PC Werkstatt Ausgabe 2000- P1 potx

Fast alle Hardware- und Software-Bezeichnungen, die in diesem Buch erwähnt werden, sind gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen oder sollten als solche betrachtet werden.. Teil 2 Lau

magnum PC-Werkstatt

Klaus Dembowski

magnum

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Markt+Technik Verlag

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Fast alle Hardware- und Software-Bezeichnungen, die in diesem Buch erwähnt werden, sind gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen oder sollten als solche betrachtet werden Umwelthinweis:

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10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

04 03 02 01 00

ISBN 3-8272-5655-0

©2000 by Markt+Technik Verlag,

ein Imprint der Pearson Education Deutschland GmbH,

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Einbandgestaltung: Grafik-Design Heinz H Rauner, Gmund

Lektorat: Jürgen Bergmoser, jbergmoser@pearson.de

Herstellung: Elisabeth Egger, eegger@pearson.de

Layout und Satz: Borges&Partner GmbH, Hannover, www.borges-partner.de

Druck und Verarbeitung: Kösel, Kempten

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Teil 1 PC-Grundlagen

Die rasante Entwicklung des Personal Computers – kurz PC – ist nicht aufzuhal-ten Wer hätte 1981 schon vermutet, in welchem Maße der PC unser tägliches Leben verändern würde Damals war er noch ein Gerät für Spezialisten, heute ist

er dagegen sowohl im Berufsleben als auch zu Hause als Homecomputer anzutref-fen und lässt sich, je nach internem Aufbau und der verwendeten Software, völlig unterschiedlich einsetzen Die Spannbreite der möglichen Ausstattungen und der daraus resultierenden Anwendungen ist immens und kaum noch überschaubar Daher macht es Sinn, sich mit dem Aufbau eines PCs und seiner einzelnen Kompo-nenten vertraut zu machen, um deren Zusammenspiel verstehen zu können und auch selbst Optimierungen und Reparaturen vornehmen zu können.

Teil 2 Laufwerke

Unter einem »Laufwerk« für einen PC versteht man im einfachsten Fall ein Disket-tenlaufwerk Im Laufe der Zeit sind verschiedene weitere Typen hinzugekommen, die in diesem Teil des Buches näher behandelt werden.

Teil 3 SCSI-Bus und Weiterentwicklungen

SCSI bedeutet Small Computer System Interface und ist ursprünglich für Worksta-tions und IBM-Großrechner entwickelt worden, mit dem Augenmerk auf einen schnel-len Blocktransfer zwischen CPU und Peripherie Der Vorläufer der

SCSI-Schnittstel-le ist die SASI-SchnittstelSCSI-Schnittstel-le (Shugart Associates System Interface), die von der Firma Seagate entwickelt wurde.

Die SCSI-Schnittstelle ist aber nicht nur eine Festplatten-Schnittstelle, sondern vielmehr eine busorientierte Geräteschnittstelle, an welcher sich verschiedene Geräte wie Band-, CD-ROM-Laufwerke und Scanner an einem so genannten Hostadapter betreiben lassen.

Mittlerweile existieren unterschiedliche SCSI-Implementierungen und die verschie-densten SCSI-Geräte, was SCSI für den Anwender einerseits immer unübersichtli-cher macht, andererseits ist SCSI äußerst universell einzusetzen und nicht auf den Einsatz im PC beschränkt, sondern gilt auch bei anderen Computerarchitekturen als Standard.

Teil 4 Mainboard-Elektronik

Ein Personal Computer setzt sich intern aus verschiedenen Einheiten zusammen wie den Laufwerken, dem Netzteil und dem Mainboard – auch als Hauptplatine oder Motherboard bezeichnet –, welches üblicherweise verschiedene Einsteckkarten (z.B Grafikkarte), den Mikroprozessor und die Speicherbausteine (DRAM, Cache) aufnimmt Das Mainboard stellt gewissermaßen das Herz eines PCs dar und be-stimmt somit auch dessen Leistungsfähigkeit In diesem Kapitel wird die Elektro-nik von Mainboards näher betrachtet Die verschiedenen Mikroprozessoren und Speicher werden in den beiden nachfolgenden Kapiteln behandelt.

