Лекция №20 ключевые микросхемы.

План лекции

1. Базовые микросхемы системных плат первых ПК.

2. Чипсет.

3. Микропроцессоры.

4. Организация доступа к памяти в системах на базе Intel совместимых процессоров.

20.1. Стандартные микросхемы первых системных плат.

Первоначально ПК были построены на основе стандартных микросхем. Основной микросхемой является собственно процессор семейства i80x86 фирмы INTEL и их аналоги. Ряд системных плат содержит гнезда для сопроцессора для устранения операций с плавающей запятой. При том, кроме ПМ на системной плате располагались –схема генератора синхронизации (8284 - для РС/ХТ, 88284-АТ);- программируемый таймер – 8254;- контролер шины 8288 - ХТ; - контролер прямого доступа к памяти – 8237; - контролер прерываний – 8259.

Тактовый генератор.

С целью обеспечения высокой помехоустойчивости и надежности все основные цифровые модули ПК работают синхронно, т. е. процессы в них синхронизируются тактовым сигналов. Формирование тактового сигнала выполняет генератор тактовых импульсов с кварцем, обладающим высокой стабильностью на резонансной частоте. На плате могут находиться один или два генератора для синхронизации работы МП и системной шины. Для МП существуют как верхний, так и нижний предел тактовой частоты. Это связанно с тем, что некоторые узлы ПМ построены по принципу динамической памяти и требуют постоянной регенерации. Обычно кварц имеет удвоенную рабочую частоту. Сигнал этой частоты, поделенный на два, обозначается CLISRIN.

Резонансная частота второго кварца обычно равна 16МГц, что соответствует 8МГц для шины ISA. Этот тактовый сигнал обозначается ATCLK или BBUSCLK. Для канала прямого доступа в память DMA на системной плате используется еще один тактовый сигнал SCLK. Его частота обычно равна половине частоты, тактирующей шину системы.

Контроллер прерываний.

КП 8259 имеет восемь входов для сигналов прерываний (IRQ 0-IQR 7). Поскольку в одно и тоже время ПМ может обслуживать только одно событие, то КП устанавливает степень важности события — приоритет. Наивысший приоритет имеет IRQ 0, а наименьший IRQ 7. В IBM РС/АТ количество входов прерываний, увеличено до 15. Это достигается каскадным включением двух БИС 8259 благодаря соединению выхода второго КП со входом IRQ 8- IRQ 15 и имеет приоритет выше, чем IRQ 3.

Контроллер ПДП.

Бис i8237 имеет 4 канала. Канал 0 используется для управления регенерацией динамической памяти, Каналы 2 и 3 предназначены для управления высокоскоростной передачей данных между дисководами гибких дисков, винчестеров и ОЗУ. Канал 1 DMA доступен для дополнительного оборудования.

В ПС/АТ имеет уже 7 каналов прямого доступа в память. В первых ПК это достигалось каскадным включением двух схем: 8237.

20.2. Набор микросхем или - chipset.

Начиная с машин класса РС/АТ (1984г), упомянутые типы микросхем отдельно уже не используются. При этом они интегрируются на одном кристалле, сохраняя полную программную совместимость. Такие СБИС - CHIPSET (иначе VLSI - Very Large-scale Integration). Несколько таких схем реализуют полный набор функции системной платы. Так, например, схема 82С206 функционально содержит два контроллера прерываний 8259, два контроллера DMA 8237, таймер типа 8254, часы реального времени и 114 байт CMOS RAM для хранения информации о конфигурации системы.

С 1996г. выпускаются CHIPSET только для системных плат на МП 486 и PENTIUM. В настоящее время разрабатываются новые CHIPSET ориентированные только на PENTIUM и PENTIUM Pro.

CHIPSET OPTI: 82С493 - называемый системным контролером. Основным его назначением является поддержание CPU и сопроцессора. Кроме того, на него возложены задачи управления Кэш-памятью.

CHIPSET 8082С392 - контролер буфера данных и адресов. Кроме того, он является источником такта реального времени, управляет работой системной шины и является контроллером клавиатуры.

Хорошие CHIPSET имеют возможность гибкого конфигурирования при помощи программ установки CMOS SETUP.

Основными поставщиками CHIPSET является фирмы INTEL, SIS, UMC, OPTI, и др.

CHIPSET определяет основные особенности архитектуры системной платы, достижимый уровень производительности в условиях, когда лимитирующим фактором становится не МП, а его окружение: память и системная шина.