Почему процессорные частоты системной шины и шины периферийных устройств различаются

Обновлено: 21.11.2024

Линии, используемые для передачи данных, называются шиной данных, а линии, передающие сигналы, разрешающие различным устройствам взять на себя управление шиной, называются линиями управления. Строки адреса определяют место в памяти, в которое или из которого данные должны быть записаны или прочитаны. Кроме того, линии электропередач обеспечивают электроэнергию, необходимую для общего функционирования.

Часто шина используется более чем двумя устройствами. Здесь необходимо определить, какое устройство возьмет на себя управление шиной, чтобы начать передачу информации. Линии управления отправляют импульсы, которые действуют как сигналы, разрешающие устройствам взять на себя управление шиной. Также передаются сигналы тактовой синхронизации, прерывания и подтверждения запросов шины.

• Этот путь соединяет все остальные компоненты на материнской плате. Пути, которые соединяются между собой, называются «автобусами».

В системе есть внутренние шины и внешние шины.

•Внутренние шины передают данные внутри компонентов на материнской плате.

• По внешним шинам данные передаются на другие устройства и периферийные устройства, подключенные к материнской плате.

Во внутренней шине она соединяет все внутренние компоненты компьютерной системы. Это шина памяти, шина объединительной платы или системная шина в компьютерной системе.

• Шины процессор-память очень быстрые, но имеют небольшую длину. Они синхронизируются как по времени, так и по ширине с памятью машины, чтобы извлечь максимальную пропускную способность. Дизайн этих автобусов служит очень конкретной цели.

Внешние шины передают данные на другие устройства:
• Длина шин ввода-вывода в основном больше длины шин процессора-памяти. Они могут подключаться к устройствам с разной пропускной способностью и совместимостью с другой архитектурой.

• Третий тип шины называется объединительной шиной. Они названы так потому, что интегрированы в корпус машины и служат в качестве одноточечного контакта между процессором, устройствами ввода-вывода и памятью.

ТРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПА ШИН:
Есть три типа шин, которые используются для передачи некоторой информации от процессора в память:

• Шина данных
• Адресная шина
• Шина управления

Эти шины соединяют пути ко всем остальным компонентам на материнской плате.

Расположение шин в структуре компьютера называется шинной архитектурой.

Шина данных:
• Это наиболее распространенный тип шины. Он передает данные вычислительной системы на все остальные компоненты материнской платы.

• Он передает данные между памятью, ЦП и периферийными устройствами.

• В таких автобусах это очень распространенный маршрут.

• На скорость передачи данных влияет количество линий в шине данных.

• Здесь шина данных является двунаправленной.

• ЦП может считывать и записывать данные, используя шины данных.

Адресная шина:
• Каждый компонент в компьютерной системе имеет свой уникальный идентификатор, называемый адресом
• Чтобы быстро получить доступ к каждому символу в памяти, компьютер должен иметь к нему доступ.

•Каждый символ в памяти имеет свой номер адреса.
Для связи используется адресная шина, указывающая адрес этого компонента.

• Здесь адрес является однонаправленным.

• Он передает адрес ячейки памяти из основной памяти в процессор через адресную шину.

• Шина управления управляет работой компьютерной системы

• Он передает информацию со скоростью миллиард символов в секунду.

• Он читает, записывает и выполняет действия, и после выполнения результат будет отправлен обратно в память.

• Он управляет направлением данных в инструкциях процесса.

• Здесь шина управления является двунаправленной.

•Данные распространяются по синхронным шинам.

•Системные часы управляют шинами. Передача данных может происходить только по тиканью часов, которые синхронизируют все устройства, использующие шину.

• Таким образом, система очень зависит от правильной работы часов. Отклонения в работе часов делают систему подверженной сбоям. Эти отклонения сводятся к минимуму за счет минимальной длины шины.

• Ограничение длины шины заключается в том, что время, необходимое для прохождения информации по шине, должно быть больше, чем время цикла шины.

• Линии управления определяют работу асинхронных шин.

Время контролируется с помощью подробного протокола установления связи. Протокол в основном включает в себя запрос, за которым следует обслуживание запрошенного, завершающееся подтверждением того, что запрос был обслужен.

Автобусный арбитраж можно разделить на четыре основные категории.

<р>1. Арбитраж гирляндной цепи.
В этой схеме линия управления проходит от устройства с наивысшим приоритетом к устройству с более низким приоритетом.Эта схема не справедлива, так как существует вероятность того, что устройство с более низким приоритетом никогда не получит управление шиной.

<р>2. Централизованный параллельный арбитраж:
Централизованный посредник выбирает, кто получит шину. Хотя это более всеобъемлющая форма арбитража, в которой каждое устройство получает шанс, она подвержена узким местам из-за вычислений, принимаемых арбитром.

<р>3. Распределенный арбитраж с использованием самостоятельного выбора. Эта схема аналогична централизованному арбитражу, но вместо того, чтобы центральный орган делал выбор, сами диски определяют, кто имеет наивысший приоритет.

• В каждом компьютере есть внутренние часы, регулирующие скорость выполнения инструкций. Все компоненты системы синхронизированы по часам.

• ЦП требуется меньшее количество тактов для выполнения каждой инструкции. Во-вторых, производительность выполнения инструкций измеряется в тактовых циклах (не в секундах).

• Тактовая частота измеряется в гигагерцах (ГГц). По сути, это количество тактов часов в секунду.

Основное различие между системными часами и часами шины заключается в следующем:

Этот обмен данными происходит в следующих форматах.

• Ввод-вывод с отображением памяти:
В этом формате регистры интерфейса отображаются в карте памяти компьютера, и нет реальной разницы между доступом к памяти и доступом к устройству ввода-вывода. Преимущество в том, что это быстро, но занимает слишком много места в памяти.

• Байт содержит 8 бит и, следовательно, может хранить до 2^8 различных значений.

• Слово представляет собой набор байтов, поэтому длина слова должна быть кратна 8 битам.

Обычный размер слова – 32 бита (или 4 байта).

• Байт состоит из 8 бит и, следовательно, может хранить до 2^8 различных значений.

•Каждый отдельный байт содержит уникальный адрес и может быть адресован байтом

• Слово представляет собой набор байтов, поэтому длина слова должна быть кратна 8 битам.

Общий размер – 32 бита (или 4 байта).

<р>1. Низкоуровневое чередование и

<р>2. Чередование высокого порядка

<р>1. Младшее чередование:
Младшие биты адреса используются для выбора банка. Память с чередованием низкого порядка размещает последовательные адреса памяти в разных моделях памяти. Крайние правые биты используются для определения модуля, а крайние левые выбирают смещение внутри модуля.

Следовательно, в случае, если у нас есть побайтно-адресуемая память, состоящая из 8 модулей по 2 байта каждый, то есть всего 16 байт памяти, они будут расположены следующим образом:
(см. прикрепленное изображение) <р>2. Перемежение высокого порядка: используются старшие биты адреса. Этот тип чередования распределяет адрес таким образом, что каждый модуль содержит последовательный адрес. В этом случае крайние левые биты выбирают модуль, а крайние правые — смещение внутри модуля.

<р>1. Запросы ввода-вывода:
когда устройство ввода-вывода запрашивает разрешение на чтение или передачу данных в память.

<р>2. Арифметические ошибки:
когда выполняются математически недопустимые операции, такие как деление на ноль и квадратный корень из отрицательного числа.

<р>3. Аппаратная неисправность:
Отказ любой части системы — это еще одно событие, которое может вызвать прерывание, чтобы сообщить процессору, что конкретное устройство больше не работает.

События, которые изменяют нормальный поток выполнения в системе, называются прерываниями. В основном классификация прерываний обычно выполняется на основе того, как они инициируются или обрабатываются. И система, и пользователь могут инициировать прерывание.

• IR (память инструкций):
содержит следующую инструкцию для выполнения.

• InREG (регистр ввода):
содержит данные с устройства ввода.

Архитектура набора инструкций (ISA) машины определяет инструкции, которые компьютер может выполнять, и формат каждой инструкции. ISA — это, по сути, интерфейс между программным обеспечением и оборудованием.

Каждая инструкция MARIE состоит из 16 бит. Старшие биты (12-15) определяют код операции. Код операции определяет команду, которая должна быть выполнена. Младшие значащие биты (0-11) формируют адрес.

Формат инструкции МАРИ:
(см. прикрепленное изображение)

Каждая инструкция MARIE состоит из 16 бит. Старшие биты (12-15) определяют код операции. Код операции определяет команду, которая должна быть выполнена. младшие значащие биты (0-11) формируют адрес.

(См. прикрепленное изображение, чтобы увидеть формат инструкции MARIE)

Набор инструкций MARIE'S состоит из следующих инструкций:

• Загрузить: Эта инструкция определяется кодом операции 0001. Формат инструкции — ЗАГРУЗИТЬ X. Значение по адресу, указанному X, затем загружается в аккумулятор (AC).

•Добавить: Эта инструкция определяется кодом операции 0011. Формат инструкции — ДОБАВИТЬ X.Затем значение по адресу, указанному X, добавляется к значению аккумулятора (AC), и результат сохраняется обратно в AC.

• Subt: Эта инструкция определяется кодом операции 0100. Формат инструкции — SUBT X. Значение по адресу, указанному X, затем добавляется к значению аккумулятора (AC), а результат сохраняется обратно в переменный ток.

• Ввод: эта инструкция определяется кодом операции 0101. Формат инструкции — ВВОД. Это принимает значение, введенное с клавиатуры, которое загружается в аккумулятор (AC).

•Вывод: Эта инструкция определяется кодом операции 0110. Формат инструкции — ВЫВОД. Значение аккумулятора (AC) выводится на дисплей.

• Останов: Эта инструкция определяется кодом операции 0001. Формат инструкции — ЗАГРУЗКА X. Значение по адресу, указанному X, затем загружается в аккумулятор (AC).

• Skipcond: эта инструкция определяется кодом операции 1000. Формат инструкции — SKIPCOND. следующая инструкция пропускается при условии.

Вы когда-нибудь путались в названиях автобусов, скоростях автобусов и связанных с ними аббревиатурах? В этом ежедневном обзоре Джеймс Макферсон дает обзор современных автобусов, включая их определения и характеристики. Используйте его в качестве обзора, для обучения или подготовки к экзамену A+.

В наши дни возьмите любое электронное устройство, и вы найдете на коробке несколько аббревиатур, описывающих различные шины, которые оно поддерживает. У компьютера будет список автобусов длиной с вашу руку. В этом ежедневном обзоре я расскажу о различных шинах, доступных и используемых в настоящее время, чтобы помочь вам точно понять, на что способно ваше оборудование.

Что такое автобус?
шина — это путь, по которому устройство отправляет свои данные, чтобы оно могло взаимодействовать с ЦП и/или другими устройствами. Например, устройство PCI, такое как звуковая карта, будет отправлять свои данные через шину PCI. Каждое устройство будет иметь точку доступа к шине с использованием интерфейса определенного типа. Слово интерфейс относится не только к физическому порту, к которому подключаются устройства, но также к электрическим рабочим параметрам и формату связи. Как правило, каждая шина имеет интерфейс уникальной формы, чтобы вы не могли повредить свои устройства, подключив их к неправильным портам. ПК имеют три или более шин.

Система шин материнской платы сравнивается с системой общественного транспорта, которая передает данные по многим маршрутам через город (ваша материнская плата) и использует для их перевозки различные типы транспортных средств (быстрые и медленные, маленькие и большие).

Разницы между компьютерными шинами можно разделить на следующие категории:

Ширина данных
Скорость цикла
Управление устройствами
Тип

В спецификации управления устройствами указано максимальное количество поддерживаемых устройств и сложность их настройки. Существует два типа связи по шине: последовательная и параллельная. На параллельной шине все устройства имеют собственный интерфейс к шине, что является нормой. Последовательные устройства связаны вместе, ну, в серии; последний должен говорить «сквозь» первого. Это может вызвать очевидные проблемы с производительностью. Эти шины обычно используются в условиях, когда скорость передачи данных не является критической.

Передняя шина (FSB)
Передняя шина — это интерфейс между ЦП и материнской платой, в частности, северным мостом/концентратором контроллера памяти. Подробнее о FSB, используемых Intel и AMD, см. ниже. Дополнительную информацию по этому вопросу см. в моем ежедневном обзоре «Чипсеты для материнских плат — хорошие, плохие и уродливые».

Фронтальная шина Intel GTL+
На самом простом уровне шина Intel GTL+ FSB обеспечивает единое подключение к северному мосту, совместно используемому всеми ЦП. В системе с двумя процессорами доступная полоса пропускания уменьшается вдвое, а для платы с четырьмя процессорами — в четыре раза. Кто-то обязательно укажет на тот факт, что процессорам практически никогда не требуется полная пропускная способность шины. Совершенно верно. К сожалению, поскольку шина находится в ситуации «все или ничего», процессоры должны чередоваться. (Здравствуйте, мистер Латенси, не могли бы вы присесть и поболтать, пока мы ждем прибытия автобуса?) Проблема еще хуже в современном мире процессоров с тактовой частотой 800 МГц, работающих на памяти с частотой 133 МГц, где даже один процессор имеет ожидать запроса данных до шести циклов процессора. Представьте, что сервер с четырьмя процессорами используется для чего-то другого, кроме шоу; если приложение недостаточно умно, чтобы заполнить этот кеш L1, или — не дай Бог — ваш кеш L1 слишком мал, чтобы продержаться столько времени, у вас будут простаивать процессоры. Таким образом, вы можете использовать меньшее количество процессоров или более медленные процессоры и сэкономить немного денег. Вот почему только процессоры Intel Xeon с объемом кэш-памяти L1 в восемь раз больше, чем у Pentium III, можно использовать в системах с более чем двумя процессорами.

Фронтальная шина AMD EV-6
Система FSB EV-6 больше похожа на сетевой коммутатор, чем на шину, поскольку каждый процессор полностью подключен к северному мосту, работающему на эффективной частоте 200 МГц; На 50 процентов быстрее, чем 133-мегагерцовая FSB Intel. Между попроцессорными соединениями с северным мостом и этой высокоскоростной шиной EV-6 является отличной многопроцессорной шиной. Естественно, общая эффективная пропускная способность ЦП не может превышать пропускную способность, доступную для других объединенных интерфейсов, но, в отличие от шины GTL+, один ЦП может обращаться к периферийным устройствам на шине PCI, а другой - к памяти.

