anatomia pc. wydanie x helion.pdf

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Anatomia PC
Rozszerzenia ............................................................................................................................63
MMX .................................................................................................................................63
3DNow! .............................................................................................................................76
SSE ....................................................................................................................................76
SSE2 ..................................................................................................................................80
SSE3 ..................................................................................................................................82
Hyper-Threading (HT) .......................................................................................................84
Przetwarzanie 64-bitowe ..........................................................................................................89
Metoda firmy Intel: Itanium ..............................................................................................89
Metoda firmy AMD: Opteron ............................................................................................92
Przyszłość przetwarzania 64-bitowego ..............................................................................94
Rozdział 2. Architektury komputerów PC ................................................................97
Model PC/XT ...........................................................................................................................97
Procesor 8086 ....................................................................................................................97
Procesor 8088 ..................................................................................................................100
Dostęp do pamięci i przestrzeni wejścia-wyjścia ............................................................101
Kontroler 8288 .................................................................................................................102
Magistrala ISA 8-bitowa ..................................................................................................107
Model AT ...............................................................................................................................109
Procesor 80286 ................................................................................................................111
Magistrala ISA 16-bitowa ................................................................................................113
Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium ......................................................................115
EISA ................................................................................................................................117
MCA ................................................................................................................................118
VESA ...............................................................................................................................120
PCI, PCI-X i PCI Express ................................................................................................123
Architektury systemów wieloprocesorowych ............................................................................123
Architektura MPP ............................................................................................................124
Architektura UMA ...........................................................................................................125
Architektura NUMA ........................................................................................................128
Specyfikacja MP (Intel) ...................................................................................................130
Zastosowania praktyczne .................................................................................................137
Architektura komputerów przenośnych .................................................................................145
Złącze PCMCIA ..............................................................................................................145
Rozdział 3. Układy pamięciowe PC .......................................................................147
Pamięci dynamiczne ..............................................................................................................148
Tryb konwencjonalny (Page Mode) ................................................................................149
FPM (Fast Page Mode) ....................................................................................................149
EDO (Extended Data Out) ...............................................................................................152
BEDO (Burst EDO) .........................................................................................................152
Porównanie ......................................................................................................................154
SDRAM ...........................................................................................................................154
Moduły pamięciowe ...............................................................................................................163
Moduły SIMM-30 (SIP) ..................................................................................................164
Moduły SIMM PS/2 ........................................................................................................166
Moduły DIMM 168-stykowe ...........................................................................................170
Odświeżanie ...........................................................................................................................184
RAS Only .........................................................................................................................186
CBR (CAS before RAS) ..................................................................................................186
Hidden ..............................................................................................................................188
Wykrywanie błędów i ich korekcja .......................................................................................189
Błędy powtarzalne (HE) ..................................................................................................189
Błędy sporadyczne (SE) ..................................................................................................189
Spis treści
5
Kontrola parzystości ........................................................................................................190
Kontrola ECC ..................................................................................................................191
Rozszerzenia standardu magistrali PC-66 ..............................................................................192
Parametry modułów .........................................................................................................194
Pamięć konfiguracyjna (SPD) .........................................................................................195
Moduły buforowane .........................................................................................................198
DDR SDRAM ........................................................................................................................201
Systemy dwukanałowe ....................................................................................................209
DDR2 SDRAM ................................................................................................................210
Moduły DIMM DDR2 .....................................................................................................211
RDRAM .................................................................................................................................217
VC-SDRAM ..........................................................................................................................224
HSDRAM ..............................................................................................................................226
Porównanie parametrów pamięci ...........................................................................................227
LVTTL .............................................................................................................................228
SSTL_2 ............................................................................................................................229
SSTL_18 ..........................................................................................................................229
RSL ..................................................................................................................................229
Identyfikacja producentów chipów pamięciowych ................................................................230
Rozdział 4. Układy otoczenia procesora (chipset) ..................................................233
Zakres funkcji ........................................................................................................................233
Magistrala FSB ................................................................................................................235
Obsługa pamięci operacyjnej i magistrali pamięciowej ..................................................239
Obsługa pamięci podręcznej (Cache) ..............................................................................241
Zakres pokrywany przez pamięć podręczną ....................................................................243
Układy obsługi podstawki typu Socket 7 ...............................................................................246
Układy współpracujące z magistralą GTL+ i AGTL+ ..........................................................248
Układy do obsługi procesorów AMD ....................................................................................259
Rodzina K7 ......................................................................................................................259
Rodzina Hammer .............................................................................................................264
Układy ze zintegrowaną kartą graficzną ................................................................................264
Wewnętrzne magistrale międzyukładowe .............................................................................273
PCI ...................................................................................................................................273
Hub-Interface, V-Link i MuTIOL ...................................................................................274
RapidIO ............................................................................................................................274
HyperTransport (LDT) ....................................................................................................279
Rozdział 5. Magistrala PCI ...................................................................................283
Gniazda magistrali PCI ..........................................................................................................293
Obsługa przerwań ..................................................................................................................295
Pamięć konfiguracyjna urządzeń PCI ....................................................................................297
Identyfikator producenta (Vendor ID) .............................................................................297
Identyfikator urządzenia (Device ID) ..............................................................................297
Rejestr poleceń (Command) ............................................................................................298
Rejestr stanu (Status) .......................................................................................................299
Numer wersji urządzenia (Revision ID) ..........................................................................301
Kod klasy urządzenia (Class Code) .................................................................................301
Rozmiar linii pamięci podręcznej (Cache Line Size) ......................................................301
Minimalny czas transmisji (Latency Timer) ....................................................................301
Typ nagłówka (Header Type) ..........................................................................................304
BIST (Build-in Self-test) .................................................................................................305
Adres bazowy (Base Address Registers) .........................................................................305
Wskaźnik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer) ..............................................................306
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Anatomia PC
Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID)
i dodatkowy identyfikator urządzenia (Subsystem ID) .............................................307
Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address) ..............................307
Wskaźnik do listy możliwości (Capabilities Pointer) ......................................................308
Linia IRQ (Interrupt Line) ...............................................................................................308
Linia INT (Interrupt Pin) .................................................................................................308
Długość transmisji (Min_Gnt) .........................................................................................309
Częstość (Max_Lat) .........................................................................................................309
Mechanizmy dostępu do pamięci konfiguracyjnej ................................................................309
Pierwszy mechanizm dostępu do pamięci konfiguracyjnej .............................................310
Drugi mechanizm dostępu do pamięci konfiguracyjnej ..................................................310
PCI BIOS .........................................................................................................................311
Autokonfiguracja urządzeń PCI .............................................................................................311
Rozwój PCI i inne magistrale ................................................................................................312
PCI-32/66 MHz i PCI-64 .................................................................................................313
PCI-X ...............................................................................................................................313
PCI-Express .....................................................................................................................317
Rozdział 6. Kanał DMA .........................................................................................325
Układ scalony 8237A .............................................................................................................326
Tryby pracy kontrolera DMA ................................................................................................328
Tryb spoczynkowy „I” (Idle) ...........................................................................................328
Tryb „S” (Single) .............................................................................................................329
Tryb „B” (Block) .............................................................................................................329
Tryb „D” (Demand) .........................................................................................................329
Tryb „C” (Cascade) .........................................................................................................329
Tryb „V” (Verify) ............................................................................................................329
Kaskadowe łączenie układów 8237A ....................................................................................330
Programowanie kontrolerów DMA .......................................................................................330
Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/XT ............................................331
„Sztuczne” porty komputera PC/XT ...............................................................................332
Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/AT ............................................332
„Sztuczne” porty komputera PC/AT ...............................................................................333
Budowa rejestrów wewnętrznych ..........................................................................................334
Rejestr żądań (port 009h w PC/XT, 009h i 0D2h w PC/AT) ..........................................334
Rejestr stanu (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ...........................................334
Rejestr rozkazów (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ....................................334
Rejestr maski kanału (port 00Ah w PC/XT, 00Ah i 0D4h w PC/AT) ............................335
Rejestr maskujący (port 00Fh w PC/XT, 00Fh i 0DEh w PC/AT) .................................335
Rejestr trybu (00Bh w PC/XT, 00Bh i 0D6h w PC/AT): ................................................336
Przebieg transmisji .................................................................................................................337
Komputery IBM PC i IBM PC/XT ..................................................................................337
Komputer IBM PC/AT ....................................................................................................338
Układ odświeżania pamięci ...................................................................................................340
DMA a współczesne magistrale rozszerzające ......................................................................341
Rozdział 7. System obsługi przerwań sprzętowych .................................................343
Układ scalony 8259A (PIC) ...................................................................................................344
Cykl przyjęcia zgłoszenia ......................................................................................................346
Kaskadowe łączenie kontrolerów przerwań ..........................................................................347
Fazy obsługi przerwań pochodzących od układu Slave ..................................................349
Programowanie kontrolera przerwań .....................................................................................349
Inicjowanie pracy układu .................................................................................................350
Polling ....................................................................................................................................354
Przerwanie niemaskowalne (NMI) ........................................................................................354
Spis treści
7
Obsługa przerwań z magistral ISA, PCI i AGP .....................................................................355
Kontroler APIC ......................................................................................................................358
Strona sprzętowa ..............................................................................................................360
Obsługa APIC przez OS ..................................................................................................363
Rozdział 8. Obsługa stacji dyskietek .....................................................................367
Fizyczna organizacja danych na dyskietce ............................................................................369
Programowanie operacji dyskowych .....................................................................................372
Programowanie operacji dyskowych z poziomu systemu MS-DOS ...............................372
Przerwanie 25h ................................................................................................................373
Przerwanie 26h ................................................................................................................374
Przerwanie 21h ................................................................................................................374
Obsługa dysków za pomocą funkcji BIOS-u ...................................................................375
Bezpośredni dostęp do kontrolera napędu dysków elastycznych ....................................384
Cykl rozkazowy kontrolera ....................................................................................................387
Faza przygotowawcza ......................................................................................................387
Faza przekazywania rozkazu ...........................................................................................387
Budowa przykładowego rozkazu — rozkaz RS (Read Sector) .......................................388
Alternatywne metody transmisji danych .........................................................................393
Uwzględnianie mechanicznych własności napędu ................................................................394
Zabezpieczanie danych — kod CRC .....................................................................................396
Rozdział 9. Obsługa dysku twardego .....................................................................399
Budowa kontrolera .................................................................................................................399
Systemy kodowania MFM i RLL ..........................................................................................400
Fizyczna organizacja danych i formatowanie ........................................................................402
Formatowanie wysokiego poziomu .................................................................................403
Formatowanie niskiego poziomu .....................................................................................404
Wykrywanie i korekcja błędów .............................................................................................406
Standard AT-BUS ..................................................................................................................409
Wstęp ...............................................................................................................................410
Złącze fizyczne ................................................................................................................412
Dostęp CPU do dysku AT-BUS ......................................................................................414
Cykl programowania kontrolera ......................................................................................421
Rozszerzenia standardu pierwotnego .....................................................................................425
Wzrost pojemności dysków ...................................................................................................428
Ograniczenia wnoszone przez BIOS ...............................................................................429
Ograniczenia wnoszone przez systemy operacyjne .........................................................439
Obsługa dużych dysków ..................................................................................................442
Podnoszenie pasma przepustowego magistrali ......................................................................443
Tryby PIO ........................................................................................................................444
Tryby DMA .....................................................................................................................446
Tryb Ultra DMA/33 .........................................................................................................447
Tryb Ultra DMA/66 .........................................................................................................450
Tryby Ultra ATA/100 i Ultra ATA/133 ..........................................................................452
Blok informacyjny .................................................................................................................453
Realizacja rozkazu Identify Device .................................................................................453
Lista rozkazów .......................................................................................................................459
Funkcje oszczędnościowe ......................................................................................................460
System PM .......................................................................................................................460
System APM ....................................................................................................................462
Funkcje akustyczne ................................................................................................................463
Dostęp do funkcji AAM ..................................................................................................463

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