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PRZYK£ADOW Y ROZDZIA£

Anatomia PC.

SPIS TREŒCI

Wydanie X

KATALOG KSI¥¯EK

Autor: Piotr Metzger

ISBN: 83-246-0093-0

Format: B5, stron: oko³o 1100

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TWÓJ KOSZYK

Kompendium wiedzy o architekturze komputerów PC

• Procesory

• Zarz¹dzanie pamiêci¹

• Magistrale i z³¹cza

• Obs³uga urz¹dzeñ zewnêtrznych

Ka¿dy serwisant, programista i projektant urz¹dzeñ wspó³pracuj¹cych z komputerami musi znaæ

architekturê wspó³czesnych komputerów PC. Wiedza na ten temat mo¿e siê przydaæ tak¿e zwyk³emu

u¿ytkownikowi komputera, który chcia³by samodzielnie znaleŸæ przyczyny nieprawid³owego dzia³ania

sprzêtu, oraz wszystkim osobom zainteresowanym dzia³aniem pecetów. Szczegó³owe informacje

o komponentach komputera s¹ niestety trudno dostêpne i rozproszone w wielu dokumentach,

specyfikacjach i schematach.

Ksi¹¿ka "Anatomia PC. Wydanie X" to kompletne opracowanie, zawieraj¹ce wyczerpuj¹ce informacje

o architekturze komputerów PC i ich komponentów. Dziesi¹te ju¿ wydanie tej klasycznej i ciesz¹cej siê

ogromn¹ popularnoœci¹ pozycji jest, podobnie jak poprzednie wydania, prawdziwym kompendium wiedzy

o wspó³czesnych pecetach, opisuj¹cym zarówno rozwi¹zania klasyczne, jak i nowoœci z ostatnich

miesiêcy. Dziêki niej poradzisz sobie z wszystkimi problemami sprzêtowymi, zdiagnozujesz usterki

i zaprojektujesz urz¹dzenia poprawnie wspó³pracuj¹ce z komputerem. Ksi¹¿ka opisuje nastêpuj¹ce

zagadnienia:

• mikroprocesory rodziny x86 wraz z najnowszymi Intel Pentium 4 Extreme Edition, koprocesory

i rozszerzenia, takie jak MMX, 3DNow, SSE, SSE2 i HT,

• procesory dwurdzeniowe,

• architektury komputerów PC XT, AT, 386, 486 i Pentium, systemów jedno-

i wieloprocesorowych oraz komputerów przenoœnych,

• uk³ady pamiêciowe stosowane w komputerach PC -- SIMM, DRAM, SDRAM, DDR, DDR2

oraz zasady ich obs³ugi,

• chipsety Intel, VIA, SiS, i865/875, obs³uga przerwañ, magistrala PCI i kana³ DMA, mostkowanie

PCI-E -- AGP,

• obs³uga stacji dyskietek i dysków twardych -- organizacja i odczyt danych, praca kontrolera,

macierze RAID,

• z³¹cza ATA, SCSI i FireWire,

• karty grafiki, przetwarzanie obrazu, kompresja MPEG, generowanie grafiki 3D i magistrala AGP,

• najnowsze uk³ady graficzne,

• obs³uga klawiatury,

• z³¹cza szeregowe, równoleg³e, USB i IrDA,

• system oszczêdzania energii,

• noœniki optyczne,

• karty dŸwiêkowe,

• sieci i technologia BlueTooth,

• zasilacze awaryjne,

• BIOS.

Ponadto w ksi¹¿ce znajdziesz informacje o diagnozowaniu usterek komputera za pomoc¹ Linuksa, opisy

mikroprocesorów firm Intel, AMD i Cyrix, w tym tak¿e najnowszych jednostek 64-bitowych, oraz adresy

witryn internetowych producentów sprzêtu i oprogramowania diagnostycznego.

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Wydawnictwo Helion

ul. Chopina 6

44-100 Gliwice

tel. (32)230-98-63

e-mail: helion@helion.pl

Rozdział 1. Mikroprocesor ......................................................................................19

Przetwarzanie rozkazów ..........................................................................................................21

RISC i CISC ......................................................................................................................21

Przetwarzanie potokowe ....................................................................................................22

Techniki przyspieszania .....................................................................................................25

Dostęp do pamięci ....................................................................................................................32

Adresowanie ......................................................................................................................34

Stronicowanie ....................................................................................................................35

Pamięci podręczne ...................................................................................................................37

Topologie ...........................................................................................................................39

Organizacja pamięci podręcznej ........................................................................................41

Strategie .............................................................................................................................42

Pamięć podręczna procesora 80386 ...................................................................................43

Obsługa przestrzeni adresowej I/O ..........................................................................................47

Procesor 8086 ....................................................................................................................48

Procesory 80386 i 80486 ...................................................................................................48

Pentium ..............................................................................................................................49

Funkcje kontrolne i sterujące ...................................................................................................49

BIST ...................................................................................................................................49

Kontrola TLB .....................................................................................................................50

Kontrola pamięci podręcznej .............................................................................................50

Przejście w stan wysokiej impedancji ...............................................................................50

JTAG ..................................................................................................................................50

Częstotliwość taktowania .........................................................................................................52

Zasilanie ...................................................................................................................................54

Jak rozpoznać typ procesora? ..................................................................................................56

Czy procesor jest zgodny z układem 80286 lub lepszym? ................................................57

Procesor 8086/88 czy 80186/88? .......................................................................................57

Procesor 80286 ..................................................................................................................58

Procesor 80386 ..................................................................................................................58

Procesor 486 czy Pentium? ................................................................................................58

Koprocesory .............................................................................................................................58

Koprocesor 8087 ................................................................................................................61

Koprocesor 80287 ..............................................................................................................62

Koprocesor 80387 ..............................................................................................................62

Koprocesor i487SX ...........................................................................................................63

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

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

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

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