У цьому рефераті ми постараємося досить коротко пояснити деякі особливості IBM РС-сумісних комп'ютерів, а також введемо деякі базові поняття, на які згодом будемо не раз посилатися.
Відкрита архітектура (блочно-модульний принцип побудови)
Привабливість IBM РС-сумісних комп'ютерів полягає в їх відкритій архітектурі. Це, зокрема, означає, що подібні комп'ютери мають модульний принцип побудови, тобто їх основні вузли і блоки виконані у вигляді окремих модулів. Таким чином, установка нових або заміна старих пристроїв, що входять до складу комп'ютера, не уявляють особливих складнощів. Удосконалення таких комп'ютерів цілком під силу самим користувачам.
У складі IBM РС-сумісного персонального комп'ютера можна виділити три основних компоненти: системний блок, монітор і клавіатуру. У системному блоці знаходиться вся основна електронна начинка комп'ютера: блок живлення, материнська (системна) плата і приводи накопичувачів (дисководи) зі змінним або незмінним носієм. Клавіатура є стандартним пристроєм введення інформації, що дозволяє передавати комп'ютера певні символи або
керуючі сигнали. Монітор (або дисплей) призначений для відображення на своєму екрані монохромного або кольоровий, символьної або графічної інформації. Всі перераховані вище основні компоненти з'єднуються один з одним за допомогою спеціальних кабелів з роз'ємами.
Від типу корпусу системного блоку залежать, зокрема, розміри і розміщення використовуваної системної плати, мінімальна потужність блоку живлення (тобто можливе число, що підключаються) і максимальну кількість встановлюваних приводів накопичувачів. Корпуси комп'ютерів бувають підлогового (tower) і настільного (desktop) виконання. Основною відмінністю цих типів корпусів можна вважати різну кількість настановних місць для накопичувачів і відповідно потужність блоку живлення. До речі, установчі місця (монтажні відсіки) для накопичувачів можуть бути двох типів: із зовнішнім доступом і внутрішнім доступом. Таким чином, за визначенням, доступ до накопичувачів, встановленим в монтажні відсіки останнього типу може здійснюватися лише при відкритій кришці корпусу системного блоку. Такі установчі місця можуть використовуватися тільки для накопичувачів з незмінним носієм, наприклад, вінчестерів.
Системна плата є основою комп'ютера і являє собою плоский лист фольгованого стеклостекстоліта, на якому знаходяться основні електронні елементи: базовий мікропроцесор, оперативна пам'ять, кварцовий резонатор і інші допоміжні мікросхеми.
Відповідно до принципу відкритої архітектури велика частина
IBM РС-сумісних комп'ютерів має системні плати, які містять лише основні вузли, а елементи зв'язку, наприклад, з приводами накопичувачів, монітором та іншими периферійними пристроями, відсутні. В такому
випадку ці відсутні елементи розташовуються на окремих друкованих платах, які вставляються в спеціальні роз'єми розширення, передбачені для цього на системній платі. Ці додаткові плати називають дочірніми, а системну плату - материнської. Функціональні пристрої, виконані на дочірніх платах, часто називають контролерами або адаптерами, а самі дочірні плати - платами розширення.
Мікропроцесори і системні шини
У IBM РС-сумісних комп'ютерах використовуються тільки мікропроцесори Intel або їх клони, що мають подібну архітектуру.
Порти, переривання, прямий доступ до пам'яті
Про вчинення якогось події мікропроцесор може дізнатися за сигналом, званому перериванням. При цьому виконання поточної послідовності команд припиняється (переривається), а замість неї починає виконуватися інша послідовність, що відповідає даному переривання. Зазвичай переривання поділяються на апаратні, логічні та програмні.
Апаратні переривання (IRQ) передаються по спеціальних лініях системної шини і пов'язані із запитами від зовнішніх пристроїв (наприклад, натискання клавіші на клавіатурі). Логічні переривання виникають при роботі самого мікропроцесора (наприклад, розподіл на нуль), а програмні ініціюються виконуваної програмою і зазвичай використовуються для виклику спеціальних підпрограм.
У перших комп'ютерах IBM PC використовувалася мікросхема контролера переривань i8259 (Interrupt Controller), яка має вісім входів для сигналів переривань (IRQ0-IRQ7). Як відомо, в один і той же час мікропроцесор може обслуговувати тільки одна подія і у виборі даної події йому допомагає контролер переривань, який встановлює для кожного зі своїх входів певний рівень важливості - пріоритет. Найвищий пріоритет має лінія запиту переривання IRQ0, а найменший - IRQ7, тобто пріоритет убуває в порядку зростання номера лінії. У IBM PC / AT восьми ліній переривання стало вже недостатньо і їх кількість було збільшено до 15. У перших моделях для цього використовували каскадне включення двох мікросхем i8259. Воно здійснювалося шляхом приєднання виходу другого контролера до входу IRQ2 першого.
Важливо для розуміння тут таке. Лінії переривання IRQ8 - IRQ15 (тобто входи другого контролера) мають пріоритет нижче ніж IRQ1, але вище IRQ3.
У режимі прямого доступу (DMA, Direct Memory Access) периферійний пристрій пов'язано з оперативною пам'яттю безпосередньо, а не через внутрішні регістри мікропроцесора. Найбільш ефективною така передача даних буває в ситуаціях, коли потрібна висока швидкість обміну для великої кількості інформації. Для ініціалізації процесу прямого доступу на системній шині використовуються відповідні сигнали.
У комп'ютерах, сумісних з IBM РС і PC / XT, для організації прямого доступу в пам'ять використовується одна 4-канальна мікросхема DMA i8237, канал 0 якій призначений для регенерації динамічної пам'яті. Канали 2 і 3 служать для управління високошвидкісною передачею даних між дисководами гнучких дисків, вінчестером і оперативною пам'яттю відповідно.
IBM PC / AT-сумісні комп'ютери мають 7 каналів прямого доступу до пам'яті. У перших комп'ютерах це досягалося каскадним включенням двох мікросхем i8237, як і в випадку контролерів переривань.
пам'ять комп'ютера
Всі персональні комп'ютери використовують три види пам'яті: оперативну, постійну і зовнішню (різні накопичувачі). Оперативна пам'ять призначена для зберігання змінної інформації, так як вона допускає зміну свого вмісту під час виконання мікропроцесором відповідних операцій. Оскільки в будь-який момент часу доступ може здійснюватися до довільно вибраної комірки, то цей вид пам'яті називають також пам'яттю з довільною вибіркою - RAM (Random Access Memory).
Всі програми, в тому числі і ігрові, виконуються саме в оперативній пам'яті. Постійна пам'ять зазвичай містить таку інформацію, яка не повинна змінюватися протягом тривалого часу. Постійна пам'ять має власну назву - ROM (Read Only Memory), яке вказує на те, що нею забезпечуються лише режими зчитування і зберігання.
Логічна організація пам'яті
Додаткова (expanded) пам'ять
У комп'ютерах на процесорі i8088 для реалізації додаткової пам'яті повинні застосовуватися спеціальні плати з апаратної підтримкою "підкачування" блоків (сторінок) пам'яті і відповідний програмний драйвер. Зрозуміло, плати додаткової пам'яті можуть встановлюватися і в комп'ютер на базі процесорів i80286 і вище.
Розширена (extended) пам'ять
До речі, при наявності відповідного драйвера розширену пам'ять можна емулювати як додаткову. Апаратну підтримку в цьому випадку повинен забезпечувати мікропроцесор не нижче i80386 або допоміжний набір спеціальних мікросхем (наприклад, набори NEAT фірми Chips and Technologies). Слід зауважити, що багато плати пам'яті, що підтримують стандарт LIM / EMS, можуть використовуватися також і як розширеної пам'яті.