HTML, Excel, Word, SEOЖелезо ПК ⇒ IBM-архитектура

Железо ПК

Что внутри ПК
· Человек и математика
· Какие бывают компьютеры
· Как появился персональный компьютер
· Что такое "открытая архитектура" IBM
· IBM-архитектура
· Закрытая архитектура Apple
· Как работает компьютер
· Системный блок (корпус)
· Блок питания
· Что такое адаптеры
· Как работает клавиатура
· Как появился микропроцессор
· Процессоры i80286 (386) (486)
· Процессоры Pentium 2, Pentium 3
· Процессоры Pentium 4
· Процессоры Celeron
· Процессоры AMD
· Процессоры Athlon
· 64-разрядные Athlon
· Процессоры Duron, Sempron
· Материнская плата
· Разновидности системных плат
· Блок прерываний и CMOS-память
· Чипсет
· Оперативная память
· Как работает динамическая память
· Что такое кэш-память
· Что такое "винчестер"
· Технология SMART
· Какие бывают винчестеры
· Что такое FAT-таблица и кластер

 
Сабмит сайта в каталоги

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

Еще одно инновационное решение от IBM - компьютер во время включения мог "самонастраиваться" на существующую конфигурацию. В первых моделях (PC, PC XT) сведения о составе оборудования и режимах его работы задавались при помощи специальных перемычек на материнской плате. При помощи специальных программ сигналы с этих перемычек считывались и выполнялась настройка системы на заданную конфигурацию.


Начиная с PC AT конфигурирование задавалось при помощи:

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:

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.

Адресное поле Устройство Адресное поле Устройство
000-00F Контроллер DMA 1 2E0-2E7 Дополнительное поле адресов COM 4
010-01F   2E8-2EF COM 4
020-021 Контроллер прерываний 1 2F8-2FF COM 2
040-05F Таймер 338-33F Дополнительное поле адресов COM 3
060 Регистр данных клавиатуры (в ХТ) 370-377 Контроллер FDD 2
061 Источник NMI, управление звуком 376-377 Управление IDE 2
064 Контроллер клавиатуры (в АТ) 378-37F LPT 1
070-07F CMOS, маска NMI 380-38F Синхронный адаптер SDLC (BSC 2)
080-08F Регистры страниц DMA 3A0-3AF Синхронный адаптер BSC 1
090-097 PS/2 микроканал 3B0-3BB Адаптер MDA
0A0-0BF Контроллер прерываний 2 3BC-3BF LPT на плате MDA
0C0-0DF Контроллер DMA 2 3C0-3CF Адаптер EGA
0F0-0FF Сопроцессор 287 3D0-3CF Адаптер CGA
100-1EF PS/2 управление микроканалом 3C0-3DF Адаптер VGA (перекрывает адреса EGA и CGA)
170-177 IDE 2 3E0-3E7 Дополнительное поле адресов COM 3
1F0-1F7 IDE 1 3E8-3EF COM 3
200-207 Игровой адаптер 3F0-3F7 Контроллер FDD 1
238-23F Дополнительное поле адресов COM 4 3F6-3F7 Управление IDE 1
278-27F LPT 2 3F8-3FF COM 1
2C0-2DF EGA 2    

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:

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:

На смену устаревшим аспектам пришли новые:

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.



В начало страницы



В начало страницы