MBPentium (MB Pentium 2), страница 2

Программируемый микроконтроллер i8042 применяется в машинах класса АТ. Его встроенное программное обеспечение хранится обычно и в масочном внутреннем ПЗУ и не допускает изменения, в чем, собственно, и нет необходимости. Эта программа обеспечивает вырабатывания запроса прерывания по приему скан-кода от клавиатуры и отработку управляющих команд от центрального процессора. Кроме управления клавиатурой, через программно-управляемые и программно-читаемые линии внешних портов контроллера формируются сигналы управления вентилем Gate A20, аппаратного системного сброса и считываются сигналы от конфигурационных джемперов системной платы. Контроллер 8242В, кроме интерфейса клавиатуры, поддерживает и аналогичный интерфейс дополнительного устройства, например PS/2-Mouse.

Порт ввода, доступный по команде C0h, используется для чтения состояния джемперов и ключа:

Бит 7 - 0=клавиатура заблокирована ключом (KeyLock).

Бит 6 - исходный режим: 0=CGA, 1=MDA.

Бит 5 - системная перемычка: 0=замкнута.

Бит 4 - системное ОЗУ: 0=512 Кбайт и более, 1=256 Кбайт.

Бит 1 - вход данных дополнительного интерфейса.

Бит 0 - вход данных интерфейса клавиатуры.

Порт вывода, доступный для записи и чтения по командам D1h и D0h соответственно, имеет следующее значение бит:

Бит 7 - последовательные данные клавиатуры.

Бит 6 - синхронизация клавиатуры.

Бит 5 - запрос прерывания от дополнительного интерфейса (IRQ12).

Бит 4 - запрос прерывания от клавиатуры (IRQ1).

Бит 3 - синхронизация дополнительного интерфейса.

Бит 2 - последовательные данные дополнительного интерфейса.

Бит 1 - вентиль линии адреса А20 (Gate A20).

Бит 0 - альтернативный сброс процессора (без формирования общего сигнала сброса).

Контроллер расположен в пространстве ввода/вывода по адресам 60h и 64h, причем по чтению скан-кода клавиатуры из порта 60h сохраняется совместимость с PC/XT. Регистр данных контроллера в режиме записи используется для подачи команд, относящихся к клавиатуре и собственно контроллеру. Признаком готовности контроллера к восприятию команд является нулевое значение бита 1 регистра состояния (порт 064h).

9. Батарейная память и часы - CMOS Memory, RTC

В РС ХТ конфигурация оборудования (объем памяти, количество дисководов и т.п.) задавалась DIP переключателями, состояние которых опрашивалось во время POST. В АТ для хранения подобной информации, состав которой расширился, ввели специальную микросхему памяти КМОП небольшого объема, питание которой при выключенном компьютере осуществляется от батарейки. В ту же микросхему поместили и часы-календарь, также питающиеся от той же батарейки. Эта память и часы - CMOS Memory and Real Time Clock (RTC) - стали стандартным элементом архитектуры РС. Содержимое этой памяти и дату сначала модифицировали с помощью внешней загружаемой утилиты SETUP, позже эту утилиту встроили в BIOS. Микросхемы CMOS RTC имеют встроенную систему контроля непрерывности питания, отслеживающую и разряд батареи ниже допустимого уровня. Достоверность информации конфигурирования проверяется с помощью контрольной суммы.

Доступ к ячейкам CMOS RTC осуществляется через порты ввода/вывода 070h (индекс ячейки) и 071h (данные). Поскольку эта память имеет быстродействие порядка единиц микросекунд, между командами записи адреса и чтения/записи данных необходима программная задержка.

10. Компоненты: установка и конфигурирование

Современные системные платы имеют ряд сменных или добавляемых компонентов. В процессе модернизаций (Upgrade) часто меняют процессор, наращивают объем и повышают быстродействие ОЗУ и кэш-памяти, меняют версию BIOS. Эти действия обычно связаны с изменениями аппаратных и программных настроек, о которых и пойдет речь.

