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PRZYK£ADOW
Anatomia PC.
SPIS TRECI
Wydanie VIII
KATALOG KSI¥¯EK
Autor: Piotr Metzger
ISBN: 83-7361-244-0
Format: B5, stron: 1264
oprawa twarda
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TWÓJ KOSZYK
Ksi¹¿ka „Anatomia PC” to klasyczna pozycja, która doczeka³a siê a¿ omiu wydañ.
Rozproszon¹ i trudno dostêpn¹ wiedzê na temat sprzêtu komputerowego masz teraz
w zasiêgu rêki, w jednym, kompletnym opracowaniu, którego kolejne, aktualizowane
edycje ciesz¹ siê nies³abn¹cym powodzeniem wród czytelników. Tak¿e w tym wydaniu
uwzglêdniono najnowsze rozwi¹zania technologiczne stosowane w komputerach PC.
„Anatomia PC” to nieoceniona pomoc¹ w sytuacjach, gdy komputer nie dzia³a, jak
powinien. Dziêki niej poradzisz sobie nawet z najbardziej z³o¿onymi problemami ze
sprzêtem. Jest to pozycja nie tylko dla profesjonalistów: serwisantów, projektantów
urz¹dzeñ wspó³pracuj¹cych z komputerami PC i programistów. Ka¿dy, kto chce
dowiedzieæ siê, jak dzia³a jego pecet, znajdzie w „Anatomii PC” odpowied
na wszystkie swoje pytania.
Omówione zosta³y:
• procesory i koprocesory,
• architektura komputerów PC (od XT do architektur wieloprocesorowych),
• obs³uga pamiêci i typy uk³adów pamiêci,
• chipsety, magistrala PCI, DMA, przerwania sprzêtowe, zegar systemowy,
• obs³uga stacji dyskietek, dysków twardych, magistrale ATA, SCSI
i z³¹cze FireWire,
• karty graficzne, magistrala AGP, przetwarzanie wideo i grafiki 3D,
• standardy obs³ugi klawiatury, myszki i innych urz¹dzeñ wejciowych,
• ³¹cza: szeregowe, równoleg³e, USB, IrDA,
• z³¹cze FireWire (NOWOÆ!),
• system oszczêdzania energii (ACPI),
• karty dwiêkowe, synteza FM, WaveTable i standard MIDI,
• przetwarzanie cyfrowego wideo,
• modemy i standardy u¿ywane w transmisji modemowej,
• sieci i karty sieciowe,
• zasilacze awaryjne (UPS),
• BIOS i metody zabezpieczania peceta przed nieuprawnionym dostêpem.
Ksi¹¿kê uzupe³niaj¹ dodatki powiêcone architekturze procesorów ró¿nych
producentów, opis oznaczeñ modu³ów pamiêci, bogata baza adresów internetowych
powiêconych sprzêtowi PC oraz przyk³ad sprzêtowej realizacji wspó³pracy
z magistral¹ ISA. Do „Anatomia PC” do³¹czono CD-ROM zawieraj¹cy przydatne
programy diagnostyczne i narzêdziowe.
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Wydawnictwo Helion
ul. Chopina 6
44-100 Gliwice
tel. (32)230-98-63
e-mail: helion@helion.pl
Spis treci
Rozdział 1. Mikroprocesor.......................................................................................25
Przetwarzanie rozkazów ...........................................................................................................27
RISC i CISC .......................................................................................................................27
Pipeline ...............................................................................................................................28
Faza pierwsza — pobranie (Prefetch, PF)....................................................................30
Faza druga — dekodowanie (Decode, DE)..................................................................30
Faza trzecia — wykonanie (Execute, EX) ...................................................................30
Faza czwarta — zako,czenie i zapisanie wyników (Write Back, WB) .......................30
Techniki przyspieszania......................................................................................................30
Techniki superskalarne.................................................................................................31
Przemianowywanie rejestrów.......................................................................................31
Przepowiadanie ............................................................................................................34
Optymalizacja kodu......................................................................................................37
Dost5p do pami5ci.....................................................................................................................37
Adresowanie .......................................................................................................................39
Stronicowanie .....................................................................................................................40
Caching .....................................................................................................................................42
Topologie ............................................................................................................................43
Organizacja pami5ci podr5cznej.........................................................................................45
Mapowanie bezpo:rednie (Direct Mapped) .................................................................45
Pełna asocjacja (Fully Associative)..............................................................................45
Asocjacja zespołowa (Set Associative) ........................................................................46
Strategie ..............................................................................................................................46
Write Through ..............................................................................................................47
Write Back....................................................................................................................47
Victim Cache ................................................................................................................47
Pami5? podr5czna procesora 80386....................................................................................47
Okre:lenie trafienia ......................................................................................................49
Decyzja o wymianie linijki (LRU) ...............................................................................50
Obsługa przestrzeni adresowej I/O ...........................................................................................51
Procesor 8086 .....................................................................................................................52
Procesory 80386 i 80486 ....................................................................................................52
Pentium ...............................................................................................................................53
Funkcje kontrolne i sterujCce ....................................................................................................53
BIST....................................................................................................................................54
Kontrola TLB......................................................................................................................54
Kontrola pami5ci podr5cznej ..............................................................................................54
Przej:cie w stan wysokiej impedancji ................................................................................54
JTAG...................................................................................................................................55
Cz5stotliwo:? taktowania..........................................................................................................56
Zasilanie ....................................................................................................................................58
Jak rozpozna? typ procesora? ...................................................................................................60
Czy procesor jest zgodny z układem 80286 lub lepszym? .................................................60
Procesor 8086/88 czy 80186/88?........................................................................................61
4
Anatomia PC
Procesor 80286 ...................................................................................................................62
Procesor 80386 ...................................................................................................................62
Procesor 486 czy Pentium?.................................................................................................62
Koprocesory ..............................................................................................................................63
Koprocesor 8087.................................................................................................................65
Koprocesor 80287...............................................................................................................66
Koprocesor 80387...............................................................................................................66
Koprocesor i487SX ............................................................................................................67
Rozszerzenia .............................................................................................................................67
MMX ..................................................................................................................................68
Zmiany w architekturze................................................................................................68
Rozpoznanie procesora P55C.......................................................................................70
Nowe rejestry ...............................................................................................................70
Nowe typy danych........................................................................................................73
Nowe rozkazy...............................................................................................................73
Przykłady zastosowa, ..................................................................................................78
3DNow! ..............................................................................................................................80
SSE .....................................................................................................................................80
SSE2 ...................................................................................................................................84
Hyper-Threading (HT)........................................................................................................87
Technologia ..................................................................................................................88
Architektura..................................................................................................................88
Rozpoznanie BIOS .......................................................................................................90
Instalacja.......................................................................................................................90
Efekty ...........................................................................................................................91
Rozdział 2. Architektury komputerów PC .................................................................93
Model PC/XT ............................................................................................................................93
Procesor 8086 .....................................................................................................................93
Procesor 8088 .....................................................................................................................96
Dost5p do pami5ci i przestrzeni wej:cia-wyj:cia ...............................................................97
Kontroler 8288....................................................................................................................98
Pozostałe elementy architektury XT ..........................................................................100
Magistrala ISA 8-bitowa...................................................................................................103
Model AT ................................................................................................................................105
Procesor 80286 .................................................................................................................107
Magistrala ISA 16-bitowa.................................................................................................109
Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium .......................................................................111
EISA .................................................................................................................................112
Wieloprocesorowo:? ..................................................................................................113
Magistrala zewn5trzna................................................................................................113
Kontroler DMA ..........................................................................................................113
Kontroler przerwa, sprz5towych ...............................................................................114
Kontroler magistral.....................................................................................................114
Pami5? konfiguracji....................................................................................................114
MCA .................................................................................................................................114
VESA ................................................................................................................................116
PCI ....................................................................................................................................117
Architektury systemów wieloprocesorowych .............................................................................118
Architektura MPP .............................................................................................................119
Architektura UMA............................................................................................................120
Komunikacja z pami5ciC ............................................................................................121
Caching w systemach multiprocesorowych ...............................................................122
Specyfikacja MP (Intel) ....................................................................................................123
Obsługa przerwa,.......................................................................................................125
Rozruch systemu ........................................................................................................125
Spis treci
5
Przej:cie do pracy symetrycznej ................................................................................126
System Dual-Pentium z magistralC PCI .....................................................................127
Tabela konfiguracji MP..............................................................................................129
Zastosowania praktyczne..................................................................................................131
Systemy operacyjne....................................................................................................132
Procesory ....................................................................................................................132
Chipsety......................................................................................................................133
Aplikacje ....................................................................................................................135
Granice teoretyczne ....................................................................................................136
Architektura komputerów przeno:nych ..................................................................................137
ZłCcze PCMCIA ...............................................................................................................137
Rozdział 3. Układy pami!ciowe PC ........................................................................139
Pami5ci dynamiczne ...............................................................................................................140
Tryb konwencjonalny (Page Mode) .................................................................................141
Odczyt ........................................................................................................................141
Zapis ...........................................................................................................................141
FPM (Fast Page Mode) .....................................................................................................141
Odczyt ........................................................................................................................143
Zapis ...........................................................................................................................143
EDO (Extended Data Out)................................................................................................143
Odczyt ........................................................................................................................144
Zapis ...........................................................................................................................144
BEDO (Burst EDO) ..........................................................................................................144
Porównanie .......................................................................................................................145
SDRAM ............................................................................................................................146
Linie zewn5trzne ........................................................................................................148
Rozkazy SDRAM.......................................................................................................150
Organizacje logiczne układów SDRAM ....................................................................154
Moduły pami5ciowe................................................................................................................155
Moduły SIMM-30 (SIP) ...................................................................................................156
Moduły SIMM PS/2 .........................................................................................................157
SIMM PS/2 bez parzysto:ci (FPM i EDO) ................................................................157
