Лекция 3. Архитектура пэвм ibm pc и способы подключения внешних устройств

3.1. Функциональная схема пэвм ibm pc/xt Шинная организация персональных компьютеров

Шины персонального компьютера образует группа линий передачи сигналов с адресной информацией, данных, а также управляющих сигналов. Фактически ее можно разделить на три части: адресную шину, шину данных и шину управляющих сигналов. Последнюю следует понимать условно, так как управляющие сигналы в значительной степени рассеяны по системной плате. Уровни этих сигналов определяют состояние системы в данный момент времени.

На адресную шину, состоящую из 20-64 линий, CPU выставляет адрес байта или слова, который будет пересылаться по шине данных в процессор или из него. Кроме того, шина адреса используется CPU для указания адресов периферийных портов (10 линий младших разрядов), с которыми производится обмен данными.

Шина данных состоит из 8-64 линий для двунаправленной передачи байтов и слов. Шина управления формируется сигналами, поступающими непосредственно от CPU, сигналами от системного контроллера, а также сигналами, идущими от других МС и периферийных адаптеров.

Организация системных шин pc/xt

Выше рассматривалась локальная шина L в архитектуре компьютера. Имеется также основная системная шина S для связи системной платы с внешними устройствами. Она выведена на 8 специальных слотов (ламелевые разъемы с дюймовым шагом). В них устанавливаются платы периферийных адаптеров (дисплея, флоппи-диска, винчестера, мыши, принтера и т.д.).

BL BS BX

┌──────┐ ║ ┌───┐ ║ ┌───┐ ║ ┌─────┐

│ CPU ╞══╣ │Buf│ ╠═══╡Buf╞══╬══╡ BIOS│

│ 80X86│ ╠═══╡ ╞═══╣ │ │ ║ ├─────┤

└──────┘ ║ └───┘ ║ └───┘ ╠══╡ PPI ├──── Keyboard

┌──────┐ ║ ┌───┐ ║ ║ ├─────┤

│ COPR ╞══╣ │FDC╞═══╣ ║══╡ PIT ├──── Sound

│ 80X87│ ║ ├───┤ ║ ║ ├─────┤

└──────┘ ║ │HDC╞═══╣ ╠══╡ PIC │

┌──────┐ ║ ├───┤ ║ ║ ├─────┤

│ I/O ╞══╣ │ VA╞═══╣ ╠══╡ DMA │

│ │ ║ └───┘ ║ ║ ├─────┤

└──────┘ ║ ╠══╡ RTC │

┌──────┐ ╔══════════╣ └─────┘

│ │═══╝ ┌───┐ ║

│Device│──────┤PP ╞═══╣ BM

│ │ ├───┤ ║ ┌───┐ ║ ┌─────┐

│ │──────┤SP ╞═══╬═══╡Buf╞══╬══╡ RAM │

└──────┘ └───┘ ║ └───┘ ║ └─────┘

Рис. 3.1. Структура системы PC/XT

CPU - центральный процессор; COPR - математический сопроцессор; I/O - сопроцессор ввода/вывода; Buf - шинный формирователь или регистр (буфер); BIOS - базовая система ввода/вывода (ROM); PPI - программируемый периферийный интерфейс; PIT - программируемый интегральный таймер; PIC - программируемый контроллер прерываний; DMА - контроллер прямого доступа в память; RTC - часы реального времени; RАM - конфигурация ОЗУ; FDC - контроллер флоппи-диска; HDC - контроллер винчестера; VA - видеоадаптер; MD - модем; PP - параллельный порт (Centronics); SP - последовательный порт (RS-232); Device - внешний адаптер или другое устройство.

Линии адреса, идущие от МП, образуют шину L. Для передачи этого адреса на шину S в XT частично, а AT для всех линий имеются специальные буферные регистры-защелки. Эти регистры передают адрес с L на S-шину, но также и разъединяют их в случае необходимости. Например, когда осуществляется прямой доступ к памяти. В этом случае адреса на шину S выставляют контроллер ПДП и так называемые страничные регистры. Таким образом, наличие трех шин позволяет выставлять адреса различным МС.

Все БИС на системной плате, кроме процессора и сопроцессора, подключены к X-шине, в которой имеется адресная часть (XA-шина), линия данных (XD-шина) и управляющие сигналы (XCTRL-шина). Они отделены от процессора двумя буферами: между L- и S-шинами и между S- и X-шинами. Ширина шин данных LD и SD в XT равна 8 бит, а в AT равна 16 бит.

Кроме L-, S-, X-шин в компьютере имеется M-шина для отделения системной шины от оперативной памяти. Ширина MD-шины составляет 16 линий для компьютера AT и 8 линий для XT. Ширина адресной шины MА-шины равна 10 линиям, поскольку переход адреса на нее происходит через мультиплексоры: сначала выставляются младшие 10 разрядов адреса, а затем 10 старших разрядов.