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PRZYK£ADOW Y ROZDZIA£

Anatomia PC.

SPIS TRECI

Wydanie VIII

KATALOG KSI¥¯EK

Autor: Piotr Metzger

ISBN: 83-7361-244-0

Format: B5, stron: 1264

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Ksi¹¿ka „Anatomia PC” to klasyczna pozycja, która doczeka³a siê a¿ omiu wydañ.

Rozproszon¹ i trudno dostêpn¹ wiedzê na temat sprzêtu komputerowego masz teraz

w zasiêgu rêki, w jednym, kompletnym opracowaniu, którego kolejne, aktualizowane

edycje ciesz¹ siê nies³abn¹cym powodzeniem wród czytelników. Tak¿e w tym wydaniu

uwzglêdniono najnowsze rozwi¹zania technologiczne stosowane w komputerach PC.

„Anatomia PC” to nieoceniona pomoc¹ w sytuacjach, gdy komputer nie dzia³a, jak

powinien. Dziêki niej poradzisz sobie nawet z najbardziej z³o¿onymi problemami ze

sprzêtem. Jest to pozycja nie tylko dla profesjonalistów: serwisantów, projektantów

urz¹dzeñ wspó³pracuj¹cych z komputerami PC i programistów. Ka¿dy, kto chce

dowiedzieæ siê, jak dzia³a jego pecet, znajdzie w „Anatomii PC” odpowied

na wszystkie swoje pytania.

Omówione zosta³y:

• procesory i koprocesory,

• architektura komputerów PC (od XT do architektur wieloprocesorowych),

• obs³uga pamiêci i typy uk³adów pamiêci,

• chipsety, magistrala PCI, DMA, przerwania sprzêtowe, zegar systemowy,

• obs³uga stacji dyskietek, dysków twardych, magistrale ATA, SCSI

i z³¹cze FireWire,

• karty graficzne, magistrala AGP, przetwarzanie wideo i grafiki 3D,

• standardy obs³ugi klawiatury, myszki i innych urz¹dzeñ wejciowych,

• ³¹cza: szeregowe, równoleg³e, USB, IrDA,

• z³¹cze FireWire (NOWOÆ!),

• system oszczêdzania energii (ACPI),

• karty dwiêkowe, synteza FM, WaveTable i standard MIDI,

• przetwarzanie cyfrowego wideo,

• modemy i standardy u¿ywane w transmisji modemowej,

• sieci i karty sieciowe,

• zasilacze awaryjne (UPS),

• BIOS i metody zabezpieczania peceta przed nieuprawnionym dostêpem.

Ksi¹¿kê uzupe³niaj¹ dodatki powiêcone architekturze procesorów ró¿nych

producentów, opis oznaczeñ modu³ów pamiêci, bogata baza adresów internetowych

powiêconych sprzêtowi PC oraz przyk³ad sprzêtowej realizacji wspó³pracy

z magistral¹ ISA. Do „Anatomia PC” do³¹czono CD-ROM zawieraj¹cy przydatne

programy diagnostyczne i narzêdziowe.

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e-mail: helion@helion.pl

Spis treci

Rozdział 1. Mikroprocesor.......................................................................................25

Przetwarzanie rozkazów ...........................................................................................................27

RISC i CISC .......................................................................................................................27

Pipeline ...............................................................................................................................28

Faza pierwsza — pobranie (Prefetch, PF)....................................................................30

Faza druga — dekodowanie (Decode, DE)..................................................................30

Faza trzecia — wykonanie (Execute, EX) ...................................................................30

Faza czwarta — zako,czenie i zapisanie wyników (Write Back, WB) .......................30

Techniki przyspieszania......................................................................................................30

Techniki superskalarne.................................................................................................31

Przemianowywanie rejestrów.......................................................................................31

Przepowiadanie ............................................................................................................34

Optymalizacja kodu......................................................................................................37

Dost5p do pami5ci.....................................................................................................................37

Adresowanie .......................................................................................................................39

Stronicowanie .....................................................................................................................40

Caching .....................................................................................................................................42

Topologie ............................................................................................................................43

Organizacja pami5ci podr5cznej.........................................................................................45

Mapowanie bezpo:rednie (Direct Mapped) .................................................................45

Pełna asocjacja (Fully Associative)..............................................................................45

Asocjacja zespołowa (Set Associative) ........................................................................46

Strategie ..............................................................................................................................46

Write Through ..............................................................................................................47

Write Back....................................................................................................................47

Victim Cache ................................................................................................................47

Pami5? podr5czna procesora 80386....................................................................................47

Okre:lenie trafienia ......................................................................................................49

Decyzja o wymianie linijki (LRU) ...............................................................................50

Obsługa przestrzeni adresowej I/O ...........................................................................................51

Procesor 8086 .....................................................................................................................52

Procesory 80386 i 80486 ....................................................................................................52

Pentium ...............................................................................................................................53

Funkcje kontrolne i sterujCce ....................................................................................................53

BIST....................................................................................................................................54

Kontrola TLB......................................................................................................................54

Kontrola pami5ci podr5cznej ..............................................................................................54

Przej:cie w stan wysokiej impedancji ................................................................................54

JTAG...................................................................................................................................55

Cz5stotliwo:? taktowania..........................................................................................................56

Zasilanie ....................................................................................................................................58

Jak rozpozna? typ procesora? ...................................................................................................60

Czy procesor jest zgodny z układem 80286 lub lepszym? .................................................60

Procesor 8086/88 czy 80186/88?........................................................................................61

Anatomia PC

Procesor 80286 ...................................................................................................................62

Procesor 80386 ...................................................................................................................62

Procesor 486 czy Pentium?.................................................................................................62

Koprocesory ..............................................................................................................................63

Koprocesor 8087.................................................................................................................65

Koprocesor 80287...............................................................................................................66

Koprocesor 80387...............................................................................................................66

Koprocesor i487SX ............................................................................................................67

Rozszerzenia .............................................................................................................................67

MMX ..................................................................................................................................68

Zmiany w architekturze................................................................................................68

Rozpoznanie procesora P55C.......................................................................................70

Nowe rejestry ...............................................................................................................70

Nowe typy danych........................................................................................................73

Nowe rozkazy...............................................................................................................73

Przykłady zastosowa, ..................................................................................................78

3DNow! ..............................................................................................................................80

SSE .....................................................................................................................................80

SSE2 ...................................................................................................................................84

Hyper-Threading (HT)........................................................................................................87

Technologia ..................................................................................................................88

Architektura..................................................................................................................88

Rozpoznanie BIOS .......................................................................................................90

Instalacja.......................................................................................................................90

Efekty ...........................................................................................................................91

Rozdział 2. Architektury komputerów PC .................................................................93

Model PC/XT ............................................................................................................................93

Procesor 8086 .....................................................................................................................93

Procesor 8088 .....................................................................................................................96

Dost5p do pami5ci i przestrzeni wej:cia-wyj:cia ...............................................................97

Kontroler 8288....................................................................................................................98

Pozostałe elementy architektury XT ..........................................................................100

Magistrala ISA 8-bitowa...................................................................................................103

Model AT ................................................................................................................................105

Procesor 80286 .................................................................................................................107

Magistrala ISA 16-bitowa.................................................................................................109

Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium .......................................................................111

EISA .................................................................................................................................112

Wieloprocesorowo:? ..................................................................................................113

Magistrala zewn5trzna................................................................................................113

Kontroler DMA ..........................................................................................................113

Kontroler przerwa, sprz5towych ...............................................................................114

Kontroler magistral.....................................................................................................114

Pami5? konfiguracji....................................................................................................114

MCA .................................................................................................................................114

VESA ................................................................................................................................116

PCI ....................................................................................................................................117

Architektury systemów wieloprocesorowych .............................................................................118

Architektura MPP .............................................................................................................119

Architektura UMA............................................................................................................120

Komunikacja z pami5ciC ............................................................................................121

Caching w systemach multiprocesorowych ...............................................................122

Specyfikacja MP (Intel) ....................................................................................................123

Obsługa przerwa,.......................................................................................................125

Rozruch systemu ........................................................................................................125

Spis treci

Przej:cie do pracy symetrycznej ................................................................................126

System Dual-Pentium z magistralC PCI .....................................................................127

Tabela konfiguracji MP..............................................................................................129

Zastosowania praktyczne..................................................................................................131

Systemy operacyjne....................................................................................................132

Procesory ....................................................................................................................132

Chipsety......................................................................................................................133

Aplikacje ....................................................................................................................135

Granice teoretyczne ....................................................................................................136

Architektura komputerów przeno:nych ..................................................................................137

ZłCcze PCMCIA ...............................................................................................................137

Rozdział 3. Układy pami!ciowe PC ........................................................................139

Pami5ci dynamiczne ...............................................................................................................140

Tryb konwencjonalny (Page Mode) .................................................................................141

Odczyt ........................................................................................................................141

Zapis ...........................................................................................................................141

FPM (Fast Page Mode) .....................................................................................................141

Odczyt ........................................................................................................................143

Zapis ...........................................................................................................................143

EDO (Extended Data Out)................................................................................................143

Odczyt ........................................................................................................................144

Zapis ...........................................................................................................................144

BEDO (Burst EDO) ..........................................................................................................144

Porównanie .......................................................................................................................145

SDRAM ............................................................................................................................146

