16-разрядными данными. Оба типа процессоров позволяют добиться одинаковых
результатов, так что в этой части различие между ними не слишком
значительно. Основное преимущество 16-разрядных процессоров перед их
8-разрядными предшественниками заключается в значительном повышении их
быстродействия, мощности и удобства их набора команд (причем операции с
16-разрядными числами составляют лишь часть этого набора). Кроме того (и
это самое главное) существенно увеличивается объем адресуемой памяти.
Большинство 8-разрядных процессоров может использовать не более 64К
памяти, что значительно уменьшает возможности эффективного использования
персональных компьютеров. Процессор 8088, используемый в IBM/PC, позволяет
адресовать 1024К или свыше одного миллиона байт памяти.
Может,разумеется,возникнуть потребность в памяти большего объема, но, для
большинства практических нужд, одного миллиона байт вполне достаточно.
Таким образом, мы установили наиболее важное различие между
процессором 8088 и 8-разрядными процессорами персональных компьютеров
предыдущего поколения: объем адресуемой памяти больше не является жестким
ограничением для задач, которые можно решать с помощью персонального
компьютера.
В чем же состоит различие между микропроцессором 8088 и его "старшим
братом" - микропроцессором 8086? Функционально они одинаковы - выполняют
одинаковые команды, используют одни и те же данные, исполняют одинаковые
программы. Отличаются они лишь способом обмена данными с внешней средой.
Процессор 8086 работает с периферийным оборудованием, которое может
параллельно обрабатывать 16-разрядные данные, а процессор 8088 может
обмениваться только 8-разрядными словами. Таким образом, различие между
процессорами 8088 и 8086 состоит в ширине внешней шины данных - процессор
8086 пересылает 16-разрядные, а 8088 - восьмиразрядные данные. Это дает
основание утверждать, что микропроцессор 8088 не является в полном смысле
16-разрядным. Такое утверждение отчасти соответствует истине, но только
отчасти. Внутреняя архитектура 8088 - 16-разрядная, но он не использует
внешнюю 16-разрядную шину данных. Подробнее о шине данных будет идти речь
в параграфе 2.3.
В практичеcком плане указанное различие между микропроцессорами 8086
и 8088 имеет два аспекта. Во-первых, при передаче более чем одного байта
данных, процессор 8086 работает в два раза быстрее. Это не означает, что
он выполняет всю работу вдвое быстрее, поскольку ожидание передачи данных
занимает только часть времени работы и, кроме того, в некоторых случаях
требуется передавать только 8 бит. Однако, в тех случаях, когда процессор
ожидает передачу большого объема данных, 8086 тратит на ожидание меньше
времени и, следовательно, выполняет работу быстрее.
Второй аспект заключается в проектировании схемы соединений и выборе
компонентов. Восьмиразрядные цепи проще проектировать и в настоящее время
имеется множество недорогих и очень надежных восьмиразрядных компонентов.
Таким образом, воспользовавшись микропроцессором 8088, фирма "IBM"
упростила свой персональный компьютер и уменьшила его стоимость ценой
незначительного уменьшения скорости вычислений.
2.2. Краткие сведения об остальных компонентах компьютера
Для того чтобы микропроцессор мог работать, необходимы некоторые
вспомогательные компоненты, подобно тому как одного двигателя
недостаточно, чтобы заставить автомобиль двигаться.
Многие части автомобиля могут переноситься с одной модели на другую -
для персональных компьютеров это еще более обычное дело. Лишь немногие
компоненты IBM/PC были специально разработаны для нее, - фактически
большая часть системы составлена из стандартных компонентов, начиная с
микропроцессора 8088 фирмы "Интел". Особенность персонального компьютера
фирмы "IBM" состоит в оригинальном способе организации известных
компонентов в единую функционирующую систему. Электронная промышленность
представляет разработчикам компьютеров большой набор необходимых
стандартных компонентов, задача разработчика заключается в том, чтобы
объединить их нужным образом.
Такое описание процесса разработки компьютеров может породить мысль,
что разрабатывать компьютеры очень просто и, что все они очень похожи друг
на друга. Но это настолько же верно, как то, что работа писателя
заключается в выборе слов из словаря. Персональные компьютеры, подобные
IBM/PC, действительно в значительной части состоят из стандартных
компонентов, однако, главное заключается в способе их обьединения.
Составляющие IBM/PC можно рассматривать с трех различных точек
зрения: по тому где они размещаются, как они функционируют, и как они
взаимодействуют друг с другом. Рассмотрим вопрос пространственного
размещения этих составляющих.
Физически составляющие IBM/PC можно разделить на компоненты
системного блока и компоненты блока расширения. Все основные платы,
входящие в состав любой модели IBM/PC, размещаются в большом блоке,
получившем название системного. (Компьютеры фирмы "Эппл" используют более
цветистое название для аналогичного блока - материнский блок.) Системный
блок включает все необходимые компоненты, позволяющие компьютеру работать
без каких-либо дополнений. Здесь находятся микропроцессор, первые 64К
памяти и "встроенные" программы, такие как интерпретатор языка Бейсик,
записанный в микросхемах ПЗУ. Большая часть компонентов, описанных в
следующем параграфе, также находится в системном блоке. На рис.2.1
показана упрощенная схема системного блока (показаны наиболее существенные
детали).
