Реферат: empty title

Государственныйкомитет Российской Федерации по высшему образованию

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(техническийуниверситет)

кафедра № 12

Реферат

“Развитие архитектуры материнских плат для PC”

Студент БыстровДмитрий

Группа К9-04

Москва 1996

Содержание

1.

Введение… 3

2.

Материнская плата… 4

2.1.

Микропроцессоры… 4

2.2.

Шины… 6

2.2.1.

ISA… 9

2.2.2.

EISA… 9

2.2.3.

VESA… 10

2.2.4.

PCI… 10

2.3.

Память… 11

3.

Заключение… 18

4.

Литература… 19

5.

Приложение… 20

Введение

В конце XX века невозможно представить себе жизньбез персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь став главнымпомощником человека. На сегодняшний день в мире существует множествокомпьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.В данном реферате мы рассмотрим персональные компьютеры (Personal Computerили просто PC), а точнее историю и дальнейшие тенденции развитияматеринских плат для PC.

Основной частью любой компьютерной системы являетсяматеринская плата с главным процессором и поддерживающими его микросхемами.Функционально материнскую плату можно описать различным образом. Иногда такаяплата содержит всю схему компьютера (одноплатные). В противоположностьодноплатным, в шиноориентированых компьютерах системная плата реализует схемуминимальной конфигурации, остальные функции реализуются с помощьюмногочисленных дополнительных плат. Все компоненты соединяются шиной. В системной плате нет видеоадаптера,некоторых видов памяти и средств связи с дополнительными устройствами. Этиустройства (платы расширения) добавляются к системной плате путем присоединенияк шине расширения, которая является частью системной платы.

Первая материнская плата была разработана фирмойIBM, и показанная в августе 1981 года (PC-1). В 1983 году появился компьютер сувеличенной системной платой (PC-2). Максимум, что могла поддерживать PC-1 безиспользования плат расширения- 64К памяти. PC-2 имела уже 256К, но наиболееважное различие заключалось в программировании двух плат. Системная плата PC-1не могла без корректировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения,таких, как жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры.

Материнскаяплата

Материнская плата — это комплекс различных устройствподдерживающий работу системы в целом. Обязательными атрибутами материнскойплаты являются базовый процессор, оперативная память, системный BIOS, контролерклавиатуры, разъемы расширения.

По размерам материнские платы в общем случае можноразделить на три группы. Раньше все материнские платы имели размеры 8,5/11дюймов. В XT размеры увеличились на 1 дюйм в AT размеры возросли еще больше.

Часто речь может идти о “зеленых” платах (green mothrboard). Сейчас на выпускаются только такие платы. Данные системные платыпозволяют реализовать несколько экономичных режимов энергопотребления (в томчисле, так называемый “sleep”, при котором отключаетсяпитание от компонентов компьютера, которые в данный момент не работают).Американское агентство защиты окружающей среды (EPA) сосредоточила своевнимание на уменьшении потребления энергии компьютерными системами.Оборудование, удовлетворяющее ее (EPA) требованиям должно в среднем (в режимехолостого хода) потреблять не более 30Вт, не использовать токсичные материалы идопускать 100% утилизацию. Поскольку современные микропроцессоры используютнапряжение питания 3,3-4В, а на плату подается 5В, на системных платахмонтируют преобразователи напряжение.

Микропроцессоры

Архитектура материнской платы напрямую зависит отвнешней архитектуры микропроцессора.

В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать надмикропроцессором 8086. Размер его регистров по сравнению с 8080 был увеличен вдва раза, что дало возможность увеличить его производительность в 10 раз. Крометого размер информационных шин был увеличен до 16 разрядов, что даловозможность увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него вдва раза. Размер его адресной шины также был существенно увеличен — до 20 бит.Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти.

В 1982 году Intel создала процессор 80286. Вместо20-разрядной адресной шины 8088/8086, 80286 имел 24-разрядную шину. Этидополнительные 4 разряда давали возможность увеличить максимум адресуемойпамяти до 16 М.

Intel 80386 был создан в 1985 году. С увеличениемшины данных до 32 бит, число адресных линий также было увеличено до 32. Само посебе это расширение позволило микpопpоцессоpу прямо обращаться к 4Гб физическойпамяти. Кроме того он мог работать с 16 триллионами байт виртуальной памяти.Существует модификация процессора Intel80386 — 386SX. Главное отличие его от80386 это 16-битный вход/выход шины данных. Как следствие его внутренниерегистры заполняются в два шага.

Все процессоры семейства 486 имеют 32-разряднуюархитектуру, внутреннюю кэш-память 8 Кб (у DX4 — 16 КВ). Модели SX не имеютвстроенного сопроцессора, он был вынесен на плату. Модели DX2 реализуютмеханизм внутреннего удвоения частоты (например, процессор 486DX2-66устанавливается на 33-мегагерцовую системную плату), что позволяет поднятьбыстродействие практически в два раза, так как эффективность кэшированиявнутренней кэш-памяти составляет почти 90 процентов. Процессоры семейства DX4 486DX4-75и 486DX4-100 предназначены для установки на 25-ти и 33-мегагерцовые платы.

Созданные в середине 1989 и 1995 года процессорыPentium и Pentium Pro значительно отличались по своей архитектуре от своихпроедшественников. В основу архитектуры была положена суперскалярнаяархитектура, которая и дала возможность получить пятикратное получениепроизводительности Pentium по сравнению с моделью 80486. Хотя Pentiumпроектировался как 32-разрядный, для связи с осталными компонентами системыиспользовалась внешняя 64-разрядная шина.

Процессор

Разрядность шины данных

Рабочая частота,

МГц

i4004

0.75

i8008

0.8

i8080

i8086

5; 8; 10

i8088

5; 8

i80286

8; 10; 12; 16

i80386 DX

20; 25; 33; 40

i80386 SX

20; 25; 33

i80486 DX

25; 33; 50; 66;75;100;120

i80486 SX

16; 20; 25; 33

Pentium

60; 66; 75; 90; 100; 120; 133; 166; 200

Pentium Pro

166; 180; 200

Шины

Шина — это канал пересылки данных, используемыйсовместно различными блоками системы. Информация передается по шине в видегрупп битов. В состав шины для каждого бита слова может быть предусмотренаотдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательново времени использовать одну линию (последовательная шина). На рисунке показанотипичное подключение устройств к шине данных.

Шина с тремя состояниями

Три состояние на шине — это состояния высокогоуровня, низкого уровня и 3-ее состояние. 3-ее состояние позволяет устройствуили процессору отключиться от шины и не влиять на уровни, устанавливаемые нашине другими устройствами или процессорами. Таким образом, только одноустройство является ведущим на шине. Управляющая логика активизирует в каждыйконкретный момент только одно устройство, которое становиться ведущим. Когдаустройство активизировано, оно помещает свои данные на шину, все же остальныепотенциальные ведущие переводятся в пассивное состояние.

К шине может быть подключено много приемныхустройств. Сочетание управляющих и адресных сигналов, определяет для когоименно предназначаются данные на шине. Управляющая логика возбуждаетспециальные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю когда ему следуетпринимать данные. Получатели и отправители могут быть однонаправленными идвунаправленными. На рисунке показаны двунаправленные отправители/получатели,подключенные к шине.

Шинная организация получила широкое распространение,поскольку в этом случае все устройства используют единый протокол сопряжениямодулей центральных процессоров и устройств ввода/вывода с помощью трех шин.

Сопряжение с центральным процессором осуществляетсяпосредством трех шин: шины данных, шины адресов и шины управления.

Шина данных служит для пересылки данных между ЦП ипамятью или ЦП и устройствами ввода/вывода. Эти данные могут представлять собойкак команды ЦП, так и информацию, которую ЦП посылает в порты ввода/вывода илипринимает оттуда. В МП 8088 шина данных имеет ширину 8 разрядов. В МП 8086,80186, 80286 ширина шины данных 16 разрядов; в МП 80386,80486,Pentium и PentiumPro — 32 разряда.

Шина адресов используется ЦП для выбора требуемойячейки памяти или устройства ввода/вывода путем установки на шине конкретногоадреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одного из элементовввода/вывода, входящих в систему. По шине управления передаются управляющиесигналы, предназначенные памяти и устройствам ввода/вывода.

Магистральная организация предполагает наличиеуправляющего модуля. Основное назначение этого модуля — организация передачислова между двумя другими модулями.

