и IEEE 1394, а также к новым устройствам, поддерживаемым операционной системой Windows, включая новые возможности графических и видеоустройств, DVD, сканеров, цифровых камер и др.

Замечание

Обратите внимание, что эти руководства не предназначены для конечных пользователей; они будут полезны разработчикам аппаратного и программного обеспечения.

Типы систем

Классифицировать PC можно по нескольким (вообще говоря, большому числу) различным категориям. Я предпочитаю классифицировать PC 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. Поскольку в этой книге внимание концентрируется главным образом на аппаратных средствах, рассмотрим сначала именно такую 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. 2.2 перечислены все процессоры, выпускаемые Intel, и указана разрядность их шины данных.

Говоря о разрядности процессоров, следует обратить внимание на тот факт, что, хотя все процессоры Pentium имеют 64-разрядную шину данных, разрядность их внутренних регистров составляет только 32 бит и они выполняют 32-разрядные команды. Таким образом, с точки зрения программного обеспечения все чипы от 386 до Pentium III имеют 32-разрядные регистры и выполняют 32-разрядные инструкции. Однако, с точки зрения инженера-электронщика или физика, разрядность шины данных этих процессоров, работающих с 32-разрядным программным обеспечением, равна 16 (386SX), 32 (386DX, 486) и 64 разрядам (Pentium). Разрядность шины данных - главный фактор при проектировании системных плат и систем памяти, так как она определяет, сколько битов передается в чип и из чипа за один цикл.

Процессор Itanium содержит набор команд новой 64-разрядной архитектуры Intel (IA-64), но может обрабатывать также те же 32-разрядные команды, что и все остальные процессоры, находящиеся в диапазоне от 386-го до Pentium 4.

Из табл. 2.2 следует, что абсолютно все процессоры Pentium, начиная от оригинального Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro и заканчивая Pentium II/III/4 имеют 64-разрядную шину данных.

Таблица 2.2. Процессоры Intel и разрядность их шины данных

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). Термины PC, XT и AT, используемые в этой книге, взяты из названий первоначальных систем IBM. Компьютер XT - это практически тот же компьютер PC, но в нем в дополнение к дисководу для гибких дисков, который использовался в базовом компьютере PC для хранения информации, был 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 базовым проектом, и эти усовершенствования впервые были осуществлены в компьютере IBM AT. Обозначение AT применялось 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 процессоров (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 386DX и выше имеют 32-разрядную шину и в полной мере используют все ее возможности.

Обычно компьютерные системы включают в себя 16-разрядные разъемы ISA, которые обеспечивают совместимость с ранними версиями аппаратных компонентов, а также разъемы PCI для современных высокоэффективных адаптеров. Кроме того, большая часть портативных систем использует разъемы PC-Card и Cardbus непосредственно в мобильных устройствах и разъемы ISA и PCI в дополнительных базовых станциях.

Эти и другие шины подробно описаны в главе 4, "Системные платы", там же приведены их технические характеристики: разводки контактов, тактовые частоты, разрядность, принципы работы и т. д.

Основные различия между стандартами компьютеров классов PC/XT и AT приведены в табл. 2.3. Эта информация относится ко всем PC-совместимым моделям.