Intel за всеки от НАС: Компютърна система IBM/ AT I80486

Компютърна система IBM /AT I80486

1. Блокова схема на ДП с процесор I80486.

ДП на 80486 има следните основни блокове;
Процесор 80486 – при DX версията в него е вграден копроцесора;
Oператижна памет DRAM;
Cache памет SRAM - L2 разположена на ДП и L1 вградена в поцесора;
Набор от чипсетове на фирма SiS - включва следните три чипа, на които са реализирани схеми със следните функции:

v SiS85C401: интерфейс за управление на централния процесор

· контролер на кеш паметта

· DRAM контролер

· Настройка на скритата памет (Shadow RAM)

· Превключване на линията А20

· Настройка за припокриване и разделяне на паметта на страници

· Интерфейс за опционален копроцесор Weitek (4167)

v SiS85C402:контролер на шината/буфер за данни

· Управление на шината ISA

· Настройка на такта на шината

· Логика за проверка по четност

· Логика за немаскируемите прекъсвания

· Логика за състоянията за изчакване

v SiS85C403: периферен контролер

· Два контролера за обработка на прекъсванията 8259

· Два DMA контролера 8237

· 74LS612 – регистър за DMA контролерите

· Таймер/брояч 8254

· Часовник/CMOS-RAM MC146818

· Различни интерфейси за съгласуване към периферната шина (Pheriferal Bus)

· Контролер за клавиатурата 8042 - за преобразуване на подаваните от клавиатурата данни

· Буфери - за свързване на отделните шини, които работят с различни честоти

2. Процес на хардуерни прекъсвания

Архитектурата на микропроцесорите предвижда възможност за прекъсване на последователността на изпълнение на командите, определени от алгоритъма на програмата. Прекъсванията се използват от различни хардуерни устройства, за да сигнализират (уведомят) дънната платка и микропроцесора, че трябва да бъде изпълнена някаква заявка.

Сигнализацията за прекъсване се предава по специални линии за заявка за прекъсванията IRQ (Interrupt request line). Те се намират на дънната платка и се свързват с разширителните слотове, в които се намират контролерните платки за хардуерните устройства. Когато възникне дадено прекъсване, управлението на системата се поема от специална програма, която най-напред записва съдържанието на всички регистри на процесора в паметта на стека, след което се обръща към таблицата с векторите на прекъсванията. Векторна таблица на прекъсванията съдържа списък с адреси в паметта, съответстващи на линиите на прекъсванията. В зависимост от това, кое прекъсване е възникнало, се стартира съответстващата му програма за обработка.

Указателите във векторната таблица съдържат адресите на използваните софтуерни драйвери, които обслужват картата генерирала прекъсването. След като дадена подпрограма приключи с изпълнение на действията, които се изискват от заявката, софтуерът за управление на прекъсванията връща съдържанието на регистрите от стека и системата продължава да изпълнява програмата съгласно алгоритъма.

Хардуерните прекъсвания имат номера, определящи приоритетите им едно пред друго. Обикновено прекъсванията с по-малки номера имат по-висок приоритет. Прекъсванията с по-висок приоритет имат предимство пред тези с по-нисък приоритет. Понякога системата може да се претовари ако възникнат повече прекъсвания в малък интервал от време. Тогава се изчерпва стековата памет (за по-старите компютри) и системата увисва.

Управлението на прекъсванията се извършва от специална логическо устройство, което се нарича контролер на прекъсванията. Контролерът на прекъсванията получава заявки за прекъсвания от различните хардуерни устройства посредством линиите за заявки за прекъсвания IRQ. В първите РС, използващи 8 битовата шина ISA, контролерът на прекъсванията се свързваше с хардуерните устройства посредством осем IRQ линии.

С появата на РС АТ (i80286) броят на външните хардуерни прекъсвания беше увеличен. Броят на прекъсванията беше удвоен до 16, като се използваха два контролера на прекъсванията Intel 8259. Двата контролера се свързват каскадно, при което прекъсванията, генерирани от втория контролер се подават през неизползваното IRQ2 на първия контролер. Тази схема осигурява само 15 налични прекъсвания, като IRQ става недостъпно. Схемата на контролерите на прекъсвания и линиите за заявки е показана на фиг. 2.9.

фиг.2.9

По начина на възникване прекъсванията биват апаратни и програмни прекъсвания и изключения на CPU. Апаратните (хардуерни) прекъсвания се генерират, когато дадено устройство или модул трябва да ‘привлекат’ вниманието на CPU. За тези прекъсвания се използват IRQ линиите. Хардуерните прекъсвания понякога се наричат маскируеми прекъсвания, което означава че прекъсванията могат да бъдат маскирани, т.е изключени за кратко време, докато CPU е зает с други по-важни операции. Отговорността за правилното и ефективно управление на прекъсванията се възлага на BIOS и другите системни програми. Немаскируемите прекъсвания се използват, когато не е възможно забавяне на заявката.

3. Локална шина VЕSA(Video Electronics Standards Assiciation)

Шината може да предава по 32 бита едновременно, позволявайки потокът от данни да се прехвърля между процесора и съвместима видео подсистема или дисково устройство с пълна ширина на шината за данни на 486 процесора. Максималната пропускателна способност е 133 МВ/сек. По същество тази шина не е нищо друго освен чиста процесорна шина на 486.

4. Характеристика на І80486

Микропроцисорът І80486 преставлява разширен процесор 386, който не разполага с нови режими на работа но има 6 нови команди. Процесорът І80486 разполага с вграден математически копроцесор, контролер за управление на кеш-паметта, както и със собствена кеш-памет с капацитет 8 КВ. На практика в един чип са интегрирани компоненти, които преди това са се намирали на дънната платка като отделни схеми. Интегрираната в процесора І80486 кеш-памет е памет от първо ниво. На дънната платка се намира важната за бързодействието кеш-памет от второ ниво, като капацитета й най-често е 256 КВ. Двата вида кеш- памет се управляват от интегриран в процесора кеш- контролер.

Процесор І80486 DX - произвежда се по CMOS технология, която осигурява ниска консумация на енергия. Притежава 32-битови вътрешни регистри, 32- битова външна шина за данни и 32-битова адресна шина. В чипа си съдържа 1,2 милиона транзистора. Предлага се в 168 изводен PGA корпус, 196 изводен PQFP корпус и 208 изводен SQFP корпус.

Процесор І80486 SX- създаден е като евтин вариант на 486. Той е идентичен с І80486 DX, като единствената разлика е, че няма вграден математически копроцесор. Предлага се в 168 изводен корпус.

Процесор І80486 DX2 той удвоява честотата, т. е. процесорът работи с вътрешна честота, която е два пъти по-голяма от тази на системата. Единствената част на процесора, която не работи с удвоена честота е шинният интерфейс. Предлага се в 168 и 169 изводен PGA корпус. Процесор І80486 DX2- 50 (на 50 МНz) замества процесор І80486 DX работещ на 25 МНz.

Процесор І80486 DX4 той работи и утроена тактова честотата, т. е. процесорът работи с вътрешна честота, която е три пъти по-голяма от тази на системата. Работи при по-ниско захранващо напрежение и затова се нуждае само от пасивно охлаждане. Процесор І80486 DX2- 33 (на 33,33 МНz) замества процесор І80486 DX работещ на 100 МНz.

Процесор І80486 Over Drive е предназначен главно за SX и DX2 системи, притежаващи Socket 2 и Socket 3.

5. Характеристика на CISC( Complex Instruction Set Computer):

Са процесори с разширен набор от инструкции. В зависимост от архитектурата си микропроцесорите се делят на:

a) Фон Нойманова архитектура – при нея инструкциите и данните се извличат от една памет по една магистрала; микропроцесорите използващи тази архитектура се наричат CISC / с разширен набор от инструкции/

b) HARVARD ахитектура – чрез нея се подобрява бързодействието; при нея програмата и данните са в отделни памети и достъпа до тях става по различни магистрали; микропроцесорите използващи тази архитектура се наричат RISC /със съкратен набор от инструкции.