Тюменский государственный нефтегазовый университет
Кафедра автоматизации и управления
Методические указания к лабораторной работе №1
"Компоненты персонального компьютера"
Тюмень 2011
Цель работы: Изучение компьютера и его компонентов.
Что такое pc
PC – аббревиатура от Personal Computer (персональный компьютер).
Компания Intel установила несколько современных стандартов аппаратных средств PC, а именно:
PCI (Peripheral Component Interconnect) — интерфейс локальной шины;
AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт) — интерфейс для высокоэффективных видеоадаптеров;
формфактор ATX (ATX – стандарт системных плат, системы питания и корпуса, разработанный Intel и анонсированный в 1995 году; расположение процессора и памяти не оказывает влияния на платы адаптеров, установленные в разъемы системной платы; применяется улучшенная система охлаждения элементов компьютера) системной платы, который заменяет разработанный IBM формфактор Baby-AT, используемый с начала 80-х годов;
формфактор системной платы NLX, заменивший несколько специфичный и обладающий рядом недостатков формфактор LPX, используемый во многих недорогих компьютерах; благодаря таким изменениям теперь эти компьютеры тоже можно модернизировать;
DMI (Desktop Management Interface — настольный интерфейс управления), используемый для выполнения функций управления аппаратными средствами системы;
DPMA (Dynamic Power Management Architecture — динамическая архитектура управления питанием) и APM (Advanced Power Management — усовершенствованное управление питанием) — стандарты управления энергопотреблением в PC.
Типы систем
Классифицировать PC можно двумя способами — по типу программного обеспечения, которое они могут выполнять, и по типу главной шины системной платы компьютера, т.е. по типу шины процессора и ее разрядности. Рассмотрим последнюю классификацию.
Процессор считывает данные, поступающие через внешнюю соединительную шину данных процессора, которая непосредственно соединена с главной шиной на системной плате. Шина данных процессора (или главная шина) также иногда называется локальной шиной, поскольку она локальна для процессора, который соединен непосредственно с ней. Любые другие устройства, соединенные с главной шиной, по существу, могут использоваться так, как при непосредственном соединении с процессором. Если процессор имеет 32-разрядную шину данных, то главная шина процессора на системной плате также должна быть 32-разрядной. Это означает, что система может пересылать в процессор или из процессора за один цикл 32 разряда (бита) данных.
У процессоров разных типов разрядность шины данных различна, причем разрядность главной шины процессора на системной плате должна совпадать с разрядностью устанавливаемых процессоров. В табл. 1 перечислены процессоры, выпускаемые Intel, и указана разрядность их шины данных.
Таблица 1
Процессоры Intel и разрядность их шины данных
Процессор |
Разрядность шины данных |
Разрядность внутренних регистров |
8088 |
8 |
16 |
8086 |
16 |
16 |
286 |
16 |
16 |
386SX |
16 |
32 |
386DX |
32 |
32 |
486 (все модели) |
32 |
23 |
Pentium |
64 |
32 |
Pentium MMX |
64 |
32 |
Pentium Pro |
64 |
32 |
Pentium Celeron/II/III |
64 |
32 |
Pentium II/III Xeon |
64 |
32 |
AMD Duron/Athlon |
64 |
32 |
Pentium IV |
64 |
32 |
Itanium |
64 |
64 |
AMD Athlon 64 |
64 |
64 |
На основе аппаратных средств можно выделить следующие категории систем:
8-разрядные;
16-разрядные;
32-разрядные;
64-разрядные.
С точки зрения разработчика, если не принимать во внимание разрядность шины, архитектура всех систем — от 16- и до 64-разрядных — в основе своей практически не изменялась. Более старые 8-разрядные системы существенно отличаются. Можно выделить два основных типа систем, или два класса аппаратных средств:
8-разрядные системы (класс PC/XT);
16/32/64-разрядные системы (класс АТ).
Здесь PC — это аббревиатура, образованная от personal computer (персональный компьютер), XT — eXTended PC (расширенный PC), а AT — advanced technology PC (усовершенствованная технология PC). Компьютер XT — это практически тот же компьютер PC, но в нем в дополнение к дисководу для гибких дисков, который использовался в базисном компьютере PC для хранения информации, установлен жесткий диск. В этих компьютерах использовались 8-разрядные процессоры 8088 и 8-разрядная шина ISA (Industry Standard Architecture — архитектура промышленного стандарта) для расширения системы.
Шина — имя, данное разъемам расширения, в которые можно установить дополнительные платы.
Шина ISA называется 8-разрядной потому, что в системах класса PC/XT через нее можно отправлять или получать только 8 бит данных за один цикл. Данные в 8-разрядной шине отправляются одновременно по восьми параллельным проводам.
Компьютеры, в которых разрядность шины равна 16 или больше, называются компьютерами класса АТ, причем слово advanced указывает, что их стандарты усовершенствованы по сравнению с базисным проектом, и эти усовершенствования впервые были осуществлены в компьютере IBM AT. AT — обозначение, применявшееся IBM для компьютеров, в которых использовались усовершенствованные разъемы расширения и процессоры (сначала 16-, а позже 32- и 64-разрядные). В компьютер класса АТ можно установить любой процессор, совместимый с Intel 286 или более старшей моделью (включая 386, 486, Pentium, Pentium Pro и Pentium II), причем разрядность системной шины должна быть равна 16 или больше. При проектировании систем самым важным фактором является архитектура системной шины наряду с базисной архитектурой памяти, реализацией запросов прерывания (Interrupt ReQuest — IRQ), прямого доступа к памяти (Direct Memory Access — DMA) и распределением адресов портов ввода-вывода. Способы распределения и функционирования этих ресурсов у всех компьютеров класса АТ похожи.
В первых компьютерах AT использовался 16-разрядный вариант шины ISA, который
расширил возможности первоначальной 8-разрядной шины, применявшейся в компьютерах класса PC/XT. Со временем для компьютеров AT было разработано несколько версий системной шины и разъемов расширения, например:
16-разрядная шина ISA;
16/32-разрядная шина EISA (Extended ISA);
16/32-разрядная PS/2 шина MCA (Micro Channel Architecture);
16-разрядная шина PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), она же PC-Card;
32-разрядная шина PCMCIA, она же Cardbus;
32-разрядная шина VL-Bus (VESA Local Bus);
32/64-разрядная шина PCI (Peripheral Component Interconnect);
32-разрядный графический порт AGP (Accelerated Graphics Port).
Компьютер с любой из упомянутых системных шин по определению относится к классу AT, независимо от того, установлен в нем процессор Intel или совместимый с ним процессор. Однако компьютеры AT с процессором 386 и выше обладают возможностями, которых нет в компьютерах AT первого поколения с процессором 286 (имеются в виду возможности адресации памяти, ее перераспределения и организации 32- и 64-разрядного доступа к данным). Большинство компьютеров с процессором 386DХ и выше имеют 32-разрядную шину и в полной мере используют все ее возможности.
До недавнего времени системы содержали 16-разрядную шину ISA для обеспечения обратной совместимости со старыми или малофункциональными адаптерами. Тем не менее практически во всех современных системных платах разъем ISA был полностью заменен разъемами PCI и AGP. Последний предназначен для установки высокопроизводительных адаптеров. Кроме того, большинство портативных систем используют разъемы PC-Card и Cardbus непосредственно в мобильных устройствах и разъемы ISA и PCI в дополнительных базовых станциях.