Операция на системной магистрали начинается с того,что управляющий модуль устанавливает на шине кодовое слово модуля — отправителяи активизирует линию строба отправителя. Это позволяет модулю, кодовое словокоторого установлено на шине, понять, что он является отправителем. Затемуправляющий модуль устанавливает на кодовое слово модуля — получателя иактивизирует линию строба получателя. Это позволяет модулю, кодовое словокоторого установлено на шине, понять, что он является получателем.

После этого управляющий модуль возбуждает линиюстроба данных, в результате чего содержимое регистра отправителя пересылается врегистр получателя. Этот шаг может быть повторен любое число раз, еслитребуется передать много слов.

Данные пересылаются от отправителя получателю вответ на импульс, возбуждаемый управляющим модулем на соответствующей линиистроба. При этом предполагается, что к моменту появления импульса строба вмодуле — отправителе данные подготовлены к передаче, а модуль — получательготов принять данные. Такая передача данных носит название синхронной(синхронизированной).

Процессы на магистралях могут носить асинхронныйхарактер. Передачу данных от отправителя получателю можно координировать спомощью линий состояния, сигналы на которых отражают условия работы обоихмодулей. Как только модуль назначается отправителем, он принимает контроль надлинией готовности отправителя, сигнализируя с ее помощью о своей готовностипринимать данные. Модуль, назначенный получателем, контролирует линиюготовности получателя, сигнализируя с ее помощью о готовности принимать данные.

При передаче данных должны соблюдаться два условия.Во-первых, передача осуществляется лишь в том случае, если получатель иотправитель сигнализируют о своей готовности. Во-вторых, каждое слово должнопередаваться один раз. Для обеспечения этих условий предусматриваетсяопределенная последовательность действий при передачи данных. Этапоследовательность носит название протокола.

В соответствии с протоколом отправитель, подготовивновое слово, информирует об этом получателя. Получатель, приняв очередноеслово, информирует об этом отправителя. Состояние линий готовности в любоймомент времени определяет действия, которые должны выполнять оба модуля.

Каждый шаг в передаче данных от одной части системык другой называется циклом магистрали (или часто машинным циклом). Частота этихциклов определяется тактовыми сигналами ЦП. Длительность цикла магистралисвязана с частотой тактовых сигналов.

Первой системной, разработанной для компьютеровPC/XT, в основе которых лежали микропроцессоры, была шина PC/XT-bus. Она была8-и разрядной, а ее контролер обеспечивал работу на чистотемикропроцессора (4,77мгц). С появлениеммашин типа PC/AT, использующих 16-и разрядные микропроцессоры 80286, а позже и80386 (версия SX), была создана шина PC/AT-bus. В связи с ростом тактовой частотымикропроцессоров до 12-16 МГц контролер выполнял ее деление пополам дляобеспечения приемлемой тактовой частоты работы шины.

ISA

На базе этих двух шин был разработан международныйстандарт ISA (Industry Standard Architecture), широко использующийся всовременных компьютерах. Типовая тактовая частота — 8 Мгц. Деление частотыостается функцией контролеров системных шин, но поскольку произошло дальнейшееувеличение тактовой частоты микропроцессоры до 25,33 и 50 Мгц, коэффициентделения был увеличен. Кроме увеличения разрядности увеличилось количествопрерываний (IRQ) и каналов прямого доступа в память (DMA) (в ISA 15 и 7соответственно), а также функциональных и диагностических возможностей. В тожевремя сохранялась преемственность системных шин, в том числе на уровнеконтактов разьемов. Благодаря этому в новых системах можно использоватьразработанные ранее контролеры и карты. Теоретическая пропускная способностьшины — 16 Мбайт/с, практически она ниже поскольку обмен данными по шинепроизводится за три такта работы процессора. Для слотов расширения наматеринской плате компьютеров с шиной ISA-16 устанавливается стандартная параразьемов (или один сдвоенный разъем) с числом контактов 62+36, а на шине ISA-8устанавливается разъемы с 64-контактами.

EISA

С появлением 32-разрядных микропроцессоров 80386(версия DX) фирмами Compaq, NEC и рядом других была создана 32-разрядная шина EISA (Extended ISA), полностью совместимая c ISA. Преемственность EISA с ISAобеспечивается использованием “двухэтажного” разъема. Первый “этаж”-стандартная шина ISA, что позволяет использовать ISA контролеры и карты,разработанные как для ISA-16, так даже и для ISA-8. Шина EISA позволяетавтоматически производить конфигурацию и арбитраж запросов на обслуживание (bus mastering), что выгодно ее отличает от шины ISA.