11. Оперативная память (DRAM)

Вся оперативная память современных РС располагается на системной плате. Первые модели (ХТ, АТ-286) позволяли наращивать оперативную память при помощи установки в слот ISA специальных карт расширения. Однако быстродействие памяти, подключенной через шину расширения, оставляет желать лучшего. Кроме того, появились компактные модули SIMM, SIPP, а позднее и DIMM, корпуса микросхем памяти стали более емкими, и острота проблемы занимаемой площади спала. По этим причинам уже многие модели АТ-286 и большинство моделей АТ-386 и старше в качестве оперативной памяти не воспринимают память, обнаруженную на модулях расширения, устанавливаемых в слотах шин расширения. Отметим, что были модели АТ-286, у которых модуль памяти устанавливался в специальный слот системной шины, а у некоторых серверных платформ ОЗУ устанавливается на отдельных платах или платах процессоров, но это уже не унифицированные рядовые компьютеры.

В качестве оперативной памяти используют микросхемы динамической памяти (DRAM) различных типов архитектуры:

• Std или FPM - стандартные, они же страничные;

• EDO - с расширенным временем присутствия данных на выходе;

• BEDO - пакетные с расширенным временем присутствия данных на выходе;

• SDRAM - синхронная динамическая память.

По типу упаковки на системную плату устанавливают следующие компоненты:

• DIP-корпуса с двухрядным расположением выводов, разрядностью 1 или 4 бит;

• ZIP-корпуса, с зигзагообразным расположением выводов, разрядностью 1,4 бит;

• SIPP-модули, имеющие 30 штырьковых выводов, разрядностью 8 (9) бит;

• SIMM-30 - модули, имеющие 30 печатных выводов, разрядностью 8 (9) бит (короткие);

• SIMM-72 - модули, имеющие 72 печатных вывода, разрядностью 32 (36 или 40) бит (длинные);

• DIMM - модули, имеющие 168 печатных вывода, разрядностью 64 (72 или 80) бит;

• SODIMM-72 - модули, имеющих 72 печатных вывода, разрядностью 32 (36) бит;

• SODIMM-144 - модули, имеющие 144 печатных вывода, разрядностью 64 (72) бит.

Для системных плат 486 процессоров и старше наиболее популярны модули SIMM-72, в которые упаковывают микросхемы FPM, EDO и довольно редко BEDO. Ожидается рост популярности модулей DIMM, которых существует уже два поколения. В модули DIMM второго поколения устанавливают и микросхемы SDRAM, модули первого поколения до нас почти не дошли

Для конфигурирования системной платы важно знать спецификацию быстродействия применяемой памяти. Для обычной (не синхронной) памяти FPM, EDO, BEDO в качестве спецификации используется время доступа (-80, -70, -60, -50, -40 нс), иногда последний нолик не пишут, и спецификация тех же микросхем представляется как -8, -7, -6, -5, -4. Для синхронной памяти SDRAM в качестве спецификации выступает минимальный период синхронизации (-10, -12, -15 нс), что соответствует времени доступа применяемых запоминающих ячеек 50, 60, 70 нс соответственно. От спецификации быстродействия зависит эффективность (и даже возможность) применения памяти в конкретной системной плате на заданной частоте системной шины. Применение более медленной памяти может привести к появлению дополнительных тактов ожидания при операциях с ОЗУ, что заметно снизит производительность компьютера. Если же попытаться задать временную диаграмму памяти неоправданно быстрой, то работа компьютера скорее всего будет неустойчивой. Для каждого типа памяти и каждой тактовой частоты имеется оптимальная спецификация памяти: менее быстродействующая память приведет к лишним тактам ожидания, более быстродействующая не даст преимуществ, но будет дороже. На временные диаграммы памяти влияет много факторов - задержки сигналов зависят от чипсета, наличия промежуточный буферов, длины проводников платы, количества устанавливаемых модулей и микросхем на них и т.п. Поэтому для каждой модели системной платы оптимальные спецификации для используемых тактовых частот будут свои. Требуемая спецификация быстродействия обычно указывается в документации на системную плату.

