Передача данных в режиме прямого доступа к памяти (Direct Memory Access, DMA) требуется при обмене данными между оперативной памятью и высокоскоростными устройствами. В режиме прямого доступа периферийное устройство связано с оперативной памятью непосредственно через каналы прямого доступа (каналы DMA), а не через внутренние регистры микропроцессора. Наиболее эффективным такой режим обмена данными бывает в ситуациях, когда требуется высокая скорость для передачи большого объема информации (например, при загрузке данных в память с компакт-диска).

Для инициализации процесса прямого доступа на системной шине используются соответствующие сигналы. Так, устройство, требующее прямой доступ к памяти, по одному из свободных каналов DMA обращается к контроллеру, сообщая ему путь (адрес), откуда или куда переслать данные, начальный адрес блока данных и объем данных (рис. 5.16). Инициализация обмена происходит с участием процессора, но собственно передача данных осуществляется уже под управлением контроллера DMA, а не процессора.

Для организации прямого доступа в память в компьютерах IBM PC/XT использовалась одна 4-канальная микросхема DMA 18237, канал 0 которой предназначен для регенерации динамической памяти. Каналы 2 и 3 служат для управления высокоскоростной передачей данных между дисководами гибких дисков, винчестером и оперативной памятью соответственно. Доступным является только канал DMA 1.

IBM PC/AT-совместимые компьютеры имеют уже 7 каналов прямого доступа к памяти. Как и для контроллеров прерываний, это достигается путем каскадного включения двух микросхем 18237, интегрированных в микросхему контроллера периферии; одна из линий (канал DMA 4) используется для подключения каналов DMA 0-DMA 3.

Рис. 5.16. Назначение каналов DMA

Из всех каналов DMA стандартно задействован только канал DMA 2 для обмена данными с дисководом гибких дисков. Каналы DMA I и DMA 2 обычно используются звуковыми картами.

Один канал DMA может использоваться различными устройствами, но не одновременно, например, канал DMA I - для звуковой карты и стримера. Однако в этом случае вы не сможете одновременно слушать музыку и записывать данные на ленту.

Порты ввода/вывода В PC любое устройство (контроллеры, установленные на картах расширения или на материнской плате) за исключением оперативной памяти рассматривается центральным процессором как периферийное.

Обмен данными между CPU и периферийными устройствами осуществляется через так называемые порты ввода/вывода. Конструктивно порт ввода/вывода - это буферное устройство или регистр контроллера, процессора обработки сигналов и т. п., которые непосредственно подключены к шине ввода/вывода PC.

Для управления обменом данными между аппаратными компонентами компьютера каждому порту ввода/вывода присваивается свой уникальный шестнадцатеричный номер (адрес порта), например 2F8h, 370h. Можно провести аналогию с почтой: чтобы письмо попало по назначению, на конверте должен быть правильно указан адрес получателя. Напомним - символ "h" (hex) означает, что адрес указывается в шестнадцатеричной системе исчисления.

В IBM-совместимых PC можно адресовать (использовать) 65 536 (216) портов ввода/вывода (хотя большинство из них, как правило, не используется). Причем адресное пространство портов ввода/вывода не совпадает с адресным пространством памяти, что дает возможность иметь полный объем памяти и полный набор портов ввода/вывода. Стандартный диапазон адресов портов ввода/вывода для IBM PC-совместимых компьютеров составляет 0- 3FFh включительно, хотя реально можно использовать адреса вплоть до FFFFh (например, порты процессора WT-синтеза звуковой карты (см. главу 15) имеют адреса в диапазоне 620h-E23h). Сюда входят порты контроллеров клавиатуры, жестких и гибких дисков, видеоадаптеров EGA/VGA, звуковых карт, последовательных и параллельных интерфейсов, игровых портов и любого другого периферийного оборудования.

Отметим, что периферийными устройствами могут использоваться несколько портов ввода/вывода. Иногда их количество может достигать нескольких десятков. Например, контроллер параллельного интерфейса, к которому обычно подключается принтер, имеет три регистра: регистр вывода данных, регистр состояния и регистр управления, адресуемые через свои порты ввода/вывода, а контроллер последовательного интерфейса - десять регистров, адресуемых через семь портов ввода/вывода.

Естественно, адресация портов осуществляется центральным процессором при выполнении той или иной программы. Для того чтобы исключить необходимость указания конкретного адреса каждого порта ввода/вывода при программировании, а также для оперативного их изменения в зависимости от конкретной конфигурации компьютера, существует понятие базовый адрес порта ввода/вывода (Base Address Input/Output).

Базовый адрес порта ввода/вывода присваивается каждому периферийному устройству и соответствует младшему адресу из группы портов (обычно адресу порта регистра данных). Адресация остальных портов периферийного устройства осуществляется путем задания смещения (целое число) относительно базового адреса. Например, для адресации порта регистра состояния контроллера параллельного интерфейса необходимо значение базового адреса порта LPT увеличить на единицу.

Следует помнить, что под базовым адресом ввода/вывода любого периферийного устройства понимается весь диапазон адресов портов ввода/вывода.

Например, под интерфейс LPT1 резервируется диапазон адресов 378h-37Eh, в пределах которого можно выбирать базовый адрес порта ввода/вывода. Тогда будет исключена возможность конфликтов при адресации портов на аппаратно-программном уровне. Поскольку для управления и контроля LPT1 используются три регистра, в пределах этого диапазона адресов имеется 5 возможных значений базового адреса- 378h-37Ch. Диапазон адресов 200h-207h зарезервирован под игровой порт для джойстика, хотя фактически из восьми адресов обычно используется только один- 200h или 201 h. Подобная ситуация наблюдается и для других устройств.

К сожалению, на практике стандартные адреса портов и прерывания используются не всеми изготовителями аппаратного обеспечения так, как было описано. Тем не менее, вы можете самостоятельно сконфигурировать плату расширения, чтобы это не привело к конфликту между двумя прерываниями или даже адресами портов.

Глава 6

Процессоры

"Сердце" персонального компьютера- процессор, точнее, главный процессор (Central Processing Unit, CPU). Подобные процессоры находятся не только в PC. Процессором, вообще говоря, оборудована каждая современная стиральная машина или микроволновая печь. CPU регулирует, управляет и контролирует рабочий процесс. На материнской плате имеется, естественно, не только процессор. Он находится в постоянном взаимодействии с другими элементами материнской платы до тех пор, пока PC включен.

Немного истории Корпорация Intel была основана в середине июня 1968 г. Робертом Нойсом (Robert Noyce) и Гордоном Муром (Gordon Moore). Тогда же к ним присоединился Эндрю Гроув (Andrew Grove), нынешний председатель Совета директоров Intel.

Первым серийным изделием Intel была "микросхема 3101" (64-разрядная статическая оперативная память). Однако широкую известность и одно из лидирующих мест на рынке компьютерной индустрии Intel получила благодаря разработке и изготовлению микропроцесоров. В настоящее время число сотрудников Intel превысило 64 тысячи человек. Intel является крупнейшим производителем микропроцессоров.

Конечно же, процессоры отличаются друг от друга. На рынке PC имеется признанный лидер - фирма Intel, которая является (и была) "домашним" и "придворным" поставщиком CPU для IBM-совместимых PC. Основным конкурентом Intel на рынке процессоров для компьютеров PC является корпорация AMD (Advanced Micro Devices). Выпускают CPU и другие фирмы. Например, корпорация IBM имеет довольно большой кусок в сегменте серверов и су перкомпьютеров, а также и в области игровых компьютеров-приставок. Корпорация VIA Technologies успешно конкурирует с Intel в области разработки и производства чипсетов и процессоров, в частности, она приобрела в 1998 г. компанию Cyrix (у корпорации National Semiconductor) и Centaur (у 1DT).

Немного истории В 1969 г. Джерри Сандерс (Jerry Sanders) совместно с семью коллегами создает компанию AMD (Advanced Micro Devices) - одного из ведущих мировых поставщиков CPU архитектуры х86 для PC.

AMD также производит флэш-память, коммуникационные и сетевые продукты. Штаб-квартира фирмы находится в Sunnyvale (Калифорния, США), ее филиалы разбросаны по всему миру. Сейчас в AMD работает примерно 13 тысяч сотрудников.

Процессоры, как и все электрические схемы, подразделяются по типам. К примеру, у процессоров Intel для PC обозначение CPU начинается с 80, затем следуют две или три цифры, которые при необходимости дополняются буквами или цифрами, указывающими тактовую частоту процессора. Перед обозначением типа процессора чаще всего имеется сокращение, идентифицирующее изготовителя. Например, маркировка i80486DX-50 указывает процессор типа 80486, изготовленный фирмой Intel, работающий на тактовой частоте 50 МГц. Из маркетинговых соображений современным процессорам присваивают различные красивые имена, например Core Duo, к которым добавляют ряд цифровых индексов.

Микросхемы фирмы AMD маркируются префиксом AMD и названием семейства процессоров, например Athlon, к которому добавляется порядковый номер или рейтинг процессора относительно аналогичного процессора Intel.

Система прерываний | Аппаратные средства PC | Функционирование процессоров


Аппаратные средства PC



Новости за месяц

  • Май
    2020
  • Пн
  • Вт
  • Ср
  • Чт
  • Пт
  • Сб
  • Вс