p align="left">Рисунок 1.3. Структурная схема системной платы РС386. На приведенной схеме использованы следующие обозначения: CPU - центральный процессор, FPU - математический сопроцессор, SC - System Control - системный контроллер, ABF - Addres Buffers - буферы адреса (303 - старшей, 304 - младшей) частей адреса, DBF - Data Buffer - буфер данных, МС - Memory Controller - контроллер ОЗУ, BFS - Buffers - буферы памяти (КЭШ), DRAM - ОЗУ, I/O Bus - приемопередатчики шин, ROM BIOS - системное ПЗУ, АТ - адаптеры и контроллеры расширения системной шины, IPC - Integrated Peripheral Controller - интегральный контроллер периферии, KBDC - Keyboard Controller - контроллер клавиатуры. 1.4.2 Архитектура шин чип-сета группы 8230 Системная плата IBM PC386 с набором чип-сета 8230, изображенная на рисунке 1.3, имеет следующую систему шин: 1. 32-битовая локальная шина адреса Lokal Bus А[31/02] связывает: - CPU 80386, - FPU 80387 или WEITEK WTL3167, если имеется его розетка, - буферы адреса 82A303 и 82A304, - контроллер DRAM 82A302; 2. 24-битовая системная шина адреса IO Channel Bus SA[23/00] формируется буферами адреса 82A303, 82A304 и используется в подсистеме ввода-вывода для карт расширения УВВ; 3. 24-битовая шина расширения адреса Peripherial Bus XA[23/00] формируется буферами адреса 82A303, 82A304 и используется контроллером IPS 82C206 также для доступа к ROM BIOS, а часть адреса XA[01/00] - и для доступа к портам модулей системной поддержки; 4. 10-битовая шина адреса DRAM MA[09/00] - мультиплексируемая шина для передачи адреса из контроллера MC 82A302 в DRAM для доступа к ячейкам DRAM; 5. 32-битовая локальная шина данных Local Bus D[31/00] - двунаправленная шина с Z-состоянием, подключена к нагрузочным сопротивлениям 32х10 КОм и коммутирована к сопроцессору и буферам данных DBF 82A305. Локальные шины A[31/02], D[31/00] и XA[01/00] могут быть организованы в подсистему расширения локальной шины VESA, для использования в системе скоростных 32-битовых УВВ, минуя арбитраж. 6. 16-битовая системная шина данных IO Channel Bus SD[15/00] формируется на буферах данных DBF 82A305 и двунаправленных шинных формирователях IO BUS типа 74S245. 7. Для доступа к ROM BIOS используется локальная шина RD[15/00], преобразование которой в шину IO Cannel Bus SD[15/00] производит второй шинный формирователь IO BUS 74S245. Системные шины доступны, если управляющая ПЛИС PAL16L8 (системный контроллер SC 82C301) декодировала одну из комбинаций управляющих сигналов, предназначенных для доступа к картам УВВ. 8. 32-битовая шина данных DRAM System Memory Bus MD[31/00] связывает DRAM и буфер данных DBF 82A305. Полная ширина линий MD[31/00] выведена и на специальный разъем расширения DRAM. 9. 8-битовая шина расширения данных Peripherial Bus XD[07/00] предназначена для доступа к информации периферийных портов обрамления УВВ, расположенных в контроллерах SC 82A301, MC 82A302, IPC 82C206. Для организации доступа к 8-битовым устройствам через 16-битовую магистраль IO Cannel Bus SD[15/00], используются два цикла обмена, в течение которых на Peripherial Bus XD[07/00], через буфер I/O BUS 74S245, посылается от/к УВВ по одному байту. В слотах УВВ имеются разъемы для набора сигналов группы интерфейсов XT/AT-BUS. Контрольные вопросы. 1. Что связывает локальная шина микропроцессора? 2. Какую разрядность имеют локальная и системная шины данных? 3. Какую разрядность имеет локальная адресная шина микропроцессора? 4. К какому объему адресного пространства может иметь прямой доступ CPU i386? 5. Сколько байт может быть передано одновременно по системной шине ISA? 6. Сколько байт информации может быть передано одновременно в/из DRAM? 7. В чем особенность адресной шины DRAM? 8. Сколько портов ввода-вывода можно адресовать через системную шину адреса? 1.4.3 Микропроцессор 1.4.3.1) Архитектура и типы микропроцессоров Архитектура, т. е. логическая организация микропроцессора, однозначно определяет свойства, особенности и возможности построения вычислительной системы на базе данного микропроцессора. Современные микропроцессоры, при всем разнообразии их типов, моделей и производителей, имеют одну из трех типов архитектуры: CISC, RISC и MISC (это относится к микропроцессорам универсального, а не специального применения). Архитектура CISC (Complex Instruction Set Computer) - командо-комплексная система управления компьютером. Отличается повышенной гибкостью и расширенными возможностями РС, выполненного на микропроцессоре, и характеризуется: 1) большим числом различных по длине и формату команд; 2) использованием различных систем адресации; 3) сложной кодировкой команд. Архитектура RISC (Reduced Instrucktion Set Computer) - командо-однородная система управления компьютером, имеет свои особенности: 1) использует систему команд упрощенного типа: все команды имеют одинаковый формат с простой кодировкой, обращение к памяти осуществляется командами загрузки (данных из ОЗУ в регистр микропроцессора) и записи (данных из регистра микропроцессора в память), остальные используемые команды - формата регистр-регистр; 2) при высоком быстродействии допускается более низкая тактовая частота и меньшая степень интеграции СБИС VLSI; 3) команда меньше нагружает ОЗУ; 4) отладка программ на RISC более сложна, чем на CISC; 5) с архитектурой CISC программно несовместима. Архитектура MISC (Multipurpose Instruction Set Computer) - многоцелевая командная система управления компьютером, сочетает в себе преимущества CISC и RISC. Элементная база состоит из отдельных частей (могут быть объединены в одном корпусе): основная часть (HOST - ведущая), архитектуры RISC CPU, а расширяемая часть - с подключением ПЗУ (ROM) микропрограммного управления. При этом вычислительная система приобретает свойства CISC: - основные команды работают на HOST, а команды расширения образуют адрес микропрограммы для своего выполнения. HOST выполняет команды за один такт, а расширение эквивалентно CPU со сложным набором команд (CISC). Наличие ПЗУ устраняет недостаток RISC, связанный с тем, что при компиляции с языка высокого уровня код операции (микропрограмма) уже дешифрирована и открыта для программиста. Типы микропроцессоров. Как известно, микропроцессоры бывают трех типов: - однокристальные микропроцессоры, - однокристальные микро-ЭВМ (All-In-Once - все в одном), - секционные микропроцессоры (bit-slise - частичное расслоение). 1) Однокристальные микропроцессоры характерны тем, что: - система команд фиксирована; - содержат основные элементы кристалла: АЛУ, дешифратор команд, узел микропрограммного управления, узел управления обменом; - не позволяют наращивать разрядность обрабатываемых слов каскадированием; - шины данных, адреса, управления - мультиплексируемы. 2) Однокристальные микро-ЭВМ (ОМЭВМ) отличаются тем, что: - кроме микропроцессора, кристалл включает в себя обрамление: ГТИ, контроллер прерываний, порты, таймер, ОЗУ, буфер команд; - их применение очень просто (например, контроллер KBD в РС): - вследствие низкой тактовой частоты, производительность ОМЭВМ невелика, но они и не предназначаются для высокоскоростных операций. 3) Секционные микропроцессоры характерны тем, что: - допускают наращивание разрядности объединением одноименных линий нескольких чипов одинакового назначения; - дезинтегрированы на отдельные компоненты АЛУ и ИМС обрамления; - позволяют наращивать разрядность шин данных, адреса, АЛУ и объем подключаемой оперативной памяти: - могут работать в разных системах команд, в соответствии с прошивкой микропрограмм. Персональные компьютеры, в подавляющем большинстве выполняются на однокристальных микропроцессорах. Одни их первых, разработанные фирмой IBM, выполнялись на микропроцессорах i8088, позже - на 8086. Первый АТ-компьютер был выполнен с использованием микропроцессора i80286, после разработки фирмой Intel микропроцессоров i80386 и i80486, выпускались компьютеры типа РС-386 двух модификаций, позже PC-486 в трех модификациях. Дальнейшее развитие персональных компьютеров стало возможным после разработки и выпуска нового семейства микропроцессоров типа Pentium. Сравнительные характеристики микропроцессоров семейства 80х86 и Pentium приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1. Сравнительные характеристики однокристальных CPU семейства 80х86. |
Тип микропроцессора | Количество выводов | Fтакт МГц | Разрядность адр/дн | Быстродействие mips | Скорость обмена МВ/сек | Транзисторов в одном кристалле 103 | | | 8086 | 40 | 10 | 20/16 | 0,33 | 1,4 | 29 | | | 8088 | 40 | 10 | 20/8 | 0,33 | 0,7 | 29 | | | 80286 | 68 | 25 | 24/16 | 1,2 | 8,0 | 134 | | | 80386DX | 132 | 40 | 32/32 | 6,0 | 66,0 | 275 | | | 80386SX | 100 | 33 | 24/16 | 4,5 | 30,0 | 275 | | | 80486DX | 168 | 50 | 32/32 | 20,0 | 106 | 1200 | | | 80486SX | 168 | 33 | 32/32 | 16,5 | - | 1185 | | | 80486DX2 | 168 | 50/66 | 32/32 | 54 | - | 1300 | | | Pentium | 273 и более | >100 | 32/64 | >112 | >528 | 3100 и более | | | |
Контрольные вопросы. 1. В чем состоят особенности архитектуры CISC микропроцессора? 2. В чем достоинства и недостатки архитектуры RISC? 3. Какая архитектура микропроцессора свободна от недостатков CISC и RISC? 4. Как работает система с архитектурой MISC? 5. В чем особенности однокристальных микропроцессоров? 6. Что такое однокристальная микро-ЭВМ? 6. В чем достоинства секционных микропроцессоров? 8. Какую разрядность адреса/данных имеют микропроцессоры i386, i486? 9 В чем основное отличие микропроцессоров типа "Pentium"? 1.4.3.2). Структурная схема и функциональный набор сигналов управления CPU i386.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41
|