PC Werkstatt Ausgabe 2000- P24 pdf

Bei einem großen Gehäusetyp wie dem Tower ist das Netzteil meist für eine höhe-re Leistung ausgelegt, als es in einem Desktop oder Slim-Line-Gehäuse der Fall ist, da man bei diesem Typ

Bild 6.20: Sowohl LPX- als NLX-Systeme verwenden eine spezielle Riser-Card, auf der sich die Slots

befinden und die demnach nicht auf dem Mainboard selbst zu finden sind

6.2.3 Die Spannungsversorgung

Das PC-Netzteil versorgt das Mainboard und die weiteren Komponenten, wie die Laufwerke, mit den notwendigen Spannungen, wobei verschiedene Netzteiltypen existieren, die sich im Wesentlichen in ihrer Bauform und ihrer Leistung voneinan-der unterscheiden Dies wird spätestens dann relevant, wenn ein defektes Netzteil ausgetauscht werden muss Es sollte natürlich versucht werden, das defekte Netz-teil durch ein möglichst identisches zu ersetzen, was jedoch bei älteren PCs zum Problem werden kann, da der betreffende Typ nicht mehr erhältlich ist

Der jeweilige Hersteller des Netzteils spielt dabei keine große Rolle, denn es gibt davon eine Vielzahl Es darf aber keines mit einer geringeren Leistung als das ursprünglich im PC vorhandene eingebaut werden, und es muss auch genau so wie das alte in den PC passen und entsprechend eingebaut werden können

Eine grobe Unterteilung der Netzteiltypen kann anhand des Gehäusetyps erfolgen

Bei einem großen Gehäusetyp wie dem Tower ist das Netzteil (meist) für eine

höhe-re Leistung ausgelegt, als es in einem Desktop oder Slim-Line-Gehäuse der Fall ist,

da man bei diesem Typ davon ausgeht, dass zusätzliche Komponenten wie

Laufwer-ke und andere Peripherie eingebaut werden, welche natürlich ebenfalls mit Strom versorgt werden müssen

Bild 6.21: Verschiedene Gehäusetypen für PCs im Überblick Von links nach rechts sind dies:

Mini-Tower, Big-Tower, Middle-Tower, Slim-Line (oben) und Desktop-Gehäuse Wie der

PC im Inneren jeweils aufgebaut ist (BAT, ATX, NLX), kann man nicht ohne Weiteres ersehen

Je größer das Gehäuse, desto leistungsfähiger und somit größer ist auch das inte-grierte Netzteil ausgelegt »Je größer, desto besser« kann man hier jedoch nicht allgemein konstatieren, denn die damit einhergehende Geräuschentwicklung des Lüfters im Netzteil kann als sehr störend empfunden werden

Temperaturgesteuerte Lüfter, die sich erst dann einschalten, wenn eine bestimmte Temperatur im Netzteil überschritten worden ist, und einem nicht ständig auf die Nerven fallen, sind leider immer noch nicht standardmäßig vorgesehen Dies gilt nach wie vor trotz immer mehr stromsparenderer PCs Daher kann man davon ausge-hen, dass bei größeren (leistungsfähigeren) Netzteilen eher mit störenden Lüfter-geräuschen zu rechnen ist als bei kleineren Ist der Austausch des Netzteils not-wendig, sollte daher – wenn möglich – gleich eines gewählt werden, welches über einen temperaturgesteuerten Lüfter verfügt

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Es ist leider keine Seltenheit, dass bei einigen PCs ein recht schwach dimensioniertes Netzteil eingesetzt wird, wie etwa beim Aldi-PC vom November 1999 mit einer Lei-stung von lediglich 145 W Ob ein Netzteil zu »schwach« ist, stellt sich meist erst dann heraus, wenn zusätzliche Komponenten wie eine Festplatte oder auch eine besonders »leistungshungrige« Grafikkarte hinzugefügt werden Die Fehler, die dann auftreten, sind äußerst vielfältig und reichen von unvermittelten Systemabstürzen über den Abbruch von Modemverbindungen und der Aufnahme von Störgeräuschen beim Samplen mit einer Soundkarte bis hin zu einem Komplettversagen des PC Für PCs mit einer Athlon-CPU, die eine recht hohe Stromaufnahme hat, ist ein

Netz-○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

teil mit 300 W empfehlenswert.

