Назначение и характеристики периферийных устройств системной платы

ПУ взаимодействуют с остальной частью системной платы через периферийную шину (шину УВВ). Они, в основном, определяют набор дополнительных сервисных функций, ставших стандартными для ПК.

Стандартными подсистемами большинства ЭВМ, в настоящее время, являются подсистемы ПДП и прерывания.

Подсистема прерываний реализована в ЭВМ IBM PC/AT 286 на двух микросхемах 8259А. В ЭВМ IBM PC/ХT использовалась только одна микросхема 8259А, которая могла поддерживать максимум восемь входов прерываний. Опыт эксплуатации этой ЭВМ показал, что такого количества входов прерывания недостаточно, поэтому в ЭВМ типа АТ используются два контроллера прерываний 8259А, которые могли бы обеспечить до 16 входов прерываний. Однако процессор Intel 80286 имеет только один вход INTR маскируемого прерывания, к которому подключается выход INT одного из контроллеров 8259А, называемого ведущим контроллером прерываний. Для обеспечения запросов прерываний от второго (ведомого) контроллера, его выход INT подключается (см. рисунок 8.2) к входу IRQ2 ведущего контроллера. Такая схема включения (каскадирования) позволяет обслуживать до 15 запросов прерываний. С учетом уменьшения приоритета входа запроса при увеличении его номера, последовательность обработки запросов (в случае их одновременного появления) будет следующий: IRQ0, IRQ1, IRQ8… IRQ15, IRQ3… IRQ7.

Из 15 запросов прерываний часть отдана для внутренних нужд системы. Вход IRQ0 подключен к выходу канала 0 ПИТ и используется для организации системного прерывания высшего приоритета. Это прерывание вызывается каждые 54 мс (18,2 раза в секунду). Назначение остальных зарезервированных прерываний следующее:

IRQ1- запрос прерывания от контроллера клавиатуры;

IRQ2- запрос от ведомого контроллера прерываний;

IRQ3- запрос от последовательных портов;

IRQ8- запрос прерывания от часов реального времени;

IRQ13- запрос прерывания от сопроцессора.

Подсистема ПДП реализована в ЭВМ IBM PC/AT 286 на двух каскадно включенных микросхемах 8237А-5, которые обеспечивают организацию семи каналов ПДП. При готовности ПУ к передаче блока данных в память оно извещает о начале цикла ПДП установкой сигнала DRQ, соответствуюшего ПУ канала. По этому сигналу микросхема 8237А-5, подключенная к процессору, выдает на него сигнал захвата шины HOLD,

Рисунок 8.2 – Каскадирование контроллеров прерываний I8259А

сигнализирующий процессору, что требуется операция прямого доступа к памяти. Если процессор разрешает цикл ПДП, то он информирует об этом подсистему ПДП выдачей сигнала HLDA и отключается от управления системой. Подсистема ПДП, получив разрешение, берет на себя управление ОШ и выдает на ПУ сигнал DACK (соответствующего ПУ канала). Активизируя пары соответствующих сигналов ОШ (MEMR и IOW или MEMW и IOR) подсистема ПДП осуществляет пересылку блока данных между памятью и ПУ. По окончании пересылки блока данных сигнал HOLD снимается и процессор принимает управление системой на себя.

Программируемый интервальный таймер 8254-2 фактически представляет собой три одинаковых независимых 16- разрядных счетчика с номерами 0, 1, 2. Для их тактирования используется частота 1,19 МГц, вырабатываемой микросхемой тактового генератора Intel 8284 совместно с делителем на 9. Конкретный режим работы каждого канала таймера задается его программированием при запуске ЭВМ. Назначение каналов таймера в ЭВМ IBM PC/AT 286 следующее:

канал 0. Используется для организации системного таймера. На его выходе формируется сигнал IRQ0 прерывания с наивысшим приоритетом;

канал 1. Предназначен (совместно с подсистемой регенерации памяти) для обеспечения функций регенерации динамической памяти. Таймер канала 1 обеспечивает отсчет интервала времени между последовательными циклами регенерации и его выходной сигнал используется для формирования сигнала запроса на регенерацию;

канал 2. Используется для выдачи сигнала на громкоговоритель (динамик) и задает частоту (тон) его звучания. Продолжительность звучания громкоговорителя определяется состоянием второго входа логики управления динамиком.