VESA

Локальной шиной (local bus) обычно называется шина,электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора, т.е. этошина процессора. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации длясистемной шины и ее контролер, а также некоторые другие вспомогательные схемы.Работы по созданию локальной шины велись разными фирмами параллельно, но вконце концов была создана ассоциация стандартов видео оборудования — Video Equipment Standard Association (VESA).Первая спецификация на стандарт локальной шины появилась в 1992году. Много было позаимствовано из архитектуры локальной шины 80486. Былиразработанны только новый протокол обработки сигналов и топология разьемов. ДостоинствамиVLB является высокая скорость обмена информации (шина может работать в системес процессором 80486DX-50). Но возникает зависимость от частоты работыпроцессора (конструирование плат с широким частотным диапазоном). Электрическаянагрузка не позволяет подключать более трех плат. Кроме того, VLB не рассчитанана использование с процессорами, пришедшим на замену 486-му или параллельносуществующими с ними: Alpha, PowerPC и др. Поэтому с середине 1993 года изассоциации VESA вышел ряд производителей во главе с Intel. Эти фирмы создалиспециальную группу для разработки нового альтернативного стандарта, названную Peripheral Component Interconnect (PCI).

PCI

Разработка шины и производство соответствующихкомпонентов заняли больше времени, чем для VLB, и первые системы с шиной PCIпоявились только год спустя. Строго говоря шина PCI не является локальной, аотносится к классу mezzanine bus, поскольку имеет между собой и локальной шинойпроцессора специальный узел — согласующий мост. При этом стандарт PCIпредусматривает использование контроллера, который заботится о разделенииуправляющих сигналов шины и процессора и осуществляет арбитраж по шине PCI, атакже акселератор. Это делает шину процессорно независимой.

Стандарт PCI предусматривает несколько способовповышения пропускной способности. Один из них — блочная передачапоследовательных данных (например графика, дисковые файлы), что не требуетвремени на установку адреса каждого элемента. Более того, акселератор можетнакапливать информацию в буферах, что обеспечивает одновременный с чтениемданных из памяти блочный обмен с периферийным устройством. Другой способускорения передачи — мультиплексирование — предусматривает передачупоследовательных данных по адресным линиям, что удваевает пропускнуюспособность шины. Шина PCI использует установку прерываний по уровню, чтоделает ее более надежной и привлекательной (в отличие от VLB). Еще одно отличие— PCI работает на 33 Мгц, независимо то частоты процессора. Теоретическипропускная способность шины 132 Мбайт/с. Реальная же пропускная способностьнесколько больше половины от теоретической. Стандарт PCI предусматривает и64-разрядную версию. Для 32-разрядной шины PCI используется 124-контактныйразъем, причем в нем предусмотрены ключи и контакты, предназначенные для оценкинеобходимого для работы платы расширения напряжения питания (5В или 3,3В).

Тактовый генератор

Большинство логических элементов компьютераразработанно таким образом, что они должны работать синхронно, то есть поопределенным тактовым сигналам.

Контролер прерываний

В первых компьютерах использовалась микросхемаконтроллера прерываний i8259, которая имеет 8 входов для сигналов прерываний. ВIBM PC/AT восьми линий прерываний стало уже недостаточно и их количество былоувеличено до 15, путем каскадного включения двух микросхем контролеровпрерываний.

Память

Всем компьютерам требуется память нескольких видов. Всяпамять делится на внутреннюю и внешнюю. В компьютерных системах работа спамятью основывается на очень простых концепциях — это сохранять один битинформации так, чтобы потом он мог быть извлечен оттуда.

В настоящее время широкое распространение получилиустройства динамической памяти базирующиеся на способности сохранятьэлектрический заряд (конденсаторы). С первого взгляда конденсатор неудовлетворяет основному требованию устройств памяти. Он не способен сохранятьзаряд в течении длительного промежутка времени, но он позволяет делать это втечении нескольких миллисекунд, что вполне достаточно, чтобы использовать это вэлектронике. За это время специальные цепи компьютера обеспечивают подзарядкуконденсатора, то есть обновление информации. Из-за непрерывности этого процессатакая память называется динамической.

В современных персональных компьютерах динамическаяпамять реализуется на базе специальных цепей проводников, заменивших обычныеконденсаторы. Большое количество таких цепей объединяются в корпусе одногодинамического чипа. Однако подобно памяти на конденсаторах, она должнапостоянно освежаться.

В то время как динамическая память, получив зарядэлектричества удерживает его, так называемая статическая память, позволяетпотоку электронов циркулировать по цепи. Прикладываемое напряжение можетизменить направление движения электронов. Причем существует только два направлениядвижения потока, что позволяет использовать данные цепи в качестве элементовпамяти. Статическая память работает наподобие выключателя, который переключаетнаправление электронного потока.

Кроме оперативной памяти существует еще и постояннаяпамять(ПЗУ). Ее главное отличие от ОЗУ — невозможность в процессе работыизменить состояние ячеек ПЗУ. В свою очередь и эта память делится на постояннуюи репрограммируемую. Принципы ее функционирования понятны из названия.

Эволюция микросхем ОЗУ вплотную связана с эволюциейперсональных компьютеров. Для успеха настольных компьютеров требовалисьминиатюрные чипы ОЗУ. По мере увеличения емкости памяти цена скачкообразновозрастала, но потом постоянно уменьшалась по мере отработки технологии и ростаобъемов производства.

Первые PC реализовывались на стандартных RAM-чипахпо 16 Кбит. Каждому биту соответствовал свой собственный адрес.

Где-то около года после представления XT появилосьОЗУ с большими возможностями и более эффективное с точки зрения его цены. Хотяновые микросхемы могли вмещать по 64 Кбит, она были дешевле чем 4 по 16 Кбит.Системная плата PC была создана с учетом использования новых микросхем памяти.Через несколько лет 64 Кбитные чипы стали настолько широко распространены, чтостали дешевле чем 16 Кбитные микросхемы.

К 1984 году был сделан еще один шаг по увеличениюобъема памяти в одном корпусе — появились 256 — Кбитные микросхемы. И RAM чипыэтого номинала были установлены на первых AT. А сегодня микросхемы в 8 и 16 Мбайтстали обычным явлением.

PC имел довольно простую архитектуру памяти, покрайней мере, если на нее смотреть сейчас с высоты последних достиженийкомпьютерной индустрии. Память PC была представлена одним блоком, в которомкаждый байт был доступен по указанию его адреса.

Микросхемы памяти были разбиты на 9 банков,использующих в ранних PC 16-Кбитные, а затем и 64-Кбитные микросхемы. Восемьмикросхем выделяли по одному биту для организации каждого байта памяти, девятаямикросхема использовалась в качестве контрольного бита четности.

Когда микропроцессор 80286 стали использовать в AT иих аналогах, возникла проблема с организацией архитектуры памяти. Обычныемикросхемы памяти не могли работать в таком быстром темпе, в котором работалмикропроцессор. Поэтому пришлось использовать статус ожидания, в случае когдапроцессор требовал информацию из памяти, то есть микропроцессору приходилосьзависать на один-два такта, что давало возможность памяти обработать запрос.

Динамические микросхемы памяти маркеруютсяспециальным числом, говорящим об их скоростных возможностях. Указанное накорпусе число отражает время доступа в наносекундах без последнего нуля.

Время доступа не является, однако, единственной илинаиболее важной характеристикой микросхем памяти. Более значимо такое понятие,как время цикла, которое говорит о том, как быстро можно произвести повторноеобращение. В динамических микросхемах это время больше времени доступа, встатических чипах эти времена равны, что говорит о более скоростных режимахпоследних.

Чтобы справиться с ограничением по скорости, былииспользованы специальные решения по организации памяти. Наиболее простое из них- это использование обычной архитектуры с необходимым числом циклов ожидания.

Хорошая альтернатива предыдущему методу — использование кэш-памяти, что позволит избежать полного заполнения всей машиныбыстрой RAM памятью. Обычно программа использует память какой либо ограниченнойобласти. Храня нужную информацию в кэш-памяти, работа с которой позволяетпроцессору обходиться без всяких циклов ожидания.

Не всякая кэш-память равнозначна. Большое значениеимеет тот факт, как много информации может содержать кэш-память. Чем большекэш-память, тем больше информации может быть в ней размещено, а следовательно,тем больше вероятность, что нужный байт будет содержаться в этой быстройпамяти. Очевидно, сто самый лучший вариант — это когда объём кэш-памятисоответствует объему всей оперативной памяти. В этом случае вся остальнаяпамять становится не нужной. Крайне противоположная ситуация — 1 байткэш-памяти — тоже не имеет практического значения, так как вероятность того,что нужная информация окажется в этом байте, стремится к нулю. Практически,диапазон используемой кэш-памяти колеблется в пределах 16-64К.

На самом деле реализация кэш-систем не так проста,как это может показаться с первого взгляда. Микропроцессор должен не толькочитать из памяти, но и писать в нее. Что случится, если процессор занесет новуюинформацию в кэш-память, а перед использованием этой информации она будетизменена в основной памяти. Для избежания подобной ситуации иногда реализуетсяметод, названный записью через кэш-память. Очевидно, что этот метод снижаетбыстродействие системы, потому что приходится писать не только в кэш-память.Хуже того, микропроцессору может понадобиться информация, которую он только чтозаписал и которая еще не была перезагружена в кэш-память.

Целостность памяти — это одна из самых большихпроблем разработчиков кэш-памяти. Все вопросы по преодолению этих проблем быливозложены на отдельную микросхему — кэш-контроллер Intel82385.

Еще одна разновидность архитектуры оперативнойпамяти компьютера — это ее разбивка на отдельные секции и работа с этимисекциями как с малой кэш-памятью. Большая скорость доступа к ограниченнымобластям памяти является особенностью некоторых специфических микросхем,которые позволяют некоторому объему, но не всей памяти, быть считанному безцикла ожидания. Этот подход требует специальных RAM микросхем, которые делятсвои адреса по страницам. Эта технология получила название режима страничногодоступа. Эти специальные микросхемы обеспечивают очень быстрый доступ в одномиз двух направлений их организаций. Если требуется чтение или записьинформации, хранящейся на определенной странице памяти, и предыдущая команда поработе с памятью использовала информацию с той же страницы, цикла ожидания нетребуется. Однако при переходе с одной страницы на другую циклы ожиданиянеизбежны.

Следующая интересная технология, названная interleaved memory, очень похожа на ОЗУ страничного режима. Она существенно повышаетскорость обращения к памяти, но не имеет ограничений по страничной разбивке.При использовании этой технологии вся оперативная память разбивается на два илибольшее число банков. Последовательность битов хранится в разных банках,поэтому микропроцессор обращается то у одному то к другому банку при чтенииэтой последовательности.

Во время обращения к одному банку, другой реализуетцикл обновления, и поэтому процессору не приходится ждать. И только, еслимикропроцессору приходится читать несмежные биты, статус ожидания неминуем, новероятность его появления уменьшается.

Наиболее типовая реализация этой технологиипредставляется разбивкой оперативной памяти на два банка, А следовательно,вероятность возникновения ожидания — 50%. Четырех банковая организацияуменьшает эту вероятность до 25%.

Так как данная технология не требует примененияспециальных микросхем памяти, она является наиболее удобной для повышенияскорости системы. Кроме того она может совмещаться с ОЗУ страничного режима,что еще больше увеличивает оперативность.

Фундаментальные решения были приняты при разработкепервых PC. Для того, чтобы микропроцессор 8088 мог пользоваться, она должнабыть адресуемой. И этот микропроцессор должен обладать возможностьюадресоваться к 1М. Конструкторы IBM решили выделить специальные области памятидля специфически целей. Они разделили всю память на разделы, и каждый разделпредназначался для реализации своих функций. Результирующая диаграмма названакартой памяти.

При разработке PC половина всей памяти былазарезервирована. Верхняя половина адресного пространства, была выделена длясодержания кодов BIOS и для прямого процессорного доступа к памяти,используемой видеосистемой. Первые несколько Кбайт были зарезервированы подинформацию о системе и расположение конкретных секций кодов, которыевыполнялись на момент возникновения прерываний программного обеспечения. Этиячейки памяти называются векторами прерывания, а функция программного кода — механизмом прерывания.

