Blog

Podział komputerów klasy PC do Pentium II, czyli 1998 roku (premiera PII Celeron)

Może nie wszyscy już pamiętają co się działo z komputerami na początku (i trochę później) funkcjonowania rynku PC a niektórzy urodzili się znacznie później. Postanowiłem trochę przybliżyć wiedzę o systemach XT, AT oraz wykorzystywanych w nich sprzęcie w poniższym wpisem.

Komputery PC możemy podzielić pod kątem różnych kategorii. W tym przypadku zwrócimy uwagę na szerokość magistrali procesora. Gdy procesor odczytuje dane, są one do niego przekazywane poprzez magistralę procesora. Jest ona bezpośrednio podłączona do umieszczonej na płycie głównej magistrali systemowej. Magistrala procesora i magistrala systemowa płyty głównej jest nazywana również magistralą lokalną. Wszystkie inne urządzenia podłączone do umieszczonej na płycie głównej magistrali systemowej działają w zasadzie tak, jakby były bezpośrednio podłączone do procesora. Jeśli procesor posiada 32-bitową magistralę, to na płycie głównej musi się znajdować 32-bitowy procesor magistrali systemowej. Oznacza to, że komputer w jednym cyklu może przenosić 32-bitowe wartości danych – z i do procesora.
W różnych generacjach procesorach (a czasami nawet w tej samej) zastosowano różne szerokości magistrali procesora. Płyta główna przeznaczona pod określony typ procesora musi posiadać magistralę systemową o dobranej szerokości.

Podczas omawiania szerokości magistrali procesora często dochodzi do nieporozumień. Procesory Pentium posiadają 64-bitową magistralę, ale ich wewnętrzne rejestry są tylko 32-bitowe i w związku z tym procesory te przetwarzają 32-bitowe rejestry i instrukcje. Z punktu widzenia oprogramowania wszystkie procesory od 386 do Pentium II posiadają 32-bitowe rejestry i wykonują 32-bitowe instrukcje. Patrząc jednak od strony budowy fizycznej, procesory te posiadają 16- (386 SX), 32- (386DX, 486), oraz 64-bitowe (Pentium) magistrale. Szerokość magistrali jest bardzo ważnym parametrem płyty głównej i organizacji pamięci komputera, ponieważ decyduje o liczbie bitów przekazywanych w jednym cyklu z i do procesora.

Patrząc na tabelę możesz zauważyć, że procesory 486 posiadają 32-bitową magistralę, co oznacza, że każda płyta główna pod 486 powinna również posiadać 32-bitową szynę danych. Wszystkie procesory Pentium, niezależnie od tego, czy jest to Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, czy też nawet Pentium II, posiadają 64-bitowe magistrale, co oznacza, że płyty główne pod te procesory powinny posiadać 64-bitowe szyny danych. Nie możesz umieścić 64-bitowego procesora na 32-bitowej płycie głównej, co jest jednym z powodów nieobsługiwania przez płyty 486 prawdziwych procesorów Pentium.

Jak widać w tej tabeli, komputery możemy podzielić na:
• 8-bitowe
• 16-bitowe
• 32-bitowe
• 64-bitowe

Co ciekawe, pomijając szerokości magistrali, komputery od 16- do 64-bitowych są bardzo podobne do siebie pod względem architektury i podstawowych założeń. Starsze, 8-bitowe systemy bardzo się od nich różnią.

Dzięki temu uzyskujemy dwa podstawowe typy lub klasy sprzętowe:
• Systemy 8-bitowe (klasy PC XT)
• Systemy 16/32/64-bitowe (klasy AT)

PC jest skrótem od komputer osobisty (Personal Computer), XT to skrót od rozszerzony PC (eXTended PC), natomiast AT pochodzi od zaawansowanej technologii PC (Advanced Technology PC). Wykorzystywane terminy PC, XT, oraz AT pochodzą od nazw oryginalnych komputerów IBM-a. Komputery XT różniły się od AT wyposażeniem tylko w stacje dyskietek, gdy te drugie posiadały już dyski twarde. Systemy XT posiadały 8-bitowy procesor 8088 oraz możliwość rozbudowy przez magistralę rozszerzeń ISA (Industry Standard Architecture). Magistrala rozszerzeń to gniazda, w których można umieszczać dodatkowe urządzenia zwiększające możliwości systemu. Ponieważ montowana w komputerach klasy PC/XT magistrala ISA w jednym cyklu mogła wysłać lub otrzymać tylko 8 bitów danych, oznacza się ją jako 8-bitową. Dane w 8-bitowej magistrali są przesyłane równocześnie poprzez osiem równoległych ścieżek.

Systemy 16-z i więcej bitowe, o których można powiedzieć, że są klasy AT, muszą spełniać pewne standardy i stanowić rozwinięcie podstawowego projektu komputerów AT IBM-a. AT jest oznaczeniem IBM-a stosowanym do pierwszych komputerów zawierających bardziej zaawansowane, 16-bitowe (oraz późniejsze 32- i 64-bitowe) procesory oraz gniazda rozszerzeń. Komputery klasy AT muszą posiadać jakikolwiek procesor kompatybilny z procesorem 286 lub nowszym Intela (na przykład 386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II), oraz muszą posiadać 16- lub więcej bitową magistralę. Architektura magistrali systemowej jest wspólna dla wszystkich systemów AT, łącznie z podstawową architekturą pamięci, przerwań IRQ (Interrupt ReQuest), kanałów DMA (Direct Memory Access) oraz rozwiązaniami adresowania portu I/O. We wszystkich komputerach klasy AT zastosowano podobne rozwiązania w odniesieniu do funkcjonowania tych zasobów. Pierwsze komputery AT miały 16-bitową szynę danych ISA, będącą rozbudową wersją 8-bitowej szyny ISA. Z czasem stworzono dla nich specyficzne standardy gniazd rozszerzeń i szyn danych, obejmujące m.in.:

• 16-bitowe magistrale ISA
• 16/32-bitowe magistrale EISA (Extended ISA)
• 16/32-bitowe magistrale MCA (Micro Channel Architecture)
• 16-bitowe porty PC-Card (PCMCIA)
• 32-bitowe porty Cardbus (PCMCIA)
• 32/64-bitowe magistrale PCI (Peripheral Component Interconnect)
• Magistrale AGP (Accelerated Graphics Port)

Komputer używający jednej z powyższych magistral zaliczany jest z definicji do komputerów klasy AT, niezależnie od wykorzystywanego procesora. Komputery z procesorami 386 i nowszymi posiadają dodatkowe możliwości (nieobecne w pierwszej generacji komputerów 286) dotyczące adresowania pamięci, zarządzania pamięcią i 32/64-bitowe magistrale danych. Większość komputerów z procesorami 386DX i nowszymi posiada również 32-bitowe zewnętrzne magistrale danych. Mogą więc one w pełni korzystać z 32-bitowej architektury procesora.
W połowie lat 90-tych komputery posiadły 16-bitowe gniazda ISA tylko w celu umożliwienia instalowania starszej generacji karty rozszerzeń. Gniazda PCI należały do wysokowydajnych kart rozszerzeń. Złącza AGP wykorzystywało się do komunikacji z szybkimi kartami graficznymi, potrzebujących coraz szerszej i szybszej szyny do komunikacji z pozostałymi podzespołami komputera. Komputery przenośne używały gniazd PC-Card i Cardbus, a także ISA i PCI w stacjach dokujących(!).

Komputer PC XT najłatwiej rozpoznać po jego 8-bitowych gniazdach rozszerzeń ISA. Jeżeli wszystkie gniazda są 8-bitowe, to niezależnie od procesora i innych części komputera jest to PC XT. Podobnie komputery AT można zidentyfikować po ich, przynajmniej, 16-bitowych gniazdach dowolnego typu. Mogą to być ISA, EISA, MCA, PCCard (wcześniej PCMCIA), Cardbus, VL-Bus, PCI. Wykorzystując te informacje możesz sklasyfikować dowolny komputer.