x86计算机组件

本节首先通过检查典型主板配置以及围绕 CPU 的芯片组来了解 x86 如何与其他组件的集成。然后讨论内存、I/O 端口和通用设备接口。最后说明汇编语言程序怎样利用系统硬件、固件，并调用操作系统函数来实现不同访问层次的 I/O 操作。

 

主板

主板是微型计算机的心脏，它是一个平面电路板，其上集成了 CPU、支持处理器（芯片组（chipset））、主存、输入输出接口、电源接口和扩展插槽。

各种组件通过总线即一组直接蚀刻在主板上的导线，进行互连。目前 PC 市场上有几十种主板，它们在扩展功能、集成部件和速度方面存在着差异。但是，下述组件一般都会岀现在主板上：

• CPU 插座。根据其支持的处理器类型，插座具有不同的形状和尺寸。
• 存储器插槽（SIMM 或 DIMM），用于直接插入小型内存条。
• BIOS （基本输入输出系统，basic input-output system）计算机芯片，保存系统软件。
• CMOS RAM，用一个小型纽扣电池为其持续供电。
• 大容量插槽设备接口，如硬盘和 CD-ROMS。
• 外部设备的 USB 接口。
• 键盘和鼠标接口。
• PCI 总线接口，用于声卡、显卡、数据采集卡和其他输入输出设备。

以下是可选组件：

• 集成声音处理器。
• 并行和串行设备接口。
• 集成网卡。
• 用于高速显卡的 AGP 总线接口。

典型系统中还有一些重要的支持处理器：

• 浮点单元（FPU），处理浮点数和扩展整数运算。
• 8284/82C84 时钟发生器，简称时钟，按照恒定速率振荡。时钟发生器同步 CPU 和计算机的其他部分。
• 8259A 可编程中断控制器（PIC, Programmable Interrupt Controller），处理来自硬件设备的外部中断请求，包括键盘、系统时钟和磁盘驱动器。这些设备能中断 CPU，并使其立即响应它们的请求。
• 8253 可编程间隔定时器 / 计数器（Programmable Interval Timer/Counter），每秒中断系统 18.2 次，更新系统日期和时钟，并控制扬声器。它还负责不断刷新内存，因为 RAM 存储器芯片保持其内容的时间只有几毫秒。
• 8255 可编程并行端口（Programmable Parallel Port），使用 IEEE 并行端口将数据输入和输出计算机。该端口通常用于打印机，但是也可以用于其他输入输出设备。

1) PCI 和 PCI Express 总线架构

PCI（外部设备互联，Peripheral Component Interconnect）总线为 CPU 和其他系统设备提供了连接桥，这些设备包括硬盘驱动器、内存、显卡、声卡和网卡。

最近，PCI Express 总线在设备、内存和处理器之间提供了双向串行连接。如同网络一样，它用独立的“通道”传送数据包。该总线得到显卡的广泛支持，能以较高速度传输数据。

2) 主板芯片组

主板芯片组（motherlboard chipset）是一组处理器芯片的集合，这些芯片被设计为在特定类型主板上一起工作。

各种芯片组具有增强处理能力、多媒体功能或减少功耗等特性。以 Intel P965 Express 芯片组为例，该芯片组与 Intel Core2 Duo 或 Pentium D 处理器一起，用于桌面系统。

Intel P965 具有下述特性：

• Intel 高速内存访问 (Fast Memory Access) 使用了最新内存控制中心 (MCH)。它可以 800MHz 时钟速度来访问双通道 DDR2 存储器。
• I/O 控制中心 (Intel ICH8/R/DH) 使用 Intel 矩阵存储技术 (MST) 来支持多个串行 ATA 设备 ( 磁盘驱动器 ) 。
• 支持多个 USB 端口，多个 PCI Express 插槽，联网和 Intel 静音系统技术。
• 高清晰音频芯片提供了数字声音功能。

如下图所示，主板厂商以特定芯片为中心来制造产品。例如，Asus 公司使用 P965 芯片组的 P5B-E P965 主板。

内存

基于 Intel 的系统使用的是几种基础类型内存：只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、动态随机访问存储器（DRAM）、静态 RAM （SRAM）、图像随机存储器（VRAM），和互补金属氧化物半导体（CMOS）RAM：

• ROM 永久烧录在芯片上，并且不能擦除。
• EPROM 能用紫外线缓慢擦除，并且重新编程。
• DRAM，即通常的内存，在程序运行时保存程序和数据的部件。该部件价格便宜，但是每毫秒需要进行刷新，以避免丢失其内容。有些系统使用的是 ECC（错误检查和纠正）存储器。
• SRAM 主要用于价格高、速度快的 cache 存储器。它不需要刷新，CPU 的 cache 存储器就是由 SRAM 构成的。
• VRAM 保存视频数据。VRAM 是双端口的，它允许一个端口持续刷新显示器，同时另一个端口将数据写到显示器。
• CMOS RAM 在系统主板上，保存系统设置信息。它由电池供电，因此当计算机电源关闭后，CMOS RAM 中的内容仍能保留。
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