Конечно, шина EV-6 не является чем-то новым для компьютерного мира, поскольку она была одним из видов оружия Alpha в серверных войнах. Это также является академическим до тех пор, пока AMD не выпустит многопроцессорную версию набора микросхем 760 в конце декабря 2000 года.

Шины памяти
Шина памяти — это интерфейс между оперативной памятью и материнской платой. Поскольку для каждого варианта требуется свой тип контроллера, лишь немногие материнские платы поддерживают более одного типа памяти. Было много форм памяти, которые сейчас считаются устаревшими. Текущие типы обсуждаются ниже.

DDR-SDRAM (синхронная динамическая оперативная память с удвоенной скоростью передачи данных)
Предстоящая замена SDRAM представляет собой в основном тот же продукт, но работает дважды за такт. Ожидается, что сначала будут представлены два класса: 2x 100-МГц PC1600 (1,6 Гбит/с) и 2x 133-МГц PC2100 (2,1 Гбит/с). DDR-SDRAM всего на 10-20% дороже традиционной SDRAM и обеспечивает более высокую производительность, чем одноканальная RDRAM. В настоящее время разрабатывается 2x 200-МГц PC3200 (3,2 Гбит/с), который обеспечит такой же уровень производительности, как и двухканальная RDRAM, при использовании только одного модуля памяти.

RDRAM (динамическая оперативная память Rambus)
Rambus — это проприетарная архитектура памяти, рекламируемая Intel. Он имеет последовательный формат памяти с очень узким 16-битным интерфейсом, но работает очень быстро на частоте 800 МГц на шине 400 МГц типа DDR, что обеспечивает пропускную способность 1,6 Гбит/с. Двухканальная система RDRAM используется на нескольких редких системах рабочих станций: она имеет два контроллера RDRAM для пропускной способности 3,2 Гбит/с, но требует установки RDRAM парами.

RDRAM в несколько раз дороже SDRAM и обеспечивает повышенную задержку. Вскоре DDR-SDRAM бросит ей вызов на рынке как по цене, так и по производительности.

SDRAM (синхронная динамическая оперативная память)
SDRAM — это стандартный формат памяти для большинства компьютеров, представленных на рынке. Эта 64-разрядная память бывает трех классов: PC66 (66 МГц или 528 МБ/с), PC100 (100 МГц или 800 МБ/с) и PC133 (133 МГц или 1,06 ГБ/с). PC66 использовался на ранних процессорах Intel Pentium II и на всех ПК Intel Celeron. PC100 используется на подавляющем большинстве процессоров Intel Pentium II и Pentium III. PC133 является предпочтительной памятью для всех процессоров AMD Athlon и Duron, а также новейших систем Pentium III.

VCM (память виртуального канала)
Это подмножество SDRAM представляет собой вариант с малой задержкой, обеспечивающий повышенную производительность. Он работает на частоте 133 МГц и имеет ту же пропускную способность 1 ГБ, что и PC133 SDRAM, но сокращает задержку примерно на 10 наносекунд по сравнению с обычной задержкой SDRAM в 40 наносекунд. Он делает это с помощью специальных «быстрых» регистров, которые отслеживают страницы памяти. Эти регистры обеспечивают быструю связь или канал с памятью, используемой приложением. VCM на самом деле лучше работает для сложных приложений, таких как игры и базы данных, которые имеют память, охватывающую несколько банков памяти.

VCM поддерживается на некоторых материнских платах Pentium II, Pentium III и Athlon, но его очень сложно приобрести. Низкие объемы производства привели к тому, что цены не соответствовали производительности по сравнению со стандартным PC133. Материнские платы, поддерживающие VCM, могут использовать его или стандартную SDRAM.

Высокоскоростные шины ввода-вывода
Теперь давайте рассмотрим высокоскоростные шины ввода-вывода.

AGP/Pro (Advanced Graphics Port)
Этот интерфейс представляет собой 32-разрядную систему, основанную на стандарте PCI версии 2.1. Первоначальная версия 1x работала на частоте 66 МГц со скоростью 266 МБ/с с возможностью прямого доступа к памяти, которой не было у PCI. Вариант 2x — это система с удвоенной скоростью передачи данных, которая передает данные дважды за такт на рабочей частоте 133 МГц (532 МБ/с).

4x снова удваивает пропускную способность до 1066 МБ/с и имеет дополнительные функции доступа к памяти. Пропускная способность AGP 4x превышает возможности SDRAM, поэтому большинство улучшений имеют ограниченное применение в системах, где в настоящее время не используется Rambus RDRAM (1,6 Гбит/с) или грядущая память DDR с удвоенной скоростью передачи данных (2,1 Гбит/с).

Pro – это четырехкратный вариант, который включает в себя дополнительные провода питания для работы с современными видеокартами с большим числом транзисторов. Стандартные слоты AGP обеспечивают мощность до 25 Вт, что намного меньше, чем максимально доступные 110 Вт для AGP Pro.

Порт AGP обычно представляет собой порт темного цвета, напоминающий слот PCI.Он расположен дальше от края материнской платы, чем слоты PCI, и на большинстве плат расположен рядом с блоком питания и процессором.

EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)
Жесткие диски IDE содержат контроллер устройства, установленный на диске. Это результат совместной работы компаний Compaq и Western Digital в 1986 году с целью разработки дешевого диска с хорошей производительностью. Было решено ограничить количество контактов и длину кабеля, так как это было предназначено для младших систем, которым не требовалось бы большое количество внутренних устройств.

Поскольку у каждого устройства есть собственный контроллер, в каждой цепочке могут быть только два устройства, чтобы избежать чрезмерных помех. Современные хост-адаптеры IDE могут работать с двумя цепочками, в каждой из которых есть ведущий и подчиненный. Ведущее устройство может прервать работу ведомого устройства в любое время, что делает неприемлемым использование основного системного диска или чувствительных устройств, таких как CD-R, CD-RW и ленточные накопители, в качестве ведомых. Максимум четыре устройства на контроллер (две цепочки по два устройства в каждой) ограничивают количество устройств, которые может обрабатывать система IDE.

Встроенные хост-адаптеры IDE текущего поколения требуют определенного управления со стороны процессора компьютера, что создает нагрузку на систему. Различные реализации протоколов прямого доступа к памяти (DMA) помогли передавать данные в оперативную память компьютера с устройств с меньшим управлением со стороны процессора. Скорость передачи увеличилась в соответствии со спецификацией ATA-2 с 11,1 МБ/с до 16,66 МБ/с — значительное увеличение, но все же узкое место для ПК. Начиная с ATA-2 (также известного как Fast ATA), улучшенный интерфейс стал называться EIDE, а не IDE.

В 1996 году в спецификации ATA/33 использовались новейшие технологии прямого доступа к памяти для достижения скорости передачи 33 МБ/с. Также известный как Ultra DMA или UDMA/33, он был полностью обратно совместим с предыдущими устройствами и стал стандартом для жестких дисков ПК.

В 1999 году был представлен улучшенный формат ATA/66. В системе 66 Мбит/с используется 40-контактный кабель с разъемом, аналогичным предыдущим форматам IDE, но для обеспечения передачи сигналов используется 80 проводников. Для работы со скоростью 66 МБ/с на канале могут существовать только устройства ATA/66. Контроллер по-прежнему может работать с более ранними устройствами IDE, но наличие устройств, отличных от ATA/66, вынуждает канал снижать скорость до ATA/33. ATA/66 получил широкое распространение и является стандартным для многих новых компьютеров.

Ранее в этом году был представлен интерфейс ATA/100. Первоначальные продукты иногда назывались ATA/66+. Он продолжает использование 80-жильного кабеля и обеспечивает скорость передачи до 100 МБ/с. Устройства IDE довольно недороги, и благодаря улучшенным функциям прямого доступа к памяти они не так сильно влияют на производительность системы, как раньше. Диски IDE можно использовать в конфигурации RAID с ограничением в четыре диска, определяемым картами контроллера. Достаточно сложный контроллер может управлять несколькими каналами IDE для большего количества дисков.

Позже ISA была расширена до 32-битной шины, работающей на частоте 8 МГц (32 МБ/с), и переименована в шину расширенной отраслевой архитектуры (EISA). Устройства ISA будут работать на материнской плате EISA для обеспечения совместимости. EISA добавила больше каналов ввода-вывода и доступа к памяти, разрешила совместное использование IRQ и включила программное обеспечение для настройки карт.

Устройства EISA подключаются непосредственно к материнской плате с помощью длинных разъемов, как правило, темного цвета, расположенных на самом дальнем краю платы. ISA уже несколько лет устарела, а EISA постепенно вымирает. Современные материнские платы имеют не более одного-трех слотов EISA. Большое количество материнских плат полностью лишено поддержки EISA.

FireWire/IEEE 1394
Разработанный Apple и ратифицированный IEEE (подгруппа ANSI, организация, которая также ратифицирует SCSI и IDE), FireWire — это высокоскоростной интерфейс с возможностью горячей замены, поддерживающий до 63 устройства со скоростью передачи данных 50 Мбит/с. Он не получил широкого распространения, поскольку конкурирует с SCSI, хорошо зарекомендовавшим себя интерфейсом. Поскольку это высокопроизводительный дизайн для портативных устройств, он страдает от низких начальных объемов продаж, что не позволяет ему конкурировать со SCSI по достоинству цены, как это может сделать IDE.

PC-Card/PCMCIA (Международная ассоциация карт памяти для персональных компьютеров)
Группа PCMCIA, определяющая этот стандарт, изначально обозначала устройства как карты PCMCIA. Большинство людей называли их картами для ноутбуков или теми картами для ПК, что вынуждало устройства называться картами для ПК, а шину просто CardBus.

Существует три типа PC-Card, все они немного больше кредитной карты. Тип 1 имеет высоту всего 3,3 мм и обычно подходит только для устройств памяти. Карты типа 2 высотой 5 мм достаточно велики для поддержки модемов, сетевых карт и других интерфейсных устройств. Большие 10-мм карты Type 3 подходят для жестких дисков и других больших устройств хранения данных.

Скорость передачи данных варьируется от 4 МБ/с для самой медленной передачи 16-битных данных до 132 МБ/с для самой быстрой 32-битной передачи в зависимости от устройства.

PCI (межсоединение периферийных компонентов)
PCI заменил EISA в качестве системной шины компьютеров ПК. Он включает в себя микросхему Bridge, которая позволяет другим типам процессоров взаимодействовать с ним. В результате PCI является стандартной шиной на ПК, а также на машинах Macintosh, Sun и Alpha. Настольный вариант PCI представляет собой 32-битную шину, работающую на частоте 33 МГц (133 МБ/с). Стандарт PCI поддерживает 64-разрядный (266 МБ/с) вариант. Однако в настоящее время этот формат используется только производителями рабочих станций и серверов, такими как Sun или Compaq/DEC. Текущий план состоит в том, чтобы PCI отказалась от давно предложенного ПК с частотой 66 МГц и превратилась в PCI X (расширенную), версию с частотой 133 МГц (532 МБ/с) с практически теми же функциями, но с утроенной пропускной способностью.

PCI предназначен для поддержки Plug and Play с использованием программного обеспечения для настройки плат, такого как EISA. Он также поддерживает гораздо большее количество адресов ввода-вывода и памяти и использует лучший прямой доступ к памяти, чем EISA. PCI управляется шиной, что означает, что все устройства могут взаимодействовать друг с другом без вмешательства ЦП, что повышает производительность системы.

Слоты PCI белого цвета и намного короче, чем слоты EISA. Большинство плат имеют от трех до пяти разъемов PCI.

SCSI (интерфейс малых компьютеров)
Высокопроизводительный интерфейс устройств, SCSI был представлен в середине 1980-х годов, чтобы конкурировать с ныне устаревшим интерфейсом устройств ESDI. SCSI предназначался для ПК, Apple Macintosh, рабочих станций UNIX и миникомпьютеров, но не для мейнфреймов, отсюда и название «маленький». SCSI с самого начала разрабатывался для поддержки не только жестких дисков, но и сканеров, оптических дисководов и других устройств с большой емкостью и высокой пропускной способностью, которые не обязательно устанавливаются внутри компьютера.

USB (универсальная последовательная шина)
USB поддерживает до 128 устройств. Устройства поддерживают горячую замену, то есть их можно добавлять и удалять во время работы компьютера. Таким образом, эта шина очень удобна для портативных устройств. USB обеспечивает питание устройств через интерфейс, что позволяет использовать сверхлегкие и удобные аксессуары без кабелей или шнуров питания. Источник питания ограничен, но концентратор с питанием или другое устройство с автономным питанием увеличит возможное количество устройств с питанием от шины.

Общая пропускная способность USB составляет 1,5 МБ/с; эта полоса пропускания распределяется между всеми устройствами на контроллере. Поскольку это последовательная шина, USB-устройства подключаются последовательно. USB поддерживает концентраторы, которые могут подключать несколько устройств, что сокращает количество устройств между контроллером и концом линии, но, поскольку каждый концентратор считается устройством, это решение уменьшает общее количество поддерживаемых устройств. Конечно, из-за низкой пропускной способности USB невозможно использовать все 128 устройств.

USB 2.0 уже некоторое время находится в разработке и должен быть шиной со скоростью 60 МБ/с. Этой пропускной способности достаточно для работы с жестким диском, 100-мегабитным Ethernet или системой видеозахвата, при этом остается много накладных расходов для мышей, клавиатур и других высокосрочных устройств.

Низкоскоростные шины ввода-вывода
В следующих разделах рассматриваются низкоскоростные шины ввода-вывода.

Параллельный порт
Этот 25-контактный порт должен быть знаком каждому, у кого есть принтер или Zip-накопитель. Первоначально максимальная скорость передачи составляла 115 Кбит/с, что подходило для линейных принтеров и устройств 1980-х годов. Затем появилась улучшенная логика управления ECP/EPP, которая повысила скорость передачи до 3 МБ/с, что было необходимо для поддержки высокоскоростных графических принтеров.

Параллельный порт технически является интерфейсом, а не шиной, но из-за недавнего распространения «сквозных» устройств, таких как Zip-накопители, которые допускают работу шины последовательного типа, он включен в этот раздел. Параллельный интерфейс по-прежнему является наиболее широко поддерживаемым интерфейсом для внешних устройств с высокой пропускной способностью на рынке, и, вероятно, он будет существовать еще много лет.

Порт PS/2
IBM представила знакомый круглый порт PS/2 для подключения клавиатур и мышей. Это интерфейс со сверхнизкой пропускной способностью, который останется стандартом до тех пор, пока операционные системы не смогут надежно поддерживать USB-клавиатуры и мыши.

Последовательный порт
Этот 15-контактный порт со скоростью 115 Кбит/с в настоящее время используется в основном для модемов и персональных цифровых помощников. Когда-то он был основным портом для мышей, но был вытеснен портом PS/2. Практически все компьютеры имеют последовательный порт на задней панели. Как и параллельные порты, последовательный порт технически является интерфейсом, а не шиной. Однако из-за недавнего распространения «сквозных» устройств, таких как КПК, которые допускают работу с последовательной шиной, она также включена в этот раздел.

Специальные разъемы для материнской платы
Теперь давайте рассмотрим другие типы разъемов для материнской платы.

ACR (Audio Communication Riser)
Подступенки названы так потому, что они возвышаются над материнской платой параллельно или перпендикулярно ей. Аппаратный стандарт ACR является попыткой заменить плохо принимаемые форматы AMR (Audio Modem Riser) и CNR (Communication Network Riser). Интерфейс представляет собой порт PCI, но с другими выводами, и он совместим со старой системой AMR.Он идентичен слоту PCI и обычно располагается под углом к другим слотам на материнской плате.

AMR (Audio Modem Riser)
Этот порт расширения, разработанный Intel, предназначен для массовых производителей, которые могут использовать его для добавления модема или звуковой карты, большая часть вычислительной мощности которых зависит от процессора. Это очень маленький слот; около половины длины слота PCI. AMR заменяется CNR.

CNR (Communication Network Riser)
Порты расширения CNR предназначены для использования крупными производителями для встраивания в материнскую плату недорогой сетевой карты, модема или звуковой карты, большая часть работы которых зависит от ЦП. вычислительная мощность. В стояке используется очень короткий паз; вдвое короче слота PCI. CNR заменяет AMR.

Заключение
Новые разработки в области скоростей шины устраняют узкие места в системе, позволяя устройствам не отставать от более быстрых процессоров. Имейте в виду информацию, содержащуюся в этом ежедневном обзоре, и вы сможете определить, какие автобусы соответствуют вашим потребностям, а какие скоро устареют.
Авторы и редакторы тщательно подготовили содержание, содержащееся в нем, но не делают или подразумеваемой гарантии любого рода и не несет ответственности за ошибки или упущения. Мы не несем никакой ответственности за любой ущерб. Всегда имейте проверенную резервную копию, прежде чем вносить какие-либо изменения.

4 слота для карт шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16) по сравнению с 32-битным обычным слотом для карт шины PCI (самый нижний)

В компьютерной архитектуре шина (от латинского omnibus, что означает «для всех») — это система связи, которая передает данные между компонентами внутри компьютера или между компьютерами. Это выражение охватывает все соответствующие аппаратные компоненты (провода, оптоволокно и т. д.) и программное обеспечение, включая протоколы связи.

Ранние компьютерные шины представляли собой параллельные электрические провода с несколькими соединениями, но теперь этот термин используется для любого физического устройства, которое обеспечивает те же логические функции, что и параллельная электрическая шина. Современные компьютерные шины могут использовать как параллельные, так и последовательные соединения, а также могут быть подключены либо по многоточечной (электрической параллельной), либо по топологии гирляндной цепи, либо через коммутируемые концентраторы, как в случае USB.

Предыстория и номенклатура

Компьютерные системы обычно состоят из трех основных частей: центрального процессора (ЦП), который обрабатывает данные, памяти, в которой хранятся программы и данные, подлежащие обработке, и устройств ввода/вывода (ввода/вывода) в качестве периферийных устройств, которые взаимодействуют с внешний мир. Ранний компьютер мог использовать ручной ЦП из вакуумных ламп, магнитный барабан для основной памяти, а также перфоленту и принтер для чтения и записи данных. В современной системе мы можем найти многоядерный процессор, DDR3 SDRAM для памяти, жесткий диск для дополнительного хранилища, графическую карту и ЖК-дисплей в качестве системы отображения, мышь и клавиатуру для взаимодействия и соединение Wi-Fi для работы в сети. . В обоих примерах компьютерные шины той или иной формы перемещают данные между всеми этими устройствами.

В большинстве традиционных компьютерных архитектур процессор и основная память, как правило, тесно связаны. Обычно микропроцессор представляет собой один чип, на выводах которого имеется ряд электрических соединений, которые можно использовать для выбора «адреса» в основной памяти, а другой набор контактов — для чтения и записи данных, хранящихся в этом месте. В большинстве случаев ЦП и память имеют общие сигнальные характеристики и работают синхронно. Шина, соединяющая ЦП и память, является одной из определяющих характеристик системы и часто называется просто системной шиной.

Таким же образом можно разрешить периферийным устройствам взаимодействовать с памятью, подключив адаптеры в виде карт расширения непосредственно к системной шине. Обычно это достигается с помощью стандартного электрического разъема, некоторые из которых образуют шину расширения или локальную шину. Однако, поскольку различия в производительности между ЦП и периферийными устройствами сильно различаются, обычно требуется какое-то решение, чтобы гарантировать, что периферийные устройства не снижают общую производительность системы. Многие процессоры имеют второй набор контактов, похожий на те, что используются для связи с памятью, но могут работать с очень разными скоростями и с использованием разных протоколов. Другие используют интеллектуальные контроллеры для размещения данных непосредственно в памяти — концепция, известная как прямой доступ к памяти. Большинство современных систем сочетают оба решения там, где это уместно.

По мере роста числа потенциальных периферийных устройств использование карты расширения для каждого периферийного устройства становилось все более нецелесообразным. Это привело к появлению шинных систем, разработанных специально для поддержки нескольких периферийных устройств. Типичными примерами являются порты SATA в современных компьютерах, которые позволяют подключать несколько жестких дисков без необходимости использования карты.Однако эти высокопроизводительные системы, как правило, слишком дороги для реализации в недорогих устройствах, таких как мышь. Это привело к параллельной разработке ряда шинных систем с низкой производительностью для этих решений, наиболее распространенным примером которых является универсальная последовательная шина. Все такие примеры можно назвать периферийными шинами, хотя эта терминология не универсальна.

В современных системах разница в производительности между ЦП и основной памятью настолько велика, что увеличивающийся объем высокоскоростной памяти встраивается непосредственно в ЦП, что называется кешем. В таких системах центральные процессоры взаимодействуют с помощью высокопроизводительных шин, которые работают на скоростях, намного превышающих скорость памяти, и взаимодействуют с памятью с использованием протоколов, аналогичных тем, которые использовались исключительно для периферийных устройств в прошлом. Эти системные шины также используются для связи с большинством (или со всеми) другими периферийными устройствами через адаптеры, которые, в свою очередь, взаимодействуют с другими периферийными устройствами и контроллерами. Такие системы архитектурно больше похожи на мультикомпьютеры, обменивающиеся данными по шине, а не по сети. В этих случаях шины расширения являются полностью отдельными и больше не используют какую-либо архитектуру с их центральным процессором (и фактически могут поддерживать множество разных процессоров, как в случае с PCI). То, что раньше было системной шиной, теперь часто называют внешней шиной.

С учетом этих изменений классические термины «система», «расширение» и «периферия» больше не имеют одинаковых значений. Другие распространенные системы категоризации основаны на основной роли шины, соединении устройств внутри или снаружи, например, PCI и SCSI. Однако многие распространенные современные шинные системы могут использоваться для обоих; SATA и связанный с ним eSATA являются одним из примеров системы, которая ранее описывалась как внутренняя, в то время как в некоторых автомобильных приложениях используется в основном внешний IEEE 1394, более похожий на системную шину. Другие примеры, такие как InfiniBand и I²C, с самого начала разрабатывались для внутреннего и внешнего использования.

Внутренняя шина

Внутренняя шина, также известная как внутренняя шина данных, шина памяти, системная шина или шина Front-Side-Bus, соединяет все внутренние компоненты компьютера, такие как ЦП и память, с материнской платой. Внутренние шины данных также называются локальными шинами, поскольку они предназначены для подключения к локальным устройствам. Эта шина обычно довольно быстра и не зависит от остальных компьютерных операций.

Внешняя шина

Внешняя шина или шина расширения состоит из электронных путей, которые соединяют различные внешние устройства, такие как принтер и т. д., с компьютером.

Детали реализации

Шины могут быть параллельными шинами, по которым слова данных передаются параллельно по нескольким проводам, или последовательными шинами, по которым данные передаются в побитово-последовательной форме. Добавление дополнительных соединений питания и управления, дифференциальных драйверов и соединений данных в каждом направлении обычно означает, что большинство последовательных шин имеют больше проводников, чем минимум один, используемый в 1-Wire и UNI/O. По мере увеличения скорости передачи данных становится все труднее обойти проблемы временного сдвига, энергопотребления, электромагнитных помех и перекрестных помех между параллельными шинами. Одним из частичных решений этой проблемы была двойная прокачка автобуса. Часто последовательная шина может работать с более высокими общими скоростями передачи данных, чем параллельная шина, несмотря на меньшее количество электрических соединений, потому что последовательная шина по своей природе не имеет перекоса синхронизации или перекрестных помех. USB, FireWire и Serial ATA являются примерами этого. Многоточечные соединения плохо подходят для быстрых последовательных шин, поэтому в большинстве современных последовательных шин используется гирляндная цепочка или концентратор.

Сетевые подключения, такие как Ethernet, обычно не считаются шинами, хотя разница в основном носит концептуальный, а не практический характер. Атрибут, обычно используемый для характеристики шины, заключается в том, что шина обеспечивает питание для подключенного оборудования. Это подчеркивает происхождение шины от шинной архитектуры как источника коммутируемого или распределенного питания. Это исключает, как шины, такие схемы, как последовательный интерфейс RS-232, параллельный Centronics, интерфейсы IEEE 1284 и Ethernet, поскольку эти устройства также нуждались в отдельных источниках питания. Устройства с универсальной последовательной шиной могут использовать питание от шины, но часто используют отдельный источник питания. . Это различие иллюстрируется телефонной системой с подключенным модемом, где соединение RJ11 и соответствующая схема модулированной сигнализации не считаются шиной и аналогичны соединению Ethernet. Схема подключения телефонной линии не считается шиной по отношению к сигналам, но центральный офис использует шины с поперечными переключателями для соединения между телефонами.

Однако это различие — то, что питание обеспечивается шиной, — не имеет места во многих системах авионики, где используются соединения для передачи данных, такие как ARINC 429, ARINC 629, MIL-STD-1553B (STANAG 3838) и EFABus. (STANAG 3910) обычно называют «шинами данных» или, иногда, «шинами данных».Такие шины бортовых данных обычно характеризуются наличием нескольких устройств или линейно заменяемых элементов/блоков (LRI/LRU), подключенных к общей общей среде. Они могут, как и в случае с ARINC 429, быть симплексными, т. е. иметь один источник LRI/LRU, или, как в случае с ARINC 629, MIL-STD-1553B и STANAG 3910, быть дуплексными, позволяя всем подключенным LRI/LRU действовать в в разное время (полудуплекс) в качестве передатчиков и получателей данных.

История

Со временем несколько групп людей работали над различными стандартами компьютерных шин, включая Комитет по стандартам архитектуры шин IEEE (BASC), исследовательскую группу IEEE «Superbus», Инициативу открытых микропроцессоров (OMI), Инициативу открытых микросистем (OMI). ), «Банда девяти», разработавшая EISA и т. д.

Первое поколение

Ранние компьютерные шины представляли собой пучки проводов, к которым подключалась память компьютера и периферийные устройства. Анекдотично названные «цифровой ствол», они были названы в честь электрических силовых шин или сборных шин. Практически всегда была одна шина для памяти и одна или несколько отдельных шин для периферии. Доступ к ним осуществлялся с помощью отдельных инструкций с совершенно разными временными интервалами и протоколами.

Одной из первых сложностей было использование прерываний. Ранние компьютерные программы выполняли ввод-вывод, ожидая в цикле готовности периферийного устройства. Это была пустая трата времени для программ, у которых были другие задачи. Кроме того, если программа попытается выполнить эти другие задачи, повторная проверка программы может занять слишком много времени, что приведет к потере данных. Таким образом, инженеры устроили так, чтобы периферийные устройства прерывали работу ЦП. Прерывания должны были иметь приоритет, потому что ЦП может выполнять код только для одного периферийного устройства за раз, а некоторые устройства более критичны ко времени, чем другие.

В системах высокого класса появилась идея контроллеров каналов, которые представляли собой небольшие компьютеры, предназначенные для обработки ввода и вывода данной шины. IBM представила их на IBM 709 в 1958 году, и они стали общей чертой их платформ. Другие поставщики высокопроизводительных систем, такие как Control Data Corporation, реализовали аналогичные проекты. Как правило, контроллеры каналов делают все возможное, чтобы выполнять все операции с шиной внутри себя, перемещая данные, когда известно, что ЦП занят в другом месте, если это возможно, и используя прерывания только при необходимости. Это значительно снизило нагрузку на ЦП и повысило общую производительность системы.

Одна системная шина

Для обеспечения модульности шины памяти и ввода-вывода можно объединить в единую системную шину. В этом случае можно использовать единую механическую и электрическую систему для соединения многих компонентов системы, а в некоторых случаях и всех их.

Позднее компьютерные программы начали совместно использовать память, общую для нескольких процессоров. Доступ к этой шине памяти также должен быть приоритетным. Простым способом приоритезации прерываний или доступа к шине была гирляндная цепочка. В этом случае сигналы будут естественным образом проходить по шине в физическом или логическом порядке, что устраняет необходимость в сложном планировании.

Мини и микро

Digital Equipment Corporation (DEC) еще больше снизила стоимость серийных миникомпьютеров и сопоставила периферийные устройства с шиной памяти, чтобы устройства ввода и вывода выглядели как ячейки памяти. Это было реализовано в юнибусе PDP-11 примерно в 1969 году.

Ранние микрокомпьютерные шинные системы представляли собой пассивную объединительную плату, подключенную напрямую или через буферные усилители к контактам ЦП. Память и другие устройства будут добавлены к шине с использованием того же адреса и контактов данных, что и сам ЦП, подключенных параллельно. Коммуникацией управлял ЦП, который считывал и записывал данные с устройств, как если бы они были блоками памяти, используя одни и те же инструкции, все синхронизировались центральными часами, контролирующими скорость ЦП. Тем не менее, устройства прерывали ЦП, сигнализируя на отдельных контактах ЦП. Например, контроллер дисковода сигнализировал бы ЦП, что новые данные готовы к чтению, после чего ЦП перемещал бы данные, читая «ячейку памяти», соответствующую дисководу. Почти все ранние микрокомпьютеры были построены таким образом, начиная с шины S-100 в компьютерной системе Altair 8800.

В некоторых случаях, особенно в IBM PC, несмотря на то, что может использоваться похожая физическая архитектура, инструкции для доступа к периферийным устройствам (in и out) и памяти (mov и др.) вообще не были унифицированы и по-прежнему генерируют разные Сигналы процессора, которые можно использовать для реализации отдельной шины ввода-вывода.

Эти простые системы шин имели серьезный недостаток при использовании для компьютеров общего назначения. Все оборудование в шине должно говорить с одинаковой скоростью, так как оно использует одни и те же часы.

Увеличить скорость процессора становится сложнее, потому что скорость всех устройств также должна увеличиваться.Когда непрактично или экономично иметь все устройства такими же быстрыми, как ЦП, ЦП должен либо перейти в состояние ожидания, либо временно работать на более низкой тактовой частоте, чтобы общаться с другими устройствами в компьютере. Эта проблема была допустима во встроенных системах, но на компьютерах общего назначения, расширяемых пользователем, эта проблема долго не допускалась.

Такие шинные системы также сложно настроить, если они построены из стандартного готового оборудования. Обычно для каждой добавляемой платы расширения требуется множество перемычек для установки адресов памяти, адресов ввода/вывода, приоритетов прерываний и номеров прерываний.

Второе поколение

Однако у этих более новых систем было одно общее качество со своими более ранними собратьями: все в автобусе должны были говорить с одинаковой скоростью. В то время как ЦП теперь был изолирован и мог увеличивать скорость, ЦП и память продолжали увеличивать скорость намного быстрее, чем шины, с которыми они общались. В результате скорость шины стала намного меньше, чем требуется современной системе, и машинам не хватало данных. Особенно распространенным примером этой проблемы было то, что видеокарты быстро обгоняли даже более новые системы шин, такие как PCI, и компьютеры начали включать AGP только для управления видеокартой. К 2004 году AGP снова уступил место высокопроизводительным видеокартам и другим периферийным устройствам и был заменен новой шиной PCI Express.

Все больше внешних устройств также используют собственные системы шин. Когда дисководы были впервые представлены, они добавлялись к машине с картой, вставленной в шину, поэтому в компьютерах так много слотов на шине. Но в 1980-х и 1990-х годах для удовлетворения этой потребности были представлены новые системы, такие как SCSI и IDE, в результате чего большинство слотов в современных системах остались пустыми. Сегодня в типичной машине может быть около пяти различных шин, поддерживающих различные устройства.

Третье поколение

Примерно с 2001 года на рынке появляются автобусы «третьего поколения», включая HyperTransport и InfiniBand. Они также имеют тенденцию быть очень гибкими с точки зрения их физических соединений, что позволяет использовать их как в качестве внутренних шин, так и для соединения разных машин вместе. Это может привести к сложным проблемам при попытке обслужить различные запросы, поэтому большая часть работы в этих системах касается разработки программного обеспечения, а не самого оборудования. В целом, эти шины третьего поколения, как правило, больше похожи на сеть, чем на первоначальную концепцию шины, с более высокими затратами на протокол, чем в ранних системах, а также позволяют нескольким устройствам использовать шину одновременно.

Шины, такие как Wishbone, были разработаны сторонниками аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом в попытке устранить юридические и патентные ограничения при проектировании компьютеров.

В компьютерах есть много внутренних компонентов. Чтобы эти компоненты могли взаимодействовать друг с другом, они используют провода, известные как «шина».

Шина — это общий путь, по которому информация передается от одного компонента компьютера к другому. Этот путь используется для целей связи и устанавливается между двумя или более компьютерными компонентами. Мы собираемся проверить различные архитектуры компьютерных шин, которые можно найти в компьютерах.

Различные типы компьютерных шин

Компьютерные автобусы

Функции шин в компьютерах

Обзор функций шин в компьютерах

Шина расширения упрощает подключение к компьютеру дополнительных компонентов и устройств, таких как ТВ-карта или звуковая карта.

Терминология автобусов

Компьютеры имеют два основных типа шин:

Системная шина. Это шина, которая соединяет ЦП с основной памятью на материнской плате. Системная шина также называется внешней шиной, шиной памяти, локальной шиной или главной шиной.
Несколько шин ввода-вывода (I/O — это аббревиатура от ввода/вывода), соединяющих различные периферийные устройства с ЦП. Эти устройства подключаются к системной шине через «мост», реализованный в наборе микросхем процессоров. Другие названия шины ввода-вывода включают «расширенная шина», «внешняя шина» или «хост-шина».

Типы шины расширения

Вот некоторые из распространенных типов шин расширения, которые использовались в компьютерах:

ISA – отраслевая стандартная архитектура
EISA — расширенная стандартная архитектура
MCA – микроканальная архитектура
VESA – Ассоциация стандартов видеоэлектроники.
PCI — соединение периферийных компонентов
PCI Express (PCI-X)
PCMCIA — Ассоциация производителей карт памяти для персональных компьютеров (также называемая шиной ПК)
AGP — ускоренный графический порт
SCSI — интерфейс малых компьютерных систем

8-битные и 16-битные шины ISA

Шина ISA

Для IBM PC-AT на базе 80286 была анонсирована улучшенная конструкция шины, которая могла передавать 16-битные данные за раз. 16-разрядную версию шины ISA иногда называют шиной AT (AT-Advanced Technology).

Топ-8 лучших бесплатных приложений для аудиокниг, которыми должен пользоваться каждый

8 лучших альтернатив Adobe Photoshop (бесплатных и платных)

8 лучших альтернатив LastPass, которые стоит попробовать

Сравнение 8- и 16-битной шины ISA

16-битный интерфейс данных

36-контактный удлинитель AT

MCA (микроканальная архитектура)

IBM разработала эту шину в качестве замены ISA при разработке ПК PS/2 в 1987 году.

Шина предлагала ряд технических улучшений по сравнению с шиной ISA. Например, MCA работал на более высокой скорости 10 МГц и поддерживал 16-битные или 32-битные данные. Он также поддерживал мастеринг шины - технологию, которая размещала мини-процессор на каждой плате расширения. Эти мини-процессоры контролировали большую часть передачи данных, позволяя центральному процессору выполнять другие задачи.

Одним из преимуществ MCA было то, что подключаемые карты настраивались программно; это означает, что они требовали минимального вмешательства пользователя при настройке.

Шина расширения MCA не поддерживала карты ISA, и IBM решила взимать с других производителей роялти за использование этой технологии. Это сделало его непопулярным, и теперь это устаревшая технология.

Автобус EISA

Слоты шины EISA (слева), куда подключались карты EISA

EISA (расширенная стандартная архитектура)

Это шинная технология, разработанная группой производителей в качестве альтернативы MCA. Архитектура шины была разработана для использования 32-битного пути данных и обеспечивала 32 адресные линии, предоставляя доступ к 4 ГБ памяти.

Как и MCA, EISA предлагала дисковую установку для карт, но по-прежнему работала на частоте 8 МГц, чтобы быть совместимой с ISA.

Слоты расширения EISA в два раза глубже, чем слоты ISA. Если карта ISA помещена в слот EISA, она будет использовать только верхний ряд разъемов. Однако полная карта EISA использует обе строки. Он предлагал мастеринг шины.

Карты EISA были относительно дорогими и обычно использовались на высокопроизводительных рабочих станциях и сетевых серверах.

Шина VESA

Его также называли локальной шиной или шиной VESA-Local. VESA (Ассоциация стандартов видеоэлектроники) была изобретена, чтобы помочь стандартизировать спецификации видео для ПК, тем самым решив проблему проприетарных технологий, когда разные производители пытались разработать свои собственные шины.

Шина VL обеспечивала 32-битный путь передачи данных и работала на частоте 25 или 33 МГц. Он работал на той же тактовой частоте, что и центральный процессор. Но это стало проблемой по мере увеличения скорости процессора, потому что чем быстрее должны работать периферийные устройства, тем дороже их производство.

Было трудно реализовать шину VL-Bus на более новых процессорах, таких как 486 и новые процессоры Pentium. В конце концов шина VL была заменена шиной PCI.

Разъемы VESA имели дополнительный набор разъемов; это сделало карты больше. Конструкция VESA была обратно совместима со старыми картами ISA.

Возможности платы локальной шины VESA:-

32-битный интерфейс
62/36-контактный разъем
Расширение локальной шины VESA 90+20 контактов

Соединение периферийных компонентов

Peripheral Component Interconnect (PCI) — это одна из последних разработок в области архитектуры шины и текущий стандарт для карт расширения ПК. Intel разработала и выпустила ее как шину расширения для процессора Pentium в 1993 году. Это локальная шина, аналогичная VESA, то есть она соединяет ЦП, память и периферийные устройства с более широким и быстрым путем передачи данных.

PCI поддерживает как 32-битную, так и 64-битную ширину данных; он совместим с процессорами 486 и Pentium. Ширина данных шины равна процессору, например, 32-разрядный процессор будет иметь 32-разрядную шину PCI и работать на частоте 33 МГц.

PCI использовался при разработке Plug and Play (PnP), и все карты PCI поддерживают PnP. Это означает, что пользователь может подключить новую карту к компьютеру, включить ее, и она «самоидентифицируется» и «самоопределяется» и начинает работать без ручной настройки с помощью перемычек.

В отличие от VESA, PCI поддерживает управление шиной. Это означает, что шина имеет некоторую вычислительную мощность, и, таким образом, ЦП тратит меньше времени на обработку данных.Большинство карт PCI рассчитаны на 5 В, но есть также карты на 3 В и на два напряжения. Используемые слоты для ключей помогают различать карты 3 В и 5 В, а также удостовериться, что карта 3 В не вставляется в разъем 5 В и наоборот.

Слоты PCI

Архитектура шины PCI

Ускоренный графический порт

Потребность в высоком качестве и очень быстром воспроизведении видео на компьютерах привела к разработке Accelerated Graphics Port (AGP). Порт AGP подключается к ЦП и работает со скоростью процессорной шины. Это означает, что видеоинформация быстрее отправляется на карту для обработки.

AGP использует основную память ПК для хранения 3D-изображений. По сути, это дает видеокарте AGP неограниченный объем видеопамяти. Чтобы ускорить передачу данных, Intel разработала порт как прямой путь к основной памяти ПК.

Скорость передачи данных варьируется от 264 Мбит/с до 528 Мбит/с, от 800 Мбит/с до 1,5 Гбит/с. Разъем AGP идентифицируется по коричневому цвету.

Ассоциация производителей карт памяти для персональных компьютеров (PC Card)

Ассоциация производителей карт памяти для персональных компьютеров была основана для создания стандартной шины для портативных компьютеров. Поэтому он в основном используется в небольших компьютерах.

Интерфейс системы малого компьютера

Сокращение от Small Computer System Interface, стандарт параллельного интерфейса, используемый компьютерами Apple Macintosh, ПК и системами Unix для подключения периферийных устройств к компьютеру.

SCSI-порт

Порт Mac LC SCSI

Универсальная последовательная шина (USB)

Это стандарт внешней шины, поддерживающий скорость передачи данных 12 Мбит/с. К одному порту USB можно подключить до 127 периферийных устройств, таких как мыши, модемы и клавиатуры. USB также поддерживает горячее подключение или вставку (возможность подключения устройства без выключения ПК) и plug and play (вы подключаете устройство и начинаете использовать его без настройки).

У нас есть две версии USB.

USB 1x

Первоначальный стандарт USB 1.0, выпущенный в 1996 году, обеспечивал скорость передачи данных 1,5 Мбит/с. За стандартом USB 1.1 последовали две скорости передачи данных: 12 Мбит/с для таких устройств, как дисководы, которым требуется высокая пропускная способность, и 1,5 Мбит/с для таких устройств, как джойстики, которым требуется гораздо меньшая пропускная способность.

USB 2x

В 2002 г. была представлена новая спецификация USB 2.0, также называемая Hi-Speed USB 2.0. Это увеличило скорость передачи данных с ПК на USB-устройство до 480 Мбит/с, что в 40 раз быстрее, чем в спецификации USB 1.1. Благодаря увеличенной пропускной способности периферийные устройства с высокой пропускной способностью, такие как цифровые камеры, устройства для записи компакт-дисков и видеооборудование, теперь можно подключать через USB.

IEEE 1394

IEEE 1394 — это очень быстрый стандарт интерфейса внешней последовательной шины, поддерживающий скорость передачи данных до 400 Мбит/с (в 1394a) и 800 Мбит/с (в 1394b). Это делает его идеальным для устройств, которым необходимо передавать большие объемы данных в режиме реального времени, таких как видеоустройства. Он был разработан Apple под названием FireWire.

К одному порту 1394 можно подключить 63 внешних устройства.

Он поддерживает plug and play.
Поддерживает горячее подключение.
Подает питание на периферийные устройства.

Карта расширения IEEE 1394

Архитектура шины

Ваше мнение здесь

Эта статья является точной и достоверной, насколько известно автору. Контент предназначен только для информационных или развлекательных целей и не заменяет личного совета или профессиональной консультации по деловым, финансовым, юридическим или техническим вопросам.

Вопросы и ответы

Вопрос. Каковы характеристики автобуса?

Ответ: В компьютерах шина определяется как набор физических соединений, то есть проводов или кабелей, которые используются для передачи данных. Они могут совместно использоваться несколькими аппаратными компонентами для связи друг с другом. Таким образом, компьютерная шина характеризуется количеством данных или информации, которые она может передать за один раз. Это количество выражается в битах и соответствует количеству физических линий, по которым данные передаются одновременно. Например, 32-битная шина может передавать 32 бита параллельно.

Вопрос: что такое адресная шина?

Ответ: Адресная шина — это ряд проводов, используемых для передачи данных между устройствами, которые идентифицируются аппаратным адресом физической памяти (физический адрес), который хранится в виде двоичных чисел для включения шины данных. для доступа к хранилищу памяти.

Вопрос. Как один USB-порт может поддерживать 127 устройств?

Ответ. К одному порту USB можно подключить до 127 периферийных устройств. Этого можно добиться, используя USB-концентратор. Концентратор подключается к одному USB-порту на вашем компьютере, но обеспечивает несколько USB-подключений для других ваших устройств. Если вы свяжете несколько этих USB-портов, вы сможете подключить необходимое количество USB-устройств. Таким образом, вы получите целых 127 устройств.

Читайте также: