Anatomia_PC_Kompendium_Wydanie_IV_anpck4.pdf

Kompendium. Wydanie IV

Autor: Piotr Metzger

ISBN: 978-83-246-1120-1

Format: A5, stron: 440

Wydawnictwo Helion

ul. Koľciuszki 1c

44-100 Gliwice

tel. 032 230 98 63

e-mail: helion@helion.pl

Odkryj wszystkie tajemnice komputera

¤ Na czym polega obsĀuga przerwaĺ?

¤ Jakie sĴ mechanizmy dostķpu do pamiķci konfiguracyjnej?

¤ Jak optymalnie wykorzystaě powierzchniķ dysku?

âAnatomia PC. Kompendium. Wydanie IVÒ to kolejna edycja bestsellerowego

podrķcznika, zawierajĴcego najaktualniejsze, wyczerpujĴce informacje w zakresie

architektury wspĀczesnych komputerw PC. Ta ksiĴŃka wprowadzi Ciķ w tajniki

budowy poszczeglnych elementw komputera Ð od zagadnieĺ podstawowych,

po najbardziej zaawansowane. Jest to wiķc lektura obowiĴzkowa serwisantw,

administratorw sieci, projektantw urzĴdzeĺ peryferyjnych, zaawansowanych

programistw oraz wszystkich uŃytkownikw komputerw, ktrzy chcieliby

samodzielnie poradziě sobie z usterkami i rozbudowĴ swojego peceta.

KsiĴŃka âAnatomia PC. Kompendium. Wydanie IVÒ stanowi kompletne łrdĀo wiedzy,

bķdĴce nieocenionĴ pomocĴ w przypadku jakichkolwiek problemw z Twoim sprzķtem.

Dowiesz siķ z niej wszystkiego o wewnķtrznej strukturze poszczeglnych komponentw

komputera. Poznasz ich funkcje oraz mechanizmy dziaĀania, a takŃe zrozumiesz

wszelkie interakcje zachodzĴce pomiķdzy nimi. Dziķki temu szybko zdiagnozujesz

i usuniesz ewentualne usterki oraz optymalnie dobierzesz podzespoĀy do rozbudowy

peceta. Staniesz siķ ľwiadomym uŃytkownikiem nowoczesnych technologii, co pozwoli

Ci wykorzystywaě maksimum ich moŃliwoľci.

¤ Mikroprocesory

¤ Architektury komputerw PC

¤ UkĀady pamiķciowe

¤ UkĀady otoczenia procesora

¤ KanaĀ DMA

¤ Magistrale ISA, PCI i AGP, PCI-Express

¤ ÿĴcza i rŃne rodzaje pamiķci

¤ Karty graficzne i dłwiķkowe

¤ Zasilacz

¤ BIOS i jego program konfiguracyjny

Poznaj fascynujĴce wnķtrze swojego komputera!

Anatomia PC.

Spis tre!ci

Rozdzia 1. Mikroprocesor ........................................................................ 11

Przetwarzanie rozkazów .......................................................................................... 12

RISC i CISC ..................................................................................................... 12

Przetwarzanie potokowe .................................................................................. 13

Techniki przyspieszania ................................................................................... 15

Dost%p do pami%ci ................................................................................................... 15

Stronicowanie ................................................................................................... 17

Pami%ci podr%czne ................................................................................................... 17

Topologie .......................................................................................................... 20

Organizacja pami%ci podr%cznej ...................................................................... 21

Strategie ............................................................................................................ 22

Pami%+ niezale!na lub wspó"dzielona .............................................................. 23

Obs"uga przestrzeni adresowej I/O ......................................................................... 24

Funkcje kontrolne i steruj$ce .................................................................................. 25

Cz%stotliwo#+ taktowania ........................................................................................ 26

Magistrala FSB: Intel ....................................................................................... 26

Magistrala FSB: AMD ..................................................................................... 27

Magistrala HT: AMD ....................................................................................... 27

Mno!niki ........................................................................................................... 27

Blokada mno!nika ............................................................................................ 27

Cz%stotliwo#+ taktowania mikroprocesora a pozosta"e magistrale .................. 28

Zasilanie ................................................................................................................... 28

Rozszerzenia ............................................................................................................ 30

MMX ................................................................................................................ 30

3DNow! ............................................................................................................ 33

SSE ................................................................................................................... 34

SSE2 ................................................................................................................. 36

SSE3 ................................................................................................................. 37

SSSE3 ............................................................................................................... 39

Hyper-Threading (HT) ..................................................................................... 39

Przetwarzanie 64-bitowe ......................................................................................... 41

Metoda firmy Intel: Itanium ............................................................................. 42

Metoda firmy AMD: Opteron .......................................................................... 44

Przysz"o#+ przetwarzania 64-bitowego ............................................................48

Anatomia PC. Kompendium

Przyk"ady mikroprocesorów .................................................................................... 49

Rodzina AMD K10 .......................................................................................... 49

Rodzina Intel Core ............................................................................................ 54

Rozdzia 2. Architektury komputerów PC .................................................. 59

Model PC/XT .......................................................................................................... 59

Dost%p do pami%ci i przestrzeni wej#cia-wyj#cia ............................................ 60

Magistrala ISA 8-bitowa .................................................................................. 64

Model AT ................................................................................................................ 66

Procesor 80286 ................................................................................................. 69

Magistrala ISA 16-bitowa ................................................................................ 70

Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium ....................................................... 72

EISA ................................................................................................................. 74

MCA ................................................................................................................. 76

VESA ................................................................................................................ 78

PCI, PCI-X i PCI Express ................................................................................ 79

Rozdzia 3. Uk ady pami"ciowe PC ........................................................... 81

Pami%ci dynamiczne ................................................................................................ 82

Tryb konwencjonalny (Page Mode) ................................................................. 83

FPM (Fast Page Mode) .................................................................................... 83

EDO (Extended Data Out) ............................................................................... 84

SDRAM ............................................................................................................ 85

Modu"y pami%ciowe ................................................................................................ 88

Modu"y SIMM-30 (SIP) ................................................................................... 89

Modu"y SIMM PS/2 ......................................................................................... 90

Modu"y DIMM 168-pin ................................................................................... 91

Od#wie!anie ............................................................................................................. 96

Wykrywanie b"%dów i ich korekcja ......................................................................... 98

B"%dy powtarzalne (HE) ................................................................................... 99

B"%dy sporadyczne (SE) ................................................................................... 99

Kontrola parzysto#ci ......................................................................................... 99

Kontrola ECC .................................................................................................100

Rozszerzenia PC-66, PC-100, PC-133 ..................................................................100

Oznaczenia modu"ów DIMM ................................................................................101

Modu"y buforowane .......................................................................................102

DDR SDRAM ........................................................................................................102

DDR2 SDRAM .....................................................................................................108

Modu"y DIMM DDR2 ...................................................................................109

DDR3 SDRAM ..............................................................................................111

Modu"y DIMM DDR3 ...................................................................................111

Modu"y FB-DIMM .........................................................................................114

Porównanie parametrów pami%ci ..........................................................................115

Systemy dwukana"owe ...................................................................................116

Rozdzia 4. Uk ady otoczenia procesora .................................................. 119

Zakres funkcji ........................................................................................................119

Magistrala FSB ...............................................................................................122

Obs"uga pami%ci operacyjnej i magistrali pami%ciowej ................................125

Okno adresowe wej#cia-wyj#cia ....................................................................125

Uk"ady wspó"pracuj$ce z magistral$ GTL+ i AGTL+ .........................................126

Uk"ady do obs"ugi procesorów AMD ...................................................................137

Rodzina K7 .....................................................................................................139

Rodzina Hammer ............................................................................................139

Spis tre#ci

Wewn%trzne magistrale mi%dzyuk"adowe .............................................................145

PCI ..................................................................................................................146

Hub-Interface/V-Link .....................................................................................147

RapidIO ..........................................................................................................147

HyperTransport (LDT) ...................................................................................149

DMI ................................................................................................................151

Rozdzia 5. Magistrala PCI ..................................................................... 153

Gniazda magistrali PCI .........................................................................................162

Obs"uga przerwa' ..................................................................................................163

Przerwania zg"aszane komunikatem .....................................................................166

Pami%+ konfiguracyjna urz$dze' PCI ...................................................................166

Identyfikator producenta (Vendor ID) ...........................................................167

Identyfikator urz$dzenia (Device ID) ............................................................167

Rejestr rozkazów (Command) ........................................................................168

Rejestr stanu (Status) ......................................................................................169

Numer wersji urz$dzenia (Revision ID) ........................................................170

Kod klasy urz$dzenia (Class Code) ...............................................................171

Rozmiar linii pami%ci podr%cznej (Cache Line Size) ....................................173

Minimalny czas transmisji (Latency Timer) ..................................................174

Typ nag"ówka (Header Type) ........................................................................175

BIST (Build-in Self-test) ................................................................................175

Adres bazowy (Base Address Registers) .......................................................175

Wska&nik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer) ............................................177

Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID)

i dodatkowy identyfikator urz$dzenia (Subsystem ID) .............................177

Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address) ............178

Wska&nik do listy mo!liwo#ci (Capabilities Pointer) ........................................178

Linia IRQ (Interrupt Line) ..............................................................................179

Linia INT (Interrupt Pin) ................................................................................179

D"ugo#+ transmisji (Min_Gnt) .......................................................................179

Cz%sto#+ (Max_Lat) .......................................................................................179

Mechanizmy dost%pu do pami%ci konfiguracyjnej ...............................................180

Pierwszy mechanizm dost%pu do pami%ci konfiguracyjnej ...........................180

Drugi mechanizm dost%pu do pami%ci konfiguracyjnej ................................181

PCI BIOS ........................................................................................................182

Autokonfiguracja urz$dze' PCI ............................................................................182

Rozwój PCI i inne magistrale ................................................................................182

PCI-32/66 MHz i PCI-64 ...............................................................................183

PCI-X ..............................................................................................................184

PCI Express ....................................................................................................185

Rozdzia 6. Kana DMA ........................................................................... 191

Uk"ad scalony 8237A ............................................................................................192

Tryby pracy kontrolera DMA ................................................................................194

Programowanie kontrolerów DMA .......................................................................196

Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/XT ...........................197

„Sztuczne” porty komputera PC/XT ..............................................................197

Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/AT ...........................198

„Sztuczne” porty komputera PC/AT ..............................................................199

Budowa rejestrów wewn%trznych .........................................................................200

Rejestr !$da' (port 009h w PC/XT, 009h i 0D2h w PC/AT) ........................200

Rejestr stanu (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) .........................200

Rejestr rozkazów (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ..................200

Rejestr maski kana"u (port 00Ah w PC/XT, 00Ah i 0D4h w PC/AT) ..........201

Anatomia PC. Kompendium

Rejestr maskuj$cy (port 00Fh w PC/XT, 00Fh i 0DEh w PC/AT) ...............202

Rejestr trybu (00Bh w PC/XT, 00Bh i 0D6h w PC/AT) ...............................202

Przebieg transmisji ................................................................................................203

Komputery IBM PC i PC/XT .........................................................................203

Komputer IBM PC/AT ...................................................................................204

Rozdzia 7. System obs ugi przerwa$ sprz"towych ................................... 207

Uk"ad scalony 8259A (PIC) ..................................................................................209

Cykl przyj%cia zg"oszenia ......................................................................................210

Kaskadowe "$czenie kontrolerów przerwa' ..........................................................211

Fazy obs"ugi przerwa' pochodz$cych od uk"adu Slave .....................................213

Programowanie kontrolera przerwa' ....................................................................214

Inicjowanie pracy uk"adu ...............................................................................214

Polling ....................................................................................................................218

Przerwanie niemaskowalne (NMI) ........................................................................218

Obs"uga przerwa' pochodz$cych z magistral ISA, PCI i AGP ............................219

Kontroler APIC .....................................................................................................223

Strona sprz%towa ............................................................................................223

Obs"uga APIC przez OS .................................................................................226

Przerwania zg"aszane komunikatem .....................................................................230

Rozdzia 8. Obs uga dysku twardego ....................................................... 233

Budowa kontrolera ................................................................................................233

Fizyczna organizacja danych i formatowanie .......................................................234

Formatowanie niskiego poziomu ...................................................................234

Formatowanie wysokiego poziomu ...............................................................235

Wykrywanie i korekcja b"%dów .............................................................................235

Standard AT-BUS .................................................................................................238

Z"$cze fizyczne ...............................................................................................240

Dost%p CPU do dysku AT-BUS .....................................................................243

Rozszerzenia standardu pierwotnego ....................................................................244

Wzrost pojemno#ci dysków ...................................................................................246

Ograniczenia pojemno#ci dysków twardych .................................................247

Obs"uga du!ych dysków .................................................................................247

Podnoszenie pasma przepustowego magistrali .....................................................248

Tryby PIO .......................................................................................................249

Tryby DMA ....................................................................................................250

Tryb Ultra DMA/33 .......................................................................................251

Tryb Ultra DMA/66 .......................................................................................255

Tryby Ultra ATA/100 i Ultra ATA/133 .........................................................257

Blok informacyjny .................................................................................................257

Realizacja rozkazu Identify Device ...............................................................258

Lista rozkazów .......................................................................................................258

Funkcje oszcz%dno#ciowe .....................................................................................259

System PM ......................................................................................................259

System APM ...................................................................................................261

Serial ATA .............................................................................................................262

Cechy Serial ATA ..........................................................................................263

Tryb kompatybilno#ci i natywny ...................................................................265

Wykorzystanie powierzchni dyskowej .................................................................266

Proces "adowania systemu operacyjnego .......................................................266

MBR i tablica partycji ....................................................................................267

System danych i FSBR ...................................................................................269

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