Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1
Jak działa komputer?
Nowe wydanie książki zostało gruntownie zmienione w celu uwzględnienia zarówno
zmian w technice komputerowej jak i dostosowania podręcznika do wymagań nowej formy
egzaminu potwierdzającego kwalifikacje zawodowe w zawodzie technik informatyk.
Całość pracy składa się z 2 części.
Pierwsza część omawia architekturę i działanie komputera.
Druga część prezentuje działanie urządzeń peryferyjnych i ich współpracę z
jednostką centralną.
W części pierwszej omówiono budowę i działanie układów wchodzących w
skład jednostki centralnej oraz architekturę współczesnego komputera klasy PC.
Poszczególne tematy obejmują:
podstawy działania układów cyfrowych i mikroprocesorowych,
działanie mikroprocesorów rodziny Intel x86,
budowę płyt głównych komputerów klasy IBM PC,
standard Plug and Play,
standardy magistrali rozszerzającej,
budowę zasilaczy komputerów typu IBM/PC.
Omawiane są też zagadnienia dotyczące pamięci: działanie pamięci
półprzewodnikowych (w tym SDR i DDR DRAM, RDRAM), działanie pamięci cache oraz
pamięci wirtualnej.
Książka przeznaczona jest dla słuchaczy szkół policealnych o specjalności technik
informatyk, dla uczniów technikum o specjalności systemy mikroprocesorowe oraz dla
każdego, kto jest zainteresowany tym jak działa komputer.
Przedmowa 9
Wstęp . 11
1. Komputer PC od zewnątrz. 13
1.1. Elementy zestawu komputerowego 13
1.2. Podzespoły wchodzące w skład jednostki centralnej . 16
2. Układy cyfrowe 21
Wstęp . 21
2.1. Podstawy działania układów cyfrowych. 21
2.1.1. Idea działania układów cyfrowych. 21
2.1.2. Poziomy logiczne . 22
2.1.3. System dwójkowy i szesnastkowy . 24
2.1.4. Kodowanie informacji 27
2.1.4.1. Przykłady kodów liczbowych . 29
2.1.4.2. Kod ASCII i jego następcy 30
2.1.4.2. Kodowanie informacji ciągłej . 33
2.1.5. Bramki logiczne i operatory (działania) logiczne 34
2.1.6. Przykładowe parametry układów cyfrowych . 40
2.1.6.1. Parametry graniczne 41
2.1.6.2. Parametry charakterystyczne. 41
2.1.7. Podział układów cyfrowych . 42
2.1.7.1. Układy kombinacyjne i sekwencyjne 42
2.1.7.2. Układy asynchroniczne i synchroniczne . 43
2.1.7.3. Stopień scalenia układów cyfrowych 44
2.2. Cyfrowe układy funkcjonalne. 45
2.2.1. Arytmetyka dwójkowa . 45
2.2.1.1. Dodawanie binarne 45
2.2.1.2. Zapis liczb ze znakiem 49
2.2.1.3. Zapis części całkowitej i ułamkowej. 52
2.2.1.4. Zapis stało- i zmiennoprzecinkowy. 53
2.2.1.5. Norma IEEE Standard 754 55
2.2.2. Przykładowe układy arytmetyczne. 56
2.2.2.1. Sumator równoległy n-bitowy. 56
2.2.2.2. Jednostka arytmetyczno-logiczna . 57
2.2.3. Układy z pamięcią 59
2.2.3.1. Przerzutniki . 59
2.2.3.2. Rejestry 62
2.2.3.3. Liczniki . 64
2.2.4. Dekodery i kodery priorytetu . 65
2.2.5. Multipleksery . 67
2.2.6. Bramki trójstanowe 68
2.2.7. Pojęcie i zasada działania magistrali 69
2.3. Pamięci . 71
2.3.1. Podstawowe definicje dotyczące pamięci 71
2.3.2. Podział pamięci 72
2.3.3. Organizacja pamięci. 73
2.3.4. Łączenie układów pamięci . 75
2.3.4.1. Zwiększanie długości słowa 75
2.3.4.2. Zwiększanie liczby słów w pamięci 77
2.3.5. Pamięci dynamiczne RAM. 78
2.3.5.1. Obsługa asynchronicznych pamięci DRAM . 78
2.3.5.2. Odmiany pamięci dynamicznych 83
2.3.6. Moduły pamięci 95
3. Podstawy architektury komputera 105
Wstęp . 105
3.1. Pojęcie systemu mikroprocesorowego 105
3.1.1. System mikroprocesorowy a specjalizowany układ cyfrowy 105
3.1.2. Schemat blokowy systemu mikroprocesorowego 106
3.1.2.1. Architektura z Princeton 108
3.1.2.2. Architektura harwardzka . 108
3.2. Modułowa budowa komputera – pierwsze przybliżenie 110
3.3. Podstawy działania mikroprocesora . 111
3.3.1. Schemat blokowy mikroprocesora . 112
3.3.2. Rejestry procesora dostępne programowo . 113
3.3.2.1. Akumulator 114
3.3.2.2. Rejestr flagowy . 114
3.3.2.3. Licznik rozkazów 115
3.3.2.4. Wskaźnik stosu 115
3.3.2.5. Rejestry robocze (uniwersalne) . 117
3.3.3. Cykl rozkazowy 117
3.3.4. Lista rozkazów, tryby adresowania 120
3.3.4.1. Lista rozkazów 120
3.3.4.2. Format rozkazu i tryby adresowania . 121
3.3.4.3. Sposób prezentowania rozkazu . 125
3.3.4.4. Przykładowe rozkazy 127
3.3.5. Magistrale i sygnały sterujące mikroprocesora 128
3.4. Układy wejścia/wyjścia 130
3.4.1. Układy wejścia/wyjścia współadresowalne z pamięcią operacyjną. 132
3.4.2. Układy wejścia/wyjścia izolowane 133
3.5. Operacje wejścia/wyjścia 134
3.5.1. Operacje wejścia/wyjścia z bezpośrednim sterowaniem przez mikroprocesor. 134
3.5.1.1. Bezwarunkowe operacje wejścia/wyjścia . 134
3.5.1.2. Operacje wejścia/wyjścia z testowaniem stanu układu wejścia/wyjścia 135
3.5.1.3. Operacje wejścia/wyjścia z przerwaniem programu . 135
3.5.2. Operacje wejścia/wyjścia z pośrednim sterowaniem przez mikroprocesor (DMA) 141
3.6. Pamięć wirtualna. 144
3.6.1. Hierarchia pamięci . 144
3.6.2. Zasada działania pamięci wirtualnej 146
3.7. Koncepcja pamięci podręcznej (cache) 149
3.7.1. Architektura systemu z pamięcią cache . 150
3.7.1.1. Architektura Look-through . 150
3.7.1.2. Architektura Look-aside 151
3.7.2. Elementy systemu pamięci cache. 152
3.7.3. Sposoby zapewniania zgodności pamięci cache 152
3.7.4. Organizacja pamięci cache. 154
Podsumowanie . 155
4. Procesory 157
Wstęp . 157
4.1. Parametry wybranych procesorów 157
4.2. Procesor 8086/88 160
4.2.1. Część wykonawcza 162
4.2.2. Blok sterowania magistralami 163
4.2.2.1. Układ sterowania magistralami. 163
4.2.2.2. Układ generacji adresu fizycznego . 163
4.2.3. Restart procesora 8086/88 167
4.3. Procesor Intel 80286 . 167
4.4. Procesory 80386 i 80486 171
4.4.1. Procesor Intel 80386. 171
4.4.1.1. Schemat blokowy 171
4.4.1.2. Tryby pracy procesora 80386 172
4.4.1.3. Stronicowanie 174
4.4.2. Procesor Intel 80486. 176
4.4.2.1. Schemat blokowy 176
4.4.2.2. Pamięć cache . 178
4.4.2.3. Magistrala sterująca. 180
4.4.2.4. Rejestry dostępne programowo. 180
4.5. Procesor Pentium™ 180
Wstęp 180
4.5.1. Procesor Pentium – rdzeń P5 . 181
4.5.1.1. Podstawowe własności procesora Pentium . 181
4.5.1.2. Schemat blokowy procesora Pentium . 183
4.5.1.3. Magistrale zewnętrzne procesora Pentium 184
