Lekce 4 - Stavíme si počítač - Základní deska - Komponenty a firmware

V minulé lekci, Stavíme si počítač - Základní deska - Historie a popis, jsme se začali věnovat základní desce, která je již podle názvu naprostým základem každého počítače.

V tutoriálu probereme další hardwarové komponenty základní desky (motherboard). Bude řeč o USB, napájení, SATA, PCI Express. Řekneme si ale také něco o BIOSu a UEFI.

Popis komponent základní desky

V minulém dílu jsme si ukázali sloty pro operační paměť a CPU Socket. Vysvětlili jsme si také, jak základní desku uchytit do počítačové skříně.

Dnes budeme pokračovat a představíme si zbývající komponenty základní desky. Připomeňme si obrázek se zvýrazněnými komponentami:

4. Tlačítka

Na vyznačený konektor připojíme kabel s vývody tlačítek z předního panelu case. U starších modelů case a desek se musely zapojovat jednotlivé konektory podle manuálu, dnes jsou všechny vývody v jednom konektoru.

5. USB

Z předního panelu case vedou obvykle také vývody z USB konektorů, které do desky zapojíme.

6. Napájení

Připojíme hlavní a dodatečné napájení (pokud ho deska potřebuje). Konektory musí docvaknout, občas to jde ztuha. Pozor na prohýbání desky.

7. SATA

Porty SATA slouží pro připojení pevných disků. Základní desky obsahují i sloty pro mSATA, což je zmenšené provedení pro připojení SSD disků.

Sloty pro karty

Základní deska obsahuje několik slotů pro připojení dalších interních zařízení. Ta se do počítače vkládají jako "karty", kolmo k základní desce. Konektory karty vyčnívají průřezem v zadní straně case. Ten je většinou od výrobce zakrytý naříznutým plechem a je ho třeba nejprve vylomit. Karta se poté zajistí jedním šroubem z vrchu.

8. PCI Express

Slot PCI Express se vyznačuje vysokou rychlostí a slouží pro připojení grafické karty. Všimněte si, že slot má na zadní straně zámeček. Páčku je potřeba pro vyjmutí karty nejprve stisknout.

9. PCI

Sloty PCI slouží pro připojení běžnějších zařízení, u kterých není rychlost příliš podstatná. Dnes už se ale tyto sloty moc nepoužívají, protože je většina zařízení přímo v základní desce.

10. PCI Express x1

PCI Express x1 je modernější rozhraní pro připojení běžných zařízení na základní desku. Můžeme zde připojit např. kvalitnější zvukovou kartu s pozlacenými zdířkami.

11. Periferie

Konektory pro periferní zařízení zapadnou do záslepky, kterou jsme do casu vložili v bodě 3.

Zleva vidíme konektory pro audio (3x jack pro sluchátka, mikrofon, line in), dále síťový konektor pro LAN (internet), USB a DVI konektor pro monitor. Monitor je obvykle možné připojit i na starší VGA konektor vedle. Poslední neoznačený konektor je PCI, do kterého se v minulosti zapojovala klávesnice a myš. Ještě dříve se klávesnice zapojovala do portu DIN a myš do portu COM, který na této desce můžeme zahlédnout vlevo nahoře, konektor se připojuje externě pomocí kabelu. Dnes se klávesnice a myši zapojují do portu USB.

BIOS a UEFI

Na základní desce se nachází ROM paměť s tzv. BIOSem (tento čip lze na desce zahlédnout). BIOS je zkratka z Basic Input/Output System, tedy základní vstupní/výstupní systém. Jedná se o firmware, který umožňuje uživateli s počítačem pracovat, i když v něm ještě není zavedený operační systém. Obsahuje tedy základní logiku pro ovládání klávesnice, obrazovky a dalších komponent počítače. Jeho účelem je otestovat hardware (pomocí tzv. POST testu) a zavést operační systém. Účelem BIOSu může být ale také například nastavení frekvence RAM, nebo nastavení podsvícení. Operační systém poté nemusí pracovat přímo s hardwarem, ale využívá služby BIOSu.

Chybová hlášení

BIOS produkuje také různá chybová hlášení o tom, že nějaká komponenta počítače nefunguje. Většinu chyb uvidíte na obrazovce po spuštění POST testu (to je ta černá obrazovka těsně po zapnutí PC, většinou se zakrývá logem, takže není vidět).

Co se ale stane, když v počítači není např. monitor? Vypsat hlášku by v tomto případě nemělo valný smysl. Základní deska obvykle zapípá pomocí reproduktoru, který je napájený přímo na ní. K základním deskám dodává výrobce poměrně vyčerpávající manuál, kde se lze dočíst, co které zapípání znamená. Některé vyspělé základní desky disponují segmentovým displejem, na kterém se zobrazí číselný kód chyby, který následně stačí najít v manuálu. Můžete tak zjistit, že je např. vadná paměť RAM nebo že jste ji tam prostě zapomněli vložit.

