Устройство и работа компьютеров на базе микропроцессоров фирмы Intel

72 Pages·1994·4.256 MB·Russian

by  Л.Н. Буреев, В.М. Кононов, В.В. Старков

.ЛН. ЕВ ЕРУБ В.М. ОВ НОНОК В.В. ОВ КРАТС
ВО ТСЙОРТОВ СИ УРЕТТА ОБЮАРЬПМОК
ОВ РМЫ ОНА СРСИЕЦФОЗЕ РАВПОРКИМ Intel
Москва 1994
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЕТ ТИМОК
ОЙ КСЙИССОР ИИ ЦАРЕДЕФ ПО МУ ЕШСЫВИЮ НАВОЗАРБО
ИЙ КСВОКСОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
И,КИНХЕТОИДАР ЭЛЕКТРОНИКИ И КИ ИТАМОТВА
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Л.Н.БУРЕЕВ В .М .КОНОНОВ В.В.СТАРКОВ
ВО ТСЙОРТСУ И ТА ОБАОВ РРЕТЮЬПМОК
НА БАЗЕ ОВ РОССЕЦМЫ ОРПОРРКИИМФ INTEL
Учебное пособие
Москва 1994
ББК 32.973.2-04
У 82
УДК 681.3
ы:тнезнецеР д.т.н. .Н .А ов кинсураП
д.т.н. .Л .А ов кориШ
У 82 Л.Н.Буреев, .В .М в,ононоК .В .В в.ократС во тсйортсУ и
работа ов ретюьпмок на зе аб ов россецорпорким мы риф
Intel: Учеб. ие босоп /ий ксвоксоМ ый нневтсрадусог ин­
ститут радиотехники, ки инортк елэ и ки итамотва (и­нхет
ческий университет)- М.,1994.- 71 с.
ISBN 5-7339-0054-7
ся тюавиртамссаР ие ксечиткарп сы орпов ия нечузи устрой­
ва тс компьютеров. ой нвонсО упор ан ледс на ту обар с доступ­
ми ын ми иксечинхет ми автсдерс и й.орутаретил Цель ия босоп -
на примере ты обар с ми иксечинхет ее лоб ми ытсорп ми яледом
компьютеров ть ичузи ие щюагалоповонсо пы ицнирп построения
ых ннемервос ых ньлетилсичыв устройств.
Учебное ив босоп но ечанзандерп для ей леташулс ПК Ф и
студентов ых нвенд и их нречев факультетов по ти соньлаицепс
"ые ньлетилсичыВ "ыметсис .
Табл. II. Ил. 17. Библиогр.: 6 назв.
Печатается по ию нешер -онноицкадер го оксьлетадзи сове­
та Московского го онневтсрадусог та утитсни ки инхетоидар элек­
ки инорт и ки итамотва (ийксечинхет университет).
2404040000 - 48
у — ез Б л.вяъбо БК Б 32.973.2 - 04
I K8 (03) - 94
ISBN 5-7339-0054-7 (5) Московский государствен­
ый н ут титсни радиотехни­
ки, ки ин орткелэ и автома­
ки ит (ий ксечинхет универ­
ситет), 1994.
ВВЕДЕНИЕ
Перед человеком, им швишер разобраться с устройством ж
ой тобар персонального компьютера, встает непростая задаче. В
ее ем ч сложность? Для профессиональной ты обар с компьютером
пользователь должен отчетливо представлять: из их как узлов
состоит компьютер, их взаимная связь и соединение, ак к осуще­
ся теялвтс ча адереп информации, лы окоторп обмена, ые ндохв и
ые ндохыв лы ангис на ах меъзар и .т д.
ию нертомссаР данных вопросов но ещявсоп ее щяотсан пособие.
В ем н дается ой шьлоб объем информации по му оннад вопросу, по­
дробно рассматривается та обар и взаимосвязь основных узлов
компьютера. Приводится ок сипс рекомендуемой ры утаретил и до­
и.ицатнемук Оговоримся, что речь будет идти о компьютерах
па ит IBM PC.
Компьютер состоит из их щюуделс узлов: корпус, ок лб пита­
ния, дисководы, "р"етсечнив (ли и жесткий диск), клавиатура,
ая ксниретам (я)анметсис плата, контроллеры, монитор. ди ерС
ых ннелсичереп узлов ым нвонсо ом тнемелэ является
ая ксниретам плата. На ней "сятеагалопсар микропроцессор, кото­
ый р определяет класс ра етюьпмок (236, 386 или 486), к
ой ксниретам те алп через ты олс и мы еъзар ся тюянидеосдоп се в
ие чорп узлы. В настоящее время ее лобиан ны енартсорпсар
ры етюьпмок на базе микропроцессоров i386SX ли и 386DX. На сис­
ой нмет те алп ны ещемзар ие щюуделс компоненты: ые нсйефретни ра­
мы еъз - ты олс (ют аминазну иволоп ли и чуть ше ьлоб всей площади
мат. платы); ая мисивазеногренэ к МОП память, контроллер и
разъем подключения клавиатуры; ЗУ О в виде ых ннелвонатсу в
ые ньлаицепс мы еъзар SIMM-ов ( SIMM - ка робс м/сх. памяти), на
те алп 386DX ны ещемзар ще е несколько микросхем cache-памятч.
Кроме х,ин на те алп размещены: процессор, ка ьленап под о­рпос
процессор и ая ннаворизилаицепс микросхема. В ой тэ ОЙ НДО мик­
ме ехсорким и ся тидохан ВЕСЬ КОМПЬЮТЕР, ор ссецорпорким и спе­
ая ннаворизилаиц микросхема ют ялватсос ро дя ой нретюьпмок
ы.метсис
ие недевС ра етюьпмок к двум (да гони емрт микросхемам)- это
но саркерп и говорит о их шьлоб достижениях ой ннорткелэ
ти соннелшыморп в деле ия нешывоп уровня ии царгетни выпускаемых
й.иледзи Но в то же мя ерв то э ит ватс чрезвычайно трудную
задачу перед человеком, ый роток хочет ся ьтарбозар с устро-
ом втсй и ой тобар компьютера. Почему?
нт емитроссА их ксниретам плат на ке ныр весьма ик лев
(ALI, BIOTKO, CYCLONE и т.д.), он постоянно ся теянем и ли се
ры оссецорп ся тюачилто ко ьлот ой воткат ой тотсач и ой мриф
м,елетивотогзи то со ой ннаворизилаицепс ой мехсорким дело
обстоит сложнее. Фирм, их щюаксупыв ти э микросхемы, достаточно
много, каждая из их н но ьлетяотсомас разрабатывает и исполь­
зует при их ии нелвотогзи ои вс ие ксечиголопот ы.мехс По ой тэ
не ичирп ти йан две ые воканидо ие ксниретам ты алп вне одной пар­
ии т компьютеров очень сложно. Можно ди йан ию цатнемукод и
попробовать разобраться с ой тобар микропроцессора, но то ч
касается ых ннаворизилаицепс микросхем, то найти их ие насипо в
наши: условиях - задача практически нереальная. Это делает а­даз
чу напрямую ся ьтарбозар с ой тобар ра етюьпмок но йачывзерч сло­
жной.
Возможен ой ни подход. Он ся теачюлказ в м.ещюуделс
Все ры етюьпмок мы итсемвос (ы)воканидо на не вору интерфейсных
разъемов расположения в их н ых ндохв и ых ндохыв сигналов,
реализуют ые нтраднатс лы окоторп передачи информации и
обмена. То есть могут меняться технические средства реализации,
что же ся теасак решаемых при ом тэ задач, то они ны дохс
во ех св ах ретюьпмок независимо от па ит и класса. В современ­
ых н ах ретюьпмок все ые мидохбоен ие ксечинхет ва тсдерс упако­
ны ав в ну до или две микросхемы, в ее лоб ранних ях ледом
ся тюузьлопси ые нтерксид ы.тнемелэ то Э делает удобным исполь­
ие навоз в ях лец ия нечубо компьютеры, при ии нелвотогзи ых роток
на авозьлопси ая нтнемелэ за аб с ей шьнем степенью и.ицаргетни
ти Э ры етюьпмок (XT или АТ-286) полностью но тараппа и но ммаргорп
мы итсемвос с ее лоб новыми, но в то же время на их их ксниретам
ах талп мы ем жом выделить пы пург микросхем, ие щюашер
определенные чи адаз и ые ннелвотогзи на знакомой ой нтнемелэ
зе аб ( как-то ок лб обработки прерываний, ок лб прямого доступа
к памяти, ый ньлетаводелсоп и ые ньлелларап порты, буферы,
ие нелварпую,ьтямап ая нтараппа организация протоколов и шин).
С ой тобар их тэ узлов ми ынненемирп ми иксечинхет решениями
ой нтнемелэ ой заб не лопв можно разобраться. Для этого имеется
ое шьлоб количество документации, описаний микросхем, элект­
их ксечир ем хс и других материалов.
В данном пособия рассматривается компьютер, ый ннеортсоп
на зе аб раоссецорпоркам 8088, го ещюузилаер му етсис команд
раоссецорп 8086, ая роток ся теялвя ойвозаб для всего се­
ва тсйем ов россецорпоркам мы риф Intel: 80286, 80386, 80486.
В ем шьлоб ме еъбо сы орпов ва тсйортсу компьютеров, е­нлопыв
иянен их го оксечинхет иянавижулсбо и та номер ся тюавиртамссар
в се рук ки вотогдоп ов тсилаицепс "ОЕ КСЕЧИНХЕТ ОБСЛУЖИВАНИЕ й
НТ ОМЕР ОВ РЕТЮЬПМОК ТИПА IBM PC, который в течение их кьлоксен
ет л сятедев на факультете ия нешывоп ии цакифилавк МИРЭА.
Кроме гоонназаку курса, на ФПК МИ PЭ A ся тедев подготов­
ка овтсилаицепс по им щюуделс м:яинелварпан
1. ый ньлачаН рс ук тыобар на ре етюьпмок (20 часов);
2. таобаР в ой нноицарепо де ерс WINDOW'S (32 часа),
3. Ремонт ых нтевц оврозивелет 3-5 ий нелокоп (40 часов);
4. таобаР с ми иксечинхет ми автсдерс Multi-Media (32 часа).
июцамрофнИ по ем св интересующим АС В амсорпов ВЫ те ежом
тьичулоп по телефонам: 365-40-14, 365-39-70.
Мы будем рада услышать ВАШ замечания, пожелания, советы,
иицаднемокер и иянежолдерп о е.втсечиндуртос
ваалГ I. ОР ССЕЦОРПОРКИМ 8088
ие втсйеД ра оссецорпорким основано на ой ннорхнис
работе трех ин ш (в ив чилто от ой ннорхнисаы,метсис где ое джак
действие квитируется, т.е. ся теаджревтдоп ми алангис
готовности) . ор ссецорП 8088 ет еми 20-разрядную ую нсерда
ну иш ()АШ, 8-разрядную ну иых шннад (Д)Ш и 4-разрядную
ну ишия нелварпу (У)Ш . но читамехС устройство но ежарбози на
рис.1.
ША
CPU
щд
Тип ла киц
щу ны иш
Рис. I. маетсиС инш ра етюьпмок
В ре оссецорпорким ся теузьлопси ТТЛ логика, .т е.
уровень логического нуля 0.2-0.4 В и логической
цыиниде 0.8-2.4 В. Кроме того, возможно ье терт состояние,
когда ди овыв ны ечюлкв ез реч высокоомное ие нелвиторпос
(ие няотсос высокого импеданса). В частности, ье терт
ие няотсос ся теузилаер при ой ннечюлкто шине ых ннад в ме ижер
го омярп доступе.
те обаР ра оссецорп осуществляется за 4-ый нткат
машинный цикл (см.рис.2). По лу ангис ALE ая нсерда ия цамрофни
ся теарипаз в регистре-защелке, ле соп го еч ия цамрофни
ся теадыв на ну иш данных. ли сЕ в третьем те кат нет ла ангис
ти сонвотог . то вводится такт ожидания. Таким ом зарбо
процессор можно перевести в пошаговый режим, а, иными ми аволс
говоря, заморозить устройство и проверить ие няотсос шин в
ом ксечитатс режиме.
В каждом машинном ле киц осуществляется ча адереп
ии цамрофни ду жем памятью и внешними устройствами. Из
ых ннишам циклов состоят командные циклы.
А19 - А16
А15 - А8
AD7 - AD0
ALE
WR лии RD
IO / Ё
Рис. 2. Временная ма маргаид машинного цикла
-г , FFFFFH
йт аБ
hex числа hex число
Рис. 4. ие нелватсдерП л.есич
цаилбаТ I
нт емгеС 64 k ое нчиовД ое нчиритацдантсеШ
0000 / 1000 0Н / 8Н
0001 / 1001 1Н / 9Н
0010 / 1010 2Н / АН
0011 / 1011 ЗН / ВН
0100 / 1100 4Н / СН
0101 / 1101 5Н / DH
LJ 00000H 0110 / 1110 6н / EH
0111 / 1111 7Н / FН
с.иР 3.ие н еледерпсаР
ти ямап
На рис.3 но читамехс но елватсдерп ие неледерпсар
памяти. ое ньламискаМ ие нечанз са ерда FFFFFН ет увтстевтоос
му еъбо памяти I Мбайт. са ердА ыентарк 16 называют
миафаргарап или границами параграфов. В своей работе
мы маргорп используют некий ый возаб адрес и сятюащарбо к
им гурд ам кйечя памяти ом втсдерсоп смещения. 16-разрядное
ие нещемс ограничивает размер допустимой области до 64 Кбайт
та Э область и ся теавызан сегментом.
На рис.4 ныежарбози 8 ек ечя и,тямап называемых
битами, и их щугом иметь ия нечанз го оксечигол нуля или
единицы. ая каТ па пург называется м.отйаб ые вотйабулоП
пы пург меняют иянечанз от 0 до 15, что етавиклатан на мысль
о ии надзос го ончиритацдантсеш исчисления. Метод
ия навозарбоерп изображен в табл.1.
ем шипО ко тарк ие нечанзан выводов мыехсорким 8088, изоб­
ойннежар на рис.5.
Vсс - еещюатип е,инежярпан акк указано на рис., мыехсорким для
ых пнеов целей допускают ий шьлоб разброс.
GND - ие щюялмезаз ы.довыв
AD0-AD7 - ыевреп 8 ов дярзар адреса, ые меурискиф регистром-за­
щелкой, ее лад ды овыв сятюадто в ие нежяропсар ны иш данных.
GND «—
А14 «—
А13 «—
А12 «—
А11 «— \
А10 «—
А9 «—
А8 «—
АВ7 «-•|
AD6 «-J
AD5 «—|
AD4 «—-1
AD3 —>-!
AD2 «—>j
AD1 «—>j
AD0 «—Ч
NMI —>]
INTR —>|
CLK —>-j
GND «—I
Рис.5 . ие нечанзаН выводов мы ехсорким 8088
A8-A15 - ие щюуделс ды ярзар адреса.
A16/S3-A19/S6- оставшиеся разряда адреса. Действуют
но чиголана выводам AD0-А D7, но во 2-4 ах ткат машинного ла киц
индицируют статус.
CLK - ал нгис от раотаренегорхнис 8284.
NMI - ые меуриксамен прерывания. да гесВ ны ешерзар для
ия наворигаер на ые нйирава ситуации.
INTR- ал нгис от го омеуриммаргорп ра еллортнок ий навырорп 8259А.
INTA - ие нешерзар ия навырерп . Используется ко ьлот для
зи явс с ой мехсорким 8259А.
SSO - В ие втстусто ла ангис ВНЕ на путсод ко ьлот ая шдалм часть
байта. ся теузьлопсИ для ты обар с м.ороссецорпос
MN(MX) - ая ньламиним или ая ньламискам ия царугифнок
ра оссецорп . В ой ньламискам ии царугифнок вывод 33 просто
заземлен, а управляющие лы ангис формирует ый нметсис
ерллортнок 8288.
HOLD - ат вхаз процессора, ие нещаркерп передачи данных.
HLDA - ие неджревтдоп таавхаз и иенечюлкто от всех шин.
ие нелварпУ ся теадереп ру еллортнок го омярп доступа к
тиямап 3237. 3 максимальной иицаругифнок туэ роль на
бя ес мо имоп их чорп берет ор ссецорпос да овв да овыв 8089.
RESET - ос рбс процессора, ан возинорхнис оймехсорким 8284.
ие нелвонатссоВ происходит езреч 2-6 тактов, в ивчилто от
ия втсйед го отэ лаангис при ии нечюлкдоп питания, да гок
ка жредаз на вар им кьлоксен м.аднукесиллим
RD.WR - сигналы, ие щюавызыв сс ецорп иянетч и си ипаз соответ-
о.нневтс
IO/1 -переключение для тыобар с ВНЕШНИМИ миавтсйортсу и
ю.ьтямап
DT/R - выдача прием данных.
DEN - готовность данных.
ALE - по му отэ лу ангис ая нсерда ия цамрофни сятеурискиф в
-хартсигер х.аклещаз
TESТ - да намок WАТЕ приостанавливает ор ссецорп для синхрони­
ии цаз тыобар с м.ороссецорпос
READY - ие втстусто высокого уровня на ом тэ де охв вызывает
такт ожидания.
ие нечанзаН овдовыв в ой ньламискам ии царугифнок
RQ/GT0,RQ/GT1 - непосредственная связь сразу с мя увд
ми ароссецорпос LOCK - ка вориколб шины.
S2,S1,S0 - ие нелварпу шинами с помощью го онметсис ра еллортнок
8288.
QS0,QS1 - очередь для зиявс с сопроцессором.
Линии ША,ШД,ШУ, иещуди от микропроцессора, образуют L -
шину. На .сир 6 значками Щ ны ечанзобо буферы, которые не
ко ьлот передают информацию с ныиш на шину, но и разъединяют
их в ав чулс необходимости. Так, в частности, ся теялвтсещусо
ой мярп доступ к памяти, да гок ры ефуб отключают L — шину,
а адрес на S — ну иш наставляет контроллер прямого па утсод
8237А и ые нчинартс регистры. S — на иш связывает компьютер в
ое ниде целое, на еен ны едевыв разъемы-слоты.
мыехсорким на ой нметсис те алп ныечюлкдоп к X—шине. M—шина
наечанзандерп для ия неледто ойнметсис S—шины от опера-