo modulo e ad applicativi software come LapLink o Direct Cable Connection, l utente può trasferire files da o verso laptop, notebook, dispositivi PDA e stampanti. Questo connettore supporta da 9,6 Kbps a 4 Mbps, 2 metri. Installate il modulo ad infrarossi sul connettore IrDA ed abilitate la funzione infrarossi dal BIOS Setup, UART 2 Mode; quando inserite il connettore IrDA, assicuratevi di orientarlo correttamente perché i dispositivi devono essere in linea e non ci devono essere ostacoli. WOM (Wake On Modem) La motherboard implementa uno speciale circuito per il supporto accensione da modem, sono supportate sia le schede modem interne sia modem esterni. Dato che la scheda modem interna non consuma energia quando il sistema è spento, è consigliabile l uso di un modem interno. Per utilizzare un modem interno, connettete il cavo a 4 pin dal connettore RING della scheda modem al connettore WOM della motherboard. WOL (Wake On LAN) Questa caratteristica è molto simile all accensione da modem, ma utilizza la rete locale (LAN, Local Area Network). Quando il sistema è spento, l adattatore si pone in uno stato a basso consumo e attende l arrivo di un pacchetto speciale (magic packet) dalla console remota. Quando quest ultimo arriva, la scheda di rete comanda all alimentatore di accendere il sistema. Per usare questa funzione si deve avere una scheda di rete con un chipset che supporti questa caratteristica, e collegare un cavo dalla scheda di rete al connettore WOL sulla motherboard. Il codice identificativo del sistema (un indirizzo IP) si trova nella scheda di rete ed a causa dell elevato traffico sulla rete Ethernet, si deve installare un software di gestione della rete, come ad esempio ADM, per controllare la modalità di accensione del sistema. Notare che è necessaria una corrente ATX di Come assemblare un PC um 46 di 92

48 Standby di almeno 600 ma per supportare questa funzione della scheda di rete LAN. Scheda di rete NIC (Network Interface Card) Esistono diverse tipologie di schede di rete: direttamente integrate sulla motherboard o schede aggiuntive su bus PCI. Come assemblare un PC um 47 di 92

49 10. SCHEDA VIDEO Lo slot AGP o PCI Express sulla motherboard è il connettore di espansione più vicino alla CPU e maggiormente distanziato dal retro del telaio rispetto ai connettori PCI. 1. Prima d installare, leggere le istruzioni della scheda ed impostare i settaggi corretti. 2. Rimuovere i ganci sullo slot e tenere a portata di mano le viti. 3. Allineare il connettore della scheda con lo slot e premere con decisione finché la scheda è completamente inserita nello slot. 4. Agganciare la scheda con le viti. Alcune schede grafiche richiedono un connettore di alimentazione separato (a 4 pin come quello del disco rigido o il connettore più piccolo usato per il floppy), in quanto assorbono più potenza di quanta lo slot AGP o PCI Express sia in grado di fornire; inoltre a causa dell elevato spazio richiesto per alloggiare il dissipatore esiste l impossibilità d installare schede nel primo slot PCI sottostante quello della VGA. Come assemblare un PC um 48 di 92

50 Scheda grafica Costruttore: ATI (Catalyst), nvidia (ForceWare). Modello: ludico, OpenGL (professionale, applicazioni 3D, animazione, simulazione). Senza la scheda grafica il sistema non può essere avviato. L'inserimento della scheda grafica, come per ogni altra scheda, è un operazione abbastanza semplice, in quanto basta allineare i connettori presenti sulla scheda con la fessura dello slot e inserire con decisione (il più delle volte è necessario premere con tutta la mano) la scheda, fissando quindi con una vite l'aletta di fissaggio della scheda all'intelaiatura del case. DVI-I DVI-D (DVI-Digital). Risoluzione: VGA (Video Graphics Array) è lo standard 640 * 480 * 16 colori. Chip grafico, tipo e frequenza di GPU (Graphic Processing Unit). Bus di memoria e frequenza chip/memoria Processo produttivo: nanometri. Numero di transistor: milioni. Numero delle pipeline, Vertex Shader/Versione, Pixel Shader/versione. Interfaccia AGP, DirectX supportate, OpenGL Alimentazione ausiliaria. Architettura: parallela MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) e superscalare. Velocità di refresh verticale: la frequenza del sincronismo verticale generabile dalla scheda ed accettabile dal monitor 80Hz. Uscita: VGA, S-Video (TV), DVI-I (Digital Video Interface-Integrated, veicola anche il segnale analogico), DVI-D. RAMDAC (RAM Digital to Analog Converter): convertitore digitale analogico che trasforma l immagine presente nella RAM video in impulsi che possono essere visualizzati sul monitor. Tipo, interfaccia (bit) e quantità di RAM video installata installabile: la memoria a bordo di una scheda video può essere suddivisa in 1. MDRAM (Multibank RAM): una sola porta di R/W, il controller della VGA e la CPU devono contendersi l uso della risorsa. 2. VRAM (Video RAM): memoria "dedicata" alle applicazioni video, e in particolare di tipo dual port, in quanto da un lato il RAMDAC che pilota il monitor necessita di accedere alla memoria per l aggiornamento dello schermo, e dall altro il controller grafico deve aggiornare i dati in memoria secondo le istruzioni provenienti dal bus principale. Le memorie che combinano un array di DRAM ed una memoria ad accesso seriale SAM sono denominate VRAM e trovano impiego come "field memory" e "display buffer". In queste memorie i bus di rinfresco e di rendering sono separati in modo da non rallentare il flusso di dati grafici o video. 3. WRAM (Windows RAM): è una versione modificata di VRAM (di produzione Samsung) ottimizzata per le applicazioni grafiche. Mentre infatti l area ad accesso seriale SAM contenuta in una VRAM risulta strettamente legata alla porzione di DRAM, nelle WRAM vi è un ampio bus interno fra l array di DRAM e la più ridotta SAM, totalmente separata dalla memoria dinamica. Questa soluzione consente di ridurre di circa un 20% l area di silicio richiesta (minor costo) e raddoppia di fatto la velocità di accesso rispetto alle soluzioni VRAM. Consentono, inoltre, di operare in modalità "block write", e si dimostrano in grado di gestire le operazioni necessarie al video full motion che richiedono un animazione veloce a doppio buffering, oltre ad accelerare le funzioni di Come assemblare un PC um 49 di 92

51 "pattern fill" a due colori e BitBlts allineate. 4. SGRAM (Synchronous Graphic RAM): la struttura delle DRAM di tipo sincrono è stata ulteriormente modificata per le applicazioni grafiche, introducendo la possibilità di "block write" (scrittura simultanea di più indirizzi di colonna consecutivi nel medesimo ciclo) e di "write per bit" (mascheratura selettiva di alcuni bit in fase di scrittura) al fine d incrementare le prestazioni di rendering. Architettura ad elevata ampiezza di I/O consente, inoltre, d incrementarne significativamente l ampiezza di banda, fino a raggiungere i 125 MHz in modalità "burst" con un architettura interna dual bank. Sono programmabili la latenza di CAS (2 o 3 cicli), la lunghezza di burst (1, 2, 4, 8 o pagina intera) ed il tipo di burst (sequenziale o interleave). 5. CVRAM (Cache VRAM): integrano una VRAM, un ALU da 400 MIPS, due buffer SAM da 640 bit (capaci di supportare un video refresh da 85 KHz) ed una cache da 2 Kbit. Il chip è gestito dall unità ALU interna, in grado di effettuare le operazioni di rastering, di "z-compare" e di "alpha-blending". 6. SGRAMDDR (Double Data Rate). 7. GDDR3 (Graphics Double Data Rate 3). Aumentando la risoluzione (2.048 * 1.536) ed il numero di colori è indispensabile una maggiore quantità di memoria, che è data dalla formula: (640*480*profondità del colore) Le profondità (numero di byte per pixel) di colore usate sono: 8 bit pixel (1 byte) = profondità di 256 colori. 16 bit pixel (2 byte) = profondità di (64 K) colori. 24 bit pixel (3 byte) = profondità di (16,7 M) colori. 32bit pixel (4 byte) = profondità di (429 G) colori. Dual slot - SLI (Scalable Link Interface) di nvidia Nuova tecnologia che permette di gestire due schede grafiche in parallelo sullo stesso PC. I dati sono trasferiti da una scheda all altra tramite un bus proprietario alla velocità di 10 Gbps. Per questioni di accoppiamento meccanico la mother board integra due connettori PCI Express X16 che, quando sono attivi simultaneamente, operano come due PCI Express X8 (2 GBps), la banda di trasferimento a disposizione di ogni singola scheda grafica risulta pari a quella dell AGP X8. Le modalità di funzionamento sono tre. 1. Compatibility mode: utilizza solo una delle due schede. 2. AFR (Alternate Frame Rendering) m ode: le schede renderizzano un fotogramma per uno alternandosi. 3. SFR (Split FR) mode: ogni fotogramma è suddiviso in due parti e ciascuna scheda si occupa dell elaborazione di una metà. Un selettore mono/dual card permette di commutare il secondo PCI Express X16 in uno del tipo X1 quando nel sistema è presente una sola scheda grafica. Le due schede grafiche devono essere gemelle: medesime frequenze operative, stessa quantità di memoria, stessa versione del BIOS. Come assemblare un PC um 50 di 92

