第1章第1章 PC/AT 系統 1 Chapter 1 Chapter 1 PC/AT 系統 001

第1章第1章 PC/AT 系統 2 1. I/O 介面的特質 介面卡基本上提供有四項的基本功能，以完成主機 (CPU) 與週邊之間的速度、信號轉換的協調。 1.1 信號型態的轉換 –a. 類比 / 數位轉換 –b. 數位 / 類比轉換 1.2 信號傳輸型式的轉換 –a. 並 / 串轉換 –b. 串 / 並轉換 1

第1章第1章 PC/AT 系統 信號的邏輯準位轉換 克服雜訊及線路壓降，於資料通訊傳輸時會先將信號 的準位做轉換調整，改成 EIA 準位 3

第1章第1章 PC/AT 系統 交握控制 (Handshaking) 達到速度的協調 3

第1章第1章 PC/AT 系統 5 2. 介面卡的相容性 (Compactial ) 2.1 記憶體位址的規劃, 記憶體就分類成兩部分 : a. 實體模式是相容 8086/8088 的位址空間。 b. 保護模式是為 以上 CPU 原應屬有的記憶體空間。 2.2 暫存器的規劃和定義 暫存器雖有 AX 、 BX 、 CX 、 DX 但卻是以 8 位元為分割 基本單位而有 AH 、 AL 、 BH 、 BL 、 CH 、 CL 、 DH 及 DL 名稱來使用和稱呼。 4

第1章第1章 PC/AT 系統 使用的組合語言 組合語言絕大多數是相通，只是有部分新增的指令待 瞭解而已。 2.4 I/O port 的定比空間 I/O port 均被定址在 1K ( 從 0000H 到 03FFH) 的硬體 定址，和 64K( 從 0000H 到 FFFFH) 的軟體定址，且所 使用的 I/O 控制指令也分別是為 IN 及 OUT 兩個。 5

第1章第1章 PC/AT 系統 7 3. 在 I/O port 的定址範圍 5 可如圖

第1章第1章 PC/AT 系統 8 4. I/O port 的定址方式 a. 記憶體映對 I/O ( memory mapping I/O ) b. I/O 映對 I/O ( I/O mapping I/O ) 5. 記憶體映對 I/O a. 定址空間與記憶體定址區域相重疊 b. 沒有用到 I/O 指令 c. 位址與記憶體所佔用之位址使用的指令 (op-code) 是相 同。 d. 優點為 I/O 指令執行速度較快 e. 缺點則是記憶體可用空間相對較小。 6

第1章第1章 PC/AT 系統 9 6. I/O 映對 I/O a. 大多數的 Intel 系列 CPU b. I/O 的位址與記憶體的位址規劃空間是分開的 c. I/O 指示控制線 6

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第1章第1章 PC/AT 系統 I/O port 的定址技巧 (Scheme) (1) 硬體方式： (a) 邏輯閘定址； (b) 固定位址解碼 IC ； (c) DIP 選擇可變位址解碼 IC ； (2) 為軟體定址。 7

第1章第1章 PC/AT 系統 邏輯閘定址方法 8

第1章第1章 PC/AT 系統 利用解碼 IC 作固定位址解碼 9

第1章第1章 PC/AT 系統 利用 DIP 完成可變位址之 I/O port a. 採用可變式 I/O 位址方法， b. 透過 DIP 的開關切換， c. 比較器的比較後再來定址解碼 IC. 10

第1章第1章 PC/AT 系統 I/O 介面介紹 PC AT 的系統結 構 四大類區： 1. 算術運算單元 2. 邏輯控制單元 3.4. 記憶體及輸入 輸出單元。 16 圖 1-9 I/O 對記憶體資料輸入 圖 1-10 基本微電腦系統方塊圖

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第1章第1章 PC/AT 系統 I/O 介面結構 19

第1章第1章 PC/AT 系統 介面 (interface) 主要是為資訊 ( 料 ) 的傳輸 19

第1章第1章 PC/AT 系統 電腦及 I/O 的介面型態 型態 A (type A) 、型態 B (type B) 及型態 C (type C) 20

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第1章第1章 PC/AT 系統 介面卡連接 PC/AT 擴充槽的實際接腳圖，包含有： 1. 電源線及接地線； 2. 位址線 (A0~A19) ； 3. 資料線 (D0~D7) ； 4. 控制線。 22

第1章第1章 PC/AT 系統 AT 的記憶體位址 PC AT 的記憶體位址空間的分布情形 ( 是以 為例 ) 。 一般 AT 是含有兩個 ROM ，並且還可再加入兩個 ROM ，分別 是位 於 0F0000H~0FFFFFH 及 FF0000H~FFFFFFH 。 ROM 則是 被定址 於 0E0000H 至 0EFFFFH ，若是於保護模式之下時，此額外 的 ROM 則是被定址於 FE0000H 至 FEFFFFH 上。 28

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第1章第1章 PC/AT 系統 低位址記憶體的功用 記憶體中的最低址由 H 至 0003FFH 共計 1024 個， 是用來擺放中斷向量 。 28

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第1章第1章 PC/AT 系統 ROM 功能位址 33

第1章第1章 PC/AT 系統 BIOS 與 DOS BIOS 即是為基本輸入輸出系統 (basic input output system, BIOS),DOS 指的是電腦的作業系統 (operation system) AT 的 ROM BIOS 是設定於 0F0000H 至 0FFFFFH 位址 中，若為保護模式下則是為 FF0000H 至 FFFFFFH 位址。 BIOS 都是被設計放在主機板上的 ROM 中，其先決條 件的要求是先將作業系統與 BIOS 之間的介面先予以標準 化。 34

第1章第1章 PC/AT 系統 BIOS 基本上具有四個主要功能， 1. 系統時間的開啟及同步。 2. 週邊元件的測試及中斷向量之載入。 3. 記憶體容量的測試。 4. 最後是為 DOS 的載入。 37

第1章第1章 PC/AT 系統 DOS 程式被分成兩部分來存放：一是為 DOS 的駐留程式 ( 或內部程式 ) ， 另一是為 DOS 的暫態程式 ( 或外部程式 ) 38

第1章第1章 PC/AT 系統 I/O 埠的位址配置 CPU 的 I/O 定址範圍是由 00000H 到 0FFFFH 之 間，共有 (64K) 個輸出入埠可被定義，但通常僅使 用由 SA0~SA9 這十個位元 。 I/O 埠的資料輸入和輸出則是利用 IN 和 OUT 指令。 解碼範圍由 0000H 至 01FFH 共 512 個埠址的 I/O 位址配給系 統板的裝置使用；位址解碼範圍由 0200H 至 03FFH 的 512 的埠 I/O 位址就配備給擴充插槽匯流排的裝置或是介面卡 所使用。 40

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第1章第1章 PC/AT 系統 系統板 I/O 埠 每一個 I/O 埠也均有一個唯 一的位址。 00000H 到 001FFH 位址則 為系統板所使用。 41

第1章第1章 PC/AT 系統 擴充槽之 I/O 埠位址 I/O 埠之第二部分是為由 0200H 到 03FFH ，與 IBM PC/AT 具有相 容性的各類週邊及介面卡，是使用 I/O 位址配置時，幾乎都 使用這些 I/O 埠的位址空間。 42

第1章第1章 PC/AT 系統 37 尚未被使用的一些 I/O 埠位址，也就是在設計 I/O 介面控 制卡時可以考慮使用的位址埠。 43

第1章第1章 PC/AT 系統 記憶體的配置規劃及定址 外加記憶體 : 在主機板的記憶體與週邊是由來選擇. 43

第1章第1章 PC/AT 系統 記憶體階層 44

第1章第1章 PC/AT 系統 介面卡之記憶體設計 需分別透過 (1) Controller 控制器； (2) 外加記憶體 記憶體的規劃設計由兩方面著手 : 分別為容量擴充及位元數 擴充。 1.) 最大記憶體容量是取決於位址匯流排 2.) 資料位元數是取決於 Data Bus 45

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第1章第1章 PC/AT 系統 容量的擴充是為針對位址串接方式 45

第1章第1章 PC/AT 系統 記憶體位元數擴充，是為將記憶體單元做並接 45

第1章第1章 PC/AT 系統 系統介紹 33-1 主機板 a. 中央處理器 b. 算術輔助處理器 c. 時序脈衝產生器 d. 彈性計時器 e. 可規劃中斷控制器 f. 直接記憶體存取 (DMA) g. 可規劃週邊介面 (PPI) 48

第1章第1章 PC/AT 系統 記憶體 33-3 擴充插槽 33-4 電源供應器

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第1章第1章 PC/AT 系統 47 圖 1-25 PC/AT 系統配圖 55