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主板的接品知識學習

主板的接品知識學習
主板介面技術的基本知識
介面技術的基本知識

    CPU與外部設備、記憶體的連接和數據交換都需要通過介面設備來實現,前者被稱為I/O介面,而後者則被稱為記憶體介面。記憶體通常在CPU的同步控制下工作,介面電路比較簡單;而I/O設備品種繁多,其相應的介面電路也各不相同,因此,習慣上說到介面只是指I/O介面。
一、I/0介面的概念

1、介面的分類

    I/O介面的功能是負責實現CPU通過系統匯流排把I/O電路和週邊設備聯繫在一起,按照電路和設備的複雜程度,I/O介面的硬體主要分為兩大類:
(1)I/O介面晶片
    這些晶片大都是積體電路,通過CPU輸入不同的命令和參數,並控制相關的I/O電路和簡單的外設作相應的操作,常見的介面晶片如定時/計數器、中斷控制器、DMA控制器、並行介面等。
(2)I/O介面控制卡
    有若干個積體電路按一定的邏輯組成為一個部件,或者直接與CPU同在主板上,或是一個插件插在系統匯流排插槽上。
    按照介面的連接對象來分,又可以將他們分為串行介面、並行介面、鍵盤介面和磁片介面等。
    熟悉PC主板的匯流排類型及I/O匯流排插槽中各信號排列情況,以I/O插槽中重要信號為線索進行故障點查找是維修PC主板致命性故障的關鍵。
    微機主板常用匯流排有PC/XT、PC/AT、VESA、PCI等類型,不同匯流排的I/O槽中信號排列有所差別,熟悉I/O槽中重要信號是查找因匯流排類故障系統死機、螢幕無顯示等嚴重故障的前提。    對死機類故障,首先區分故障原因是由I/O設備故障引起還是主板本身故障引起。確診故障在系統板後,可檢測系統板I/O槽中地址匯流排或數據匯流排的脈衝狀態初步判斷系統故障部位:若所有地址匯流排或數據匯流排均無脈衝,則可能CPU未工作;若個別地址匯流排或數據匯流排為恒定電平而其餘位為脈衝,則是匯流排故障。由於CPU本身故障率較低,因此檢查CPU未工作的原因應從CPU工作的輸入信號是否正常入手。CPU的基本工作條件有三個,即系統複位信號RESET、系統時鐘信號CLK、CPU就緒信號READY。以PC/AT機為例,CPU(intel286)的29腳為RESET信號,對應於I /O槽中B02槽RESET DRV信號,在開機時應有一個明顯正脈衝;CPU的31腳為CLK信號,對應I/O槽中B20槽系統時鐘SYSCLK信號,應為TTL電平的時鐘脈衝。 CPU的65腳為READY信號,在開機時應為低電平或脈衝。某PC/AT機死機,螢幕無顯示故障,首先查I/O槽中B02槽RESET DRV信號恒低,說明開機複位信號錯,於是查時鐘處理晶片82284-12腳,在開機時有一個正脈衝,說明82284已正確發
    出了系統複位信號,跟蹤複位信號傳輸路徑向下檢查,說明82284已正確發出了系統複位信號,跟蹤複位信號傳輸路徑向下檢查,發現74ALS02的5、6腳輸入為正脈衝,但輸出4腳卻為“不高不低”浮空電平,更換該晶片後故障排除。對匯流排故障檢修原則是:若發現某一位或很少幾位為恒定電平,可重新開機檢查這些位在開機瞬間是否為恒定電平,若開機瞬間即為恒定電平,則是錯誤狀態;若開機瞬間為脈衝而後變為恒定電平則應首先檢查其他信號;若發現8位甚至更多的位同時出現錯誤狀態,則應檢查CPU工作是否正常或相應的匯流排驅動門的控制信號(如驅動門的方向控制信號或門的選通信號等)。

2、介面的功能
    由於電腦的週邊設備品種繁多,幾乎都採用了機電傳動設備,因此,CPU在與I/O設備進行數據交換時存在以下問題:
    速度不匹配:I/O設備的工作速度要比CPU慢許多,而且由於種類的不同,他們之間的速度差異也很大,例如硬碟的傳輸速度就要比印表機快出很多。
    時序不匹配:各個I/O設備都有自己的定時控制電路,以自己的速度傳 輸數據,無法與CPU的時序取得統一。
    資訊格式不匹配:不同的I/O設備存儲和處理資訊的格式不同,例如可以分為串行和並行兩種;也可以分為二進位格式、ACSII編碼和BCD編碼等。
    資訊類型不匹配:不同I/O設備採用的信號類型不同,有些是數字信號,而有些是模擬信號,因此所採用的處理方式也不同。
    基於以上原因,CPU與外設之間的數據交換必須通過介面來完成,通常介面有以下一些功能:
(1)設置數據的寄存、緩衝邏輯,以適應CPU與外設之間的速度差異,介面通常由一些寄存器或RAM晶片組成,如果晶片足夠大還可以實現批量數據的傳輸;
(2)能夠進行資訊格式的轉換,例如串行和並行的轉換;
(3)能夠協調CPU和外設兩者在資訊的類型和電平的差異,如電平轉換驅動器、數/模或模/數轉換器等;
(4)協調時序差異;
(5)地址解碼和設備選擇功能;
(6)設置中斷和DMA控制邏輯,以保證在中斷和DMA允許的情況下產生中斷和DMA請求信號,並在接受到中斷和DMA應答之後完成中斷處理和DMA傳輸。

3、介面的控制方式

    CPU通過介面對外設進行控制的方式有以下幾種:
(1)程式查詢方式
    這種方式下,CPU通過I/O指令詢問指定外設當前的狀態,如果外設準備就緒,則進行數據的輸入或輸出,否則CPU等待,迴圈查詢。
這種方式的優點是結構簡單,只需要少量的硬體電路即可,缺點是由於CPU的速度遠遠高於外設,因此通常處於等待狀態,工作效率很低
(2)中斷處理方式
    在這種方式下,CPU不再被動等待,而是可以執行其他程式,一旦外設為數據交換準備就緒,可以向CPU提出服務請求,CPU如果回應該請求,便暫時停止當前程式的執行,轉去執行與該請求對應的服務程式,完成後,再繼續執行原來被中斷的程式。
中斷處理方式的優點是顯而易見的,它不但為CPU省去了查詢外設狀態和等待外設就緒所花費的時間,提高了CPU的工作效率,還滿足了外設的即時要求。但需要為每個I/O設備分配一個中斷請求號和相應的中斷服務程式,此外還需要一個中斷控制器(I/O介面晶片)管理I/O設備提出的中斷請求,例如設置中斷遮罩、中斷請求優先順序等。
此外,中斷處理方式的缺點是每傳送一個字元都要進行中斷,啟動中斷控制器,還要保留和恢復現場以便能繼續原程式的執行,花費的工作量很大,這樣如果需要大量數據交換,系統的性能會很低。
(3)DMA(直接記憶體存取)傳送方式

    DMA最明顯的一個特點是它不是用軟體而是採用一個專門的控制器來控制記憶體與外設之間的數據交流,無須CPU介入,大大提高CPU的工作效率。
在進行DMA數據傳送之前,DMA控制器會向CPU申請匯流排控制 權,CPU如果允許,則將控制權交出,因此,在數據交換時,匯流排控制權由DMA控制器掌握,在傳輸結束後,DMA控制器將匯流排控制權交還給CPU。
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