第13講 PC組成原理與接口技術(shù)

1、PC組成原理組成原理與與接口技術(shù)接口技術(shù)3.1.1 主板概述主板概述(AT主板主板)形狀參數(shù)形狀參數(shù)1.1.從從IBM PCIBM PC和和XTXT的的Baby-ATBaby-AT結(jié)構(gòu)到結(jié)構(gòu)到ATXATX、NLXNLX、WTXWTX互換結(jié)構(gòu)互換結(jié)構(gòu),Intel,Intel還提供還提供Mini ATXMini ATX結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu),ATX,ATX主板尺寸主板尺寸:1.2:1.2英寸英寸X8.2X8.2英寸英寸(284mmX208mm)(284mmX208mm)2.2.最新的主板形狀參數(shù)規(guī)范最新的主板形狀參數(shù)規(guī)范BTXBTX 可以安裝更多的集成部件可以安裝更多的集成部件。3.1.2 芯片組芯片組 芯片組

2、思想的提出芯片組思想的提出 芯片組提供的芯片組提供的主要功能主要功能 (1) 提供對(duì)提供對(duì) CPU 的支持的支持 (2) 提供對(duì)提供對(duì)主存主存的管理的管理 (3) 提供對(duì)提供對(duì) Cache 的管理與控制的管理與控制 (4) 提供標(biāo)準(zhǔn)提供標(biāo)準(zhǔn) AT 機(jī)用機(jī)用 I/O 控制控制 ( 如中斷控制如中斷控制器、定時(shí)器、器、定時(shí)器、 DMA 控制器等控制器等 ) (5) 提供對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)提供對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)總線的總線的 I/O 擴(kuò)展槽擴(kuò)展槽的控制的控制3.1.2 芯片組芯片組 芯片組芯片組是除是除 CPU 外的控制指揮中心。外的控制指揮中心。 在選擇好在選擇好 CPU 后后, 就要選擇一款與該就要選擇一款與該

3、CPU緊緊密配合的芯片組。密配合的芯片組。 芯片組與芯片組與CPU的緊密配合，的緊密配合，PC的性能就得到的性能就得到充分的發(fā)揮。充分的發(fā)揮。 主板的性能體現(xiàn)在芯片組的性能上主板的性能體現(xiàn)在芯片組的性能上, 芯片組是芯片組是決定主板性能的主要因素之一。決定主板性能的主要因素之一。3.1.2 芯片組芯片組 芯片組由芯片組由2-4塊超大規(guī)模集成電路組成。分為塊超大規(guī)模集成電路組成。分為北橋芯片和南橋芯片北橋芯片和南橋芯片 北橋芯片主要負(fù)責(zé)管理北橋芯片主要負(fù)責(zé)管理CPU、內(nèi)存與圖形接、內(nèi)存與圖形接口間的數(shù)據(jù)傳輸，為口間的數(shù)據(jù)傳輸，為Cache、PCI、AGP、ECC糾錯(cuò)提供工作平臺(tái)。位于糾錯(cuò)提供工作

4、平臺(tái)。位于CPU插槽附近插槽附近。 南橋芯片負(fù)責(zé)南橋芯片負(fù)責(zé)管理管理IDE、I/O設(shè)備接口設(shè)備接口，為高，為高級(jí)電源管理、級(jí)電源管理、USB等提供工作平臺(tái)。現(xiàn)在的等提供工作平臺(tái)?，F(xiàn)在的南橋芯片集成了多媒體功能。南橋芯片集成了多媒體功能。3.1.2 芯片組芯片組 南北橋結(jié)構(gòu)能夠?yàn)橥鈬O(shè)備提供高速的外圍南北橋結(jié)構(gòu)能夠?yàn)橥鈬O(shè)備提供高速的外圍總線總線, , 南北橋之間通過(guò)南北橋之間通過(guò)PCIPCI連接的連接的, , 因此南北橋芯片因此南北橋芯片之間的頻繁數(shù)據(jù)交換必然使之間的頻繁數(shù)據(jù)交換必然使 PCI PCI 總線的信息總線的信息通路依然呈現(xiàn)一定程度的擁擠通路依然呈現(xiàn)一定程度的擁擠, , 也使得南北也

5、使得南北橋之間橋之間 的信息交換受到一定的影響。的信息交換受到一定的影響。 采用采用中心結(jié)構(gòu)中心結(jié)構(gòu)(Hub)(Hub)形式的芯片組形式的芯片組。 800 800 系列芯片組使用中心系列芯片組使用中心 (Hub) (Hub) 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式始于這種結(jié)構(gòu)形式始于 Intel Intel 的的810810芯片組芯片組, , 經(jīng)經(jīng) 815 815 系列、系列、 820 820 系列、系列、 840 840 系列等系列等 , , 已發(fā)已發(fā)展到展到 850 850 、915915系列及更新的系列系列及更新的系列 例如：最近推出的例如：最近推出的3535芯片組芯片組 I3 I5 I7I3

6、I5 I73.1.23535芯片組芯片組3.1.23535芯片組芯片組 MCHMCH/ /GMCHGMCH(Memory Controller(Memory ControllerHub/Graphics and Hub/Graphics and Memory Controller HubMemory Controller Hub）, , 內(nèi)存控制中心內(nèi)存控制中心 / / 圖形、內(nèi)存控制中心圖形、內(nèi)存控制中心 ICHICH(I/O Controller Hub(I/O Controller Hub）I/O I/O 控制中心控制中心3.1.23535芯片組芯片組 內(nèi)存控制中心內(nèi)存控制中心(MCH)

