PC-tietokoneen emoratkaisut

Esitys aiheesta: "PC-tietokoneen emoratkaisut"— Esityksen transkriptio:

1 PC-tietokoneen emoratkaisut
PCI pohjainen mikrotietokoneen emo ratkaisut. Lähteet: PC-tekniikan käsikirja

2 PC/AT/ISA-standardi Perustuu:
Osoiteluokitukseen Keskeytys ohjaukseen Sisäinenväylä Muodostavat standardin, jonka pohjalle laitteistovalmistajat valmistavat laitteiston ja käyttöjärjestelmän tekijät käyttöjärjestel-män.

3 Osoiteluokitus riippakivi vai etu?
Osoiteluokitus on 8088 aikakaudelta. Osoiteluokitus määrää ensimmäisen megatavun käytöstä. Lisäksi 8088 aikakaudelta tulee I/O-avaruuden rajoitteet 64 kilotavua oheislaitteille. HMA Upper memory kt A0000-FFFFF Conventional memory 0-640 kt 00000h-a0000h

4 Osoiteväylä ja osoiteavaruus
Osoiteväylä muodostuu ”johtimista”, joita käytetään samaan tarkoitukseen, tässä tapauksessa muistipaikan osoittamiseen. Jokainen johdin voi välittää tiedon joko ”0” tai ”1” (binaarinen tieto) => voimme käyttää kakkosen potensseja kuvaamaan osoitettavia osoitteita eli muistiavaruuden laajuutta. 220 = (1 M) 8088 max muistiavaruus.

5 Osoitteen käyttö Osoite osoittaa joko
muistipaikkaan, josta luetaan tai kirjoitetaan. I/O-laitteen muistipaikkaa johon kirjoitetaan laitteelle vietävä ohjaus tai luetaan laitteelta saatu data. Esimerkkilaite DMA-ohjain. Muistipaikkojen I/O toimintaa ohjataan ohjaussignaaleilla kuten MEMR, MEMW tai IOR, IOW.

6 PC-tietokoneen muistiavaruus
PC-MEM koostuu perus-, ylä-, HMA- ja jatketusta-muistialueesta.

7 Perusmuistialue (Conventional memory)
Perusmuistialueen sisältönä on yleensä keskeytysvek-torit, KJ, sovellus sekä mahdollisesti data-alue (käyttöjärjestelmä).

8 Ylämuistialue (Upper memory block)
Sisältönä yleensä BIOSSI:t sekä laiteohjaimet ja EMS kehykset (IF himem.sys ja emm386.exe )

9 HMA HMA perustuu ideaan A20 linjan käytöstä. Eli ”huijataan” kovoa luulemaan, että se voi lukea yli 1 M muisti aluetta. todellisuudessa voidaan lukea vain 64 kt blokki esim: DOS:n juurta varten, eli DOS:n juuri voidaan tallettaa sinne.

10 Jatkettumuisti (Extended memory)
Jatkettu muisti alkaa 1088 kt jälkeen eli muistiosoitteesta 109A00h jälkeen ja jatkuu niin pitkästi kuin osoite väylää riittää, eli käytännössä joko 232 (4 gigaa esim: NT osoitus kyky) tai 264 (18000 Teraa).

11 I/O-avaruus (1) I/O-avaruus koostuu erilaitteiden tarvitsemista dataosoitteista. Standardin mukaisesti tietylle laitteelle on määritelty osoite josta laite lukee tai/ja kirjoittaa dataa. Laitteen toiminnan kannalta, I/O-osoite on yhtä tärkeä kuin keskeytysosoite. I/O-osoitteiden ymmärtäminen on tärkeää kun asennamme uusia lisäkortteja laitteistoon.

12 I/O-avaruus (2) I/O-alue on 64 kt suuruinen alue.
Tyypillisesti yhdellä laitteella on käytössä tietty muisti osoite alue, yleensä 16 bittiä pitkä osoite alue esim: 3F0h-3FFh. Se voilla myöskin 32 bittiä esim: 400h-420h. Osa I/O-osoitteista on emolevyllä olevien laitteiden piirien käytössä kuten DMA-ohjain.

13 Muistit

14 Muistin käyttö

15 Data on pakattu X/Y-muotoon eli jokaista bittiä varten tarvitaan osoitukseen kaksi signaalia RAS (rivi) ja CAS (sarake). Jokaista muistipiiriä kohti saadaan kerrallaan vain yksi RAS ja CAS signaali => esim: kahdeksan bittinen data vaatii kahdeksan muistipiiriä rinnan. CAS R A S 8-bit

16 Kiintomuisti ROM ROM sisältää konekielisiä ohjelmia kuten esim. BIOS:n sisältämät ohjelmat. BIOS:ssa on konekieliset alkeisrutiinit joita voidaan ohjata keskeytyksillä. Rutiinien alkuosoitteet on standardoitu, joten kaikkien BIOS-valmistajien BIOS-ohjelmia voidaan ohjata samoilla osoiteviittauksilla.

17 Kiintomuisti ROM BIOS toimii liitospintana kovon ja ohjelmiston (pehmon) välillä. Keskeytys pyynnöt voi- vat olla joko NMI, keske- ytyspiiri tai ohjelmallisia.

18 Kiintomuisti ROM Perinteinen BIOS oli pakattu yhdelle tai kahdelle EPROM piirille (UV-valolla nollattava uudelleen kirjoitettava ROM piiri). BIOS:n koko oli 64 kt. Nykyään käytetään FLASH-tekniikkaan perustuvia muistipiirejä. Piirit voidaan päivittää ohjelmallisesti, toisin kuin vanhat EPROM ja EEPROM piirit.

19 Luku- ja kirjoitusmuisti RAM
Emolevyllä oleva työmuisti on toteutettu DRAM-piireillä, jotka on asennettu erilliselle piirilevylle.

20 Luku- ja kirjoitusmuisti RAM
Dynaamiset muistipiirit vaativat ns. virkistyksen. virkistys ylläpitää muistiin tallennettua data tietoa. Yhden muistipaikan yhtä bittiä kohti tarvitaan aina yksi muistipiiri. Jos käytetään pariteetin tarkistusta se vaatii aina oman muistipiirinsä.

21 Luku- ja kirjoitusmuisti RAM
Muisti koostuu ns. pankeista (BANK). Jos laitteen dataväylän leveys on 32 bittiä => tarvitaan 4 kpl:tta 8 bitin muistipiiri-kampoja (SIMM) täyttämään koko dataväylä. (Pankki täyteen!) Dataleveys on nykyisissä Pentium koneissa 64 bittiä.

22 Luku- ja kirjoitusmuisti RAM
Muisti piirin nopeus tulisi olla emolevyn piirisarjan ja kellotaajuuden mukaan sovitettu. Eri nopeuksisia muistikampoja ei saa sotkea keskenään. Lifetime 1 GB PC3200 DDR RAM ( ) 1 GB, PC3200 DDR RAM, 400 MHz, DIMM 184-pin, 1 Module Viking Components 512 MB PC2700 DDR RAM (i9832) 512 MB, PC2700 DDR RAM, 333 MHz, 1 Module

23 Keskeytysjärjestelmä
PC-tietokonetta pidetään yllä tietyn perusrutiinin perusteella. Tämä rutiini voidaan katkaista joko ohjelmallisesti tai elektronisesti. Toimenpidettä kutsutaan keskeytykseksi. Keskeytysjärjestelmä on kotoisin 8088 ajoilta ja toimii myöskin uusissa Pentium prosessoreissa tietokoneen toiminnan ohjaajana. Keskeytyskutsun saatuaan tietokone suorittaan keskeytystä vastaavan ohjelman.

24 Keskeytysjärjestelmä
Keskeytyksiä on kaikkiaan prossulla.

25 Keskeytysjärjestelmä laitteistokeskeytys
ISA-koneissa tyypillinen keskeytys ohjain oli 8259. Ilmoitus hyväksytystä keskeytyksestä Keskeytys ohjelman alkuosoite IRQ 0-7

26 Keskeytysjärjestelmä laitteistokeskeytys
Keskeytykset on otettava huomioon kun asennetaan uusia oheislaitteita. Monet oheislaitteet on ”konffattu” tehtaalla tiettyihin asetuksiin. Ongelmia tulee jos useampi kortti käyttää oletuksena samoja IRQ ja perus osoitteita. Nykyisten emojen P&P kykenee suoriutumaan resurssi ristiriidoista suhteellisen hyvin.

27 Keskeytysjärjestelmä laitteistokeskeytys
INT x kuvaa keskeytysten prioriteettiä. IRQ kuvaa laitteistokeskeytysten keskinäistä prioriteettiä.

28

29 WinXp laitehallinta

30 WinXp laitehallinta

31 PCI (peripherial Component Interconnect)
PCI-väylä PCI (peripherial Component Interconnect)

32

33 Väylä nopeudet Bus Type Bus Width Bus Speed MB/sec ISA 16 bits 8 MHz
16 MBps EISA 32 bits 32 MBps VL-bus 25 MHz 100 MBps 33 MHz 132 MBps PCI 64 bits 264 MBps 66 MHz 512 MBps 133 MHz 1 GBps PCI E x1

34 PCI-väylä PCI väylä liitin on omansa eli se poikkeaa ISA-liittimestä kokonsa ja liitinmääränsä puolesta. Liitin on jakautunut kahteen osaan 32bittiseen liittimeen jossa on 62 liitintä ja täydennysosaan jolla liittimestä muodostuu 64 bittinen (32 lisäliitintä)

35 PCI-Liitäntä

36 PCI ja PnP PCI-väylä tukee oheislaitekorttien automaattista tunnistusta, jossa oheis-laitteelle määritellään automaattisesti, vapaita resursseja hyväksi käyttäen, I/O-osoite ja keskeytys tunnus IRQ. Tätä tarkoitusta varten jokaisessa PCI PnP kortissa on pieni ROM-muisti josta PnP asetus ”ohjeet” luetaan.

37 PCI:n sähköiset ominaisuudet
Kuormia saa olla vain 10 kpl. Jokainen lisäkortti luo kaksi kuormaa. Emolevyllä olevat piirit aiheuttavat yhden kuorman. Sähköisesti PCI-lisäkortit ovat joko 3.3 V tai 5 V kortteja. Erotuksena liittimissä toimii hahloerotin.

38 PCI-väyläisen mikron rakenne

39

40

41 PCI express ASUS A8N-SLI DELUXE emo

42

43

44

45 PCI Express on väylätyyppi, joka mahdollistaa nopeamman tiedonsiirron kuin PCI tai AGP.
PCI-E:ssä tiedonsiirtoon on sarjamuotoista. PCI Express 1x väylä yltää liki 250Mt/s ja PCI Express 16x yltää liki 8Gt/s tiedonsiirtonopeuteen

46 PCIe x1 PCI PCIe x16