ZX Hard #02
28 октября 1999
  Железо  

Начинающим - Speccy изнутри: об устройстве и работе Спектрума.


Аппаратное обеспечениеКомпьютерыОбзор и обсуждение существующих компьютеров

 ────────────────────────────────────────
             Speccy изнутри.
 ────────────────────────────────────────

 (c) VTS'99


   Меня  тут  попросили рассказать об уст-
ройстве  и  работе Спектрума. Хоть из меня
учитель  хуже  некуда, попробую-с. Вообще,
эта просьба была фактически первой реакци-
ей  на цикл "Железо - начинающим". Эта об-
ратная связь нужна для того, чтобы я знал,
о  чем нужно писать, потому как самому это
определить  достаточно  трудно  (когда сам
все это знаешь ;)


   Итак, набросаем блок-схему Speccy.

                     ┌─────┐  ┌─────┐  ┌────┐
                     │ ПЗУ │  │ ОЗУ ├──┤ ВК ├───< TV-set
                     └──╥──┘  └──╥──┘  └────┘
 ┌───┐                  ║        ║
 │   │ ША (16 бит)      ║        ║
 │   ╞═════════════╗    ║        ║                внешние
 │CPU│ ШД (8 бит)  ║    ║        ║                устройства
 │Z80╞═════════════╬════╝════╦═══╩═════════╦════ . . .
 │   │ ШУ          ║         ║             ║
 │   ╞═════════════╝   ┌─────╨────┐        ║
 └───┘                 │   блок   │        ║
       ┌────────────┬──┤управления├─┬──────║───────┐
       │            │  └──────────┘ │      ║       │
 ┌─────┴─────┐  ┌───┴──────┐   ┌────┴────┐ ║ ┌─────┴──────┐
 │клавиатура,│  │магнитофон│   │бипер, AY│ ║ │    порты   │
 │ джойстики │  └──────────┘   └─────────┘ ║ │конфигурации│
 └───────────┘                             ║ └────────────┘
                             ┌─────────────╨──────────┐
             дисководы >─────┼       Beta Disk        │
                             │ (контроллер дисковода) │
                             └────────────────────────┘

   Вообще  говоря, Beta disk можно отнести
к  внешним устройствам. Однако в некоторых
компьютерах  он расположен прямо на плате,
и  в  настоящее  время является фактически
системным устройтвом.


   Архитектура  Спектрума является класси-
ческой,  т.е. наиболее простой и понятной.
В  основе лежит центральный процессор (CPU
-  Central  Processor Unit) Z80. Этот про-
цессор был построен на основе i8080, одна-
ко  более продуманная концепция и архитек-
тура  Z80  позволили значительно упростить
схемотехнику Speccy.
   Процессор имеет 8-битную (байтовую) ши-
ну данных (ШД), т.е. выборка данных из па-
мяти происходит последовательно. Отсутсву-
ют  также всякого рода конвейеры и кэши, а
память  для  программ  и данных совмещена,
т.е.  Z80  - классический фон-неймоновский
процессор.
   Отличительной особенностью Z80 является
также  весьма  насыщенная  система команд,
что  выделяет его как типичного представи-
теля семейства CISC-процессоров (в отличии
от  RISC-семейства, имеющего очень скудную
систему команд, оптимизированную во време-
ни;  предположительно, это семейство имеет
более   высокую  производительность).  Это
свойство оказывается очень полезным в ряде
случаев, т.к. дает повышение плотности ко-
да  (т.е. экономию памяти), повышение про-
изводительности и возможность программиро-
вания  прямо  на ассемблере без особых ос-
ложнений. Причем система команд насыщена в
разумных  пределах, оптимальных для 8-бит-
ной шины данных (8-битного кода операции -
КОП'а).
   Разрядность  шины  адресз (ША) - 16 бит
(2  байта), что позволяет одновременно ад-
ресовать  64 кб памяти. Для расширения па-
мяти используют специальные "окна", на ко-
торые  проецируются  различные  "страницы"
расширенной  памяти. Для управления расши-
рением  памяти используются порты конфигу-
рации.
   Через шину адреса процессор задает так-
же  адрес  порта  (внешнего по отношению к
нему устройства), т.е. теоретически он мо-
жет обратиться к 65536 портам. На практике
такое  их количество не нужно, и использу-
ются более простые (схемотехнически) меха-
низмы адресации портов.
   Шина  управления  (ШУ)  представляет из
себя  совокупность  сигналов управления, с
помощью которых процессор управляет систе-
мой  (напр.,  обращение к памяти), а также
получает дополнительную информацию (напр.,
запрос на прерывание).
   Описанные три шины являются необходимым
и достаточным минимумом для организации МП
(микропроцессорной)  системы  (т.н. "трех-
шинная  архитектура") и в общем случае на-
зываются  шиной  процессора.  К  ней могут
быть  подключены внешние устройства расши-
рения (модем, GS и т.д.).

