anatomia pc. wydanie xi full.pdf

Anatomia PC

SSE2 ..................................................................................................................................81

SSE3 ..................................................................................................................................83

SSSE3 ................................................................................................................................85

Hyper-Threading (HT) ......................................................................................................85

Przetwarzanie 64-bitowe ..........................................................................................................90

Metoda firmy Intel: Itanium ..............................................................................................91

Metoda firmy AMD: Opteron ...........................................................................................93

Przyszłość przetwarzania 64-bitowego .............................................................................96

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 .................................................................................................106

Model AT ...............................................................................................................................109

Procesor 80286 ................................................................................................................112

Magistrala ISA 16-bitowa ...............................................................................................113

Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium ......................................................................115

EISA ................................................................................................................................117

MCA ................................................................................................................................119

VESA ...............................................................................................................................121

PCI, PCI-X i PCI Express ...............................................................................................122

Architektury systemów wieloprocesorowych ........................................................................124

Architektura MPP ............................................................................................................124

Architektura UMA ...........................................................................................................125

Architektura NUMA ........................................................................................................129

Specyfikacja MP (Intel) ...................................................................................................130

Zastosowania praktyczne .................................................................................................138

Architektura komputerów przenośnych .................................................................................146

Złącze PCMCIA ..............................................................................................................146

Rozdział 3. Układy pamięciowe PC ....................................................................... 149

Pamięci dynamiczne ..............................................................................................................150

Tryb konwencjonalny (Page Mode) ................................................................................151

FPM (Fast Page Mode) ....................................................................................................151

EDO (Extended Data Out) ...............................................................................................154

BEDO (Burst EDO) .........................................................................................................154

Porównanie ......................................................................................................................156

SDRAM ...........................................................................................................................156

Moduły pamięciowe ..............................................................................................................165

Moduły SIMM-30 (SIP) ..................................................................................................167

Moduły SIMM PS/2 ........................................................................................................167

Moduły DIMM 168-stykowe ..........................................................................................173

Odświeżanie ...........................................................................................................................186

RAS Only ........................................................................................................................188

CBR (CAS before RAS) ..................................................................................................189

Hidden .............................................................................................................................190

Wykrywanie błędów i ich korekcja .......................................................................................191

Błędy powtarzalne (HE) ..................................................................................................191

Błędy sporadyczne (SE) ..................................................................................................192

Kontrola parzystości ........................................................................................................192

Kontrola ECC ..................................................................................................................194

Spis treści

Rozszerzenia standardu magistrali PC-66 ............................................................................. 195

Parametry modułów ........................................................................................................ 196

Pamięć konfiguracyjna (SPD) ......................................................................................... 198

Moduły buforowane ........................................................................................................ 201

DDR SDRAM ....................................................................................................................... 203

Systemy dwukanałowe .................................................................................................... 212

DDR2 SDRAM ............................................................................................................... 213

Moduły DIMM DDR2 .................................................................................................... 213

DDR3 SDRAM ............................................................................................................... 219

Moduły DIMM DDR3 .................................................................................................... 220

Moduły FB-DIMM ......................................................................................................... 222

RDRAM ................................................................................................................................ 224

VC-SDRAM .......................................................................................................................... 230

Rozdział 4. Układy otoczenia procesora ................................................................ 233

Zakres funkcji ........................................................................................................................ 233

Magistrala FSB ............................................................................................................... 235

Obsługa pamięci operacyjnej i magistrali pamięciowej ................................................. 237

Obsługa pamięci podręcznej (Cache) ............................................................................. 239

Zakres pokrywany przez pamięć podręczną ................................................................... 241

Pojemność obsługiwanej pamięci operacyjnej i zakres obsługiwany przez MTRR ....... 242

Układy sterujące — platforma Intel IA-32 ............................................................................ 243

Układy do obsługi procesorów AMD ................................................................................... 249

Rodzina K7 ..................................................................................................................... 249

Rodzina Hammer ............................................................................................................ 254

Wewnętrzne magistrale międzyukładowe ............................................................................. 260

PCI .................................................................................................................................. 262

Hub-Interface, V-Link i MuTIOL ................................................................................... 262

RapidIO ........................................................................................................................... 262

HyperTransport (LDT) .................................................................................................... 267

Rozdział 5. Magistrala PCI ................................................................................... 271

Gniazda magistrali PCI ......................................................................................................... 281

Obsługa przerwań .................................................................................................................. 283

Przerwania zgłaszane komunikatem ..................................................................................... 285

Pamięć konfiguracyjna urządzeń PCI ................................................................................... 286

Identyfikator producenta (Vendor ID) ............................................................................ 286

Identyfikator urządzenia (Device ID) ............................................................................. 287

Rejestr poleceń (Command) ............................................................................................ 287

Rejestr stanu (Status) ...................................................................................................... 288

Numer wersji urządzenia (Revision ID) ......................................................................... 289

Kod klasy urządzenia (Class Code) ................................................................................ 289

Rozmiar linii pamięci podręcznej (Cache Line Size) ..................................................... 292

Minimalny czas transmisji (Latency Timer) ................................................................... 293

Typ nagłówka (Header Type) ......................................................................................... 293

BIST (Build-in Self-test) ................................................................................................. 293

Adres bazowy (Base Address Registers) ........................................................................ 294

Wskaźnik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer) ............................................................. 295

Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID) i dodatkowy

identyfikator urządzenia (Subsystem ID) ................................................................. 296

Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address) ............................. 296

Wskaźnik do listy możliwości (Capabilities Pointer) ..................................................... 297

Linia IRQ (Interrupt Line) .............................................................................................. 297

Linia INT (Interrupt Pin) ................................................................................................. 297

Długość transmisji (Min_Gnt) ........................................................................................ 297

Częstość (Max_Lat) ........................................................................................................ 297

Anatomia PC

Mechanizmy dostępu do pamięci konfiguracyjnej ................................................................298

Pierwszy mechanizm dostępu do pamięci konfiguracyjnej .............................................298

Drugi mechanizm dostępu do pamięci konfiguracyjnej ..................................................299

PCI BIOS .........................................................................................................................299

Autokonfiguracja urządzeń PCI .............................................................................................300

Rozwój PCI i inne magistrale ................................................................................................300

PCI-32/66 MHz i PCI-64 .................................................................................................301

PCI-X ...............................................................................................................................302

PCI Express .....................................................................................................................305

Rozdział 6. Kanał DMA ........................................................................................ 315

Układ scalony 8237A .............................................................................................................316

Tryby pracy kontrolera DMA ................................................................................................318

Tryb spoczynkowy „I” (Idle) ...........................................................................................318

Tryb „S” (Single) .............................................................................................................319

Tryb „B” (Block) .............................................................................................................319

Tryb „D” (Demand) .........................................................................................................319

Tryb „C” (Cascade) .........................................................................................................319

Tryb „V” (Verify) ............................................................................................................319

Kaskadowe łączenie układów 8237A ....................................................................................320

Programowanie kontrolerów DMA .......................................................................................320

Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/XT ............................................321

„Sztuczne” porty komputera PC/XT ...............................................................................322

Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/AT ............................................322

„Sztuczne” porty komputera PC/AT ...............................................................................323

Budowa rejestrów wewnętrznych ..........................................................................................324

Rejestr żądań (port 009h w PC/XT, 009h i 0D2h w PC/AT) ..........................................324

Rejestr stanu (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ...........................................324

Rejestr rozkazów (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ....................................324

Rejestr maski kanału (port 00Ah w PC/XT, 00Ah i 0D4h w PC/AT) ............................325

Rejestr maskujący (port 00Fh w PC/XT, 00Fh i 0DEh w PC/AT) .................................326

Rejestr trybu (00Bh w PC/XT, 00Bh i 0D6h w PC/AT): ................................................326

Przebieg transmisji .................................................................................................................327

Komputery IBM PC i IBM PC/XT .................................................................................327

Komputer IBM PC/AT ....................................................................................................328

Układ odświeżania pamięci ...................................................................................................330

DMA a współczesne magistrale rozszerzające ......................................................................331

Rozdział 7. System obsługi przerwań sprzętowych ................................................ 333

Układ scalony 8259A (PIC) ...................................................................................................334

Cykl przyjęcia zgłoszenia ......................................................................................................336

Kaskadowe łączenie kontrolerów przerwań ..........................................................................337

Fazy obsługi przerwań pochodzących od układu Slave ..................................................339

Programowanie kontrolera przerwań .....................................................................................339

Inicjowanie pracy układu ................................................................................................340

Polling ....................................................................................................................................344

Przerwanie niemaskowalne (NMI) ........................................................................................344

Obsługa przerwań z magistral ISA, PCI i AGP .....................................................................345

Kontroler APIC ......................................................................................................................348

Strona sprzętowa .............................................................................................................350

Obsługa APIC przez OS ..................................................................................................353

Przerwania zgłaszane komunikatem ......................................................................................357

Spis treści

Rozdział 8. Obsługa stacji dyskietek .................................................................... 359

Fizyczna organizacja danych na dyskietce ............................................................................ 361

Programowanie operacji dyskowych ..................................................................................... 364

Programowanie operacji dyskowych z poziomu systemu MS-DOS .............................. 364

Przerwanie 25h ................................................................................................................ 365

Przerwanie 26h ................................................................................................................ 366

Przerwanie 21h ................................................................................................................ 366

Obsługa dysków za pomocą funkcji BIOS-u .................................................................. 367

Bezpośredni dostęp do kontrolera napędu dysków elastycznych ................................... 376

Cykl rozkazowy kontrolera ................................................................................................... 379

Faza przygotowawcza ..................................................................................................... 379

Faza przekazywania rozkazu .......................................................................................... 379

Budowa przykładowego rozkazu — rozkaz RS (Read Sector) ...................................... 380

Alternatywne metody transmisji danych ......................................................................... 385

Uwzględnianie mechanicznych własności napędu ................................................................ 386

Zabezpieczanie danych — kod CRC ..................................................................................... 388

Rozdział 9. Obsługa dysku twardego...................................................................... 391

Budowa kontrolera ................................................................................................................. 391

Systemy kodowania MFM i RLL........................................................................................... 392

Fizyczna organizacja danych i formatowanie ........................................................................ 394

Formatowanie wysokiego poziomu ................................................................................. 395

Formatowanie niskiego poziomu ..................................................................................... 396

Wykrywanie i korekcja błędów.............................................................................................. 398

Standard AT-BUS .................................................................................................................. 401

Wstęp ............................................................................................................................... 402

Złącze fizyczne ................................................................................................................ 404

Dostęp CPU do dysku AT-BUS ...................................................................................... 406

Cykl programowania kontrolera ...................................................................................... 413

Rozszerzenia standardu pierwotnego ..................................................................................... 417

Wzrost pojemności dysków.................................................................................................... 420

Ograniczenia wnoszone przez BIOS................................................................................ 421

Ograniczenia wnoszone przez systemy operacyjne ......................................................... 431

Obsługa dużych dysków .................................................................................................. 434

Podnoszenie pasma przepustowego magistrali ...................................................................... 435

Tryby PIO ........................................................................................................................ 436

Tryby DMA...................................................................................................................... 438

Tryb Ultra DMA/33 ......................................................................................................... 439

Tryb Ultra DMA/66 ......................................................................................................... 442

Tryby Ultra ATA/100 i Ultra ATA/133........................................................................... 444

Blok informacyjny.................................................................................................................. 445

Realizacja rozkazu Identify Device ................................................................................. 445

Lista rozkazów ....................................................................................................................... 451

Funkcje oszczędnościowe ...................................................................................................... 452

System PM ....................................................................................................................... 452

System APM .................................................................................................................... 454

Funkcje akustyczne ................................................................................................................ 455

Dostęp do funkcji AAM................................................................................................... 455

Wykorzystanie powierzchni dyskowej................................................................................... 457

Proces ładowania systemu operacyjnego ......................................................................... 457

MBR i PT ......................................................................................................................... 458

System danych i FSBR .................................................................................................... 460

Specyfika wybranych systemów operacyjnych ............................................................... 462

Przypisywanie oznaczeń literowych ................................................................................ 466

Programy BM................................................................................................................... 467

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