Аппаратные средства и архитектура



Скачать 10.18 Mb.
Pdf просмотр
страница1/68
Дата22.11.2016
Размер10.18 Mb.
Просмотров7361
Скачиваний0
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   68

Учебник для экзамена LPI 101:
Аппаратные средства и архитектура
Администрирование Linux для начинающих (LPIC-1), тема 101
Ян (Ian) Шилдс (Shields)
, Senior Programmer, EMC
Описание: Этим учебником, Ян Шилдс (Ian Shields) начинает готовить вас к сдаче Экзамена
LPI 101 Профессионального Института Linux (Linux Professional Institute®):
Администрирование Linux для начинающих (Junior Level Administration) (LPIC-1). В этом первом (из пяти) учебнике Ян знакомит вас с настройкой вашего аппаратного обеспечения в
Linux™. К концу этого учебника вы узнаете как Linux конфигурирует найденные аппаратные ресурсы на вашем современного ПК и где следует искать решение возникших проблем.
Больше статей из этой серии
Дата: 08.08.2005
Уровень сложности: простой
Перед тем как начать
Узнайте чему может научить вас этот учебник и как извлечь из него максимум.
Об этой серии учебников
Профессиональный Институт Linux (Linux Professional Institute
-- LPI) осуществляет сертификацию системных администраторов в Linux по двум уровням: для начинающих
(также называемый "первый уровень сертификации (certification level 1)") и для
специалистов (Также называемый "Второй уровень сертификации ( certification level 2)").
Для достижения первого уровня сертификации вы должны сдать экзамены LPI 101 и LPI 102; для достижения второго уровня - экзамены LPI 210 и LPI 202..
developerWorks предоставляет учебники, помогающие в подготовке к каждому из четырех экзаменов. Каждый экзамен охватывает несколько тем и для каждой темы существует соответствующий учебник для самостоятельного изучения на developerWorks. Экзамен LPI
101 содержит пять тем, которым соответствуют учебники от developerWorks:
Таблица 1. Экзамен LPI 101: Учебники и темы
Тема
экзамена
LPI 101
Учебник от
developerWorks
Краткое содержание учебника
Тема 101
Учебник для экзамена
LPI 101 (тема 101):
Аппаратное обеспечение и архитектура
(Текущий учебник). Обучает конфигурированию ваших аппаратных ресурсов в Linux. К концу этого учебника, вы узнаете как Linux конфигурирует устройства, обнаруженные на современном компьютере и где искать решения возникших проблем.
Тема 102
Учебник для экзамена
LPI 101:
Установка Linux и управление пакетами
Представляет собой введение в установку Linux и управление пакетами. К концу этого учебника вы узнаете как Linux использует разделы жесткого диска, как Linux загружается, и как устанавливать и управлять пакетами программного обеспечения.

Тема 103
Учебник для экзамена
LPI 101:
GNU и команды UNIX
Представляет собой введение в основы GNU и команды UNIX. К концу данного учебника вы узнаете как использовать команды в командной оболочке bash, включая использование команд текстовых процессоров и фильтров, как искать файлы и каталоги и как управлять процессами.
Тема 104
Учебник для экзамена
LPI 104:
Устройства, файловые системы Linux, и стандарты иерархии файловых систем
[Filesystem Hierarchy
Standard].
Узнайте, как создавать файловые системы на разделах диска, а также как сделать их доступными для пользователей, управлять квотами пользователей и правами доступа к файлам, восстанавливать файловую систему при необходимости. Узнайте также о жестких и символических ссылках, как найти файлы в вашей файловой системе и где их следует размещать. Детально смотри список задач ниже.
Тема 110
Система X Window
Скоро ожидается.
Для того, чтобы сдать экзамены LPI 101 и LPI 102 (и достичь первого уровня сертификации), вы должны уметь:

работать в командной строке Linux

Выполнять простые операции сопровождения: управлять учетными записями пользователей, производить резервирование и восстановление, а также выключать и перезагружать компьютер

