Михаил Гук - Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия

• Название: Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия
• Автор: Михаил Гук
• Издательство: Издательский дом «Питер»
• Жанр: Все книги в жанре Компьютерное "железо"
• Год: 2002
• ISBN: 5-94723-180-8

Книга посвящена аппаратным интерфейсам, использующимся в современных персональных компьютерах и окружающих их устройствах. В ней подробно рассмотрены универсальные внешние интерфейсы, специализированные интерфейсы периферийных устройств, интерфейсы устройств хранения данных, электронной памяти, шины расширения, аудио и видеоинтерфейсы, беспроводные интерфейсы, коммуникационные интерфейсы, вспомогательные последовательные интерфейсы. Сведения по интерфейсам включают состав, описание сигналов и их расположение на разъемах, временные диаграммы, регистровые модели интерфейсных адаптеров, способы использования в самостоятельно разрабатываемых устройствах. Книга адресована широкому кругу специалистов, связанных с эксплуатацией ПК, а также разработчикам аппаратных средств компьютеризированной аппаратуры и их программной поддержки.

---

Области физических адресов, не занятые ОЗУ и ROM BIOS, могут быть использованы устройствами шин (E)ISA и PCI (AGP).

Для памяти адаптеров, устанавливаемых в шину ISA, безусловно доступна часть области адресов UMA A0000h-EFFFFh или A0000h-DFFFFh (до начала ROM BIOS). В этой области располагаются и модули расширений BIOS (см. п. 12.7.1). Карты ISA могут иметь память и в области FE0000h-FFFFFFh, но она программно доступна лишь в защищенном (и большом реальном) режимах процессора. Для отображения этой области памяти на шину ISA (а не ОЗУ) в CMOS Setup предусмотрен параметр Memory Hole At 15-16М, но его включение не позволит использовать оперативную память свыше 15 Мбайт.

Поскольку шина ISA имеет 24-разрядную шину адреса, ведущие устройства этих шин (ISA Bus Master) способны обращаться к памяти (ОЗУ и память адаптеров) в пределах первых 16 Мбайт (000000-FFFFFFh). To же ограничение касается и стандартного контроллера DMA, которым могут пользоваться устройства шины ISA (и иные устройства системной платы).

Шина PCI имеет 32-разрядную шину адреса, так что ее ведущим устройствам доступна вся физическая память[5]. Для устройств PCI могут выделяться любые области адресов, свободные от ОЗУ, ROM BIOS и устройств ISA. Области адресов памяти, используемые каждым устройством PCI, описаны в заголовках их конфигурационных пространств. Эти данные требуются при распределении ресурсов и настройке мостов PCI в процессе инициализации шины.

12.2. Пространство ввода-вывода

Пространство ввода-вывода в IBM PC, как и в процессорах х86, отделено от пространства памяти. У всех этих процессоров, в том числе и 32-разрядных, в пространстве ввода-вывода используется 16-разрядная адресация (диапазон адресов 0-FFFFh). Для дешифрации адресов портов в оригинальном PC из 16 бит использовались только младшие 10 (А0-А9), что обеспечивает обращением портам в диапазоне адресов 0-3FFL Старшие биты адреса, хотя и поступают на шину, устройствами игнорируются. В результате обращения по адресам, к примеру 378h, 778h, B78h и F78h, будут восприниматься устройствами одинаково. Это упрощение, нацеленное на снижение стоимости как системной платы, так и схем плат адаптеров, для шины ISA никто не отменял. Традиционные адаптеры для шины ISA, называемые Legacy Card («наследие тяжелого прошлого»), для старших бит адреса не имеют даже печатных ламелей на своем краевом разъеме. Впоследствии перешли к 12-битной адресации устройств шины ISA, но ее приходится применять с оглядкой на возможное присутствие устройств с 10-битной адресацией. В адаптерах для шин MCA и PCI и во всех современных системных платах используются все 16 бит адреса. Карта распределения адресов ввода-вывода стандартных устройств PC приведена в табл. 12.1. Эта карта подразумевает 10-битную дешифрацию адреса. Естественно, что в конкретном компьютере реально присутствуют не все перечисленные устройства, но в то же время там могут оказаться другие, не попавшие в таблицу.

Таблица 12.1. Стандартная карта портов ввода-вывода

AT и PS/2 PC/XT Назначение 000-00F 000-00F Контроллер DMA #1 8237 010-01F   PS/2 — расширение DMA#1 020-021 020-021 Контроллер прерываний #1 — 8259A 040-05F 040-043 Таймер (PC/XT: 8253, AT: 8254) 060 060 Диагностический регистр POST (только запись)   060-063 Системный интерфейс 8255 060, 064   Контроллер клавиатуры AT 8042 061   Источники NMI и управление звуком 070-07F   Память CMOS и маска NMI 080   Диагностический регистр 080-08F 080-083 Регистры страниц DMA 090-097   PS/2 микроканал, арбитр   0А0 Маска NMI 0A0-0BF   Контроллер прерываний #2 — 8259A 0C0-0DF   Контроллер DMA #2 8237A-5 0F0-0FF   Сопроцессор 80287 100-1EF   PS/2 управление микроканалом 170-177   Контроллер НЖМД #2 (IDE#2) 1F0-1F7   Контроллер НЖМД #1 (IDE#1) 200-207 200-20F Игровой адаптер   210-217 Блок расширений 238-23F   COM4 278-27F 278-27F Параллельный порт LPT2 (LPT3 при наличии MDA)   2A2-2A3 часы MSM48321RS 2C0-2DF 2C0-2DF EGA #2 2E0-2E7   COM4 2E8-2EF   COM4 2F8-2FF 2F8-2FF COM2 300-31F   Плата прототипа   320-32F Жесткий диск XT 338-33F   COM3 370-377   Контроллер НГМД #2 376-377   Порты команд IDE#2 378-37F 378-37F Параллельный порт LPT1 (LPT2 при наличии MDA) 380-38F 380-38F Синхронный адаптер SDLC/BSC #2 3A0-3AF 3A0-3A9 Синхронный адаптер BSC#1 3B0-3BB 3B0-3BB Монохромный адаптер (MDA) 3B4-3C9   PS/2 видеосистема 3BC-3BF 3BC-3BF Параллельный порт LPT1 платы MDA 3C0-3CF 3C0-3CF EGA#1 3C0-3DF 3C0-3DF VGA 3D0-3DF 3D0-3DF CGA/EGA 3E0-3E7   COM3 3E8-3EF   COM3 3F0-3F7 3F0-3F7 Контроллер НГМД #1 3F6-3F7   Порты команд IDE#1 3F8-3FF 3F8-3FF COM1

Каждой шине назначается своя область адресов ввода, поэтому дешифратор адресов, расположенный на системной плате, при чтении открывает соответствующие буферы данных, так что реально считываться будут данные только с одной шины. При записи в порты данные (и сигнал записи) могут распространяться по всем шинам компьютера. В стандартном распределении адреса 0h-0FFh отведены для устройств системной платы. При наличии (и разрешении работы) периферийных устройств на системной плате чтение по этим адресам не распространяется на шины расширения. Для современных плат со встроенной периферией и несколькими шинами (ISA, PCI) распределением адресов управляет BIOS через регистры конфигурирования чипсета.