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Teil 5 Interfaces und Peripherie

Der Begriff »Interface« steht gemeinhin für eine Schnittstelle, die beispielsweise zum Anschluss eines Druckers oder eines Modems verwendet wird Während für einen Drucker in den meisten Fällen eine parallele Schnittstelle zum Einsatz kommt, wird für ein Modem eine serielle Schnittstelle verwendet Das Prinzip ist dabei zwar unterschiedlich, allerdings stellt eine Schnittstelle in der Regel immer eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung her und es ist nicht möglich an einer Schnittstelle mehrere Geräte gleichzeitig zu betreiben.

Ein Bussystem ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, dass hier mehrere

Gerä-te (oder allgemeiner EinheiGerä-ten) an einen Strang – den Bus – angeschlossen und einzeln zu selektieren sind, was üblicherweise anhand von Adressen geschieht.

In diesem Teil werden verschiedene Schnittstellen und Bussysteme gleichermaßen behandelt, denn die Schnittstelle zu einem Bus (innerhalb einer Einheit) firmiert ebenfalls unter dem Begriff Interface.

Teil 6 Multimedia

Der Begriff Multimedia ist mittlerweile – insbesondere von der Industrie – so stark strapaziert worden, dass er für sich allein kaum mehr etwas Konkretes aus-sagt Eine Shareware-CD für 5 DM mit bunten Bildern und vielleicht einigen Sound-dateien wird schon als »Multimedia-CD« bezeichnet und auf der anderen Seite gibt es auch an deutschen Universitäten Lehrstühle, die sich dem Thema Multime-dia als Inhalt verschrieben haben.

Zur korrekten Begriffsbestimmung soll daher einmal der Duden herhalten Unter dem Begriff »multimedial« findet man: viele Medien betreffend, für viele Men-schen bestimmt.

Wie dem auch sei, in diesem Buch werden diejenigen Einheiten unter dem Buchteil

»Multimedia« zusammengefasst, die in Kombination miteinander für multime-diale Anwendungen geeignet sind: CD-ROM und DVD-Laufwerke, Soundkarten und Foto - und Video-Verarbeitung – Scanner, Videokarten

Teil 7 Der Setup des PCs

Die Basisfestlegungen für einen PC werden im CMOS-Setup – oder allgemeiner dem BIOS-Setup – durchgeführt Jeder übliche PC verfügt über ein akku- oder auch batteriegepuffertes CMOS-RAM, welches diese Systemeinstellungen des PCs ent-hält Die (absolut) notwendigen Einstellungen sind bei einem fertig gekauften PC bereits vom Hersteller vorgenommen worden, wobei diese aber meist so gewählt worden sind, dass der PC zwar sicher funktioniert, was jedoch keineswegs bedeu-tet, dass die Festlegungen optimal gewählt worden sind, denn je nach PC-Typ, Ausstattung und den jeweiligen Einstellungen können im BIOS-Setup durchaus merkliche Optimierungen für die PC-Performance vorgenommen werden.

Teil 8 Kommunikation

Aktuelle PC-Betriebssysteme sind standardmäßig für die Kommunikation mit an-deren Computern ausgestattet Ein einfacher Datenaustausch untereinander ist bereits mit den Schnittstellen wie RS232 oder IEEE1284 (Druckerport) möglich und lässt sich also auch ohne zusätzliche Hardware realisieren Wesentlich kom-fortabler lassen sich Daten per Netzwerk austauschen, was mindestens zwei Netzwerkkarten – für zwei PCs – erfordert Für einen Zugang zum Internet wird außerdem ein Modem oder auch eine ISDN-Karte benötigt In diesem Teil geht es

um diese verschiedenen Möglichkeiten, mit dem PC lokal und/oder auch weltweit kommunizieren zu können.