Периферийный порт B (восемь бит). С его помощью осуществляется ввод в процессор и вывод из процессора ряда сигналов системы: разрешение и отмена контроля по нечетности работы памяти и УВВ, управление длительностью звучания динамиком, контроль за работой подсистемы регенерации памяти и др. Обращение к этому 8-разрядному порту осуществляется через адрес 61H в адресном пространстве ввода-вывода.

Контроллер клавиатуры 8042- это однокристальная микроЭВМ в составе ЭВМ IBM PC/AT 286, запрограммированная на выполнение обмена с клавиатурой. Он принимает данные с клавиатуры, поступающие с нее в последовательном виде, и преобразует их в параллельный код (код сканирования). После появления кода в выходном буфере контроллера клавиатуры процессор считывает их по появлению запроса прерывания IRQ1.

CMOS- память и часы реального времени. Представлены в архитектуре IBM PC/AT 286 микросхемой МС146818. Первая часть этой микросхемы представляет собой ОЗУ с малым энергопотреблением на КМОП- логике. С помощью программы SETUP в нее можно записать следующее:

информацию о текущем времени с указанием года, месяца, дня, часа, минуты, секунды и значение будильника;

описание конфигурации системы- типы дисков, видеомонитора, размера памяти;

порядок опроса ВЗУ при загрузке операционной системы и др.

Часы реального времени в составе микросхемы МС146818 тактируются генератором, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором с частотой 32768 Гц. Для сохранения информации в этой микросхеме и работы часов при выключенном компьютере используется батарейка с напряжением 4- 6В.

Назначение ПЗУ BIOS

Предназначена для хранения и считывания программного обеспечения, учитывающего особенности системных плат различных производителей, а именно:

программы POST (Power On Self Test) – тестирование (самоповерка) после включения. Осуществляет инициализацию (установку нужного режима работы) всех компонент системной платы и проверку их работоспособности при включении компьютера (точнее- по окончании действия сигнала RESET);

загрузчика начального загрузчика операционной системы. Предназначен для загрузки начального загрузчика операционной системы при успешном завершении программы POST;

базовой системы ввода-вывода BIOS (Basic Input Output System)- набор программ, обеспечивающих взаимодействие операционной системы и прикладных программ с УВВ.

При обращении к УВВ, например- посредством функций DOS, они в свою очередь обращаются к функциям BIOS. Возможно и непосредственное обращение прикладных программ к УВВ с использованием только функций BIOS, что обеспечивает лучшие возможности работы с УВВ. Такая организация работы с УВВ обеспечивает изоляцию операционной системы и прикладных программ от специфических особенностей аппаратной части, присущих только конкретным моделям ЭВМ.

Шина ISA

Особенности шины ISA

Шина ISA была разработана специально для персональных компьютеров типа IBM PC AT (начиная с процессора i80286) и являлась фактическим стандартом для всех изготовителей этих компьютеров. В то же время отсутствие официального международного статуса шины ISA (она не утверждена в качестве стандарта ни одним международным комитетом по стандартизации) приводило к тому, что многие производители допускали некоторые отличия от фирменного стандарта.

ISA является расширением шины компьютеров IBM PC ХТ. В ней было увеличено количество разрядов адреса и данных, увеличено число линий аппаратных прерываний и каналов ПДП, а так же повышена тактовая частота. К 62-контактному разъему прежней магистрали был добавлен новый 36-контактный разъем. Тем не менее совместимость была сохранена, и платы расширения, предназначенные для IBM РС/XТ, могли использоваться и для IBM PC/AT.

ISA относится к демультиплексированным (то есть имеющим раздельные шины адреса и данных) 16-разрядным шинам. Обмен осуществляется 8-или 16-разрядными данными. На шине реализован раздельный доступ к памяти и к УВВ. Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16 Мбайт (24 адресные линии). Максимальное адресное пространство для устройств ввода- вывода - 64 Кбайта (16 адресных линий), хотя практически все выпускаемые платы расширения используют только 10 адресных линий (1 Кбайт). Шина поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти. Допускается также захват управления шины другим ведущим (хозяином).

Наиболее распространенное конструктивное исполнение шины - разъемы (слоты), установленные на материнской плате компьютера, все одноименные контакты которых соединены между собой, то есть все разъемы абсолютно равноправны. На шине присутствуют четыре напряжения питания: +5 В, -5 В, +12 В и -12 В, которые используются платами расширения.

Поиск по сайту: