Реферат: Компьютерная серия IBM - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Компьютерная серия IBM

Банк рефератов / Информатика, информационные технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 58 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Компьютерная серия IBM Содерж ание 1. Центральная плата 1.1 Функц ии материнской платы 1.2 Характеристики 2. Микропроцессоры 2.1 8086 2.2 80286 2.3 80386 3. Сопроцессоры 4. Память 5. Базовая система ввода-вывода 6. Устройства ввода 7. Базовые системы отображения 7.1 Псевдографика 7.2 Растровая графика 7.3 Графические сопроцессоры 8. Видеоадаптеры 8.1 MDA 8.2 CGA 8.3 EGA 8.4 VGA Введение На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности и назначения, наконец, различных поколен ий и цель данного реферата составить краткий обзор компьютеров лишь одн ой фирмы IBM, как общепризнанного лидера в производстве и продаже вы числит ельной техники. Те кто знаком с компьютерами этой фирмы знают, что вся компьютерная сери я IBM программно и технически совместима внутри себя, что, очевидно, и послу жило её широкому распространению. 80286 Презентация IBM персонального компьютера AT в 1984 году сфокусировала все вн имание на другой микропроцессор Intel 80286. Сам по себе микропроцессор был пред ставлен еще в 1982 году. Естественно у 8086 и 80286 много общего, но 80286 обладает такими дополнительными качествами, которые сразу привлекли пристальное вним ание всех связанных с компьютерной индустрией. Новый микропроцессор ис пользует полную 16-разрядную шину данных и 16-битные внутренние регистры. О н был разработан для работы с частотой в 6 Мгц, а затем 8 и 10 Мгц. Более того , Intel 80286 способен реализовывать свои функции быстрее, чем это следует из про стого роста частоты. В конечном счете, самым преимуществом Intel 80286 была способность работать с до полнительной памятью. Вместо 20-разрядной адресной шины 8088/8086 80286 имел 24-разряд ную шину. Эти дополнительные 4 разряда давали возможность увеличить макс имум адресуемой памяти до 16 М. Intel 80286 позволил также использовать виртуальную память. Название говорит с амо за себя, что виртуальная память организуется не на каких-то отдельны х физических чипах. Более того, информация хранится где-то во внешней пам яти, но система обеспечивает к ней прямой доступ. 80286 снабжен специальными средствами, которые дают ему возможность отличать, к реальной или виртуа льной памяти относится любой байт. Эти средства реализуются дополнител ьными схема ми, включенными в микропроцессор. Они дают возможность работ ать с 1Г памяти, включающую в себя 16М физической памяти и 1008М виртуальной. Теоретически 80286 должен был преодолеть барьер адресуемой памяти в 1М кото рый был установлен предыдущими моделями. Но в действительности эта возм ожность не была реализована. Проблема была частично в традициях, а частично в совместимости. Ко време ни появления 80286 IBM РC имела гарантированный успех. Для 8088,8086 было разработано о громное программное обеспечение. Отказ от использования этих разработ анных программ ставил под сомнение использование нового чипа. Для обеспечения совместимости с ранее разработанными чипами разработч ики Intel 80286 обеспечили его работу в двух режимах: в реальном и защищенном. Реа льный режим был скопирован с режима работы 8086. Причем разработчики работа ли так добросовестно, что внесли в реальный режим и ограничение по испол ьзованию только 1М памяти. Чтобы использовать улучшенные возможности Intel 80286, фирма разработала защищ енный режим. Хотя отсутствовала программная совместимость с 8086, этот режи м позволял использовать все 16М и даже 1Г виртуальной памяти в программах, работающих в защищенном режиме. Точно так же как и 8086 в свое время, Intel 80286 да вал такие огромные ресурсы памяти, потребность в которых ещё не назрела к тому времени. Поэтому этот режим н е сразу был признан широким кругом пользователей. Потребовалось почти т ри года, прошедших с момента презентации первой АТ и появлением операцио нной системы OS/2, работающей в этом ре жиме, и ознаменовавшей собой начало е го широкого применения. Имелись две причины медленной популяризации защищенного режима. Для пр ограммистов, работающих в DOS, существенным являлся вопрос перехода между реальным и защищенными режимами. Intel разработал переход между режимами то лько в одном направлении. Микропроцессор начинал работу только в реальн ом режиме, когда происходило тестирование всех 16М памяти, но для использо вания этого ресурса необходимо было перейти в защищенный режим. Иначе по льзователь мог довольствоваться только 1М памяти. Обратного перехода от защищенного режима к реальному не существует - требуется перезагрузка. Кроме того, защищенный режим реализовывал только частично чаяния прогр аммистов. Вся огромная память 80286 была разделена на сегменты по 64К. Вместо т ого, чтобы свободно использовать весь ресурс памяти, программистам прих одилось мудрствовать, чтобы преодолеть эти барьеры между сегментами. 80386 Не в пример 80286, который был, по видимому, предназначен удивить мир без DOS, сл едующее детище Intel микропроцессор 80386 развязал руки к использованию DOS. Intel 80386 был создан в 1985 году. Его создатели учли тяжелые уроки 80286 и мечты програм мистов. У него выше тактовая частота, большая производительность. И в цел ом он был более универсален, чем 88,86,286, опережая всех их по своим характерист икам. После появления 80386,80286 смотрелся как тупиковая ветвь - но слишком поздно. Де ло в том, что некоторые потребители Intel начали дорабатывать недостатки 80286 д аже раньше, чем Intel8086, так как в разработке идеи 80286 использовалась база 8080, хотя , может быть, чуть амбициозно. 8086 появился в результате переосмысления целей разработки. Только позже оригинальные идеи были воплощены в 80286. Напротив, Intel 80386 был создан при полной ясности всех требований, предъявляем ых к микропроцессорам и компьютерам. Intel 80386 имел все положительные качеств а своих предшественников. Все микрокоды его предшественника Intel 80286 входил и в множество микрокоманд 80386. Поэтому старое программное обеспечение мог ло использоваться с Intel 80386. Но вместе с тем у 80386 были дополнительные возможно сти. Особенно привлекала возможность работать без ограничения связанн ого с сегментацией памяти. Intel 80386 был мощнее своих предшественников. Размеры его регистров и шины данн ых были увеличены до 32 бит. Ин формация передавалась и обрабатывалась в дв а раза быстрее, чем у 16-битного 80286. С самого начала разработчики 80386 ставили перед собой задачу создать быстр ый чип. При его создании использовалась CHMOS технология. Первые 80386 начали раб отать с наивысшей частотой, достигнутой для 80286. Затем появилась 20 Мгц моде ль. В 1985 году предел был отодвинут до 25 Мгц. А вскоре и до 32 Мгц. С увеличением шины данных до 32 бит, число адресных линий также было увелич ено до 32. Само по себе это расширение позволило микропроцессору прямо обр ащаться к 4Гб физической памяти. Кроме того, он мог работать с 16 триллионам и байт виртуальной памяти. Микропроцессор имел все необходимое для реал изации последнего. Огромное преимущество давал способ организации памяти 80386. К ней можно бы ло обращаться, как к одному большому полю, доступному для программ. То ест ь структуры данных и программы могли быть объемом в целую память. Разделение памяти на сегменты возможно, но не обязательно. Сегменты могу т быть произвольны, а не ограничены по 64К. Кроме того Intel80386 снабжен 16 байтами сверхоперативной кеш-памяти. Это специал ьно встроенное поле памяти используется для хранения нескольких коман д микропроцессора. Независимо от производимых микропроцессором расчет ов, специальная схема загружает в эту память код программного обеспечен ия, прежде чем в нем появится необходимость. Эта небольшая кеш-память пом огает процессору работать более проворно без задержек, связанных с ожид анием загрузки очередной команды из оперативной памяти. Для того, чтобы обеспечить совместимость с предыдущими микропроцессор ами и с огромной библиотекой DOS-программ Intel80386 был разработан таким образом, чтобы быть как можно больше похожим на 8086 и 80286. Как и его предшественники , Intel80386 позволял работать в защищенном режиме с ограничением адресуемой па мяти в 1М. В этом режиме он загружал и выполнял все программы, разработанны е на процессорах предшествующих поколений. С реального режима Intel80386 мог быть переведён в защищенный режим, где он функц ионировал подобно 80286, за исключением объёма памяти. В этом режиме в распор яжении программиста было больше памяти, и он мог более гибко манипулиров ать ею, потому что мог изменять размеры сегмента. В противоположность Intel80286-80386 мог переходить из одного режима в другой без пе резагрузки машины, а посредством команд программного обеспечения. Новый режим, названный виртуальным режимом 8086 (Virtual 8086 mode) , давал Intel80386 особенно бо льшие свободы по использованию DOS. В этом режиме этот процессор работал не как один 8086, а как неограниченное их количество в одно и тоже время. Этот ре жим позволял процессору разбивать память на множество виртуальных маш ин, каждая из которых работала так, как будто она была отдельным компьюте ром на 8086 чипе. Каждая из этих виртуальных машин могла запускать свою собственную прог рамму, которая была полностью изолирована от всех остальных. Это означал о, что вы можете одновременно выполнять несколько DOS-программ на одном ком пьютере. Вне экзотической архитектуры Intel80386 такая система была очень слож ной и капризной, кроме того, требовалось, что бы программное обеспечение таких систем было специально написано по определённым стандартам, удов летворяющим требованиям многозадачного режима. Intel80386 делал реализацию пр ограммного обеспечения многозадачного режима почти тривиальной, потом у что самая тяжёлая работа выполнялась на уровне технического обеспече ния. Готовые DOS-программы выполнялись на Intel80386 в многозадачной среде без вся ких доработок. Intel80386 является великолепным микропроцессором, и вы вправе надеяться найти его в каждом персональном компьютере. Использование более старого чипа можно рассматривать как шаг назад. И действительно, существуют только дв е причины, почему используются другие чипы. Одна из них стоимость. Сразу п осле презентации Intel80386 его стоимость превышала 500$, тогда как 8086 стоил в некото рых случаях даже меньше 10$. То есть вы могли купить целый компьютер за ту же цену, что и один 80386. Частично такой высокой цене способствовала Intel, которая не продавала лицензию на производство 80386 другим компаниям (за исключение м IBM) . В таких условиях Intel могла диктовать свои условия на рынке, регулируя с прос и предложения количеством выпускаемых чипов. Очевидно, что компьют ер на Intel80386 будет более дорогим по сравнению с другими, реализованными на др угих микропроцессорах. Intel80386 имел наиболее болезненную историю своего внедрения по сравнению с д ругими микропроцессорами. Вскоре после его создания были обнаружены ош ибки, связанные с его работой при выполнении 32-битных математических опе раций. Эта проблема не была выявлена в первых РC совместимых компьютерах, реали зованных на этом чипе, потому что DOS использует 16-битные операции. Ошибки вс плыли наверх только после того, когда 80386 стал работать в 32-битном режиме. Ошибки были быстро обнаружены и исправлены. Микросхемы, выпущенные посл е апреля 1987 года, не имеют описанного недостатка. По решению фирмы все дора ботанные чипы маркировались двойным символом сигма. Некоторые, но не все ранее выпущенные микропроцессоры, были промаркированы "только для 16-бит ных операций". Существует модификация процессора Intel80386- 386SX. Главное отличие его от 80386 это 16-битный вход/выход шины данных. Как следстви е его внутренние регистры заполняются в два шага. 8086 В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором 8086. Разме р его регистров был увеличен в два раза, что дало возможность увеличить п роизводительность в 10 раз по сравнению с 8080. Кроме того, размер ин формацио нных шин был увеличен до 16 разрядов, что дало возможность увеличить скоро сть передачи информации на микропроцессор и с него в два раза. Размер его адресной шины также был существенно увеличен - до 20 бит. Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти. Как прямой потомок 8080 и двоюродный брат Z80,8086 унаследовал большую часть множ ества их микрокоманд. Регистры нового процессора были разработаны таки м образом, что они могли обрабатывать как 16-ти битные значения так и 8-ми бит ные - также как это делал 8080. Память 8086 была также доработана специальным образом. Весь мегабайт оперативной памяти не представлялся единым полем, а был ра зделен на 16 сегментов величиной по 64К. Таким образом, память 8086 можно было пр едставить как объединенную вместе память нескольких 8080.8086 работал с кажды м сегментом по отдельности, не позволяя большим ин формационным структу рам переходить через границы сегментов. В некотором смысле I8086 опередил свое время. Малые компьютеры основывались на 8-ми битной архитектуре, память была очень дорога, требовались дополни тельные 16-ти битные микросхемы. Использование этого процессора предпола галось в 16-ти битных устройствах, которые не оправдывали свою цену в то вр емя. 8088 - шаг назад. Через год после презентации 8086, Intel объявил о раз работке микропроцессора 8088. Он являлся близнецом 8086: 16-битные регистры, 20 адресных линий, тот же набор ми кро команд - все то же, за исключением одного, - шина данных была уменьшена д о 8 бит. Это позволяло полностью использовать широко распространенные в то время 8-битные элементы технического обеспечения. Как шаг назад в истории разработки микропроцессоров Intel 8088 мог потеряться в истории, как это было с Intel 8085, не реши IBM реализовать свой первый персональн ый компьютер на его базе. Выбор IBM был объясним. Восьмибитная шина данных п озволяла использовать имеющиеся на рынке микросхемы. Шестнадцатибитна я внутренняя структура давала важные преимущества по сравнению с сущес твующими микропроцессорами. Как приемник 80-го микропроцессора, 8088 мог пон имать незначительно доработанные программы, работающие с CР/M. По большом у счету, все эти преимущества были временными, а в некоторых случаях и илл юзорными. Но восьмибитный чип был еще и не дорогим. Последнее явилось бол ее важным аргументом чем 16-битные регистры и легко адаптируемые програм мы CР/M. Итак, Intel 8088 явился базой для разработки семейства малых компьютеров. Он под готовил почву для быстрого создания совместимых настольных компьютеро в. Потенциально 8086 был в два раза производительней, и почти полностью совмес тим с 8088. Микропроцессоры 8088 и 8086 совместимы, но не взаимозаменяемы. Восемь до полнительных бит данных требовали 8-ми дополнительных проводов. Таким об разом, подключение этих двух микросхем было различным. Компьютер разрабатывался либо под один микропроцессор, либо под другой. Вот некоторые выдержки из технического описания IBM РC XT: Сердцем системной платы является микропроцессор Intel 8088. Этот процессор представляет собой ве рсию 16 - битного процессора Intel 8086 с 8-битным выходом на внешнюю магистраль и я вляется программно совместимым с процессором 8086. Таким образом 8088 поддерживает 16-битные операции, включая умножение и деле ние, и поддерживает 20-битную адресацию (до 1 Мбайта памяти) . Он также работа ет в максимальном режиме. Поэтому в систему может быть добавлен сопроцессор. Процессор работает с тактовой частотой 4.77 МГц. Эта частота, которая получается из частоты квар цевого генератора 14.31818 МГц, делится на 3 тактовым генератором процессора и на 4 для получения сигнала цветности 3.58 МГц, необходимого для цветного тел евидения. При тактовой частоте 4.77МГц цикл обмена по магистрали 8088 составляет четыре периода по 210 нс или 840 нс. Цикл ввода/вывода требует пяти тактов по 210 нс и сост авляет 1.05 мкс. Процессор поддерживается набором многофункциональных устройств, обес печивая четыре канала 20-битного прямого доступа к памяти, три 16-битных кан ала таймеров-счетчиков и восемь приоритетных уровней прерывания... ЦП 8088 компьютера IBM РC производит выборку команды по адресу, интерпретирует ее, выполняет действие, требуемое этой командой, (например, сложение двух чисел) , затем пере ходит к выполнению следующей команды. Если следующая команда не направит процессор 8088 не посредственно к опред еленной ячейке памяти, чтобы выполнить записанную там команду, процессо р будет двигаться от одной команды к другой по ячейкам памяти, расположе нным последовательно (шаг за шагом) . Наиболее существенная разница межд у пошаговым выполнением программы (последовательности команд) и пошаго вой работой компьютера заключается в том, что компьютер IBM может выполнят ь около миллиона таких шагов в секунду... По мере того, как появились микропроцессоры, состоящие из многих тысяч д искретных элементов, появилась возможность реализации дополнительных функций в рамках одной микросхемы. При разработке компьютера, помимо мик ропроцессора, используются и другие дополнительные устройства: контро ллеры прерываний, таймеры и контроллеры шин. Функции этих устройств техн ически можно реализовать в одном корпусе с микропроцессором. Однако эти возможности никогда не реализуются на практике. Микропроцес сор, как и все дополнительные устройства, может использоваться не только в компьютерах. По мере развития компьютерной индустрии, рынком была проведена оптимиз ация разделения функций между устройства ми. И каждое устройство развив алось в направлении реализации своих функций. Intel продолжал совершенство вать свои микропроцессоры. В 1982 году был представлен микропроцессор 80186. Эт от чип стал базовым для создания целого ряда совместимых компьютеров и р еализации турборежима. Так же был создан микропроцессор 80188 - приемник 8088. Базовая система ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода компьютера, наполовину относится к програ ммному, а наполовину к техническому обеспечению. С её помощью реализуютс я отсутствующие связи этих двух компонент, позволяющие компьютеру прин имать работоспособное состояние. Как и всё программное обеспечение BIOS - н абор команд микропроцессора. Подобно техническому обеспечению инструк ции BIOS не мимолётны. Из за своей двойственной природы и промежуточного по ложения между программным и техническим обеспечением эту систему част о относят к микропрограммному обеспечению. BIOS совместимых с IBM компьютеров является очень специфическим микропрогра ммным обеспечением, включающем в себя подпрограммы, тестирующие компью тер; дающие возможность, используя только языки программирования без вс якого дополнительного программного обеспечения работать с компьютеро м. Для обеспечения совместимости компьютера с IBM необходимо обеспечить его совместимость с BIOS IBM. Это не совсем простая задача. BIOS защищена от копирован ия другими производителями. В результате, вместо использования кодов BIOS IBM, производителю приходится разрабатывать свою собственную систему в вода-вывода. Многие фирмы разрабатывают программы BIOS самостоятельно. Некоторые подпрограммы BIOS работают отдельно, хотя вся система может быть зашита внутри одного чипа. Они работают как множество отдельных резиден тных программ, которые не выгружаются после выполнения. Они всегда в пам яти и всегда ждут обращения. Одной из самых важных характеристик BIOS, определяющей совместимость прог раммного и технического обеспечения, является конкретный набор резиде нтных подпрограмм, реализующий связь этих двух компонент. Разработка любого компьютера требует, чтобы множество элементов техни ческого обеспечения были обеспечены специальными адресами в пределах диапазона портов ввода-вывода. Другие компоненты компьютера имеют множество своих собственных регист ров, которые используются для реализации их функций. Так как компьютер с остоит из большого числа внутренних компонент, число реализации компью теров из этого набора безгранично. В то же время, программное обеспечени е, реализующее управление данными устройствами, должно точно знать адре са его регистров. Если бы все компьютеры имели только одну конфигурацию, проблем бы не было. Однако в первых же РC, IBM предусмотрела возможность изменять конфигурацию технического обеспечения в будущем. Это означало, что любой из портов или регистров компьютера может иметь д ругие адреса в последующих модификациях. Тогда IBM не рассчитывала, что про граммам может понадобиться пря мая адресация. Вместо этого предполагал ось, что программы будут обращаться к BIOS, которая будет содержать постоян ную адресную часть кодов. Позже компьютеры с изменённой конфигурацией т ехнического обеспечения могли использовать программное обеспечение с воих старших собратьев благодаря настройке BIOS. Для этого адресация внутр и программ BIOS могла изменяться, чтобы удовлетворить новым разработкам те хнического обеспечения. Проблема BIOS в том, что ограниченным числом программ невозможно оптимальн ым образом накрыть все потребности программного обеспечения. Таким обр азом, использование подпрограмм BIOS является иногда благом, а иногда обузо й. В частности, эти подпрограммы реализуют некоторые функции компьютера очень медленно. Проблема производительности особенно остро стоит при р аботе с видеодисплеем. Например, все подпрограммы IBM BIOS реализуют пересылк у информации на дисплей по одному символу. Прямое управление технически м обеспечением позволяет реализовать эту функцию намного быстрее. Другое неприятное ограничение при работе с BIOS - это то, что компьютер не мож ет ничего делать вне этой системы. Например, драйверы гибкого диска при работе в своих стандартных режимах прекрасно уживаются с подпрограммами BIOS, позволяющими читать, писать и фо рматировать диски, используя стандартные дисковые форматы IBM. В то же врем я они накладывают ограничение на то, что эти устройства могут делать. Одн ако драйверы гибких дисков сами по себе способны на большее: они могут ра ботать в форматах других компьютерных систем, а так же использоваться дл я защиты от копирования. Для увеличения быстродействия работы видеосистемы или драйверов гибки х дисков необходимо отказаться от использования BIOS и использовать прогр аммы, которые напрямую обращаются к устройствам. Такая концепция претит идеям IBM и может привести к несовместимости. Однако написано так много про грамм, которые позволяют себе напрямую обращаться к устройствам технич еского обеспечения, что некоторые выявляющиеся характеристики компьют ера являются более стандартизованными, чем сама BIOS. Большинство совмести мых компьютеров реализуют свои функции, имитируя техническое обеспече ние РC. Но их BIOS разрабатывалась не только исходя их ограничений на использ ование системы IBM. По многим параметрам та кое техническое обеспечение бо лее стандартизировано, чем микро обеспечение BIOS. Даже IBM пришлось отказать ся от ограничения работы с видеодисплеем только через BIOS для увеличения б ыстродействия соответствующих операций. Тем не менее, BIOS обладает большим рядом достоинств. В большинстве случаев эта система облегчает программисту работу. Опера ционные системы всегда в его распоряжении. Подпрограммы системы хорошо документированы и понятны, что позволяет и збавить пользователей от многих забот. BIOS РC Дебют BIOS РС состоялся вместе с презентацией первой РС. Начиная с этого времени, эта система имеет самое большое число копий в мире. Все совмести мые компьютеры должны скопировать работу BIOS РС без копирования самих код ов этой системы. Как работает BIOS BIOS реализует свои функции через систему прерываний программного обеспе чения. Для запуска подпрограммы, содержа щей специальную инструкцию мик ропроцессору по обработке какой-либо конкретной ситуации, выполняемая программа устанавливает соответствующий флажок прерывания. Прерывания программного обеспечения приводят к тому, что микропроцесс ор приостанавливает выполнение текущей работы и начинает выполнять по дпрограмму по обработке прерывания. Для реализации этого механизма мик ропроцессор, выполнив какую-либо элементарную операцию, исследует вект оры прерываний. Если прерывание выставлено, коды выполняемой программы запоминаются, чтобы после обработки прерывания выполнение прерванной программы могло быть продолжено. Каждый вектор прерывания является ука зателем, говорящим микропроцессору, где находятся коды по обработке дан ного прерывания. Микропроцессор читает значение вектора и начинает вып олнять программы по указанному вектором адресу. Список векторов прерываний начинается с самого начала памяти микропро цессора по адресу 00000(Hex) . Каждый вектор занимает 4 байта памяти, и все они расп олагаются в памяти по возрастающей. Недостающие значения для каждого ве ктора загружаются в оперативную память с ПЗУ, содержащих BIOS при загрузке компьютера. Программы могут изменять вектора прерываний для изменения значений прерываний программного обеспечения. Обычно завершающиеся и остающиеся резидентными программы реализуют подобные корректировки в екторов для своих собственных целей. Так как число имеющихся прерываний может оказаться намного меньше того числа функций, которое вы хотели бы использовать в своих программах, нек оторые прерывания BIOS используются для реализации нескольких функций. Эт и функции реализуются при помощи передачи параметров. Параметры обраба тываются подпрограммами BIOS. Их значения заносятся в один или более регист ров при установке флажка прерываний. В свою очередь, подпрограммы BIOS могу т передавать результаты назад в выполняемую программу. Изменение BIOS РС Главное отличие первых машин IBM РC с максимальным объемом п амяти в 64К от РС с памятью в 256К кроется в BIOS. При разработке первой системы прерывания, естественно, не учитывалась в озможность включения в конфигурацию РС жестких дисков. Поэтому система не содержала возможности по автоматическому наращиванию дополнительн ых кодов. То есть она была не расширяемой. BIOS РС-2 и, естественно, появившиеся позже ХТ, как и соответствующие совмести мые компьютеры, решили эту проблему добавлением специального кода в под программы BIOS. Эта функция реализовывалась на последнем шаге процедуры за грузки, когда загружались дополнительные коды BIOS. Рубикон был перейден 27 октября 1982 года. Более ранние системы BIOS являются не расширяемыми. Определение даты разработки BIOS Машины РС-1 легко определить по используем ой ими памяти. Любой компьютер IBM, способный комплектоваться только чипам и памяти по 16 Кбит, с общим объемом памяти на своей системной плате в 64К, отн осится к этому классу машин. Если у вас такая машина, скорее всего вы имеет е нерасширенную BIOS. Однако этот метод не всегда хорош. Вы можете не отличить одну микросхему памяти от другой. Либо у вас, поп росту, нет никакого желания лезть в корпу с вашего компьютера. Кроме того, если выкупили подержанную машину или кт о-либо без вашего участия осуществлял установку компьютера, BIOS могла быть скорректирована без вашего уведомления. IBM продает сейчас громадное множество вариантов этой системы для старых компьютеров, что позволяет им работать с расширяемой BIOS. Самый верный способ установить, какой BIOS пользуется ваш компьютер, - это ис пользовать отладчик DOS. Для этого необходимо запустить эту программу и выдать ей следующую кома нду: D F000: FFF0 После этого на вашем экране появится загадочная строка символов . Горизонтально она разделена на три части. Слева указывается адрес памя ти, с которого начинается отображение 16 байт. Центральный блок символов с одержит индивидуальное значение каждого из этих 16 байт памяти. Правый бл ок представляет эти значения в кодах ASCII. У правой границы строки вы можете найти дату вашей BIOS. Продолжение истории BIOS Помимо описанной выше корректировки BIOS, она претер пела еще несколько изменений. Это происходило каждый раз для совершенст вования системы при разработке новых компьютеров или новых системных п лат в рамках уже существующих моделей. Наиболее радикальные изменения п ретерпела BIOS РS/2, когда был представлен микроканал. Улучшенная BIOS реализовы вала возможности нового защищенного режима. Каждая BIOS после РC-1 является расширяемой. Во время загрузки компьютера чит ается дополнительная секция кодов, содержащихся в дополнительных плат ах и их инструкции, прибавляются к существующему диапазону. Например, но вые подпрограммы прерываний могут быть добавлены либо в функции сущест вующих подпрограмм, либо могут быть изменены. Во время самотестирования, после загрузки векторов прерываний ОЗУ, рези дентный код BIOS заставляет компьютер проверить байты своего ПЗУ в соответ ствующем адресном диапазоне. Если найден значащий байт, процессор прове ряет последующую секцию кодов, разрешая расширению BIOS после проведения ц иклической проверки блоков по 512 байт. Значения каждого байта в блоке сумм ируются по модулю, результат делится на 4096. Нулевой остаток говорит о том, ч то расширение BIOS имеет правильное значение. Дополнительные секции кодов маркируются специальным значением, помеща емым перед ним. Затем после этих двух байтов - третий байт указывает допол нительную длину секции BIOS. Значение третьего байта указывает на количест во блоков по 512 байт, необходимых для дополнительных кодов. Если система распознала соответствующую секцию кодов, выполняемая про грамма BIOS переходит к четвертому байту расширяемой BIOS и выполняет любые фу нкции, описанные здесь в машинных кодах. После выполнения инструкции рас ширенной BIOS управление передается резидентной BIOS. Затем система продолжа ет поиск дополнительных блоков расширенной BIOS. После завершения этой процедуры начинается процесс загрузки компьютер а с диска. Сопроцессоры Сопроцессор- специальная интегральная схема, которая раб отает в содружестве с главным процессором. Обычно сопроцессор настраив ается на выполнение какой-нибудь специфические функции - математическо й операции или графического представления. И эту операцию сопроцессор м ожет реализовать во много раз быстрее, чем главный процессор. Таким обра зом компьютер с сопроцессором работает намного проворнее. Сопроцессор - это обычный микропроцессор, но не столь универсальный. Обы чно сопроцессор разрабатывается как специальное устройство по реализа ции конкретно определенной функции. Так репертуар сопроцессора ограни чен, он может реализовывать выделенные для него функции как никто другой . Как и любой другой микропроцессор, сопроцессор работает по тем же принци пам. Он просто выполняет программы содержащие последовательность микр опроцессорных команд. Сопроцессор не держит под управлением основную м ассу цепей компьютера. В обычном режиме микропроцессор выполняет все функции компьютера. И лиш ь когда встречается задача, с которой лучше справится сопроцессор, ему п ередаются данные и команды управления, а центральный процессор ожидает результаты. Сопроцессоры, большей частью использующиеся в РC, являются математическ ими сопроцессорами. В математике они специализируются по умножению и де лению чисел. Математические сопроцессоры называют ещё процессорами с плавающей зап ятой, потому что они особенно ярко проявляют свои возможности в этой обл асти математики. Числа с плавающей запятой часто используются в научных расчетах и представляются, как правило, мантиссой и ординатой. Преимущество, получаемое от установки математического сопроцессора, з ависит от того, какие задачи решаются на компьютере. Согласно утверждени ю Intel сопроцессор может уменьшить время выполнения математических опера ций, таких как умножение, деление, возведение в степень на 80% и более. Скорость выполнения простых операций, таких как сложение и вычитание пр актически не уменьшается. С практической точки зрения, производительность системы, касающейся по дготовки текстов и ведения базы данных функций, не требующих сложных мат ематических расчётов, не может быть улучшена математическим сопроцесс ором. Сопроцессор и главный микропроцессор могут работать на разных тактовы х частотах (от собственных тактовых генераторов) . Когда отношение частот микропроцессора и сопроцессора выражается целы м числом, они работают синхронно и могут передавать информацию друг друг у оптимальным образом. Не синхронизированная работа требует, чтобы один или другой из них ожидал завершения цикла своего партнёра, что влечёт за собой появление небольшого, но реального периода ожидания. Семейство сопроцессоров Intel составляют: 8087,80287,80387,80387SX. Каждый из них специально разработан для работы с соответствующим микро процессором главного семейства Intel. Каждый из этих четырёх имеет свои хар актерные особенности. Ограничения по единовременной обработке информа ции в 8,16,32 бит остались далеко позади. Сопроцессоры Intel обрабатывают сразу 80 б ит. Каждый сопроцессор содержит восемь 80-битных регистров, в которых он и осуществляет свои вычисления. Они работают с 32-, 64- или 80-битными числами с пл авающей запятой; 32- или 64-битными целыми числами. Как правило, сопроцессоры работают как придатки центрального. Оба процессора висят на адресно-информационных линиях компьютера и вып олняют каждый свои команды по мере их появления в программе. Сопроцессор ы могут выполнять свои функции параллельно с работой центрального проц ессора, то есть оба мозга в данном случае думают одновременно, потому что каждый из них читает свои команды прямо с шины, и центральному процессор у не приходится прерываться, чтобы выдать команду сопроцессору. 8087: Этот сопроцессор бал разработан специально для использования с Intel 8086,8088,80186,80188. Поэтому у него идентичные с этими микропроцессорами возможнос ти по адресации и восприятию информации. Причём этот сопроцессор сам нас траивается на размер шины данных - восьми или шестнадцатибитную (8086 или 8088 с емейства) . Он устанавливается в стандартный 40-контактный разъём и увелич ивает список команд компьютера на 68 единиц. Существуют три модификации этого сопроцессора, различающихся по часто те: 5,8,10 Мгц. 80287: Точно так же, 80286 является расширением 8086,80287 является развитием 8087. Главным д остоинством 80287 служит возможность функционировать как в реальном, так и в защищен ном режиме 80286 микропроцессора. Он имеет возможность адресации ко всем 16М памяти. 80287 почти полностью совместим с 8087 и может использовать почти всё программ ное обеспечение последнего. Главное функциональное отличие этих сопро цессоров в способе обработки сбойных ситуаций. При выявлении ошибки эти чипы могут вести себя по-разному. Впрочем, программное обеспечение может скомпенсировать эти расхождения. 80287 размещается в 40-контактном DIР-корпусе. Но, не в пример своему младшему со брату, 80287 может работать с отличной от центрального микропроцессора такт овой частотой. Хотя 80287 напрямую подключается к тактовому генератору центрального микр опроцессора, в него встроена цепь делите ля, которая уменьшает внутренню ю частоту в три раза. Используя свой собственный генератор, 80287 может существенно повысить сво ю производительность. Так же, как и у 8087,80287 различают четыре модификации, различающихся по частоте . 