7、(MCH)和和 I/O(ICH) I/O(ICH) 控制中心控制中心之之間不再用間不再用 PCI PCI 總線相連總線相連, ,而是專用高速總線而是專用高速總線相連相連, ,這可使這可使MCH/GMCH MCH/GMCH 和和ICHICH之間頻繁大量的之間頻繁大量的數(shù)據(jù)交換不會(huì)增加數(shù)據(jù)交換不會(huì)增加PCI PCI 總線的擁擠度總線的擁擠度, ,也不會(huì)也不會(huì)受受PCIPCI總線速度相對(duì)較低的限制總線速度相對(duì)較低的限制。 ( (例如：例如：Intel 875P Intel 875P 芯片組芯片組的的MCH MCH 和和ICHICH之間之間的數(shù)據(jù)交換速率為的數(shù)據(jù)交換速率為266 266 MB/MB/S

8、 S, ,是是PCIPCI的兩倍的兩倍) )。3.1.3 主板舉例主板舉例(P35 芯片組芯片組) 支持支持1066MHz四核處理器四核處理器 快速訪問(wèn)內(nèi)存快速訪問(wèn)內(nèi)存 先進(jìn)視頻技術(shù)（杜比）先進(jìn)視頻技術(shù)（杜比） 內(nèi)存支持內(nèi)存支持GB Microsoft Windows Vista, Windows 7 Windows 8環(huán)境環(huán)境 紅外收發(fā)器紅外收發(fā)器3.2主板主板 BIOS與與CMOS RAM 3.2.1主板主板 BIOS 的演變的演變 BIOS 是是 Basic Input/Output System( 基本基本輸入輸入 / 輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng) ) , 主要是指固化在計(jì)算機(jī)主主要是指固化在計(jì)算

9、機(jī)主板上板上 ROM芯片芯片中的一組程序中的一組程序 , 因此因此 , 常稱為常稱為主板主板 BIOS( 亦常稱為亦常稱為 ROM BIOS 或主板或主板 ROM BIOS)。 3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 在在早期早期 PC 中中, 包含了整個(gè)系統(tǒng)的所有驅(qū)動(dòng)程包含了整個(gè)系統(tǒng)的所有驅(qū)動(dòng)程序的序的 BIOS 軟件代碼全部燒入安裝在主軟件代碼全部燒入安裝在主 板上板上的只讀存儲(chǔ)器的只讀存儲(chǔ)器 (Read-Only Memory, ROM) 芯片中芯片中， 掉電時(shí)數(shù)據(jù)仍能保留掉電時(shí)數(shù)據(jù)仍能保留。 目前目前的的 BIOS 已不僅僅局限于傳統(tǒng)的主板已不僅僅局限于傳統(tǒng)的主板 BIOS, 它已演

10、變?yōu)轵?qū)動(dòng)程序它已演變?yōu)轵?qū)動(dòng)程序 (device drivers) 的總和的總和3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 主板主板ROM芯片中除包含整個(gè)系統(tǒng)的所有驅(qū)動(dòng)芯片中除包含整個(gè)系統(tǒng)的所有驅(qū)動(dòng)程序外程序外, 還包含一個(gè)加電自檢還包含一個(gè)加電自檢(power on self test, POST)程序和一個(gè)引導(dǎo)程序程序和一個(gè)引導(dǎo)程序(bootstrap loader) 引導(dǎo)程序引導(dǎo)程序 通過(guò)搜通過(guò)搜 索軟盤驅(qū)動(dòng)器或硬盤并裝入索軟盤驅(qū)動(dòng)器或硬盤并裝入引導(dǎo)扇區(qū)引導(dǎo)扇區(qū) (boot sector) 實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng) ( OS) 的裝入。通過(guò)調(diào)用的裝入。通過(guò)調(diào)用 BIOS 中的驅(qū)動(dòng)程序控制中的

11、驅(qū)動(dòng)程序控制硬件硬件。3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 解決解決 PC 加硬件的加硬件的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)問(wèn)題 添加的硬件適配卡添加的硬件適配卡，卡上有一個(gè)包含必要驅(qū)卡上有一個(gè)包含必要驅(qū)動(dòng)程序的動(dòng)程序的 ROM 芯片芯片 ROM 被編程為能夠通過(guò)搜索內(nèi)存指定區(qū)域來(lái)被編程為能夠通過(guò)搜索內(nèi)存指定區(qū)域來(lái)尋找適配卡的尋找適配卡的 ROM，找到找到, 這些代碼被執(zhí)行這些代碼被執(zhí)行, 即代碼被連接到已存在的即代碼被連接到已存在的BIOS 中中, 增加了相增加了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)功能應(yīng)的驅(qū)動(dòng)功能 例如顯卡在例如顯卡在 PC 上電時(shí)就要工作上電時(shí)就要工作3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 操作系統(tǒng)啟動(dòng)文件操作

12、系統(tǒng)啟動(dòng)文件(IO. SYS) 會(huì)檢查配置文件會(huì)檢查配置文件(CONFIG.SYS) , 由它指定任何需裝由它指定任何需裝入入的驅(qū)的驅(qū)動(dòng)程序以支持新增的硬件動(dòng)程序以支持新增的硬件。文件文件 CONFIG.SYS (連同文件中命名的所有驅(qū)動(dòng)連同文件中命名的所有驅(qū)動(dòng)程序程序)被放在引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)中被放在引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)中。當(dāng)當(dāng)IO.SYS 程序讀程序讀取這些驅(qū)動(dòng)程序時(shí)就會(huì)把它們裝入內(nèi)存取這些驅(qū)動(dòng)程序時(shí)就會(huì)把它們裝入內(nèi)存, 把它把它們和其余的們和其余的 BIOS 連成整體。這些驅(qū)動(dòng)程序連成整體。這些驅(qū)動(dòng)程序是從磁盤裝入是從磁盤裝入 RAM 并連成完整并連成完整 BIOS 的的。3.2.1主板主板 BIOS的演變的

13、演變 完整的完整的 BIOS 包含包含主板主板 ROM 中的內(nèi)容中的內(nèi)容, 從從適配卡適配卡ROM 中增加的驅(qū)動(dòng)程序及中增加的驅(qū)動(dòng)程序及引導(dǎo)初期引導(dǎo)初期裝入裝入RAM 的驅(qū)動(dòng)程序。它們?cè)谙到y(tǒng)的的驅(qū)動(dòng)程序。它們?cè)谙到y(tǒng)的3個(gè)不個(gè)不同物理位置同物理位置, 在功能上是完整的在功能上是完整的, 這些程序通這些程序通過(guò)稱為系統(tǒng)軟中斷過(guò)稱為系統(tǒng)軟中斷 ( system-of-software interrupts)的的 BIOS子程序連成一個(gè)整體。子程序連成一個(gè)整體。3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序需要和一個(gè)指定的硬件操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序需要和一個(gè)指定的硬件交換信息交換信息, 就調(diào)

14、用一個(gè)特定的軟中斷就調(diào)用一個(gè)特定的軟中斷, 中斷向中斷向量表會(huì)把這個(gè)調(diào)用指向量表會(huì)把這個(gè)調(diào)用指向 BIOS 的一個(gè)指定的的一個(gè)指定的部分。部分。 包含在包含在ROM中的中的BIOS有時(shí)叫固件，越來(lái)越有時(shí)叫固件，越來(lái)越多的附件和硬件被引入系統(tǒng)，需要裝入越來(lái)多的附件和硬件被引入系統(tǒng)，需要裝入越來(lái)越多的驅(qū)動(dòng)程序。越多的驅(qū)動(dòng)程序。3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 16位的驅(qū)動(dòng)從磁盤裝位的驅(qū)動(dòng)從磁盤裝入，入，現(xiàn)在現(xiàn)在 已已設(shè)計(jì)成從磁設(shè)計(jì)成從磁盤裝人的盤裝人的32位驅(qū)動(dòng)取代主板位驅(qū)動(dòng)取代主板 ROM 中的所有中的所有驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。 32 位位 Windows XP裝入裝入, 主板或適配卡主板或適配卡

15、ROM 中中16 位程序就不再被調(diào)用位程序就不再被調(diào)用, 只有裝入只有裝入 RAM 的的32位驅(qū)動(dòng)程序被調(diào)用位驅(qū)動(dòng)程序被調(diào)用。在在 PC上電瞬上電瞬間間, BIOS在在 ROM 中中, 但但XP裝入后裝入后, BIOS全全部在部在 RAM 中中。3.2.1主板主板 BIOS的演變的演變 將來(lái)最可能的情況將來(lái)最可能的情況 : 主板主板 ROM 在使系統(tǒng)啟動(dòng)、初始化特定的硬在使系統(tǒng)啟動(dòng)、初始化特定的硬件、提供上電密件、提供上電密 碼等安全方面的功能及一些碼等安全方面的功能及一些基本的初始化配置時(shí)起作用基本的初始化配置時(shí)起作用 。 但在操作系統(tǒng)裝入后但在操作系統(tǒng)裝入后 , 起作用的將是起作用的將是

16、一整套一整套新的驅(qū)動(dòng)程序新的驅(qū)動(dòng)程序 PC 系統(tǒng)可以用相互間接口的系統(tǒng)可以用相互間接口的分層硬件和軟件來(lái)描述。分層硬件和軟件來(lái)描述。 在分層結(jié)構(gòu)中在分層結(jié)構(gòu)中 , 應(yīng)用程序通過(guò)應(yīng)用程序通過(guò) API (application program interlace) 與操作系與操作系統(tǒng)打交道。過(guò)調(diào)用操作系統(tǒng)完成文件讀取統(tǒng)打交道。過(guò)調(diào)用操作系統(tǒng)完成文件讀取/ 保保存功能存功能。 ROM BIOS 及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包含了與操作系及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包含了與操作系統(tǒng)和實(shí)際硬件接口的所有具體硬件的驅(qū)動(dòng)程統(tǒng)和實(shí)際硬件接口的所有具體硬件的驅(qū)動(dòng)程序序,這樣這樣 , 操作系統(tǒng)不用直接與硬件打交道而操作系統(tǒng)不用直接與硬件打交

17、道而是搜索相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)是搜索相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)是操作系統(tǒng)和硬件之間的接口驅(qū)動(dòng)是操作系統(tǒng)和硬件之間的接口，硬件制硬件制造商提供不同的驅(qū)動(dòng)以使生產(chǎn)的硬件可以在造商提供不同的驅(qū)動(dòng)以使生產(chǎn)的硬件可以在 DOSDOS、WindowsXPWindowsXP、LinuxLinux不同的操作系統(tǒng)下工不同的操作系統(tǒng)下工作作。由于一些操作系統(tǒng)使用相同的內(nèi)部接口由于一些操作系統(tǒng)使用相同的內(nèi)部接口, , 一些驅(qū)動(dòng)也可以工作在多個(gè)操作系統(tǒng)中一些驅(qū)動(dòng)也可以工作在多個(gè)操作系統(tǒng)中。3.2.2主板主板 BIOS 1. 主板主板 BIOS 的的4 個(gè)個(gè)主要功能主要功能 POST( Power On Self Test, 加電自檢加

