Реферат: ПК на основе процессора INTEL 80286
Шина ISA
Шина ISA разрабатывалась для возможностей микропроцессора Intel 286. Она имела 36 контактный разъем для платы расширения, 16 линий данных и 24 адресных линии. Поэтому имелась возможность обращаться на прямую к 16 Мбайтам памяти. Линий аппаратных прерываний 15, каналов DMA 7. Она полностью включала в себя возможности 8 разрядной шины. Системные платы с шиной ISA допускали возможность синхронизации работы самой шины и микропроцессора разными тактовыми частотами, что позволяло устройствам на платах расширения работать медленнее, чем микропроцессор. Это стало актуальным, когда тактовая частота микропроцессора превысила 10-12 МГц. Шина стала работать асинхронно с процессором на частоте 8 МГц. Теоретическая максимальная скорость передачи 16 Мбайт в секунду.
Шина ESA
Эта шина разрабатывалась для микропроцессора 386 и должна
была обеспечить 32 разрядную передачу данных в том числе и в режиме прямого
доступа к памяти, наибольший возможный объем адресуемой памяти, улучшение
системы прерываний и арбитраж прямого доступа к памяти, автоматическую
конфигурацию системы и плат расширения. В ESA разъем на системной плате
может вставляться кроме специальных ESA плат 8 либо 16 разрядные платы
расширения. Это обеспечивается, что ESA разъемы имеют 2 ряда контактов,
один из которых верхний исполняет сигналы шины ISA, нижний ESA.
Контакты в соединителях ESA расположены, так что рядом с каждым сигнальным
находится контакт земля. Благодаря этому к минимальному сведены вероятности
генерации помех и восприимчивость к помехам. Шина ESA позволяет
адресовать 4Гбайтное адресное пространство. Доступ, к которому может иметь не
только центральный процессор, но и платы управляющих устройств типа Bus master,
т.е. устройства способные управлять передачей данных по шине, а также
устройства имеющие возможность организовать режим прямого доступа к памяти.
Стандарт ESA поддерживает многопроцессорную архитектуру для
интеллектуальных плат с собственными микропроцессорами. Поэтому данные,
например, от контроллера жестких дисков, графических контроллеров, контроллеров
сети могут обрабатываться независимо без загрузки главного процессора.
Теоретическая максимальная скорость передачи в пакетном режиме может достичь 33
Мбайт в секунду, в стандартном не превосходит значения шины ESA. На ESA
предусматривается централизованный метод управления через системный арбитр.
Таким образом, поддерживается использование ведущих устройств на шине. Однако
возможно также представление шины запрашивающим устройствам по циклическому
принципу. В ESA имеется 7 каналов прямого доступа к памяти. Контроллер
прямого доступа к памяти имеет возможность поддерживать 8, 16 и 32 разрядные
режимы передачи данных. В общем случае возможно выполнение 1 из 4 циклов обмена
между устройством прямого доступа к памяти и памятью системы. Это ISA
совместимые циклы, использующие для передачи данных 8 контактов шины, циклы
типа A исполняемые за 6 тактов шины, циклы типа B исполняемые за 4 такта шины и
циклы типа C исполняемые за 1 такт шины. Типы A,B и C поддерживаются 8, 16 и 32
разрядными устройствами, причем возможно автоматическое изменение ширины данных
при передаче в несоответствующие размеры памяти. Приоритет прямого доступа к
памяти может быть либо переменным, либо фиксированным. Линии прерывания шины ISA,
по которым запросы передаются в виде фронтов сигналов, сильно подвержены
импульсным помехам. Поэтому в системе ESA кроме таких, предусматривается
также сигнал прерываний активный по уровню. Для компьютеров с шиной ESA
предусмотрена автоматически конфигурированная система, поэтому обычно с платами
расширения изготовители поставляют специальные файлы конфигурации. Информация,
из которых исполняется на этапе подготовки системы к работе. В архитектуре ESA
предусматривается выделение определенных групп адресов ввода вывода для
конкретных слотов шины, каждому разъему отводят 4 Кбайта адресного диапазона.
Локальные шины
Разработчики компьютеров на микросхемах 386, 486 начали использовать раздельные шины для памяти и устройств ввода вывода, что позволило работать с памятью с наивысшей для нее скоростью, тем не менее, при таком подходе вся система не обеспечивает достаточной производительности, т.к. устройства подключенные через разъемы расширения не могут достичь скорости обмена сравнимой с частотой микропроцессора. В основном это касается работы с контроллерами накопителей и аидеоодаптеров. Для решения данной проблемы стали использоваться локальные шины, связывающие процессор с контроллерами периферии. В настоящее время используются локальные шины VLB и PCI, обе шины позволяют периферийным устройствам работать с тактовой частотой до 32 МГц. Шины PCI относятся к классу пристроек т.к. между локальной шиной процессора и самой PCI находиться специальная микросхема согласующего моста. Спецификация шин PCI позволяет использовать ее вне зависимости от типа процессора. Специальный контроллер обеспечивает разделение управляющих сигналов локальной шиной микропроцессора и PCI шиной и, кроме того, осуществляет арбитраж на PCI. К шине могут подключаться до 10 устройств.