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1 Die PC-Komponenten 22

1.1 Kurze Zeitreise der Digital- und PC-Technik 22

1.2 Ein erster Blick in das PC-Innere 25

1.3 Die Tastatur 27

1.3.1 Tastaturanschlüsse und -adapter 30

1.3.2 Funktionsweise und Controller 32

1.3.3 Tastaturfehler lokalisieren und beseitigen 35

1.3.4 Pflege der Tastatur und der PC-Oberflächen 39

1.4 Die Maus 40

1.4.1 Zur Funktion einer Maus 41

1.4.2 Die üblichen Mausschnittstellen 43

1.4.3 Maus-Softwaretreiber 44

1.5 Joysticks und Pads 46

1.5.1 Der Gameport 49

1.5.2 Pads – digitale Joysticks 50

1.5.3 Fehlersuche und Reparatur 52

1.6 Der Monitor 55

1.6.1 Monitorgrundlagen 56

1.6.2 Monitoreinstellungen 60

1.6.3 Festfrequenzmonitore am PC 63

1.6.4 Die Monitoranschlüsse 65

1.6.5 Mehrfachmonitor-Konfiguration 66

1.6.6 So funktioniert ein Monitor 67

1.6.7 Maskentypen 69

1.6.8 Multisync-und Overscan-Monitor 71

1.6.9 LCD-Monitore – Flachbildschirme 72

1.6.10 Strahlungsarmer und ergonomischer Monitor 75

1.6.11 Die Stromsparmodi der Monitore 78

1.6.12 Monitor Plug&Play 79

1.7 Die Grafikkarten 80

1.7.1 Grafikkartentypen im Überblick 81

1.7.2 Die VGA-Karte 82

1.7.3 Der VGA-Anschluss 85

1.7.4 VESA-Modi 87

1.7.5 2D-Grafikkarten 89

1.7.6 Aufbau von Grafikkarten 90

1.7.7 Grafikauflösungen und Speicherbedarf 95

1.7.8 3D-Grafikkarten 98

1.7.9 Funktionen von 3D-Grafikkarten 99

1.7.10 Accelerated Graphics Port 107

Inhaltsverzeichnis

1.7.11 VESA Feature Connector 109

1.7.12 Digitale Interfaces 112

1.7.13 Grafikkarten im Überblick 113

Teil 2 Laufwerke 119 2 Diskettenlaufwerke, LS120, ZIP 120

2.1 Magnetische Aufzeichnungsverfahren 120

2.1.1 Das FM-Verfahren 121

2.1.2 Das MFM-Verfahren 121

2.1.3 Die RLL-Verfahren 122

2.2 Diskettenlaufwerke 124

2.2.1 Diskettentypen und Speicherkapazität 124

2.2.2 Technische Daten der Diskettenlaufwerke 129

2.2.3 Signale der Diskettenlaufwerks-Schnittstelle 131

2.2.4 Mechanischer Einbau und Anschluss 134

2.2.5 Controller und PC-Ressourcen 138

2.2.6 Anmeldung und Laufwerkskonfigurationen 140

2.3 Floppy-Alternativen im Überblick 143

2.4 Das LS120-Laufwerk 145

2.4.1 Das Speicherprinzip 145

2.4.2 Setup und Softwareunterstützung 148

2.5 ZIP-Laufwerke 151

2.5.1 Das Speicherprinzip 152

2.5.2 ZIP-Laufwerk am Parallel-Port 153

2.5.3 ATAPI-ZIP-Laufwerk 158

2.5.4 ZIP-Plus- und ZIP-SCSI-Laufwerk 159

3 Festplatten 161

3.1 Der Aufbau einer Festplatte 162

3.1.1 Festplattentechnologien 164

3.2 Die Speicherkapazität 165

3.3 Festplattengrundlagen 166

3.3.1 Interleave-Faktor 167

3.3.2 Zone-Bit-Recording 169

3.3.3 Kompensationen 169

3.3.4 Register der Festplattenschnittstelle 170

3.4 IDE-Festplatten 170

3.4.1 IDE-Festplattenanschluss 173

3.4.2 Register und Adressen – ATA 177

3.5 Enhanced-IDE 179

3.5.1 Logical Block Addressing 180

3.5.2 EIDE-Anschlüsse 181

3.5.3 PIO-, DMA- und Ultra-DMA-Modes 182

3.6 Einbau und Konfiguration von Festplatten 186

3.6.1 Montage 186

3.6.2 Setzen der Jumper 187

Inhaltsverzeichnis

3.6.3 Geräteanschluss 188

3.6.4 Konfiguration 189

3.6.5 Festplatteneinrichtung 190

3.6.6 Dateisysteme im Detail 196

3.6.7 Festplatten testen und defragmentieren 200

3.6.8 Festplatten-Cache 202

3.6.9 Festplatten reparieren? 204

4 Wechselplatten und Bandlaufwerke 208

4.1 Wechselplatten 208

4.1.1 Magnetische Wechselplatten 208

4.1.2 Die »selbstgebaute« Wechselfestplatte 214

4.1.3 PD-Laufwerke 217

4.1.4 MO-Laufwerke 219

4.2 Die Datensicherung – Backup 220

4.2.1 Backup-Software im Überblick 222

4.3 Tape Drives 225

4.4 QIC-Tape 227

4.4.1 Die QIC-Datenspeicherung 228

4.5 Travan 231

4.5.1 Multi Channel Linear Recording 233

4.6 DAT-Streamer 234

4.6.1 Die DAT-Standards 234

4.6.2 Das DAT-Aufzeichungsverfahren 235

4.6.3 Digital Linear Tape 237

4.6.4 Advanced Intelligent Tape 238

Teil 3 SCSI-Bus und Weiterentwicklungen 241 5 Der SCSI-Bus 242

5.1 SCSI-Bus-Einführung 242

5.2 Der 8-Bit-SCSI-Bus 243

5.2.1 Die Signale des SCSI-Bussystems 244

5.2.2 Der Datenverkehr auf dem SCSI-Bus 246

5.3 SCSI-Bus-Festplatten 248

5.4 SCSI-Standards im Überblick 252

5.5 Wide-SCSI 256

5.6 Differential-SCSI 260

5.7 Ultra2-SCSI 264

5.8 SCSI-Bus-Hostadapter 266

5.9 SCSI-Bus-Konfiguration 270

5.9.1 Standard- und Wide-SCSI 273

5.9.2 Hostadapter-Setup 276

5.9.3 Festplatten konfigurieren 279

5.9.4 Terminierung und Anschlüsse 283

5.9.5 SCSI-Gerätekombinationen 289

5.10 SCSI-Software 296

Inhaltsverzeichnis

5.11 RAID-Systeme 304

5.11.1 RAID Level 0 308

5.11.2 RAID Level 1 308

5.11.3 RAID Level 2 309

5.11.4 RAID-Level 3 310

5.11.5 RAID-Level 4 311

5.11.6 RAID-Level 5 312

5.11.7 RAID-Level 6 und 10 312

5.12 SCSI-Weíterentwicklungen im Überblick 313

5.13 Firewire 314

5.13.1 Topologie und Architektur 315

5.13.2 Das Protokoll 317

5.13.3 Firewire-Realisierungen 318

5.14 Serial Storage Architecture 321

5.15 Fibre Channel 323

Teil 4 Mainboard-Elektronik 327 erstellt von ciando 6 Mainboard-Elektronik 328

6.1 PC-Mainboard-Konzepte 328

6.1.1 Konventionelles Mainboard 328

6.1.2 Mainboard mit On-Board-Devices 329

6.1.3 Mainboard mit steckbaren Prozessormodulen 332

6.1.4 Slot-CPU-Karten und Backplane-Systeme 333

6.1.5 Embedded-PCs 336

6.2 BAT, ATX und andere Standards 337

6.2.1 ATX-Board-Standard 340

6.2.2 LPX- und NLX-Standard 343

6.2.3 Die Spannungsversorgung 346

6.3 Der Chipsatz 354

6.3.1 Der IBM-PC und IBM-XT 354

6.3.2 Der IBM-AT 358

6.3.3 Chipset-Weiterentwicklung 361

6.4 Das Basic Input Output System 363

6.4.1 BIOS-Speicherbausteine 363

6.4.2 Das Shadow-RAM für das BIOS 366

6.4.3 Aufbau des BIOS 367

6.4.4 PC-Initialisierung und -Speicheraufteilung 368

6.4.5 BIOS-Update 371

6.5 Das Interrupt-System 380

6.5.1 Die grundsätzliche Funktionsweise 380

6.5.2 Die Interrupt-Kanäle 381

6.5.3 PCI-Interrupts 384

6.5.4 Der Interrupt-Controller 8259A 387

6.5.5 Interrupt-Programmierung 389

6.6 Direkter Speicherzugriff (DMA) 393

6.6.1 Die DMA-Kanäle 394

6.6.2 Der DMA-Controller 8237A 396

Inhaltsverzeichnis

6.6.3 DMA-Register programmieren 400

6.7 Der CMOS-RAM/Clock-Baustein 405

6.7.1 CMOS-RAM-Bausteine und Akkus 412

6.7.2 Löschen des CMOS-RAM 415

6.8 Die Timer/Counter 8253 und 8254 417

6.8.1 Das Steuerregister 420

6.8.2 Die Betriebsarten des 8253/8254 421

6.8.3 Programmierung der Zähler 424

6.8.4 Zählerstand und Status ermitteln 425

6.9 Der Portbaustein 8255 426

6.9.1 Anschlüsse und Betriebsarten 427

6.9.2 Festlegung der Betriebsart 430

6.9.3 Der Mode 0 431

6.9.4 Der Mode 1 432

6.9.5 Der Mode 2 436

6.10 Der Tastatur-Controller 438

6.10.1 Die Gate-A20-Umschaltung 439

6.11 Takterzeugung und -Tuning 441

6.11.1 Normal oder Turbo? 442

6.11.2 CPU- und Bustakt 443

6.11.3 Takteinstellungen für die optimale PC-Leistung 443

6.11.4 PLL-Chips auf Mainboards 447

6.12 Chipsets und Mainboards 452

6.12.1 486-PCI-Chipset 452

6.12.2 Intel-Pentium-Chipsets für den Sockel 7 453

6.12.3 Alternative Sockel-7-Chipsets 458

6.12.4 PentiumPro- und Pentium II-Chipsets 463

6.12.5 Pentium-II/III- und Celeron-Chipsets 468

6.12.6 Slot-1-Chipsets unterschiedlicher Hersteller 478

6.12.7 Athlon-Chipsets 479

6.12.8 Mainboard-Peripherieeinheiten 481

7 Mikroprozessoren für PCs 487

7.1 Die 8088/8086-Mikroprozessoren 489

7.2 Der 80286-Mikroprozessor 493

7.3 Die 386-Mikroprozessoren 497

7.3.1 Die 386SX-CPU 502

7.4 Die 486-Mikroprozessoren 506

7.4.1 Die 486DX-CPUs 507

7.4.2 Die 486SX- und 487SX-CPU 514

7.4.3 Die 486DX2-CPUs 518

7.4.4 Die 486DX4-CPU 520

7.5 Overdrive und CPU-Upgrade 524

7.5.1 Intel-Overdrive und -Replacement 524

7.5.2 CPU-Upgrade-Module 526

7.5.3 Coprozessoren 531

7.5.4 Die Sockeltypen – ZIF – 533