80287 совместим с 80386 микропроцессором. Однако они работают на разных частота х, и, следовательно, требуется специальный интерфейс для доступа к шине д анных 80386. Более того, так как 80287 - 16-битный чип, все взаимосвязи с 80386 должны осущ ествляться 16-битными словами, что потенциально уменьшает производитель ность. 80387 и 80387SX Точно так же, как Intel, учтя уроки прошлого, произвёл 80386,80387 стал дальнейше й разработкой 80287 сопроцессора. Оставаясь командно совместимым с 80287,80387 увел ичил скорость манипуляций данными. Но опять-таки имелись расхождения в о бработке ошибок. Зато возможности 80387 были больше - он реализовывал все тра нсцендентные и логарифмические функции. 80387SX - всесторонне похож на 80387, но предназначается для работы на 16-битной шине 80386SX вместо 32-битной шины данных. 80387 и 80387SX могут выполнять все программы для 80287. Обратное не эквивалентно. Глав ной проблемой 387-х являются немного отличающиеся результаты вычислений трансцендентальной функции от 80287. 80387 работает на той же частоте что и центральный процессор. Имеются соотве тствующие модификации этого сопроцессора вплоть до 25 Мгц. Устройства ввода Устройствами ввода являются те устройства, посредств ом которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначен ие - реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устр ойств ввода породили целые технологии от осязаемых до голосовых. Хотя он и работают по раз личным принципам, но предназначаются для реализации од ной задачи - позволить пользователю связаться со своим компьютером. Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является кл авиатура. До тех пор, пока система распознавания голоса не смогут надежн о воспринимать человеческую речь, главенствующее положение клавиатуры вряд ли изменится. IBM разработала, по крайней мере, восемь разновидностей клавиатур для свои х персональных компьютеров. Четыре типа клавиатур не использовались пр и комплектации больших ЭВМ. Две были разработаны для РCjr, одна для портати вных РС и последняя - для РC 3270. Три других типа отличаются между собой тольк о расположением клавиш. И последняя имеет не большую модернизацию своих ножек. Неприятности начались с первым типом клавиатур, предложенным для РC XT. Нес мотря на критику прессы, эта разработка оставалась стандартом IBM до презе нтации АТ. Она имела 83 клавиши. Два ряда функциональных клавиш располагал ись вертикально, слева от главной алфавитно-цифровой клавиатуры. Клавиш и управления курсора были совмещены с отдельными цифровыми клавишами. К лавиша ввода была мала и амбициозно выделена изогнутой стрелкой. Не была предусмотрена никакая индикация положения клавиш заглавного регистра , блокировки служебной/цифровой клавиатуры и блокировки просмотра. Главная критика пришлась на долю расположения периферийных клавиш. Фун кциональная клавиатура, расположенная под левую руку, не соответствова ла ключам по просмотру экранных страниц, как это было тогда принято. Недо статок индикаторов породил большое количество при вводе цифр или движе ний курсора, а также заглавные буквы часто путались с прописными. После нескольких лет критики IBM разработала и представила новую клавиат уру вместе с новой моделью. Это была АТ. Её клавиатура была снабжена специ альной клавишей, предназначенной для многопользовательского использо вания. Клавиша ввода стала больше. Так же обеспечивалась необходимая индикаци я. Но в действительности настоящие изменения лежали более глубоко. Не в при мер клавиатуре РС клавиатура АТ была программируемой. Ей было выделено с воё собственное множество команд. Эти команды могут поступать с централ ьного блока. Один этот факт делает новую клавиатуру несовместимой с РС и ХТ. Хотя испо льзуются одни и те же разъемы, клавиатура РC/XT не будет работать при ее подк лючении к АТ и наоборот клавиатура АТ не сможет работать, если она будет п одключена к РС или ХТ. Улучшенная клавиатура IBM Вместе с производством модернизированных АТ, IBM начала выпускать новый т ип клавиатуры, названной IBM улучшенной клавиатуры. Но все остальные назыв ают ее расширенной клавиатурой. Хотя эта клавиатура электрически полно стью совместима со своей предшественницей (оставаясь несовместимой с Р С и ХТ) , расположение клавиш на ней было вновь изменено. Усовершенствование вылилось в увеличение числа клавиш. Их общее количе ство 101, что соответствует стандарту США. В международных моделях добавляется еще одна клавиша. Дополнительных ключей было несколько. Клавиши по управлению курсором б ыли продублированы, и их полное множество было выделено в отдельную груп пу. Появились две новые функциональные клавиши - F11 и F12. Вся дюжина функцион альных клавиш переместилась на самый верхний ряд клавиатуры, слегка отд елившись от алфавитно-цифровой зоны. Клавиша Caрs Lock заняла старую позицию к лавиши CTRL. Используемое расположение функциональной клавиатуры предлагалось по льзователями сразу же после появления первых АТ. Такое их расположение с оответствовало позициям ключей на экране. Но самые ярые сторонники тако й планировки клавиатуры вскоре убедились в том, что старый вариант являе тся более удобным, особенно когда необходимо набрать комбинацию функци ональных ключей с Ctrl или Alt. Раньше можно было это сделать одной рукой, сейча с необходимы две. Более того, новое расположение ключей оказалось более громоздким при ра боте. Более мелкая клавиша ввода в новой конструкции чаще пропускалась п ри быстрой работе. Вот и получалось, что новая клавиатура больше подходи ла для дилетантов, чем для профессиональных машинисток. А критиковали ст арую клавиатуру, скорее всего профессионалы, хотя были и люди, которые пр осили расположить буквы в алфавитном порядке. Клавиатура РS/2 Модель РS/2 использует универсальную улучшенную клавиатур у IBM или клавиатуру уменьшенных размеров, специально разработанную для к рошечной модели. Единственное отличие улучшенных клавиатур РS/2 и XT/AT это разъем подключаем ого кабеля. РS/2 использует простой миниатюрный DIN разъем, вместо стандартн ого DIN разъема клавиатуры РС/ХТ/АТ. Этот кабель легко может быть заменен ва ми или IBM для корректного подключения к вашей компьютер ной системе. Клавиатура совместимых компьютеров Производители совместимых РС шли в ногу с IBM и адаптировали свою клавиатуру к расширяющимся стандартам. Неко торые производители, смутившись критики расположения клавиш на клавиа туре IBM, постарались внести свои изменения в это устройство. ПОЛНОЕ ОПИСАН ИЕ ВСЕЙ ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ клавиатуры потребовало бы написания книги "Таи нственные перемещения клавиш". Одно существенное улучшение было произв едено рядом производителей совместимых компьютеров - они установили в д нище клавиатуры переключатель совместимости. Два положения этого переключателя позволяют выбрать электрические пар аметры соединения при подключении к РС/ХТ или АТ. Таким образом, такая кла виатура может использоваться в двух типах систем. Мышь Для многих людей клавиатура представляется самым трудным и непоня тным атрибутом. Благодаря этому и тому, что интерфейсы DOS и OS/2 не прощают оши бок, теряется большое количество пользователей РС. Для преодоления этих недостатков было разработано графическое управле ние меню пользовательского интерфейса. Эта разработка породила специа льное указывающее устройство, процесс становления которого длился с 1957 п о 1977 год. Устройство позволяло пользователю выбирать функции меню, связывая его перемещение с перебором функций на экране. Од на или несколько кнопок, ра сположенных сверху этого устройства, позволяли пользователю указать к омпьютеру свой вы бор. Устройство было довольно миниатюрным и легко могло поместиться под лад онью с расположением кнопок под пальцами. Подключение производится специальным кабелем, который придает устройс тву сходство с мышью с длинным хвостом. А процесс перемещения мыши и соот ветствующего перебора функций меню заработал термин "проводка мыши". Мыш и различаются по трем характеристикам - числу кнопок, используемой техно логии и типу соединения устройства с центральным блоком. Кнопки мыши В первоначальной форме в устройстве была одна кнопка. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции проис ходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать случайного запус ка задачи при переборе функций меню. С помощью одной кнопки можно реализовать только минимальные возможнос ти устройства. Вся работа компьютера в этом случае заключается в определ ении положения кнопки нажата она или нет. Тем не менее, хорошо составленн ое меню полностью позволяет реализовать управление компьютером. Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Например, одна кнопка мо жет использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. В графиче ских системах одна может выключать световой карандаш, а вторая - включат ь его. Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость программиро вания. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устр ойства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Поэтому не рек омендуется использовать устройства с большим количеством кнопок. Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позво ляют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках в то время, как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержа нии ее в ладони. Большинство моделей снабжаются двумя или даже одной кно пкой. Самые популярные - двухкнопочные мыши. Но это не означает, что вы дол жны отказываться от трехкнопочных устройств. Они могут делать то же само е, что и двухкнопочные мыши, и даже больше их. Но для большинства приложени й вполне достаточно двух кнопок. Механические мыши Первые мыши имели механическую конструкцию. В ней исп ользовался маленький шар, который выступал через нижнюю поверхность ус тройства и вращался по мере его перемещения по поверхности. Переключате ли внутри мыши определяли перемещение и направление движения шара. Хотя шар может вращаться в любом направлении, определяются только четыр е направления. Это ассоциируется с двумя направлениями в двухкоординат ной системе. Перемещение в каждом из четырех направлений измеряется в со тых долях дюйма. После прохождения шара этого дискретного расстояния фо рмируется специальный сигнал для центрального блока. Механическая мышь практически может работать на любой поверхности. Вы м ожете вращать шар даже пальцами (хотя в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок) . Но, с другой стороны, механической мыши требуется какое- то пространство (хотя вы можете водить ее по ногам, но это обычно плохо вос принимается окружающими) . А кроме того, механическим частям свойственны частые поломки. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их фу нкционирования. Поэтому это устройство необходимо периодически чистит ь, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола. Оптическая мышь Альтернативой механической мыши является оптическая м ышь. В последнем устройстве вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий координатную сетку, нанесенную на специальную подло жку. С помощью такого механизма и определяется движение. Отсутствие движ ущихся частей в таком устройстве повышает его надежность. Наиболее популярна оптическая мышь фирмы MSC Corрoration. В устройствах этой фирм ы используются две пары LED и фотодетекторов, устанавливаемых на задней ст енке. Од на пара ориентирована под прямым углом по отношению к другой. Под ложка покрыта перекрывающимся множеством желтой и голубой координатны х сеток. Каждая пара LED и фотодетекторов определяют движения в обоих напра влениях при прохождении через соответствующие риски сетки. Специально е покрытие нижней стенки мыши облегчает скольжение по покрытой пластик ом подложке. Большим недостатком оптической мыши является необходимость использов ать специальную подложку. С одной стороны, вы можете положить ее в любое м есто, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка лег ко загрязняется, и устройство перестает работать. Да и само пластиковое покрытие легко повреждается. Хотя в нормальных условиях современных оф исов оптические мыши работают долго и надежно. Память. Всем компьютерам требуется память нескольких видов. Память требуется на каждом шагу выполнения программ. Память нужна как дл я исходных данных так и для хранения результатов. Она необходима для вза имодействия с периферией компьютера и даже для поддержания образа, види мого на экране. Вся память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. В компьютерных системах работа с памятью основывается на очень простых концепциях. В принципе, всё, что требуется от компьютерной памяти, - это со хранять один бит информации так, чтобы потом он мог быть извлечён оттуда. В настоящее время широкое распространение получили устройства динамич еской памяти, базирующиеся на способности сохранять электрический зар яд. Эти устройства - конденсаторами. С первого взгляда конденсатор не удовлетворяет основ ному требованию у стройств памяти. Он не способен сохранять заряд в течение длительного пр омежутка времени, но он позволяет делать это в течении нескольких миллис екунд, что вполне достаточно, чтобы использовать это в электронике. За эт о время специальные цепи компьютера обеспечивают подзарядку конденсат ора, то есть обновление информации. Из-за непрерывной природы этого проц есса такая память называется динамической. В современных персональных компьютерах динамическая память реализует ся на базе специальных цепей проводников, заменивших обычные конденсат оры. Большое количество таких цепей объединяются в корпусе одного динам ического чипа. Однако подобно памяти на конденсаторах, она должна постоя нно освежаться. В то время как динамическая память, получив заряд электричества, удержив ает его, так называемая статическая память, позволяет потоку электронов циркулировать по цепи. Прикладываемое напряжение может изменить направление движения электр онов. Причем существует только два направления движения потока, что позв оляет использовать данные цепи в качестве элементов памяти. Статическа я память работает наподобие выключателя, который переключает направле ние электронного потока. Кроме оперативной памяти существует ещё и постоянная память(ПЗУ) . Её гла вное отличие от ОЗУ - невозможность в процессе работы изменить состояние ячеек ПЗУ. В свою очередь и эта память делится на постоянную и ре-программ ируемую. Принципы её функционирования понятны из названия. Эволюция микросхем ОЗУ вплотную связана с эволюцией персональных комп ьютеров. Для успеха настольных компьютеров требовались миниатюрные чи пы ОЗУ. По мере увеличения ём кости памяти цена скачкообразно возрастала , но потом постоянно уменьшалась по мере отработки технологии и роста об ъёмов производства. Первые РC реализовывались на стандартных RAM-чипах по 16 Кбит. Каждому биту со ответствовал свой собственный ад рес. Где-то около года после представления XT появилось ОЗУ с большими возможн остями и более эффективное с точки зрения его цены. Хотя новые микросхем ы могли вмещать по 64 Кбит, она были дешевле, чем 4 по 16 Кбит. Системная плата РC была создана с учётом использования новых микросхем памяти. Через неско лько лет 64 Кбитные чипы стали настолько широко распространены, что стали дешевле, чем 16 Кбитные микросхемы. К 1984 году был сделан ещё один шаг по увеличению объёма памяти в одном корпу се - появились 256 - Кбитные микросхемы. И RAM чипы этого номинала были установл ены на первых AT. А сегодня микросхемы в 1 Мбит стали обычным явлением. РC имел довольно простую архитектуру памяти, по край ней мере, если на неё смотреть сейчас с высоты последних достижений компьютерной индустрии. Память РC была представ лена одним блоком, в котором каждый байт был досту пен по указанию его адреса. Микросхемы памяти были разбиты на 9 банков, использующих в ранних РC 16-Кбит ные, а затем и 64-Кбитные микросхемы. Восемь микросхем выделяли по одному б иту для организации каждого байта памяти, девятая микросхема использов алась в качестве контрольного бита чётности. Когда микропроцессор 80286 стали использовать в AT и их аналогах, возникла про блема с организацией архитектуры памяти. Обычные микросхемы памяти не м огли работать в таком быстром темпе, в котором работал микропроцессор. П оэтому пришлось использовать статус ожидания, в случае, когда процессор требовал информацию из памяти, то есть микропроцессору приходилось зав исать на один-два такта, что давало возможность памяти обработать запрос . Динамические микросхемы памяти маркируются специальным числом, говоря щим об их скоростных возможностях. Указанное на корпусе число отражает в ремя доступа в наносекундах без последнего нуля. Время доступа не является, однако, единственной или наиболее важной хара ктеристикой микросхем памяти. Более значимо такое понятие, как время цик ла, которое говорит о том, как быстро можно произвести повторное обращен ие. В динамических микросхемах это время больше времени доступа, в стати ческих чипах эти времена равны, что говорит о более скоростных режимах п оследних. Чтобы справиться с ограничением по скорости, были использованы специал ьные решения по организации памяти. Наиболее простое из них - это использ ование обычной архитектуры с необходимым числом циклов ожидания. Хорошая альтернатива предыдущему методу - использование кэш-памяти, что позволит избежать полного заполнения всей машины быстрой RAM памятью. Обы чно программа использует память какой-либо ограниченной области. Храня нужную ин формацию в кэш-памяти, работа с которой позволяет процессору о бходиться без всяких циклов ожидания. Не всякая кэш-память равнозначна. Большое значение имеет тот факт, как мн ого информации может содержать кэш-память. Чем больше кэш-память, тем бол ьше информации может быть в ней размещено, а следовательно, тем больше ве роятность, что нужный байт будет содержаться в этой быстрой памяти. Очев идно, сто самый лучший вариант - это когда объём кэш-памяти соответствует объёму всей оперативной памяти. В этом случае вся остальная память становится не нужной. Крайне противоположная ситуация - 1 байт кэш-памяти - тоже не имеет практич еского значения, так как вероятность того, что нужная информация окажетс я в этом байте, стремится к нулю. Практически, диапазон используемой кэш-п амяти колеблется в пределах 16-64К. На самом деле реализация кэш-систем не так проста, как это может показать ся с первого взгляда. Микропроцессор дол жен не только читать из памяти, н о и писать в неё. Что случится, если процессор занесёт новую информацию в к эш-па мять, а перед использованием этой информации она будет изменена в о сновной памяти. Для избежания подобной ситуации иногда реализуется мет од, названный записью через кэш-па мять. Очевидно, сто этот метод снижает б ыстродействие системы, потому что приходится писать не только в кэш-па м ять. Хуже того, микропроцессору может понадобиться информация, которую о н только что записал и которая ещё не была перезагружена в кэш-память. Целостность памяти - это одна из самых больших проблем разработчиков кэш -памяти. Все вопросы по преодолению этих проблем были возложены на отдельную мик росхему - кэш-контроллер Intel82385. Ещё одна разновидность архитектуры оперативной памяти компьютера - это её разбивка на отдельные секции и работа с этими секциями как с малой кэш- памятью. Большая скорость доступа к ограниченным областям памяти являе тся особенностью некоторых специфических микросхем, которые позволяют некоторому объёму, но не всей памяти, быть считанному без цикла ожидания. Этот подход требует специальных RAM микросхем, которые делят свои адреса п о страницам. Эта технология получила название режима страничного досту па. Эти специальные микросхемы обеспечивают очень быстрый доступ в одно м из двух направлений их организаций. Если требуется чтение или запись и нформации, хранящейся на определённой странице памяти, и предыдущая ком анда по работе с памятью использовала информацию с той же страницы, цикл а ожидания не требуется. Однако при переходе с одной страницы на другую ц иклы ожидания неизбежны. Следующая интересная технология, названная interleavid memory, очень похожа на ОЗУ ст раничного режима. Она существенно повышает скорость обращения к памяти, но не имеет ограничений по страничной разбивке. При использовании этой т ехнологии вся оперативная память разбивается на два или большее число б анков. Последовательность битов хранится в разных банках, поэтому микро процессор обращается то к одному, то к другому банку при чтении этой посл едовательности. Во время обращения к одному банку, другой реализует цикл обновления, и по этому процессору не приходится ждать. И только, если микропроцессору при ходится читать несмежные биты, статус ожидания неминуем, но вероятность его появления уменьшается. Наиболее типовая реализация этой технологии представляется разбивкой оперативной памяти на два банка, А, следовательно, вероятность возникнов ения ожидания - 50%. Четырёхбанковая организация уменьшает эту вероятност ь до 25%. Так как данная технология не требует применения специальных микросхем памяти, она является наиболее удобной для повышения скорости системы. Кр оме того, она может совмещаться с ОЗУ страничного режима, что ещё больше у величивает оперативность. Логическая организация памяти. Фундаментальные решения были приняты при разработке первых РC. Для того, чтобы микропроцессор 8088 мог пользоваться, она должна быть адресуемой. И э тот микропроцессор должен обладать возможностью адресоваться к 1М. Конс трукторы IBM решили выделить специальные области памяти для специфически целей. Они разделили всю память на разделы, и каждый раздел предназначал ся для реализации своих функций. Результирующая диаграмма названа картой памяти. При разработке РC половина всей памяти была зарезервирована. Верхняя пол овина адресного пространства, была выделена для содержания кодов BIOS и для прямого процессорного доступа к памяти, используемой видеосистемой. Пе рвые несколько Кбайт были зарезервированы под информацию о системе и ра сположение конкретных секций кодов, которые выполнялись на момент возн икновения прерываний программного обеспечения. Эти ячейки памяти назы ваются векторами прерывания, а функция программного кода - механизмом пр ерывания. В конце адресного пространства располагается буфер клавиатуры - номина лом 16 байт. Здесь хранятся 16 последних символов введённых с клавиатуры. Эт от буфер нужен для сох ранения набранного текста во время, когда процесс ор занят другой задачей, после того как он освободится, текст будет обраб отан. Омерзительный писк компьютера означает - буфер переполнен и дальне йший набор бессмысленен. Кроме того, различные системные флаги, указывающие на внутреннее состоя ние системы, также хранятся в нижнем раз деле памяти. В те дни, когда большинство компьютеров имели 60К памяти, 512К казались царск ой щедростью. Поэтому 128К были отданы под юрисдикцию программного обеспе чения, остальные 384К от начала адресного пространства, предназначались д ля использования программами BIOS и видеопамятью. Эти решения выделяли 640К для DOS - это был максимум адресуемого пространства , которым мог оперировать 8088 при выполнении программ. Со временем эти 640К бы ли названы базовой памятью, потому что это является основополагающим ст андартом, на котором должны базироваться все IBM совместимые системы. Дополнительная память Память, выходящая за пределы 1 Мб адресуемого прос транства 8088, которая может стать доступной в защищенном режиме Intel 80286 и 80386, обы чно называется дополнительной памятью, хотя IBM иногда называет эту памят ь расширен ной (exрanded) . Но большинство авторов использует термин (extnded) . Вплоть до 15 Мб дополнительной памяти может быть прибавлено в компьютеры на 80286 мик ропроцессоре, и до 4 Гб с 80386. Наиболее существенным различием базовой и доп олнительной памяти является то, что программы, работающие в реальном реж име, не могут выполняться в дополнительной памяти. А так как DOS написан для реального режима, ему приходится обходиться только базовой памятью. Но сказать, что дополнительная память бесполезна в реальном режиме - нев ерно. Программы не знают, как адресоваться к дополнительным ячейкам памя ти. Но дополнительная память может быть использована для хранения инфор мации. А следовательно, просто нужно разработать программное обеспечен ие, чтобы использовать возможности дополнительной памяти. И такие DOS-прог раммы существуют. Прекрасный пример тому имитатор логического диска - VDISK, который поддерживается DOS, начиная с версии 3.0. Хотя программные коды VDISK вып олняются в обычной памяти DOS в реальном режиме, дополнительная память мож ет использоваться для хранения данных. Так как OS/2 может функционировать в защищенном режиме, ей доступны все рес урсы дополнительной памяти. Однако стоит напомнить, что, когда OS/2 использ ует подпрограммы старушки DOS, ей приходится довольствоваться ограничени ями памяти реального режима в 640 Кб. В апреле 1985 года несколько месяцев спустя после представления первых AT с н есколькими М дополнительной памяти - главное издательство по программн ому обеспечению и разработчик технического обеспечения сформулировал и свой собственный метод преодоления ограничения в 640К старых компьютер ов на 8088 микропроцессоре, работающих в DOS. Через несколько месяцев к ним при соединилась и Microsoft Corрoration. Их разработка названа Lotus-Intel-Microsoft Exрanded Memory Sрecification или LIM память , или EMS, или просто расширенная память. Первая версия была названа EMS 3.0, чтобы указать на совместимость с тогда последней версией DOS. Новая система отличалась как от базовой памяти, так и от дополнительной. Она не была в пределах адресного пространства центрального микропроце ссора. Её работа основывалась на специальной схеме технического обеспе чения, которая функционировала наподобие переключателя. Это устройств о переключало банки памяти из нормального адресного пространства 8088 мик ропроцессора, где чип мог читать и писать в неё. Эта схема, названная перек лючателем банков, не была ни новой, ни необычной. Подобное устройство исп ользовалось в компьютерах на Z80 для преодоления лимита в 64К. Первые EMS имели дело с расширенной памятью, разбитой на банки по 16К. Представление AT с потенциально адресуемыми 16М затмило EMS, пока тяжелая дей ствительность недоступности дополнительной памяти была до конца осозн ана. Даже несколько имеющихся программ, которые могли пользоваться дост оинства ми EMS, были более полезны чем драйвер VDISK, который был единственной с овместимой с DOS программой, позволяющей использовать дополнительную пам ять. Все программное обеспечение EMS можно было разделить на две группы. Первая использует возможности 80386 работать с картами памяти виртуальных страни ц. Вторая копирует банки в 16К из дополнительной памяти в основную. Хотя об а типа программ эффективно используются, Lotus заявляет, что системы исполь зующие копирование блоков программ, не могут обеспечить полную коррект ную реализацию EMS. Системная плата Основной частью любой компьютерной системы является п ечатная плата с главным процессором и поддерживающими его микросхемам и. Функционально центральную печатную плату можно описать различным обра зом. Иногда такая плата содержит всю схему компьютера. Такие компьютеры называются одноплатными. В противоположность одноплатным, в шиноориентированых компьютерах цен тральная плата реализует схему минимальной конфигурации. Остальные фу нкции реализуются с помощью многочисленных дополнительных плат. Все ко мпоненты соединяются параллельными проводниками - шиной, откуда и пошло это название. Центральная плата, к которой присоединяются все остальные, на компьютер ном жаргоне зовется материнской, а все присоединяемые дочерними. Последующие разработки IBM, после успеха XT и AT, объединили основные наработк и этих моделей. Таким образом, основные поддерживающие схемы были размещ ены на материнской плате. Эта многофункциональная реализация платы отр азилась в её названии - системная плата. Системная плата отличается от одноплатного компьютера тем, что содержи т только основные поддерживающие схемы. Системной плате не хватает видеоадаптера, некоторых видов памяти и сред ств связи с дополнительными устройствами. Эти устройства добавляются к системной плате путём присоединения дочерних к шине расширения, котора я является частью системной платы. В терминах IBM эти присоединяемые платы обычно называются платами расширения. РS/2 используют материнскую плату, больше похожую на плату одноплатного к омпьютера, к которой добавили шину расширения. Эта шина таким радикальны м образом отличается от всех своих предшественниц, что ей дали собственн ое имя КАНАЛ. Функционально системная плата РS/2 была расширена портами вв ода/вывода, цепями управления гибким диском и видеосистемой. IBM придавала большое значение всем этим изменениям на материнской плате и поэтому придумала ей новое название планарная плата. Теперь, говоря, пл анарная плата мы чётко отделяем материнскую плату РS/2 от материнских пла т предыдущих машин, опуская первоначальное название. Новый тер мин несет в себе двойной смысл: во-первых - топологически печатная плата является е диной плоскостью - планаром ; во-вторых, понятие "планарный" используют для обозначения подобных сборок и в других электронных устройствах. Правда , иногда это понятие использовалось IBM для обозначения системных плат пре дыдущих машин, а термин "системная плата" для обозначения материнской пл аты РS/2, но это носило случайный характер. Так что "планар" появился, чтобы т вердо закрепить это понятие за материнской платой РS/2. Во всей этой истории есть одно НО. Определения материнских плат, пусть да же двумя терминами IBM, не всегда однозначны. Мало того, что схожие по электр онике модели РS/2 имеют различный планар, к примеру, модели 50 и 60, так еще маши ны одной модели могут иметь неодинаковую системную плату. Не лишено осно вание утверждение, что каждые три IBM Model 70 имеют свою собственную конструкци ю планара. тек же и каждая модель РC имеет оригинальную конструкцию систе мной платы. Исключение составляют XT и Рortable РC, которые имеют идентичную сист емную плату. Однако не следует забывать, что для этого РC должны были преодолеть три эт апа кардинальных изменений конструкции. Немного истории: Разработку IBM, показанную в августе 1981 года, обычно называ ют РC-1. Вариант же компьютера с увеличенной системной платой, образца 1983 го да, называют РC-2. Максимум, что могла поддерживать РC-1 без использования пла т расширения, - 64К памяти. РC-2 имела уже 256К, но наиболее важное различие заклю чалось в программировании двух плат. Системная плата РC-1 не могла без корр ектировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения, таких, к ак жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры. IBM на это не остановилась и продолжала постоянно развивать системную пла ту. Например, был увеличен объем памяти системной платы XT. Плата могла сод ержать до 640К. Но все эти изменения были уже не столь существенными, по срав нению с первыми. Системные платы, разработанные различными фирмами, естественно, отлича лись от плат IBM. И когда дело доходило до создания системной платы, совмест имой с IBM, разработчик выбирал один из двух путей: либо разработать свою со бственную системную плату, либо решить эту проблему по технологии Orginal Eguiр ment Manufactures (OEM) . Эта технология подразумевает выпуск придуманной другими проду кции со своей торговой маркой, что минимальные затраты и усилия ограниче нные часто только установкой собственного торгового клейма. Окончател ьную сборку из OEM комплектующих осуществляют другие фирмы. Они, стремясь п овысить качество своей продукции в глазах потребителей, подвергают ее в сестороннему тестированию. Эти последние названы сборщиками систем. Строго говоря, для потребителей отличие между и компаниями, производящи ми свою собственную продукцию, заключается лишь в различии торговых мар ок. И в большинстве случаев это единственное отличие. А так как все компью теры можно объединить одним словом - товар, то при других равных условиях, лучший товар тот, у кого ниже цена. Некоторые характеристики системной платы. Так имеется большое число компаний, выпускающих свои собственные компь ютеры, совместимые с IBM, - число разработанных системных плат измеряется с отнями, и все они, естественно, отличаются друг от друга. Здесь было бы оче нь к месту задаться вопросом о совместимости. Так вот, эта проблема прояс нится, если вы поймете, почему большинство компаний компьютерной индуст рии поступает как OEM. Пока же отметим только то, что все разнообразие систе мных плат можно классифицировать гораздо проще, чем можно себе представ ить, потому что все фирмы изготовители "слизали" свою продукцию с IBM. В общем случае материнские платы можно разделить по размерам на три груп пы. Ранее все материнские платы имели размеры 8,5/11 дюймов. В XT размеры увелич ились на 1 дюйм, в AT размеры возросли еще больше. Аналогичные изменения про исходили и с системными платами. Большинство фирм - производителей компьютеров отслеживают изменение к ак системных плат, так и корпусов, и исходя из этого свободно варьируют ра змерами своей продукции. Функции материнской платы. Материнская плата любого компьютера выполняет несколько основных функ ций. Главное - это механическая основа любого компьютера. Она содержит пл аты расширения, разъемы, дополнительные элементы и обеспечивает электр ическое соединение всех элементов компьютера. Плата содержит процессо р и поддерживающие его элементы. Эти цепи определяют функционирование к омпьютера и его реакцию на каждое внешнее воздействие. Ни один элемент компьютера полностью не определяет его основные характ еристики. Все решает их полная совокупность. Вот некоторые наиболее важные части: Микропроцессор. Центральная схема компьютера. Используемый процессор определяет не только производитель ность, но и его программную совместимость. Сопроцессор. Дополнительный микропроцессор, позволяющий компьютеру вы полнять отдельные операции во много раз быстрее центрального процессо ра. Память. Жизненно необходимый элемент в целом. BIOS. Базовая система ввода-вывода компьютера навсегда зашита в память, что определяет его характеристики. Базовые системы отображения. Без возможности видеть результаты своей работы, персональный компьюте р стал бы бесполезным инструментом. Необходимо каким либо образом наблю дать за сигналами компьютерной системы, что бы знать, чем она занимается в данный момент. Сегодня реализацией подобного рода функций занимается видеосистема. Видеосистема не всегда была неотъемлемой частью компьютеров. Последни е существовали уже тогда, когда ещё не было телевидения в его сегодняшне м понимании. Первые процессоры в качестве выходных устройств использов али принтеры, которые позволяли получить твёрдую копию выходного резул ьтата, что тоже очень важно в нашем переменчивом мире. Стандартными средствами для отображения текста являются дисплеи, рабо тающие с картами символов. Специальная область памяти зарезервирована для хранения символа, который предстоит изобразить на экране. И программ ы пишут текст на экран, заполняя символами эту область памяти. Экран, чаще всего, представляется матрицей 80 на 25 символов. Образ каждого символа, который появляется