Поскольку каждая плата расширения PCI работает с
разделителем между двумя периферийными устройствами, то общее число разъемов
уменьшится.
Шина работает на фиксированной частоте 33 МГц, предусматривает напряжение
питания для контроллеров 5 и 3,3 V. А также обеспечивает режим их
автоконфигурации. PCI карты на напряжении 5V могут вставляться
только в соответствующие слоты конструктивно отличающихся от слотов для карт с
напряжением 3,3V. Имеются и универсальные PCI адаптеры,
работающие в любом их слотов. Шина PCI может использовать 124 контактный
(32 разрядная передача данных) или 188 контактный разъем (64 разрядная передача
данных). При этом теоретически возможная скорость обмена составляет 132 и 264
Мбайта в секунду. На системной плате устанавливается не больше 3-4 разъемов PCI.
На компьютерах I286 вообще не устанавливались.
Стандарт PCMCIA
Устройства соответствующие первой версии данного стандарта
разрабатывались в качестве альтернативы приводов гибких дисков в портативных
компьютерах.
PCMCIA устройства используются как платы расширения для модулей памяти
модемов, SCSI адаптеров, сетевых карт, звуковых карт, винчестеров, флеш
памяти. Разъем PCMCIA размещается в стандартном отсеке с форм фактором
3,5 или 5,25 дюйма. Первая версия стандарта поддерживала все шины памяти,
включая: DRAM (SRAM, PSRAM, ROM, PROM, UVEPROM, EEPROM, FLASH).
Во второй версии спецификации стандарта появились: поддержка устройств ввода вывода, дополнительный сервис для модулей флеш памяти, поддержка модулей с двойным напряжением питания и XIP механизм.
XIP механизм обеспечивает выполнение программ непосредственно в пространстве PCMCIA модуля памяти, экономя тем самым системную память компьютера. Вместе со второй версией ассоциация PCMCIA разработала новую спецификацию SSIS, которая устанавливает стандартный набор системных приводов для работы с PCMCIA модулей. SSIS выполнена в виде BIOS, что позволяет сохранить независимость аппаратных средств, гарантируя при этом программную совместимость. Позднее был предложен более высокий уровень программных операций в PCMCIA модулях Card Services. Новая версия спецификации позволяет называть PCMCIA модули просто PC Cards.
Стандарт PCMCIA для связи между PC Card и соответствующим устройством адаптера или портом компьютера определяет 68 контактный механический соединитель. 16 разрядов на нем выделены под данные, 26 разрядов под адрес, что позволяет непосредственно адресовать 64 Мбайта памяти. Хотя некоторые выводные контакты предназначены для сигналов необходимых при работе с памятью, эти же контакты могут использоваться и для сигналов рассчитанных на работу с устройствами ввода вывода. Для этого необходима переконфигурация выводов.
На стороне модуля PC Card расположен разъем розетка, ан стороне компьютера соединитель вилка, кроме того, стандарт определяет 3 различных длины контактов соединителей вилки, т.к. подключение и отключение PC Card может происходить при работающем компьютере, то для этого надо, чтобы на модуль сначала подалось напряжение питания, а уж затем напряжение сигнальных линий, соответствующие контакты которых выполнены более длинными.
Вторая версия PCMCIA определяет только 3 типа габаритных размеров для PC Card: тип 1, тип 2 и тип 3. Два первых типа ограничивают размеры PC Card до 54мм в ширину и 85,6мм в длину. PCMCIA модули первого типа имеют толщину 3,3мм, второго типа 5мм в середине и 3,3мм по краям. PC Card третьего типа имеют толщину 10,5мм, для них необходимы слоты двойной высоты, толщина по краям 3,3мм. В таких модулях размещают 1,3 дюймовые винчестеры. В добавление ко второй версии стандарта представляют увеличение длины 1 и 2 типа до 5,73 дюйма. Эта конструкция используется для модулей модемов, на которых устанавливается разъем RJ-11. Кроме габаритных размеров стандарт предписывает размещение переключателя защиты записи внутреннего источника тока, марки изготовителя, температурные режимы (0-55 0С)
Микропроцессор
Микропроцессор INTEL 80286 предусматривает 24-разрядную адресацию,
16-разрядный интерфейс памяти, расширенный набор команд, функции ПДП и
прерываний, аппаратное умножение и деление чисел с плавающей запятой,
объединенное управление памятью, 4-уровневую защиту памяти, виртуальное
адресное пространство на 1 гигабайт (1 073 741 824 байта) для каждой задачи и
два режима работы: режим реальной адресации, совместимый с микропроцессором
8086, и режим защищенной виртуальной адресации.