Устанавливать и настраивать рабочую станцию (включая X), подсоединяться к локальной сети или подключать отдельно стоящий компьютер в сеть Internet посредством модема
Для продолжения подготовки к сертификации первого уровня смотри
Учебники для экзамена
LPI 101 на developerWorks
. Прочти больше о полном наборе LPI-учебников на developerWorks
Об этом учебнике
Добро пожаловать в "Аппаратное обеспечение и архитектуру," первый из пяти учебников, разработанных для подготовки к экзамену LPI 101. В этом учебнике будет говориться о аппаратной части ПК и архитектуре.
Это учебник организован в соответствии с рабочей программой LPI по этой теме. Грубо говоря, на экзамене следует ожидать больше вопросов по темам с большим рейтингом.
Таблица 2. Аппаратное обеспечение и архитектура: Рабочая программа к экзамену, вопросы
которой раскрыты в этом учебнике
Вопросы экзамена
LPI
Рейтинг
Содержание вопроса
1.101.1
Настройка основных параметров BIOS
Рейтинг
1
Вы научитесь конфигурировать базовые настройки аппаратной части компьютера, изменяя параметры
BIOS. Вы узнаете об использовании таких параметров, как LBA для жестких дисков IDE с количеством цилиндров более 1024, включении или выключении интегрированной периферии (integrated peripherals), и настройке системы с (или без) внешней периферией, такой как клавиатура. Мы также обсудим корректные настройки IRQ, DMA и I/O
адресов для всех портов, управляемых из BIOS и параметры для управления ошибками.
1.101.3
Настройка модема и звуковой карты
Рейтинг
1
Вы узнаете как убедиться, что устройство соответствует требованиям совместимости и как установить модем и звуковую карту. Вы научитесь настраивать модем для соединения по телефонной линии и использовать его для соединений по PPP,
SLIP, или CSLIP.
1.101.4
Настройка SCSI устройств
Рейтинг
1
Вы узнаете как настроить SCSI-устройства, используя
SCSI BIOS и необходимые утилиты Linux. Вы рассмотрите различные типы SCSI. Вы узнаете как установить загрузочное SCSI устройство и как настроить желаемый порядок загрузки в смешанной системе со SCSI и IDE.
1.101.5
Настройка различных карт-расширений ПК
Рейтинг
3
Вы узнаете о различии между ISA и PCI картами в отношении параметров конфигурирования. Вы узнаете как проверить настройки IRQ, DMA, и портов ввода/вывода (I/O ports) для избежания конфликтов между устройствами.
1.101.6
Настройка коммуникационных устройств
Рейтинг
1
Вы узнаете как установить и настроить различные внутренние и внешние устройства связи, такие как модем, ISDN адаптеры и DSL-коммутаторы (DSL switch). Вы узнаете о требованиях совместимости
(особенно важных, если в качестве модема используется win-модем), необходимых аппаратных настройках для внутренних устройств (IRQ, DMA, порты ввода/вывода), и загрузке и настройке подходящего драйвера устройства. Мы также рассмотрим требования настройки интерфейсов.
1.101.7
Настройка
USB-устройств
Рейтинг
1
Вы узнаете о том как активировать поддержку USB и как использовать и конфигурировать различные
USB-устройства. Вы узнаете о корректном выборе для вашего USB-чипсета и соответствующем модуле.
Мы также рассмотрим основы архитектуры многоуровневой модели USB и различные модули, используемые на разных уровнях.
Требования
Для данного учебника нет специальных требований. Чтобы извлечь максимум из этого учебника, вы должны иметь основные знания о Linux и рабочую версию системы Linux, в которой вы сможете выполнять команды, приведенные в данном учебнике.
Различные версии программ могут по разному выводить результаты работы, поэтому то, что будет у вас на экране может отличаться от того, что приведено в листингах и на рисунках этого учебника.

Учебник для экзамена LPI 101:
Аппаратные средства и архитектура
Параметры BIOS
В этом разделе рассматривается материал по теме 1.101.1 экзамена LPI 101
Администрирование Linux для начинающих (LPIC-1). Рейтинг темы 1.
Мы начнем с общего обзора современных персональных компьютеров, а затем обсудим вопросы настройки компьютера. Мы сосредоточимся на компьютерах, использующих процессоры семейства x86, такие как Intel® Pentium® или AMD Athlon, и шину PCI, поскольку они наиболее распространены в настоящее время.
Многие затронутые здесь темы имеют множество пересечений с рабочими программами LPI для специфической периферии. В следующих разделах этого учебника мы будем ссылаться на этот раздел, как на базовый материал.
Обзор компьютеров и BIOS
Современный персональный компьютер (или ПК) состоит из центрального процессора (ЦП или CPU) для выполнения вычислений, а также некоторого объема памяти для хранения данных, которые используются процессором. Для того, чтобы такое устройство было полезным мы подключаем к нему периферийные устройства, такие как клавиатура, "мышь", монитор, жесткий диск, CD или DVD привод, принтер, сканер и сетевая карта, позволяющие нам вводить, хранить, печатать, отображать и передавать данные.
В описанном компьютере память, используемая процессором, называется памятью с произвольным доступом (Random Access Memory -- RAM) [Прим.пер.: В русскоязычной литературе также широко используется термин ОЗУ -- Оперативное Запоминающее
Устройство]. В стандартном ПК эта память является временной, то есть для хранения данных ей необходимо электричество. Выключите компьютер и эта память очистится. Посмотрим с другой стороны: когда мы выключаем ПК, мы превращаем его в набор устройств, которые ничего не делают, до тех пор, пока не будут перепрограммированы. Перепрограммирование происходит в момент включения машины; этот процесс назван начальной загрузкой или
загрузкой компьютера.
Процесс начальной загрузки и BIOS
Процесс загрузки включает в себя загрузку операционной системы с внешнего устройства хранения информации, такого как floppy-диск (дискета), CD, DVD, жесткий диск, ключа защиты. Программа, выполняющая эту начальную загрузку постоянно хранится в компьютере и называется Базовой системой ввода/вывода (Basic Input Output System -- BIOS).
BIOS хранится в постоянной памяти, иногда называемой Память только для чтения (Read
Only Memory -- ROM) [Прим.пер.: В русскоязычной литературе также широко используется термин ПЗУ -- Постоянное Запоминающее Устройство]. В ранних ПК ROM-чип (микросхема
ROM) был впаян или вставлен в специальное гнездо материнской платы). Обновление BIOS означало замену микросхемы ROM. Позднее стали использовать электрически
перепрограммируемую память только для чтения (Electrically Erasable Programmable Read
Only Memories -- EEPROMs). EEPROM позволяет обходиться без специального оборудования при обновлении BIOS. Сегодня наиболее часто встречающейся формой постоянной памяти является Flash-память, которая используется также и в цифровых камерах и ключах защиты.
Flash-память также позволяет обновлять BIOS. [Прим.пер.: Изначально под ПЗУ понималась память именно постоянная, то есть микросхемы памяти, содержимое которых нельзя было изменить. Именно поэтому в старых материнских платах при обновлении BIOS необходимо
было менять саму микросхему, а не микрокод, как в настоящее время. Микросхемы же, допускавшие возможность перепрограммирования, назывались ППЗУ --
Перепрограммируемое Постоянное Запоминающее Устройство]
Кроме управления начальной загрузкой ПК, в настоящее время, программа BIOS обычно позволяет пользователю установить или проверить некоторые параметры конфигурации компьютера. Это включает в себя проверку установленных устройств, таких как RAM, жесткий диск, оптический привод, клавиатура, "мышь", и, возможно, встроенный монитор, звуковую карту и сетевые соединения. Пользователь может разрешить или запретить некоторые функции. Например, можно отключить встроенную в материнскую плату звуковую подсистему, чтобы использовать установленную звуковую карту. Пользователь также может выбрать устройство, с которого следует загружать систему, и установить пароль на доступ к компьютеру.
Чтобы получить доступ к экрану настройки BIOS вам потребуется подключенная к компьютеру клавиатура. При включении компьютера выполняется Power On Self Test
[Самотестирование при включении] или POST. На некоторых компьютерах выводится сообщение с просьбой нажать определенную клавишу, чтобы запустить настройку, в противном случае будет продолжена нормальная загрузка, на других вы должны сами знать какую клавишу следует нажать до того, как запустится процесс стандартной загрузки, в то время как сообщение не появляется вообще или исчезло вследствии предыдущего изменения настроек. На некоторых компьютерах вам могут быть предложены и другие варианты кроме запуска программы настройки BIOS, например, как показано на Рисунке 1. В итоге вы должны увидеть окно вроде показанного на Рисунке 2.
Рисунок 1. Доступ к настройкам BIOS
Рисунок 2. Содержание настроек BIOS

Приведенные иллюстрации - это примеры того, что вы можете увидеть, вообще экраны настроек BIOS весьма разнообразны, поэтому не удивляйтесь, если на вашем компьютере они будут выглядеть иначе.
Рисунок 2 показывает нам, что Flash EEPROM (или система BIOS) имеет версию
24KT52AUS и датируется 4 Марта, 2004 тогда как текущая дата -- 9 Июня, 2005. Проверка сайта поддержки производителя (IBM) показывает, что имеется несколько версий BIOS, вышедших позднее, так что, возможно, хорошей мыслью будет обновить системную BIOS.
На Рисунке 2 можно увидеть несколько других пунктов меню. Мы рассмотрим их в следующих разделах этого учебника. Перед тем как сделать это, давайте еще поговорим о внутренней работе ПК.
Шины, порты, IRQ, и DMA.
Шины PCI и ISA
Периферийные устройства, включая те, что могут быть встроены в материнскую плату, взаимодействуют с процессором посредством шины. Наиболее широко используемый в настоящее время тип шины это шина Peripheral Component Interconnect (связь периферийных
компонентов) или PCI которая практически заменила более раннюю шину Industry Standard
Architecture (Стандартная промышленная архитектура) или ISA. Шина ISA иногда обозначалась как шина AT после IBM PC-AT в котором она была использована впервые в
1984. Во время перехода с ISA на PCI, многие компьютеры содержали обе шины со слотами
(гнездами), позволявшими использовать или ISA, или PCI периферию.
Шина ISA поддерживала 8-битные и 16-битные карты, тогда как шина PCI поддерживает
32-битные устройства.
Существует еще пара стандартных шин, о которых вы также должны знать. Многие компьютеры имеют слот Accelerated Graphics Port (Ускоренный графический порт) или AGP, являющийся специальным слотом, основанным на спецификациях шины PCI 2.1, но оптимизированным по пропускной способности и скорости отклика, что необходимо для графических карт. Он медленно вытесняется новой шиной PCI Express или PCI-E, которая лишена многих ограничений базовой конструкции PCI.
Многое о файловых системах Linux мы узнаем в последующих учебниках этой серии, но сейчас мы рассмотрим файловую систему /proc. Это не реальная файловая система на диске, а "псевдо-файловая система", предоставляющая информацию о работающем компьютере. В этой файловой системе файл /proc/pci содержит информацию об устройствах, подключенных к шине PCI. Ниже приводятся некоторые соображения о том как избежать работы с этим специфичным файлом, поскольку команда lspci предоставляет ту же информацию.
Выполните команду cat /proc/pci и вы увидите нечто похожее на Листинг 1.
Листинг 1. /proc/pci
PCI devices found:
Bus 0, device 0, function 0:
Host bridge: Intel Corp. 82845G/GL [Brookdale-G] Chipset Host Bridge
(rev 1).
Prefetchable 32 bit memory at 0xd0000000 [0xdfffffff].
Bus 0, device 2, function 0:
VGA compatible controller: Intel Corp. 82845G/GL [Brookdale-G] Chipset
Integrated Graphics Device (rev 1).
IRQ 11.
Prefetchable 32 bit memory at 0x88000000 [0x8fffffff].
Non-prefetchable 32 bit memory at 0x80000000 [0x8007ffff].
Bus 0, device 29, function 0:
USB Controller: Intel Corp. 82801DB USB (Hub #1) (rev 1).

IRQ 11.
I/O at 0x1800 [0x181f].
Bus 0, device 29, function 1:
USB Controller: Intel Corp. 82801DB USB (Hub #2) (rev 1).
IRQ 10.
I/O at 0x1820 [0x183f].
Bus 0, device 29, function 2:
USB Controller: Intel Corp. 82801DB USB (Hub #3) (rev 1).
IRQ 5.
I/O at 0x1840 [0x185f].
Bus 0, device 29, function 7:
USB Controller: Intel Corp. 82801DB USB2 (rev 1).
IRQ 9.
Non-prefetchable 32 bit memory at 0xc0080000 [0xc00803ff].
Bus 0, device 30, function 0:
PCI bridge: Intel Corp. 82801BA/CA/DB/EB PCI Bridge (rev 129).
Master Capable. No bursts. Min Gnt=4.
Bus 0, device 31, function 0:
ISA bridge: Intel Corp. 82801DB LPC Interface Controller (rev 1).
Bus 0, device 31, function 1:
IDE interface: Intel Corp. 82801DB Ultra ATA Storage Controller
(rev 1).
IRQ 5.
I/O at 0x1860 [0x186f].
Non-prefetchable 32 bit memory at 0x60000000 [0x600003ff].
Bus 0, device 31, function 3:
SMBus: Intel Corp. 82801DB/DBM SMBus Controller (rev 1).
IRQ 9.
I/O at 0x1880 [0x189f].
Bus 0, device 31, function 5:
Multimedia audio controller: Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio
Controller (rev 1).
IRQ 9.
I/O at 0x1c00 [0x1cff].
I/O at 0x18c0 [0x18ff].
Non-prefetchable 32 bit memory at 0xc0080c00 [0xc0080dff].
Non-prefetchable 32 bit memory at 0xc0080800 [0xc00808ff].
Bus 2, device 8, function 0:
Ethernet controller: Intel Corp. 82801BD PRO/100 VE (LOM) Ethernet
Controller (rev 129).
IRQ 9.
Master Capable. Latency=66. Min Gnt=8.Max Lat=56.
Non-prefetchable 32 bit memory at 0xc0100000 [0xc0100fff].
I/O at 0x2000 [0x203f].
Вы можете сравнить это с результатом получаемым по команде lspci. Обычно суперпользователь (root) не указывает путь для запуска этой команды, но обычным пользователям скорее всего потребуется его указать:
/sbin/lspci
. Попробуйте выполнить это на своей машине.
Порты ввода/вывода (IO Ports)
Когда процессору необходимо связаться с периферийными устройствами, он делает это через
порт ввода/вывода (иногда его называют просто порт). Когда процессору необходимо передать данные или управляющую информацию для периферии он записывает ее в порт.
Когда на устройстве есть данные или оно имеет статус готовности для процессора, то процессор читает данные или статус из порта. Большинство устройств имеют больше одного порта, ассоциированных с ними, обычно из число измеряется первыми степенями двойки, такими как 8, 16 или 32. Передача данных обычно производится одним или двумя байтами.

Устройства не могут использовать порты одновременно, поэтому если у вас есть ISA-карты, вы должны убедиться, что каждое устройство имеет связанный с ним порт или порты.
Изначально это делалось при помощи переключателей и перемычек на карте, некоторые поздние ISA-карты использовали систему под названием Plug and Play (Подключи и
Работай) или PnP, которая будет обсуждаться позже в этом же разделе. PCI-карты все имеют
PnP-настройки.
В файловой системе /proc, файл /proc/ioports говорит нам о портах ввода/вывода доступных в системе. Выполните команду cat /proc/ioports
, чтобы увидеть результат (он будет похож на Листинг 2).
Листинг 2. /proc/ioports
0000-001f : dma1 0020-003f : pic1 0040-005f : timer
0060-006f : keyboard
0070-007f : rtc
0080-008f : dma page reg
00a0-00bf : pic2 00c0-00df : dma2 00f0-00ff : fpu
0170-0177 : ide1 01f0-01f7 : ide0 02f8-02ff : serial(auto)
0376-0376 : ide1 0378-037a : parport0 03c0-03df : vga+
03f6-03f6 : ide0 03f8-03ff : serial(auto)
0cf8-0cff : PCI conf1 1800-181f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #1)
1800-181f : usb-uhci
1820-183f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #2)
1820-183f : usb-uhci
1840-185f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #3)
1840-185f : usb-uhci
1860-186f : Intel Corp. 82801DB Ultra ATA Storage Controller
1860-1867 : ide0 1868-186f : ide1 1880-189f : Intel Corp. 82801DB/DBM SMBus Controller
18c0-18ff : Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio Controller
18c0-18ff : Intel ICH4 1c00-1cff : Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio Controller
1c00-1cff : Intel ICH4 2000-203f : Intel Corp. 82801BD PRO/100 VE (LOM) Ethernet Controller
2000-203f : e100
Порты нумеруются при помощи шестнадцатиричный чисел. Без сомнения из того, что вы увидите, кое-что вам покажется знакомым, например клавиатура (keyboard), таймер (timer), параллельный порт (parallel -- принтер), последовательный порт (serial -- модем) и видеокарта (vga+). Сравните это со некоторыми стандартными ассоциациями портов ввода/вывода, показанными на Листинге 3. Следует отметить, что, например, первый параллельный порт (parport0) владеет адресами в диапазоне от 0378 до 037A, что отображено в листинге /proc/ioports, но стандарт (LPT1) допускает использование для него диапазона от
378 до 37F.

Листинг 3. Стандартные установки для портов ввода/вывода
1FO-1F8 - Hard Drive Controller, 16-bit ISA
200-20F - Game Control
210 - Game I/O
220 - Soundcard
278-27F - LPT2 2F8-2FF - COM2 320-32F - Hard Drive Controller, 8-bit ISA
378-37F - LPT1 3B0-3BF - Monochrome Graphics Adapter (MGA)
3D0-3DF - Colour Graphics Adapter (CGA)
3F0-3F7 - Floppy Controller
3F8-3FF - COM1
Прерывания
Итак, как процессор узнает когда заканчивается последний вывод или когда появляются данные для чтения? Обычно эта информация берется из регистра статуса, который может быть доступен при чтении из одного (или нескольких) портов, связанных с устройством. Но тут возникают две очевидные проблемы. Во-первых, процессор тратит время на проверку статуса. Во-вторых, если на устройстве есть данные, которые откуда-то поступают, вроде модема, то данные должны быть своевременно считаны, в противном случае они будут перезаписаны следующей порцией данных..
Эти две проблемы: бесполезных пустых циклов процессора и уверенности в своевременном считывании или записи данных решается посредством концепции прерываний. Прерывания также называются Запросы на прерывание или IRQ. Если с устройством происходит что-то о чём должен знать процессор, устройство вызывает прерывание и процессор временно останавливается, чтобы он не делал в настоящий момент.
Вспоминая материал предыдущего раздела, вряд ли будет удивительно, что информация о прерываниях также хранится в файловой системе /proc, в /proc/interrupts. Выполните команду cat /proc/interrupts
, чтобы увидеть результат, похожий на Листинг 4.
Листинг 4. /proc/interrupts
CPU0 0: 226300426 XT-PIC timer
1: 92913 XT-PIC keyboard
2: 0 XT-PIC cascade
5: 0 XT-PIC usb-uhci
8: 1 XT-PIC rtc
9: 2641134 XT-PIC ehci-hcd, eth0, Intel ICH4 10: 0 XT-PIC usb-uhci
11: 213632 XT-PIC usb-uhci
14: 1944208 XT-PIC ide0 15: 3562845 XT-PIC ide1
NMI: 0
ERR: 0
Теперь прерывания нумеруются при помощи десятичных чисел в диапазоне от 0 до 15. И вновь сравните свой результат со стандартным распределением прерываний для ПК, показанным в Листинге 5.

Листинг 5. Стандартные настройки IRQ
IRQ 0 - System Timer
IRQ 1 - Keyboard
IRQ 2(9) - Video Card
IRQ 3 - COM2, COM4
IRQ 4 - COM1, COM3
IRQ 5 - Available (LPT2 or Sound Card)
IRQ 6 - Floppy Disk Controller
IRQ 7 - LPT1
IRQ 8 - Real-Time Clock
IRQ 9 - Redirected IRQ 2
IRQ 10 - Available
IRQ 11 - Available
IRQ 12 - PS/2 Mouse
IRQ 13 - Math Co-Processor
IRQ 14 - Hard Disk Controller
IRQ 15 - Available
Изначально каждое устройство имеет свое собственное IRQ. Заметим, например, что
Листинге 5 IRQ5 часто используется



Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   68


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал