Лекция 4. Архитектура IBM PC-совместимого компьютера

Архитектурный облик PC-совместимого компьютера определяется рядом свойств, обеспечивающих возможность функционирования программного обеспечения, управляющего периферийным оборудованием. Программы могут взаимодейст­вовать с устройствами разными способами:

♦ через вызовы функций операционной системы (прерывания DOS, API Win­
dows и т. п.);

♦ через вызовы функций базовой системы ввода-вывода (BIOS);

♦ непосредственно взаимодействуя с известным им «железом» — портами
и памятью устройств или контроллеров интерфейсов.

Такой «толстый пирог» из слоев совместимости существует благодаря изна­чальной открытости архитектуры первых IBM PC и сохранения имеющихся ре­шений (пускай иногда и не самых лучших) в последующих моделях, обрастаю­щих новыми узлами.

Облик PC-совместимого компьютера в значительной степени определяется раз­работчиками Microsoft и Intel. Для этих фирм уже стало традицией выпускать объемистый документ, диктующий разработчикам аппаратуры требования для получения вожделенного логотипа «Designed for Microsoft Windows». В специ­фикациях определяются требования к функциональности и производительно­сти всех подсистем компьютера, включая периферийные устройства. Отдель­ные положения этих спецификаций упоминаются в разделах, посвященных конкретным подсистемам ПК.

Структурная схема

Структурная схема современного IBM PC-совместимого компьютера приведе­на на рис. 4.1. Ядром компьютера являются процессор (один или несколько), ОЗУ, ПЗУ с BIOS и интерфейсные средства, связывающие их между собой и с остальными компонентами. Эти средства на рисунке изображены в виде «облака», поскольку их формы разнообразны (шины, хабы). Это «облако» обычно имеет интерфейсы одной или нескольких шин расширения (ISA, PCI/PCI-X, PCI-E), а также порта AGP (уже вытесняемого PCI-E). Стандартная архитекту­ра PC определяет набор обязательных средств ввода-вывода и средств под­держки периферии, включая систему аппаратных прерываний (i8259A), систему прямого доступа к памяти (i8237A), трехканальный счетчик (i8254), интерфейс клавиатуры и управления (i8042), канал управления звуком, память и часы CMOS. На рисунке изображены лишь логические связи между этими устройст­вами; подразумевается, что с помощью средств того же «облака» они представ­лены своими стандартизованными регистрами в общедоступном пространстве ввода-вывода. Также подразумевается, что все компоненты получают требуе­мое питание, что превращает весь этот набор компонентов в работоспособный компьютер. Конечно же, он должен быть дополнен периферией: дисплеем со своим адаптером, подключаемым к порту AGP, шине расширения или прямо в «облако», контроллерами шин периферийных устройств (ATA, SATA, SCSI, SAS, USB, FireWire), интерфейсов портов (COM, LPT, GAME...), дисководов, аудиосредств и пр. «Облако» вместе со средствами ввода-вывода и поддержки периферии реализуется чипсетом системной платы (см. 6.1), который обычно включает в себя и перечисленные выше интерфейсы.

Любой PC-совместимый компьютер имеет следующие характерные черты:

♦ процессор, программно совместимый с семейством х86 фирмы Intel;

♦ специфическую систему распределения пространства адресов памяти;

традиционное распределение адресов пространства ввода-вывода с фиксиро­
ванным положением обязательных портов и совместимостью их программной
модели;

♦ систему аппаратных прерываний, позволяющую периферийным устройствам
сигнализировать процессору о необходимости исполнения некоторых обслу­
живающих процедур;

♦ систему прямого доступа к памяти, позволяющую периферийным устрой­
ствам обмениваться массивами данных с оперативной памятью, не отвлекая
на это процессор;

♦ набор системных (стандартных) устройств и интерфейсов ввода-вывода;

♦ унифицированные по конструктиву и интерфейсу шины расширения (ISA,
EISA, MCA, VLB, PCI/PCI-X, PCI-E, PC Card, Card Bus), состав которых
может варьироваться в зависимости от назначения и модели компьютера;

♦ базовую систему ввода-вывода (BIOS), выполняющую начальное тестирова­
ние и загрузку операционной системы, а также имеющую набор функций,
обслуживающих системные устройства ввода-вывода.

Поиск по сайту: