Характеристики шин тип подключаемых устройств скорость передачи данных – 2. Структура и стандарты шин ПК. 2.1. Основные характеристики шины — Технические средства информатизации — Теория — Каталог статей

2.1. Основные характеристики шины

Разрядность
шины

определяется числом параллельных
проводников, входящих в нее. Первая шина
ISA
для IBM
PC
была восьмиразрядной, т. е. по ней можно
было одновременно передавать 8 бит.
Системные шины современных ПК, например,
Pentium
IV
— 64-разрядные.

Пропускная
способность

шины
определяется количеством байт информации,
передаваемых по шине за секунду. Для
определения пропускной способности
шины необходимо умножить тактовую
частоту шины на ее разрядность. Например,
для 16-разрядной шины ISA
пропускная способность определяется
так:

(16
бит • 8,33 МГц): 8 = 16,66 Мбайт/с.

При
расчете пропускной способности, например
шины AGP,
следует учитывать режим ее работы:
благодаря увеличению в два раза тактовой
частоты видеопроцессора и изменению
протокола передачи данных удалось
повысить пропускную способность шины
в два (режим 2х) или в четыре (режим 4х)
раза, что эквивалентно увеличению
тактовой частоты шины в соответствующее
число раз (до 133 и 266 МГц соответственно).

Внешние
устройства к шинам подключаются
посредством интерфейса
(
Interface

сопряжение)
,
представляющего собой совокупность
различных характеристик какого-либо
периферийного устройства ПК, определяющих
организацию обмена информацией между
ним и центральным процессором.

К
числу таких характеристик относятся
электрические и временные параметры,
набор управляющих сигналов, протокол
обмена данными и конструктивные
особенности подключения. Обмен данными
между компонентами ПК возможен только
если интерфейсы этих компонентов
совместимы.

2.2. Стандарты шин пк

Принцип
IBM-совместимости
подразумевает стандартизацию интерфейсов
отдельных компонентов ПК, что, в свою
очередь, определяет гибкость системы
в целом, т.е. возможность по мере
необходимости изменять конфигурацию
системы и подключать различные
периферийные устройства. В случае
несовместимости интерфейсов используются
контроллеры. Кроме того, гибкость и
унификация системы достигаются за счет
введения промежуточных стандартных
интерфейсов, таких как интерфейсы
последовательной и параллельной передачи
данных. Эти итерфейсы необходимы для
работы наиболее важных периферийных
устройств ввода и вывода.

Системная
шина предназначена для обмена информацией
между CPU,
памятью и другими устройствами, входящими
в систему. К системным шинам относятся:

GTL,
имеющая разрядность 64 бит, тактовую
частоту 66, 100 и 133 МГц;

EV6,
спецификация которой позволяет повысить
ее тактовую частоту до 377 МГц.

Шины
ввода/вывода совершенствуются в
соответствии с развитием периферийных
устройств ПК. В табл. 2.5 представлены
характеристики некоторых шин ввода/вывода.

Шина
ISA
в
течение многих лет считалась стандартом
ПК, однако и до сих пор сохраняется в
некоторых ПК наряду с современной шиной
PCI.
Корпорация Intel
совместно с Microsoft
разработала стратегию постепенного
отказа от шины ISA.
Вначале планируется исключить ISA-разъемы
на материнской плате, а впоследствии

Таблица
2.5

Характеристики шин ввода/вывода

Шина

Разрядность, бит

Тактовая частота,
МГц

Пропускная
способность, Мбайт/с

ISA
8-разрядная

08

8,33

0008,33

ISA
16-разрядная

16

8,33

0016,6

EISA

32

8,33

0033,3

VLB

32

33

0132,3

PCI

32

33

0132,3

PCI
2.1

64-разрядная

64

66

0528,3

AGP (ix)

32

66

0262,6

AGP (2x)

32

66×2

0528,3

AGP (4x)

32

66×2

1056,6

исключить
слоты ISA
и подключать дисководы, мыши, клавиатуры,
сканеры к шине USB,
а винчестеры, приводы CD-ROM,
DVD-ROM
— к шине IEEE
1394. Однако наличие огромного парка ПК
с шиной ISA
и соответствующих комплектующих
позволяет предполагать, что 16-разрядная
шина ISA
будет востребована еще на протяжении
некоторого времени.

Шина
EISA
стала
дальнейшим развитием шины ISA
в направлении повышения производительности
системы и совместимости ее компонентов.
Шина не получила широкого распространения
в связи с ее высокой стоимостью и
пропускной способностью, уступающей
пропускной способности появившейся на
рынке шины VESA.

Шина
VESA,
или
VLB,
предназначена
для связи CPU
с быстрыми периферийными устройствами
и представляет собой расширение шины
ISA
для обмена видеоданными. Во времена
преобладания на компьютерном рынке
процессора CPU
80486 шина VLB
была достаточно популярна, однако в
настоящее время ее вытеснила более
производительная шина PCI.

Шина
PCI
была
разработана фирмой Intel
для процессора Pentium
и представляет собой совершенно новую
шину. Основополагающим принципом,
положенным в основу шины PCI,
является применение так называемых
мостов (Bridges),
которые
осуществляют связь между шиной PCI
и другими типами шин. В шине PCI
реализован принцип Bus
Mastering,
который подразумевает способность
внешнего устройства при пересылке
данных управлять шиной (без участия
CPU).
Во время передачи информации устройство,
поддерживающее Bus
Mastering,
захватывает шину и становится главным.
В этом случае центральный процессор
освобождается для решения других задач,
пока происходит передача данных. В
современных материнских платах тактовая
частота шины PCI
задается как половина тактовой частоты
системной шины, т.е. при тактовой частоте
системной шины 66 МГц шина PCI
будет работать на частоте 33 МГц. В
настоящее время шина PCI
стала фактическим стандартом среди шин
ввода/вывода. На рис. 2.6 дана архитектура
шины PCI.

Рис.
2.6.

Архитектура шины PCI

Шина
AGP

высокоскоростная локальная шина
ввода/вывода, предназначенная исключительно
для нужд видеосистемы.

Она
связывает видеоадаптер (ЗБ-акселератор)
с системной памятью ПК. Шина AGP
была разработана на основе архитектуры
шины РС1, поэтому она также является
32-разрядной. Однако при этом у нее есть
дополнительные возможности увеличения
пропускной способности, в частности,
за счет использования более высоких
тактовых частот. Если в стандартном
варианте 32-разрядная шина PCI
имеет тактовую частоту 33 МГц, что
обеспечивает теоретическую пропускную
способность PCI
33 х 32= 1056 Мбит/с= 132 Мбайт/с, то шина AGP
тактуется сигналом с частотой 66 МГц,
поэтому ее пропускная способность в
режиме 1х составляет 66 х 32 = 264 Мбайт/с; в
режиме 2х эквивалентная тактовая частота
составляет

Рис.
2.7.

Архитектура шины USB

132
МГц, а пропускная способность — 528
Мбайт/с; в режиме 4х пропускная способность
около 1 Гбайт/с.

