微型计算机组成结构
微型计算机组成结构
基于Inter80X86中央处理器
注：PC/AT指代具有80386或以上CPU的IBM PC及其兼容微机
1. 微型计算机组成原理
传统IBM-PC机
- 本地总线（内部总线）
- CPU通过内部总线与系统其他部分进行数据通信
组成 说明 地址线 提供内存或I/O设备的地址，即指明需要读/写数据的具体位置 数据线 在CPU和内存或I/O设备之间提供数据传输的通道 控制线 负责指挥执行的具体读/写操作 - 对于
80386CPU而言，地址线和数据线都为32根，寻址空间范围是0到4GB - 总线插槽（标准连接接口）
ISA、EISA、PCI、AGP……
- 控制器和存储器
- 每个控制器是以一块大规模集成电路芯片为主组成的功能电路
- 其接口通常都集成在主板上
- 控制卡（适配器）通过扩展插槽与主板上系统总线连接
现代PC机
- 北桥芯片（MCH）
- 连接CPU、内存和AGP视频接口
- 南桥芯片（ICH）
- 管理低、中速组件
2. I/O端口和访问控制方式
I/O端口
实际上就是控制器的地址，简称端口
- 数据端口：访问数据
- 命令端口：输出命令
- 状态端口：访问控制器执行状态
寻址方式
- 统一编址（存储映像编址）
- 把I/O控制器中的端口地址归入存储器寻址地址空间范围
- CPU访问一个端口的操作与访问内存的操作一样，也使用访问内存的指令
- 独立编址
- 采用一个独立的I/O地址空间对控制设备中的寄存器进行寻址和访问
接口访问控制
- 程序循环查询方式
- 消耗CPU资源
- Linux中，很少采用
- 中断处理方式
- 需要中断控制器的支持
- I/O设备通过中断向CPU提出请求，CPU暂时中断当前执行的程序转而去执行相应的I/O中断处理服务程序
- CPU通过中断向量表寻址相应的中断处理服务程序的入口地址
- Linux中，大多数设备I/O控制采用此方式
- DMA传输方式
- 数据传送由DMA控制器进行，无需CPU干预
- Linux中，软盘驱动程序使用中断和DMA方式配合传输数据
3. 存储器和BIOS
主存储器
简称内存
- 该书目前讨论的是32位CPU（即
PC/AT计算机），寻址范围达到4GB - 计算机上电初始化，物理内存被设置成从地址0开始的连续区域。
地址 存储内容 0xA0000~0xFFFFF I/O设备 0xFFFE0000~0xFFFFFFFF BIOS程序 其余地址 系统内存 - 而Linux的内存使用有些不同，具体见下图
BIOS
基本输入/输出程序
- 计算机开机时执行系统各部分的自检，建立起操作系统需要使用的各种配置表，例如中断向量表、硬盘参数表等
CMOS存储器
- 存放计算机的实时时钟信息和系统硬件配置信息
- 通常和实时时钟芯片集成到一起
- CMOS内存的地址空间在基本内存地址空间之外，需要使用I/O指令来访问（独立编址）
4. 控制器和控制卡
中断控制器
- 采用两片级联的
8259A可编程中断控制芯片
DMA控制器
Intel8237芯片或其兼容芯片实现
定时/计数器
Intel8253/8254芯片- 提供3个独立的16位计数器通道
键盘控制器
- 键盘上的键盘编码器的处理器
- 专门用来扫描手机所有按键按下和松开的状态信息（扫描码），并发送到主机主板上的键盘控制器中
- 接通码、断开码
- 作用
- 该控制器专门对接收到的键盘扫描码进行解码
- 解码后的数据发送到os的键盘数据队列中
- 扫描码集
- 整个键盘上所有按键的接通和断开码（都是不相同的）
- 包括XT键盘扫描码集、AT键盘扫描码集、PS/2键盘扫描码集
串行控制卡
- 串行通信
- 线路上以比特位数据流一次一个bit进行传输
- 分类
- 异步
- 以一个字符作为一帧进行传输
- 同步
- 以多个字符或字节组成的序列作为一帧进行传输
- 异步
- 异步串行传输格式
- 传号：传送1
- 空号：传送0
- PC机上通常待用2个符合RS-232C标准的串行接口，并使用通用异步接收/发送器控制芯片UART组成的串行控制器来处理串行数据的收发工作
显示控制
MDA显示标准- 单色显示适配器，仅支持黑白两色
- 支持独有的文本显示方式
CGA显示标准- 彩色图形适配器
- 支持7种彩色和图形显示方式
EGA/VGA显示标准- 增强型图形适配器
EGA、视频图形阵列VGA - 兼容和支持上述两种标准，还支持其他在图形显示方面的增强显示方式
- 增强型图形适配器
软盘和硬盘控制器
- 软盘
- 软盘片、软盘驱动器
- 易损坏、逐渐淘汰
- 硬盘（外存）
- 盘片、驱动器（金属盘片通常固定在驱动器中，不可拆卸）
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