Требования к быстродействию памяти:

	FPM	EDO	BEDO	SDRAM
Спецификация	-4, -5, -6, -7	-4, -5, -6, -7	-5, -6, -7	-10, -12, -15
Время доступа(Trac), нс	40, 50, 60, 70	40, 50, 60, 70	50, 60, 70	50, 60, 70
Максимальная частота	50, 33, 28, 25 Мгц	66, 50, 40, 33 Мгц	66, 60, 50 Мгц	100, 80, 66 Мгц
при пакетном цикле чтения	5-3-3-3	5-2-2-2	5-1-1-1	5-1-1-1

Современные чипсеты позволяют во время POST выполнять автоматическую идентификацию типов (а иногда быстродействия) установленных модулей памяти, хотя реализация этой возможности зависит и от применяемой версии BIOS. При конфигурировании памяти в BIOS Setup часто указывают спецификацию быстродействия применяемых модулей, при этом, если используются модули с разным быстродействием, указывают спецификацию самого медленного из них. В некоторых версиях BIOS Setup задают и временные диаграммы в тактах системной шины (выбирают из нескольких возможных значений). Если от компьютера требуется стабильная работа, не следует «разгонять» память относительно рекомендованных диаграмм.

При установке модулей памяти имеются некоторые тонкости при заполнении банков. Во-первых, банк работоспособен, только если он заполнен. Банк для АТ-286 и 386SX состоит из 2 байт, для 386DX и 486 - из 4 байт, а для старших процессоров - из 8 байт. В соответствии с этим выбирается необходимое количество модулей памяти. Во-вторых, если системная плата поддерживает чередование банков (Bank Interleaving), то заполнение всех банков позволяет повысить производительность памяти. Но при этом осложняется наращивание объема памяти в будущем - вместо приобретения дополнительных модулей придется делать их замену, что чуть дороже.

На современных системных платах объем корректно установленной памяти определяется автоматически. Однако память более 16 Мбайт может не восприниматься, если в BIOS Setup разрешено помещение образа ROM BIOS под границу 16 Мбайт.

12. Вторичный кэш (SRAM)

Статическая кэш-память на системной плате стала широко применяться с процессорами 386, 486 и Pentium, производительность которых сильно оторвалась от быстродействия динамической памяти. Кэш на системной плате 486 и Pentium является вторичным (Level 2), поскольку первый уровень кэширования реализуется внутри процессора. У процессоров Pentium pro & Pentium II вторичный кэш с системной платы перекочевал на микросхему (картридж) процессора.

В качестве кэш-памяти применяются следующие типы статической памяти:

• Async SRAM, она же A-SRAM или просто SRAM - традиционная асинхронная память;

• Sync Burst SRAM, или SB SRAM - пакетная синхронная память;

• PB SRAM - пакетно-конвейерная синхронная память.

Конструктивно, вторичный кэш может быть запаян на системную плату или иметь возможность дополнительной установки микросхем в DIP-корпусах в сокеты (только асинхронная память) либо модулей COAST в специальный слот (на них может быть установлена память любого типа). Кроме собственно памяти данных кэша, может потребоваться и установка дополнительной микросхемы TagSRAM (асинхронной для любых типов памяти данных кэша).

Тип устанавливаемых модулей либо однозначно задается системной платой, либо устанавливается перемычками.

Размер кэша часто приходится задавать перемычками.

Требуемое быстродействие микросхем определяется тактовой частотой. Вторичный кэш может быть запрещен в BIOS Setup, кроме того, часто может задаваться политика записи, заметно влияющая на производительность подсистемы памяти.

Хотя вторичный кэш и не является строго обязательным элементом РС, его установка позволяет существенно повысить производительность компьютера в целом.

13. Процессор

Процессоры, установленные в компьютерах ХТ, АТ-286 и АТ-386, обычно заменять не приходится: выходят из строя они сами по себе крайне редко - скорее откажут другие компоненты системной платы. Их замена на более производительные может потребовать радикальных изменений в остальных компонентах или же просто не поддерживаться. В этих компьютерах чаще приходиться сталкиваться с установкой математического сопроцессора. Для этого микросхему достаточно установить в соответствующую колодку и включить опцию сопроцессора в BIOS Setup. Некоторые версии BIOS не имеют специальной опции разрешения и автоматически обнаруживают его присутствие во время POST. В ХТ для включения сопроцессора необходимо переключить соответствующий DIP-переключатель конфигурации.