Шина
USB
была
разработана лидерами компьютерной и
телекоммуникационной промышленности
Compaq,
DEC,
IBM,
Intel,
Microsoft
для подключения периферийных устройств
вне корпуса PC.
Скорость обмена информацией по шине
USB
составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К
компьютерам, оборудованным шиной USB,
можно подключать такие периферийные
устройства, как клавиатура, мышь,
джойстик, принтер, не выключая питания.
Шина USB
поддерживает технологию Plug
& Play.
При подсоединении периферийного
устройства его конфигурирование
осуществляется автоматически. Все
периферийные устройства должны быть
оборудованы разъемами USB
и подключаться к ПК через отдельный
выносной блок, называемый USB-хабом,
или концентратором, с помощью которого
к ПК можно подключить до 127 периферийных
устройств. Архитектура шины USB
представлена на рис. 2.7.

Шина
SCSI
(
Small
Computer
System
Interface)
обеспечивает
скорость передачи данных до 320 Мбайт/с
и предусматривает подключение к одному
адаптеру до восьми устройств: винчестеры,
приводы CD-ROM,
сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной
особенностью шины SCSI
является то, что она представляет собой
кабельный шлейф. С шинами PC
(ISA
или PCI)
шина SCSI
связана через хост-адаптер
(
Host
Adapter).
Каждое
устройство, подключенное к шине, имеет
свой идентификационный номер (ID).
Любое устройство, подключенное к шине
SCSI,
может инициировать обмен с другим
устройством.

На
рис. 2.8 показано подключение периферийных
устройств к ПК с помощью шины SCSI.
Существует широкий диапазон версий
SCSI,
начиная от первой версии SCSI
I,
обеспечивающей максимальную пропускную
способность 5 Мбайт/с, и до версии Ultra
320 с максимальной пропускной способностью
320 Мбайт/с. С шиной SCSI
может конкурировать шина IEEE
1394.

Шина
IEEE
1394

это стандарт высокоскоростной локальной
последовательной шины, разработанный
фирмами Apple
и Texas
Instruments.
Шина IEEE
1394 предназначена для обмена цифровой
информацией между ПК и другими электронными
устройствами, особенно для подключения
жестких дисков и устройств обработки
аудио- и видеоинформации, а также работы
мультимедийных приложений. Она способна
передавать данные со скоростью до 1600
Мбит/с, работать одновременно с несколькими
устройствами, передающими данные с
разными скоростями, как и SCSI.
Как и USB,
шина IEEE
1394 полностью поддерживает технологию
Plug
& Play,
включая возможность установки компонентов
без отключения питания ПК.

Рис.
2.8.

Шина SCSI
с подключенными устройствами

Подключать
к компьютеру через интерфейс IEEE
1394 можно практически любые устройства,
способные работать с SCSI.
К ним относятся все виды накопителей
на дисках, включая жесткие, оптические,
CD-ROM,
DVD,
цифровые видеокамеры, устройства записи
на магнитную ленту и многие другие
периферийные устройства. Благодаря
таким широким возможностям, эта шина
стала наиболее перспективной для
объединения компьютера с бытовой
электроникой. В настоящее время уже
выпускаются адаптеры IEEE
1394 для шины PCI.

studfiles.net

LABA_3

Выполнил:
студент НИУ «БелГУ»

Андреев
Дмитрий гр. 82001304

Проверил:
Мишенин
Владислав Юрьевич

Дата:
«___» _______ 20__

Оценка:__________

Отчет

по
лабораторной работе № 3.

«Изучение
компонентов материнской платы»

Цель
работы:
знать
устройства, расположенные на материнской
плате персонального компьютера.

Контрольные
вопросы

  1. Типы
    электронных плат управления работой
    компьютера;

  2. Основные
    характеристики материнской платы;

  3. Устройства,
    расположенные на материнской плате,
    их характеристики;

  4. Характеристики
    шин — тип подключаемых устройств,
    скорость передачи данных;

  5. Контроллеры
    и адаптеры, их назначение и основные
    характеристики.

Содержание
отчета

  1. Таблицы
    с характеристиками.

  2. Краткое
    изложение контрольных вопросов.

ХОД
РАБОТЫ

1.
Убедился в том, что компьютерная система
обесточена .

2.
Установил местоположение процессора
и изучил организацию системы его
охлаждения. По маркировке определите
тип процессора и фирму-изготовителя.IntelPentium
II Processor (233Mhz-333MHz), два процессора Pentium II
для модели P2L97-DS;

Сопроцессор:
Внутренний сопроцессор Pentium II

3.Установил
местоположение разъемов для установки
модулей оперативной памяти. Выяснил их
количество и тип используемых модулей
(DIMM или SIMM) ,установиа количество
контактов.

Четыре
168-выводных слота DIMM, поддерживающих
планки по 16, 32, 64, 128, 256, 512 или 1024MB памяти
SDRAMобщей емкостью до 4GB, поддержкой
режима ECC и тактовой частотой 100/133 MHz. На
плату допускается установка только
регистровой SDRAM, незначительно отличающейся
по стоимости от обычной SDRAM

4.Установил
местоположение слотов для установки
плат расширения. Выяснила их количество
и тип (ISA, VLB, PCI, AGP), установите количество
контактов. Зафиксируйте их различия по
форме и цвету

Разъем 
шины

Цвет

 Размер

  ISA

черный

длинный

 PCI

 белый

средний

AGP

коричневый

короткий

5.
Установил местоположение микросхемы
ПЗУ. По наклейке на ней определила
производителя системы BIOS данного
компьютера.BIOS:
Award AGP BIOS с
поддержкой ACPI,
DMI, Green, PlugandPlay режимов, 1M-bit Flash-память в
модели P2L97 и 2Mbit в моделях P2L97-S и P297L-DS.

6.
Установил местоположение микросхем
системного комплекта (чипсета). По
маркировке определила тип комплекта и
фирму-изготовителя.

7.
Заполнил отчетные таблицы:

   

  Изготовитель

  Модель

  Процессор

  IntelPentiumIIProcessor
(233Mhz-333MHz)

  P2L97-DS

  Чипсет

   Intel’s 440LXAGPset

  ServerWorks
LE 3.0

  Система
BIOS

  Award AGPBIOS

  P2L97
и 2Mbit в моделях P2L97-S и P297L-DS

  Количество 
разъемов модулей оперативной памяти

  Количество 
слотов для установки плат
расширения

  SIMM

  DIMM

  ISA

  PCI

  AGP

  2
слота

4
слота   

  2
слота ISA

 4
слотов PCI

1
слот AGP

КОНТРОЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ

1.
Типы электронных плат управления работой
компьютера.
 Для
упрощения подключения устройств
электронные схемы IBM PC состоят из
нескольких модулей электронных плат.
На основной плате компьютера — системной,
или материнской, плате — обычно
располагаются основной микропроцессор,
сопроцессор, оперативная память и шина.
Схемы, управляющие внешними устройствами
компьютера (контроллеры или
адаптеры),находятся на отдельных платах,
вставляющихся в унифицированные разъемы
(слоты) на материнской плате. Через эти
разъемы контроллеры устройств подключаются
непосредственно к системной магистрали
передачи данных в компьютере — шине.
Таким образом, наличие свободных разъемов
шины обеспечивает возможность добавления
к компьютеру новых устройств. Чтобы
заменить одно устройство другим
(например, устаревший адаптер монитора
на новый), надо просто вынуть соответствующую
плату из разъема и вставить вместо нее
другую. Несколько сложнее осуществляется
замена самой материнской платы.

2.
Основные
характеристики материнской
платы.
 Материнская
плата – основная плата персонального
компьютера. 
Именно на материнской
плате монтируются все основные устройства
компьютера, к ней же подключается внешнее
оборудование вычислительной
машины.
Основные характеристики
современных материнских плат: 1)
компания-производитель; 
2) тип
установленного на плате чипсета; 3) тип
и быстродействие поддерживаемых платой
процессоров; 
4) тип и быстродействие
поддерживаемых платой модулей оперативной
памяти; 
5) наличие и количество
слотов для подключения встроенного
оборудования; 
6) наличие и
количество портов для подключения
периферийных устройств; 
7) форм-фактор. 

3.Устройства,
расположенные на материнской плате, их
характеристики.
 На
материнской плате размещаются: 1)
процессор – основная микросхема,
выполняющая большинство математических
и логических операций; 2) микропроцессорный
комплект (чипсет) – набор микросхем,
управляющих работой внутренних устройств
компьютера и определяющих основные
функциональные возможности материнской
платы; 3) шины – наборы проводников, по
которым происходит обмен сигналами
между внутренними устройствами
компьютера; 4) оперативная память –
набор микросхем, предназначенных для
временного хранения данных, когда
компьютер выключен; 5) постоянное
запоминающее устройство – микросхема,
предназначенная для длительного хранения
данных, в том числе и когда компьютер
выключен; 6) разъемы для подключения
дополнительных устройств.

4.
Характеристики
шин — тип подключаемых устройств, скорость
передачи данных.
 XT-Bus
— шина архитектуры XT — первая в семействе
IBM PC. Относительно проста, поддерживает
обмен 8-разрядными данными внутри
20-разрядного адресного пространств,
работает на частоте 4.77 МГц. Совместное
использование линий IRQ в общем случае
невозможно. ISA (архитектура промышленного
стандарта) — основная шина на компьютерах
типа PC AT. Является расширением XT-Bus,
разрядность — 16/24, тактовая частота — 8
МГц, предельная пропускная способность
— 5.55 Мб/с. Разделение IRQ невозможно. EISA
(расширенная ISA) — функциональное и
конструктивное расширение ISA. Платы
EISA имеют более высокую ножевую часть
разъема с дополнительными рядами
контактов. Разрядность — 32/32, работает
на частоте 8 МГц. Предельная пропускная
способность — 32 Мб/с. Поддерживает
BusMastering — режим управления шиной со
стороны любого из устройств на шине,
имеет систему арбитража для управления
доступом устройств на шине, позволяет
автоматически настраивать параметры
устройств, возможно разделение каналов
IRQ и DMA. MCA (микроканальная архитектура)
— шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не
совместима ни с одной другой, разрядность
— 32/32. Поддерживает BusMastering, имеет арбитраж
и автоматическую конфигурацию, синхронная,
предельная пропускная способность — 40
Мб/с. VLB (локальная шина стандарта VESA) —
32-разрядное дополнение к шине ISA.
Разрядность — 32/32, тактовая частота —
25..50 МГц, предельная скорость обмена —
130 Мб/с. PCI (соединение внешних компонент)
— развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима
ни с какими другими, разрядность — 32/32,
тактовая частота — до 33 МГц, пропускная
способность — до 132 Мб/с, поддержка
BusMastering и автоконфигурации. PCMCIA (ассоциация
производителей плат памяти для
персональных компьютеров) — внешняя
шина компьютеров класса NoteBook. Предельно
проста, разрядность — 16/26, поддерживает
автоконфигурации, возможно подключение
и отключение устройств в процессе работы
компьютера. 

5.
Контроллеры.

Электронные
схемы, управляющие различными устройствами
компьютера, называются контроллерами.
Во всех компьютерах имеются контроллеры
для управления клавиатурой, монитором,
дисководами для дискет, жестким диском
и т.д. В современных компьютерах многие
контроллеры входят в состав материнской
платы. Такие контроллеры называются
встроенными или интегрированными (в
материнскую плату). Шины. При вставке в
разъем материнской платы контроллер
подключается к шине — магистрали передачи
данных между оперативной памятью и
контроллерами. В современных компьютерах
обычно имеются две шины:

·
шина ISA для контроллеров низкоскоростных
устройств;

·
шина PCI для обмена данными с высокоскоростными
устройствами.

Каждый
контроллер может быть подключен лишь
к той шине, на которую он рассчитан.
Поэтому разъемы различных шин сделаны
разными, чтобы их нельзя было перепутать.
Контроллеры портов ввода-вывода.
Контроллер портов ввода-вывода соединяется
кабелями с разъемами на задней стенке
компьютера, через которые к компьютеру
подключаются принтер, мышь и другие
устройства.

Ада́птер  —
приспособление, устройство или деталь,
предназначенные для соединения устройств,
не имеющих иного совместимого способа
соединения.

studfiles.net

2.1. Основные характеристики шины

Разрядность
шины

определяется числом параллельных
проводников, входящих в нее. Первая шина
ISA
для IBM
PC
была восьмиразрядной, т. е. по ней можно
было одновременно передавать 8 бит.
Системные шины современных ПК, например,
Pentium
IV
— 64-разрядные.

Пропускная
способность

шины
определяется количеством байт информации,
передаваемых по шине за секунду. Для
определения пропускной способности
шины необходимо умножить тактовую
частоту шины на ее разрядность. Например,
для 16-разрядной шины ISA
пропускная способность определяется
так:

(16
бит • 8,33 МГц): 8 = 16,66 Мбайт/с.

При
расчете пропускной способности, например
шины AGP,
следует учитывать режим ее работы:
благодаря увеличению в два раза тактовой
частоты видеопроцессора и изменению
протокола передачи данных удалось
повысить пропускную способность шины
в два (режим 2х) или в четыре (режим 4х)
раза, что эквивалентно увеличению
тактовой частоты шины в соответствующее
число раз (до 133 и 266 МГц соответственно).

Внешние
устройства к шинам подключаются
посредством интерфейса
(
Interface

сопряжение)
,
представляющего собой совокупность
различных характеристик какого-либо
периферийного устройства ПК, определяющих
организацию обмена информацией между
ним и центральным процессором.

К
числу таких характеристик относятся
электрические и временные параметры,
набор управляющих сигналов, протокол
обмена данными и конструктивные
особенности подключения. Обмен данными
между компонентами ПК возможен только
если интерфейсы этих компонентов
совместимы.

