Оглавление

Введение....................................................................................................................7

1. Архитектура компьютеров. Определения, классификация

и этапы развития...............................................................................................12

1.1. Понятие архитектуры компьютеров.........................................................12

1.2. Архитектура аппаратных средств.............................................................15

1.3. Архитектура неймановского компьютера................................................16

1.4. Архитектура постнеймановских компьютеров.....................................17

1.5. Контрольные вопросы.................................................................................23

2. Системный интерфейс и архитектура системной платы.............................24

2.1. Архитектура системной платы..................................................................24

2.1.1. Синхронизация.......................................................................................25

2.1.2. Чипсет......................................................................................................25

2.2. Система шин.................................................................................................27

2.2.1. Особенности организации работы шины...........................................28

2.2.2. Характеристики шин ПК......................................................................32

2.3. Распределение адресного пространства ввода/вывода

и технология Plug and Play...........................................................................41

2.4. Контрольные вопросы.................................................................................50

3. Архитектура микропроцессоров семейства i80x86......................................51

3.1. Общие характеристики микропроцессоров и эволюция развития.......51

3.2. Программная модель...................................................................................55

3.2.1. Программная модель 16-разрядных микропроцессоров.................55

3.2.2. Программная модель 32-разрядных микропроцессоров.................62

3.2.2.1. Регистры............................................................................................63

3.2.2.2. Управление памятью.......................................................................76

3.2.2.3. Типы данных.....................................................................................82

3.2.2.4. Команды и их форматы...................................................................84

3.2.2.5. Контрольные вопросы.....................................................................90

3.3. Организация защищенного режима..........................................................91

3.3.1. Основные понятия защищенного режима..........................................91

3.3.2. Сегментная организация памяти.........................................................98

3.3.3. Страничная организация памяти......................................................101

3.3.3.1. Базовый механизм страничного управления............................101

3.3.3.2. Расширение размера страницы...................................................106

3.3.3.3. Расширение физического адреса................................................108

3.3.3.4. Совмещение сегментации и страничной

организации памяти........................................................................110

3.3.4» Прерывания и исключения................................................................112

3.3.5. Организация мультизадачности.......................................................118

3.3.6. Виртуальный режим V86 и EV86.....................................................124

3.3.7. Контрольные вопросы........................................................................132

3.4. Кэширование памяти................................................................................133

3.4.1. Принципы кэширования....................................................................133

3.4.1.1. Кэш прямого отображения..........................................................136

3.4.1.2. Наборно-ассоциативный кэш......................................................139

3.4.1.3. Ассоциативный кэш.....................................................................141

3.4.2. Пересылка строк кэш-памяти в пакетном режиме........................142

3.4.3. Архитектура и характеристики средств кэширования.................144

3.4.4. Управление кэшированием................................................................147

3.4.5. Контрольные вопросы........................................................................154

3.5. Математический сопроцессор и технология ММХ.............................155

3.5.1. Математический сопроцессор...........................................................155

3.5.1.1. Программная модель FPU...........................................................156

3.5.1.2. Форматы чисел FPU......................................................................162

3.5.1.3. Команды и их форматы................................................................163

3.5.1.4. Особенности организации работы устройства FPU................170

3.5.2. Технология ММХ, 3DNow!, SSE, SSE2...........................................171

3.5.3. Контрольные вопросы........................................................................178

3.6. Микроархитектура микропроцессоров..................................................179

3.6.1. Микроархитектура микропроцессоров i8086 - i80484.................179

3.6.2. Микроархитектура микропроцессоров Р5......................................185

3.6.3. Микроархитектура микропроцессоров Р6......................................191

3.6.4. Микроархитектура микропроцессоров Р7......................................199

3.6.5. Контрольные вопросы........................................................................203

3.7. Тестирование, отладка, мониторинг

и идентификация микропроцессоров......................................................204

3.7.1. Начальный сброс и тестирование.....................................................204

3.7.2. Средства отладки программного обеспечения...............................206

3.7.3. Зондовая отладка.................................................................................210

3.7.4. Режим системного управления SMM..............................................211

3.7.5. Метки реального времени и мониторинг производительности ..214

3.7.6. Идентификация процессоров............................................................216

3.7.7. Контрольные вопросы........................................................................219

3.8. Пример программирования.....................................................................219

4. Системная память персонального компьютера..........................................247

4.1. Логическая организация памяти.............................................................248

4.1.1. Распределение адресного пространства памяти............................248

4.1.2. Расширенная память...........................................................................251

4.1.3. Отображаемая (дополнительная) память (Expanded Memory).... 252

4.1.4. Системная или "теневая" память (Shadow RAM)..........................254

4.2. Физическая организация памяти............................................................255

4.2.1. Организация динамической ОЗУ.....................................................257

4.2.2. Организация банков памяти и режимы работы ОЗУ....................260

4.2.3. Типы динамической памяти (FPM, EDO, BEDO, SDRAM).........264

4.2.4. Модули динамической памяти.........................................................267

4.3. Примеры программирования..................................................................272

4.4. Контрольные вопросы..............................................................................273

5. Часы реального времени и CMOS память...................................................275

5.1. Архитектура и принцип действия часов реального времени.............275

5.2. Данные, хранящиеся в оперативной памяти

(в области сохранения BIOS)...................................................................280

5.3. Примеры программирования..................................................................280

5.4. Контрольные вопросы..............................................................................284

6. Системный таймер..........................................................................................285

6.1. Архитектура и назначение таймера.......................................................285

6.2. Режимы работы таймера..........................................................................287

6.3. Программирование таймера....................................................................290

6.4. Генерация звуков и музыки.....................................................................292

6.5. Примеры программирования таймера...................................................294

6.6. Контрольные вопросы............................................................................297

7. Подсистема прямого доступа к памяти (DMA)..........................................298

7.1. Принципы работы контроллера DMA...................................................300

7.2. Типы передач.............................................................................................302

7.3. Описание внутренних регистров DMA.................................................303

7.4. Организация подсистемы DMA..............................................................305

7.5. Программное управление контроллером DMA................................... 307

7.6. Пример программирования DMA...........................................................309

7.7. Контрольные вопросы..............................................................................310

8. Подсистема прерываний................................................................................311

8.1. Организация прерываний.........................................................................311

8.2. Программируемый контроллер прерываний........................................316

8.3. Работа контроллеров прерывания в составе IBM - подобных ПК.... 321

8.4. Пример программирования.....................................................................326

8.5. Контрольные вопросы..............................................................................327

9, Клавиатура........................................................................................................329

9.1. Контроллер клавиатуры системного блока...........................................330

9.2. Блок клавиатуры........................................................................................335

9.2.1. Организация работы блока клавиатуры..........................................335

9.2.2. Работа обработчика INT 09h.............................................................337

9.2.3. Режимы работы контроллера 8048 блока клавиатуры

и его программирование...................................................................343

9.3. Буфер клавиатуры.....................................................................................346

9.3.1. Организация буфера клавиатуры......................................................346

9.3.2. Расширение буфера клавиатуры.......................................................347

9.4. Примеры программирования клавиатуры.............................................348

9.5. Контрольные вопросы .............................................................................351

Литература...........................................................................................................353

Приложение А Скан коды 83/84 и 101 - клавишных клавиатур..................354