Ein typisches Standardnetzteil liefert 150-200 Watt und findet in den Gehäuse-typen Desktop, Slim-Line und Mini-Tower Verwendung In einem Tower-Gehäuse ist meist ein 250-Watt- oder ein noch größeres Netzteil eingebaut Problematisch beim Ersatz eines Netzteils sind stets herstellerspezifische PCs, wie beispielsweise von den Firmen Compaq, SNI oder auch Hewlett-Packard, bei denen die Netzteile zum einen meist überteuert und zum anderen auch nicht immer leicht zu beschaffen sind

Eine weitere Unterteilung der Netzteiltypen ergibt sich dadurch, ob sie für BAT-, ATX- oder auch NLX-Gehäuse vorgesehen sind, wie es in den folgenden Kapiteln genau erläutert wird

BAT-Netzteile – Daten und Anschlüsse

Von einem Netzteil nach dem Baby-AT-Standard, kurz BAT, werden generell die Spannungen +5 V, –5 V, +12 V und –12 V geliefert Wie viel Strom die einzelnen Ausgänge abgeben können, hängt von der angegebenen Watt-Zahl (W) des Netz-teils ab Sie errechnet sich aus der Multiplikation der jeweiligen Spannung mit dem entsprechenden Strom und der Addition aller Watt-Angaben

Spannung Strom Watt Kabelfarbe

Tabelle 6.4: Die Daten und die Farbkennzeichnung eines 200-W-Netzteils, die für alle PC-Netzteile

nach dem BAT-Standard üblich sind

Die schwarzen Kabel des Netzteils sind die Masseleitungen (GND, Ground) Für die Laufwerke und möglicherweise auch das Anzeige-/Bedien-Panel sind die anderen Kabel des Netzteils mit den Farben Gelb, Schwarz und Rot vorgesehen Sie sind zusammengefasst an großen und kleinen Steckern befestigt

Bild 6.22: Zwei BAT-Netzteile unterschiedlicher Bauform Das rechte Netzteil besitzt den üblichen

externen Netzschalter, der üblicherweise an der PC-Gehäusefront montiert ist, während der Schalter beim linken älteren Netzteil direkt angebracht ist, welches daher im Handel auch kaum mehr zu finden ist

Die Anschlüsse sind dabei so konfektioniert, dass Verwechslungen eigentlich ausge-schlossen sind und nur dann mit Gewalt hervorgerufen werden können, wenn ver-sucht wird, den Verpolungsschutz zu überwinden Es empfiehlt sich daher, an diesen Kabeln keine Änderungen vorzunehmen Adapterkabel, die von einem großen An-schluss, der für 5,25"-Disketten- und Festplattenlaufwerke vorgesehen ist, den Über-gang zu einem kleinen schaffen, der vorwiegend für 3,5"-Disketten- und CD-ROM-Laufwerke eingesetzt wird, sind im Handel für ein paar Mark zu haben

Bild 6.23: Bauformen und Maße üblicher PC-Netzteile nach dem BAT-Standard

Der Spannungsanschluss für ein BAT-Mainboard besteht, wie auch in Bild 6.11 erkennbar, aus den beiden Steckern P8 und P9, die nie vertauscht werden dürfen,

da dies die Mainboard-Elektronik zerstören würde Entweder merkt man sich, dass sich die schwarzen Leitungen der beiden Stecker immer innen gegenüberstehen müssen, oder man bringt sich hier einfach eine Markierung an

Ein weiteres Kabel, das üblicherweise orange ist, führt das Power-Good-Signal,

welches von der PC-Elektronik signalisiert (über Pin 1 an P8), dass sich die Span-nungen im vorgeschriebenen Toleranzbereich befinden Auf dem Mainboard wird das Power-Good-Signal üblicherweise von einem Controllerbaustein (Chipsatz) aus-gewertet, der die Adress- und Datenleitungen abschaltet, falls das Signal nicht in Ordnung ist, was anhand eines Low-Signals (0V) erkannt wird

Eine Überspannung ist erreicht, wenn der +5-V- oder der +12-V-Ausgang seinen Wert um 200% überschreitet, ein Überstrom dann, wenn einer der Ausgänge den Nennwert um 130% überschreitet

Die Ausgänge sind gegen zu hohe Spannungen oder einen zu hohen Strom bei Kurzschluss und gegen Übertemperatur geschützt Wird einer dieser Zustände er-reicht, schaltet das Netzteil sofort ab und kann erst wieder eingeschaltet werden, wenn die Fehlerquelle beseitigt ist

Spannung unterer Wert oberer Wert

Tabelle 6.5: Der definierte Toleranzbereich für die Versorgungsspannungen eines BAT-PC-Netzteils

Die +12 V werden vorwiegend für die Laufwerke verwendet, während die +5V für das Mainboard und ebenfalls für die Laufwerke eingesetzt werden Die negativen Spannungen werden nur für speziellere Peripherie wie Modem- oder Datenerfassungs-karten benötigt, so dass diese Ausgänge auch nur einen maximalen Strom von typischerweise 0,5 A liefern können

ATX- und NLX-Netzteile

Für ein Mainboard sind auch ein Gehäuse und ein entsprechendes ATX-Netzteil nötig, wobei man das Gehäuse üblicherweise zusammen mit einem bereits eingebauten Netzteil erwirbt Der Einbau eines Baby-AT-Boards in ein ATX-Gehäuse ist, von einigen Ausnahmen abgesehen, in der Regel nicht möglich, und nur relativ wenige ATX-Netzteile und Mainboards bieten einen Power-Anschluss in den beiden Varianten (P8, P9 und ATX)

Bild 6.24: Der PC wird zusammengebaut: ein ATX-Gehäuse mit dem passenden Netzteil

Eine geschaltete Netzbuchse für den Anschluss eines Monitors – wie es bei einigen PCs nach dem BAT-Standard gegeben ist – gibt es weder bei ATX noch NLX Das NLX-Netzteil entspricht elektrisch und auch mechanisch gesehen im Prinzip dem eines ATX-Systems, lediglich einige Befestigungselemente und die Lüftungsöffnung sind hier leicht verändert worden, so dass das Netzteil – zumindest bei einigen Herstellern – sowohl in einem ATX- als auch in einem NLX-System verwendet wer-den kann Für die folgenwer-den Kapitel wird davon ausgegangen, dass die Erläuterun-gen auf beide Standards zutreffen, auch wenn von ATX die Rede ist

Bild 6.25: Die Maße eines ATX-Netzteils, wobei ein Netzschalter nicht immer vorhanden ist

Der Netzschalter ist im Netzteil selbst eingebaut Leider gibt es aber ATX-Systeme, die keinen netztrennenden Schalter auf der PC-Rückseite besitzen, was dazu führt, dass der PC ständig Strom verbraucht, auch wenn er von der PC-Frontplatte her als ausgeschaltet erscheint Der Ein-/Ausschalter an der PC-Frontplatte ist bei ATX nämlich eigentlich ein Taster, wie es noch genauer erläutert wird

Der nicht vertauschungssichere Anschluss (P8, P9) für die Spannungsversorgung des Mainboards wurde bei ATX durch einen neuen ersetzt und die für PCI-Systeme notwendige 3,3-V-Spannung hinzugefügt Entgegen der landläufigen Meinung (und

im Prinzip auch entgegen der PCI-Spezifikation) sind die 3,3-V für die PCI-Slots erst bei einem ATX- und üblicherweise nicht bei einem BAT-System vorhanden

Bild 6.26: Bei ATX wird der Luftstrom des Netzteillüfters über die Mainboard-Elektronik geleitet.

