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Anatomia PC. Wydanie IX - książka
Anatomia PC. Wydanie IX - książka
Autor: Liczba stron: 1216
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 83-7361-507-5 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> hardware >> elementy komputera
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Kompendium wiedzy o architekturze komputerów PC

Znajomość architektury współczesnych komputerów PC to wiedza niezbędna serwisantom, programistom i projektantom urządzeń współpracujących z komputerami. Przyda się także każdemu użytkownikowi komputera, który chciałby samodzielnie znaleźć przyczyny nieprawidłowego działania swojego sprzętu, czy też po prostu dowiedzieć się, jak działa pecet. Informacje o poszczególnych komponentach komputera są, niestety, trudno dostępne i rozproszone w wielu dokumentach, specyfikacjach i schematach. Konieczność przeszukiwania tysięcy dokumentów dość skutecznie zniechęca wielu żądnych wiedzy użytkowników komputerów.

Książka 'Anatomia PC. Wydanie IX' to kompletne opracowanie, zawierające wyczerpujące informacje o architekturze komputerów PC i ich komponentów. Najnowsze wydanie tej klasycznej i cieszącej się ogromną popularnością pozycji jest, podobnie jak poprzednie wydania, prawdziwą skarbnicą wiedzy dotyczącej współczesnych pecetów opisuje zarówno rozwiązania klasyczne, jak i nowości z ostatnich miesięcy. Dzięki książce rozwiążesz wszystkie problemy ze sprzętem, zdiagnozujesz usterki i zaprojektujesz urządzenia poprawnie współpracujące z komputerem.

'Anatomia PC. Wydanie IX' opisuje następujące zagadnienia:

Dodatkowo książka zawiera informacje o diagnozowaniu usterek komputera za pomocą Linuksa, opisy mikroprocesorów firm Intel, AMD i Cyrix, w tym najnowszych jednostek 64-bitowych oraz serii Intel Extreme Edition. Znajdują się w niej także adresy witryn internetowych producentów sprzętu i oprogramowania diagnostycznego.

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Informacje o poszczególnych komponentach komputera s¹, niestety, trudno dostêpne i rozproszone w wielu dokumentach, specyfikacjach i schematach. Koniecznoġæ przeszukiwania tysiêcy dokumentów doġæ skutecznie zniechêca wielu ¿¹dnych wiedzy u¿ytkowników komputerów. Ksi¹¿ka „Anatomia PC. Wydanie IX” to kompletne opracowanie, zawieraj¹ce wyczerpuj¹ce informacje o architekturze komputerów PC i ich komponentów. Najnowsze wydanie tej klasycznej i ciesz¹cej siê ogromn¹ popularnoġci¹ pozycji jest, podobnie jak poprzednie wydania, prawdziw¹ skarbnic¹ wiedzy dotycz¹cej wspó³czesnych pecetów opisuje zarówno rozwi¹zania klasyczne, jak i nowoġci z ostatnich miesiêcy. Dziêki ksi¹¿ce rozwi¹¿esz wszystkie problemy ze sprzêtem, zdiagnozujesz usterki i zaprojektujesz urz¹dzenia poprawnie wspó³pracuj¹ce z komputerem. „Anatomia PC. Wydanie IX” opisuje nastêpuj¹ce zagadnienia: • Mikroprocesory z rodziny x86 wraz z najnowszymi Intel 4 Extreme Edition, koprocesory i rozszerzenia, takie jak: MMX, 3DNow, SSE, SSE2, SSE3 i HT • Architektury komputerów PC XT, AT, 386, 486 i Pentium, systemów jedno- i wieloprocesorowych oraz komputerów przenoġnych • Uk³ady pamiêciowe stosowane w komputerach PC: SIMM, DRAM, SDRAM, DDR oraz obs³uga pamiêci • Chipsety Intel, VIA, SiS, i865/875, obs³uga przerwañ, magistrala PCI i kana³ DMA • Obs³uga stacji dyskietek i dysków twardych — organizacja i odczyt danych, praca kontrolera, macierze RAID • Z³¹cza ATA, SCSI i FireWire • Karty grafiki, przetwarzanie obrazu, kompresja MPEG, generowanie grafiki 3D i magistrala AGP • Obs³uga klawiatury • Z³¹cze szeregowe, równoleg³e, USB i IrDA • System oszczêdzania energii • Noġniki optyczne • Karty dĥwiêkowe • Sieci i BlueTooth • Zasilacze awaryjne • BIOS Spis treści Rozdział 1. Mikroprocesor ........................................................................................25 Przetwarzanie rozkazów................................................... ................................................... ....27 RISC i CISC ................................................... ................................................... ...............27 Przetwarzanie potokowe ................................................... ................................................28 Faza pierwsza — pobranie (Prefetch, PF) ................................................... ...............30 Faza druga — dekodowanie (Decode, DE)................................................... ..............30 Faza trzecia — wykonanie (Execute, EX) ................................................... ...............30 Faza czwarta — zakończenie i zapisanie wyników (Write Back, WB) ......................30 Techniki przyspieszania................................................... .................................................31 Techniki superskalarne ................................................... ............................................31 Przemianowywanie rejestrów ................................................... ..................................32 Przewidywanie skoków ................................................... ...........................................34 Optymalizacja kodu................................................... .................................................38 Dostęp do pamięci................................................... ................................................... .............38 Adresowanie ................................................... ................................................... ...............40 Stronicowanie ................................................... ................................................... .............41 Pamięci podręczne ................................................... ................................................... ............43 Topologie................................................... ................................................... ....................44 Organizacja pamięci podręcznej ................................................... ....................................46 Mapowanie bezpośrednie (Direct Mapped)................................................... .............46 Pełna asocjacja (Fully Associative) ................................................... .........................47 Asocjacja zespołowa (Set Associative)................................................... ....................47 Strategie ................................................... ................................................... ......................48 Write Through ................................................... ................................................... ......48 Write Back................................................... ................................................... ............48 Victim Cache ................................................... ................................................... ........48 Pamięć podręczna procesora 80386 ................................................... ...............................49 Określenie trafienia................................................... ..................................................50 Decyzja o wymianie linijki (LRU) ................................................... ..........................51 Obsługa przestrzeni adresowej I/O................................................... .......................................53 Procesor 8086 ................................................... ................................................... .............53 Procesory 80386 i 80486 ................................................... ...............................................54 Pentium................................................... ................................................... .......................54 Funkcje kontrolne i sterujące ................................................... ...............................................55 BIST................................................ ................................................... ...............................55 Kontrola TLB................................................... ................................................... ..............55 Kontrola pamięci podręcznej ................................................... .........................................56 Przejście w stan wysokiej impedancji................................................... ............................56 JTAG ................................................... ................................................... ..........................56 4 Anatomia PC Częstotliwość taktowania................................................... ................................................... ..58 Zasilanie................................................... ................................................... ............................59 Jak rozpoznać typ procesora?................................................... ...............................................61 Czy procesor jest zgodny z układem 80286 lub lepszym? ................................................62 Procesor 8086/88 czy 80186/88? ................................................... ...................................63 Procesor 80286 ................................................... ................................................... ...........63 Procesor 80386 ................................................... ................................................... ...........63 Procesor 486 czy Pentium? ................................................... ............................................63 Koprocesory................................................... ................................................... ......................64 Koprocesor 8087................................................... ................................................... .........67 Koprocesor 80287................................................... ................................................... .......67 Koprocesor 80387................................................... ................................................... .......68 Koprocesor i487SX.................................................. ................................................... ......68 Rozszerzenia ................................................... ................................................... .....................69 MMX ................................................... ................................................... ..........................69 Zmiany w architekturze ................................................... ...........................................69 Rozpoznanie procesora P55C ................................................... ..................................71 Nowe rejestry................................................... ................................................... ........72 Nowe typy danych ................................................... ................................................... 75 Nowe rozkazy ................................................... ................................................... .......75 Przykłady zastosowań................................................... ..............................................79 3DNow! ................................................... ................................................... ......................81 SSE ................................................... ................................................... .............................82 SSE2 ................................................... ................................................... ...........................86 SSE3 ................................................... ................................................... ...........................88 Hyper-Threading (HT)................................................... ................................................... 90 Technologia ................................................... ................................................... ..........90 Architektura................................................... ................................................... ..........91 Rozpoznanie BIOS ................................................... ..................................................92 Instalacja................................................... ................................................... ...............93 Efekty ................................................... ................................................... ...................93 Przetwarzanie 64-bitowe................................................... ................................................... ...94 Metoda firmy Intel: Itanium................................................... ...........................................95 Technologia EPIC................................................... ................................................... .95 Trzy poziomy pamięci podręcznej................................................... ...........................96 Rejestry................................................... ................................................... .................96 Pojemna pamięć operacyjna ................................................... ....................................97 Emulacja procesorów x86................................................... ........................................97 Metoda firmy AMD: Opteron ................................................... ........................................97 Tryb chroniony i pamięć wirtualna................................................... ..........................98 Większa liczba rejestrów ................................................... .........................................98 Wbudowany kontroler pamięci................................................... ................................98 Obsługa kodu 32-bitowego................................................... ......................................99 Praca wieloprocesorowa ................................................... ..........................................99 Przyszłość przetwarzania 64-bitowego ................................................... ........................100 Rozdział 2. Architektury komputerów PC ................................................................101 Model PC/XT................................................... ................................................... ..................101 Procesor 8086 ................................................... ................................................... ...........101 Procesor 8088 ................................................... ................................................... ...........104 Dostęp do pamięci i przestrzeni wejścia-wyjścia................................................... .........105 Kontroler 8288................................................... ................................................... ..........106 Pozostałe elementy architektury XT ................................................... ......................108 Magistrala ISA 8-bitowa................................................... ..............................................111 Spis treści 5 Model AT................................................... ................................................... ........................113 Procesor 80286 ................................................... ................................................... .........115 Magistrala ISA 16-bitowa................................................... ............................................117 Komputery z procesorami 386, 486 i Pentium ................................................... ...................119 EISA ................................................... ................................................... .........................120 Wieloprocesorowość................................................... ..............................................121 Magistrala zewnętrzna ................................................... ...........................................121 Kontroler DMA ................................................... ................................................... ..121 Kontroler przerwań sprzętowych................................................... ...........................122 Kontroler magistral................................................... ................................................122 Pamięć konfiguracji ................................................... ...............................................122 MCA ................................................... ................................................... .........................122 VESA................................................... ................................................... ........................124 PCI, PCI-X i PCI Express................................................... ............................................126 Architektury systemów wieloprocesorowych................................................... .........................127 Architektura MPP ................................................... ................................................... .....128 Architektura UMA................................................... ................................................... ....129 Komunikacja z pamięcią................................................... ........................................129 Pamięć podręczna w systemach multiprocesorowych ..............................................131 Architektura NUMA ................................................... ................................................... .133 Specyfikacja MP (Intel) ................................................... ...............................................133 Obsługa przerwań ................................................... ..................................................135 Rozruch systemu................................................... ................................................... .135 Przejście do pracy symetrycznej................................................... ............................136 System Dual-Pentium z magistralą PCI................................................... .................137 Tabela konfiguracji MP ................................................... .........................................139 Zastosowania praktyczne ................................................... .............................................141 Systemy operacyjne ................................................... ...............................................141 Procesory ................................................... ................................................... ............142 Zestawy układów sterujących (chipset) ................................................... .................143 Aplikacje................................................... ................................................... .............145 Granice teoretyczne ................................................... ...............................................146 Architektura komputerów przenośnych................................................... ..............................147 Złącze PCMCIA ................................................... ................................................... .......148 Rozdział 3. Układy pamięciowe PC .........................................................................149 Pamięci dynamiczne................................................... ................................................... ........150 Tryb konwencjonalny (Page Mode)................................................... .............................151 Odczyt ................................................... ................................................... ................151 Zapis ................................................... ................................................... ...................151 FPM (Fast Page Mode) ................................................... ................................................151 Odczyt ................................................... ................................................... ................153 Zapis ................................................... ................................................... ...................153 EDO (Extended Data Out) ................................................... ...........................................153 Odczyt ................................................... ................................................... ................154 Zapis ................................................... ................................................... ...................154 BEDO (Burst EDO) ................................................... ................................................... ..154 Porównanie ................................................... ................................................... ...............155 SDRAM ................................................... ................................................... ....................156 Linie zewnętrzne................................................... ................................................... .158 Rozkazy SDRAM ................................................... ..................................................160 Organizacje logiczne układów SDRAM................................................... ................164 6 Anatomia PC Moduły pamięciowe................................................... ................................................... ........165 Moduły SIMM-30 (SIP) ................................................... ..............................................166 Moduły SIMM PS/2................................................... ................................................... ..167 SIMM PS/2 bez parzystości (FPM i EDO)................................................... ............168 SIMM PS/2 36-bitowy................................................... ...........................................171 System rozpoznawania modułów SIMM................................................... ...............172 Moduły DIMM ................................................... ................................................... .........172 Buforowane DIMM DRAM ................................................... ..................................173 Niebuforowane DIMM DRAM ................................................... .............................176 Niebuforowane DIMM SDRAM ................................................... ...........................179 Rozpoznawanie modułu DIMM ................................................... ............................184 Odświeżanie................................................... ................................................... ....................186 RAS Only................................................... ................................................... ..................187 CBR (CAS before RAS) ................................................... ..............................................188 Hidden ................................................... ................................................... ......................189 Wykrywanie błędów i ich korekcja................................................... ....................................190 Błędy powtarzalne (HE) ................................................... ..............................................191 Błędy sporadyczne (SE)................................................... ...............................................191 Kontrola parzystości ................................................... ................................................... .192 Kontrola ECC ................................................... ................................................... ...........193 Rozszerzenia standardu magistrali PC-66 ................................................... ..........................194 Parametry modułów................................................... ................................................... ..195 Pamięć konfiguracyjna (SPD)................................................... ......................................197 Moduły buforowane................................................... ................................................... ..200 DDR SDRAM................................................... ................................................... .................204 Systemy dwukanałowe................................................... .................................................210 DDR2 SDRAM................................................... ................................................... .........212 Moduły DIMM DDR2 ................................................... .................................................213 RDRAM................................................... ................................................... ..........................214 VC-SDRAM ................................................... ................................................... ...................221 HSDRAM ................................................... ................................................... .......................223 Porównanie parametrów pamięci ................................................... .......................................224 LVTTL................................................... ................................................... ......................224 SSTL_2................................................... ................................................... .....................225 SSTL_18................................................... ................................................... ...................226 RSL................................................... ................................................... ...........................227 Identyfikacja producentów chipów pamięciowych ................................................... ............227 Rozdział 4. Układy otoczenia procesora (chipset)....................................................229 Zakres funkcji ................................................... ................................................... .................229 Magistrala FSB ................................................... ................................................... .........231 Obsługa pamięci operacyjnej i magistrali pamięciowej ..................................................233 Obsługa pamięci podręcznej (Cache)................................................... ...........................237 Zakres pokrywany przez pamięć podręczną ................................................... ................239 Układy obsługi podstawki typu Socket 7 ................................................... ...........................242 Układy współpracujące z magistralą GTL+ i AGTL+ ................................................... .......244 Układy do obsługi procesorów AMD................................................... .................................253 Rodzina K7 ................................................... ................................................... ...............254 ALi................................................... ................................................... ......................254 AMD................................................... ................................................... ...................254 nVidia ................................................... ................................................... .................255 SiS ................................................... ................................................... ......................255 ViA ................................................... ................................................... .....................255 Rodzina Hammer ................................................... ................................................... ......258 Spis treści 7 Układy ze zintegrowaną kartą graficzną ................................................... ............................261 Wewnętrzne magistrale międzyukładowe ................................................... ..........................264 PCI................................................... ................................................... ............................264 Hub-Interface, V-Link i MuTIOL................................................... ................................266 RapidIO ................................................... ................................................... ....................267 HyperTransport (LDT)................................................... .................................................271 Rozdział 5. Magistrala PCI .....................................................................................275 Gniazda magistrali PCI ................................................... ................................................... ...285 Obsługa przerwań ................................................... ................................................... ...........287 Pamięć konfiguracyjna urządzeń PCI ................................................... ................................289 Identyfikator producenta (Vendor ID) ................................................... .........................289 Identyfikator urządzenia (Device ID) ................................................... ..........................289 Rejestr poleceń (Command)................................................... .........................................290 Rejestr stanu (Status) ................................................... ................................................... 291 Numer wersji urządzenia (Revision ID)................................................... .......................293 Kod klasy urządzenia (Class Code) ................................................... .............................293 Rozmiar linii pamięci podręcznej (Cache Line Size)................................................... ...293 Minimalny czas transmisji (Latency Timer) ................................................... ................293 Typ nagłówka (Header Type) ................................................... ......................................296 BIST (Build-in Self-test)................................................... ..............................................297 Adres bazowy (Base Address Registers)................................................... ......................297 Wskaźnik CardBus CIS (CardBus CIS Pointer) ................................................... ..........298 Dodatkowy identyfikator producenta (Subsystem Vendor ID) i dodatkowy identyfikator urządzenia (Subsystem ID) ................................................299 Adres bazowy rozszerzenia ROM (Expansion ROM Base Address)..............................299 Wskaźnik do listy możliwości (Capabilities Pointer) ................................................... ..300 Linia IRQ (Interrupt Line) ................................................... ...........................................300 Linia INT (Interrupt Pin) ................................................... .............................................300 Długość transmisji (Min_Gnt) ................................................... .....................................301 Częstość (Max_Lat) ................................................... ................................................... ..301 Mechanizmy dostępu do pamięci konfiguracyjnej ................................................... .............301 Pierwszy mechanizm dostępu do pamięci konfiguracyjnej.............................................302 Drugi mechanizm dostępu do pamięci konfiguracyjnej ..................................................302 PCI BIOS................................................... ................................................... ..................303 Autokonfiguracja urządzeń PCI ................................................... .........................................303 Rozwój PCI i inne magistrale................................................... .............................................304 PCI-32/66 MHz i PCI-64 ................................................... .............................................305 PCI-X................................................... ................................................... ........................305 PCI-Express ................................................... ................................................... ..............309 Model warstwowy ................................................... .................................................309 Rozdział 6. Kanał DMA ...........................................................................................317 Układ scalony 8237A................................................... ................................................... ......318 Tryby pracy kontrolera DMA ................................................... ............................................320 Tryb spoczynkowy „I” (Idle) ................................................... .......................................320 Tryb „S” (Single) ................................................... ................................................... ......321 Tryb „B” (Block) ................................................... ................................................... ......321 Tryb „D” (Demand) ................................................... ................................................... ..321 Tryb „C” (Cascade)................................................... ................................................... ...321 Tryb „V” (Verify) ................................................... ................................................... .....321 Kaskadowe łączenie układów 8237A................................................... .................................322 Programowanie kontrolerów DMA................................................... ....................................322 Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/XT ............................................323 „Sztuczne” porty komputera PC/XT................................................... ............................324 Adresy portów kontrolerów DMA w komputerze IBM PC/AT ............................................324 „Sztuczne” porty komputera PC/AT ................................................... ............................325 8 Anatomia PC Budowa rejestrów wewnętrznych ................................................... ......................................326 Rejestr żądań (port 009h w PC/XT, 009h i 0D2h w PC/AT) ..........................................326 Rejestr stanu (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ...........................................326 Rejestr rozkazów (port 008h w PC/XT, 008h i 0D0h w PC/AT) ....................................326 Rejestr maski kanału (port 00Ah w PC/XT, 00Ah i 0D4h w PC/AT).............................327 Rejestr maskujący (port 00Fh w PC/XT, 00Fh i 0DEh w PC/AT)..................................327 Rejestr trybu (00Bh w PC/XT, 00Bh i 0D6h w PC/AT):................................................328 Przebieg transmisji................................................... ................................................... ..........329 Komputer IBM PC................................................... ................................................... ....329 Komputer IBM PC/XT ................................................... ................................................330 Komputer IBM PC/AT ................................................... ................................................331 Kanały 16-bitowe ................................................... ..................................................331 Układ odświeżania pamięci................................................... ................................................332 Rozdział 7. System obsługi przerwań sprzętowych ..................................................335 Układ scalony 8259A (PIC) ................................................... ...............................................336 Cykl przyjęcia zgłoszenia................................................... ................................................... 338 Kaskadowe łączenie kontrolerów przerwań ................................................... .......................339 Fazy obsługi przerwań pochodzących od układu Slave ..................................................341 Programowanie kontrolera przerwań ................................................... .................................341 Inicjowanie pracy układu................................................... .............................................342 Polling................................................... ................................................... .............................346 Przerwanie niemaskowalne (NMI)................................................... .....................................346 Obsługa przerwań z magistral ISA, PCI i AGP................................................... ..................347 Kontroler APIC................................................... ................................................... ...............350 Strona sprzętowa................................................... ................................................... .......352 Obsługa APIC przez OS ................................................... ..............................................354 Rozdział 8. Obsługa stacji dyskietek.......................................................................359 Fizyczna organizacja danych na dyskietce................................................... .........................361 Programowanie operacji dyskowych................................................... ..................................364 Programowanie operacji dyskowych z poziomu systemu MS-DOS ...............................364 Przerwanie 25h ................................................... ................................................... .........365 Przerwanie 26h ................................................... ................................................... .........366 Przerwanie 21h ................................................... ................................................... .........366 Obsługa dysków za pomocą funkcji BIOS-u ................................................... ...............367 Funkcja 00h ................................................... ................................................... ........368 Funkcja 01h ................................................... ................................................... ........369 Funkcja 02h ................................................... ................................................... ........369 Funkcja 03h ................................................... ................................................... ........370 Funkcja 04h ................................................... ................................................... ........370 Funkcja 05h ................................................... ................................................... ........371 Funkcja 08h ................................................... ................................................... ........373 Funkcja 15h ................................................... ................................................... ........375 Funkcja 16h ................................................... ................................................... ........376 Bezpośredni dostęp do kontrolera napędu dysków elastycznych....................................376 Rejestry kontrolera napędu dysków elastycznych ................................................... .377 Cykl rozkazowy kontrolera ................................................... ................................................379 Faza przygotowawcza................................................... ..................................................379 Faza przekazywania rozkazu ................................................... .......................................379 Budowa przykładowego rozkazu — rozkaz RS (Read Sector) .......................................380 Faza przekazywania rozkazu ................................................... .................................380 Faza przekazywania danych ................................................... ..................................381 Faza końcowa ................................................... ................................................... .....382 Alternatywne metody transmisji danych................................................... ......................385 Uwzględnianie mechanicznych własności napędu................................................... .............386 Zabezpieczanie danych — kod CRC................................................... ..................................388 Spis treści 9 Rozdział 9. Obsługa dysku twardego .......................................................................391 Budowa kontrolera................................................... ................................................... ..........391 Systemy kodowania MFM i RLL................................................... .......................................392 Fizyczna organizacja danych i formatowanie................................................... .....................394 Formatowanie wysokiego poziomu ................................................... .............................395 Formatowanie niskiego poziomu ................................................... .................................396 Wykrywanie i korekcja błędów................................................... ..........................................398 Standard AT-BUS ................................................... ................................................... ...........401 Wstęp ................................................... ................................................... ........................402 Złącze fizyczne ................................................... ................................................... .........404 Dostęp CPU do dysku AT-BUS................................................... ...................................406 Rejestr danych (1F0h) ................................................... ...........................................407 Rejestr błędów (1F1h) ................................................... ...........................................407 Rejestr prekompensacji (Features Register: 1F1h) ................................................... 409 Rejestr numeru sektora (Sector Number Register: 1F3h) .........................................409 Rejestr liczby sektorów (Sector Count Register: 1F2h)............................................409 Rejestry numeru cylindra (Cylinder Low/High Register: 1F4h, 1F5h).....................409 Rejestr napęd/głowica (Device/Head Register: 1F6h) ..............................................409 Rejestr stanu (Status Register: 1F7h)................................................... .....................410 Rejestr rozkazów (Command Register: 1F7h)................................................... .......410 Alternatywny rejestr stanu (3F6h) ................................................... .........................411 Rejestr sterujący (3F6h)................................................... .........................................412 Rejestr adresu napędu (3F7h) ................................................... ................................412 Cykl programowania kontrolera ................................................... ..................................413 Przekazywanie rozkazu ................................................... .........................................413 Przekazywanie danych................................................... ...........................................413 Faza końcowa ................................................... ................................................... .....414 Przykład realizacji rozkazu CZYTAJ SEKTOR................................................... ....415 Rozszerzenia standardu pierwotnego ................................................... .................................417 Wzrost pojemności dysków ................................................... ...............................................420 Ograniczenia wnoszone przez BIOS................................................... ............................421 Bariera 504 MB ................................................... ................................................... ..421 Metody omijania bariery 504 MB................................................... ..........................423 Adresy liniowe (LBA) ................................................... ...........................................424 Translacja XCHS (eXtended Cylinder-Head-Sector) ...............................................425 Straty pojemności ................................................... ..................................................426 Bariera 2,1 GB................................................... ................................................... ....426 Bariera 8 GB................................................... ................................................... .......427 Przekraczanie bariery 8 GB ................................................... ...................................428 Bariera 32 GB................................................... ................................................... .....428 Bariera 128 GB................................................... ................................................... ...429 Ograniczenia wnoszone przez systemy operacyjne................................................... ......430 Limit FAT-16 (bariera 2047 MB)................................................... ..........................431 Bariera 4 GB................................................... ................................................... .......432 Windows NT — bariery 4 GB i 8 GB ................................................... ...................432 Windows 95 — bariera 32 GB................................................... ...............................433 Windows 98/98SE/ME — ograniczenie 69 GB................................................... .....433 Obsługa dużych dysków ................................................... ..............................................433 EZ-Drive (Phoenix) ................................................... ...............................................434 Diskmanager (Ontrack)................................................... ..........................................435 Podnoszenie pasma przepustowego magistrali................................................... ...................435 Tryby PIO ................................................... ................................................... .................435 Tryby DMA ................................................... ................................................... ..............436 Tryb Ultra DMA/33 ................................................... ................................................... ..437 10 Anatomia PC Tryb Ultra DMA/66 ................................................... ................................................... ..442 Tryby Ultra ATA/100 i Ultra ATA/133................................................... .......................444 Blok informacyjny ................................................... ................................................... ..........444 Realizacja rozkazu Identify Device................................................... ..............................445 Faza przekazywania rozkazu ................................................... .................................445 Faza przekazywania danych ................................................... ..................................445 Faza końcowa ................................................... ................................................... .....445 Lista rozkazów ................................................... ................................................... ................451 Funkcje oszczędnościowe ................................................... ..................................................451 System PM................................................... ................................................... ................452 System APM................................................... ................................................... .............453 Funkcje akustyczne ................................................... ................................................... .........455 Dostęp do funkcji AAM................................................... ...............................................455 Wykorzystanie powierzchni dyskowej................................................... ...............................456 Proces ładowania OS-a ................................................... ................................................457 MBR i PT................................................... ................................................... ..................458 System danych i FSBR ................................................... ................................................460 Specyfika wybranych systemów operacyjnych................................................... ............462 Start z dyskietki ................................................... ................................................... ..462 MS-DOS — start z dysku twardego ................................................... ......................463 MS Windows 95a/95b/98/98SE/ME................................................... ......................463 MS Windows NT................................................... ................................................... 464 MS Windows 2000 ................................................... ................................................464 MS Windows XP................................................... ................................................... 465 Linux ................................................... ................................................... ..................465 OS/2................................................... ................................................... ....................466 Przypisywanie oznaczeń literowych ................................................... ............................466 Programy BM ................................................... ................................................... ...........466 Macierze dyskowe................................................... ................................................... ...........468 Poziomy RAID ................................................... ................................................... .........468 RAID-0................................................... ................................................... ...............468 RAID-1................................................... ................................................... ...............470 RAID-0/1 (RAID-10) ................................................... ............................................470 RAID-2................................................... ................................................... ...............470 RAID-3................................................... ................................................... ...............471 RAID-4................................................... ................................................... ...............471 RAID-5................................................... ................................................... ...............471 RAID-0/5 (RAID-50) ................................................... ............................................472 Kontrolery RAID ................................................... ................................................... ......472 Rozwiązania programowe z poziomu OS-a ................................................... .................472 SMART................................................... ................................................... ...........................474 Struktura systemu ................................................... ................................................... .....474 Aplikacje współpracujące ze SMART ................................................... .........................477 Wielowątkowy dostęp przez Serial ATA ................................................... ...........................477 Zarządzanie kolejką ................................................... ................................................... ..478 Rozpędzanie dysku ................................................... ................................................... ...479 Optymalizacja ruchu głowicy ................................................... ......................................479 Opóźnienie w ruchu obrotowym................................................... ..................................480 Korzyści i wspomaganie Native Command Queuing ................................................... ..480 Jak aplikacje mogą korzystać z kolejkowania................................................... ..............482 Pamięci USB................................................... ................................................... ...................483 Interfejs................................................... ................................................... .....................483 Cechy pamięci USB................................................... ................................................... ..484 Wydajność ................................................... ................................................... ................485 Spis treści 11 Rozdział 10. Magistrala szeregowa ATA....................................................................487 Specyfikacja................................................... ................................................... ....................488 Sterowanie......................................... ................................................... .................................489 Okablowanie ................................................... ................................................... ...................490 Protokół i transmisja ................................................... ................................................... .......490 Serial ATA II ................................................... ................................................... ..................497 Kolejkowanie rozkazów................................................... ................................................... ..497 Powielacze portów ................................................... ................................................... ..........499 Backplane................................................... ................................................... ........................500 Rozdział 11. Standard SCSI ......................................................................................505 Realizacja magistrali ................................................... ................................................... .......508 Organizacja protokołu................................................... ................................................... .....511 Fazy pracy magistrali................................................... ................................................... 512 Szyna wolna (Bus Free)................................................... .........................................513 Faza rozstrzygania (Arbitration Phase)................................................... ..................514 Wybór (Selection Phase) ................................................... .......................................517 Reselekcja (Reselection)................................................... ........................................520 Fazy informacyjne ................................................... .................................................522 Transfer danych w fazach informacyjnych ................................................... ..................525 Tryb asynchroniczny ................................................... .............................................525 Tryb synchroniczny ................................................... ...............................................527 Tryb synchroniczny „Fast” ................................................... ....................................529 Zmiana kierunku transmisji ................................................... ...................................532 Sytuacje wyjątkowe ................................................... ................................................... ..532 Uwaga (Attention) ................................................... .................................................532 Zerowanie (Reset)................................................... ..................................................534 Rozkazy systemowe................................................... ................................................... ..536 Informacja statusowa ................................................... ................................................... 540 Komunikaty (Messages) ................................................... ..............................................541 00h: COMMAND COMPLETE (zakończono wykonanie rozkazu).........................543 02h: SAVE DATA POINTERS (zachowaj zestaw wskaźników) 03h: RESTORE POINTERS (przywróć zestaw wskaźników) ......................................543 04h: DISCONNECT (rozłączenie) ................................................... ........................543 05h: INITIATOR DETECTED ERROR (wykryto nienaturalne zachowanie inicjatora)................................................... ....543 06h: ABORT (przerwij natychmiast)................................................... .....................543 07h: MESSAGE REJECT (odmowa przyjęcia wiadomości)....................................543 08h: NO OPERATION (wiadomość pusta)................................................... ...........544 09h: MESSAGE PARITY ERROR (wykryto błąd parzystości)...............................544 0Ah: LINKED COMMAND COMPLETE (zakończono rozkaz cząstkowy)...........544 0Bh: LINKED COMMAND COMPLETE WITH FLAG (zakończono rozkaz cząstkowy plus flaga)................................................... .........544 0Ch: BUS DEVICE RESET (wyzerowanie) ................................................... .........544 0Dh: ABORT TAG (porzuć wykonanie procesu)................................................... ..544 0Eh: CLEAR QUEUE (wyczyść kolejkę procesów) ................................................544 20h: SIMPLE QUEUE TAG (umieść w kolejce) 21h: HEAD OF QUEUE TAG (umieść na szczycie) 22h: ORDERED QUEUE TAG (umieść na końcu).............544 12h: CONTINUE I/O PROCESS 13h: TARGET TRANSFER DISABLE..............545 80h – FFh: IDENTIFY (identyfikacja jednostki LUN).............................................545 01h: SYNCHRONOUS DATA TRANSFER REQUEST (uzgodnienie RAO i TP) ...545 Procedura uzgadniania................................................... ...........................................546 System wskaźników................................................... ................................................... ..546 Przykładowa wymiana danych................................................... .....................................548 12 Anatomia PC SCSI w komputerach PC................................................... ................................................... .552 Host-Adapter................................................... ................................................... .............553 Okablowanie ................................................... ................................................... .............556 Terminatory ................................................... ................................................... ..............559 Rozszerzenia SCSI................................................... ................................................... ....561 Ultra-2 ................................................... ................................................... ................562 Ultra-3 (Ultra/160)................................................... .................................................563 Ultra/320................................................... ................................................... .............565 Ograniczenia implementacji ................................................... ..................................566 Zgodność ................................................... ................................................... ............566 Ultra/640................................................... ................................................... .............567 Serial Attached SCSI (SAS) ................................................... ..................................567 Rozdział 12. Złącze 1394 (Fire Wire)........................................................................575 Ogólne założenia standardów 1394-1995 i 1394a-2000................................................... .....576 Tryby i prędkość transmisji................................................... ..........................................576 Topologia................................................... ................................................... ..................577 Okablowanie ................................................... ................................................... .............577 Gwarantowane pasmo transmisyjne................................................... .............................579 Rozszerzenia 1394b ................................................... ................................................... ........579 Klasy prędkości................................................... ................................................... .........580 Okablowanie ................................................... ................................................... .............580 Protokół ................................................... ................................................... ....................581 Rozdział 13. Karty graficzne .....................................................................................585 Przegląd kart graficznych................................................... ................................................... 585 Omówienie kart graficznych EGA, VGA i SVGA................................................... .............589 Tryby tekstowe ................................................... ................................................... .........591 Tryby graficzne................................................... ................................................... .........593 Rozdzielczość obrazu ................................................... ..................................................593 Tryby zapisu i odczytu pamięci obrazu................................................... ........................594 Tryb zapisu 0 ................................................... ................................................... ......594 Tryb zapisu 1 ................................................... ................................................... ......595 Tryb zapisu 2 ................................................... ................................................... ......595 Tryb zapisu 3 ................................................... ................................................... ......595 Tryb odczytu 0................................................... ................................................... ....595 Tryb odczytu 1................................................... ................................................... ....595 Schemat działania karty graficznej ................................................... ..............................595 Standard VESA................................................... ................................................... ...............597 Pamięć lokalna akceleratora................................................... ...............................................597 Frame Buffer................................................... ................................................... .............598 Bufor Z/W................................................... ................................................... .................599 Pamięć tekstur................................................... ................................................... ...........601 Rozmiar pamięci i organizacja................................................... ....................
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