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Kompendium. Wydanie IV
Autor: Piotr Metzger
ISBN: 978-83-246-1120-1
Format: A5, stron: 440
Wydawnictwo Helion
ul. Koľciuszki 1c
44-100 Gliwice
tel. 032 230 98 63
e-mail: helion@helion.pl
Odkryj wszystkie tajemnice komputera
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Na czym polega obsĀuga przerwaĺ?
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Jakie sĴ mechanizmy dostķpu do pamiķci konfiguracyjnej?
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Jak optymalnie wykorzystaě powierzchniķ dysku?
âAnatomia PC. Kompendium. Wydanie IVÒ to kolejna edycja bestsellerowego
podrķcznika, zawierajĴcego najaktualniejsze, wyczerpujĴce informacje w zakresie
architektury wspĀczesnych komputerw PC. Ta ksiĴŃka wprowadzi Ciķ w tajniki
budowy poszczeglnych elementw komputera Ð od zagadnieĺ podstawowych,
po najbardziej zaawansowane. Jest to wiķc lektura obowiĴzkowa serwisantw,
administratorw sieci, projektantw urzĴdzeĺ peryferyjnych, zaawansowanych
programistw oraz wszystkich uŃytkownikw komputerw, ktrzy chcieliby
samodzielnie poradziě sobie z usterkami i rozbudowĴ swojego peceta.
KsiĴŃka âAnatomia PC. Kompendium. Wydanie IVÒ stanowi kompletne łrdĀo wiedzy,
bķdĴce nieocenionĴ pomocĴ w przypadku jakichkolwiek problemw z Twoim sprzķtem.
Dowiesz siķ z niej wszystkiego o wewnķtrznej strukturze poszczeglnych komponentw
komputera. Poznasz ich funkcje oraz mechanizmy dziaĀania, a takŃe zrozumiesz
wszelkie interakcje zachodzĴce pomiķdzy nimi. Dziķki temu szybko zdiagnozujesz
i usuniesz ewentualne usterki oraz optymalnie dobierzesz podzespoĀy do rozbudowy
peceta. Staniesz siķ ľwiadomym uŃytkownikiem nowoczesnych technologii, co pozwoli
Ci wykorzystywaě maksimum ich moŃliwoľci.
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Mikroprocesory
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Architektury komputerw PC
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UkĀady pamiķciowe
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UkĀady otoczenia procesora
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KanaĀ DMA
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Magistrale ISA, PCI i AGP, PCI-Express
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ÿĴcza i rŃne rodzaje pamiķci
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Karty graficzne i dłwiķkowe
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Zasilacz
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BIOS i jego program konfiguracyjny
Poznaj fascynujĴce wnķtrze swojego komputera!
Anatomia PC.
Spis tre!ci
Rozdzia 1. Mikroprocesor ........................................................................ 11
Przetwarzanie rozkazów .......................................................................................... 12
RISC i CISC ..................................................................................................... 12
Przetwarzanie potokowe .................................................................................. 13
Techniki przyspieszania ................................................................................... 15
Dost%p do pami%ci ................................................................................................... 15
Stronicowanie ................................................................................................... 17
Pami%ci podr%czne ................................................................................................... 17
Topologie .......................................................................................................... 20
Organizacja pami%ci podr%cznej ...................................................................... 21
Strategie ............................................................................................................ 22
Pami%+ niezale!na lub wspó"dzielona .............................................................. 23
Obs"uga przestrzeni adresowej I/O ......................................................................... 24
Funkcje kontrolne i steruj$ce .................................................................................. 25
Cz%stotliwo#+ taktowania ........................................................................................ 26
Magistrala FSB: Intel ....................................................................................... 26
Magistrala FSB: AMD ..................................................................................... 27
Magistrala HT: AMD ....................................................................................... 27
Mno!niki ........................................................................................................... 27
Blokada mno!nika ............................................................................................ 27
Cz%stotliwo#+ taktowania mikroprocesora a pozosta"e magistrale .................. 28
Zasilanie ................................................................................................................... 28
Rozszerzenia ............................................................................................................ 30
MMX ................................................................................................................ 30
3DNow! ............................................................................................................ 33
SSE ................................................................................................................... 34
SSE2 ................................................................................................................. 36
SSE3 ................................................................................................................. 37
SSSE3 ............................................................................................................... 39
Hyper-Threading (HT) ..................................................................................... 39
Przetwarzanie 64-bitowe ......................................................................................... 41
Metoda firmy Intel: Itanium ............................................................................. 42
Metoda firmy AMD: Opteron .......................................................................... 44
Przysz"o#+ przetwarzania 64-bitowego ............................................................48
4
Anatomia PC. Kompendium
Przyk"ady mikroprocesorów .................................................................................... 49
Rodzina AMD K10 .......................................................................................... 49
Rodzina Intel Core ............................................................................................ 54
Rozdzia 2. Architektury komputerów PC .................................................. 59
Model PC/XT .......................................................................................................... 59
Dost%p do pami%ci i przestrzeni wej#cia-wyj#cia ............................................ 60
Magistrala ISA 8-bitowa .................................................................................. 64
Model AT ................................................................................................................ 66
Procesor 80286 ................................................................................................. 69
Magistrala ISA 16-bitowa ................................................................................ 70
Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium ....................................................... 72
EISA ................................................................................................................. 74
MCA ................................................................................................................. 76
VESA ................................................................................................................ 78
PCI, PCI-X i PCI Express ................................................................................ 79
Rozdzia 3. Uk ady pami"ciowe PC ........................................................... 81
Pami%ci dynamiczne ................................................................................................ 82
Tryb konwencjonalny (Page Mode) ................................................................. 83
FPM (Fast Page Mode) .................................................................................... 83
EDO (Extended Data Out) ............................................................................... 84
SDRAM ............................................................................................................ 85
Modu"y pami%ciowe ................................................................................................ 88
Modu"y SIMM-30 (SIP) ................................................................................... 89
Modu"y SIMM PS/2 ......................................................................................... 90
Modu"y DIMM 168-pin ................................................................................... 91
Od#wie!anie ............................................................................................................. 96
Wykrywanie b"%dów i ich korekcja ......................................................................... 98
B"%dy powtarzalne (HE) ................................................................................... 99
B"%dy sporadyczne (SE) ................................................................................... 99
Kontrola parzysto#ci ......................................................................................... 99
Kontrola ECC .................................................................................................100
Rozszerzenia PC-66, PC-100, PC-133 ..................................................................100
Oznaczenia modu"ów DIMM ................................................................................101
Modu"y buforowane .......................................................................................102
DDR SDRAM ........................................................................................................102
DDR2 SDRAM .....................................................................................................108
Modu"y DIMM DDR2 ...................................................................................109
DDR3 SDRAM ..............................................................................................111
Modu"y DIMM DDR3 ...................................................................................111
Modu"y FB-DIMM .........................................................................................114
Porównanie parametrów pami%ci ..........................................................................115
Systemy dwukana"owe ...................................................................................116
Rozdzia 4. Uk ady otoczenia procesora .................................................. 119
Zakres funkcji ........................................................................................................119
Magistrala FSB ...............................................................................................122
Obs"uga pami%ci operacyjnej i magistrali pami%ciowej ................................125
Okno adresowe wej#cia-wyj#cia ....................................................................125
Uk"ady wspó"pracuj$ce z magistral$ GTL+ i AGTL+ .........................................126
Uk"ady do obs"ugi procesorów AMD ...................................................................137
Rodzina K7 .....................................................................................................139
Rodzina Hammer ............................................................................................139
Spis tre#ci
5
Wewn%trzne magistrale mi%dzyuk"adowe .............................................................145
PCI ..................................................................................................................146
Hub-Interface/V-Link .....................................................................................147
RapidIO ..........................................................................................................147
HyperTransport (LDT) ...................................................................................149
DMI ................................................................................................................151
Rozdzia 5. Magistrala PCI ..................................................................... 153
Gniazda magistrali PCI .........................................................................................162
Obs"uga przerwa' ..................................................................................................163
Przerwania zg"aszane komunikatem .....................................................................166
Pami%+ konfiguracyjna urz$dze' PCI ...................................................................166
Identyfikator producenta (Vendor ID) ...........................................................167
Identyfikator urz$dzenia (Device ID) ............................................................167
Rejestr rozkazów (Command) ........................................................................168
Rejestr stanu (Status) ......................................................................................169
Numer wersji urz$dzenia (Revision ID) ........................................................170
Kod klasy urz$dzenia (Class Code) ...............................................................171
Rozmiar linii pami%ci podr%cznej (Cache Line Size) ....................................173
Minimalny czas transmisji (Latency Timer) ..................................................174
Typ nag"ówka (Header Type) ........................................................................175
BIST (Build-in Self-test) ................................................................................175
Adres bazowy (Base Address Registers) .......................................................175
Wska&nik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer) ............................................177
Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID)
i dodatkowy identyfikator urz$dzenia (Subsystem ID) .............................177
Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address) ............178
Wska&nik do listy mo!liwo#ci (Capabilities Pointer) ........................................178
Linia IRQ (Interrupt Line) ..............................................................................179
Linia INT (Interrupt Pin) ................................................................................179
D"ugo#+ transmisji (Min_Gnt) .......................................................................179
Cz%sto#+ (Max_Lat) .......................................................................................179
Mechanizmy dost%pu do pami%ci konfiguracyjnej ...............................................180
Pierwszy mechanizm dost%pu do pami%ci konfiguracyjnej ...........................180
Drugi mechanizm dost%pu do pami%ci konfiguracyjnej ................................181
PCI BIOS ........................................................................................................182
Autokonfiguracja urz$dze' PCI ............................................................................182
Rozwój PCI i inne magistrale ................................................................................182
PCI-32/66 MHz i PCI-64 ...............................................................................183
PCI-X ..............................................................................................................184
PCI Express ....................................................................................................185
Rozdzia 6. Kana DMA ........................................................................... 191
Uk"ad scalony 8237A ............................................................................................192
Tryby pracy kontrolera DMA ................................................................................194
Programowanie kontrolerów DMA .......................................................................196
Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/XT ...........................197
„Sztuczne” porty komputera PC/XT ..............................................................197
Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/AT ...........................198
„Sztuczne” porty komputera PC/AT ..............................................................199
Budowa rejestrów wewn%trznych .........................................................................200
Rejestr !$da' (port 009h w PC/XT, 009h i 0D2h w PC/AT) ........................200
Rejestr stanu (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) .........................200
Rejestr rozkazów (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ..................200
Rejestr maski kana"u (port 00Ah w PC/XT, 00Ah i 0D4h w PC/AT) ..........201
6
Anatomia PC. Kompendium
Rejestr maskuj$cy (port 00Fh w PC/XT, 00Fh i 0DEh w PC/AT) ...............202
Rejestr trybu (00Bh w PC/XT, 00Bh i 0D6h w PC/AT) ...............................202
Przebieg transmisji ................................................................................................203
Komputery IBM PC i PC/XT .........................................................................203
Komputer IBM PC/AT ...................................................................................204
Rozdzia 7. System obs ugi przerwa$ sprz"towych ................................... 207
Uk"ad scalony 8259A (PIC) ..................................................................................209
Cykl przyj%cia zg"oszenia ......................................................................................210
Kaskadowe "$czenie kontrolerów przerwa' ..........................................................211
Fazy obs"ugi przerwa' pochodz$cych od uk"adu Slave .....................................213
Programowanie kontrolera przerwa' ....................................................................214
Inicjowanie pracy uk"adu ...............................................................................214
Polling ....................................................................................................................218
Przerwanie niemaskowalne (NMI) ........................................................................218
Obs"uga przerwa' pochodz$cych z magistral ISA, PCI i AGP ............................219
Kontroler APIC .....................................................................................................223
Strona sprz%towa ............................................................................................223
Obs"uga APIC przez OS .................................................................................226
Przerwania zg"aszane komunikatem .....................................................................230
Rozdzia 8. Obs uga dysku twardego ....................................................... 233
Budowa kontrolera ................................................................................................233
Fizyczna organizacja danych i formatowanie .......................................................234
Formatowanie niskiego poziomu ...................................................................234
Formatowanie wysokiego poziomu ...............................................................235
Wykrywanie i korekcja b"%dów .............................................................................235
Standard AT-BUS .................................................................................................238
Z"$cze fizyczne ...............................................................................................240
Dost%p CPU do dysku AT-BUS .....................................................................243
Rozszerzenia standardu pierwotnego ....................................................................244
Wzrost pojemno#ci dysków ...................................................................................246
Ograniczenia pojemno#ci dysków twardych .................................................247
Obs"uga du!ych dysków .................................................................................247
Podnoszenie pasma przepustowego magistrali .....................................................248
Tryby PIO .......................................................................................................249
Tryby DMA ....................................................................................................250
Tryb Ultra DMA/33 .......................................................................................251
Tryb Ultra DMA/66 .......................................................................................255
Tryby Ultra ATA/100 i Ultra ATA/133 .........................................................257
Blok informacyjny .................................................................................................257
Realizacja rozkazu Identify Device ...............................................................258
Lista rozkazów .......................................................................................................258
Funkcje oszcz%dno#ciowe .....................................................................................259
System PM ......................................................................................................259
System APM ...................................................................................................261
Serial ATA .............................................................................................................262
Cechy Serial ATA ..........................................................................................263
Tryb kompatybilno#ci i natywny ...................................................................265
Wykorzystanie powierzchni dyskowej .................................................................266
Proces "adowania systemu operacyjnego .......................................................266
MBR i tablica partycji ....................................................................................267
System danych i FSBR ...................................................................................269
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