18、電自檢 ) 與與系統(tǒng)自舉裝入程序系統(tǒng)自舉裝入程序 CMOS SETUP( BIOS SETUP) 程序程序 Bootstrap Loader (系統(tǒng)自舉裝入程序系統(tǒng)自舉裝入程序) 基本的基本的 I/O 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層中斷服務(wù)程設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層中斷服務(wù)程序序3.2.2主板主板 BIOS 當(dāng)接通電源當(dāng)接通電源(或接或接 Reset 鍵鍵)時(shí)時(shí),加電自檢加電自檢POST，對(duì)對(duì)PC中的中的CPU存儲(chǔ)器、芯片組、視存儲(chǔ)器、芯片組、視頻適配器、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤頻適配器、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤等等關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查。通過(guò)測(cè)試這些硬件的關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查。通過(guò)測(cè)試這些硬件的工作狀態(tài)是否良好

19、而決定計(jì)算機(jī)的下一步操工作狀態(tài)是否良好而決定計(jì)算機(jī)的下一步操作。作。 POST程序的程序的入入口地址為口地址為 FFFF: 0000, 即開(kāi)即開(kāi)機(jī)后從機(jī)后從 FFFF: 0000處開(kāi)始執(zhí)行處開(kāi)始執(zhí)行 POST程序。程序。3.2.2主板主板 BIOS CMOS SETUP(或或 BIOS SETUP) 程序程序 在在POST過(guò)程中過(guò)程中, 若按下熱鍵若按下熱鍵(如如Del鍵鍵) 則可則可以啟動(dòng)該程序以啟動(dòng)該程序。指示用戶配置主板和芯片組指示用戶配置主板和芯片組的一些設(shè)置以及日期和時(shí)間、口令、磁盤驅(qū)的一些設(shè)置以及日期和時(shí)間、口令、磁盤驅(qū)動(dòng)等基本的系統(tǒng)設(shè)置。通過(guò)該程序控制電源動(dòng)等基本的系統(tǒng)設(shè)置。通過(guò)

20、該程序控制電源管理設(shè)置和從哪個(gè)驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)系統(tǒng)的順序管理設(shè)置和從哪個(gè)驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)系統(tǒng)的順序。對(duì)有些系統(tǒng)而言對(duì)有些系統(tǒng)而言, 可以配置可以配置 CPU 定時(shí)和時(shí)鐘定時(shí)和時(shí)鐘倍頻倍頻設(shè)置設(shè)置。3.2.2主板主板 BIOS 系統(tǒng)掉電后有電池給系統(tǒng)掉電后有電池給CMOS RAM芯片供電芯片供電 , 因此寫(xiě)因此寫(xiě)入入的信息不會(huì)丟失的信息不會(huì)丟失。加之采用加之采用 CMOS 保存數(shù)據(jù)時(shí)消耗的能量很小保存數(shù)據(jù)時(shí)消耗的能量很小(只需只需 1A 電流電流), 因此僅靠電池供電因此僅靠電池供電, CMOS RAM 芯片中芯片中 的的信息也可以保存幾年信息也可以保存幾年。3.2.2主板主板 BIOS 需啟動(dòng)需啟動(dòng) RO

21、M BIOS中的中的CMOS SETUP 程序程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行設(shè)置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置的的情況。情況。系統(tǒng)第一次加電系統(tǒng)增加、減少或更換與系統(tǒng)第一次加電系統(tǒng)增加、減少或更換與 CMOS SETUP 相關(guān)的硬件或相關(guān)的硬件或 I/O 設(shè)備設(shè)備 CMOS RAM 因掉電、病毒、放電等原因造因掉電、病毒、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被錯(cuò)誤修改用戶希望更改成其內(nèi)容丟失或被錯(cuò)誤修改用戶希望更改或設(shè)置系統(tǒng)口令系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某或設(shè)置系統(tǒng)口令系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設(shè)置參數(shù)。些設(shè)置參數(shù)。3.2.2主板主板 BIOS Bootstrap Loader (系統(tǒng)自舉裝入程序系統(tǒng)自舉裝入程序) 當(dāng)系統(tǒng)自檢測(cè)試完成后當(dāng)系統(tǒng)

22、自檢測(cè)試完成后, 則執(zhí)行則執(zhí)行BIOS中的系中的系統(tǒng)自舉裝入程序。這個(gè)程序讀取各個(gè)磁盤驅(qū)統(tǒng)自舉裝入程序。這個(gè)程序讀取各個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的第一個(gè)物理扇區(qū)尋找一個(gè)有效的主引動(dòng)器的第一個(gè)物理扇區(qū)尋找一個(gè)有效的主引導(dǎo)記錄。如果找到一個(gè)扇區(qū)滿足確定的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)記錄。如果找到一個(gè)扇區(qū)滿足確定的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)扇區(qū)中的代碼就被執(zhí)行。這個(gè)扇區(qū)中的代碼就被執(zhí)行。3.2.2主板主板 BIOS 然然后后, 主引導(dǎo)記錄主引導(dǎo)記錄(MBR)程序代碼通過(guò)讀取可程序代碼通過(guò)讀取可引導(dǎo)卷的第一個(gè)物理扇區(qū)繼續(xù)這個(gè)引導(dǎo)過(guò)程引導(dǎo)卷的第一個(gè)物理扇區(qū)繼續(xù)這個(gè)引導(dǎo)過(guò)程, 該扇區(qū)是一個(gè)卷引導(dǎo)記錄的起始該扇區(qū)是一個(gè)卷引導(dǎo)記錄的起始，接著裝入接著裝入第一個(gè)

23、操作系統(tǒng)啟動(dòng)文件第一個(gè)操作系統(tǒng)啟動(dòng)文件, 這個(gè)文件通常為這個(gè)文件通常為IO.SYS (DOS/Windows 9x/Me)或者是或者是 NTLDR (Windows NT/2000/XP)。此時(shí)。此時(shí), 操操作系統(tǒng)處于受控狀態(tài)并繼續(xù)引導(dǎo)過(guò)程。作系統(tǒng)處于受控狀態(tài)并繼續(xù)引導(dǎo)過(guò)程。3.2.3CMOS RAM CMOS RAM 本身不存放程序本身不存放程序,對(duì)對(duì)CMOS RAM中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定是通過(guò)執(zhí)行主板中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定是通過(guò)執(zhí)行主板BIOS中的中的CMOS SETUP程序完成的程序完成的。 接通計(jì)算機(jī)電源接通計(jì)算機(jī)電源(或接或接Reset復(fù)位鍵復(fù)位鍵)時(shí)時(shí),首先首先執(zhí)行的執(zhí)行的POST自診斷測(cè)試程

24、序是通過(guò)讀取自診斷測(cè)試程序是通過(guò)讀取CMOS RAM中的內(nèi)容來(lái)識(shí)別系統(tǒng)硬件配置中的內(nèi)容來(lái)識(shí)別系統(tǒng)硬件配置,并根據(jù)這些配置信息對(duì)系統(tǒng)中各部件進(jìn)行測(cè)并根據(jù)這些配置信息對(duì)系統(tǒng)中各部件進(jìn)行測(cè)試和初始化的。試和初始化的。3.2.3CMOS RAM 早期的早期的AT系統(tǒng)中系統(tǒng)中, Motorola 的的146818芯片芯片被用作被用作RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘)和和CMOS RAM芯片芯片,有簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘有簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘, 占用占用10 B的的RAM, 提供提供年、月、日年、月、日 、時(shí)、時(shí)、 分、秒信息。剩余的分、秒信息。剩余的54B的的RAM被被IBM AT 的設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)成用于存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)成用于存

25、儲(chǔ)系統(tǒng)的配置信息。系統(tǒng)的配置信息。3.3.1 總線概述總線概述 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1了解與計(jì)算機(jī)總線相關(guān)的基本概念了解與計(jì)算機(jī)總線相關(guān)的基本概念, 包括總包括總線線, 總線標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)中采用總線技術(shù)益處總線標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)中采用總線技術(shù)益處, 總線的層次總線的層次 。 2總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo): 同時(shí)了解標(biāo)準(zhǔn)接口同時(shí)了解標(biāo)準(zhǔn)接口 , 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口與總線標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別接口與總線標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別 ，計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī) 中采用標(biāo)準(zhǔn)中采用標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)的益處等。接口技術(shù)的益處等。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) . PC 機(jī)中的主要總線有機(jī)中的主要總線有處理器總線處理器總線、存儲(chǔ)存儲(chǔ)器總線器總線和和系統(tǒng)總線，系統(tǒng)總線，了解處理器

26、總線和存儲(chǔ)了解處理器總線和存儲(chǔ)器總線的作用及主要性能。器總線的作用及主要性能。 .了解了解 PC 機(jī)中系統(tǒng)總線的作用、發(fā)展和主機(jī)中系統(tǒng)總線的作用、發(fā)展和主要性能要性能 , 這些總線包括這些總線包括 XT 總線、總線、 ISA 總線、總線、EISA 總線和總線和 PCI 總線等總線等 , 了解了解 AGP總線總線PC I-Express總線概況總線概況 。3.2 總線總線3.2 .1 概述概述總線：是計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓猜窂?，總線：是計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓猜窂剑瑢?shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中兩個(gè)或更多部件之間的通實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中兩個(gè)或更多部件之間的通訊。包括地址總線訊。包括地址總線AB）、數(shù)據(jù)總線）、數(shù)據(jù)總線（DB

27、）、控制總線（）、控制總線（CB）。）。總線標(biāo)準(zhǔn)：是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件之間通總線標(biāo)準(zhǔn)：是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件之間通過(guò)總線傳輸信息時(shí)應(yīng)遵守的一些協(xié)議與過(guò)總線傳輸信息時(shí)應(yīng)遵守的一些協(xié)議與規(guī)范。規(guī)范。 總線帶寬、總線位寬、總線工作頻總線帶寬、總線位寬、總線工作頻率率三者之間的關(guān)系就像高速公路上三者之間的關(guān)系就像高速公路上的車流量、車道數(shù)和車速的關(guān)系。的車流量、車道數(shù)和車速的關(guān)系。車流量取決于車道數(shù)和車速，車道車流量取決于車道數(shù)和車速，車道數(shù)越多、車速越快則車流量越大：數(shù)越多、車速越快則車流量越大：同樣，總線帶寬取決于總線位寬和同樣，總線帶寬取決于總線位寬和工作頻率，總線位寬越寬、工作頻工作頻率，總線位

28、寬越寬、工作頻率越高則總線帶寬越大。率越高則總線帶寬越大?？偩€的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo) 1. 總線總線位寬位寬：指總線能同時(shí)傳輸傳送的：指總線能同時(shí)傳輸傳送的 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)位數(shù)，即常說(shuō)的位數(shù)，即常說(shuō)的16位、位、32位、位、64位位 2. 總線的總線的工作頻率工作頻率（也稱總線的時(shí)鐘頻率）（也稱總線的時(shí)鐘頻率）是指用于協(xié)調(diào)總線上各種操作時(shí)鐘信號(hào)的頻是指用于協(xié)調(diào)總線上各種操作時(shí)鐘信號(hào)的頻率（常以率（常以MHz為單位）為單位） 3.總線的總線的帶寬帶寬 ( 總線的數(shù)據(jù)傳輸速率總線的數(shù)據(jù)傳輸速率 ) 指單位指單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量 , 即常說(shuō)的每即常說(shuō)的每秒鐘傳送多少個(gè)

29、字節(jié)。秒鐘傳送多少個(gè)字節(jié)。 總線的總線的帶寬帶寬用公式表示為用公式表示為Q=WxF/N 其中其中Q 總線的帶寬總線的帶寬(MBps)，W為總線的數(shù)據(jù)為總線的數(shù)據(jù)寬度寬度 總線位寬總線位寬8, 單位為字節(jié)單位為字節(jié) (B)，F(xiàn) 為總為總線工作頻率線工作頻率 (MHz)，N為完成一次數(shù)據(jù)傳送為完成一次數(shù)據(jù)傳送所需的總線時(shí)鐘周期的個(gè)數(shù)所需的總線時(shí)鐘周期的個(gè)數(shù) (N =2 , 表示完成表示完成一次數(shù)據(jù)傳送需要兩個(gè)總線時(shí)鐘周期一次數(shù)據(jù)傳送需要兩個(gè)總線時(shí)鐘周期)。 4. 總線的尋址能力總線的尋址能力 總線的尋址能力主要指地總線的尋址能力主要指地址總線的位數(shù)及所能直接尋址的存儲(chǔ)器空間址總線的位數(shù)及所能直接尋

30、址的存儲(chǔ)器空間的大小的大小。一般地一般地 , 地址線的位數(shù)越多地址線的位數(shù)越多, 能尋址能尋址的地址空間越大的地址空間越大。 5. 總線的握手協(xié)議總線的握手協(xié)議 按照總線上信息傳送的握手方式劃分按照總線上信息傳送的握手方式劃分, 總線有總線有同步、異步和半同步同步、異步和半同步。 同步總線同步總線：是指總線上各模塊間的信息傳送是指總線上各模塊間的信息傳送統(tǒng)一以總線時(shí)鐘為基準(zhǔn)統(tǒng)一以總線時(shí)鐘為基準(zhǔn), 即各種信號(hào)出現(xiàn)在總即各種信號(hào)出現(xiàn)在總線上的時(shí)刻由總線時(shí)鐘確定線上的時(shí)刻由總線時(shí)鐘確定; 異步總線異步總線：是指一個(gè)信號(hào)出現(xiàn)在總線上的時(shí)是指一個(gè)信號(hào)出現(xiàn)在總線上的時(shí)刻取決于前一信號(hào)的出現(xiàn)刻取決于前一信號(hào)

31、的出現(xiàn) , 即信號(hào)的改變是即信號(hào)的改變是順序發(fā)生的順序發(fā)生的; 半同步總線半同步總線：則是前兩種總線握手方式的混則是前兩種總線握手方式的混合。合。 6. 突發(fā)傳送突發(fā)傳送 總線上數(shù)據(jù)的傳送方式分正?？偩€上數(shù)據(jù)的傳送方式分正常傳送和突發(fā)傳送傳送和突發(fā)傳送 兩種兩種。 正常傳送方式每一個(gè)傳送周期內(nèi)都先傳送數(shù)正常傳送方式每一個(gè)傳送周期內(nèi)都先傳送數(shù)據(jù)的地址據(jù)的地址, 然后傳送數(shù)據(jù)。有些總線支持一種然后傳送數(shù)據(jù)。有些總線支持一種連續(xù)的、成塊數(shù)據(jù)的傳送連續(xù)的、成塊數(shù)據(jù)的傳送, 傳送開(kāi)始后傳送開(kāi)始后, 只需只需給出數(shù)據(jù)的首地址給出數(shù)據(jù)的首地址, 然后連續(xù)地傳送多個(gè)數(shù)據(jù)然后連續(xù)地傳送多個(gè)數(shù)據(jù), 后續(xù)數(shù)據(jù)的地址

32、默認(rèn)為前數(shù)據(jù)地址加后續(xù)數(shù)據(jù)的地址默認(rèn)為前數(shù)據(jù)地址加1, 這這種數(shù)據(jù)傳送方式稱為突發(fā)傳送。種數(shù)據(jù)傳送方式稱為突發(fā)傳送。 突發(fā)傳送省去了每次數(shù)據(jù)傳送前傳送該數(shù)據(jù)突發(fā)傳送省去了每次數(shù)據(jù)傳送前傳送該數(shù)據(jù)的地址的過(guò)程的地址的過(guò)程, 故在總線寬度和總線時(shí)鐘頻率故在總線寬度和總線時(shí)鐘頻率相同的情況下突發(fā)傳送方式的總線傳輸率高相同的情況下突發(fā)傳送方式的總線傳輸率高于正常傳送方式。于正常傳送方式。 7. 總線的負(fù)載能力總線的負(fù)載能力 總線的負(fù)載能力可以理解總線的負(fù)載能力可以理解為總線上所能掛接的遵循該總線電氣規(guī)范的為總線上所能掛接的遵循該總線電氣規(guī)范的總線設(shè)備的數(shù)目?？偩€設(shè)備的數(shù)目。 1. 處理器總線處理器總線

33、處理器總線又稱為前端總線處理器總線又稱為前端總線 是主板上速度最是主板上速度最快的總線快的總線, 其性能指標(biāo)是芯片組和主板的最重其性能指標(biāo)是芯片組和主板的最重要的性能指標(biāo)之一。要的性能指標(biāo)之一。 2 .存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)器總線3.3.3 輸入輸出總線輸入輸出總線1 1PC/PC/XTXT、ISAISA（PC/ATPC/AT）總線）總線2 2MCAMCA、EISAEISA總線總線 3 3VESAVESA、PCIPCI總線總線4 4AGPAGP總線總線 PC/XT總線是一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)總總線是一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)總線，該底板總線有線，該底板總線有62個(gè)引腳，支持個(gè)引腳，支持8位雙向位雙向數(shù)據(jù)傳

34、輸和數(shù)據(jù)傳輸和20位尋址空間，有位尋址空間，有8個(gè)接地和電個(gè)接地和電源引腳、源引腳、25個(gè)控制信號(hào)引腳、個(gè)控制信號(hào)引腳、1個(gè)保留引腳。個(gè)保留引腳?？偩€底板上有總線底板上有5個(gè)系統(tǒng)插槽，用于個(gè)系統(tǒng)插槽，用于I/O設(shè)備與設(shè)備與PC機(jī)連接。該總線的特點(diǎn)是把機(jī)連接。該總線的特點(diǎn)是把CPU視為總視為總線的惟一主控設(shè)備，其余外圍設(shè)備均為從屬線的惟一主控設(shè)備，其余外圍設(shè)備均為從屬設(shè)備設(shè)備。 IBM公司在公司在PC總線基礎(chǔ)上增加總線基礎(chǔ)上增加36個(gè)引個(gè)引腳，形成了腳，形成了AT總線。即從總線。即從1982年以后，年以后，逐步確立的逐步確立的IBM公司工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，公司工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為簡(jiǎn)稱為ISA（

35、Industry Standard Architecture）總線，有時(shí)也稱為）總線，有時(shí)也稱為PC/AT總線。總線。 MCA總線總線:1987年年IBM公司為保護(hù)自身的利公司為保護(hù)自身的利益，在宣布益，在宣布PC/2機(jī)器時(shí)，推出相對(duì)封閉的微機(jī)器時(shí)，推出相對(duì)封閉的微通道結(jié)構(gòu)。通道結(jié)構(gòu)。 EISA總線總線:為了打破為了打破IBM的壟斷，的壟斷，1988年年9月，月，Compaq，AST，Epson，HP，Olivetti，NEC等等9家公司聯(lián)合起來(lái)，推出了一種兼容家公司聯(lián)合起來(lái)，推出了一種兼容性更優(yōu)越的總線，即性更優(yōu)越的總線，即EISA總線?？偩€。 VESA總線總線:1992年年VESA（Vid

36、eo Electronics Video Electronics Standards AssociationStandards Association視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）聯(lián)合聯(lián)合6060余家公司，對(duì)余家公司，對(duì)PCPC總線進(jìn)行了第五次創(chuàng)總線進(jìn)行了第五次創(chuàng)新，推出標(biāo)準(zhǔn)新，推出標(biāo)準(zhǔn)VESA V1.0VESA V1.0。傳輸效率高，獨(dú)立。傳輸效率高，獨(dú)立于處理器的總線標(biāo)準(zhǔn)，于處理器的總線標(biāo)準(zhǔn)，PCI與與CPU隔離，隔離，即即插即用插即用，支持總線控制方式，同步操作，突，支持總線控制方式，同步操作，突發(fā)傳輸。發(fā)傳輸。 PCI 總線的傳輸效率高。標(biāo)準(zhǔn)總線的傳輸效率高。標(biāo)準(zhǔn) PCI 總線的

37、總線的帶寬為帶寬為 133 MBps, 其他版本的其他版本的 PCI 總線的總線的帶寬則更高。帶寬則更高。 PCI 總線是一種獨(dú)立于處理器的總線標(biāo)準(zhǔn)總線是一種獨(dú)立于處理器的總線標(biāo)準(zhǔn), 可以支持多種處理器可以支持多種處理器, 從而適用于由不同從而適用于由不同 CPU 組成的系統(tǒng)組成的系統(tǒng) 。 同時(shí)同時(shí), 它將處理器子系統(tǒng)它將處理器子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開(kāi)與外圍設(shè)備分開(kāi)。 由于由于 PCI 總線與總線與 CPU 隔離隔離 , 因此不會(huì)造因此不會(huì)造成成 CPU 負(fù)載過(guò)重的問(wèn)題負(fù)載過(guò)重的問(wèn)題。 PCI 總線可以帶總線可以帶 10 個(gè)個(gè)負(fù)載負(fù)載。 PCI 總線可以和處理器總線并行工作而不是總線可以和處理器總

38、線并行工作而不是取代處理器總線取代處理器總線。 數(shù)據(jù)在被數(shù)據(jù)在被CPU 處理同時(shí)處理同時(shí), PCI 總線也正忙于總線也正忙于在部件之間傳送信息在部件之間傳送信息, 這是這是 PC 中引人中引人 PCI 總線的一個(gè)重要的好處總線的一個(gè)重要的好處。 PCI 具有即插即用功能具有即插即用功能。 這是由于這是由于 PCI 具有自動(dòng)設(shè)置功能具有自動(dòng)設(shè)置功能 , 用戶在插用戶在插入入 PCI 接口卡后接口卡后 , 不必再去調(diào)整開(kāi)關(guān)或跳線不必再去調(diào)整開(kāi)關(guān)或跳線插頭狀態(tài)插頭狀態(tài) (為了防止系統(tǒng)資源使用時(shí)發(fā)生沖突為了防止系統(tǒng)資源使用時(shí)發(fā)生沖突, 需要對(duì)不同接口卡的需要對(duì)不同接口卡的 I/O 地址、地址、DMA通

39、道通道、硬中斷級(jí)進(jìn)行設(shè)置、硬中斷級(jí)進(jìn)行設(shè)置), 這些設(shè)置工作在系統(tǒng)這些設(shè)置工作在系統(tǒng)初始化時(shí)均由初始化時(shí)均由 BIOS 完成。完成。 PCI 總線支持總線主控方式總線支持總線主控方式。允許多個(gè)處允許多個(gè)處理器系統(tǒng)中的任何一個(gè)處理器理器系統(tǒng)中的任何一個(gè)處理器 (包括有總線處包括有總線處理能力的外圍設(shè)備理能力的外圍設(shè)備 ) 成為總線主控設(shè)備成為總線主控設(shè)備 , 對(duì)對(duì)總線操作實(shí)行控制?？偩€操作實(shí)行控制。 PCI 總線采用同步操作總線采用同步操作。 PCI 獨(dú)特的同步獨(dú)特的同步操作能力可保證微處理器和總線主控制器同操作能力可保證微處理器和總線主控制器同時(shí)操作時(shí)操作, 而不必等待后者操作完成。而不必等待

40、后者操作完成。 PCI 總線支持突發(fā)傳輸方式總線支持突發(fā)傳輸方式 非非突發(fā)傳輸方式是指在一個(gè)傳輸周期內(nèi)突發(fā)傳輸方式是指在一個(gè)傳輸周期內(nèi), 先給先給出地址出地址, 然后給出數(shù)據(jù)然后給出數(shù)據(jù), 在后面的傳輸周期里在后面的傳輸周期里, 不斷重復(fù)這種先送地址、后送數(shù)據(jù)的方式進(jìn)不斷重復(fù)這種先送地址、后送數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行傳輸。行傳輸。 PCI 總線信號(hào)分為地址線、數(shù)據(jù)線、接口控總線信號(hào)分為地址線、數(shù)據(jù)線、接口控制線、仲裁線、系統(tǒng)線、中斷請(qǐng)求線、高速制線、仲裁線、系統(tǒng)線、中斷請(qǐng)求線、高速緩存支持、出錯(cuò)報(bào)告等信號(hào)線緩存支持、出錯(cuò)報(bào)告等信號(hào)線 加速圖形端口加速圖形端口 ( AGP) AGP (accelerate

41、d graphics port加速圖形加速圖形端口端口 ) 是是 Intel 公司提出的局部總線公司提出的局部總線,專門用專門用于高性能圖形及視頻支持于高性能圖形及視頻支持。 AGP獨(dú)立于獨(dú)立于PCI, 為任務(wù)繁重的圖形加速卡提為任務(wù)繁重的圖形加速卡提供了一條專用的供了一條專用的 快車道快車道, 又使又使 PCI 總線?？偩€專門用于傳統(tǒng)的輸入門用于傳統(tǒng)的輸入 / 輸出輸出 AGP 以以 PCI 為基礎(chǔ)為基礎(chǔ), 但是有所增加和增強(qiáng)但是有所增加和增強(qiáng), 在物理上、電氣上和邏輯上獨(dú)立于在物理上、電氣上和邏輯上獨(dú)立于PCI。AGP 插槽類似于插槽類似于 PCI, 但是有一些附加信號(hào)但是有一些附加信號(hào),

42、 在系統(tǒng)中的位置也不同在系統(tǒng)中的位置也不同。 例如：例如：AGP以以 66 MHz 基頻運(yùn)行基頻運(yùn)行,為為PCI 的兩的兩倍?；颈?。基本 AGP 模式稱為模式稱為 1 x , 每個(gè)周期完成每個(gè)周期完成一次傳輸。由于一次傳輸。由于 AGP 總線為總線為 32 b (4 B) 寬寬, 每秒每秒 6600 萬(wàn)次的條件下達(dá)到大約萬(wàn)次的條件下達(dá)到大約66MBps數(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力據(jù)傳輸能力。 AGP 2x模式模式 , 每個(gè)周期完成兩次每個(gè)周期完成兩次 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 , 數(shù)據(jù)傳輸能力達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸能力達(dá)到 533 MBps 。 模式模式 總線寬總線寬(b)總線速率總線速率( MHz)每個(gè)周每個(gè)周期數(shù)據(jù)傳送次數(shù)期數(shù)據(jù)傳送次數(shù)帶寬帶寬( MBps) AGP 1 x326