52 Inserire le VGA negli slot PCIEXP1 e PCIEXP2 della motherboard. Ci sono dei pin sulla scheda video riservati per il Bridge SLI. Bridge SLI. Inserire il Bridge SLI nei connettori di ogni scheda video. Come assemblare un PC um 51 di 92

53 Il supporto SLI incluso nella scatola è utilizzato per tener saldo il Bridge SLI. Inserire il supporto SLI nello slot di mezzo tra le due schede grafiche e avvitarlo al case con una vite in modo tale che tenga ben saldo il Bridge SLI. TurboCache (nvidia) HyperMemory (ATI) Scheda equipaggiata con un quantitativo ridotto di memoria grafica, in grado di utilizzare memoria di sistema per tutte le fasi di rendering degli scenari 3D. PureVideo (nvidia) Tecnologia composta da una GPU e uno strato software che comprende i driver (ForceWare) e un CODEC (nvidia DVD Decoder) di decodifica video che opera da ponte tra l API (Application Program Interface) DXVA (DirectX Video Acceleration) e i driver Nvidia. Crossfire di ATI Tecnologia simile a quella di nvidia (SLI), solo che a differenza di questa, le due schede video non sono più collegate tramite un ponticello, ma attraverso un cavo. Questa nuova funzionalità di ATI non è possibile su tutte le schede madri progettate per due VGA, ma solo per quelle che dispongono del chipset ATI. WMV MPEG-2 Windows Media Player APPLICAZIONE Windows Media Player API - DXVA API API - DXVA Microsoft CODEC CODEC NvDVD DEC nvidia Driver DRIVER nvidia Driver Scheda video GPU Scheda video Risoluzione Numero di colori visualizzabili (PALETTE) (pixel) 1280* (640 KB) 256 (1280 KB) 1024* (300 KB) 256 (768 KB) (1536 KB) 800* (300 KB) (937,5 KB) (1406,3 KB) 640* (300 KB) (900 KB) (900 KB) RAM 1 MB 1 MB 2 MB Per esempio, con colori a 24 bit ed alla risoluzione di 800 * 600 * 3 = byte. Z-Buffer: parte della RAM video usata per memorizzare la distanza dei modelli Come assemblare un PC um 52 di 92

54 tridimensionali rispetto all osservatore. In questo modo non sono visualizzati gli oggetti nascosti dietro ad altri oggetti e così si risparmia lavoro al coprocessore. Texture: la superficie di un modello tridimensionale è ricoperto da immagini che simulano il materiale di cui è fatto l oggetto. Per esempio, un cilindro può essere un albero o una colonna di marmo secondo la texture applicata. Grandissima occupazione di RAM. Vertex shader: permettono di applicare variazioni di colore sulle punte dei triangoli che compongono i modelli 3D, così da ottenere maggiore qualità nella resa di materiali porosi o ruvidi. Pixel shader: permettono di regolare le variazioni di colore, luminosità e ombreggiatura su un singolo pixel di una texture. In pratica, sono dei punti sensibili presenti sui modelli 3D (vertex) e sulle texture (pixel). ROPs (Rastering Operations): operazioni svolte dalla GPU o dalle unità di vertex shader, per disegnare la texture sui modelli 3D. Rendering: è la fase in cui ad un immagine 3D sono applicate le texture. Il sottosistema grafico è il più sensibile alla configurazione software del PC: è importante che siano installati i driver AGP e le librerie DirectX (sono un insieme di API, Application Program Interface, che permettono di accedere alle risorse del PC: grafica 2D, 3D, audio, input e servizi per giochi in rete) più aggiornate. Anche la scheda grafica dispone di un BIOS, per aggiornarlo assicurarsi che siano disabilitate le voci Video BIOS Cacheable e Video BIOS Shadowing. Driver WDDM: (Windows Vista Display Driver Mode). Come assemblare un PC um 53 di 92

55 Il G80 (681 milioni di transistor) di nvidia è costruito con un processo produttivo a 90 nm. Il modello di punta di nvidia è la GeForce 8800 GTX, la GPU lavora a una frequenza di clock pari a 575 MHz e la memoria ad una di 900 MHz. Le memorie montate sono di tipo DDR3, con un interfaccia a 384 bit e un quantitativo di 768 MB. Le principali novità, rispetto al precedente chip (G71), risiedono nella nuova architettura unificata, che non fa più distinzione tra vertex o pixel shaker; quindi le nuove soluzioni proposte da nvidia saranno in grado di gestire indistintamente programmi vertex, pixel, geometry shaker e operazioni fisiche. nvidia ha iniziato lo sviluppo di G80 nell estate 2002, collaborando con Microsoft nella definizione delle caratteristiche chiave delle DirectX 10 e delle istruzioni Shaker Model 4.0. In questo chip, nvidia ha implementato inoltre la tecnologia nvidia Lumenex, che si occupa della gestione dell antialiasing, del filtro anisotropico e dell HDR. La GeForce 8800 GTX è in grado di elaborare 64 texture per ciclo di clock e può raggiungere i 36.8 miliardi di texture al secondo. Inoltre, integra 24 Raster Operation Unit e Come assemblare un PC um 54 di 92

56 quando la scheda lavora alla frequenza di default raggiunge un throughput dei pixel massimo di 13.8 Gpixels/sec. 8800GTX 8800GTS 7950GX2 7900GTX 7800GTX 7800GTX 512 MB Processo produttivo (nm) Core G80 G80 G71 G71 G70 G70 Numero di core Numero di transistor per processore (milioni) Frequenza vertex (MHz) Frequenza del core (MHz) Frequenza della memoria (MHz) DDR Rate (MHz) Vertex Shaders (#) Pixel Shaders (#) ROPs (#) Interfaccia di memoria (bit) Grandezza del frame Buffer per processore (MB) Banda di memoria (GB/sec) per processore Vertici/Secondo (milioni) Pixel Fill Rate (# ROPs x clk) in miliardi/sec Texture Fill Rate (# pixel pipeline x clk) in miliardi/sec RAMDACs (MHz) Bus PCI Express PCI Express PCI Express PCI Express PCI Express PCI Express Come assemblare un PC um 55 di 92

57 L R580 (384 milioni di transistor) di ATI ha un processo produttivo a 90 nm. Questo cambiamento porta due principali vantaggi. Primo, è possibile utilizzare meno silicio per produrre le stesse identiche parti, e implementare il doppio dei componenti nella stessa area. Secondo, il circuito copre una distanza minore e la frequenza impostabile è più alta. Al suo interno integra 16 pipeline. La X1900 XTX lavora alle frequenze di 650 MHz per il core, e 1,55 GHz per le memorie; il bus di memoria è di 256 bit. Ha un fill rate di 1 Gpixel e 1 Gtexel e la banda passante è di 48 GB. Le pixel processor sono 48. Ognuno può gestire da una a cinque istruzioni per clock, in base al tipo di ALU di cui è dotato. ATI ha aggiunto un 50% in più di cache per l'hi-z. Questa cache addizionale permette all'r580 di accelerare l'applicazione dello Z testing. Come assemblare un PC um 56 di 92

58 11. DISCHI Collegare il monitor, la tastiera e verificare che sia visualizzato il BIOS della motherboard. Meglio controllare ora che dopo aver montato il tutto. Prima di montare i dischi assicurarsi di aver configurato i jumper in modo corretto. Una volta montati motherboard, CPU e memoria è possibile passare alle periferiche collegate alla motherboard e alle connessioni con il disco fisso, floppy e DVD-ROM. Tutte le unità andranno inserite in un alloggiamento (detto bay) del case. Per fare ciò vanno rimosse inizialmente tutte le coperture in plastica che si trovano sulla parte frontale del contenitore. In questo modo si possono inserire le periferiche introducendole più agevolmente dal davanti. Quando saranno tutte nei rispettivi alloggiamenti è possibile rimettere a posto le coperture dei vani non utilizzati. Dei componenti andranno ad occupare altrettanti alloggiamenti piccoli 3 ½, il DVD-ROM invece andrà posto in uno dei vani più grandi dalla dimensione di 5 ¼. Prestiamo attenzione che vi sia sufficiente spazio tra floppy, DVD-ROM e disco fisso e che attorno al disco fisso in particolare non vi siano troppi componenti e che sia possibile avere una certa circolazione d'aria, mai montare uno o più hard disk a contatto con il floppy o con altra periferica, soprattutto se un masterizzatore. IL DVD-ROM va installato direttamente nel telaio senza utilizzare slitte. Semplicemente facendolo scivolare all interno del vano, quindi fissarlo mediante le viti fornite. Collegare l alimentazione e il connettore IDE, oltre ai cavi audio e S/PDF, alla parte posteriore del DVD- ROM. Unire il connettore IDE al connettore secondario presente sulla motherboard. Non usare il connettore primario in quanto in questo caso il sistema potrebbe cercare di fare il boot proprio da questa periferica. Il lettore floppy è installato direttamente dentro il telaio e fissato mediante viti. Come assemblare un PC um 57 di 92

59 Collegare il piccolo connettore di alimentazione e il cavo dati del floppy FDC1. Normalmente il cavo attorcigliato deve essere connesso al disco, se il cavo fosse rotondo seguire invece le indicazioni del manuale. Il lato opposto va inserito nel connettore per il lettore floppy presente sulla motherboard. Si noti come tra disco fisso e floppy sia stato lasciato un vano da 3 ½ libero; questo per fare in modo che il disco fisso non si surriscaldi durante il funzionamento. Controllare il jumper sul retro del disco fisso, deve essere impostato per la configurazione desiderata: MS (Master), SL (slave). In fabbrica è impostato su CS (Cable Select) in modo che sia la sua posizione sul cavo a determinare la priorità. Rimuovere il vano dal telaio ed inserire il disco fisso in modo tale che i connettori siano rivolti verso l interno. Allineare i fori laterali del vano con quelli di montaggio del disco e fissarlo con le viti in dotazione al telaio. Installare, quindi, il vano del disco fisso nel telaio. Collegare l alimentazione e i cavi al disco fisso, con l estremità nera della piattina al disco rigido master (il connettore grigio nel mezzo è per lo slave). Collegare l alimentazione e i cavi SATA al disco fisso: ciascun disco dispone del proprio cavo. Collegare l estremità colorata (azzurra) della piattina al connettore IDE primario della motherboard o alla scheda di controllo ATA. Sia il cavo del floppy sia i cavi IDE presentano una striscia rossa che li percorre da un solo lato in tutta la loro lunghezza: quando s inserisce l'estremità nera (azzurra) nelle varie porte IDE1, IDE2 e floppy della motherboard si deve fare attenzione che la linea rossa Come assemblare un PC um 58 di 92

60 combaci con la parte del connettore segnata con il pin 1 (sia nella motherboard sia nelle periferiche). Le più recenti periferiche IDE sono dotate di guide d'innesto che impediscono di sbagliare i collegamenti, pertanto inserire i cavi al contrario è pressoché impossibile (e anche se succedesse l'unica conseguenza sarebbe il mancato riconoscimento da parte del sistema della periferica). Dato che due periferiche su uno stesso canale IDE non possono trasferire dati contemporaneamente, è importante ottimizzare la collocazione delle proprie unità cercando di riservare a ognuna la maggiore banda passante. Collegare il disco fisso come unica unità su IDE1 e il lettore DVD-ROM su IDE2. Entrambi andranno configurati come master e potranno leggere e scrivere contemporaneamente con il controller: prestazioni ottime. L impostazione della modalità master o slave dipende dal ponticello posto generalmente sul retro del disco fisso tra l alimentazione e la porta per il collegamento al cavo dati, seguire le indicazioni del produttore (in genere serigrafate sul prodotto o su un'etichetta), oppure seguire le istruzioni del manuale del disco fisso o DVD-ROM. Collegare il disco fisso come master e il DVD-ROM come slave su IDE1, il masterizzatore sarà la periferica master su IDE2. In questo modo è possibile masterizzare dati presenti sul disco fisso o fare delle copie di CD-ROM sfruttando tutta la velocità messa a disposizione dal controller. Non impostare mai una periferica slave senza che ci sia il master, e non tenere sullo stesso canale IDE periferiche troppo lente e periferiche veloci. Qualora si opti per un sistema SCSI la procedura da seguire è molto simile a quella adottata per le periferiche IDE, anche se in questo caso i cavi dovranno essere collegati direttamente al controller SCSI (che può essere direttamente integrato nella motherboard o, più facilmente, su scheda PCI). Collegare il cavo floppy a 34 pin al connettore floppy FDC ed il cavo IDE a 40 pin al connettore IDE. Il connettore azzurro è IDE1. FDC supporta due floppy drive da 3 ½ oppure da 5 ¼. IDE1 è detto anche canale primario e IDE2 canale secondario. Ogni canale supporta due dispositivi IDE, per un totale di quattro. Per funzionare insieme, i due dispositivi di ciascun canale devono essere impostati uno come master e l altro come slave. Sia il disco fisso sia il DVD-ROM possono esserlo, indifferentemente. La lunghezza massima raccomandata per un cavo IDE è di 46 cm (18 pollici), tensione 5 V. Per una migliore qualità del segnale, è consigliabile impostare il dispositivo connesso al lato più lontano (del cavo) come master e seguire la sequenza suggerita per installare il nuovo dispositivo. ATA Bus (AT Bus Attachment) 1989 collegamento parallelo con 26 segnali, nome ufficiale assegnato dall ANSI (American National Standards Institute) all interfaccia dei dischi IDE Come assemblare un PC um 59 di 92

61 (Integrated Drive Electronics), evoluta poi in EIDE (Extended IDE). L ATA/66 utilizza entrambe le fasi ascendente e discendente del segnale e raddoppia la velocità di trasferimento dati dell UDMA/33. La velocità di trasferimento dati è quattro volte quella della modalità PIO (Programmed Input Output) 4 o DMA 2, cioè 16.6 MBps * 4 = 66 MBps. Per utilizzare l ATA/66, è necessario uno speciale cavo IDE ATA/66 a 80 pin (26 per i segnali, 64 per la schermatura). L ATA/100 come nell ATA/ 66, ma la durata del ciclo di clock è ridotta a 40 ns. La velocità di trasferimento dati è (1/40 ns) * 2 bytes * 2 = 100 MBps, cavo IDE ATA/100 a 80 pin. L ATA/ MBps, lunghezza 40 cm.. L Ultra DMA/33, diversamente dalla modalità PIO/DMA classica, che usa solo la fase ascendente del segnale di comando IDE per trasferire dati, l UDMA/33 usa sia la fase ascendente che discendente, e la velocità di trasferimento dati è il doppio delle modalità PIO 4 o DMA MBps * 2 = 33 MBps. Bus Master IDE (DMA Mode) Il tradizionale PIO IDE richiede il coinvolgimento della CPU in tutte le attività dell accesso IDE, incluse le attese per gli eventi meccanici. Per ridurre il carico di lavoro della CPU, il dispositivo bus master IDE trasferisce i dati da e verso la memoria senza interrompere la CPU, e rende libera la CPU di operare mentre i dati sono trasferiti tra la memoria ed il dispositivo IDE. Sono necessari il driver bus master IDE ed un HDD bus master IDE per supportare la modalità bus master IDE. La tabella elenca gli indici di trasferimento delle modalità IDE PIO e DMA. Il bus IDE è a 16-bit, il che vuol dire due byte per trasferimento. Modalità Intervallo Numero Durata Velocità Trasferimento Dati di Clock di Clock del Ciclo PIO mode 0 30 ns ns (1/600 ns) * 2 byte = 3.3 MBps PIO mode 1 30 ns ns (1/383 ns) * 2 byte = 5.2 MBps PIO mode 2 30 ns ns (1/240 ns) * 2 byte = 8.3 MBps PIO mode 3 30 ns ns (1/180 ns) * 2 byte = 11.1 MBps PIO mode 4 30 ns ns (1/120 ns) * 2 byte = 16.6 MBps DMA mode 0 30 ns ns (1/480 ns) * 2 byte = 4.16 MBps DMA mode 1 30 ns ns (1/150 ns) * 2 byte = 13.3 MBps DMA mode 2 30 ns ns (1/120 ns) * 2 byte = 16.6 MBps UDMA/33 30 ns ns (1/120 ns) * 2 byte * 2 = 33 MBps UDMA/66 30 ns 2 60 ns (1/60 ns) * 2 byte * 2 = 66 MBps UDMA/ ns 2 40 ns (1/40 ns) * 2 byte * 2 = 100 MBps SCSI (Small Computer System Interface) Terminatore esterno SCSI Interfaccia ad alta affidabilità e prestazioni, è una piccola rete nel PC: ogni dispositivo ha un numero identificativo univoco (ID) e ciascuno comunica con gli altri tramite il controller. Velocità del bus: 40 MHz. Tipo di trasmissione elettrica del segnale: single-ended, differenziale, LVD (Low Voltage Differential). La catena dei dispositivi collegati ad uno stesso bus SCSI deve avere ai due capi una terminazione. Se il controller è alla fine della catena deve avere la terminazione abilitata, se è a metà della catena la terminazione deve Come assemblare un PC um 60 di 92

62 essere disabilitata e ai due termini del bus devono essere posti dispositivi con terminazione abilitata o terminatori per bus SCSI. Standard Larghezza Bus (bit) SCSI Wide SCSI-2 Fast SCSI-2 Ultra SCSI-3/ SPI Ultra/Wide SCSI-3/ SPI Ultra 2 SCSI-3/ SPI-2 Ultra 2/Wide SCSI-3/ SPI-2 SCSI 3/ SPI-3 SCSI 3/ SPI Velocità di trasferimento (MBps) Connettore 50 pin cavo A 68 pin cavo P 50 pin cavo A 50 pin cavo A 68 pin cavo P 50 pin cavo A 68 pin cavo P 68 pin cavo P 68 pin cavo P Numero massimo dispositivi ,5 8 1, Lunghezza massima cavo (m) SATA (Serial ATA), connessione d tipo punto punto seriale, elimina le piattine a vantaggio di cavetti compatti, 7 contatti: 4 segnali, 3 masse, tensione di 0,5 V, lunghezza 1 m, si aggancia una sola unità per canale, connettore di alimentazione piatto a 15 pin, CRC, hotplug. Cavi più sottili e lunghi migliorano il flusso d aria e permettono d installare i dischi rigidi in maniera più libera. Sulla motherboard c è un numero di porte SATA variabile da due a otto. Se ci sono due gruppi, il primo è SATA I (150 MBps) e il secondo SATA II (300 MBps). Dato l attuale livello di prestazioni dei dischi fissi nessuna di esse, a meno d implementare configurazioni RAID, supera i 150 MBps. Impostazioni dei dischi: se due pin (per esempio i pin 5 e 6 nei dischi Western Digital) sono cortocircuitati è abilitato il SATA 1, diversamente è abilitato il SATA 2. Installazione del sistema operativo senza funzioni RAID Non è necessario creare un floppy e neppure modificare le impostazioni del BIOS. Se il disco è usato per avviare il sistema operativo deve essere collegato alla porta SATA1, ma se si collega un disco su IDE1 come master, il BIOS avvia il sistema operativo da questo. Per far sì che l avvio avvenga da SATA1, occorre dare la priorità al controller SATA con l opzione del BIOS contenuta nella sezione Integrated Peripherals, Controller Priority/Option. Come assemblare un PC um 61 di 92

63 L alimentazione SATA richiede un connettore specifico. Se l alimentatore non dispone di questo connettore si deve acquistare un convertitore. Come assemblare un PC um 62 di 92

64 RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) Idea di David Patterson, Garth Gibson e Randy Katz (Berkeley California, 1987) per migliorare le prestazioni dei dischi. Un sistema di memorizzazione basato su più dischi offre prestazioni superiori rispetto ad un unico disco di grandi capacità. Usare più dischi però è pericoloso, da questa considerazione nasce la tecnologia RAID: soluzione architetturale numerata: livello 0, 1, 2, 3, 4 e 5, che varia secondo il tipo di ridondanza e di come sono distribuiti i dati sui dischi che costituiscono l array. Un RAID è fisicamente costituito da un insieme di unità disco convenzionali operanti in parallelo, gestiti da un unico controller. Il sistema operativo tratta un RAID come un singolo disco convenzionale. JBOD (Just a Bunch of Disk) Permette di accorpare tra loro dischi rigidi di diversa capacità e di renderli disponibili al sistema come un unico volume con capacità pari alla somma dei singoli dischi. RAID di livello 0: striping Un tale RAID è logicamente costituito da un insieme di strisce (stripe), ognuna di k settori. I primi k settori formano la striscia 0, i secondi k la striscia 1, e così via. I dischi sono combinati in un unico disco virtuale detto stripe set. È compito del controller mappare la struttura logica nella struttura fisica, ossia distribuire le strisce sulle unità disponibili. Tale mappatura è detta strisciatura. Il controller è poi in grado di accedere in parallelo a questi dati nelle successive fasi di lettura. Il RAID 0 è rivolto all aumento del transfer rate, però non protegge i dati, è fragile: nel caso di guasto di un disco tutti i dati presenti nelle restanti unità diventano inutilizzabili. Prestazioni: il controller RAID deve risiedere nel chipset della motherboard e i dischi fissi devono essere identici (il più lento definisce la velocità, il più piccolo definisce la capacità). Ideale per elaborare file di grandi dimensioni: video, musica, immagini, videogame. Distribuisce strisce consecutive su unità consecutive. Se il sistema operativo richiede/trasmette un blocco di dati di 4 strisce, il controller legge/scrive una striscia per unità. Ecco realizzato l I/O parallelo. Se la lettura/scrittura richiede un numero di strisce superiore al numero di unità, il controller interpella certe unità più di una volta, gestendo i risultati. Con sistemi operativi che richiedono un settore per volta, le prestazioni non sono superiori a quelle di un disco convenzionale. Installazione di uno strip set con due dischi 1. Scelta del controller RAID: è preferibile quello integrato nel chipset perché consente un accesso diretto al bus di sistema. 2. Collegamento dischi fissi: collegare il primo disco alla porta SATA N 1, il secondo alla porta SATA N Impostazioni del BIOS di sistema: IDE Function Setup: SATA1/SATA2 DMA transfer = Enabled; Come assemblare un PC um 63 di 92

65 On board Device: SATA1/SATA2 = Enabled; RAID Config: IDE RAID = Enabled, SATA1 RAID = Enabled, SATA2 RAID = Enabled. 4. Impostazioni del BIOS RAID: RAID Mode = Stripe set; Si deve fissare la dimensione degli Striping Blocks (da 4 a 128 KB)= 64 KB. 5. Installazione del sistema operativo: prima installare i driver RAID e poi il sistema operativo. RAID di livello 1: mirroring Rispetto al livello 0, tutti i dischi sono duplicati. Ciascuna striscia è scritta due volte, quindi può essere letta da una delle due copie. Prestazioni: uguali in scrittura, doppie in lettura. Se si guasta un unità, si può usare la copia. Il 50% dello spazio su disco è ridondante. Duplexing: la ridondanza è spostata sul controller; per esempio, due unità due controller. RAID di livello 01 (0+1): mirrorig + striping Unisce le prestazioni del RAID 0 alla sicurezza del RAID 1. Occorrono quattro dischi fissi: uno strip set a due dischi con un duplicato, inoltre si ha un maggior assorbimento di potenza, un notevole calore e maggiore rumorosità. Ideale per workstation usate per lavori professionali. Intel RAID Matrix: mirrorig + striping Combina strip set e mirroring con due solo due dischi fissi, ovviamente suddivisi in due partizioni, funziona solo su moher board Intel con SB ICH6R. Impone una distinzione dei dati da scrivere: sistema operativo e documenti in RAID 1, file di swap, giochi e applicazioni pesanti in RAID 0. RAID di livello 2 Un tale RAID è logicamente costituito da un insieme di nibbles: è una parola di x + y bit, essendo x i bit di dati, e y i bit di un codice di Hamming per gli x bit. Un tale RAID è fisicamente costituito da x + y unità. Se ruotano in sincronia, e le testine si muovono in sincronia, è utile scrivere un bit per unità. ESEMPIO x = 4; y = 3 Tale RAID legge/scrive 4 settori nel tempo di lettura/scrittura di 1 settore. Nessun costruttore propone soluzioni basate su RAID 2! Come assemblare un PC um 64 di 92

66 RAID di livello 3 Come il livello 2, ma ogni nibble è lungo x + 1 bit, ossia si usa un bit di parità per ciascuna parola di dati di x bit. I bit di parità sono scritti su un apposita unità. Anche qui è necessaria la sincronizzazione. ESEMPIO x = 4 Se si guasta un unità, il bit di parità corregge l errore. RAID di livello 4: striping con parity disk Come il livello 0, ma con strisce di parità su unità dedicata: che diventa inevitabilmente un collo di bottiglia!. Se un unità si guasta, le strisce di parità permettono di ricalcolare le strisce perse. Non serve la sincronizzazione delle unità. Aggiornare un singolo settore causa lettura delle strisce adiacenti e calcolo della parità. È simile al livello 0 con parità associata a ciascuna striscia e scritta su un unità supplementare. Raramente implementato, inoltre richiede dischi SCSI ed uno speciale controller RAID. Ideale per i server di database. RAID di livello 5: striping con parity stripes La quantità di lavoro cui è sottoposta l unità di parità è un limite. Come il livello 4, ma con strisce di parità distribuite sulle unità con metodo round robin. Se un unità si guasta, è molto complicato ricostruire le sue strisce. Ideale per i server. Come assemblare un PC um 65 di 92

67 Creare un dischetto di driver per HDD SATA Se si desidera installare sui dischi rigidi SATA Windows con funzioni RAID, sarà necessario creare un dischetto driver SATA prima di iniziare l installazione del sistema operativo. 1 PASSO Inserire il CD di supporto nel lettore ottico prima di accendere il sistema. (NON inserire nessun dischetto floppy nel drive in questo momento!). 2 PASSO Durante la fase di POST, all inzio del boot-up del sistema, premere il tasto <F11>. Apparirà una finestra per la selezione dei dispositivi boot. Scegliere CD-ROM come dispositivo di boot. Durante la fase di POST, all inzio del boot-up del sistema, premere il tasto <F11>. Apparirà una finestra per la selezione dei dispositivi boot. Scegliere CD-ROM come dispositivo di boot. 3 PASSO Quando sullo schermo compare il messaggio: Do you want to generate Serial ATA driver diskette [Y/N]? (Vuoi creare un dischetto di driver Serial ATA [Y/N]?), premere <Y>. 4 PASSO Di seguito ci sarà questo messaggio. Please insert a diskette into the floppy drive. WARNING! Formatting the floppy diskette will lose ALL data in it! Start to format and copy files [Y/N]? (Inserire un dischetto nel floppy drive. ATTENZIONE! La formattazione del dischetto floppy comporterà la perdita di TUTTI i dati in esso contenuti! Iniziare a formattare e copiare i file [Y/N]?) Inserire un dischetto floppy nel floppy drive e premere <Y>. 5 PASSO Il sistema inizierà a formattare il floppy-disk e a copiare i driver SATA su questo. Una volta preparato il dischetto driver SATA, sarà possibile installare Windows sul sistema direttamente senza impostare la configurazione RAID. Precauzioni da adottare prima configurazione del RAID 1. Utilizzare due nuove unità se si sta creando una matrice RAID 0 (striping) per le prestazioni. Si raccomanda di utilizzare due unità SATA delle stesse dimensioni. Se si utilizzano due unità di dimensioni diverse, la capacità del disco rigido di dimensioni inferiori, sarà la dimensione d archiviazione di base di ciascuna unità. 2. È possibile utilizzare due nuovi drive o uno esistente insieme a uno nuovo per creare un RAID 1 (mirroring) impostazione - per la massima protezione (il nuovo drive deve avere la stessa dimensione o essere più grande del drive esistente). Se si utilizzano due drive di dimensioni diverse, quello con la capienza inferiore sarà considerato la dimensione di immagazzinamento di base. 3. Si prega di verificare lo stato del proprio hard disk prima di predisporre il nuovo array RAID. Eseguire un backup dei dati prima di creare le funzioni RAID. Durante la procedura di creazione RAID, il sistema chiederà se si vogliono cancellare i dati del disco ( Clear Disk Data ). Si raccomanda di selezionare Yes (Sì) in modo che la nuova creazione dei dati funzioni in un ambiente pulito. Configurazione del BIOS Dopo aver acceso il sistema, entrare nell utilità di impostazione del BIOS. Selezionare Avanzate e premere <Invio>, a questo punto apparirà l interfaccia principale dell utilità di impostazione del BIOS. Impostare l opzione modalità SATA come [RAID]. OnBoard IDE Controller [Both] OnBoard SATA Controller [Enabled] Come assemblare un PC um 66 di 92

68 SATA Operation Mode [RAID] Premere <F10> per entrare nelle utilità NVIDIA RAID. NVIDIA RAID IDE ROM BIOS 4.81 Copyright (C) 2004 NVIDIA Corp. Detecting array Press F10 to enter RAID setup utility Creare un array di dischi Creare RAID 0 Dopo aver acceso il sistema, entrare nell utilità di impostazione del BIOS. Selezionare Avanzate e premere <Invio>, a questo punto apparirà l interfaccia principale dell utilità di impostazione del BIOS. Impostare l opzione modalità SATA come [RAID]. OnBoard IDE Controller [Both] OnBoard SATA Controller [Enabled] SATA Operation Mode [RAID] Premere <F10> per entrare nelle utilità NVIDIA RAID. Copyright (C) 2004 NVIDIA Corp. Detecting array 0 Healthy NVIDIA RAID G Press F10 to enter RAID setup utility Dopo aver riavviato il PC, attendere finché non sarà possibile vedere il software RAID che chiederà di premere <F10>. Apparirà il prompt RAID come parte del POST del sistema e del processo di avvio prima di caricare il sistema operativo. Si hanno pochi secondi per premere <F10> prima che la finestra scompaia. Dopo aver premuto <F10>, apparirà l utilità NVIDIA RAID Definisci un nuovo array. La modalità predefinita RAID è mirroring, ma se si volesse creare un RAID 0 è necessario passare alla modalità striping. E come impostazione predefinita, il blocco striping è impostato su ottimale. La dimensione del blocco striping è espressa in KB, e influenza il modo in cui i dati sono sistemati nel disco. Si consiglia di lasciare questo valore su ottimale predefinito, ossia 64KB, ma i valori possono essere tra 8KB e 128KB (8, 16, 32, 64, e 128KB). Quindi sarà necessario assegnare i dischi. I dischi precedentemente abilitati dalla pagina di configurazione RAID del BIOS appariranno nel blocco dei dischi liberi. Queste sono le unità disponibili da usare come dischi array RAID. 1. Entrare nella sezione dei dischi liberi. È selezionato il primo disco della lista. Come assemblare un PC um 67 di 92

69 2. Spostarlo dal blocco dei dischi liberi nel blocco dei dischi array premendo la freccia a destra. 3. Continuare a premere la freccia a destra finché tutti i dischi che si desidera usare come dischi array RAID non appariranno nel blocco dei dischi array. Dopo aver assegnato i dischi array RAID, premere <F7> per salvare le modifiche ai dischi array RAID. A seconda della piattaforma usata, il sistema può avere uno o più canali. In un sistema tipico, generalmente, c è un adattatore e dei canali multipli ed ogni canale ha uno slave ed un master. Lo stato di adattatore / canale / master / slave di ciascun disco rigido è dato nella colonna Loc (posizione) delle liste dei dischi liberi e dei dischi array. Per esempio: Come assemblare un PC um 68 di 92

70 Alla fine apparirà la finestra della lista array, dove è possibile rivedere gli array RAID impostati. Creare RAID 1 Dopo aver acceso il sistema, entrare nell utilità di impostazione del BIOS. Selezionare Avanzate e premere <Invio>, a questo punto apparirà l interfaccia principale dell utilità di impostazione del BIOS. Impostare l opzione modalità SATA come [RAID]. OnBoard IDE Controller [Both] OnBoard SATA Controller [Enabled] SATA Operation Mode [RAID] Premere <F10> per entrare nelle utilità NVIDIA RAID. Copyright (C) 2004 NVIDIA Corp. Detecting array 0 Healthy NVIDIA RAID G Press F10 to enter RAID setup utility Dopo aver riavviato il PC, attendere finché non sarà possibile vedere il software RAID che chiederà di premere <F10>. Apparirà il prompt RAID come parte del POST del sistema e del processo di avvio prima di caricare il sistema operativo. Si hanno pochi secondi per premere <F10> prima che la finestra scompaia. Dopo aver premuto <F10>, apparirà l utilità NVIDIA RAID Definisci un nuovo array. Come impostazione predefinita, la modalità RAID è impostata su mirroring, quindi non sarà necessario cambiarla quando si imposta la RAID 1. E il blocco striping è impostato su ottimale come impostazione predefinita. Quindi per le seguenti fasi, fare riferimento alla descrizione dettagliata del RAID 0. Come assemblare un PC um 69 di 92

71 Creare JBOD Dopo aver acceso il sistema, entrare nell utilità di impostazione del BIOS. Selezionare Avanzate e premere <Invio>, a questo punto apparirà l interfaccia principale dell utilità di impostazione del BIOS. Impostare l opzione modalità SATA come [RAID]. OnBoard IDE Controller [Both] OnBoard SATA Controller [Enabled] SATA Operation Mode [RAID] Premere <F10> per entrare nelle utilità NVIDIA RAID. NVIDIA RAID IDE ROM BIOS 4.81 Copyright (C) 2004 NVIDIA Corp. Detecting array 0 Healthy NVIDIA JBOD 74.54G Press F10 to enter RAID setup utility Dopo aver riavviato il PC, attendere finché non sarà possibile vedere il software RAID che chiederà di premere <F10>. Apparirà il prompt RAID come parte del POST del sistema e del processo di avvio prima di caricare il sistema operativo. Si hanno pochi secondi per premere <F10> prima che la finestra scompaia. Dopo aver premuto <F10>, apparirà l utilità RAID NVIDIA Definisci un nuovo array. Come impostazione predefinita, la modalità RAID è impostata su mirroring, ma impostarla su spanning se si desidera creare RAID JBOD. E il blocco striping è impostato su ottimale come impostazione predefinita. Quindi per le seguenti fasi, fare riferimento alla descrizione dettagliata del RAID 0. Come assemblare un PC um 70 di 92

72 Costruttore: Fujitsu, Samsung, Maxtor, Seagate, Western Digital. Modello Interfaccia: SCSI, Ultra DMA/33, Ultra DMA/66 funziona anche con il sistema 33 ma perde il suo DTR e acquisisce quello a 33, ATA66/100/133, SATA, IEEE 1394/Firewire (10-50 MBps) molto più flessibile di SCSI, è hot-pluggable, in pratica si rimuove la periferica a canale attivo. Capacità formattata: GByte. Numero di piatti Capacità per piatto: GByte. Densità di registrazione: Gbit per pollice quadrato. Cache: MB, le dimensioni influenzano le prestazioni del disco. Numero delle testine Velocità di rotazione RPM (Rotation Per Minute) 7.200, , Vantaggi: H/D che ruotano più velocemente hanno prestazioni più elevate. Svantaggi: maggiore rumorosità, maggiore surriscaldamento. Velocità dei piatti: RPM. DTR: 60 MBps. Tempo nominale medio di ricerca (ms) Latenza nominale media (ms) Transfer rate massimo (MBps) MTBF (migliaia di ore) Rumorosità (db) Temperatura operativa: C. Tempo medio di accesso: seek + latency + r/w (9 ms 13 ms). TCQ (Tagged Command Queuing): è un sistema di gestione delle richieste multiple di dati tra il controller e il disco in modo da ottimizzare il tempo di risposta. AHCI (Advanced Host Controller Interface) comandi inviati al controller. NCQ (Native Command Queuing) presente fin dagli anni 90 nei dischi SCSI, si tratta di un protocollo che permette all hardware del disco di mantenere in sospeso più comandi allo stesso tempo. I comandi pervenuti possono essere accodati, riordinati ed essere eseguiti in modo dinamico per ottimizzare i tempi di R/W tenendo conto della posizione delle testine sui dischi, in modo da ridurre il numero di rotazioni e di spostamenti delle testine. Motore elettrico per la rotazione dei piattelli: elemento critico per le vibrazioni sull asse di rotazione che provoca il disallineamento della testina. Soluzione. 1. Cuscinetti a sfera: piccole sfere di metallo. 2. FDB (Fluid Dynamic Bearing, con bronzine in bagno d olio) che assicurano una maggiore precisione nel movimento, un minor consumo e una minore rumorosità. Tecnologia per generare una ridotta quantità di calore: 7 watt. Tecnologia che previene la fuoriuscita delle testine dalla zona di parcheggio. Limiti del BIOS per dischi: due metodi. Il primo, di tipo software, usa la tecnologia Maxtor Big Drive permette capacità superiori a 128 GB con sistema d indirizzamento LBA (Logical Block Address), a 48 bit (28 bit interfaccia ATA), in termini matematici si traduce in un massimo di ( ) settori indirizzabili, poiché ogni settore contiene 512 byte si deduce che la capacità massima indirizzabile è di 128 PB (128 GB). I blocchi di dati sono identificati mediante un numero sequenziale. Inizialmente si usava l indirizzamento CHS dove ogni blocco era individuato da tre coordinate: cilindro, testina e settore. La LBA è adesso considerata una caratteristica standard degli hard disk IDE, notare che se un HDD è formattato con LBA On, esso non funzionerà in modalità LBA Off. Una soluzione alternativa è IAA (Intel Application Accellerator). Il secondo, di tipo hardware, consiste nell installare un controller EIDE aggiuntivo su PCI diverso da quello integrato nel SB. Interleaving 1:1 la testina è in grado di leggere i dati alla velocità dell'hard disk. Modalità di trasferimento dati: PIO Mode; DMA. Come assemblare un PC um 71 di 92

73 La tecnologia Nel 1956 IBM sviluppa il sistema RAMAC composto da 50 dischi da 24 pollici ciascuno da 5 MB con densità di registrazione di 2 Mbit per pollice quadrato. Nel 1973 IBM sviluppa il sistema 3340 conosciuto con il soprannome Winchester, il primo disco rigido dotato di testine fluttuanti appoggiate ad un cuscino d aria. L involucro di un disco è realizzato in due parti: il basamento ospita l elettronica e tutte le parti meccaniche, il coperchio dissipa il calore. Elettronica di controllo: elemento chiave. Compiti. 1. Gestione parti meccaniche in movimento durante le fasi di lettura e scrittura. 2. Diagnostica. 3. Traffico dati. 4. Gestione buffer. Attraverso una speciale valvola ricavata nel coperchio e dotata di spessi filtri, l aria all interno dell unità è virtualmente priva di polvere; la presenza della valvola fa sì che la pressione interna sia in equilibrio con quella esterna. Per quanto riguarda i piattelli, che assolvono la funzione di supporto al film magnetico, il materiale più comune è l alluminio, anche se il vetro ha fatto la sua comparsa già da qualche anno. Questo ultimo può vantare maggiore rigidezza e soprattutto superfici più levigate che facilitano le operazioni di stesura del materiale magnetico. I piattelli, forati al centro, sono impilati sull albero di un sofisticato motore elettrico che ha il compito di mantenere il corretto regime di rotazione e impedire al tempo stesso oscillazioni anche minime dell asse di moto in quanto determinerebbero un disallineamento tra la testina e la traccia con la compromissione delle operazioni di lettura e scrittura dei dati. L organizzazione logica delle due superfici di registrazione di ciascun piattello consiste in una struttura realizzata da tracce, ovvero cerchi concentrici con origine nell asse del piatto, e settori derivati dall intersezione delle tracce con un determinato numero di diametri del piatto. Il settore è l unità di base di memorizzazione e contiene, di norma, 512 byte; è evidente che le dimensioni delle tracce e dei settori dipendono intimamente dalla densità areale. Questo valore caratteristico, che Come assemblare un PC um 72 di 92

74 descrive la quantità d informazioni che possono essere contenute in un pollice quadrato di superficie e che dipende dalla tecnologia costruttiva, è legato anche alla tecnologia impiegata per le testine di scrittura lettura. L incremento della densità di registrazione permette da una parte di aumentare la capacità complessiva delle unità e dall altro di produrre, a parità di capacità, dischi con un minor numero di piatti e conseguentemente di testine. Questo si traduce in molteplici vantaggi: una maggiore facilità nell ingegnerizzare del prodotto in virtù delle minori masse in movimento e di un più semplice controllo delle vibrazioni. Tuttavia esiste anche un problema legato alla densità areale; al crescere di questo parametro (limite fisico 150 Gbit) aumenta infatti l interferenza tra i singoli bit; questo fenomeno dipende dal fatto che minore è l area di registrazione e minore è la quantità di energia magnetica immagazzinata. Bit molto piccoli infatti subiscono un effetto noto come superparamagnetismo che consiste nel mutamento casuale della direzione del campo a causa della temperatura o di elementi perturbanti circostanti. IBM ha sviluppato la tecnologia AFC (AntiFerromagnetically Couplet, coppia antiferromagnetica). Seagate, la tecnologia HAMR utilizza un LASER termico per coadiuvare la testina durante la scrittura. Le moderne testine sono divise in due componenti, ciascuno dei quali ottimizzato per la lettura o la scrittura delle informazioni. L elemento deputato alla scrittura si basa, come in passato, sulla generazione di un campo magnetico da parte di un conduttore percorso da una corrente elettrica. Le testine di lettura sono in grado d individuare il microscopico campo magnetico generato localmente sulla superficie del disco dalle aree che rappresentano i bit. Le prime,di tipo ferromagnetico, operavano attraverso il fenomeno delle correnti indotte in un conduttore che attraversa un campo magnetico. Quelle odierne sono basate sull effetto resistivo prodotto da un campo magnetico su determinati materiali, da cui il termine magnetoresistivo GMR (Giant Magnroresistive). Le testine sono fissate su appositi supporti, bracci, che fanno parte dell attuatore, ovvero del dispositivo meccanico che ha il compito di spostare e posizionare gli organi di scrittura e lettura sopra la superficie del disco. Gli attuatori utilizzati nei moderni dischi rigidi sono del tipo voice coil (realizzati con un avvolgimento immerso in un campo magnetico fisso) e muovono con continuità le testine sulla superficie del disco. Le informazioni necessarie alla corretta gestione di questi servosistemi sono contenute su apposite tracce del disco registrate in fase di fabbricazione e lette dalle testine durante il loro movimento per permettere la calibrazione dinamica degli organi di posizionamento. Tecnologia a registrazione perpendicolare Progettata da Toshiba per il Gigabeat, lettore Mp3 portatile; con disco da 1,8 e 40 GB. Come assemblare un PC um 73 di 92

75 Futuro: 1 TB su singolo disco. In fase di studio dal 1975, questa tecnologia prevede che i bit siano memorizzati sul disco perpendicolarmente al piattello e non longitudinalmente: a parità di area, aumenta il numero di informazioni archiviate. Questa modalità di registrazione richiede però un massiccio impiego di nanotecnologie, soprattutto per quanto riguarda componenti fondamentali del disco quali le testine. Come assemblare un PC um 74 di 92

76 12. ALTRE SCHEDE Connettore CD audio Questo connettore è utilizzato per connettere il cavo CD Audio dal lettore CDROM o DVD all audio integrato. Chip audio integrato La motherboard può integrare l audio AC 97: è possibile abilitare o disabilitare il chip CODEC integrato AD1885. Per disabilitare l audio integrato, si deve spostare un ponticello e disabilitare l opzione BIOS relativa prima d installare la scheda audio PCI preferita. La specifica AC 97 separa il circuito audio/modem in due parti: un processore digitale ed un CODEC per I/O analogici, essi sono collegati tramite il bus di collegamento AC 97. Dato che un processore digitale può essere incluso nel chipset principale della motherboard, il costo della soluzione audio/modem integrata può essere ridotto. Una volta installata la scheda video possono essere montate diverse periferiche, secondo la configurazione scelta; in genere sono presenti una scheda audio e, se la macchina è pensata anche per giocare, un ulteriore acceleratore 3D (sempre che questo tipo di accelerazione non sia già fornita dalla scheda video AGP). Con tutte le periferiche la procedura d installazione, sia con slot PCI (di colore bianco e lunghi poco più di quello AGP) sia ISA (di colore nero, più lunghi e posti nella parte inferiore della motherboard), è simile a quell illustrata per la scheda video AGP: si allineano i contatti dorati con la fessura dello slot utilizzato, s inserisce la scheda nello slot (le schede ISA sono particolarmente dure da inserire ed è necessario imprimere una notevole pressione) e si avvita l'aletta di fissaggio all'intelaiatura del case, facendo attenzione che con quest'ultima operazione la scheda non si sfili leggermente dallo slot. Una volta terminate le operazioni di connessione di schede AGP, PCI e ISA e dei controller EIDE e SCSI è necessario collegare tutti i cablaggi che comandano LED, spie e pulsanti del case: in genere questi cavi sono raccolti in un fascio e dotati di pratiche e chiare serigrafie, così che il loro collegamento sia più facile. I connettori ai quali questi cavi devono essere connessi sono posti sulla motherboard, in genere nella parte inferiore a destra, e dotati di indicazioni chiare sul manuale. Se si dispone di un alimentatore in formato ATX è indispensabile collegate il connettore del case ATX power, altrimenti sarà impossibile avviare il sistema. A questo punto il case può essere chiuso; si prenda il pannello e lo si faccia incastrare perfettamente, facendo attenzione che le guide di scorrimento s inseriscano correttamente; si può anche evitare di avvitare subito il pannello, così da non dover svitare nuovamente le viti qualora vi sia Come assemblare un PC um 75 di 92

77 qualche problema e sia necessario rimettere le mani all'interno del case. HDA: 24 bit, 192 KHz, surround multicanale (7.1 canali a 24 bit e 96 KHz). Sensore di temperatura Insieme a prestazioni aumentate, componenti come processore, scheda grafica, hard disk ed altri, generano sempre un enorme quantità di calore all interno del sistema. Allo stesso tempo, essi sono i componenti più importanti per quanto riguarda la stabilità del sistema. Il sensore termico offre agli utenti un modo conveniente e flessibile, grazie ad un sensore estensibile, di misurare la temperatura di qualunque componente. Ad esempio, potete semplicemente inserire il sottile sensore nel ridotto spazio tra il Processore ed il Dissipatore per controllare accuratamente la temperatura. Fusibile sostituibile Una motherboard tradizionale usa un fusibile per la tastiera e le porte USB per prevenire sovra tensioni e cortocircuiti. Questi fusibili sono saldati sulla motherboard, cosicché una volta rotti, l utente non può sostituirli e la motherboard risulta inutilizzabile. Con l impiego di fusibili sostituibili, la motherboard può tornare allo stato normale di funzionamento dopo che il fusibile ha assolto il suo compito di protezione. Come assemblare un PC um 76 di 92

78 13. DRIVER E UTILITY Verificare che tutto sia connesso all alimentatore e soprattutto le ventole. Nel CD allegato alla motherboard sono inclusi driver e utility. Non si deve necessariamente installarli tutti per avviare il sistema. Dopo aver installato l hardware, bisogna installare il sistema operativo prima di poter installare qualunque driver o utility. Per esempio, se si utilizza Windows XP, non c è bisogno d installare i driver perché il Driver IRQ Routing, IDE Bus master ed il Registro ACPI sono già incorporati nel sistema operativo. Se la motherboard integra un chip AD1885 AC97 CODEC ed il controller audio si trova nel chipset South Bridge, si deve installare il driver per l audio. È possibile installare l Utility di Controllo Hardware (Hardware Monitor) per controllare la temperatura della CPU, le ventole ed il voltaggio del sistema. Driver sempre aggiornati Il costante aggiornamento fa guadagnare diversi punti percentuali in prestazioni. Come assemblare un PC um 77 di 92

79 14. CONFIGURAZIONE BIOS (BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM) Il BIOS è un insieme di routine (firmware) che forniscono accesso a basso livello all hardware di sistema, utilizzano una memoria Flash che permette di mantenere le impostazioni e di aggiornare il software. In generale, per fornire una portabilità indipendente dall hardware, è richiesto al sistema operativo ed ai driver di accedere al BIOS, senza accedere direttamente ai dispositivi hardware. Firmware deriva da firm (fermo, stabile) e software: s intende un codice eseguibile non modificabile, memorizzato in modo permanente o semi permanente in un chip di memoria non volatile e specificamente sviluppato per il componente hardware al quale appartiene. Le funzioni principali del BIOS sono. 1. Gestire il processo di avvio del PC. 2. Eseguire una diagnostica per verificare che non ci siano problemi o conflitti hardware, questo processo è detto POST (Power-On Self-Test). 3. Mantenere memoria di alcune impostazioni hardware, quali, ad esempio, la modalità di gestione della porta parallela, la modalità di assegnazione degli interrupt, l'abilitazione delle interfacce seriali, l'ordine dei device da provare per l'avvio del sistema. 4. Fornire un programma per permettere la modifica delle impostazioni (setup). 5. Fare in alcuni casi da interfaccia tra il sistema operativo e l'hardware. Il progetto EFI (Extensible Firmware Interface) stabilisce nuove caratteristiche per un architettura modulare del BIOS. È possibile identificare le motherboard che fanno uso di BIOS AMI guardando la schermata che PC subito dopo l'accensione. In alto a sinistra c è il logo di American Megatrends, in basso comparirà una sigla di riferimento del tipo: AMIS123-P. Ogni carattere nella sua posizione ha un preciso significato. AB-CCCC-DDDDDD-EFGHIJKL-mmddyy-MMMMMMM-N A = tipo di CPU (0:8086/8088, 2:80286, 3:80386, 4:80486, 5:Pentium, 6:Pentium Pro, ) B = dimensione del BIOS (0:64 KB, 1:128 KB, 2:256 KB) CCCC = versione e revisione del BIOS DDDDDD = riferimento della licenza BIOS assegnata al produttore E = 1:arresto del boot in caso di errore del POST F = 1:azzera CMOS ad ogni boot G = 1:blocca i pin 22 e 23 del controller della tastiera H = 1:supporto mouse nel setup del BIOS I = 1:attendi tasto F1 in caso di errore del POST Come assemblare un PC um 78 di 92

80 J = 1:mostra errori del floppy durante il POST K = 1:mostra errori della scheda grafica durante il POST L = 1:mostra errori della tastiera durante il POST mmddyy= data del BIOS mese, giorno, anno MMMMMMM = identificativo del BIOS N = versione del controller della tastiera Anche le motherboard che utilizzano BIOS Award (Phoenix Technologies) sono identificabili da codici presenti alla schermata iniziale all'accensione del PC. La stringa che identifica un BIOS Award è: 2A59GA1EC-3R. Oltre ai codici di riferimento alla schermata di boot, esistono almeno altri due modi di identificare il tipo di BIOS del proprio PC. 1. Utilizzare strumenti del sistema operativo installato. Ad esempio con Windows è possibile identificare il tipo di BIOS utilizzando il programma Regedit e cercando la parola BIOS; oppure è possibile utilizzare il programma Microsoft System Information. 2. Non sempre però il sistema operativo è in grado di riconoscere il tipo di BIOS, utilizzare programmi di identificazione della scheda madre. ROM (Read Only Memory) per cambiare il programma bisogna sostituire tutto il chip. PROM (Programmable ROM) può essere programmata dall utente una volta sola. EPROM (Erasable PROM) può essere non solo programmata dall utente, ma anche cancellata; ha una finestra di quarzo a contatto con il chip, se la finestra è esposta ad una forte luce ultravioletta (UV) per un quarto d ora, tutti i bit sono messi a uno. Se si deve aggiornare il BIOS, è necessario rimuovere la EPROM dalla motherboard, cancellarla, riprogrammarla, e quindi reinserirla. EEPROM (Electronic EPROM) E 2 PROM possono essere cancellate con impulsi elettrici un byte alla volta e riprogrammate sul posto. Svantaggi: velocità dimezzata rispetto alla EPROM. FLASH tecnologia sviluppata da Toshiba (1984), cancellabile elettricamente a blocchi (interi banchi). Risulta più facile aggiornare il BIOS con un applicativo di riprogrammazione, ma è anche più facilmente infettata da virus. All'avvio il PC dovrà scegliere quale device (disco fisso IDE, floppy disk, CD-ROM, rete) utilizzare per caricare il sistema operativo e come comportarsi se il device non è disponibile. Ad esempio, supponiamo che il BIOS sia configurato per utilizzare prima il floppy disk, poi il CD-ROM e infine il disco fisso, supponiamo inoltre che la nostra macchina abbia installato correttamente un sistema operativo. Se alla partenza non abbiamo inseriti nei drive né un floppy disk né un CD- ROM, il sistema partirà correttamente, se, invece, avessimo lasciato inserito un floppy, allora all'avvio il BIOS cercherà di utilizzare il floppy disk presente come disco di boot; se il disco non contiene le informazioni necessarie per avviare il sistema avremmo una schermata che ci segnala che non c'è un programma per avviare il sistema operativo (boot loader). Oppure, ancora peggio, il floppy potrebbe contenere un virus, in questo caso il programma sarebbe eseguito al boot senza alcun controllo da parte del sistema operativo o del programma di antivirus. Supponiamo invece di avere il BIOS configurato per utilizzare l'hard-disk come primo device di boot, in questo caso non avremmo avuto Come assemblare un PC um 79 di 92