Системный блок

Материнская плата – она содержит сложные микросхемы такие как ЦП, модули памяти ОЗУ (RAM) иBios. Кроме того на материнской плате находятся слоты расширения, куда включены карты ( платы ) такие как модемы, сетевые адаптеры или видео карты. Эти устройства расширяют устройство компьютера. В любой материнской плате есть еще и шины – которые служат для подключения каждого компонента и обеспечения взаимодействия микросхем. Материнская плата содержит множество микросхем подключенных к разным шинам, которые позволяют им взаимодействовать. Основная шина называется системной. Оно объединяет CPU,APU,ОЗУ,BIOSи другие микросхемы в набор микросхем ( Чипсет)

Системная шина которая объединяет CPU,APU, модули RAM,BIOSи другие быстродействующие микросхемы характеризуются высшей скоростью работы. Долгое время системной шины в зависимости от типа ВС и скорости CPU,APU работали с тактовой частотой от 66 – 100 Мгц. В современных компьютерахP4 системная шина работает на частоте 400 Мгц ( сегодня 800). Тем не менее системная шина очень уступает по скорости процессору. Разработчики аппаратных средств для сведения к минимуму ограничения быстродействия материнской платы применяют

различные методы ускорения работы и повышения производительности системной шины. В большинстве компьютеров используют слоты расширенияPCI(PeripheralComponentInterconnect– взаимное соединение компонентов). ШинаPCIи подключаемые к ней устройства обычно работают с тактовой частотой 33 МГц (предлагается увеличить до 66 МГц). Подключение к слоту устройств должно быть способным взаимодействовать с CPU,APU. Для соединения более медленной шиныPCIс системной шиной, которая обеспечивает взаимодействие CPU,APU и устройств расширения в материнской плате используется устройство называемое “Северным мостом”

Северный мост может также соединять шину AGPсистемной шиной.AGP–accelerategraficsportреализует скоростное (от 66 МГц до частоты системной шины) соединения с видеокартой. Для поддержки еще более старых системных картISA, которые работают с частотой 8 МГц. ШинаPCIсоединяется с более медленной шинойISAс помощью Южного моста.

Взаимодействие устройств

Внутри системного блока устройства взаимодействуют посредством обмена электрическими сигналами. Например, при перемещении мыши ее электроника передает сигналы CPU,APU. Когда модем принимает данные, он также передает сигналы CPU,APU и т.д.

Устройства, не встроенные в материнскую плату, отправляет CPU,APU сигналы по специальным линиям запроса на прерываниеIRQ(interrupt-request) – уведомляя процессор, что требуется его внимание. НазваниеIRQсвязано с тем, что при появлении на одной из линий сигнала, CPU,APU “прерывает” текущие операции, для обслуживания устройства, которое генерирует прерывание. Каждое устройство взаимосвязано с CPU,APU посредством прерываний, обладает собственной линиейIRQ.

Мышь

ВС поддерживает 16 линий IRQ. В табл.1 перечислены устройства, которые традиционно используют определенные линииIRQ.

Линии	Устройства
0	Системный таймер
1	Клавиатура
2	Контроллер прерываний/каскадирование обеспечивает 8-15 прерывание
3	Порт COM 2
4	Порт COM 1
5	Порт LPT 2
6	Контроллер гибких дисков
7	Порт LPT 1
8	Часы реального времени
9	Переадресация как IRQ 2
10	Свободно
11	-//-
12	-//-
13	Математический сопроцессор
14	Контроллер жестких дисков
15	Свободно

Табл.1

Как CPU,APU реагирует на прерывание

Как CPU,APU реагирует на прерывания

Программа – это список команд, выполняемых CPU,APU для решения некоторой задачи. Предположим, вы используете браузер для навигации в WEB, CPU,APU в свою очередь затрачивает большую часть времени на выполнение команд браузера для отображения текста и графики. Процессор занят обработкой команд, но компьютер реагирует на движение мыши, перемещая курсор на экране. Для этого CPU,APU реагирует на прерывания, генерируемые мышью. Когда CPU,APU обнаруживает прерывания, он останавливает выполнение текущей задачи (прерывается) для выполнения команд относящихся к определенному устройству. Команды, выполняемые CPU,APU для обнаружения и обслуживания устройства называется обработчиком прерываний устройства. После обработки прерываний ЦП продолжает выполнение предыдущей задачи. Когда процессор принимает прерывания на линии 12, не предполагается, что оно вызвано мышью. Более того, CPU,APU не имеет значения какое устройство генерирует событие. Вместо этого процессор содержит таблицу адресов памяти, в которой каждому прерыванию соответствует запись.

Когда возникает прерывание CPU,APU, начинает выполнение команд обработчика прерываний, которое занимает адрес памяти соответствующий ему. Процессору безразлично, для какого устройства он выполняет команды.

Обработчик прерываний

0200

Область памяти

Не все устройства подключаемые к ВС требуют наличия IRQ. При установке устройств в системный блок его подключают к шине определенного типа. Шина – это просто набор проводников. Устройство включаемое в слот расширения обычно требует собственной линии прерываний. Возможен и другой вариант, когда устройство подключается к универсальной последовательной шинеUSB(universalserialbus) илиSCSI-шине. В этом случае шина используется для взаимодействия с контроллером (электронной схемой (МС), которая управляет шиной). Контроллер в свою очередь исполняет прерывание для взаимодействия с CPU,APU

Мышь CDA:BМодем Винчестер

Выбор линии IRQдля устройства, которые взаимодействуют с CPU,APU.