2.2. Стандарты шин пк

Принцип
IBM-совместимости
подразумевает стандартизацию интерфейсов
отдельных компонентов ПК, что, в свою
очередь, определяет гибкость системы
в целом, т.е. возможность по мере
необходимости изменять конфигурацию
системы и подключать различные
периферийные устройства. В случае
несовместимости интерфейсов используются
контроллеры. Кроме того, гибкость и
унификация системы достигаются за счет
введения промежуточных стандартных
интерфейсов, таких как интерфейсы
последовательной и параллельной передачи
данных. Эти итерфейсы необходимы для
работы наиболее важных периферийных
устройств ввода и вывода.

Системная
шина предназначена для обмена информацией
между CPU,
памятью и другими устройствами, входящими
в систему. К системным шинам относятся:

GTL,
имеющая разрядность 64 бит, тактовую
частоту 66, 100 и 133 МГц;

EV6,
спецификация которой позволяет повысить
ее тактовую частоту до 377 МГц.

Шины
ввода/вывода совершенствуются в
соответствии с развитием периферийных
устройств ПК. В табл. 2.5 представлены
характеристики некоторых шин ввода/вывода.

Шина
ISA
в
течение многих лет считалась стандартом
ПК, однако и до сих пор сохраняется в
некоторых ПК наряду с современной шиной
PCI.
Корпорация Intel
совместно с Microsoft
разработала стратегию постепенного
отказа от шины ISA.
Вначале планируется исключить ISA-разъемы
на материнской плате, а впоследствии

Таблица
2.5

Характеристики шин ввода/вывода

Шина

Разрядность,
бит

Тактовая
частота, МГц

Пропускная
способность, Мбайт/с

ISA
8-разрядная

08

8,33

0008,33

ISA
16-разрядная

16

8,33

0016,6

EISA

32

8,33

0033,3

VLB

32

33

0132,3

PCI

32

33

0132,3

PCI
2.1

64-разрядная

64

66

0528,3

AGP
(ix)

32

66

0262,6

AGP
(2x)

32

66×2

0528,3

AGP
(4x)

32

66×2

1056,6

исключить
слоты ISA
и подключать дисководы, мыши, клавиатуры,
сканеры к шине USB,
а винчестеры, приводы CD-ROM,
DVD-ROM
— к шине IEEE
1394. Однако наличие огромного парка ПК
с шиной ISA
и соответствующих комплектующих
позволяет предполагать, что 16-разрядная
шина ISA
будет востребована еще на протяжении
некоторого времени.

Шина
EISA
стала
дальнейшим развитием шины ISA
в направлении повышения производительности
системы и совместимости ее компонентов.
Шина не получила широкого распространения
в связи с ее высокой стоимостью и
пропускной способностью, уступающей
пропускной способности появившейся на
рынке шины VESA.

Шина
VESA,
или
VLB,
предназначена
для связи CPU
с быстрыми периферийными устройствами
и представляет собой расширение шины
ISA
для обмена видеоданными. Во времена
преобладания на компьютерном рынке
процессора CPU
80486 шина VLB
была достаточно популярна, однако в
настоящее время ее вытеснила более
производительная шина PCI.

Шина
PCI
была
разработана фирмой Intel
для процессора Pentium
и представляет собой совершенно новую
шину. Основополагающим принципом,
положенным в основу шины PCI,
является применение так называемых
мостов (Bridges),
которые
осуществляют связь между шиной PCI
и другими типами шин. В шине PCI
реализован принцип Bus
Mastering,
который подразумевает способность
внешнего устройства при пересылке
данных управлять шиной (без участия
CPU).
Во время передачи информации устройство,
поддерживающее Bus
Mastering,
захватывает шину и становится главным.
В этом случае центральный процессор
освобождается для решения других задач,
пока происходит передача данных. В
современных материнских платах тактовая
частота шины PCI
задается как половина тактовой частоты
системной шины, т.е. при тактовой частоте
системной шины 66 МГц шина PCI
будет работать на частоте 33 МГц. В
настоящее время шина PCI
стала фактическим стандартом среди шин
ввода/вывода. На рис. 2.6 дана архитектура
шины PCI.

Рис.
2.6.

Архитектура шины PCI

Шина
AGP

высокоскоростная локальная шина
ввода/вывода, предназначенная исключительно
для нужд видеосистемы.

Она
связывает видеоадаптер (ЗБ-акселератор)
с системной памятью ПК. Шина AGP
была разработана на основе архитектуры
шины РС1, поэтому она также является
32-разрядной. Однако при этом у нее есть
дополнительные возможности увеличения
пропускной способности, в частности,
за счет использования более высоких
тактовых частот. Если в стандартном
варианте 32-разрядная шина PCI
имеет тактовую частоту 33 МГц, что
обеспечивает теоретическую пропускную
способность PCI
33 х 32= 1056 Мбит/с= 132 Мбайт/с, то шина AGP
тактуется сигналом с частотой 66 МГц,
поэтому ее пропускная способность в
режиме 1х составляет 66 х 32 = 264 Мбайт/с; в
режиме 2х эквивалентная тактовая частота
составляет

Рис.
2.7.

Архитектура шины USB

132
МГц, а пропускная способность — 528
Мбайт/с; в режиме 4х пропускная способность
около 1 Гбайт/с.

Шина
USB
была
разработана лидерами компьютерной и
телекоммуникационной промышленности
Compaq,
DEC,
IBM,
Intel,
Microsoft
для подключения периферийных устройств
вне корпуса PC.
Скорость обмена информацией по шине
USB
составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К
компьютерам, оборудованным шиной USB,
можно подключать такие периферийные
устройства, как клавиатура, мышь,
джойстик, принтер, не выключая питания.
Шина USB
поддерживает технологию Plug
& Play.
При подсоединении периферийного
устройства его конфигурирование
осуществляется автоматически. Все
периферийные устройства должны быть
оборудованы разъемами USB
и подключаться к ПК через отдельный
выносной блок, называемый USB-хабом,
или концентратором, с помощью которого
к ПК можно подключить до 127 периферийных
устройств. Архитектура шины USB
представлена на рис. 2.7.

Шина
SCSI
(
Small
Computer
System
Interface)
обеспечивает
скорость передачи данных до 320 Мбайт/с
и предусматривает подключение к одному
адаптеру до восьми устройств: винчестеры,
приводы CD-ROM,
сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной
особенностью шины SCSI
является то, что она представляет собой
кабельный шлейф. С шинами PC
(ISA
или PCI)
шина SCSI
связана через хост-адаптер
(
Host
Adapter).
Каждое
устройство, подключенное к шине, имеет
свой идентификационный номер (ID).
Любое устройство, подключенное к шине
SCSI,
может инициировать обмен с другим
устройством.

На
рис. 2.8 показано подключение периферийных
устройств к ПК с помощью шины SCSI.
Существует широкий диапазон версий
SCSI,
начиная от первой версии SCSI
I,
обеспечивающей максимальную пропускную
способность 5 Мбайт/с, и до версии Ultra
320 с максимальной пропускной способностью
320 Мбайт/с. С шиной SCSI
может конкурировать шина IEEE
1394.

Шина
IEEE
1394

это стандарт высокоскоростной локальной
последовательной шины, разработанный
фирмами Apple
и Texas
Instruments.
Шина IEEE
1394 предназначена для обмена цифровой
информацией между ПК и другими электронными
устройствами, особенно для подключения
жестких дисков и устройств обработки
аудио- и видеоинформации, а также работы
мультимедийных приложений. Она способна
передавать данные со скоростью до 1600
Мбит/с, работать одновременно с несколькими
устройствами, передающими данные с
разными скоростями, как и SCSI.
Как и USB,
шина IEEE
1394 полностью поддерживает технологию
Plug
& Play,
включая возможность установки компонентов
без отключения питания ПК.

Рис.
2.8.

Шина SCSI
с подключенными устройствами

Подключать
к компьютеру через интерфейс IEEE
1394 можно практически любые устройства,
способные работать с SCSI.
К ним относятся все виды накопителей
на дисках, включая жесткие, оптические,
CD-ROM,
DVD,
цифровые видеокамеры, устройства записи
на магнитную ленту и многие другие
периферийные устройства. Благодаря
таким широким возможностям, эта шина
стала наиболее перспективной для
объединения компьютера с бытовой
электроникой. В настоящее время уже
выпускаются адаптеры IEEE
1394 для шины PCI.

studfiles.net

Структура и стандарты шин ПК




Основным компонентом каждого ПК является материнская (системная) плата. На ней размещены все его основные элементы – процессор, оперативная память, видеокарта, контроллеры, а также слоты и разъёмы для подключения внешних периферийных устройств. Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной. Шина, связывающая только два устройства, называется портом. В качестве примера, рассмотрим структуру, например, такой шины ПК:

 

Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью, так называемых мостов, реализованных на одной из микросхем Chipset.

Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:

системная шина используется микросхемами Chipset для пересылки информации к процессору и обратно;

шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между процессором и внешней кэш-памятью;

шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью и процессором;

шины ввода-вывода используются для обмена информацией с периферийными устройствами.

 

Шины ввода-вывода подразделяются на локальные и стандартные. Локальная шина ввода-вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами и др.) и процессором. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI Express (в прошлом использовалась шина AGP – Accelerated Graphics Port).

Стандартная шина ввода-вывода используется для подключения более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время широко используется шина USB.

Компоненты шины

Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:

линии для обмена данными (шина данных). Шина данных обеспечивает обмен данными между процессором, картами расширения, установленными в слоты и памятью. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК. Компьютеры с процессором семейства Pentium имеют 64-разрядную шину данных.



линии для адресации данных (шина адреса). Шина адреса служит для указания адреса какого-либо устройства, с которым процессор производит обмен данными. Каждый компонент ПК, каждый порт ввода-вывода и ячейка RAM имеют свой адрес.

линии управления данными (шина управления). По шине управления передается ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждение приема данных, аппаратного прерывания , управления и других. Все сигналы шины управления предназначены для обеспечения передачи данных.

контроллер шины, осуществляет управление процессом обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы, либо в виде совместимого набора микросхем – Chipset.

 

Основные характеристики шины

Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в неё. Первая шина ISA для IBM PC была 8-разрядной, т.е. по ней можно было одновременно передавать 8 бит. Системные шины для современных ПК, например, Pentium IV – 64 – разрядные.

Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, если разрядность шины 64, а тактовая частота 66 МГц, то пропускная способность = 8 (байт) * 66 МГц = 528 Мбайт/сек.

Частота шины — это тактовая частота, с которой происходит обмен данными по шине.

Внешние устройства подключаются к шинам посредством интерфейса.

Стандарты шин ПК

Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры.

 

Системная шина (FSB – Front Side Bus) это шина предназначена для обмена информацией между процессором, памятью и другими устройствами, входящими в систему. К системным шинам относятся GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц; EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.




Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК.

Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, однако и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. Вначале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключать дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM, DVD-ROM – к шине IEEE 1394.

Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направлении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.

Шина VESA или VLB, предназначена для связи процессора с быстрыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными. Во времена преобладания на компьютерном рынке процессора CPU 80486, шина VLB была достаточно популярна, однако в настоящее время ее вытеснила более производительная шина PCI.

Шина РСI (Peripheral Component Interconnect bus – взаимосвязь периферийных компонентов) была разработана фирмой Intel для процессора Pentium. Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия процессора). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода.

Шина AGP — высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер с системной памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот. Если в стандартном варианте 32-разрядная шина PCI имеет тактовую частоту 33 МГц, что обеспечивает теоретическую пропускную способность PCI 33 х 32= 1056 Мбит/с = 132 Мбайт/с, то шина AGP тактируется сигналом с частотой 66 МГц, поэтому ее пропускная способность в режиме 1х составляет, 66 х 32 = 264 Мбайт/сек; в режиме 2х эквивалентная тактовая частота составляет 132 МГц, а пропускная способность — 528 Мбайт/сек.; в режиме 4х пропускная способность около 1 Гбайт/сек.

PCI Express – В 2004 году компанией Intel была разработана последовательная шина PCI-Express с пропускной способностью около 4 Гб/сек. Каждому устройству, подключенному к этой шине отводится собственный канал со скоростным показателем 250Мб/сек. При этом можно использовать сразу несколько каналов, например, при передаче данных к видеокарте. Также к плюсам данной шины можно отнести «горячую замену» любого подключенного к ней устройства, даже не выключая питания системного блока. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и PCI, ожидается, что PCI Express заменит эти шины в персональных компьютерах.

Шина USB (Universal Serial Bus) была разработана для подключения среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Например, скорость обмена информацией по шине USB 2.0 составляет 45 Мбайт/с – 60 Мбайт/сек. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Шина USB поддерживает технологию Plug & Play. При подсоединении периферийного устройства его конфигурирование осуществляется автоматически.

Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Существует широкий диапазон версий SCSI, начиная от первой версии SCSI I, обеспечивающей максимальную пропускную способность 5 Мбайт/с, и до версии Ultra 320 с максимальной пропускной способностью 320 Мбайт/сек.

Шина UDMA (Ultra Direct Memory Access – прямое подключение к памяти). UDMA обеспечивает передачу данных с жесткого диска, со скоростью до 33,3 Мб/сек в режиме 2 и 66,7 Мб/сек в режиме 4.

Шина IEEE 1394 — это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбит/сек, работать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI. Как и USB, шина IEEE 1394 полностью поддерживает технологию Plug & Play, включая возможность установки компонентов без отключения питания ПК. Подключать к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройства, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устройства записи на магнитную ленту и многие другие периферийные устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой.

Последовательный и параллельный порты

Такие устройства ввода и вывода, как клавиатура, мышь, монитор и принтер, входят в стандартную комплектацию ПК. Все периферийные устройства ввода должны коммутироваться с ПК таким образом, чтобы данные, вводимые пользователем, могли не только корректно поступать в компьютер, но и в дальнейшем эффективно обрабатываться. Для обмена данными и связи между периферией (устройствами ввода/вывода) и модулем обработки данных (материнской платой) может быть организована параллельная или последовательная передача данных.

Параллельный порт. В ПК, как правило, 2 параллельных порта: LPT1 и LPT2. К ним можно подключать принтеры и сканеры. В настоящее время LPT порты используются редко, современные принтеры и сканеры в основном подключаются к универсальным USB портам.

Последовательные порты.В ПК, как правило, 4 последовательных порта: COM1 COM4. Это устаревшие порты, они редко используются в современных ПК. К ним можно подключать: мышь старой конструкции (с механическим шариком) и некоторые другие медленные устройства.

PS/2 – порт для подключения клавиатуры и мыши, получивший в своё время широкое рас­про­стра­не­ние и до сих пор имеющийся во многих современных компьютерах.

Универсальный USBпорт.К USB-портам подключаются разнообразные устройства, от принтеров и сканеров до флэш-накопителей и внешних дисков, а также видеокамеры и веб-камеры, фотоаппараты, телефоны, музыкальные плейеры и пр.

 

Слоты ПК

Для того, чтобы системная плата могла взаимодействовать с другими, отдельно вставляющимся платами, используются специальные гнезда, которые называются слотами.

Слоты стандарта PCI. PCI – это стандарт не только слота, но и самой шины (канал, по которому передается информация между устройствами компьютера). Уже долгое время слоты PCI служат для подключения внешних устройств (звуковая плата, сетевая карта и др. контроллеры). Слотов PCI на современных платах три, четыре. Найти их очень легко – они самые короткие и обычно белого цвета, разделенные перемычкой на две неравные части. Сегодня слоты PCI сочетаются с новыми слотами PCI-Express (используются для подключения видеокарт).

Слоты стандарта PCI Express. PCI-Express имеет два типа слотов для подключения дополнительных плат:

— короткие PCI-Express x1 (скорость передачи данных – 250 Мб/с)

— длинные PCI-Express x16 (до 4 Гб/с) – для подсоединения видеокарты.

Слоты для установки оперативной памяти – их легко различить среди всех разъемов, они снабжены специальными замочками-защелками. На плате их может быть от двух до четырех, что позволяет установить от 512 Мб до 4 Гб оперативной памяти. Слоты жестко привязаны к типу оперативной памяти, т.е. в слот, предназначенный для памяти DDR2 нельзя вставить память типа DDR3. Иногда на одной системной плате бывает установлено несколько слотов для разных типов памяти.

 

 











infopedia.su

Типы и характеристики стандартных шин

Типы
и характеристики стандартных шин,
используемых в настоящее время,
приведены в таблице 10.1.

Табл. 10.1

Характеристики
стандартных шин.

Тип/назначение

Разрядность

Тактовая частота
(МГц)

Пропускная
способность (Мб/с)

ISA/общая

16

8

16

EISA/общая

32

8

33

VLB
(VESA)

32

40

130

VLB2/локальная

64

40

400

PCI/ввод/вывод

32

33, 66

120, 133

SBUS/ввод/вывод

32, 64

20, 25

80, 100

MBUS/процессор-память

64

50

125 (400)

XDBUS/процессор-память

64

50

310 (400)

AGP/локальная
графическая

32

133

533

PCI-X

64

133

1060

Системная
шина ISA

(Industry Standard Architecture) впервые стала
применяться в ПК IBM PC/AT на базе процессора
12826. Данная шина позволяет передавать
параллельно 16 бит данных и обращаться
к 16 Мбайт системной памяти. В современных
компьютерах используется как шина
ввода/вывода для организации связи с
медленно действующими периферийными
устройствами. С появлением процессоров
i386, i486 системная шина ISA стала «узким
местом» ПК на их основе.

Системная
шина EISA

(Extended Industry Standard Architecture), разработанная
в 1988 году, обеспечивает адресное
пространство в 4 Гбайта, 32-битовую
передачу данных, тактируется частотой
около 8 Мгц, имеет максимальную
теоретическую скорость передачи данных
33 Мбайт/с и совместима с шиной ISA.

Шина
МСА
также
обеспечивает 32-разрядную передачу
данных, тактируется частотой 10 МГц, но
не совместима с шиной ISA и используется
только в компьютерах компании IBM.

Локальная
шина VESA-Local-Bus

(VLB) предназначалась для увеличения
быстродействия видеоадаптеров и
контроллеров дисковых накопителей. Она
подключалась непосредственно к процессору
i486, и только к нему. После появления
процессора Pentium ассоциация VESA приступила
к работе над новым стандартом VLB версии
2, который предусматривает использование
64-битовой шины данных и увеличение
количества разъемов расширения. Ожидаемая
скорость передачи данных — до 400 Мбайт/сек.

Шина
PCI
(Peripheral
Component Interconnection) в первом варианте
использовалась как локальная шина и
предназначалась для тех же целей, что
и предыдущая шина (VLB). В действующем
втором варианте шина PCI относится к
шинам ввода/вывода. В данном случае
соединение шин центрального процессора
и PCI осуществляется через так называемую
РС1-перемычку, мост PCI или контроллер,
которые согласуют шину центрального
процессора с шиной PCI. Это означает, что
PCI может работать с процессорами различных
платформ и поколений.

Шина
VME
приобрела
большую популярность как шина ввода/вывода
в рабочих станциях и серверах на базе
RISC-процессоров. Эта шина высоко
стандартизирована, имеет несколько
версий этого стандарта: VME32, VME64.

В
однопроцессорных и многопроцессорных
рабочих станциях и серверах на основе
микропроцессоров архитектуры SPARC
одновременно используются несколько
типов шин: Sbus,
Mbus
и
XDBus
, причем
шина Sbus применяется в качестве шины
ввода/вывода, a Mbus и XDBus — в качестве шин
для объединения большого числа процессоров
и памяти.

Локальная
шина AGP

(Accelerated Graphics
Port)
первоначально предназначалась
исключительно для графики и была способна
повысить производительность
видео-приложений. Для
использования технологии AGP необходим
набор микросхем Intel 440LX, который позволяет
разгрузить сравнительно «узкую»
(133 Мб/с) шину PCI от жадного на ресурсы
видеоадаптера и подключить последний
к специально предназна­ченной для
него более «широкой» (528 Мб/с) шине
AGP. На долю же PCI остаются более медленные
устройства, функционирование которых
существенно улучшается благодаря
отключению от шины более быстродействующих
устройств, то и дело создающих «пробки»
в стремительном потоке данных. Набор
440LX не только имеет поддержку AGP, но и
допускает использование в машинах на
базе Pentium II быстродействующей памяти
SDRAM, которая обеспечивает более высокую
производительность, чем ОЗУ типа EDO
DRAM, применяемое в машинах Pentium II со старым
набором микросхем.

PCI-X
— расширение

шины PCI, которая работает на тактовой
частоте 133 МГц. Шина PCI-X обладает обратной
совместимостью с PCI, требует нового
набора микросхем Intel 450 NX, кроме того,
благодаря новой схеме обмена регистр-регистр
достигается пропускная способность
1,06 Гб/с (8 Гбит/с), что обеспечивает почти
шестикратный выигрыш в производительности.
В первую очередь PCI-X предназначена для
подключения высокопроизводительных
адаптеров типа Gigabit Ethernet, Ultra 3SCSI и Fibre
Channel (FC-AL).

В целом же шинная
архитектура настольного ПК нового (на
ближайшие два-три года) поколения
содержит несколько шин с различной
пропускной способностью:

  • шины (1Гб/с),
    соединяющей ядро Pentium II с кэш-памятью
    второго уровня,

  • трех шин (528 Мб/с),
    соединяющих новый набор AGPset с ядром
    процессора, SDRAM и графическим акселератором,

  • шины PCI (133 Мб/с).

Применение такой
шиной организации увеличивает
быстродействие компьютеров при выполнении
целочисленных операций, действий с
плавающей запятой и работе с
мультимедиа-приложениями.

studfiles.net

15 Организация шины usb, типы передачи данных

Физ. интерфейс USB состоит
из 4 проводников: 2 для питания
внеш. ус-ва (VCC и GND)
и 2 сигнальных проводника (DATA+
и DATA-).

Через проводники питания передается
постоянное напряжение ≈ 5В с нагрузочной
способностью максимум 500 мА.

Сигнальные проводники называются DATA+
и DATA-
и управляют связью между главным
(компьютер) и устройством. Сигналы в
этих проводниках являются двунаправленными.
Уровни напряжения — дифференциальные:
когда DATA+
имеет высокий уровень, тогда DATA-
находится на низком уровне. Однако,
имеются некоторые случаи, когда DATA+
и DATA-
имеют один и тот же уровень, например,
при EOP (конец
пакета).

Шина строго ориентирована, имеет понятие
«главное устройство» (хост, он же USB
контроллер) и «периферийные устройства».

Шина имеет древовидную топологию, посколько ПУ
может быть разветвитель (hub),
в свою очередь имеющий несколько
нисходящих разъемов.

USB подразумевает
4 типа передачи: передача управления,
передача прерывания, изохронная передача
и передача потока.

Управляющий тип предназначен для обмена
с ус-вом короткими
пакетами «вопрос-ответ». Любое ус-во имеет
управляющий канал 0, который позволяет
ПО ОС прочитать краткую инф-ию об ус-ве,
в том числе коды производителя и модели,
исп. для выбора драйвера, и список других
оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять
короткие пакеты и в том, и в другом
направлении, без получения на них
ответа/подтверждения, но с гарантией
времени доставки. Исп. в ус-вах ввода
(клавиатуры/мыши/джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять
пакеты без гарантии доставки и без
ответов/подтверждений, но с гарантированной
скоростью доставки. Исп. для передачи
аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки
каждого пакета, поддерживает автоматическую
приостановку передачи данных по нежеланию
устройства (переполнение или опустошение
буфера), но не дает гарантий скорости и
задержки доставки. Исп. в принтерах и
сканерах.

16 Протокол обмена, форматы пакетов шины usb

Пакет — ряд
взаимосвязанных и передаваемых
битов инф-ии,
предназначенных для вып.
заданной функции и имеющих строго
заданный формат, в котором в общем случае
указаны идентификатор пакета, передаваемые
данные заданного размера и контрольные
биты. Идентификатор
пакета USB
 — начальное
поле в пакете, опред.
тип пакета, его формат и способ выявления
ошибок.

После определения нового устройства
главный начинает связь в соответствии
с физическим протоколом USB. Протокол
USB, в отличие от УАПП, основан на синхронной
передаче данных. Синхронизация передатчика
и приемника необходима для осуществления
связи. Синхронизация выполняется путем
передачи небольшого заголовка «образцовая
синхронизация», который предшествует
передаче данных. Данный заголовок
представляет собой прямоугольные
импульсы (101010), за ними передаются два
0, а затем данные.

Уведомление об окончании передачи
данных выполняется с помощью передачи
сигнала «конец пакета»
(EOP). EOPпередается
путем установки низких уровней на обеих
линиях данных DATA+
и DATA-. EOP передается
непродолжительное время (минимум два
периода скорости данных). После этого,
выполняется следующая транзакция.

Данные, которые передаются между
образцовой синхронизацией и EOP,
закодированы в коде NRZI.

Время шины делится на периоды, в начале
периода контроллер передает всей шине
пакет «начало периода». Далее в течение
периода передаются пакеты прерываний,
потом изохронные в требуемом количестве,
в оставшееся время в периоде передаются
управляющие пакеты и в последнюю очередь
поточные.

Активной стороной шины всегда является
контроллер, передача пакета данных от
устройства к контроллеру реализована
как короткий вопрос контроллера и
длинный, содержащий данные, ответ
устройства. Расписание движения пакетов
для каждого периода шины создается
совместным усилием аппаратуры контроллера
и ПО драйвера, для этого многие контроллеры
используют крайне сложный DMA со сложной
DMA-программой, формируемой драйвером.

studfiles.net

Типы шин современного пк и их характеристика

    1. Системные шины

Основной
обязанностью системной шины является
переда­ча информации между базовым
микропроцессором и осталь­ными
электронными компонентами компьютера.
По этой шине осуществляется также
адресация устройств и происхо­дит
обмен специальными служебными сигналами.
Таким об­разом, упрощенно системную
шину можно представить как совокупность
сигнальных линий, объединенных по их
назна­чению (данные, адреса, управление).
Передачей информации по шине управляет
одно из подключенных к ней устройств
или специально выделенный для этого
узел, называемый ар­битром шины.

Системная
шина IBM PC и IBM PC/XT была предназначена. Для
одновременной передачи только 8 бит
информации, так как используемый в
компьютерах микропроцессор 18088 имел 8
линий данных. Кроме того, системная шина
включала 20 адресных линий, которые
ограничивали адресное пространство
пределом в 1 Мбайт. Для работы с внешними
устройствами в этой шине были предусмотрены
также 4 линии аппаратных прерываний
(IRQ) и 4 линии для требования внешними
устройствами прямого доступа в память
(DMA, Direct Memory Access). Для подключения плат
расширения использовались специальные
62-контактные Разъемы. Заметим, что
системная шина и микропроцессор
синхронизиоовались от одного тактового
генератора с частотой 4,77 МГц. Таким
образом, теоретически скорость передачи
дан­ных могла достигать более 4,5
Мбайта/с.

      1. Шина isa

В
компьютерах PC/AT, использующих микропроцессор
i80286, впервые стала применяться новая
системная шина ISA (Industry Standard Architecture),
полностью реализующая возможности
упо­мянутого микропроцессора. Она
отличалась наличием дополни­тельного
36-контактного разъема для соответствующих
плат рас­ширения. За счет этого
количество адресных линий было увели­чено
на четыре, а данных — на восемь. Теперь
можно было пере­давать параллельно
уже 16 разрядов данных, а благодаря 24
ад­ресным линиям напрямую обращаться
к 16 Мбайтам системной памяти. Количество
линий аппаратных прерываний в этой шине
было увеличено с 7 до 15, а каналов DMA — с
4 до 7. Надо отме­тить, что новая системная
шина ISA полностью включала в себя
возможности старой 8-разрядной шины, то
есть все устройства, используемые в
PC/XT, могли без проблем применяться и в
PC/AT 286. Системные платы с шиной ISA уже
допускали воз­можность синхронизации
работы самой шины и микропроцессо­ра
разными тактовыми частотами, что
позволяло устройствам, выполненным на
платах расширения, работать медленнее,
чем базовый микропроцессор. Это стало
особенно актуальным, когда тактовая
частота процессоров превысила 10—12 МГц.
Теперь сис­темная шина ISA стала работать
асинхронно с процессором на частоте 8
МГц. Таким образом, максимальная скорость
передачи теоретически может достигать
16 Мбайт/с.

3.1.2. Шина eisa

С
появлением новых микропроцессоров,
таких, как i80386 и i486, стало очевидно, что
одним из вполне преодолимых препят­ствий
на пути повышения производительности
компьютеров с этими микропроцессорами
является системная шина ISA. Дело в том,
что возможности этой шины для построения
высокопроиз­водительных систем
следующего поколения были практически
исчерпаны. Новая системная шина должна
была обеспечить наи­больший возможный
объем адресуемой памяти, 32-разрядную
передачу данных, в том числе и в режиме
DMA, улучшенную систему прерываний и
арбитраж DMA, автоматическую конфи­гурацию
системы и плат расширения. Такой шиной
для IBM PC-совместимых
компьютеров стала EISA (Extended Industry Standard
Architecture). Заметим, что системные платы с
шиной EISA первоначально были ориентированы
на вполне конкретную область применения
новой архитектуры, а именно на компьютеры,
осна­щенные высокоскоростными
подсистемами внешней памяти на жестких
магнитных дисках с буферной кэш-памятью.
Такие ком­пьютеры до сих пор используются
в основном в качестве мощ­ных
файл-серверов или рабочих станций.

В
EISA-разъем на системной плате компьютера
помимо, разу­меется, специальных
EISA-плат может вставляться либо 8-, либо
16-разрядная плата расширения,
предназначенная для обыкновенной PC/AT
с шиной ISA. Это обеспечивается простым,
но поистине гениальным конструктивным
решением. EISA-разъе­мы имеют два ряда
контактов, один из которых (верхний)
ис­пользует сигналы шины ISA, а второй
(нижний) — соответствен­но EISA. Контакты
в соединителях EISA расположены так, что
рядом с каждым сигнальным контактом
находится контакт «Зем­ля».
Благодаря этому сводится к минимуму
вероятность генера­ции электромагнитных
помех, а также уменьшается восприим­чивость
к таким помехам.

Шина
EISA позволяет адресовать 4-Гбайтное
адресное про­странство, доступное
микропроцессорам 180386/486. Однако дос­туп
к этому пространству могут иметь не
только центральный процессор, но и платы
управляющих устройств типа bus master —
главного абонента (то есть устройства,
способные управлять пе­редачей данных
по шине), а также устройства, имеющие
возможность организовать режим DMA.
Стандарт EISA поддерживает многопроцессорную
архитектуру для «интеллектуальных»
устройств (плат), оснащенных собственными
микропроцессорами. Поэтому данные,
например, от контроллеров жестких
дисков, графических контроллеров и
контроллеров сети могут обрабаты­ваться
независимо, не загружая при этом основной
процессор. Теоретически максимальная
скорость передачи по шине

EISA
в так называемом пакетном режиме (burst
mode) может достигать 33 Мбайт/с. В обычном
(стандартном) режиме она не превосхо­дит,
разумеется, известных значений для ISA.

На
шине EISA предусматривается метод
централизованного Управления,
организованный через специальное
устройство — системный арбитр. Таким
образом поддерживается использова­ло
ведущих устройств на шине, однако
возможно также предоставление шины
запрашивающим устройствам по циклическому
принципу.

Как
и для шины ISA, в системе EISA имеется 7
каналов DMA. выполнение DMA-функций полностью
совместимо с аналогичными операциями
на ISA-шине, хотя они могут происходить
и несколько быстрее. Контроллеры DMA
имеют возможность под­держивать 8-,
16- и 32-разрядные режимы передачи данных.
В общем случае возможно выполнение
одного из четырех циклов обмена между
устройством DMA и памятью системы. Это
ISA-совместимые циклы, использующие для
передачи данных 8 так­тов шины; циклы
типа А, исполняемые за б тактов шины;
циклы типа В, выполняемые за 4 такта
шины, и циклы типа С (или burst DMA), в которых
передача данных происходит за один такт
шины. Типы циклов А, В и С поддерживаются
8-, 16- и 32-разрядными устройствами, причем
возможно автоматическое изменение
раз­мера (ширины) данных при передаче
в не соответствующую раз­меру память.
Большинство ISA-совместимых устройств,
исполь­зующих DMA, могут работать почти
в 2 раза быстрее, если они будут
запрограммированы на применение циклов
А или В, а не стандартных (и сравнительно
медленных) ISA-циклов. Такая про­изводительность
достигается только путем улучшения
арбитража шины, а не в ущерб совместимости
с ISA. Приоритеты DMA в системе могут быть
либо «вращающимися» (переменными),
либо жестко установленными. Линии
прерывания шины ISA, по которым запросы
прерывания передаются в виде перепадов
уровней напряжения (фронтов сигналов),
сильно подвержены импульсным помехам.
Поэтому в дополнение к привычным сигналам
прерываний на шине ISA, активным только
по своему фронту, в системе EISA предусмот­рены
также сигналы прерываний, активные по
уровню. Причем для каждого прерывания
выбор той или иной схемы активности
может быть запрограммирован заранее.
Собственно прерывания, активные по
фронту, сохранены в EISA только для
совместимо­сти со «старыми»
адаптерами ISA, обслуживание запросов
на пре­рывание которых производит
схема, чувствительная к фронту сиг­нала.
Понятно, что прерывания, активные по
уровню, менее под­вержены шумам и
помехам, нежели обычные. К тому же
(теоре­тически) по одной и той же
физической линии можно передавать
бесконечно большое число уровней
прерывания. Таким образом, одна линия
прерывания может использоваться для
нескольких запросов.

Для
компьютеров с шиной EISA предусмотрено
автоматическое конфигурирование
системы. Каждый изготовитель плат
расширения для компьютеров с шиной EISA
поставляет вместе этими платами и
специальные файлы конфигурации.
Информация из этих файлов используется
на этапе подготовки системы

работе,
которая заключается в разделении
ресурсов компьютера между отдельными
платами. Для «старых» плат адаптеров
пользователь должен сам подобрать
правильное положение DIP-перекдючателей
(рис. 25) и перемычек, однако сервисная
программа на EISA-компьютерах позволяет
отображать установленные положе­ния
соответствующих переключателей на
экране монитора и дает некоторые
рекомендации по правильной их установке.
Помимо этого в архитектуре EISA
предусматривается выделение опреде­ленных
групп адресов ввода-вывода для конкретных
слотов шины — каждому разъему расширения
отводится адресный диа­пазон 4 Кбайта,
что также позволяет избежать конфликтов
между отдельными платами EISA.

Заметим,
что компьютеры, использующие системные
платы с шиной EISA, достаточно дорогие. К
тому же шина по-прежнему тактируется
частотой около 8—10 МГц, а скорость
передачи уве­личивается в основном
благодаря увеличению разрядности шины
данных.

studfiles.net