что такое в компьютере, частота, функции и другое / Справочник :: Бингоскул
Аппаратные компоненты компьютера для обмена информацией объединяются между собой разнообразными проводниками. Группы этих кабелей или дорожек на системной плате называются магистралями, шинами. В компьютерной архитектуре различают два вида таких магистралей: системные и локальные. Рассмотрим подробнее, что такое шина в компьютере, зачем нужна, какие выполняет функции. Разберёмся с её характеристиками.
Системная шина: что это такое в информатике
Front Side Bus, FSB, системная шина – это магистраль, совокупность линий, обеспечивающих взаимодействие центрального процессора (ЦП) с электронными компонентами (оперативная, кэш-память). По ней устройства обмениваются служебными сигналами, адресуются. Эти проводники передачи информации идут параллельно, имеют аналогичное предназначение, физическую и логическую реализацию. В ноутбуках и компьютерах шина находится на материнской плате.
Локальная шина служит для взаимодействия процессора с контроллерами периферийных устройств: накопителей, графического адаптера.
Подключение FSB реализуется по следующей схеме:
- Микропроцессор соединяется с системным контроллером материнской платы, который называют северным мостом.
- В состав северного моста входят: контроллеры ОЗУ, шина высокоскоростных периферийных устройств (видеокарта).
Менее производительное оборудование подключается к южному мосту, который соединяется с северным посредством специальной магистрали – внутренней шины. Объединение южного и северного мостов называют чипсетом.
Получается, системная шина персонального компьютера обеспечивает взаимодействие ЦП и чипсета.
Разновидности
FSB можно представить как совокупность трёх магистралей или уровней их представления. Это шина:
- Данных – предназначена для обмена информацией между центральным процессором и внутренними устройствами компьютера.
- Адреса – используется для пересылки обрабатываемых данных между узлами устройства, по ней информация передаётся в ЦП, считывается из него.
- Управления – магистраль для отправки управляющих сигналов, которые обеспечивают взаимодействие блоков компьютера между собой, с периферийными устройствами.
FSB различает четыре основных типа сигналов для управления работой устройств: запись, чтение, обмен с памятью, периферией.
Основная функция системной шины состоит в организации взаимодействия, информационного обмена между ЦП и внутренними компонентами ПК. Их архитектура зависит от модели материнской платы, используемого на ней набора логики, разрядности, типа процессора.
Северный мост определяет частоту системной шины, максимальный объём оперативной памяти, её стандарт. На материнских платах с интегрированным видеоядром к функциям FSB добавляется управление видеоадаптером.
Типы FSB
В компьютерах используются следующие виды системных шин.
BSB – объединяет процессор с кэшем второго уровня, где применяется двойная шина DIB.
GTL и GTL+ – логика с частотой до 1,6 ГГц. Первая разработана для процессоров Pentium II и отличается работой при пониженном напряжении, чем экономит электрическую энергию. Вторая – её усовершенствование – создана для Pentium IV.
DMI – разработка Intel для объединения мостов материнских плат с сокетом LGA 1156 с встроенным контроллером памяти. Пропускная способность достигает 2 ГБ/с.
QPB – наиболее распространённая FSB, способная передавать 4 блока информации либо пару адресов за один такт. При ширине 64 бита за такт пересылает до 256 бит или 32 байт информации. Обеспечивает пропускную способность – до 8,5 ГБ/с.
HyperTransport – высокоскоростная двунаправленная последовательно-параллельная FSB от AMD с мизерными задержками. Отличается оригинальной схемой соединений, способами объединения тоннелей и мостов.
QuickPath Interconnect (QPI) – последовательная FSB от Intel для объединения процессоров в мультипроцессорных системах, переноса данных между ЦП и чипсетом.
Создана как альтернатива HyperTransport. Применяется на материнских платах с сокетами LGA 1366 и 1156.
Остальные интерфейсы вроде MCA, EISA, ISA устарели.
К локальным шинам относят PCI, PCIe, USB, SATA.
Параметры системной шины
FSB имеет непосредственное влияние на производительность компьютера.
- Частота системной шины показывает скорость, с которой та способна предавать информацию.
- Разрядность или ширина – количество данных (бит), которые магистраль пропускает через себя за один такт. Для современных материнских плат это 128-512 бит, реже – 1024 бита.
Частота FSB определяет быстродействие процессора. Каждому ЦП присущ свободный (разблокированный) или заблокированный множитель – коэффициент, который умножается на частоту шины. Например, FSB работает на частоте 200 МГц, множитель процессора равен 16. Его внутренняя (реальная) частота равняется 200 * 16 = 3200 МГц или 3,2 ГГц. У большинства ЦП, кроме дорогих моделей, рассчитанных на любителей разгона и геймеров, множитель заблокирован.
Их быстродействие определяется частотой FSB.
Тесты
Каково назначение шин ПК:
- Передача информации в процессор.
- Считывание результатов обработки с процессора.
- Информационный обмен между компонентами компьютера.
- Управление работой процессора.
Перечислите основные характеристики шин ПК:
- Разрядность и версия.
- Пропускная способность и частота.
- Разрядность и частота.
- Пропускная способность и разрядность.
Шина в компьютере — это:
- Интерфейс для объединения периферийных устройств.
- Магистраль для обмена информацией и управляющими сигналами.
- Канал связи между ЦП и памятью.
- Линия связи между мостами материнской платы.
Системная шина, что это такое?
Здравствуйте, уважаемые читатели блога Pc-information-guide.ru. Очень часто на просторах интернета можно встретить много всякой компьютерной терминологии, в частности — такое понятие, как «Системная шина».
Но мало кто знает, что именно означает этот компьютерный термин. Думаю, сегодняшняя статья поможет внести ясность.
Системная шина (магистраль) включает в себя шину данных, адреса и управления. По каждой их них передается своя информация: по шине данных — данные, адреса — соответственно, адрес (устройств и ячеек памяти), управления — управляющие сигналы для устройств. Но мы сейчас не будем углубляться в дебри теории организации архитектуры компьютера, оставим это студентам ВУЗов. Физически магистраль представлена в виде многочисленных дорожек (контактов) на материнской плате.
Я не случайно на фотографии к этой статье указал на надпись «FSB». Дело в том, что за соединение процессора с чипсетом отвечает как раз шина FSB, которая расшифровывается как «Front-side bus» — то есть «передняя» или «системная». И ее частота является важным параметром, на который обычно ориентируются при разгоне процессора, например.
Существует несколько разновидностей шины FSB, например, на материнских платах с процессорами Intel шина FSB обычно имеет разновидность QPB, в которой данные передаются 4 раза за один такт.
Если речь идет о процессорах AMD, то там данные передаются 2 раза за такт, а разновидность шины имеет название EV6. А в последних моделях CPU AMD, так и вовсе — нет FSB, ее роль выполняет новейшая HyperTransport.
Итак, между чипсетом и центральным процессором данные передаются с частотой, превышающей частоту шины FSB в 4 раза. Почему только в 4 раза, см. абзац выше. Получается, если на коробке указано 1600 МГц (эффективная частота), в реальности частота будет составлять 400 МГц (фактическая). В дальнейшем, когда речь пойдет о разгоне процессора (в следующих статьях), вы узнаете, почему необходимо обращать внимание на этот параметр. А пока просто запомните, чем больше значение частоты, тем лучше.
Кстати, надпись «O.C.» означает, буквально «разгон», это сокращение от англ. Overclock, то есть это предельно возможная частота системной шины, которую поддерживает материнская плата. Системная шина может спокойно функционировать и на частоте, существенно ниже той, что указана на упаковке, но никак не выше нее.
Вторым параметром, характеризующим системную шину, является пропускная способность. Это то количество информации (данных), которая она может пропустить через себя за одну секунду. Она измеряется в Бит/с. Пропускную способность можно самостоятельно рассчитать по очень простой формуле: частоту шины (FSB) * разрядность шины. Про первый множитель вы уже знаете, второй множитель соответствует разрядности процессора — помните, x64, x86(32)? Все современные процессоры уже имеют разрядность 64 бита.
Итак, подставляем наши данные в формулу, в итоге получается: 1600 * 64 = 102 400 МБит/с = 100 ГБит/с = 12,5 ГБайт/с. Такова пропускная способность магистрали между чипсетом и процессором, а точнее, между северным мостом и процессором. То есть системная, FSB, процессорная шины — все это синонимы. Все разъемы материнской платы — видеокарта, жесткий диск, оперативная память «общаются» между собой только через магистрали. Но FSB не единственная на материнской плате, хотя и самая главная, безусловно.
Как видно из рисунка, Front-side bus (самая жирная линия) по-сути соединяет только процессор и чипсет, а уже от чипсета идет несколько разных шин в других направлениях: PCI, видеоадаптера, ОЗУ, USB. И совсем не факт, что рабочие частоты этих подшин должны быть равны или кратны частоте FSB, нет, они могут быть абсолютно разные. Однако, в современных процессорах часто контроллер ОЗУ перемещается из северного моста в сам процессор, в таком случае получается, что отдельной магистрали ОЗУ как бы не существует, все данные между процессором и оперативной памятью передаются по FSB напрямую с частотой, равной частоте FSB.
Пока что это все, спасибо.
Компьютерные шины — ITfreetraining
В этом видео я рассмотрю шины, которые используются внутри компьютера. Шина — это канал связи, который позволяет данным перемещаться между различными компонентами внутри компьютера. Понимание того, как работают автобусы, поможет вам лучше понять, чего вы можете достичь с помощью компьютера.
Это поможет вам определить, где могут возникнуть потенциальные узкие места в производительности системы, когда компьютер находится под нагрузкой.
Что такое автобус?
Для начала рассмотрим вопрос, что такое компьютерная шина или, как ее еще называют, системная шина? Шина внутри компьютера представляет собой группу электрических проводов, по которым передается сигнал. На материнской плате эти провода называются дорожками.
По шине передаются данные, но вам необходимо контролировать движение данных и определять, куда они идут.
Для этого типичная системная шина делится на три части. Первая часть — это шина данных. Эта шина несет данные. Компьютерный автобус работает так же, как обычный автобус, используемый для перевозки людей. В обычном автобусе будет ограниченное количество мест. Системная шина будет иметь ограниченное количество битов, которые она может отправить за один раз. Например, 32-битная шина может отправлять 32 бита одновременно.
Думайте об этом как об автобусе с 32 местами, и для того, чтобы автобус уехал, в нем должны быть заняты все 32 места. 32-битная шина всегда отправляет сразу 32 бита данных, ни больше, ни меньше.
Следующим шагом является то, что данные должны знать, куда они идут. Это достигается за счет использования адресной шины. Адресная шина, по сути, сообщает компьютеру, куда идут данные. Например, переход в основную память или в память на устройстве. Об этом далее в видео.
И, наконец, шина управления. Шина управления определяет, когда отправляются данные. Без какого-либо контроля компьютер не смог бы определить, когда данные отправлены и когда они завершены. Предыдущие данные будут смешиваться с новыми данными, что приведет к ошибкам передачи.
Пример простой шины
Чтобы лучше понять шину, давайте рассмотрим простой пример того, как может работать шина. В старые времена вычислений именно так работали автобусы. Позже в видео мы увидим проблемы с использованием автобуса, спроектированного таким образом, и то, как современные автобусы по-разному работают для решения этих проблем.
Для начала предположим, что адресная шина имеет 16 проводов. Это позволит нам получить доступ к 64 килобайтам памяти, что по сегодняшним меркам немного. Теперь предположим, что у нас есть 16-битная шина данных. По шине данных можно одновременно отправить или получить 16 бит, что составляет два байта.
Наконец, у нас есть шина управления. В этом примере всего четыре провода. Это простой пример, и, как правило, у вас будет больше. Но для этого примера есть подтверждение чтения, записи, передачи и провод тактового сигнала.
Тактовый сигнал определяет время отправки данных. Провода чтения и записи определяют, отправляются или принимаются данные, а провод подтверждения передачи определяет, прошли ли данные нормально. Таким образом, по существу, установите адресную шину на адрес, который вы хотите читать или записывать, размещать или получать свои данные на шине данных и использовать управляющие провода, чтобы определить, когда начать передачу, какой тип передачи, будь то чтение или Напишите, и если он был получен.
Это очень простой пример, который вы можете найти на очень старом компьютере, но он не без проблем. Учтите, что в этом примере у нас 36 проводов. Рассмотрим теперь, что мы хотели отправить 32 или 64 бита одновременно. Это значительно увеличило бы количество необходимых проводов, однако дополнительные провода — не единственная проблема, которую это может создать.
Последовательный и параллельный
Это подводит нас к теме последовательного и параллельного. Последовательная передача — это когда данные передаются по одному каналу. Каждый бит следует за предыдущим битом, как в «следуй за лидером». Параллельный — это когда несколько каналов используются одновременно. Думайте об этом как о линейном танце, когда все выстраиваются в линию и танцуют синхронно друг с другом
В старые времена вычислений последовательный интерфейс был первой технологией, которая использовалась, но была очень медленной. Чтобы повысить скорость, несколько каналов были объединены вместе для увеличения скорости.
Рассмотрим этот пример: передаются четыре бита. Первый использует последовательный, а второй — параллельный. Между битами в передаче есть небольшой промежуток. Трудно точно рассчитать время работы электроники на высокой скорости, поэтому иногда при передаче на высокой скорости могут возникать небольшие задержки.
Теперь рассмотрим наш пример линейного танца. Если бы вы ускорили музыку, все в очереди должны были бы соответствовать музыке. По мере того, как музыка становится быстрее, это становится все труднее и труднее. При параллельной связи все данные должны поступить в пункт назначения, прежде чем можно будет отправить какие-либо другие. Если все каналы не синхронизированы точно, передачу необходимо замедлить, чтобы сохранить синхронизацию, что ограничивает скорость, с которой может работать параллель.
В случае с серийным номером, если вы рассмотрите пример «следуй за лидером», если человек в очереди будет двигаться медленнее других, эффект будет таким, что все позади этого человека также замедлятся. Гораздо проще синхронизировать один канал, чем пытаться синхронизировать несколько каналов друг с другом.
По мере совершенствования электроники скорость последовательной связи увеличивалась и, таким образом, стала быстрее, чем параллельная связь. По этим причинам последовательные передачи начали заменять параллельную связь.
В более новых компьютерах вы обнаружите, что последовательная связь заменила параллельную для большинства шин компьютера, включая шины ЦП.
Это обеспечивает более высокую скорость, а также требует меньше проводов для соединения устройств. Модули памяти по-прежнему используют параллельную связь; возможно, однажды это изменится, но вы обнаружите, что почти все остальное в наши дни — это последовательная связь.
PCI Express (последовательный пример)
Чтобы лучше понять, как работает последовательная связь, я буду использовать PCI Express в качестве примера. Существует несколько различных способов реализации последовательной связи; однако вы обнаружите, что они аналогичны тому, как реализован PCI Express.
В этом примере я буду использовать PCI Express на 1 слот. Этот слот имеет только одну полосу движения, что упрощает понимание. Каждый слот PCI Express имеет несколько контактов для питания и других функций. Каждая полоса будет иметь восемь проводов, которые используются для передачи данных.
Первые четыре предназначены для отправки данных. Из этих четырех проводов первые два предназначены для отправки, а последние два — для заземления.
В некоторых случаях может быть только один провод заземления, а второй провод может быть зарезервирован.
Вам может быть интересно, почему есть два провода отправки, когда используется последовательная связь. Причина в том, что два провода проложены рядом друг с другом, чтобы уменьшить искажение данных из-за помех. При отправке данных измеряется разница между двумя сигналами. Поскольку оба провода расположены рядом друг с другом, они оба будут одинаково подвержены помехам, и, таким образом, разница останется неизменной даже при достаточно высоких помехах. Прокладка дополнительного провода — это небольшая плата за уменьшение помех и, следовательно, за увеличение объема передаваемых данных.
Тот же принцип применяется к проводам приема – четыре провода, два из которых для приема и два для заземления. Использование двух приемных проводов электрически уменьшает помехи и, таким образом, увеличивает скорость передачи данных.
В старых автобусах для экономии проводов шина может работать в обе стороны.
По сути, переключатель будет щелкнут, чтобы определить, принимает или отправляет шина. В настоящее время вы обнаружите, что автобусы будут использовать отдельные провода для отправки и получения.
Следующим моментом, который необходимо рассмотреть, является то, как данные отправляются из слота PCI Express. Это достигается с помощью пакетов. Пакет содержит заголовок от 96 до 128 бит и объем данных переменной длины до четырех килобайт. Отправляемые данные всегда кратны 32 битам.
Заголовок содержит адрес и другую информацию о конфигурации. Все отправляемые данные содержат дополнительные биты, которые используются для проверки ошибок. Используемая версия PCI Express определяет, сколько дополнительных данных необходимо для проверки ошибок.
Наличие адреса в заголовке означает, что для адресной шины не требуются отдельные провода, как это требовалось на предыдущих компьютерах. Вы можете видеть, что использование последовательной связи значительно уменьшило количество необходимых проводов.
Если вы хотите еще больше увеличить скорость, вы просто добавляете дополнительные полосы. Например, при использовании слота PCI Express на 16 имеется 16 линий трафика, входящих и исходящих из слота.
Вы заметите, что нет провода для тактового сигнала. В PCI Express нет внешнего тактового сигнала, поскольку тактовый сигнал встроен в сам сигнал данных. Это одно из больших преимуществ последовательной связи. Поскольку данные не должны совпадать с тактовым сигналом, не имеет значения, что данные, проходящие через него, работают с немного разными скоростями. Другой конец просто обработает его со скоростью, с которой он его получит.
Следующий момент, который следует рассмотреть, это то, что происходит, когда у вас есть несколько устройств, чипов и шин, которые соединены вместе. Здесь есть потенциально разные устройства с разной скоростью, и могут передаваться большие объемы данных.
Буферизация и ожидание
Для согласования скоростей между различными устройствами и компонентами используются методы буферизации и состояния ожидания.
Рассмотрим этот пример.
Учтите, что у вас есть микросхема северного моста. Северный мост подключен к процессору. В этом примере есть две конвейерные ленты, которые представляют собой каналы данных. Две конвейерные ленты выходят из северного моста, который передает данные на графический процессор и южный мост. Поскольку графическому процессору или графическому процессору требуется много данных, нередко он напрямую подключается к северному мосту или самому процессору.
Поскольку ЦП является самым быстрым компонентом любой компьютерной системы, он будет довольно быстро отправлять данные на северный мост. Шины к другим компонентам будут медленнее, чем ЦП, поэтому для согласования скоростей используется буфер.
По сути, когда данные поступают, северный мост берет данные из буфера и помещает их на шину. Если шины немного не синхронизированы, данные остаются в буфере до тех пор, пока их нельзя будет поместить на шину. Имея небольшие задержки в буферах, это позволяет избежать рассинхронизации шин друг с другом.
Проблема возникает при заполнении буфера. Когда это происходит, входящие данные необходимо остановить, иначе они будут потеряны. Это делается путем отправки управляющего сигнала на шину, говорящего ей остановиться. Это называется состоянием ожидания. Как только буфер освобождается, шина запускается снова.
Процессор, являющийся самым быстрым компонентом компьютера, часто находится в состоянии ожидания. Для предотвращения перехода ЦП в состояние ожидания используется ряд различных методов проектирования, но вы можете сделать только некоторые из них.
Вы можете начать понимать, почему компьютер может быть сильно загружен, а загрузка процессора низкая. Компьютер находится под нагрузкой, но нагрузка не в процессоре. Узкие места потенциально могут возникать в любом месте компьютерной системы. Понимание того, как работают автобусы, поможет вам лучше понять, где могут возникнуть эти узкие места. Иногда из-за разных скоростей шин переход с SATA 2 на SATA 3 или установка карты расширения в другой слот может сильно повлиять на производительность вашего компьютера.
Внутренние и внешние шины
Шины в компьютере могут быть как внутренними, так и внешними. Внутренние шины, как правило, представляют собой высокоскоростные шины, находящиеся внутри компьютера. Примеры включают шину, которая соединяет ЦП, память и чипы, такие как северный мост.
Внешние шины соединяют устройства вне компьютера. Эти автобусы обычно медленнее, чем внутренние автобусы. Примеры включают USB, Firewire и SCSI. SCSI можно использовать для подключения устройств вне компьютера; однако его также можно использовать для подключения устройств внутри компьютера.
Некоторые шины могут быть как внутренними, так и внешними. Примером этого является PCI Express. PCI Express может использоваться внутри компьютера, а также может использоваться для подключения устройств, внешних по отношению к компьютеру. Вы обнаружите, что в шине, которая поддерживает обе, внешние скорости, как правило, будут ниже, чем те, которые могут быть достигнуты внутри компьютера.
Шина хранения
Вы также можете встретить термин «шина хранения». Шина хранения — это просто шина, предназначенная для связи с устройствами хранения, такими как жесткие диски, оптические устройства и твердотельные накопители. Вы также можете встретить термин «Host Bus Adapter» или HBA. Это относится к адаптеру или устройству, которое обеспечивает шину для устройств хранения. Термин обычно используется в серверах и устройствах хранения.
Для доступа к устройствам в 80-х был очень популярен параллельный интерфейс ATA или PATA. Он также был известен как IDE, расшифровывающийся как Integrated Drive Electronics. После того, как он был представлен, в него были внесены улучшения, поэтому его также можно назвать Enhanced IDE.
В настоящее время этот интерфейс устарел, но вы можете обнаружить, что на вашей материнской плате есть этот разъем. Он может иметь одно из трех названий. Независимо от того, какое имя используется, поскольку это старая технология, современные материнские платы будут поддерживать все старые и новые возможности интерфейса.
Так что, если вы используете современную материнскую плату, не беспокойтесь о том, как называется соединение, оно будет поддерживать все новые и старые возможности интерфейса.
В настоящее время вы, скорее всего, будете использовать соединение SATA для подключения устройств хранения на вашем компьютере. SATA — это последовательное соединение, а IDE — параллельное. Раньше в вычислениях параллельные вычисления были быстрее, чем последовательные. Однако по мере того, как скорость компьютеров начала увеличиваться, синхронизация параллельных соединений стала сложнее. Было обнаружено, что лучших результатов можно добиться, используя последовательные соединения, а не параллельные.
Другим широко используемым соединением является SCSI. Это расшифровывается как «Интерфейс системы малого компьютера». Традиционно устройства SCSI стоят дороже, поэтому SCSI используется только в серверах или высокопроизводительных рабочих станциях.
Интерфейс SCSI менялся много раз. Поэтому вам необходимо убедиться, что у вас есть правильный интерфейс и кабель для используемого вами устройства SCSI. Традиционно SCSI был параллельным, но теперь он стал последовательным. Существуют и другие типы используемых шин хранения, но это основные, с которыми вы столкнетесь.
Карты расширения
Последний пункт, который я хотел бы затронуть, это карты расширения. Здесь показан пример карты расширения PCI Express на 1. Плата расширения получит тактовый сигнал от материнской платы. Все слоты расширения имеют стандартную тактовую частоту. Если бы разные материнские платы использовали разные тактовые частоты, то необходимо было бы производить разные карты расширения для поддержки каждой разной тактовой частоты. Теперь это означает, что для каждого типа слота необходимо изготовить только одну плату расширения.
Это создает проблему, заключающуюся в том, что производитель застрял на этой тактовой частоте, и она может не подходить для их нужд. По этой причине вы обнаружите, что многие карты расширения имеют собственный кварцевый генератор. Кристалл используется для генерации тактовой частоты. Наличие кристалла на плате расширения позволяет производителю платы расширения создавать свою собственную тактовую частоту, полностью независимую от тактовых частот, используемых на материнской плате.
Плата расширения по-прежнему должна синхронизировать свои передачи с тактовой частотой, заданной материнской платой. Он делает это с помощью буферов и состояний ожидания, как в предыдущем примере с северным мостом.
Для питания кристалла плата расширения получает питание 12 и 3,3 вольта от материнской платы. Это будет первый набор контактов на плате расширения. Не все контакты будут силовыми, но их большое количество. Эта мощность позволяет плате расширения питать кристалл для генерации собственного тактового сигнала.
Теперь вы должны понимать, что компьютерная система использует несколько шин для связи устройств друг с другом. Буферы используются для того, чтобы устройства с разной скоростью могли взаимодействовать друг с другом. Если одновременно поступает слишком много данных, используется состояние ожидания, чтобы временно остановить передачу данных.
На этом видео от ITFreeTraining заканчивается. Надеюсь, это помогло вам лучше понять, что делают шины внутри компьютерной системы. До следующего видео от нас, я хотел бы поблагодарить вас за просмотр.
Ссылки
«Официальное руководство по базовому учебному курсу CompTIA A+ (экзамен 220-1001)», глава 3, позиция 6269-6554, 7999-8198
«Руководство по сертификационному экзамену CompTIA A+, девятое издание», стр. 240–243
«Шина (вычисления)» https://en.wikipedia.org/wiki/Bus_(computing)
«Адресная шина» https://en.wikipedia.org/wiki/Address_bus
«Шина управления» https://en.wikipedia.org/wiki/Control_bus
«Состояние ожидания» https://en.wikipedia.org/wiki/Wait_state
«Весело и просто PCIE — как работает протокол PCI Express» https://www.youtube.com/watch?v=sRx2YLzBIqk
«Изображение PCI Express» https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:PCI_Express.svg
Кредиты
Тренер: Остин Мейсон http:// ITFreeTraining.com
Голосовой талант: HP Lewis http://hplewis. com
Обеспечение качества: Бретт Бэтсон http://www.pbb-proofreading.uk
Знакомство с коммуникационными каналами
Компьютеры — это усовершенствованные машины, которые постоянно передают данные, управляющие сигналы, адреса и даже питание нескольких компонентов. Но понимание того, как все это работает, приводит нас к изучению компьютерных шин.
Но что такое компьютерные шины? Используются ли устройства в качестве каналов связи? Или они берут на себя больше обязанностей в компьютерной системе? В этой статье мы рассмотрим границы этих устройств и исследуем их важность.
Что такое компьютерные шины?
Компьютеры — это увлекательные системы со сложной конструкцией. Интересно, что они содержат несколько внешних и внутренних компонентов с физическими соединениями. Что еще? Эти части могут обмениваться данными через проводные сети, проходящие через компьютерную систему.
Ноутбук
Так как мы называем эти провода? По правде говоря, эти провода и есть то, что мы называем компьютерными шинами. И они являются важными устройствами, отвечающими за функционирование компьютерной системы. Однако компьютерные шины могут иметь две формы: электрические провода или проводные кабели.
Что касается электрических проводов, производители часто встраивают их в материнскую плату. И вы можете увидеть их на обратной стороне печатной платы. Кроме того, на общую производительность системы могут влиять несколько факторов, таких как ширина шины, скорость и архитектура.
Важность системы компьютерных шин
Компьютерные шины являются обычными коммуникационными путями, используемыми в компьютерных системах. Они позволяют информации перемещаться от одного компонента компьютера к другому. Кроме того, системы компьютерных шин включают в себя сеть шин, которые соединяют все в компьютерной системе.
Что еще более важно, они состоят из наборов проводов, образующих соединения, передающие данные и другие команды от ЦП к другим компонентам, подключенным к системе. Кроме того, скорость, ширина и производительность шины имеют решающее значение для производительности системы.
Какие существуют типы компьютерных шин?
Системы компьютерных шин могут использовать разные шины. Но это зависит от необходимой функции и цели. В связи с этим мы можем классифицировать компьютерные шины на основе следующих факторов:
- Тип передаваемых данных (адрес, данные и управляющие сигналы)
- Подключение набора микросхем ЦП (через южный или северный мост)
- Подключенные компоненты (ОЗУ, устройства ввода и вывода, ЦП и т. д.)
- Расположение компонентов (внешняя и внутренняя шины)
Давайте посмотрим поближе.
Тип передаваемых данных
Мы можем разделить компьютерные шины на три типа в этой категории. Они включают в себя шину данных, управления и адресную шину.
Шина данных
Шины данных — это проводные соединения, управляющие передачей данных между ЦП компьютера, периферийными устройствами и другим оборудованием. Интересно, что они обладают многими особенностями, но наиболее важным является ширина шины.
ЦП
Ширина шины данных определяет количество битов, которое она может передавать одновременно. Например, 32-битная шина данных может одновременно передавать 32 бита данных от ЦП к компонентам системы.
Кроме того, наиболее распространенные ширины шины данных, которые вы можете найти, включают 8, 16, 32 и 64 бита. Кроме того, более широкая ширина шины приведет к более быстрому потоку данных и повышению производительности системы.
Шина управления
Каждый ЦП оснащен блоком управления, который управляет работой других подключенных компонентов. По правде говоря, управляющая шина отвечает за передачу этих управляющих сигналов от одной части системы к другой.
Кроме того, ЦП использует шину управления для связи с другими частями компьютерной системы. Обычно мы подключаем эти устройства через кабели или печатные платы (например, материнские платы).
С другой стороны, этим компонентам также нужна управляющая шина для передачи сигналов на ЦП.
ЦП на материнской плате
Кроме того, шины управления являются двунаправленными и могут помочь синхронизировать управляющие сигналы от ЦП к внутренним и внешним компонентам. Некоторые сигналы, передаваемые по этой компьютерной шине, включают в себя сигналы разрешения байтов, записи, чтения памяти, состояния и сигналов прерывания устройства.
Адресная шина
Компьютерные программы часто содержат несколько инструкций, предписывающих ЦП выполнять требуемые задачи. Что еще? Затем операционная система активирует инструкции программы и передает данные в основную память.
Интересно, что ЦП выполняет инструкции программы, извлекая их из оперативной памяти системы. Однако компьютерная система может выполнять эти функции и без адресной шины.
В то время как ЦП отправляет управляющие сигналы по шине управления, микропроцессор отправляет по адресной шине адрес ячейки памяти (где выполнить инструкцию).
Подключенные компоненты
Мы также можем классифицировать компьютерные шины в соответствии с подключенными компонентами. Основываясь на этой классификации, у нас есть три типа шин, включая шину расширения, системную и входную.0003
выходные шины.
Шина расширения
Слоты расширения с оперативной памятью
Шины расширения соединяют важные внутренние компоненты системы, такие как слоты PCI/PCI Express и микропроцессоры. Кроме того, они содержат дополнительные компоненты, такие как звуки и графические карты, которые повышают общую производительность системы.
Системная шина
Этот тип шины можно назвать главной шиной. Почему? Потому что системная шина состоит из шины адреса, даты и управления. Но это не все. Он соединяет несколько важных внутренних компонентов на материнской плате компьютерной системы.
Обычно к этим аппаратным компонентам относятся внутренние дополнительные карты (графические и звуковые), ЦП, ОЗУ, материнская плата, внутренний жесткий диск и сетевые карты. Кроме того, системные шины можно рассматривать как параллельный набор проводов, соединяющий два или более автономных компонента компьютерной системы.
Наконец, они могут передавать команды управления устройством, данные и адреса памяти.
Шина ввода-вывода
Шины ввода-вывода соединяют важные компоненты внутренней системы, такие как память, ОЗУ, ЦП и другие устройства. Что еще более важно, тип шины выполняет эту функцию через южный мост контроллера ввода и вывода.
Расположение компонентов
Расположение компонентов помогает разделить типы шин на внутренние и внешние шины компьютера. Давайте посмотрим поближе.
Внутренняя шина
Как следует из названия, внутренние шины служат связующим звеном между различными внутренними компонентами, такими как ОЗУ, микропроцессор, дисковая память и набор микросхем (северный мост и южный мост).
Внешняя шина
С другой стороны, внешние шины могут подключать несколько периферийных устройств, таких как внешние жесткие диски, мониторы, принтеры и клавиатуры.
Каковы функции компьютерной шины?
Компьютерные шины могут выполнять различные функции в зависимости от типа. Интересно, что автобусы имеют особую конструкцию, по которой передаются сигналы и данные. Некоторые из наиболее распространенных функций включают в себя:
- Обмен данными
- Подача питания на различные компоненты
- Адресация
- Совместное использование системного времени компьютера
- Отправка управляющих сигналов.
Почему важны ширина шины, скорость и пропускная способность?
Как упоминалось ранее, ширина шины определяет объем передаваемых данных. Шины состоят из групп кабелей, каждая из которых может передавать 1 бит. Следовательно, они состоят из нескольких пар, что позволяет битам перемещаться группами по шине.
Кроме того, скорость шины является еще одним важным фактором, определяющим производительность. Кроме того, вы можете определить его по частоте и выразить в герцах. Обычно мы называем скорость шины FSB (Front Side Bus). На самом деле FSB соединяет микросхему контроллера памяти (северный мост) с процессором.