Frequently Asked Questions (Часто Задаваемые Вопросы)
системным платам IBM PC
Создан: 17.03.96
Последняя модификация: 01.12.99
Автор: Евгений Музыченко (Eugene Muzychenko)
2:5000/14@FidoNet, music@spider.nrcde.ru
Copyright (C) 1996-99, Eugene V. Muzychenko. All rights reserved.
Все права в отношении данного текста принадлежат автору. При
воспроизведении текста или его части сохранение Copyright обязательно.
Коммерческое использование допускается только с письменного разрешения
автора.
При наличии изменений с момента последней публикации они отмечаются
знаком ">-".
----------------------------------------------------------------------
- Я хотел бы кое-что узнать о моей плате - как мне описать ее?
Прежде всего - привести ее фирменное название. Если его нет - привести
надписи на плате, которые могут быть похожи на название. Описать
основные признаки платы (под какой процессор, какие шины, сколько
разъемов каждой шины, сколько каких разъемов под кэш/память, что
написано на больших микросхемах и т.п.). Если плата не имеет
фирменного названия, имеет смысл привести строку идентификации BIOS,
которая выводится при перезагрузке внизу экрана, и тип самого BIOS
(AMI, AWARD, Phoenix, Acer и т.п.). Чем больше информации - тем выше
вероятность верного опознания платы другими и получения ответов на
заданные вопросы.
----------------------------------------------------------------------
- Что такое Chipset?
Chip Set - набор микросхем. Это одна или несколько микросхем,
специально разработанных для "обвязки" микропроцессора. Они содержат в
себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, таймеры,
систему управления памятью и шиной - все те компоненты, которые в
оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в
одну из микросхем набора входят также часы реального времени с
CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер, однако эти блоки
могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках
в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и
контроллеры внешних устройств.
Внешне микросхемы Chipset'а выглядят, как самые большие после
процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до нескольких
сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной
микросхемы - OPTi495SLC, SiS471, UMC491, i82C437VX и т.п. При этом
используется только код микросхемы внутри серии: например, полное
наименование SiS471 - SiS85C471. Последние разработки используют и
собственные имена; в ряде случаев это - фирменное название (Neptun,
Mercury, Triton, Viper), либо собственная маркировка чипов третьих
фирм (ExpertChip, PC Chips).
Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы:
типы поддерживаемых процессоров, структура/объем кэша, возможные
сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов
энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п.
На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных
плат, от простейших до довольно сложных с интегрированными
контроллерами портов, дисков, видео и т.п.
----------------------------------------------------------------------
- Что такое IRQ и DMA и как их распpеделять?
IRQ (Interrupt ReQuest - запрос прерывания) - сигнал от одного из
узлов компьютера, требующий внимания процессора к этом узлу. Возникает
при наступлении какого-либо события (например, нажатии клавиши,
завершении операции чтения/записи на диске и т.п.). На PC AT
предусмотрено 15 (на XT - 8) линий IRQ, часть которых используется
внутренними контроллерами системной платы, а остальные заняты
стандартными адаптерами либо не используются:
0 - системный таймер
1 - контроллер клавиатуры
2 - сигнал возврата по кадру (EGA/VGA), на AT соединен с IRQ 9
3 - обычно COM2/COM4
4 - обычно COM1/COM3
5 - контроллер HDD (XT), обычно свободен на AT
6 - контроллер FDD
7 - LPT1, многими LPT-контроллерами не используется
8 - часы реального времени с автономным питанием (RTC)
9 - параллельна IRQ 2
10 - не используется
11 - не используется
12 - обычно контроллер мыши типа PS/2
13 - математический сопроцессор
14 - обычно контроллер IDE HDD (первый канал)
15 - обычно контроллер IDE HDD (второй канал)
На AT и всех современных платах сигнал IRq 2 схемно поступает на вход,
соответствующий IRq 9 и вызывает запуск обработчика прерываний,
связанного с IRq 9, который программно эмулирует прерывание по IRq 2.
Таким образом, программы, работающие с IRq 9, будут работать всегда, а
использующие IRq 2 - могут не работать, если не установлен правильный
обработчик IRq 9.
В современных системах IRq 5 традиционно используется звуковыми
адаптерами, 9 - музыкальными (интерфейс MIDI), IRq 10 и выше делятся
между адаптерами ISA и PCI.
DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти) - способ обмена
данными между внешним устройством и памятью без участия процессора,
что может заметно снизить нагрузку на процессор и повысить общую
производительность системы. Режим DMA позволяет освободить процессор
от рутинной пересылки данных между внешними устройствами и памятью,
отдав эту работу контроллеру DMA; процессор в это время может
обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе.
На PC AT есть 7 (на XT - 4) независимых каналов контроллера DMA:
0 - регенерация памяти на некоторых платах
1 - не используется
2 - контроллер FDD
3 - контроллер HDD на XT, на AT не используется
5 - не используется
6 - не используется
7 - не используется
Каналы 0-3 - восьмиразрядные, каналы 5-7 - шестнадцатиразрядные.
В современных системах DMA 0/1 обычно используется звуковыми
адаптерами, 3 - параллельным портом в режиме ECP. DMA 5 используется
серией звуковых адаптеров Sound Blaster 16 (SB16, Vibra16, AWE32,
SB32, AWE64) и совместимых с ними (микросхемы CMI8330, Avance Logic
ALS100 и старше).
С учетом этого, новые адаптеры следует настраивать прежде всего на
полностью свободные каналы IRQ (10, 11) и DMA (1, 5-7), а затем - на
свободные в конкретной системе (например, IRQ 5 или 12, DMA 3).
Возможность использования одного IRQ несколькими адаптерами зависит от
типа шины и требует поддержки со стороны драйверов этих адаптеров.
Использование разными адаптерами одного канала DMA в принципе
возможно, но связано со множеством проблем и потому не рекомендуется.
----------------------------------------------------------------------
- Что такое BIOS и зачем он нужен?
Это Basic Input/Output System - основная система ввода/вывода, зашитая
в ПЗУ (отсюда название ROM BIOS). Она представляет собой набор
программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет
роль посредника между DOS и аппаратурой. BIOS получает управление при
включении и сбросе системной платы, тестирует саму плату и основные
блоки компьютера - видеоадаптер, клавиатуру, контроллеры дисков и
портов ввода/вывода, настраивает Chipset платы и загружает внешнюю
операционную систему. При работе под DOS/Windows BIOS управляет
основными устройствами, при работе под OS/2, UNIX, Windown 9x/NT/2000
BIOS практически не используется, выполняя лишь начальную проверку и
настройку.
Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным (Main,
System) BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD, HDD, портов
и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда входит System Setup
- программа настройки системы. Видеоадаптеры и контроллеры HDD с
интерфейсом ST-506 (MFM) и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных
ПЗУ; их также могут иметь и другие платы - интеллектуальные
контроллеры дисков и портов, сетевые карты и т.п.
Обычно BIOS для современных системных плат разрабатывается одной из
специализирующихся на этом фирм - Award Software, American Megatrends
Inc. (AMI), реже - Phoenix Technology, Microid Research; в данное
время наиболее популярен Award BIOS 4.51G. Некоторые производители
плат (например, IBM, Intel, Acer) сами разрабатывают BIOS'ы для них.
Иногда для одной и той же платы имеются версии BIOS от разных
производителей - в этом случае допускается копировать прошивки или
заменять микросхемы ПЗУ; в общем же случае каждая версия BIOS
привязана к конкретной модели платы.
Раньше BIOS зашивался в однократно программируемые ПЗУ либо в ПЗУ с
ультрафиолетовым стиранием; сейчас в основном выпускаются платы с
электрически перепрограммируемыми ПЗУ (Flash ROM), которые допускают
перешивку BIOS средствами самой платы. Это позволяет исправлять
заводские ошибки в BIOS, изменять заводские умолчания, программировать
собственные экранные заставки и т.п.
Тип микросхемы ПЗУ обычно можно определить по маркировке: 27xxxx -
обычное ПЗУ, 28xxxx или 29xxxx - flash. Если на корпусе микросхемы
27xxxx есть прозрачное окно - это ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием,
которое можно "перешить" программатором; если окна нет - это
однократно программируемое ПЗУ, которое в общем случае можно лишь
заменить на другое.
----------------------------------------------------------------------
- Что такое Bus Mastering?
Способность внешнего устройства самостоятельно, без участия
процессора, управлять шиной (пересылать данные, выдавать команды и
сигналы управления). На время обмена устройство захватывает шину и
становится главным, или ведущим (master) устройством. Такой подход
обычно используется для освобождения процессора от операций пересылки
команд и/или данных между двумя устройствами на одной шине. Частным
случаем Bus Mastering является режим DMA, который осуществляет только
внепроцессорную пересылку данных; в классической архитектуре PC этим
занимается контроллер DMA, общий для всех устройств. Каждое же Bus
Mastering-устройство имеет собственный подобный контроллер, что
позволяет избавиться от проблем с распределением DMA-каналов и
преодолеть ограничения стандартного DMA-контроллера (16-разрядность,
способность адресовать только первые 16 Мб ОЗУ, низкое быстродействие
и т.п.).
----------------------------------------------------------------------
- Чем отличаются шины XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, PCMCIA и MCA?
XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно
проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного
(1 Мб) адресного пространства (обозначается как "разрядность 8/20"),
работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в
общем случае невозможно. Конструктивно оформлена в 62-контактних
разъемах.
ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного
стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT (другое название
- AT-Bus). Является расширением XT-Bus, разрядность - 16/24 (16 Мб),
тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55
Мб/с. Разделение IRQ также невозможно. Возможна нестандартная
организация Bus Mastering, но для этого нужен запрограммированный
16-разрядный канал DMA. Конструктив - 62-контактный разъем XT-Bus с
прилегающим к нему 36-контактным разъемом расширения.
EISA (Enhanced ISA - расширенная ISA) - функциональное и
конструктивное расширение ISA. Внешне разъемы имеют такой же вид, как
и ISA, и в них могут вставляться платы ISA, но в глубине разъема
находятся дополнительные ряды контактов EISA, а платы EISA имеют более
высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов.
Разрядность - 32/32 (адресное пространство - 4 Гб), работает также на
частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с.
Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого
из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом
устройств у шине, позволяет автоматически настраивать параметры
устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA.
MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура) - шина
компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной другой,
разрядность - 32/32, (базовая - 8/24, остальные - в качестве
расширений). Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и
автоматическую конфигурацию, синхронная (жестко фиксирована
длительность цикла обмена), предельная пропускная способность - 40
Мб/с. Конструктив - одно-трехсекционный разъем (такой же, как у VLB).
Первая, основная, секция - 8-разрядная (90 контактов), вторая -
16-разрядное расширение (22 контакта), третья - 32-разрядное
расширение (52 контакта). В основной секции предусмотрены линии для
передачи звуковых сигналов. Дополнительно рядом с одним из разъемов
может устанавливаться разъем видеорасширения (20 контактов). EISA и
MCA во многом параллельны, появление EISA было обусловлено
собственностью IBM на архитектуру MCA.
VLB (VESA Local Bus - локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное
дополнение к шине ISA. Конструктивно представляет собой дополнительный
разъем (116-контактный, как у MCA) при разъеме ISA. Разрядность -
32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130
Мб/с. Электрически выполнена в виде расширения локальной шины
процессора - большинство входных и выходных сигналов процессора
передаются непосредственно VLB-платам без промежуточной буферизации.
Из-за этого возрастает нагрузка на выходные каскады процессора,
ухудшается качество сигналов на локальной шине и снижается надежность
обмена по ней. Поэтому VLB имеет жесткое ограничение на количество
устанавливаемых устройств: при 33 МГц - три, 40 МГц - два, и при 50
МГц - одно, причем желательно - интегриpованное в системную плату.
PCI (Peripheral Component Interconnect - соединение внешних компонент)
- развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими,
разрядность - 32/32 (расширенный вариант - 64/64), тактовая частота -
до 33 МГц (PCI 2.1 - до 66 МГц), пропускная способность - до 132 Мб/с
(264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц и 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц),
поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. Количество разъемов шины
на одном сегменте ограничено четырьмя. Сегментов может быть несколько,
они соединяются друг с другом посредством мостов (bridge). Сегменты
могут объединяться в различные топологии (дерево, звезда и т.п.).
Самая популярная шина в настоящее время, используется также на других
компьютерах. Разъем похожа на MCA/VLB, но чуть длиннее (124 контакта).
64-разрядный разъем имеет дополнительную 64-контактную секцию с
собственным ключом. Все разъемы и карты к ним делятся на
поддерживающие уровни сигналов 5 В, 3.3 В и универсальные; первые два
типа должны соответствовать друг другу, универсальные карты ставятся в
любой разъем.
Существует также расширение MediaBus, введенное фирмой ASUSTek -
дополнительный разъем содержит сигналы шины ISA.
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association -
ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) -
внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Другое название модуля
PCMCIA - PC Card. Предельно проста, разрядность - 16/26 (адресное
пространство - 64 Мб), поддерживает автоконфигурацию, возможно
подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера.
Конструктив - миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания
сделаны более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту при
включенном питании компьютера.
----------------------------------------------------------------------
- Какие типы микросхем памяти используются в системных платах?
Из микросхем памяти (RAM - Random Access Memory, память с произвольным
доступом) используется два основных типа: статическая (SRAM - Static
RAM) и динамическая (DRAM - Dynamic RAM).
В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных
вариантах триггеров - схем с двумя устойчивыми состояниями. После
записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии столь
угодно долго - необходимо только наличие питания. При обращении к
микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который
при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки
конкретных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое время
срабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микросхемы на их
основе имеют низкую удельную плотность данных (порядка единиц Мбит на
корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память
используется в основном в качестве буферной (кэш-память).
В динамической памяти ячейки построены на основе областей с
накоплением зарядов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели
триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. При
записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд,
который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного
сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать - перезаписывать
содержимое для восстановления зарядов. Ячейки микросхем динамической
памяти организованы в виде прямоугольной (обычно - квадратной)
матрицы; при обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес
строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe -
строб адреса строки), затем, через некоторое время - адрес столбца,
сопровождаемый сигналом CAS (Column Address Strobe - строб адреса
столбца). При каждом обращении к ячейке регенерируют все ячейки
выбранной строки, поэтому для полной регенерации матрицы достаточно
перебрать адреса строк. Ячейки динамической памяти имеют большее время
срабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность
(порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление.
Динамическая память используется в качестве основной.
Обычные виды SRAM и DRAM называют также асинхронными - потому, что
установка адреса, подача управляющих сигналов и чтение/запись данных
могут выполняться в произвольные моменты времени - необходимо только
соблюдение временнЫх соотношений между этими сигналами. В эти
временные соотношения включены так называемые охранные интервалы,
необходимые для стабилизации сигналов, которые не позволяют достичь
теоретически возможного быстродействия памяти. Существуют также
синхронные виды памяти, получающие внешний синхросигнал, к импульсам
которого жестко привязаны моменты подачи адресов и обмена данными;
помимо экономии времени на охранных интервалах, они позволяют более
полно использовать внутреннюю конвейеризацию и блочный доступ.
FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - динамическая память с быстрым
страничным доступом) активно использовалась в середине 90-х годов.
Память со страничным доступом отличается от обычной динамической
памяти тем, что после выбора строки матрицы и удержании RAS допускает
многократную установку адреса столбца, стробируемого CAS, а также
быструю регенерацию по схеме "CAS прежде RAS". Первое позволяет
ускорить блочные передачи, когда весь блок данных или его часть
находятся внутри одной строки матрицы, называемой в этой системе
страницей, а второе - снизить накладные расходы на регенерацию памяти.
EDO (Extended Data Out - расширенное время удержания данных на выходе)
фактически представляют собой обычные микросхемы FPM, на выходе
которых установлены регистры-защелки данных. При страничном обмене
такие микросхемы работают в режиме простого конвейера: удерживают на
выходах данных содержимое последней выбранной ячейки, в то время как
на их входы уже подается адрес следующей выбираемой ячейки. Это
позволяет примерно на 15% по сравнению с FPM ускорить процесс
считывания последовательных массивов данных. При случайной адресации
такая память ничем не отличается от обычной.
BEDO (Burst EDO - EDO с блочным доступом) - память на основе EDO,
работающая не одиночными, а пакетными циклами чтения/записи.
Современные процессоры, благодаря внутреннему и внешнему кэшированию
команд и данных, обмениваются с основной памятью преимущественно
блоками слов максимальной ширины. В случае памяти BEDO отпадает
необходимость постоянной подачи последовательных адресов на входы
микросхем с соблюдением необходимых временных задержек - достаточно
стробировать переход к очередному слову отдельным сигналом.
SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная динамическая память) - память с
синхронным доступом, работающая быстрее обычной асинхронной
(FPM/EDO/BEDO). Помимо синхронного метода доступа, SDRAM использует
внутреннее разделение массива памяти на два независимых банка, что
позволяет совмещать выборку из одного банка с установкой адреса в
другом банке. SDRAM также поддерживает блочный обмен. Основная выгода
от использования SDRAM состоит в поддержке последовательного доступа в
синхронном режиме, где не требуется дополнительных тактов ожидания.
При случайном доступе SDRAM работает практически с той же скоростью,
что и FPM/EDO.
PB SRAM (Pipelined Burst SRAM - статическая память с блочным
конвейерным доступом) - разновидность синхронных SRAM с внутренней
конвейеризацией, за счет которой примерно вдвое повышается скорость
обмена блоками данных.
Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики - тип, объем,
структуру и время доступа. Тип обозначает статическую или динамическую
память, объем показывает общую емкость микросхемы, а структура -
количество ячеек памяти и разрядность каждой ячейки. Например,
28/32-выводные DIP-микросхемы SRAM имеют восьмиразрядную структуру
(8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш для 486 объемом 256 кб
будет состоять из восьми микросхем 32k*8 или четырех микросхем 64k*8
(речь идет об области данных - дополнительные микросхемы для хранения
признаков (tag) могут иметь другую структуру). Две микросхемы по
128k*8 поставить уже нельзя, так как нужна 32-разрядная шина данных,
что могут дать только четыре параллельных микросхемы. Распространенные
PB SRAM в 100-выводных корпусах PQFP имеют 32-разрядную структуру
32k*32 или 64k*32 и используются по две или по четыре в платах для
Pentuim.
Аналогично, 30-контактные SIMM имеют 8-разрядную структуру и ставятся
с процессорами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX, 486DLC и
обычными 486 - по четыре. 72-контактные SIMM имеют 32-разрядную
структуру и могут ставиться с 486 по одному, а с Pentium и Pentium Pro
- по два. 168-контактные DIMM имеют 64-разрядную структуры и ставятся
в Pentium и Pentium Pro по одному. Установка модулей памяти или
микросхем кэша в количестве больше минимального позволяет некоторым
платам ускорить работу с ними, используя принцип расслоения
(Interleave - чередование).
Время доступа характеризует скорость работы микросхемы и обычно
указывается в наносекундах через тире в конце наименования. На более
медленных динамических микросхемах могут указываться только первые
цифры (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстрых статических
"-15" или "-20" обозначают реальное время доступа к ячейке. Часто на
микросхемах указывается минимальное из всех возможных времен доступа -
например, распространена маркировка 70 нс EDO DRAM, как 50, или 60 нс
- как 45, хотя такой цикл достижим только в блочном режиме, а в
одиночном режиме микросхема по-прежнему срабатывает за 70 или 60 нс.
Аналогичная ситуация имеет место в маркировке PB SRAM: 6 нс вместо 12,
и 7 - вместо 15. Микросхемы SDRAM обычно маркируются временем доступа
в блочном режиме (10 или 12 нс).
Ниже приведены примеры типовых маркировок микросхем памяти; в
обозначении обычно (но не всегда) присутствует объем в килобитах и/или
структура (разрядность адреса и данных).
Статические:
61256 - 32k*8 (256 кбит, 32 кб)
62512 - 64k*8 (512 кбит, 64 кб)
32C32 - 32k*32 (1 Мбит, 128 кб)
32C64 - 64k*32 (2 Мбит, 256 кб)
Динамические:
41256 - 256k*1 (256 кбит, 32 кб)
44256, 81C4256 - 256k*4 (1 Мбит, 128 кб)
411000, 81C1000 - 1M*1 (1 Мбит, 128 кб)
441000, 814400 - 1M*4 (4 Мбит, 512 кб)
41C4000 - 4M*4, (16 Мбит, 2 Мб)
MT4C16257 - 256k*16 (4 Мбит, 512 кб)
MT4LC16M4A7 - 16M*8 (128 Мбит, 16 Мб)
MT4LC2M8E7 - 2M*8 (16 Мбит, 2 Мб, EDO)
MT4C16270 - 256k*16 (4 Мбит, 512 кб, EDO)
Микросхемы EDO часто (но далеко не всегда) имеют в обозначении
"некруглые" числа: например, 53C400 - обычная DRAM, 53C408 - EDO DRAM.
Страница 1 2 3 4 • Следующая
|