Слайд 1
Основы компьютерной техники
Дисциплина: «Архитектура аппаратных средств»
Преподаватель: Солодухин Андрей Геннадьевич
Слайд 2Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Слайд 3Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Первичным параметром для конфигурирования
этих интерфейсов является тактовая частота, которая может задаваться независимо или
через отношение с другими частотами.
Кроме того, может варьироваться число тактов ожидания (WS, Wait States) для различных операций (чем меньше значение, тем выше скорость, но возможна нестабильность работы).
Слайд 4Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Для шины ISA номинальная
тактовая частота составляет 8,33 МГц.
Она может быть несколько повышена,
но при этом может потребоваться введение дополнительных тактов ожидания.
Слайд 5Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
шины ISA
Слайд 6Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Для шины PCI номинальной
является частота 33 МГц, при разрешении параметров PCI 2.1 возможна
частота 66 МГц (если ее допускает чипсет).
Для PCI-X тактовая частота может достигать 133 МГц, при этом может быть разрешена быстрая запись в память с частотой 266 (2х) и 533 МГц (4х).
Устройства и мосты PCI и PCI-X автоматически настраивают частоту и протокольные расширения под слабейшее устройство.
Однако в Setup могут присутствовать опции для принудительного ограничения возможностей.
Слайд 7шины PCI
Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Слайд 8Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Для ускорения записи в
память устройств PCI может иметься опция разрешения отправленных записей (Post
Write), завершающихся для процессора до выполнения физической записи.
Для объединения одиночных записей от процессора в пакетную транзакцию PCI возможно использование буферов записи, их работу разрешают опциями PCI Burst Mode, PCI Bursting.
Слайд 9Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
На шине PCI может
присутствовать несколько устройств-мастеров, их совместная работа регулируется механизмом арбитража, которым
управляет ряд параметров.
Возможно управление приоритетами обращения к шине.
Может быть фиксированное предпочтение процессору устройствам PCI или ротация приоритетов.
Ротация приоритетов возможна и среди мастеров шины PCI (Master Priority Rotation).
Слайд 10Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
В режиме конкурентных обращений
у активного мастера арбитр может отобрать право управления шиной до
окончания транзакции.
Разрешение этого режима (PCI Concurrency, Peer Concurrency) может влиять на производительность системы (в обе стороны).
Число тактов, в течение которых мастер имеет право не отдавать шину при лишении права управления, регулирует параметр PCI Latency Timer (управляет устройствами PCI).
Слайд 11Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Для порта AGP (Accelerated
Graphics Port, ускоренный графический порт) номинальная тактовая частота — 66
МГц, а пропускная способность определяется поддерживаемым режимом, который может быть принудительно ограничен.
Для скоростных режимов (4х, 8х) возможно ручное управление мощностью приемопередатчиков (AGP Drive Strength).
Слайд 13Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Эти параметры влияют на
надежность передачи данных и потребляемую мощность (порт и карта AGP
способны согласовать их автоматически).
Быстрая программная запись в память графической карты разрешается параметром AGP Fast Write.
Слайд 14Конфигурирование шин ISA, PCI и порта AGP
Для снижения радиопомех может
использоваться расширение спектра (AGP Spread Spectrum) — модуляция тактовой частоты.
Параметр AGP Aperture задает размер области ОЗУ, к которой акселератор обращается через таблицу переопределения адресов (GART).
Слайд 16Встроенная периферия
Периферия, встроенная в системную плату, конфигурируется через меню Peripheral
Setup или Integrated Peripheral.
Каждый компонент, как правило, может
быть разрешен (включен) или запрещен.
Для разрешенных компонентов возможна настройка занимаемых ресурсов, а также их параметров.
Для контроллера НГМД (FDD) может разрешаться (запрещаться) невостребованный режим работы с дисками.
Параметры дисководов, заданные в Standard Setup, обычно относятся к физическим именам.
Слайд 17Встроенная периферия
Для контроллера шины АТА (PCI IDE Bus Master) задаются
разрешенные режимы передачи.
Из-за несовместимости со старыми устройствами эти режимы
иногда приходится занижать.
Слайд 18Встроенная периферия
Для контроллеров SATA указывается вариант использования портов. Для эмуляции
АТА/IDE каждому порту (SATA Port i) назначается номер канала (Primary,
Secondary) и устройства (Master, Slave), что обеспечивает совместимость с ОС, не поддерживающими интерфейс SATA.
Указание номера порта (Port0, Port1...) означает естественный для SATA режим, реализующий преимущества SATA.
Для последовательных портов (Onboard Serial Port) базовые адреса определяют номер COM-порта.
Слайд 20Встроенная периферия
Второй порт, как правило, может быть сконфигурирован на использование
для инфракрасной связи (IrDA) с указанием выбранного режима.
Для параллельного
порта (Onboard Parallel Port) задается список разрешенных режимов работы.
Слайд 21Встроенная периферия
параллельный порт
Слайд 22Встроенная периферия
Для контроллеров USB параметр USB Legacy Support разрешает эмуляцию
доступа к клавиатуре и мыши USB через доступ к регистрам
контроллера клавиатуры.
Для стандартных обращений к этим устройствам (через сервисы BIOS) эмуляция не требуется.
При наличии контроллера USB 2.0 он включается отдельно от обычного (USB 1.0); его использование может быть невозможным из-за проблем с драйверами ОС.
В традиционном контроллере клавиатуры и мыши PS/2 может быть отключена поддержка мыши, при этом прерывание IRQ12 освобождается.
Без этого прерывания мышь PS/2 работать не будет.
Слайд 25Управление загрузкой
В Setup имеются параметры, управляющие режимом выполнения теста POST,
а также загрузкой ОС.
Для ускорения процедуры POST (то есть
без использования некоторых проверок) можно выбрать команду Quick Boot, Quick Power On Self Test.
Раньше тест памяти сопровождался щелчками динамика.
По мере ускорения процесса щелчки переходили в писк динамика.
Этот звук отключается командой Memory Test Tick Sound.
Слайд 26Управление загрузкой
Для загрузки компьютера можно потребовать введения пароля — в
Password Checking Option, Security Option выбрать команду Always (Всегда).
Параметр
Setup требует пароля только при входе в Setup.
При выборе параметра None пароль не проверяется.
Если пароль не задан пользователем явно, то для некоторых версий BIOS существует пароль по умолчанию, например, «АМ1», «BIOSTAR» и другие.
Это зависит от версии BIOS.
Слайд 28Управление загрузкой
Последовательность опроса устройств при загрузке задается параметром System Boot
Sequence или параметрами First Boot Device, Second Boot Device, Third
Boot Device (1-, 2-, З-е устройства загрузки).
Во время установки операционной системы первый устройством загрузки может быть дисковод.
После установки ОС следует изменить последовательность загрузки.
Традиционно BIOS при готовности начинает загрузку с жесткого диска (диска С).
Изменение последовательности является одним из средств защиты от несанкционированного доступа к компьютеру и предохраняет от случайной загрузки с диска, оставленного в приводе.
Слайд 30Управление загрузкой
Современные версии BIOS позволяют составлять списки загрузочных устройств, включая
в них жесткие диски АТА и SATA (указывая номер канала
и устройства или имена С, D, Е, F), CD или DVD-приводы и иные устройства (ZIP-100, USB HDD, USB Flash, сетевые карты с Boot ROM, у которых расширение BIOS способно перехватить вектор прерывания INT18h).
Готовность устройств проверяется по порядку списка, попытка загрузки выполняется с первого готового устройства.
Если загрузка с него не удается (из-за некорректности загрузчика или ошибки устройства), процесс загрузки останавливается с соответствующим сообщением.
Слайд 33Управление энергосбережением и питанием
Слайд 34Управление энергосбережением и питанием
Группа параметров меню Power Management управляет
системой снижения энергопотребления.
В плане энергосбережения определены следующие режимы работы
компьютера:
♦ Full On Mode — режим полной мощности;
♦ Doze Mode — снижение активности на 80 % (умеренное понижение частоты процессора);
♦ Standby Mode — снижение активности на 92 % (понижение частоты процессора до минимума);
♦ Suspend Mode — снижение активности на 99 % (процессор остановлен и прерывания не отрабатывает, из этого состояния компьютер выходит довольно долго, за единицы секунд).
Слайд 35Управление энергосбережением и питанием
Поведение монитора и жесткого диска в различных
режимах может задаваться относительно произвольно.
Режимы снижения активности (и потребления)
включаются через заданный интервал неактивности пользователя (клавиатура, мышь) или соответствующей подсистемы (отсутствие обращений к жесткому диску).
В нормальный режим компьютер переходит по определенным заданным событиям.
Некорректная настройка и ошибки в BIOS могут приводить к неожиданному резкому снижению производительности.
Слайд 36Управление энергосбережением и питанием
Простейшим выходом из такой ситуации является запрет
режимов снижения потребления, однако для компьютеров
с автономным питанием энергосбережение весьма существенно.
Переход в режим пониженного потребления позволяет также уменьшать шум от работы вентиляторов (при автоматическом управлении скоростью вращения).
В современных системных платах имеется развитая система управления питанием на основе интерфейса ACPI; в более старых компьютерах использовалась система АРМ (Advanced Power Management).
Слайд 37Управление энергосбережением и питанием
Разрешение автоматического управления энергопотреблением определяется параметром PM
Control By ACPI или PM Control By АРМ.
Для управления питанием
в конструктивах АТХ (и ВТХ) используются кнопка-выключатель на передней панели, а также кнопки (клавиши) клавиатуры и даже мыши.
Для выключенного компьютера любое нажатие кнопки Power на лицевой панели вызывает включение питания (если оно подано и не отключено механическим выключателем на задней стенке).
Слайд 38Управление энергосбережением и питанием
Можно запрограммировать включение питания (Power Up Control):
- по двойному щелчку мыши (Power Up By
Mouse),
- от клавиатуры (Power Up By Keyboard),
- по сигналу от модема (Power Up By Modem),
- по пробуждению от локальной сети (Wake On LAN), шины USB (Power Up By USB),
- а также автоматически по будильнику (Alarm, Automatic Power Up).
Слайд 39Управление энергосбережением и питанием
С клавиатуры питание может включаться либо нажатием
специальной клавиши (КВ98), либо набором кодового слова (Password, пароль из
1-5 символов).
Для будильника можно установить день (число, дни недели или все дни) и время включения.
Если питание компьютера внезапно пропадает, то можно выбрать варианты поведения по его появлению (Power back, State After Power Failure, Power Lost Resume State): выключать компьютер (Always Off), включать (Always On) или переводить в состояние, предшествующее исчезновению питания (Auto).
Слайд 40Управление энергосбережением и питанием
Выключение ПК может быть запрограммировано (Off by
Power Button, Power Button< 4 Sec, Soft Power Off) либо
по любому нажатию кнопки (Instant Off), либо только по длительному нажатию (Delay 4 Sec Off).
В последнем случае короткое нажатие кнопки переведет компьютер в энергосберегающее состояние Suspend, тип которого определяется параметром ACPI Suspend Туре.
Нормально выключение выполняется по команде ОС в конце завершения работы (shutdown), но эту возможность можно запретить (Soft Power Off).
Слайд 41Управление энергосбережением и питанием
Возможные варианты энергосберегающего состояния (Suspend Туре):
♦
Disabled — не используется (короткое нажатие кнопки игнорируется);
♦
S1 (POS) — состояние Power On Suspend, в котором все компоненты по возможности снижают потребление (и производительность), но хранят свои контексты (текущее состояние) сами;
Слайд 42Управление энергосбережением и питанием
♦ S3 (STR) —
состояние Suspend То RAM, в котором все контексты (в том
числе и процессора) сохраняются в ОЗУ, переводимое в режим автономной регенерации.
При этом потребление минимально (процессор остановлен).
У портативных компьютеров имеется еще состояние STD (Suspend То Disk) — энергонезависимое сохранение контекста, при котором пропадание питания не страшно (в состоянии STR потеря питания приводит к потере контекста).
Слайд 43Управление энергосбережением и питанием
Выход (Resume) из состояния Suspend возможен по
событиям, определенным в Setup (Power Down & Resume Events, Wake
Up Events).
К этим событиям относятся прерывание РМЕ (от устройств PCI, модема, адаптера локальной сети); можно назначить возобновление и по будильнику (Resume by Alarm).
Будильник программируется: можно указывать день (или все дни) и время подачи сигнала возобновления.
Слайд 44Управление энергосбережением и питанием
Управление потреблением (Power Management), если оно разрешено,
может быть сконфигурировано на фиксированные установки (максимального или минимального сбережения)
либо подробно конфигурироваться пользователем (User Defined Mode).
В последнем случае пользователь определяет критерии переходов (время неактивности Doze Timer, Standby Timer, Suspend Timer) и характеристики состояний.
Для процессора может определяться степень снижения тактовой частоты для определенных состояний.
Слайд 45Управление энергосбережением и питанием
Для дисплея выбираются состояния системы (обычно Suspend),
в которых он выключается (Video Off Option), и
метод его выключения (Video Off Method) — сигналами DPMS или пустой экран (DPMS Standby, DPMS Suspend, DPMS Off, Blank Screen).
Для перевода в энергосберегающее состояние только дисплея может быть задан список событий (Monitor Event In Full On Mode), которые считаются признаками активности (LPT port Activity, COM port Activity, ISA/ PCI Master Activity, IDE Activity, Floppy Activity, VGA Activity, Keyboard Activity, Mouse Activity).
Слайд 46Управление энергосбережением и питанием
Любое из отслеживаемых событий сбрасывает таймер переключения
режима (переключение происходит, если соответствующий таймер успевает досчитать до заданного
значения).
Для жестких дисков автономный переход в энергосберегающее состояние определяется по таймеру, отсчитывающему время паузы обращений.
Режим, в который переводится HDD по таймеру, определяется параметрами Hard Disk Power Down Mode: Disabled, Standby, Suspend.
Слайд 48Мониторинг состояния
Современные системные платы оборудованы средствами мониторинга состояния питания и
охлаждения, которые доступны в Setup (PC Health Status, Hardware Monitor).
Эти средства позволяют наблюдать измеренные значения питающих напряжений (выходов блока питания и напряжение питания процессора), температуры и скорости вращения вентиляторов.
В рабочем режиме мониторинг указанных параметров может выполняться с помощью специальных утилит.
Слайд 49Мониторинг состояния
В компьютере может измеряться температура процессора (CPU Temperature), системной
платы (MB Temperature), а также любого компонента, на котором установлен
выносной термодатчик.
Для процессора могут быть установлены пороги температуры, при которых включается режим снижения потребления (CPU Critical Temperature), выполняется аварийный останов (CPU Shutdown Temperature) или просто выдается предупреждение (CPU Warning Temperature).
Для режима пониженного потребления указывается степень понижения скорости (CPU Slow Clock Ratio).
Слайд 50Мониторинг состояния
Измерение скорости возможно для вентиляторов процессора (CPU Fan Speed),
корпуса (Chassis Fan Speed) и блока питания (Power Fan Speed),
если они снабжены датчиками вращения.
Возможно включение предупреждения при остановке вентилятора.
Возможно также управление включением и скоростью вращения вентиляторов (Fan Control) в зависимости от состояния потребления (например, CPUFanOFFinSuspend) или температуры.
Это позволяет минимизировать шум от компьютера.
Слайд 51Мониторинг состояния
В инструментах мониторинга может присутствовать средство контроля за вскрытием
системного блока.
Факт вскрытия (по сигналам от контактных датчиков) регистрируется
в энергонезависимой памяти.
Монитор позволяет определить, было ли вскрытие после последнего сброса признака.
Слайд 53Выбор системной платы РС
Рассмотрев устройство системной платы РС, кратко перечислим
основные характеристики, на которые следует обращать внимание при ее выборе:
♦ Конструктивное исполнение определяет предполагаемый тип корпуса или, наоборот, определяется его типом (Mini Tower, Midi Tower, Big Tower, Desktop, Slim Line) традиционного стандарта или АТХ (NLX).
♦ Чипсет — набор микросхем, определяющий архитектуру и производительность платы.
♦ BIOS — производитель и версия, определяющие функциональные возможности, поддержку PnP, ACPI (или АРМ).
Слайд 54Выбор системной платы РС
♦ Возможность перезаписи, блокировки и
восстановления Flash BIOS.
♦ Поддерживаемые типы и количество
процессоров, определяемые типом сокетов и слотов, возможностями конфигурирования чипсета и BIOS.
♦ Возможности выбора питающего напряжения для процессора и максимальный ток его питания, определяемые типом применяемого регулятора (VRM), возможность раздельного питания ядра и кэша L3 (для некоторых моделей Xeon).
♦ Поддерживаемые частоты синхронизации процессора и шин.
Слайд 55Выбор системной платы РС
♦ Максимальный объем ОЗУ; количество
и тип применяемых модулей памяти — SDRAM, DDR(2) SDRAM, RDRAM;
количество каналов, возможность использования модулей с различными спецификациями быстродействия; применимость памяти с исправлением ошибок (ECC Memory).
♦ Тип интерфейса для графического адаптера: порт AGP (и его возможности) или PCI-E (8х или 16х и число слотов).
♦ Количество и ассортимент слотов шин ввода-вывода (ISA, PCI (-X), PCI-E).
♦ Количество каналов IDE-интерфейса и поддерживаемые режимы Ultra DMA66/100/133).
Слайд 56Выбор системной платы РС
♦ Количество портов SATA и
тип контроллера (желателен AHCI).
♦ Наличие и параметры
контроллера SCSI.
♦ Наличие СОМ-портов с FIFO-буферами, возможность подключения инфракрасного приемопередатчика, использования COM-порта в качестве порта MIDI.
♦ Наличие LPT-порта, поддерживаемые режимы(SPP, ЕРР, ЕСР), наличие FIFO-буферов для ЕСР.
♦ Наличие разъема PS/2-Mouse.
Слайд 57Выбор системной платы РС
♦ Наличие и число каналов
USB, наличие внешних разъемов.
♦ Наличие и параметры графического
адаптера.
♦ Наличие и параметры звукового контроллера (цифрового аудиоканала и синтезаторов).
Слайд 58Выбор системной платы РС
Понятно, что для каждого класса применений существенны
свои параметры: для файл-сервера, например, не нужен аудиоканал, но память
с ECC — вовсе не лишняя.
Для домашнего компьютера может быть справедливо обратное утверждение.
Ассортимент существующих системных плат широк, так же как и диапазон их цен.
Идеальной платы для всех случаев жизни, конечно, не существует.
Помимо технических и экономических характеристик приходится учитывать и сервис, предлагаемый поставщиком.
Слайд 59Выбор системной платы РС
При покупке платы сразу обычно можно выявить
только грубые неисправности.
Более тонкие проблемы возникают уже при детальном
тестировании или только при эксплуатации в рабочих условиях на реальных приложениях.
Хороший поставщик с пониманием отнесется к этим проблемам, и вам не придется отчаянно доказывать свою возможную правоту в претензиях по качеству.
Слайд 60Выбор системной платы РС
Платы известных производителей привлекательны поддержкой в Интернете
— на веб-сервере фирмы можно найти новые версии BIOS и
драйверов для различных ОС, что помогает разрешать многие вопросы.
С поддержкой «безымянных» плат могут возникнуть проблемы, тем более что на них иногда устанавливают систему BIOS, подходящую весьма условно.
Слайд 62Процессоры
Процессор является основным «мозговым» узлом, в функции которого входит исполнение
находящегося в памяти программного кода.
В настоящее время под словом
«процессор» подразумевают микропроцессор — микросхему, которая, помимо собственно процессора, может содержать и другие узлы — например, кэш-память.
В IBM-совместимых ПК применяются процессоры семейства х86.
В оригинальной машине IBMРС использовался процессор 8088 с 16-разрядными регистрами.
Слайд 63Процессоры
Все следующие модели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486,
Pentium, Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron, Pentium4 от Intel, K5,
K6 и K7 (Athlonи Duron) от AMD, MI, MII и MIIIот Cyrix/VIA), с расширениями ММХ, SSE, SSE2, SSE3 и 3DNow! включают в себя системы команд и архитектуры предыдущих моделей, обеспечивая совместимость с ранее написанным ПО.
Новые процессоры с 64-битными расширениями также поддерживают все команды и режимы своих предшественников.
Слайд 64Процессоры
Все следующие модели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486,
Pentium, Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron, Pentium4 от Intel, K5,
K6 и K7 (Athlonи Duron) от AMD, MI, MII и MIIIот Cyrix/VIA), с расширениями ММХ, SSE, SSE2, SSE3 и 3DNow! включают в себя системы команд и архитектуры предыдущих моделей, обеспечивая совместимость с ранее написанным ПО.
Новые процессоры с 64-битными расширениями также поддерживают все команды и режимы своих предшественников.
Слайд 65Вопросы из предыдущих тем
1. Карта расширения…
2. Слот…
3. Сокет…
4. Сокет ZIP…
5.
Джампер…
6. DIP-переключатели…
7. Чип (chip)…
8. Чипсет (chip set)…
Слайд 66Аппаратные средства IBMРС. Гук М.Ю. Энциклопедия. З-е изд. — СПб.:
Питер, 2006.
Архитектура аппаратных средств. Конспект лекций. Барсукова Т. И.
Архитектура аппаратных
средств. Конспект лекций. Забавина А. А.
Список литературы:
Слайд 67https://i1.wp.com/www.urtech.ca/wp-content/uploads/2012/11/acer-iconia-tab-w500p-bios-screen.jpg
http://pc-setup.ru/wp-content/uploads/windows-7-kak-ustanovit-s-fleshki_0.2.png
http://proremontpk.ru/wp-content/uploads/2014/11/b_boot.jpg
http://www.hardforum.ru/attachment.php?attachmentid=19077&d=1403433414
http://i.imgur.com/45Qca7A.jpg
http://profi-user.ru/wp-content/uploads/2018/07/gneearg5.jpg
https://i2.wp.com/fast-wolker.ru/wp-content/uploads/2018/08/img_5b61e1c8a8b75.png
https://images.freeimages.com/images/large-previews/988/parallel-port-1243139.jpg
http://www.bcot1.com/ps2portssmaller.jpg
Список ссылок:
Слайд 68Благодарю за внимание!
Преподаватель: Солодухин Андрей Геннадьевич
Электронная почта: asoloduhin@kait20.ru