Rechts davon ist der ATX-Mainboardanschluss, der nunmehr aus einem einzigen Stecker besteht, zu erkennen

Wie bereits erwähnt, wurde der Stecker für die Spannungsversorgung des Mainboards neu definiert Neben den üblichen Spannungen +5 V, –5 V, +12 V, –12 V, mehreren Masseleitungen (COM = common = gemeinsam) und dem Power-Good-Signal (PW-OK) sind nunmehr auch 3,3 V vorhanden sowie die neuen Signale Power-On (PS-ON) und 5V-Standby (5VSB)

Nur einige ATX-Netzteile und Mainboards bieten den Power-Anschluss in zwei Vari-anten (P8, P9 und ATX) Es empfiehlt sich jedoch generell, keine Kombination von Baby-AT- und ATX-Komponenten vorzusehen, denn auch das Gehäuse ist im Stan-dard mit einbezogen, und mit dieser Komponente kann es (mechanische) Schwie-rigkeiten beim Einbau des Mainboards geben

Bild 6.27: Der Spannungsanschluss und die einzelnen Signale des ATX-Mainboard-Anschlusses mit

den Farben der einzelnen Kabel

Die Spannungsanschlüsse für die Laufwerke sind die gleichen wie beim BAT-Stan-dard, während die Toleranzbereiche der Spannungen etwas strenger gefasst sind, als dies beim BAT-Standard üblich ist Die »neuen« 3,3 V dürfen sich im Bereich von 3,17–3,43 V befinden, was für die Versorgung der verschiedenen Pentium-CPUs jedoch nicht genau genug ist und daher auch bei ATX zusätzliche Spannungsregler auf dem Mainboard nötig macht

Spannung unterer Wert oberer Wert

Tabelle 6.6: Toleranzbereiche der Spannungen bei ATX und NLX-Netzteilen

Das Signal PS-ON dient der An- und Abschaltung des Netzteils und befindet sich üblicherweise mit Hilfe einer Zusatzschaltung auf dem Mainboard auf High-Poten-tial Wird das Signal auf Masse gezogen, werden damit die Spannungen des Netz-teils aktiviert Ein ATX-Netzteil ist deswegen auch nicht völlig abgeschaltet, wenn nicht der netztrennende (!) Schalter auf der Gehäuserückwand ausgeschaltet ist Das PS-ON-Signal wird vielfach dazu genutzt, den PC, etwa nach dem Herunter-fahren von Windows, automatisch abzuschalten

Bild 6.28: Der ATX-PC startet nur dann, wenn die beiden PwrOn-Kontakte bei diesem Mainboard

kurzzeitig überbrückt werden, wie es der Taster an der PC-Frontplatte erledigt

Die 5-V-Standby-Leitung (5VSB) ist ebenfalls nicht spannungslos, wenn der PC nicht via Netzschalter oder schaltbarer Steckdosenleiste, die sehr empfehlenswert ist, falls der Schalter am PC nicht vorhanden sein sollte, ausgeschaltet ist Die 5VSB-Leitung wird unterschiedlich oder auch gar nicht verwendet Eine typische An-wendung ist das Einschalten des PC mit Hilfe eines Fax-Modems, welches

eingehen-de Rufe auch bei ausgeschaltetem PC erkennen und das Hochfahren eingehen-des PC dadurch initiieren kann Entsprechendes kann auch mit einer Netzwerkkarte praktiziert werden, die hierfür ebenfalls einen entsprechenden Anschluss besitzen muss, der

dort auch als Wake On LAN bezeichnet wird.

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Ein ATX-Netzteil ist nicht völlig stromlos, auch wenn es abgeschaltet ist Daher sollte bei Arbeiten am PC grundsätzlich der Netzstecker gezogen werden, um nicht nur das

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eigene Leben, sondern auch nicht das des ATX-PC zu gefährden.

