HTML, Excel, Word, SEO   Железо ПК  IBM-архитектура

IBM-архитектура

Процессор

В качестве процессора используются микропроцессоры фирмы Intel семейства x86, а также их аналоги от других производителей. Первые модели (PC, PC XT) использовали процессор i8088, более совершенная AT - i80286. Замечательным был тот факт, что все последующие (более совершенные) модели процессоров были полностью совместимы с предыдущими, т.е. поддерживали все функции своих предшественников.

BIOS

Это очень эффективная "придумка" от инженеров IBM, которая позволяет осуществлять поддержку основных компьютерных систем и периферийных устройств. Базовая система ввода-вывода содержит программные ресурсы, обеспечивающие надежную работу с компонентами системы и организующие связь с периферийными блоками. Подробнее смотри в соответствующем разделе - BIOS.

Конфигурирование

Начиная с PC AT конфигурирование задавалось при помощи:

• программы Setup BIOS;
• энергонезависимой КМОП-памяти.

Подробнее смотри в соответствующем разделе - BIOS.

Начальная загрузка

После подачи питания вся компьютерная система приводится в исходное состояние при помощи специальной программной процедуры BIOS. Выполняются действия по настройке и проверке рабочих режимов базовых компонентов системы.

После выполнения этих действий управление передается операционной системе, которая управляет дальнейшей загрузкой компьютера.

Адреса памяти и устройств ввода-вывода

Компьютер имеет два адресных пространства:

• адреса памяти;
• адреса устройств ввода-вывода.

Это обусловлено особенностями архитектуры микропроцессоров семейства x86. Для обращения к этим адресам используются различные команды и различные управляющие сигналы.

Первые системы PC, PC XT имели 1 Мб (16 линий адреса) памяти. Позднее его расширили до 16 Мб (20 линий адреса), еще позже - до 4 Гб (32 адресных линии).

В пространстве памяти размещены ОЗУ и ПЗУ. Оперативная память в свою очередь разделена еще на несколько участков, имеющих различные свойства.

Адресное пространство устройств ввода-вывода равно 64 Кб (16-разрядная адресация). Но используются только 10-разрядные адреса (1 Кб - 1024 адреса). Распределение адресов устройств ввода-вывода приведено в таблице ниже.

Системный регистр

На входы системного регистра поступают сигналы от подключенных устройств, а на его выходе вырабатываются соответствующие управляющие сигналы.

Первоначально на системный регистр возлагались следующие задачи:

• ввод информации о конфигурации системы;
• ввод данных с клавиатуры;
• управление динамиком;
• управление процессом подачи немаскируемых прерываний (NMI).

Позднее первые две функции были сняты с системного регистра, а электронные компоненты системного регистра были интегрированы в чипсет, в результате понятие "системный регистр" утратило свою актуальность.

Аппаратные прерывания

Аппаратные прерывания позволяют определенным устройствам прерывать "нормальный ход" исполняемой программы и получать внеочередное право на программное обслуживание.

Изначально блок прерываний (микросхема i8259) имел 8 входов запроса и мог обслуживать до 8 устройств.

В системе PC AT был включен второй блок прерываний, число запросов возросло до 15 + 1 запрос для выбора блока. Контроллеры прерываний находятся в адресном пространстве устройств ввода-вывода.

Канал прямого доступа к памяти

DMA (Direct Memory Access) - позволяет вести обмен данными между памятью и устройствами ввода-вывода напрямую, минуя центральный процессор. Изначально было 4 канала передачи (микросхема i8237), один из которых использовался для регенерации памяти.

В системе PC AT был добавлен второй контроллер прямого доступа и стал возможным блочный механизм обмена данными. Контроллеры прямого доступа находятся в адресном пространстве устройств ввода-вывода.

Системный таймер

Предназначен для отсчета временных интервалов.

Изначально построен на основе трехканальной схемы программируемого таймера счетчика схемы i8253 (в PC AT - i8254). Находится в адресном пространстве устройств ввода-вывода.

Системная шина

Т.к. открытая архитектура IBM предполагает блочно-модульную компоновку системы, состоящую из многих компонентов, то для информационного обмена между компонентами системы была выбрана системная шина ISA (Industry Standard Architecture).

Изначально использовалась 8 разрядная шина, позже - 16-разрядная (16 линий адресов, 24 линии данных).

Для соединения блоков компьютера используются системные разъемы, к которым подключается шина. Технические детали системных разъемов строго регламентированы, что обеспечивает полную аппаратную и программную совместимость различных систем ПК.

Канал параллельной передачи данных - LPT

Через канал LPT подключаются разнообразные периферийные устройства - принтеры, сканеры, внешние накопители.

За системную поддержку параллельных портов отвечает BIOS Int 17h. Он выполняет поиск имеющихся портов, их инициализацию, опрос состояния подключенных устройств, прием и передачу информации. Сервис поддерживает до трех портов - LPT 1, LPT 2, LPT 3.

Обмен данными с подключенными устройствами может вестись в однонаправленном (SPP) или двунаправленном (EPP, ECP) режимах.

Для параллельных портов используются прерывания IRQ 5 и IRQ 7.

Параллельный порт, как правило, встраивается в материнскую плату. В большинстве случаев система имеет один параллельный порт.

Канал последовательной передачи данных - COM

Предназначен для ведения последовательного асинхронного обмена по стандарту RS-232C.

Системная поддержка ведется при помощи BIOS Int 14h. Он выполняет поиск имеющихся портов, их инициализацию, опрос состояния подключенных устройств, прием и передачу информации. Сервис поддерживает до четырех портов - COM 1, COM 2, COM 3, COM 4.

Для последовательных портов используются прерывания IRQ 3 и IRQ 4.

Последовательный порт, как правило, встраивается в материнскую плату.

Игровой порт

Название говорит само за себя. Игровой порт служит для подключения игровых устройств - джойстика, игрового руля и проч. Интерфейс порта поддерживает 4 сигнала от координатных датчиков и 4 линии от кнопок.

Видеосистема

Изначально, когда количество видеорежимов было ограниченным, компьютер использовал поддержку видеосистем типа MDA и CGA. BIOS Int 10h идентифицировал тип системы, устанавливал видеорежим, осуществлял вывод информации на экран монитора. Позже появились видеосистемы типа EGA и VGA. Специально под них был разработан блок ПЗУ, содержащий расширение BIOS. В Video BIOS включены все программные средства, осуществляющие аппаратные настройки видеоконтроллера.

Клавиатура

Изначально клавишная матрица включала 83/84 кнопки. Нажатие кнопки вызывало формирование скан-кода, который передавался на входной порт системного регистра, после чего формировался код нажатой клавиши и передавался для дальнейшей обработки компьютерной системой.

В более поздних системах обработку данных клавиатуры производит специализированных контроллер (микросхема i8042). Количество клавиш увеличено до 101/102, при этом полностью сохранена совместимость с предыдущей версией.

Процесс развития архитектуры персональных компьютеров показал жизнеспособность одних решений, которые получили свое развитие в дальнейшем с одной стороны, и с другой, те решения, которые утратили свою актуальность канули в небытие. Например, утратили свою актуальность:

• современные процессоры используют принципиально новую архитектуру;
• системная шина ISA больше не используется;
• устарели первоначальные версии BIOS;
• пропускная способность портов COM, LPT оказалось недостаточной.

На смену устаревшим аспектам пришли новые:

• новые процессоры значительно повысили свою производительность, сохранив при этом полную совместимость с ранними версиями;
• появились более производительные системные шины - VLB, PCI, PCI-Express;
• появились новые порты с гораздо большей пропускной способностью - USB, Fire-Wire;
• современные системы расширены поддержкой новых сервисов - аудио, 3D, поддержка сети и проч.

Но, несмотря на такое серьезное обновление и прогресс, базовые компоненты системы сохранились в первозданном виде и не претерпели переделок, обеспечив тем самым полную совместимость новых версий со старыми.

top

Спасибо, что заглянули на сайт. Надеюсь, Вам понравилось. Заходите еще. Здесь всегда рады вам :)
При копировании материалов, размещенных на сайте, ссылка на первоисточник обязательна.
Если понравился этот сайт..

© 2005-2011
Юрий Кордык All Rights Reserved

E-mail:
admin@on-line-teaching.com