на экране, хранится в специаль ной микросхеме ПЗУ. Эта память относится к видеоцепям компьютера. Каждый символ на экране формируется множеством точек. Несколько видеостандартов, используемых IBM и другими фирмами, отличаютс я количеством точек, используемых при формировании символов. IBM четыре раза меняла назначение ОЗУ под видеосистему. Во-первых, это каса ется РC и XT. Еще один вариант используется в РCjr и последний предназначается для всех последних улучшенных видеосистем. Первые две видеосистемы РC использовали различные области памяти и поэт ому могли работать одновременно. Обычно одна область памяти предназнач ается для монохромного дисплея, а другая для цветного. Используются одни и те же области памяти для любого режима в независимости от используемо го адаптера дисплея. Память монохромного экрана располагается по адрес у В0000, цветного - В8000. Для обеспечения совместимости все новые видеосистемы могут работать через эти же адреса, даже если они хранят дополнительную информацию еще где-либо. Программы, заносящие информацию на экран, должны знать, какую память они должны использовать для этого. Нужную информацию можно получить, прочтя информацию из специального байта памяти - флага видеорежима. Он предназн ачается для указания: какого вида адаптер дисплея установлен внутри ком пьютера и используется в настоящее время. Он позволяет компьютеру знать , с каким дисплеем - монохромным или цветным - он имеет дело. Этот байт позволяет так же указать - с цветным или черно-белым дисплеем ра ботает компьютер даже в том случае, если установлен адаптер, способный р аботать с двумя видами дисплеев. Байт флага видеорежима размещается в на чале оперативной памяти, по адресу 0463. Для кодировки текущего дисплея исп ользуется байт 0В4 - для указания монохромного режима и 0D4 - для цветного. По стандарту IBM символы, видимые на экране, не хранятся в непрерывной посл едовательности. Символы, которые мы видим на экране, располагаются в бай тах памяти с промежутком в один байт. Эти промежуточные байты отведены д ля хранения параметров изображаемых символов. Четный байт памяти содер жит символ, а нечетный - хранит его атрибуты. Излишки выделенной памяти могут использоваться для хранения нескольки х изображений экранов. Каждый такой образ называется видеостраницей. Вс е базовые видеосистемы разработаны таким образом, чтобы реализовать бы строе переключение с одной страницы на другую. Это позволяет изменять из ображения экрана почти без всяких задержек. С помощью переключателей мо жно управлять скоростью замены экранных страниц. Базовая цветная система IBM имеет возможность работать в режиме с изображ ением текста в 40 столбцах экрана. Этот режим позволяет работать пользова телю с компьютером через телевизионный приемник вместо дисплея. Телеви зор не обладает такой точностью, как монитор компьютера. 80 столбцов текст а на экране телевизора сливаются. При уменьшении числа столбцов текста в два раза, требуется в два раза меньше памяти для хранения. Это в свою очер едь позволяет в два раза увеличить число видеостраниц. По прошествии времени IBM улучшила качество своих видеосистем и соответс твенно увеличила объем памяти, используемой для нее. Для символьных дисп леев эта память используется для реализации новых видеорежимов, которы е позволяют разместить на экране больше строк (до 43) и увеличить число вид еостраниц. Некоторые видеосистемы могут реализовывать свои собственны е режимы при работе с текстом. Они могут размещать текст в 60 строках и 132 сто лбцах. Псевдографика Графическое изображение легко получить в любом текстово м режиме. Так как с помощью 1 байта можно закодировать 256 символов - это числ о с избытком перекрывает весь алфавит и все цифры, IBM использует свободные значения для кодировки некоторых специальных символов. Большинство эт их дополнительных символов создано для формирования графических изобр ажений. При помощи этих символов, используемых в качестве кирпичиков, можно форм ировать на экране структуры всевозможной конфигурации. Некоторые допо лнительные символы формируют изображение в виде двойных линий, уголков и пробелов, позволяя легко формировать обрамление текста. Эти символы на зываются псевдографикой. С другой стороны, качество псевдографики - самое низкое, по сравнению с лю бой другой графической системой, реализуемой РС. Изображение, формируем ое графическими блоками, имеет острые углы и грубое наполнение. Округлую деталировку и плавные переходы невозможно получить, используя большие графические блоки. Поэтому такой инструмент представляется слишком гр убым во многих применениях. Однако псевдографика является единственно доступной во всех системах IBM как с цветным, так и черно-белым монитором. Она реализует наипростейшие графические построения. Растровая графика Одним вариантом улучшения качества графического изо бражения является уменьшение размеров самих графических блоков. При по мощи меньших блоков можно сформировать менее угловатое изображение с б ольшей деталировкой. Чем меньше раз мер блоков, тем лучше качество получ аемого изображения. Однако характеристики дисплейной системы накладыв ают ограничения на эту пропорцию. Размер блока не может быть меньше точк и экрана. Поэтому самое лучшее изображение можно получить при работе с и ндивидуальными точками экрана. Эти точки представляют из себя элементарные частицы, из которых формиру ются любые блочные конструкции и называются пикселями. Однако не все сис темы способны работать с элементарными точками видеосистемы. В некотор ых из них пиксели образуются при помощи некоторого множества экранных т очек. И системы способны оперировать только с целыми пикселями, а не отде льными точками экрана. Наилучших результатов можно достичь, выделив некоторую область памяти для хранения информации по отображению на экране каждого пикселя изобр ажения, как это сделано для текстового режима, когда каждому символу выд еляется два байта. В системах IBM информация по каждому пикселю хранится в одном или более битах памяти. Такие системы часто называются системами с растровой графикой. Альтернативой данной технологии является описани е пикселя с использованием адресации памяти. Последний метод называют г рафикой с адресацией всех точек. Растровая графика потенциально имеет больше возможностей для формиров ания более точного изображения. Большее количество обрабатываемых пик селей означает реализацию большего числа деталей. Число точек и, соответ ственно, потенциально возможное число пикселей во много раз превышает ч исло символов, изображаемых на экране: от 64 до 128 раз. Однако недостатком такой разрешающей способности растровой графики яв ляется использование большого объема памяти. Закрепление за каждой точ кой экрана одного или двух байтов памяти пропорционально увеличит общи й ее объем, закрепляемой за видеосистемой. Графические системы IBM с наимен ьшим качеством требуют 128 К памяти при закреплении за каждой точкой тольк о одного байта. хотя по сегодняшним стандартам 128 К - небольшой объем, но не следует забывать, что при разработке графики для РС времена были другие. Поэтому для первых персональных компьютеров было выделено только 16 К оп еративной памяти под графическую информацию. Графический сопроцессор Точно так же, как арифметический сопроцессор с пособен существенно повысить быстродействие РС при расчете сложных ма тематических функций, графический сопроцессор может ускорить работу к омпьютера при формировании изображения на экране монитора. Причем уско рение работы очень существенно, потому что графический сопроцессор спо собен обрабатывать огромные объемы графической информации - сотни тыся ч пикселей за несравнимо более короткий промежуток времени, по сравнени ю с центральным микропроцессором. Современные графические сопроцессор ы Intel 82796 и Texas Instruments TMS34010 широко используются в высокопроизводительных системах. IBM также создала свою графическую систему, разместив ее на отдельной плате - 8415А. Графические сопроцессоры являются основой для создания скоростных вид еосистем. Точно так же, как для математических сопроцессоров, графически м сопроцессорам требуется свое программное обеспечение. Кроме того, во м ногих случаях им требуется специфические, более дорогие мониторы. Графические операционные системы Проблема с программным обеспечением может быть решена при помощи специальных графических операционных сис тем, таких, как Microsoft Windows или Digital Research GEM - при работе в среде DOS, или Рresentation Manager - для OS/2. Эти системы служат мостом, связывающим программы пользователя и усовер шенствованные видеосистемы, включая и реализованные на графических со процессорах. Алгоритм их работы напоминает алгоритм работы BIOS. Он основывается на испо льзовании вызова специальных подпрограмм по формированию соответству ющего изображения на видео дисплее. Графические системы переводят пост упающие команды на язык понятный для графических сопроцессоров или дру гих видеоустройств. Таким образом, пользователю нужно только оперирова ть образами, формируемыми графическими системами. Насыщение систем новыми функциями является делом разработчика графиче ского пакета. Например, программе нужно очистить экран. Для этого она должна передать графическому пакету соответствующую команду, и только. Все взаимодейст вие с техническим обеспечением реализует сама графическая система. Одн ако ей необходимо знать точно, на какой видеосистеме нужно очистить экра н, чтобы сформировать команды надлежащим образом. Графические пакеты ра спознают устройства технического обеспечения по средствам программно го драйвера, устанавливаемого в файле CONFIG. SYS. При замене видеосистемы потре буется только заменить один драйвер, используемый графической операци онной системой, и все пользовательские программы будут работать с новой системой отображения. Видеоадаптеры Сначала существовал только один тип персональных компью теров IBM, который комплектовался тоже только однотипными видеодисплеями . Его экран был однотонно-зеленым. Текст изображался грубым шрифтом, а из графических средств реализовыва лась только псевдографика. Все достоинства этого времени - у пользовател я не болела голова, какую видеосистему использовать для своего РС. Много воды утекло с тех пор, и все технологии компьютерных подсистем шаг нули далеко вперед. Видеосистемы совершенствовались, как ни что другое, буквально с каждым днем. И пользователю приходится решать сложную задач у: какой видеоадаптер выбрать из нескольких десятков имеющихся сейчас н а рынке в условиях существования полдюжины "официальных" видеостандарт ов, и нескольких десятков видеосистем, реализующих идеи, позволяющие пре взойти эти стандарты. Почти полностью все развитие видеостандартов происходило на основании видеоадаптеров, предлагаемых IBM в своих компьютерах. Прогресс шел постоя нно, начиная от жуткого зеленого экрана, до сегодняшних полноцветных дис плеев с высокой разрешающей способностью. Параллельно увеличивалось в редное влияние видеосистем на глаза человека. Адаптер монохромного дисплея Этот адаптер часто называют просто MDA от Monochrome Disрlay Adaрter, хотя его официальное имя - Monochrome Disрlay, или Рarallel Рrinter Adaрter. Слово монохромный отражает самую важную характеристику MDA. Он был создан для работы с одноцветным дисплеем. Первоначально он работал с экранами з еленого цвета, которыми обеспечивались преимущественно все системы IBM т ого времени. Слова "адаптер дисплея" несут функциональное описание. Это устройство преобразует сигналы, распространяющиеся по шине РС, к фор ме, воспринимаемой видеосистемой. Возможность подключения принтера к э тому адаптеру является его достоинством, потому что позволяет подключи ть принтер без использования еще одного разъема