Laut ATX-Spezifikation muss die 5-V-StandBy-Schaltung lediglich maximal 10 mA liefern können, was jedoch nicht immer ausreicht, um ein FAX-Modem oder eine Netzwerkkarte zu versorgen, und einfach dazu führt, dass die Wake-On-(LAN)-Funktion nicht arbeitet In der neueren ATX-Spezifikation ist aus diesem Grund ein maximaler Strom von 720 mA definiert, dabei ist jedoch den Angaben zum ATX-Netzteil meist nicht zu entnehmen, welche maximale Leistung gegeben ist

6.3 Der Chipsatz

Bestanden die PCs in früheren Zeiten aus geradezu einer Unmenge von einzelnen elektronischen Bauelementen, sind diese mittlerweile zu einigen wenigen Chips integriert worden (die Bilder im Kapitel 6.1 mögen davon auch einen Eindruck

vermitteln), die zusammengefasst üblicherweise als Chipset oder auch Chipsatz

be-zeichnet werden Grundlage der gesamten PC-Entwicklung bildet der IBM-PC der Firma IBM Auch wenn heute weder der Original-IBM-PC noch die Nachfolger wie

der XT (eXtended Technology) oder der AT (Advanced Technology) auf dem Markt

noch irgendeine Rolle spielen, sind die damals getroffenen Festlegungen des PC-Aufbaus auch heute noch gültig und erklären so manche »unschöne« PC-Eigenart, wie etwa die Art der Speicherverwaltung und die relativ knapp bemessenen PC-Ressourcen (IRQs, DMAs)

Die Kompatibilität eines PC, die es bei keinem anderen Computersystem gibt und praktisch dafür sorgt, dass selbst ein uraltes Programm, welches für einen 8088-Prozessor (4,7 MHz, Taktfrequenz) geschrieben wurde, auch auf einem Pentium-III oder Athlon mit 600 MHz funktioniert – egal wie sinnvoll dies auch sein mag –, hat zur Folge, dass der über die Jahre gewachsene PC-Standard immer nur abwärts-kompatible Erweiterungen und keine grundlegende Veränderung erfahren hat

6.3.1 Der IBM-PC und IBM-XT

Der IBM-PC wurde am 11 August 1981 offiziell vorgestellt, und damit legte die Firma IBM den Grundstein für einen Standard, der bis heute Gültigkeit hat Dieser

Tischcomputer wies ein bis dahin noch nicht erreichtes Preis-Leistungs-Verhältnis

auf und entstand in nur einem Jahr unter der maßgeblichen Beteiligung der Fir-men Intel, die den Mikroprozessor und zahlreiche Peripheriebausteine lieferte, und

der damals noch kleinen Firma Microsoft, die das Betriebssystem DOS (Disc Operating

System) entwickelte.

Aus dem Innenleben dieses Rechners wurde nicht, wie bis dahin bei IBM üblich, ein Geheimnis gemacht, sondern im Gegenteil: Durch Offenlegung der Schaltung und der Betriebssystem-Programmierung wurden andere Firmen dazu aufgefordert, ei-gene Entwicklungen für den PC durchzuführen

Erst Jahre später versuchte IBM mit dem MicroChannel, der nicht mit dem bis dahin verbreiteten ISA-Bus kompatibel ist, Nachbauten zu unterbinden und sich durch die Vergabe von Lizenzen wieder stärker auf dem PC-Markt zu behaupten Da sich der MicroChannel jedoch nicht am PC-Massenmarkt durchsetzen konnte und

die so genannten Clones – die PC-Nachbauten – IBM-technologisch gesehen längst

eingeholt haben, besann sich IBM erst wieder im Jahre 1996 auf seine (uralten) Patente

Laut IBM verletzt jeder PC-Anbieter, der Computer auf den Markt bringt, ohne die Patente lizenziert zu haben, eben die IBM-Patente und kann dafür zur Kasse gebe-ten werden Ein PC-Anbieter kann dabei einer der großen amerikanischen Herstel-ler sein, wie etwa Compaq oder Dell oder aber auch der kleine Computerladen um die Ecke, der PCs selbst zusammenschraubt Die Patente werden dann in Anspruch genommen, wenn die Einzelteile wie Mainboard, CPU und Laufwerke zu einem Gerät zusammengebaut werden Erst durch die Hilfe dieser Patente erkennt der PC nämlich laut IBM die einzelnen Komponenten und tauscht mit ihnen Daten aus Die Patente werden bei Einsatz bestimmter Einzelteile und in bestimmten Fällen in Anspruch genommen:

> Die Schnittstelle zwischen PC und Tastatur Sobald die Tastatur mit dem

Main-board verbunden wird

> Eine CPU arbeitet mit einem Raster Video Display Es wird beispielsweise in

Windows eingesetzt

> Darstellung von Buchstaben auf dem Bildschirm, wenn eine CPU, ein Monitor

und ein Darstellungsauffrischpufferspeicher zum Einsatz kommen, wie es bei

jedem PC der Fall ist

> Die CPU erkennt automatisch anhand der vom Laufwerk übertragenen

Daten-rate, welches Diskettenformat im PC verwendet wird, was jeder PC in dieser Art und Weise erledigt

> Die CPU überprüft, ob eine Diskette im Laufwerk eingelegt ist, was ebenfalls

jeder PC durchführt

Bis zu 5% des Wertes eines jeden Personalcomputers beansprucht IBM für sich, wenn diese Patente (es gibt noch weitere) zum Einsatz kommen Fordert IBM einen Hersteller auf, einen PC zur Patentüberprüfung zu schicken, kann diese Überprü-fung mit 25.000 Dollar zu Buche schlagen Die ersten Patente des IBM-PC laufen im Jahre 2001 aus

Der Original-PC enthält einen 8088-Mikroprozessor, der intern mit einer Daten-breite von 16 Bit arbeitet und extern mit 8 Bit Seine weiteren Daten in Kurzform:

> Intel 8088-Mikroprozessor mit 4,7 MHz Taktfrequenz

> Adressbus 20-Bit-Breite

> 8-Bit-I/O-Bus (Input/Output)

> 256 Kbyte-dynamisches RAM (eingelötet)

> BASIC-Interpreter im ROM

> Sockel für mathematischen Coprozessor 8087

> Steckplätze (PC-Slots), zwei belegt durch Grafikkarte und Floppy-Controller

> Eine parallele Schnittstelle für den Druckeranschluss

> Maximal zwei 5,25"-Diskettenlaufwerke mit einer Kapazität von 360 Kbyte

> Eine CGA-Grafikkarte

> Anschluss für einen KassettenRekorder als Massenspeicher

> Netzteil mit einer Leistung von 63,5 Watt

Die elektrischen Verbindungen zu den Einsteckkarten, die beispielsweise die Schnitt-stellen und die Grafikkarte aufnehmen, erfolgen über Verbindungsstecker, die als

Slots bezeichnet werden Hier verhalten sich beide Prozessoren (8088, 8086), die

in den PC der ersten Generation eingebaut wurden, wie ein 8-Bit-System Der 8086-Prozessor besitzt einen 16 Bit breiten Datenbus, der 8088 einen 8 Bit breiten Da beide Prozessoren intern mit 16 Bit breiten Registern arbeiten, benö-tigt der 8088 immer zwei Zugriffe, um beispielsweise Befehle oder Daten aus dem Speicher zu lesen Die interne Kommunikationsgeschwindigkeit eines 8088-Systems ist dadurch um ca 25% niedriger als bei einem 8086-System

Der Adressbus ist in beiden Fällen 20 Bit breit, womit sich 1 Mbyte (1.024 Kbyte) Speicherzellen adressieren lassen Für die Programme stehen jedoch nur maximal

640 Kbyte (RAM) zur Verfügung, da der obere Bereich für die Grafikkarten und das ROM-BIOS verwendet wird