4.5.1.4. Blok sterowania magistralami (BIU) 186
4.5.1.5. Część wykonawcza . 186
4.5.1.6. Pamięć wirtualna w procesorze Pentium 189
4.5.1.7. Mechanizmy wspomagania pracy wielozadaniowej i ochrony zasobów. 192
4.5.1.8. Tryb wirtualny 8086 (V86) . 193
4.5.1.9. Pamięć cache w procesorze Pentium 193
4.5.1.10. Restart procesora Pentium. 194
4.5.1.11. Praca potokowa . 196
4.5.1.12. Przewidywanie rozgałęzień. 198
4.6. Procesory RISC. 199
4.6.1. Podstawowe przesłanki budowy procesorów RISC. 199
4.6.2. Podstawowe cechy procesorów RISC 200
4.7. Pentium Pro™. 204
4.7.1. Dynamiczna realizacja instrukcji . 206
4.8. Pentium MMX 208
4.9. Pentium II . 210
4.9.1. Celeron . 211
4.9.2. Ścieżki rozwoju Pentium II 211
4.10. Pentium III 212
4.11. Pentium 4 213
4.11.1. Technologia Hyper-Threading . 217
4.11.2. Intel® Extended Memory 64 Technology (Intel® EM64T) 219
4.11.3. Procesory dwurdzeniowe . 219
4.11.3.1. Pentium 4 Extreme Edition . 220
4.11.3.2. Pentium D 220
4.11.3.3. Intel® Core™ Duo 221
4.11.4. Centrino Mobile Technology . 222
4.12. Procesor Itanium . 222
4.13. Przegląd procesorów firmy AMD. 224
5. Wybrane zagadnienia dotyczące systemu operacyjnego a funkcjonowanie
komputera 233
6. Płyty główne. 237
6.1. Koncepcja budowy PC – drugie przybliżenie. 237
6.2. Standard ISA. 239
6.2.1. Podsystem ISA . 240
6.2.1.1. Układ przerwań . 241
6.2.1.2. Układ DMA. 244
6.2.1.3. Sterownik klawiatury 245
6.2.1.4. Zegar czasu rzeczywistego 247
6.2.1.5. Generatory programowalne. 248
6.2.2. BIOS (Basic Input Output System) 249
6.2.2.1. Procedura POST 249
6.2.2.2. BIOS Setup 250
6.2.2.3. Podstawowe procedury obsługi wejścia/wyjścia 252
6.2.2.4. BIOS na kartach 252
6.2.3. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia 253
6.3. Chipsety 255
6.4. Standardy magistrali rozszerzającej 263
6.4.1. ISA . 264
6.4.2. EISA. 264
6.4.3. VESA Local Bus 264
6.4.4. PCI 265
6.4.4.1. Zasada działania magistrali PCI 267
6.4.4.2. Przerwania a magistrala PCI . 269
6.4.4.3. Wersje elektryczne kart PCI 270
6.4.5. Magistrala PCI-X . 271
6.4.6. Magistrala PCI Express 272
6.5. Koncepcja działania urządzeń standardu Plug and Play. 277
6.5.1. Zasada działania i wymagania standardu Plug and Play 277
6.5.2. Standard PnP a rodzaj magistrali rozszerzającej 279
6.5.2.1. ISA 279
6.5.2.2. PCI. 280
6.6. Konfigurowanie płyt głównych 282
6.7. Formaty płyt głównych. 282
7. Zasilacze komputerów IBM/PC. 297
7.1. Zasada działania zasilaczy komputerów IBM/PC 297
7.2. Złącza zasilaczy 301
7.2.1. Złącze AT (AT PowerConnector) 301
7.2.2. Złącze urządzeń peryferyjnych 302
7.2.3. Złącze napędu dyskietek 302
7.2.4. Złącze ATX (ATX v1.x Power Connector) . 303
7.2.5. Złącze ATX o podwyższonej mocy (ATX12V v2.x Power Connector) 304
7.2.6. Pomocnicze złącze ATX12 (ATX12V v1.x Auxiliary Connector) . 305
7.2.7. Złącze ATX12 12 V (ATX12V 12V Connector). 305
7.2.8. Złącze zasilania Serial ATA (Serial ATA Power Connector) 306
Dodatek A. Wybrane pozycje Setup BIOS. 307
Bibliografia 315
Skorowidz 317
320 stron, Format: 16.5x23.5cm, oprawa miękka