SIMM PS/2 36-bitowy ...............................................................................................161
System rozpoznawania modułów SIMM ...................................................................162
Moduły DIMM .................................................................................................................162
Buforowane DIMM DRAM .......................................................................................163
Niebuforowane DIMM DRAM..................................................................................166
Niebuforowane DIMM SDRAM................................................................................169
Rozpoznawanie modułu DIMM .................................................................................174
Od:wieManie ............................................................................................................................176
RAS Only..........................................................................................................................177
CBR (CAS before RAS) ...................................................................................................178
Hidden...............................................................................................................................179
Wykrywanie bł5dów i ich korekcja ........................................................................................180
Bł5dy powtarzalne (HE) ...................................................................................................181
Bł5dy sporadyczne (SE) ...................................................................................................181
Kontrola parzysto:ci .........................................................................................................182
Kontrola ECC ...................................................................................................................183
Rozszerzenia standardu magistrali PC-66...............................................................................184
Parametry modułów..........................................................................................................185
Pami5? konfiguracyjna (SPD) ..........................................................................................187
Moduły buforowane..........................................................................................................190
DDR-SDRAM.........................................................................................................................192
Systemy dwukanałowe .....................................................................................................199
DDR-II i DDR-III .............................................................................................................200
6
Anatomia PC
RDRAM ..................................................................................................................................200
VC-SDRAM ...........................................................................................................................207
HSDRAM ...............................................................................................................................209
Porównanie parametrów pami5ci............................................................................................210
LVTTL..............................................................................................................................211
SSTL_2 .............................................................................................................................212
SSTL_18 ...........................................................................................................................213
RSL ...................................................................................................................................213
Identyfikacja producentów chipów pami5ciowych.................................................................213
Rozdział 4. Układy otoczenia procesora (chipset)...................................................215
Zakres funkcji .........................................................................................................................215
Magistrala FSB .................................................................................................................217
Obsługa pami5ci operacyjnej i magistrali pami5ciowej ...................................................219
Obsługa pami5ci podr5cznej (Cache) ...............................................................................222
Zakres pokrywany przez pami5? podr5cznC.....................................................................225
Układy obsługi podstawki typu Socket 7................................................................................227
Układy współpracujCce z magistralC GTL+ i AGTL+ ...........................................................229
Układy do obsługi procesorów AMD .....................................................................................238
ALi ....................................................................................................................................238
AMD .................................................................................................................................238
nVidia ...............................................................................................................................239
SiS.....................................................................................................................................239
ViA ...................................................................................................................................239
Układy ze zintegrowanC kartC graficznC .................................................................................241
Wewn5trzne magistrale mi5dzyukładowe ..............................................................................244
PCI ....................................................................................................................................247
Hub-Interface, V-Link i MuTIOL ....................................................................................247
RapidIO.............................................................................................................................248
HyperTransport (LDT) .....................................................................................................252
Rozdział 5. Magistrala PCI ....................................................................................255
Gniazda magistrali PCI ...........................................................................................................265
Obsługa przerwa, ...................................................................................................................267
Pami5? konfiguracyjna urzCdze, PCI .....................................................................................269
Identyfikator producenta (Vendor ID)..............................................................................269
Identyfikator urzCdzenia (Device ID) ...............................................................................269
Rejestr polece, (Command) .............................................................................................270
Rejestr stanu (Status) ........................................................................................................271
Numer wersji urzCdzenia (Revision ID) ...........................................................................273
Kod klasy urzCdzenia (Class Code) ..................................................................................273
Rozmiar linii pami5ci podr5cznej (Cache Line Size) .......................................................273
Minimalny czas transmisji (Latency Timer).....................................................................273
Typ nagłówka (Header Type) ...........................................................................................276
BIST (Build-in Self-test) ..................................................................................................277
Adres bazowy (Base Address Registers) ..........................................................................277
WskaPnik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer)...............................................................278
Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID)
i dodatkowy identyfikator urzCdzenia (Subsystem ID) .................................................279
Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address)...............................279
WskaPnik do listy moMliwo:ci (Capabilities Pointer).......................................................280
Linia IRQ (Interrupt Line) ................................................................................................280
Linia INT (Interrupt Pin) ..................................................................................................280
Długo:? transmisji (Min_Gnt) ..........................................................................................281
Cz5sto:? (Max_Lat)..........................................................................................................281
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