Системный блок расположен в основании IBM/PC и заключен в корпус. Он
занимает весь корпус в длину и примерно две трети в ширину. Если открыть
корпус компьютера, то внутри, на дне корпуса можно увидеть системный блок.
Если взглянуть на него со стороны задней стенки корпуса,можно увидеть в
центре большой элемент схемы IBM/PC - микропроцессор 8088.
Правая часть системного блока находится под левым дисководом, а место
слева от системного блока свободно - оно предназначено для размещения
блоков расширений. В левом углу системного блока имеется пять свободных
разъемов, предназначенных для подключения дополнительного оборудования,
которое может быть введено в состав компьютера. Блоки расширения
вставляются в эти разъемы, располагаясь над системным блоком.
Блоки расширения или карты, как их иногда называют - могут
использоваться для обслуживания устройств, подключаемых к IBM/PC. Они
могут использоваться для двух основных целей: для увеличения объема памяти
и подключения дополнительных устройств. Если оборудование умещается на
одной плате, то его можно разместить внутри корпуса IBM/PC. Если же оно не
помещается в корпус, например, в случае с дисплеем, то внутри размещается
только плата управления, соединяющаяся с оборудованием с помощью кабеля,
который можно пропустить через отверстие в задней стенке корпуса. Каждому
разъему расширения соответствует специальное отверстие в задней стенке
корпуса, закрытое заглушкой, если оно не используется.
Системный блок разработан фирмой "IBM", а блоки расширения могут
разрабатывать все желающие, при условии что они будут соблюдать основные
правила, касающиеся размеров, электрических параметров соединений,
теплового режима и так далее.
2.3. Функциональное назначение
Может Вам эти сведения и не пригодятся, но, видимо, будет интересно
узнать как работают основные элементы схемы IBM/PC. Если какой-либо
элемент будет иметь значение для понимания материала последующих разделов
книги, я буду это специально отмечать, чтобы Вы не подумали, что сведения,
полученные в этом разделе можно просто забыть.
Сигналы синхронизации работы системы обеспечиваются генератором
8284А. Эти сигналы используются всеми элементами компьютера и задают
длительность операций. С тактовым генератором связан таймер 8255А-5,
использующийся для поддержки интерфейса накопителя на кассетной магнитной
ленте и встроенного динамика. В главе 11 будет описано управление
динамиком и мы увидим как "программировать" таймер для извлечения звуков.
Функционирование компьютерной системы основано на использовании
прерываний, работа с которыми будет описана в следующей главе. Для
организации работы системы прерываний используется микросхема 8259А.
Когда данные передаются внутри компьютерной системы, они проходят по
общему каналу, к которому имеют доступ все компоненты системы. Этот путь
получил название шины данных. Концепция шины представляет собой один из
наиболее совершенных методов унификации при разработке компьютеров. Вместо
того чтобы пытаться соединять все элементы компьютерной системы между
собой специальными соединениями, разработчики компьютеров ограничили
пересылку данных одной общей шиной. Данные пересылаются по шине в
сопровождении специальных сигналов, обозначающих их назначение. Эта идея
чрезвычайно упростила конструкцию компьютеров и существенно увеличила ее
гибкость. Чтобы добавить новый компонент, не требуется выполнять множество
различных соединений, достаточно присоединить его к шине. Чтобы
упорядочить передачу информации по шине используется контроллер шины 8288.
Все упоминавшиеся до сих пор элементы размещаются в системном блоке.
Если взглянуть на основные блоки расширения, можно обнаружить еще
несколько интересных компонентов. Имеется два типа адаптеров дисплеев для
IBM/PC. Один из них предназначен для управления монохромным дисплеем фирмы
"IBM" - для управления цветным графическим дисплеем ( или простым
монохромным дисплеем, который также может подключаться к
цветному/графическому адаптеру). Хотя дисплеи этих двух типов работают
по-разному и имеют различные характеристики, для управления ими
используется одна и та же микросхема - контроллер дисплея 6845 (фирмы
"Моторола").
Для управления дисководами используется микросхема контроллера гибких
дисков - PD765 фирмы "NEC" или ее эквивалент (расположена на плате
адаптера гибких дисков). Изучая листинги BIOS, приведенные в техническом
руководстве по IBM/PC, можно встретить таинственную ссылку на "NEC". Речь
идет как раз о контроллере гибких дисков. Хотя мы не будем рассматривать
такие подробности, можно упомянуть, что возможно непосредственное
управление работой гибких дисков, путем выдачи команд контроллера. Эти
команды описаны в техническом руководстве.
2.4. Использование разъемов расширения
Любые дополнительные устройства подключаются к IBM/PC с помощью
одного из разъемов расширения, каждый из которых имеет 62 соединительных
провода. Эти 62 линии позволяют передавать все сигналы, необходимые для
управления любым оборудованием, которое может быть подключено к IBM/PC.
Все линии работают параллельно, так что устройства можно подключать к
любому из пяти разъемов. Любой сигнал, посылаемый одному из блоков
расширения, передается и всем остальным, поскольку они подключены к
параллельным линиям. Здесь имеет место расширение идеи общей шины данных:
все блоки расширения используют общее 62-проводное соединение. называемое
каналом ввода/вывода.
По характеру использования все линии можно разделить на четыре
категории. Во-первых, восемь линий используются для подвода питания к
блокам расширения с различными номиналами напряжений.
Далее, еще восемь линий используется для передачи восьми бит данных
