| Jahrgang 9, Nummer 1 | Mai 1996 |
| PCs |
Wenn das Mäuseklavier on board erklingt |
| Erweiterungskarten in PCs |
Den folgenden Beitrag zitieren wir aus dem Buch "PCs aufrüsten" von Anatol Gardner. Das Buch ist unter der Nummer 50170 im Deutschen Taschenbuch Verlag erschienen (Redaktionelle Verantwortung: Verlag C. H. Beck, München), Preis DM 19,90. Das Buch gibt in gut verständlicher Form einen Überblick über die Bauteile eines PCs und enthält Anleitungen über Einbau und Austausch von PC-Komponenten. |
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1. Die Steckplätze (Slots) für Erweiterungskarten Damit Erweiterungskarten in das PC-System integriert werden können, müssen sie an das Bussystem der Hauptplatine angeschlossen sein. Die Steckplätze der Hauptplatine - und somit auch die Erweiterungskarten - sind eng mit dem gesamten Bussystem des PCs verbunden. Die Anzahl der Busleitungen schwankt je nach Bussystem zwischen 8 und 32. Je mehr Leitungen dem Bussystem zur Verfügung stehen, desto schneller kann der Datenaustausch zwischen den verschiedenen PC-Komponenten erfolgen. Beim heutigen Stand der Technik sind im PC-Bereich Bussysteme mit 32 Leitungen (32 Bit) üblich. In einem modernen PC sollten daher in jedem Fall Steckplätze für ein 32-Bit-Bus-System zur Verfügung stehen. Derzeit (Stand Anfang 95) gelten der VESA-Local-Bus sowie der PCI-Bus als leistungsfähige 32-Bit-Bus-Systeme. Sie finden im hinteren Teil der Hauptplatine ein Feld von mehreren größeren Steckerleisten. In diese Steckerleisten (englisch: Slot) können je nach Bedarf beliebige Erweiterungskarten für die verschiedensten Aufgaben gesteckt werden. Jeder gleichartige Steckplatz ist gleichermaßen zur Aufnahme einer beliebigen Erweiterungskarte passenden Formats geeignet. Es gibt einen bestimmten, festgelegten Steckplatz für eine Grafikkarte, einen weiteren bestimmten Steckplatz für den Controller etc. Sie können eine bereits eingebaute Erweiterungskarte ohne Schwierigkeiten jederzeit in jeden anderen Slot des gleichen Bussystems umstecken. Im PC-Bereich stehen jederzeit im wesentlichen 3 verschiedene Bussysteme zur Verfügung:
1.1 Erweiterungskarten Die minimale Grundausstattung eines funktionsfähigen PCs besteht aus einer Grafikkarte für die Bildschirmsteuerung, einer Controllerkarte für die Disketten- und Festplattenlaufwerke sowie einer Schnittstellenkarte zum Anschluß von externen Geräten wie Drucker, Maus, Modem etc.Darüber hinaus werden auf dem PC-Markt Erweiterungskarten für nahezu jeden technisch realisierbaren Bereich angeboten. Um nur einige wenige Beispiele aufzuführen: Sound, Video, Modem, PCM-CIA, Funkuhr, PC-Erweiterungen wie Scanner, CD-ROM-Laufwerke, Maschinensteuerung, Messtechnik, Transputer, Neuronale Netze etc. Damit die diversen Erweiterungskarten im PC-System untergebracht werden können, sind sie nach bestimmten Standards konstruiert, nach denen sich alle Hersteller von Erweiterungskarten orientieren können. Dies betrifft sowohl die Elektronik als auch die mechanische Konstruktion der Erweiterungskarte. Da Erweiterungskarten in den für sie vorgesehenen Steckplätzen unmittelbar an das Bussystem der Hauptplatine angeschlossen werden, müssen sie auf das entsprechende Bussystem zugeschnitten sein. Derzeit existieren Erweiterungskarten für folgende Bussysteme: 8-Bit-ISA-Erweiterungskarten 8-Bit-ISA-Karten sind mit einer relativ kurzen Kontaktleiste ausgestattet, die genau in einen 8-Bit-Steckplatz der Hauptplatine paßt. 8-Bit-Steckplätze sind allerdings auf neueren PC-Hauptplatinen kaum mehr anzutreffen. Sie können eine 8-Bit-Karte jederzeit ohne weitere Vorkehrungen in einem 16-Bit-ISA-Slot unterbringen. Der ursprünglich für die erste Generation der IBM-PCs vom Typ XT (Baujahr 1982) bestimmte 8-Bit-ISA-Bus-Standard ist im Aussterben begriffen. Entsprechend werden 8-Bit-ISA-Erweiterungskarten nur noch sehr vereinzelt angeboten. Besorgen Sie sich nach Möglichkeit zum Aufrüsten Ihres PCs leistungsfähigere Erweiterungskarten! 16-Bit-ISA-Erweiterungskarten 16-Bit-ISA-Erweiterungskarten sind mit einer wesentlich längeren Kontaktleiste ausgestattet als 8-Bit-ISA-Karten. Diese Kontaktleiste ist im Mittelbereich mit einer Einkerbung versehen, damit sie in das aus zwei Bauteilen zusammengesetzte 16-Bit-ISA-Slot der Hauptplatine gesteckt werden kann. Der 16-Bit-ISA-Bus war lange Jahre der vorherrschende Bus-Standard aller AT-Rechner. Er wird deswegen häufig auch als AT-Bus bezeichnet. Die meisten Rechner der 286- und 386-Generation waren nahezu ausnahmslos mit Steckplätzen zur Aufnahme von 16-Bit-ISA-Erweiterungskarten ausgestattet. Wegen ihrer großen Verbreitung sind Erweiterungskarten für den 16-Bit-ISA-Bus-Standard relativ preiswert. Deswegen finden Sie auch noch auf vielen 486- und Pentium-Hauptplatinen einige Steckplätze zur Aufnahme von 16-Bit-ISA-Erweiterungskarten. Der Datentransfer des 16-Bit-ISA-Bus erfolgt standard-gemäß mit einer Frequenz von 8 MHz. Gemessen am Leistungvermögen heutiger PC-Systeme ist dies sehr wenig. Da ein großer Teil des gesamten Datenaustauschs im PC über das Bussystem erfolgt, sind 16 Bit-ISA-Erweiterungskarten im Gesamtsystem eines modernen PCs sehr langsam. Nahezu alle PCs ab der 486-Generation sind deswegen mit leistungsfähigeren Bussystemen ausgestattet. Es ist abzusehen, daß 16-Bit-ISA-Erweiterungskarten im Laufe der nächsten Jahre völlig vom Markt verschwinden. Sofern Ihr PC mit Steckplätzen für VESA-Local-Bus - oder PCI-Erweiterungskarten ausgestattet ist, sollten Sie sich zum Aufrüsten Ihres PCs nach Möglichkeit die wesentlich leistungsfähigeren Erweiterungskarten für diese Bus-Standards besorgen. VLB-Erweiterungskarten VESA-Local-Bus - oder kurz VLB-Erweiterungskarten sind mit einer langen Kontaktleiste ausgestattet, deren vergoldete Kontakte im letzten Drittel der Karte wesentlich dichter zusammenliegen, als dies beim 16-Bit-ISA-Bus der Fall ist. Diese Kontaktleiste ist mit mehreren Einkerbungen versehen, damit sie in das aus drei Bauteilen zusammengesetzte VLB-Slot der Hauptplatine gesteckt werden kann. Erweiterungskarten für den VESA-Local-Bus werden vor allem auf Hauptplatinen für 486-PCs eingesetzt. Aufgrund der einfachen Konstruktion des VESA-Local-Bus sind sie relativ preiswert. Auch viele Pentium-Hauptplatinen sind mit einigen Steckplätzen zur Aufnahme von VLB-Erweiterungskarten ausgestattet. Der Datentransfer des VESA-Local-Bus erfolgt mit der Taktfrequenz des PC-Systems. Dies führt bei Rechnern, deren Taktfrequenz über 40 MHz liegt, häufig zu Schwierigkeiten. Nahezu alle PCs der 486-Generation sind mit diesem Bussystem ausgestattet. Wegen einiger Schwächen des VESA-Local-Bus ist jedoch abzusehen, daß dieser eigentlich recht leistungsfähige Bus-Standard sich in seiner jetzigen Form nicht sehr lange halten wird. Sofern Ihr PC neben den VLB-Steckplätzen mit Steckplätzen für PCI-Erweiterungskarten ausgestattet ist, empfiehlt sich eine Aufrüstung mit Erweiterungskarten nach dem zukünftig vorherrschenden PCI-Bus-Standard. PCI-Erweiterungskarten PCI-Erweiterungskarten werden vorwiegend in Pentium-Rechnern eingesetzt. Entsprechend der einteiligen Bau-form eines PCI-Steckplatzes ist die Kontaktleiste einer PCI-Erweiterungskarte nahezu durchgängig. Sie ist lediglich an dem der Metallblende abgewandten Ende mit einer einzigen Einkerbung versehen. Der PCI-Bus ist derzeit das leistungsfähigste 32-Bit-Bus-System des PCs. Neben der hohen Datentransferrate besitzt das PCI-Bussystem noch einige weitere Vorteile, die teilweise erst in naher Zukunft zum Tragen kommen. Dazu zählt z. B. die sogenannte Plug&Play-Technik. Nach dem Plug&Play-Verfahren muß eine Erweiterungskarte nicht mehr auf das jeweilige PC-System abgestimmt werden. Dieser für den Laien oft schwierige und undurchschaubare Vorgang erfolgt im Plug&Play-Verfahren automatisch. Allerdings wird dazu spezielle Software benötigt (z. B. Windows 95), die heute (Stand Anfang 95) noch nicht verfügbar ist. Sofern Ihr PC mit Steckplätzen für PCI-Erweiterungskarten ausgestattet ist, empfiehlt sich eine Aufrüstung mit Erweiterungskarten nach dem zukünftig vorherrschenden PCI-Bus-Standard. Der Einbau einer Erweiterungskarte
Erweiterungskarten, gleich für welche Aufgabe, werden prinzipiell stets nach demselben Arbeitsschema behandelt. Ob es sich um eine Grafikkarte, eine Gamekarte, einen Controller oder sonstige Karten handelt - sie werden alle auf gleiche Weise eingebaut. Der Einbau einer Erweiterungskarte gestaltet sich auch für Laien nicht besonders schwierig. Besondere Elektronik - oder sonstige fachliche Kenntnisse sind nicht erforderlich. Am PC wird alles geschraubt oder gesteckt. Der Schwierigkeitsgrad des Einbaus einer Erweiterungskarte entspricht vielleicht einer Installation eines umfangreichen Softwareprogramms oder dem Auswechseln eines Autoreifens. Wenn Sie über ein klein wenig handwerkliches Geschick verfügen, sollten Sie in der Lage sein, eine Erweiterungskarte mit Erfolg in den PC einzubauen. 1.2 Vorüberlegungen zum Einbau 1.3 Das Einstellen einer Erweiterungskarte
In der Regel müssen Sie sich nicht darum kümmern, wie eine neu eingebaute Erweiterungskarte in Ihrem PC integriert wird: Sie wird einfach in einen freien Steckplatz auf der Hauptplatine eingesetzt und funktioniert. Bei manchen Erweiterungskarten kann es jedoch vorkommen, daß sie u. U. einige Einstellungen selbst vornehmen müssen. In der Installationsanleitung zur betreffenden Erweiterungskarte werden Sie dazu häufig mit einigen technischen Begriffen konfrontiert, deren Bedeutung sich dem Laien nicht ohne weiteres erschließt: IRQ, DMA und Basisadresse. Da die mit diesen Begriffen verbundenen Einstellungen wichtig für das Gelingen der Installation der betreffenden Erweiterungskarte sind, sollten Sie ihre Bedeutung etwas näher kennen.
Interrupt (IRQ)
Wie Sie wissen, lenkt der Prozessor das gesamte Datengeschehen des PCs.
Er steuert auch die Tätigkeit aller Erweiterungskarten. Damit das Vorhandensein
einer Erweiterungskarte vom Prozessor erkannt wird, muß natürlich eine
Signalverbindung zwischen jeder Erweiterungskarte und dem Prozessor bestehen.
Damit verschiedene Karten ihre unterschiedlichen Aufgaben erfüllen können,
muß jede Karte eine separate Verbindung zum Prozessor haben, die von keiner
anderen mitbenutzt werden darf.
Während seiner Arbeit tastet der Prozessor zyklisch alle vorhandenen
Signalverbindungen ab. Er "sieht nach", ob sich am anderen Ende der Leitung
etwas tut oder nicht. Damit er feststellen kann, ob sich an einem seiner
Eingänge ein Signal befindet, muß er seine eigentliche Arbeit kurzzeitig
unterbrechen. Man bezeichnet diese sehr kurzen, fortwährenden Unterbrechungen
der Prozessorarbeit als Interrupt. Die verschiedenen Interrupt-Möglichkeiten
des Prozessors bezeichnet man als IRQ (Abkürzung von Interrupt Re-Quest).
Jede Systemkomponente des PCs benötigt ihre eigene Verbindung zum zentralen
Prozessor, ihren eigenen Interrupt oder IRQ. Wird ein und derselbe Interrupt
gleichzeitig von zwei verschiedenen Komponenten benutzt, "weiß" der Prozessor
nicht mehr, welche der beiden Komponenten er ansprechen muß. Es kommt zu
Störungen, die mitunter bis zur völligen Blockade des gesamten PC-Systems
führen können. Eine richtige Einstellung der IRQ-Werte beseitigt diese
Störungen.
In den meisten Fällen müssen Sie sich beim Einbau von Erweiterungskarten um die
Interrupts nicht kümmern. Die Einstellung der richtigen Interrupt-Werte wurde
bereits von den Herstellern vorgenommen. Bei manchen Erweiterungskarten kann es
aber u. U. zu Konflikten mit anderen Erweiterungskarten kommen, die denselben
Interrupt benutzen. Man kann den IRQ bei diesen Karten durch Jumper oder DIP-Schalter einstellen. In manchen Fällen ist auch eine Einstellung per Software möglich. In den einzelnen Kapiteln finden Sie zu jedem Themenbereich die nötigen Hinweise.
Einige Interrupts sind vom System festgelegt und können nicht besetzt werden.
Die in der Tabelle unten mit "Frei" gekennzeichneten Interrupts können von
Ihnen nach Bedarf verwendet werden, wobei von Fall zu Fall Abweichungen
auftreten können. Achten Sie darauf, daß in Ihrem PC jeder Interrupt nur
von einer Geräteeinheit belegt wird!
Die üblichen IRQ-Werte eines PCs
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| IRQ
1 | Funktion
Timer |
| Portadressen
200H-20FH | Funktion
Gameport |
| DMA-Kanal
0 | Funktion
Frei |