Linie zewn5trzne ........................................................................................................148

Rozkazy SDRAM.......................................................................................................150

Organizacje logiczne układów SDRAM ....................................................................154

Moduły pami5ciowe................................................................................................................155

Moduły SIMM-30 (SIP) ...................................................................................................156

Moduły SIMM PS/2 .........................................................................................................157

SIMM PS/2 bez parzysto:ci (FPM i EDO) ................................................................157

SIMM PS/2 36-bitowy ...............................................................................................161

System rozpoznawania modułów SIMM ...................................................................162

Moduły DIMM .................................................................................................................162

Buforowane DIMM DRAM .......................................................................................163

Niebuforowane DIMM DRAM..................................................................................166

Niebuforowane DIMM SDRAM................................................................................169

Rozpoznawanie modułu DIMM .................................................................................174

Od:wieManie ............................................................................................................................176

RAS Only..........................................................................................................................177

CBR (CAS before RAS) ...................................................................................................178

Hidden...............................................................................................................................179

Wykrywanie bł5dów i ich korekcja ........................................................................................180

Bł5dy powtarzalne (HE) ...................................................................................................181

Bł5dy sporadyczne (SE) ...................................................................................................181

Kontrola parzysto:ci .........................................................................................................182

Kontrola ECC ...................................................................................................................183

Rozszerzenia standardu magistrali PC-66...............................................................................184

Parametry modułów..........................................................................................................185

Pami5? konfiguracyjna (SPD) ..........................................................................................187

Moduły buforowane..........................................................................................................190

DDR-SDRAM.........................................................................................................................192

Systemy dwukanałowe .....................................................................................................199

DDR-II i DDR-III .............................................................................................................200

Anatomia PC

RDRAM ..................................................................................................................................200

VC-SDRAM ...........................................................................................................................207

HSDRAM ...............................................................................................................................209

Porównanie parametrów pami5ci............................................................................................210

LVTTL..............................................................................................................................211

SSTL_2 .............................................................................................................................212

SSTL_18 ...........................................................................................................................213

RSL ...................................................................................................................................213

Identyfikacja producentów chipów pami5ciowych.................................................................213

Rozdział 4. Układy otoczenia procesora (chipset)...................................................215

Zakres funkcji .........................................................................................................................215

Magistrala FSB .................................................................................................................217

Obsługa pami5ci operacyjnej i magistrali pami5ciowej ...................................................219

Obsługa pami5ci podr5cznej (Cache) ...............................................................................222

Zakres pokrywany przez pami5? podr5cznC.....................................................................225

Układy obsługi podstawki typu Socket 7................................................................................227

Układy współpracujCce z magistralC GTL+ i AGTL+ ...........................................................229

Układy do obsługi procesorów AMD .....................................................................................238

ALi ....................................................................................................................................238

AMD .................................................................................................................................238

nVidia ...............................................................................................................................239

SiS.....................................................................................................................................239

ViA ...................................................................................................................................239

Układy ze zintegrowanC kartC graficznC .................................................................................241

Wewn5trzne magistrale mi5dzyukładowe ..............................................................................244

PCI ....................................................................................................................................247

Hub-Interface, V-Link i MuTIOL ....................................................................................247

RapidIO.............................................................................................................................248

HyperTransport (LDT) .....................................................................................................252

Rozdział 5. Magistrala PCI ....................................................................................255

Gniazda magistrali PCI ...........................................................................................................265

Obsługa przerwa, ...................................................................................................................267

Pami5? konfiguracyjna urzCdze, PCI .....................................................................................269

Identyfikator producenta (Vendor ID)..............................................................................269

Identyfikator urzCdzenia (Device ID) ...............................................................................269

Rejestr polece, (Command) .............................................................................................270

Rejestr stanu (Status) ........................................................................................................271

Numer wersji urzCdzenia (Revision ID) ...........................................................................273

Kod klasy urzCdzenia (Class Code) ..................................................................................273

Rozmiar linii pami5ci podr5cznej (Cache Line Size) .......................................................273

Minimalny czas transmisji (Latency Timer).....................................................................273

Typ nagłówka (Header Type) ...........................................................................................276

BIST (Build-in Self-test) ..................................................................................................277

Adres bazowy (Base Address Registers) ..........................................................................277

WskaPnik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer)...............................................................278

Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID)

i dodatkowy identyfikator urzCdzenia (Subsystem ID) .................................................279

Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address)...............................279

WskaPnik do listy moMliwo:ci (Capabilities Pointer).......................................................280

Linia IRQ (Interrupt Line) ................................................................................................280

Linia INT (Interrupt Pin) ..................................................................................................280

Długo:? transmisji (Min_Gnt) ..........................................................................................281

Cz5sto:? (Max_Lat)..........................................................................................................281

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