Устройства, которые взаимодействуют с CPU,APU, исключая прерывания для обладающих собственной линией IRQ. При попытке использования одной и той же линииIRQдвумя устройствами возникает конфликт, который не позволяет функционировать обоим устройствам. Их называютIRQ-конфликтами. Методика выбораIRQдля устройства зависит от его типа. В некоторых случаях использует переключатель, которые находятся на плате устройства. Иногда это перемычки - их паяют или используют специальные программы. Чтобы избежать конфликтов при установке нового устройства нужно знать как оно функционирует с CPU,APU. Если устройство подключено кUSBилиSCSIшине для него не нужно указывать линиюIRQ. Такие устройства самоконфигурируются, чтобы использовать ресурсы незанятые системой. При подключении устройства неPlugandPlayв слот материальной платы, необходимо определить какие прерывания достигаются в данный момент, а затем сконфигурировать устройство таким образом, чтобы оно использовало доступную линиюIRQ.

Определение используемых в системе прерываний.

Программа «Сведения о системе»

0- 1- 2- . . . 15-

Каскадные IRQ.

Первые ВС поддерживали 8 линий прерываний . С появлением ЦП 80286 был добавлен 2-ой контроллер прерываний , что обеспечивает поддержку 16 линий прерываний . В таблице прерываний указано , что когда CPU,APU принимает прерывание по линии 2 ЦП распознаёт , что IRQсоответствует 2-му котроллеру , а следовательно прерываниям от 8-15.

После приёма сигнала прерывания по линии 2 процессор анализирует порты ввода\вывода OxAOиOxA1 , чтобы определить какое прерывание на 2м контроллере в действительности.

Передача информации вслед за IRQ.

С помощью прерываний устройство сигнализирует CPU,APU о том , что для ни необходимо выполнить определённые действия . После получения запроса на прерывание , процессор запускает коды соответствующего обработчика. Обработчик прерываний принимает от устройства информацию об операциях , которое ЦП выполняет для устройства.

Например , когда перемещаем мышь , её электроника генерирует прерывание по линии 12. Тоже происходит при щелчках на кноВСи мыши. Обработчик прерываний должен определить какое действие с мышью вызвало прерывание. Для передачи этой информации обработчик прерываний использует специальные. область памяти, называемые портами ввода\вывода I\O. Адрес порта используемого для взаимодействия с CPU,APU зависит от типа устройства. Каждое устройство используещее прерывание обладает уникальным адресом портов . Например клавиатура: 0060-сброс контроллера клавиатуры, 0064-составляет коды контроллера. Уникальные адреса также необходимы устройствам как и уникальные линииIRQ. Если два устройства используют один адрес порта , возникает ошибка, которая исключает их правильное функционирование. При установке платы расширения, которая не поддерживает автоматически конфигурируемые устройства нужно обеспечить, чтобы устанавливаемые параметры порта устройства не конфликтовали с существующими устройствами. Предпринимаемые для установки адресов порта действия зависят от типа устройства. В одних устройствах используется переключатели , в других джамперы, в третьих программные средства.

Определении адресов портов использующих системой.

Чтобы определить , какие устройства ввода/вывода используется в системе в данный момент времени можно воспользоваться «Утилитой о системе».

Ресурсы аппарата

X000-000Fпрямой доступ к памятиDMA

………………….

…………………..

I/O

IRQ

Обмен большими объемами данных с устройством.

Если устройства требуют обмена небольшими объемами информации, оно может взаимодействовать с обработчиком прерываний посредством портов ввода/вывода. Порт идеально подходит для мыши, которая движется предавая небольшой объем информации. ( величина перемещения или щелчок, двойной щелчок – распознается по интервалу времени между двумя обычными щелчками). Устройства, которые обрабатываются большие массивы данных, такие как CDили винчестер обычно использует стандартные области памяти для хранения информации, которую привод читает или записывает. Начальный адрес такой области называетсябазовым адресом устройства. При установке нового устройства может возникнуть необходимость указать уникальный базовый адрес ОЗУ, которое не используются другими устройствами. Отобразить области памяти можно с помощью утилиты «Сведения о системе».

Прямой доступ к памяти DMA.

Как уже говорилось выше, устройства с помощью прерываний уведомляют CPU,APU о необходимости выполнения для них некоторых действий. Количество выполняемых операций зависит от типа устройства. Для процессора важно быстро завершить обработку прерывания, чтобы продолжать выполнение предыдущей задачи. Если прерывание сгенерировала мышь, CPU,APU обычно быстро завершает его обработку. Однако операции чтения/записи (R/W) дисковым накопителем требует передачи большого объема данных между ОЗУ и устройствам, что может потребовать значительных затрат времени процессора. Чтобы повысить эффективность использования CPU,APU разработали специальную микросхемуDMA(directmemoryacсses– прямой доступ к памяти)– называемую контроллерDMA. CPU,APU может контролирующую ее функционирование, чтобы обеспечить обмен данными между ОЗУ и устройством. Используя микросхемуDMAдля перемещения данных, CPU,APU упрощает себе задачу передачи каждого бита данных. Это позволяет CPU,APU выполнять другие задачи, пока микросхемаDMAконтролирует перемещение данных. Например, для чтения информации с диска в память CPU,APU может конфигурировать микросхемуDMA, указав ей начальный адрес сектора, количество секторов и область памяти, которую данные должны занять. В свою очередь контроллерDMAбудет выполнять операции с диском, пока CPU,APU занят другими задачами. Когда контроллерDMAзавершит свою задачу, он посредством прерывания сообщит об этом ЦП. ЦП может проанализировать портыDMA, чтобы определить состояние выполняемой операции. Большинство современных ВС имеет 2 микросхемыDMA, которые подобно контроллеру прерываний функционируют каскадно. Устройства, которые используютDMAможно увидеть в “Сведения о системе”

• Ресурсы аппаратуры

|

|

-КаналDMA