История компьютера

Шаги машинного цикла, описанные здесь, хорошо иллюстрируют последовательности дискретных действий, которые повторяются многократно при чтении очередной инструкции центральным процессором. Каждое действие происходит за время порядка 30 нс (наносекунда; 1 нс = 0,000000001 ). Рисунки, помещенные здесь, позволяют взглянуть на программу начальной проверки в более крупном временном масштабе, однако характер действий остается по существу тем же.

На данном примере показано, как компьютер проверяет работу микросхем ОЗУ. Эта процедура состоит из миллионов отдельных шагов и в зависимости от объема памяти компьютера занимает до нескольких секунд. Проверка ОЗУ сложна по двум причинам. Во-первых, каждая микросхема ОЗУ обычно содержит 64 К информации (1 К = 1024 бит), т. е. 65536 бит. Во-вторых, в этих крошечных, плотно упакованных микросхемах информация хранится иначе, чем в ПЗУ. Как показано здесь, восьмибитный элемент данных, считываемый процессором из ПЗУ, содержится в одной микросхеме. В ОЗУ 8 бит (1 байт) данных записаны в определенной последовательности в 8 различных микросхемах. Такая организация оперативной памяти позволяет наиболее эффективно пользоваться адресным пространством памяти и оптимально планировать схему системной платы.

Чтобы убедиться, что ни одна микросхема ОЗУ не вышла из строя, ЦПУ обращается к ним, задавая адреса на адресной шине (желтая). Дешифратор адреса определяет те 8 микросхем, которые должны хранить 8 бит, составляющих пробный байт данных, и эти биты поступают по шине данных. Далее ЦПУ обращается к ОЗУ, чтобы прочесть только что записанные там данные. Дешифратор адреса активирует 8 микросхем, каждая из которых должна послать 1 бит по шине данных (синяя) в центральный процессор. Процессор сверяет принятый таким образом байт с тем, который записан в память. Эти байты должны совпадать. Для проверки всех ячеек одной микросхемы ЦП должен повторить этот тест 65536 раз (с различными адресами). Разумеется, в то же самое время проверяются другие семь микросхем ОЗУ. Обнаружив ошибки, процессор запоминает, что определенные области ОЗУ неисправны и ими не следует пользоваться.

Для проверки оперативной памяти центральный процессор «записывает», т. е. посылает, пробный элемент данных в каждую ячейку. Чтобы записать байт данных в оперативную память, дешифратор адреса отыскивает 8 отдельных микросхем, в каждой из которых хранится один бит от байта, записанного по данному адресу.

После того как эти пробные данные попали в ОЗУ на доли секунды, ЦП сигнализирует, что хочет снова прочесть байт данных и поместить его в один из своих регистров . Микросхемы, содержащие по одному биту от этого байта, передают их на шину данных. Далее байт данных поступает в ЦПУ для сравнения - цикл повторяется, пока не закончится проверка всех ячеек во всех микросхемах ОЗУ.

Закончив проверку своей оперативной памяти, компьютерная система приступает к аналогичной проверке портов ввода-вывода. Программа, управляющая этой процедурой, извлекается из ПЗУ согласно инструкции, как это было описано выше. Теперь процессор посылает последовательность сигналов в порты, расположенные на задней стороне системной платы. Процессор по очереди проверяет функционирование портов для экрана, принтера и других внешних устройств.

Последние несколько инструкций начальной программы проверки дают процессору информацию от том, по какому адресу в ПЗУ находится очередная инструкция. С этого адреса начинается программа, реализующая «Встроенный» язык программирования - обычно Бейсик или какую либо встроенную специализированную программу, например для обработки текстов. Таким образом, уже через несколько секунд после включения питания управление в компьютере передается этой программе или языку.

На экране появляется сообщение, что машина готова к работе. Форма подобных сообщений различна у разных машин, но обычно они «звучат» довольно приветливо. В данном случае в верхней строке экрана над ярко светящимся курсором (указателем) появляется сообщение: READY (готов).

<< [Первая] < [Предыдущая] 1 2 3 4 [Следующая] > [Последняя] >>