Setup

BIOS v sobě zahrnuje také program Setup. Jedná se o utilitu, typicky v textovém režimu a s modrou barvou, která umožňuje počítač jednak nastavovat a také ukazuje základní údaje ze senzorů (teploty a napětí). Na úvodní obrazovce se obvykle zobrazí jakou kombinací kláves se do setupu dostaneme. Pro můj BIOS (a asi i pro většinu ostatních) je to klávesa Delete:

V Setupu nás obvykle uvítá menu. Můžeme si zde vybrat, do jaké sekce s nastavením vstoupíme:

Ve standard CMOS setup nastavíme základní věci, jako datum a čas a disky. V minulosti se u disků musely ručně nastavovat jejich parametry od výrobce (sektory, cylindry, hlavy...). Později začaly BIOSy disponovat autodetekcí těchto informací a dnes si BIOS po spuštění disky jednoduše detekuje a uloží, aniž bychom se o ně museli starat. Na obrazovce vidíte, že je zde SSD Corsair Force GS a k tomu ještě klasický plotnový Samsung:

Asi úplně nejdůležitější pro nás bude nastavení bootovací priority jednotlivých zařízení. Na nový počítač budeme instalovat operační systém, a to buď z disku DVD nebo z flash disku. Druhá možnost je čím dál častější, jelikož optickou mechaniku má v dnešní době již jen minimum počítačů. DVD nebo USB flash disk musíme posunout na první prioritu. Jinak se BIOS pokusí bootovat nejprve z disku a ohlásí chybu, že nenalezl operační systém.

Většina BIOSů má dnes také klávesou zkratku, pomocí které lze jednorázově bootovat ze zařízení, které si vyberete. Většinou je to klávesa F12.

V Setupu můžeme dále taktovat náš procesor, tedy nastavit mu vyšší frekvenci, než na jakou byl stavěný. To se projeví vyšší rychlostí počítače, ale také vyšším zahříváním CPU a v případě velmi vysokých hodnot i běhovými chybami. Taktovat procesor můžeme takto:

Některá nastavení, která můžeme dnes učinit v Setupu, se dříve musela nastavovat manuálně pomocí tzv. jumperů. Jumpery jsou malé konektory, které slouží ke zkratování dvou pinů a jejich polohou se základní desky nastavovaly. Nalezneme je ještě na optických mechanikách.

V další sekci se můžeme podívat na teploty a přesné hodnoty napětí ze zdroje. Je dobré zde nastavit, aby nás BIOS v případě velmi vysoké teploty procesoru varoval:

V BIOSu můžeme i zaheslovat počítač, který bez hesla poté nenabootuje operační systém. Všechny provedené změny je třeba uložit pomocí možnosti Save v menu.

UEFI

BIOS je v posledních letech pomalu nahrazován tzv. UEFI (jednotné firmwarové rozhraní). UEFI je nasazováno z důvodu zastarání původního BIOSu, který byl 16ti bitovým softwarem. Místo textového rozhraní poskytuje rozhraní grafické. Dále podporuje nové technologie, jako např. Secure boot, která umožňuje kontrolovat digitální podpis u zaváděných softwarových komponent.

Na obrázku vidíme úvodní obrazovku UEFI:

Flashování

Výrobci základních desek pro BIOS vydávají aktualizace, lze ho tzv. flashovat, čímž se zpřístupní nové funkce nebo můžeme získat kompatibilitu s novými technologiemi. S flashováním BIOSu je také spojeno určité riziko, když ho provedete špatně, BIOS poškodíte a jelikož je bez něj počítač nefunkční, těžko ho znovu nahrajete. Tento problém řeší technologie Dual BIOS:

Dual BIOS je technologie, kdy jsou na základní desce BIOSy dva (primární a záložní). Pokud primární BIOS poškodíte nepovedeným updatem, můžete přepnout na záložní a chybu opravit.

Výběr základní desky

Při výběru základní desky zohledněte tato kritéria:

• Socket - Základní desku vybírejte zejména podle typu procesoru, který chcete ve svém počítači mít. Kritériím pro výběr procesoru se ještě budeme věnovat v samostatném článku.
• Integrované komponenty - Již víme, že v sobě dnešní základní desky obsahují integrované komponenty. Většina desek je má však poměrně nekvalitní. Hovoříme zejména o zvukové kartě, protože tu grafickou obvykle nahradíme. Pokud ne, bude nás zajímat např. jaké má konektory. Na základní desce by se měla nacházet i Wifi, zkontrolujte si to.
• Deska by měla mít co nejvíce USB 3.0 portů.
• Deska by měla podporovat Dual BIOS.
• Zkontrolujte si napětí a taktovací frekvenci pamětí RAM, většina dnešních pamětí běží na 3200 MHz a 1.35 V. Deska by měla také podporovat QuadChannel.
• Zajímavá je technologie SLI (Nvidia) nebo CrossFireX (AMD), která umožňuje zapojit paralelně 2 grafické karty za účelem zvýšení výkonu. Ta je ovšem určena pro majetnější uživatele.

V příští lekci, Stavíme si počítač - Procesor - Historie a popis, si zmíníme historii prvních procesorů, evoluci tranzistoru a popíšeme si vnitřek procesoru.