В конце адресного пространства располагается буферклавиатуры — номиналом 16 байт. Здесь хранятся 16 последних символов введенныхс клавиатуры. Этот буфер нужен для сохранения набранного текста во время, когдапроцессор занят другой задачей, после того как он освободится, текст будетобработан. Омерзительный писк компьютера означает — буфер переполнен идальнейший набор бессмысленен.

Кроме того, различные системные флаги, указывающиена внутреннее состояние системы, также хранятся в нижнем разделе памяти.

В те дни, когда большинство компьютеров имели 60Кпамяти, 512К казались царской щедростью. Поэтому 128К были отданы подюрисдикцию программного обеспечения, остальные 384К от начала адресногопространства, предназначались для использования программами BIOS ивидеопамятью.

Эти решения выделяли 640К для DOS — это был максимумадресуемого пространства, которым мог оперировать 8088 при выполнении программ.Со временем эти 640К были названы базовой памятью, потому что это являетсяосновополагающим стандартом, на котором должны базироваться все IBM совместимыесистемы.

В апреле 1985 года несколько месяцев спустя послепредставления первых AT с несколькими Мб дополнительной памяти — главноеиздательство по программному обеспечению и разработчик технического обеспечениясформулировали свой собственный метод преодоления ограничения в 640К старыхкомпьютеров на 8088 микропроцессоре, работающих в DOS. Через несколько месяцевк ним присоединилась и Microsoft Corporation. Их разработка названа Lotus-Intel-Microsoft Expanded Memory Specificationили LIM память, или EMS,или просто расширенная память. Новая система отличалась как от базовой памяти,так и от дополнительной. Она не была в пределах адресного пространствацентрального микропроцессора. Ее работа основывалась на специальной схеметехнического обеспечения, которая функционировала наподобие переключателя. Этоустройство переключало банки памяти из нормального адресного пространства 8088микропроцессора, где чип мог читать и писать в нее. Эта схема, названнаяпереключателем банков, не была ни новой ни необычной. Подобное устройствоиспользовалось в компьютерах на Z80 для преодоления лимита в 64К.

Первые EMS имели дело с расширенной памятью,разбитой на банки по 16К. Представление AT с потенциально адресуемыми 16Мзатмило EMS, пока тяжелая действительность недоступности дополнительной памятибыла до конца осознана. Даже несколько имеющихся программ, которые могли пользоватьсядостоинства ми EMS, были более полезны чем драйвер VDISK, который былединственной совместимой с DOS программой, позволяющей использоватьдополнительную память.

Заключение

Уже на протяжении 25 лет, со дня создания первого вмире микропроцессора 4004 фирмой Intel, существуют компьютеры. Они прочновнедрились в нашу жизнь. Но за эти 25 лет архитектура материнских плат для РСне претерпела особых изменений, точнее ее состав (микропроцессор; шины адреса,данных и управления; разъемы для плат расширения, внешней памяти, внешнегокэша; контролеров ввода/вывода и некоторых других вспомогательных с микросхем).На сегодняшний день в материнскую плату встраивают контролер HDD и внешнимиустройствами (COM и LPT: порты). Архитектура же материнской платысовершенствовалась вместе с микропроцессорами. Появлялись новые шины,увеличивалась разрядность, быстродействие шин, их пропускная способность.

Многие фирмы производители на свой страх и рисксоздают новые шины (в том числе и слоты расширения). Так достаточно известнаяфирма AsusTeK создала свой собственный слот MediaBus. На сегодняшний моментMediaBus больше никто не поддерживает, да и сама фирма AsusTeK создала толькоплату видеоадаптера, соединенную с звуковой картой. Правда MediaBusпредставляет собой просто расширенную PCI дополнительным разьемом. В приложенииприведено таблиц с собственными тестами нескольких материнских плат для PC,выпускаемыми фирмой AsusTeK.

Говорить о материнской плате в отдельности от всехостальных частей компьютера не возможно — это комплекс, работающий как одинорганизм. Тенденции развития материнских плат в основном диктуются развитиеммикропроцессоров. Микропроцессроры сделали огромный прыжок вперед (4004 —Pentium Pro). Но CISC архитектура построения процессоров практически иссякла.Фирма Intel и HP у

еще рефераты

Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Системная шина

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Системы адресации в Мини- и МикpоЭВМ

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Структурная схема ЭВМ

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Электронные вычислительные сети

29 Августа 2013