   Память  процессор  никак  не разделяет,
однако физически она может быть постоянной
(ПЗУ - постоянное запоминающее устройство,
ROM  - read only memory), информация в ко-
торой  храниться независимо от наличия пи-
таюшего  напряжения, и может оттуда только
читаться; и оперативной (ОЗУ - оперативное
запоминающее  устройство, RAM - random ac-
cess  memory),  информация  в которой хра-
ниться только при наличии питающего напря-
жения.
   В ПЗУ хранится программа, запускающаяся
при  включении  (или сбросе) компьютера. В
Спектруме   здесь  хранятся  интерпретатор
бейсика и TR-DOS.
   В  ОЗУ  загружаются  программы и данные
пользователя, которые работают и обрабаты-
ваются процессором.
   Кроме  того, есть еще один вид памяти -
внешняя (диски, кассеты...). Она использу-
ется  для  хранения и физического переноса
больших  массивов информации, и может быть
очень разнообразной. Однако по отношению к
процессору  она  является внешним устройс-
твом  и  сопрягается с его шиной с помощью
контроллера (напр., Beta Disk). Непосредс-
твенно  оперировать с нею процессор не мо-
жет,  т.е.  необходимая информация сначала
загружается в ОЗУ, а потом обрабатывается.

   Для  формирования изображения на экране
телевизора  в ОЗУ отведена специальная об-
ласть  памяти  -  экранная  область. В нее
процессор  записывает  информацию, которая
затем  отображается видеоконтроллером (ВК)
на экране TV. Принцип работы ВК основан на
построчном  (синхронно  с  разверткой  TV)
чтении  информации  из  экранной области и
преобразовании ее в TV-сигнал, воспринима-
емый и отображаеный телевизором.

   Блок управления (БУ) представляет собой
дешифраторы адреса, порты и схемы сопряже-
ния с системными устройствами, необходимы-
ми  для его функционирования в минимальной
конфигурации.

   Порты  конфигурации  необходимы для уп-
равления внутренними ресурсами компьютера,
напр.,  расширенной памятью, турбо-режимом
и т.д.

                    продолжение следует...


   Ну  вот, пока хватит. Далее будет более
подробно рассмотрен каждый блок компьютера
в отдельности.

   А  если  кому  что непонятно - черкните
пару строк... ;-)






Другие статьи номера:

Misc... - наполняемость, информативность, направление и периодичность газеты зависит только от авторов статей.

Цифровой звук - DIGITAL SOUND - виды цифврого звука.

Цифровой звук - DIGITAL SOUND: ЦАП: метод динамического разделения каналов.

VTS vs Nemo - выдержки из писем Немо.

Начинающим - FeCl3 или травим платы.

Начинающим - Простой усилитель НЧ.

Начинающим - "Железная" логика.

Начинающим - Speccy изнутри: об устройстве и работе Спектрума.

Реклама - (c) Nemo - Каталог (Прайс-лист).

Реклама - ISKRASOFT - Каталог (Прайс-лист).

Реклама - ИСХОДНЫЕ ТЕКСТЫ iSDOS.

Реклама - Акционерное предприятие "Карон".


Темы: Игры, Программное обеспечение, Пресса, Аппаратное обеспечение, Сеть, Демосцена, Люди, Программирование

Похожие статьи:
Что лучше? - Техническая характеристика некоторых видов компьютеров: PROFI v5.x, Scorpion 256, ATM v7.10, Pentagon.
Железяка - "SPRINTER-97": технические характеристики.
ZX Клоны - Мультиплатформенность на ZX Spectrum. Компьютеры SAM Coupe и MSX.

В этот день...   21 апреля

Релизов не было :(