расширения. MDA является символьной системой, не обеспечивающей никакой другой графи ки, за исключением расширенного множества символов IBM. Это был первый адап тер IBM и до недавнего времени он был лучшим адаптером для обработки тексто в, обеспечивающим самое четкое изображение символов, по сравнению с любы ми дисплейными системами, выпущенными до РS/2. Текстовый режим был целью разработки адаптера. Тогда IBM не могла вообрази ть, что кому-либо понадобится рисовать схемы на дисплее. Символы MDA Для обеспечения подключения терминалов, используемых в больш их компьютерных системах, IBM для изображения символа в MDA использовала пло щадь экрана в 9 х 14 пикселей, а сам символ был 7 х 9. Дополнительное пространст во использовалось для разделения каждого символа, что увеличивало чита емость. Для реализации тогдашних стандартов видеотерминалов, обрабатывающих с имволы по 80 столбцам и 25 рядам, требовалось 740 горизонтальных пикселей и 350 в ертикальных 252000 точек на экран. Частота MDA При работе с таким количеством точек IBM пошла на компромисс. При отображении информации с большой частотой потребовалось бы более широ кополосный монитор, чем тот, который был доступен(во всяком случае за неб ольшие деньги) во время разработки РС. IBM слегка уменьшил используемую час тоту, доведя ее до 50 Гц и компенсировала возможность появления мерцания э крана использованием люминофора с большим остаточным свечением. Таким образом, появился стандарт IBM на монохромный дисплей. Используемая более низкая частота давала дополнительно время электрон ной пушке обрабатывать каждую строку изображения. Однако даже с такой фо рой плотность точек по монохромным стандартам IBM требовала увеличения г оризонтальной частоты по отношению к используемой в популярном видеом ониторе - телевизионном приемнике 7 - 18,1 КГц против 15,525 КГц. Цветной графический адаптер Первым растровым дисплейным адаптером, ра зработанным IBM для РС, был цветной графический адаптер - CGA (Color Graрhic Adaрter) . Предста вленная альтернатива MDA ослепила, привыкши к зеленому, компьютерный мир. Н овый адаптер обеспечивал 16 ярких чистых цветов. Помимо этого, он обладал с пособностью работать в нескольких графических режимах с различной раз решающей способностью. Как об этом говорит наименование адаптера, он предназначался для формир ования графического изображения на цвет ном экране. Однако он обеспечив ал работу и с монохромными дисплеями, созданными не IBM для платы MDA. Он мог ра ботать в паре, как с монохромными, так и с композитными мониторами, и даже с модулятором телевизионных приемников. (Тем не менее вы не можете подкл ючить CGA к телевизору если у послед него нет композитного видеовхода) . Обе спечивает также работу светового пера. CGA - Это многорежимный дисплейный адаптер. Он может использоваться и для с имвольных и для побитных технологий. Для каждой из них он реализует несколько режимов. Он содержит 16 Кб памяти, прямо доступных центральному микропроцессору. Символьные режимы CGA Символьный режим функционирования CGA устанавливает ся по умолчанию. В этом режиме функционирование CGA напоминает MDA. Главным от личием этих двух адаптеров является то, что второй был создан для работы с нестандартными вертикальными и горизонтальными частотами, обеспечив ая более четкое изображение. CGA же использует стандартные частоты - те, что используются композиционными дисплеями. Это дает возможность быть сов местимым с большим семейством мониторов, но в то же время уменьшает каче ство изображения. Для того, чтобы обеспечить функционирование с 15,525 КГц горизонтальной час тоты и 60 Гц вертикальной, CGA разделил дисплей на матрицу в 640 горизонтальных пикселей и 200 вертикальных. Для того, чтобы расположить 2000 символов на экра не размером 80 х 25 символов - в формате MDA - используются ячейки 8 х 8 пикселей. 16 Кб памяти CGA позволяют работать с 4 страницами текста. Обычно в текстовом режиме используется единственная страница - первая. Остальные доступны программам и пользователю через BIOS и через регистр режима CGA. Качество символов CGA В системах CGA каждый символ располагается в матрице 7 х 7. Одна точка зарезервирована для подстрочного элемента и еще одна - для р азделения. Очевидно, что подстрочный элемент имеет протяженность на все изображение, что позволяет избежать использование дополнительных лини й для разделения строк текста. Использование меньшего количества точек при изображении символа означает, что его изображение будет иметь более грубую и менее приятную форму по сравнению с MDA. Цвета символов В любом текстовом режиме IBM, используя атрибуты, можно рабо тать с 16-цветовой палитрой. Любой символ текста может быть изображен любы м из 16 цветов. Фон символа - точки, входящие в матрицу символа 8 х 8 и не участвующие в форми ровании формы символа, - может так же иметь один из 16 цветов, но с одним огра ничением. В ре жиме, устанавливаемом по умолчанию, для фона можно использ овать 8 цветов, потому что бит в байте параметров, устанавливающий яркост ь или интенсивность фонового цвета, предназначается для другой цели. Он используется для задания режима мерцания символа. Специальный регистр CGA изменяет назначение этого бита. Загружая определ енные значения в этот регистр, пользователь или программа могут выбират ь между использованием мерцания или изображением цвета фона с повышенн ой интенсивностью. Однако этот регистр управляет всем текстом экрана, по этому невозможно одновременно использовать и мерцающие символы, и повы шенную интенсивность цветового фона. CGA требует от программистов прямого обращения к этому регистру. Более усо вершенствованные адаптеры IBM используют дополнительную программу BIOS для реализации этой функции. Улучшенный графический адаптер К 1984 году недостатки CGA стали очевидными. Э то выя вилось благодаря широкому его распространению. Тяжело читаемый т екст и грубая графика портили зрение лучше всякого другого приспособле ния. Как ответ на заслуженную критику, появился улучшенный графический адап тер - EGA. Улучшение было многосторонним: возросшая разрешающая способност ь, возможность обеспечивать графический режим монохромных экранов, в то м числе любимых IBM зеленых дисплеев. Разрешающая способность EGA Самое существенное изменение хорошо заметно по формируемому изображению. Разрешающая способность была увеличена д о 640 х 350 пикселей. Ячейки символов имеют размер 8 х 14. И хотя такая ячейка на одну точку уже, чем поддерживаемая MDA, символ формир уется той же матрицей 7 х 9. Но более важным являлось то, что было выделено до статочно места для подстрочного и надстрочного пространства. Благодар я этому смежные ряды не сливались и цветное изображение текста восприни малось также хорошо, как и монохромное. Разрешающая способность 640 х 350 обеспечивалось в графическом режиме. Этот адаптер мог также поддерживать все графические режимы предыдущих адап теров IBM. Это означает, что EGA способен обеспечить все режимы устаревшего CGA. Частоты EGA Для того, чтобы обеспечить передачу на экран дополнительной ин формации, согласно стандарту EGA, необходимо использовать сигнал с более ш ирокой полосой частот, увеличив его диапазон до более высокой частоты. В место 15,525 КГц CGA, EGA увеличил горизонтальную частоту сканирования до 22,2 КГц. Ве ртикальная частота сканирования (частота кадров) приблизительно равна 60 Гц. Из-за использования более высокой частоты стандарт EGA несовместим с у стройства ми, созданными по стандарту NTSC. В эту группу устройств входят и т елевизоры. Требуется специальные дисплеи EGA или мультисинковые дисплеи. Цвета EGA Возможности стандарта EGA по формированию цветной гам мы существе нно возросли. Посредством изменения интерфейса адаптер - дисплей, реализ уемая палитра EGA была расширена до 64 оттенков(считая черный и различные от тенки серого, как отдельные цвета) . Кроме того, благодаря наличию большог о ресурса памяти стандарт EGA способен поддерживать более широкую палитр у цветов с более высоким уровнем разрешающей способности. В режиме с мак симальной разрешаемой способностью и полным использованием ресурса па мяти, EGA в состоянии одновременно формировать изображение в 16 цветовых от тенках выбранных из 64 цветной палитры на экране в 640 х 350 пикселей. Video Graрhics Array - VGA Весь процесс разработки IBM дисплеев для своих персональных комп ьютеров поддается и не поддается логическому объяснению. С одной сторон ы, некоторые видеосистемы IBM для отдельных применений подходили лучше др угих. Но с другой отказ от узкой специализации на отдельное видеоустройс тво дает возможность настроить адаптер на разные типы дисплеев, что откр ывает огромный рынок для дополнительной видео продукции, поступающей о т независимых поставщиков, что обеспечивает в свою очередь расширение с набжения рынка. При пере ходе к новому видеостандарту адаптерная плата м ожет быть легко заменена другой. С другой стороны, объединение дисплея и адаптера поддается логическому обоснованию также. Компьютеры Рortable такие, как РC Рortable (которые не содержат на своей системной пл ате дисплейную систему) и переносные компьютеры Convertible (содержащую ее там) т ребуют полной интеграции дисплея и центрального блока для увеличения т ранспортабельности переносных компьютеров. Такой под ход имеет преиму щество простоты сборки системы. Система поступает в виде одного большог о блока и не нужно задумываться, как собрать систему из составляющих. Бол ее того, та кой способ реализации видеосистемы чаще всего обходится деше вле, потому что не требует устанавливать платы расширения, интерфейсные цепи и взимать деньги за дополнительные разработки. Для снижения стоимо сти РCjr в этой модели IBM сначала использовала видеосистему, реализуемую на системной плате. Промежуточным вариантом является реализация видеосистемы на базе плат ы расширения, чья стоимость входит в стоимость системы. Большинство перс ональных компьютеров продается по такой методике. Разрешающая способность VGA в графическом режиме Точно так же, как и в пред ыдущие системы, VGA обеспечивают различные уровни разрешающей способност и в различных режимах функционирования. Но VGA обеспечивает гораздо боль ш ее количество режимов. Их общее число равно 17. Однако в графическом и текс товом режимах достигаются отличающиеся уровни разрешающей способност и. В графических режимах при формировании растрового цветного изображени я достигается разрешающая способность 640 х 480 пикселей. При этом формирует ся 16 цветов выбранных из палитры в 256. Такой же уровень разрешающей способн ости обеспечивается и для монохромного изображения. Переход к стандарту 640 х 480 пикселей от стандарта EGA (640 x 350) позволил улучшить то чность изображения. Стандарт VGA позволяет создать изображение более точное с использованием большей гаммы цветов. Для программистов, разрабатывающих графику, отношение числа горизонта льных пикселей к вертикальному равное 4: 3, является благоприятствующим ф актором, потому что оно равно отношению сторон экрана большинства монит оров. Цвета VGA Новый стандарт способен поддерживать 256 оттенков эк рана одновре менно. Цвета выбираются из палитры 262144 оттенка. В этом режиме, разрешающая способность ограничена уровнем 320 х 200 пикселей. Эта разрешающая способно сть CGA, работающего в режиме со средней разрешающей способностью, но после дний может работать одновременно с четырьмя цветами, выбранными из пали тры в шестнадцать цветов.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
На выставке современного искусства кирпич, случайно оставленный строителями, завоевал главный приз.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по информатике и информационным технологиям "Компьютерная серия IBM", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru