Структура и стандарты шин ПК Шина Bus
Структура и стандарты шин ПК Шина (Bus) – совокупность проводников на материнской плате, по которым. происходит обмен информацией между двумя и более устройствами * Шина, связывающая только два устройства, называется портом
Деление по функциональному назначению: используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU Шины вводавывода ► подразделяются на стандартные, локальные, периферийные ◄ Шины ПК Шина памяти Системная шина ▼ предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью ◄ Шина кэшпамяти (или шина CPU) используется микросхемами Chipset для пересылки информации к CPU и обратно
Шина Архитектура шины : Контроллер шины Шина управления ▼ Обеспечивает обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью RAM. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК.
Характеристики шины Шина Разрядность ▼ Определяется количеством проводников связи в шине, то есть числом бит, которое может быть передано по шине одновременно. Тактовая частота ▼ Частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи.
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; EV 6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.
Шина PCI – самый распространенный и универсальный интерфейс для подключения различных устройств. Конструктивно разъем шины на системной плате состоит из двух следующих подряд секций по 64 контакта. С помощью этого интерфейса к материнской плате подключаются видеокарты, звуковые карты, модемы и другие устройства
Архитектура шины PCI
Шина AGP – интерфейс для подключения видеоадаптера. Шина AGP обеспечивает высочайшую скорость передачи графических данных.
Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема
Конфигурация системы с шиной AGP : AGP
Шина SCSI Это универсальные периферийные интерфейсы для любых классов внешних устройств, фактически SCSI является упрощенным вариантом системной шины компьютера
Шина PCI Еxpress • Последовательная системная шина общего назначения. • Как правило, в настольных системах присутствует 1 слот PCI Express 16 x (предназначен для установки видеокарты; заменяет разъем AGP) и до 4 слотов PCI Express 1 x; • серверные платы и платы, предназначенные для рабочих станций, кроме того имеют слоты PCI Express 4 x и 8 x.
Шина SCSI с подключенными устройствами : SCSI
Универсальная последовательная шина USB Внешняя шина, поддерживающая установку самонастраивающихся устройств Plug and Play. Включение и выключение устройств USB проводится без завершения работы или перезапуска компьютера.
К одному порту USB можно подключить до 127 периферийных устройств, включая динамики, телефоны, дисководы компакт-дисков, джойстики, магнитофоны, клавиатуры, сканеры и камеры. Порт USB обычно располагается сзади компьютера рядом с последовательным или параллельным портом.
Архитектура шины USB
IEEE 1394 Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между ПК и другими электронными устройствами (цифровыми видеокамерами, DVD), особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Шина IEEE 1394 полностью поддерживает технологию Plug & Play, включая возможность установки компонентов без отключения питания ПК.
Основные характеристики шин ввода-вывода Разрядность, бит Тактовая частота, МГц Пропускная способность, Мбайт/с ISA 8 -разрядная 08 8, 33 8, 3 ISA 16 -разрядная 16 8, 33 16, 6 EISA 32 8, 33 33, 3 VLB 32 33 123, 3 PCI 2.
1 64 -разрядная 64 66 528, 3 AGP (1 x) 32 66 262, 6 AGP (2 x) 32 66*2 528, 3 AGP (4 x) 32 66*2 1056, 6 Шина
Структура и стандарты шин ПК
Менеджмент Структура и стандарты шин ПК
просмотров — 255
Шиной принято называть вся совокупность линий, по которой обменивается информацией компьютеры и устройства ПК. Шина предназначена для обмена информацией между 2 или более устройствами.
Шины в ПК различают по своему функциональному назначению:
· системная шина (или шина CPU) использование микросхем Cipset для пересылки информации к CPU
· кэш-шина используется для обмена информацией кэш-памяти и процессора
· шина памяти используется для обмена информацией между ОП RAM и CPU
· шина ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные
Локальные шины ввода/вывода — ϶ᴛᴏ скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптер, сетевые карты и т.
д.) и системной шиной под управлением CPU. Для обработки трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP.
Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (мышь, клавиатура, модем, старые звуковые карты). Шина стандарта ISA. Сегодня — шина USB.
Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:
· линии для обмена данными (шины данных)
· линии для адреса данных (шина адреса)
· линии управления данными (шина управления)
· контроллер шины
Контроллер шины осуществляет управление процессом обмена данных и служит сигналами к обычно выполняемым в виде отдельных микросхем либо в виде совместного набора микросхем.
Шины данных – обеспечивают обмен данными между CPU, картами расширения, устанавливаются в слоты, и памятью RAM. Чем выше разряд шины, тем выше производительность ПК и больше данных передается за один такт.
Шина адреса – служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными.
Шина управления – передаёт ряд служебных сигналов: записи (считывание, готовности к приёму), передаче данных подтверждение приёма данных, аппарат прерывания, управления и др., чтобы обеспечить передачу данных.
Основные характеристики шины
Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в неё.
Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передающейся в шине за секунду. Для определения пропускной способности шины крайне важно умножить тактовую частоту шины на её разрядность.
Читайте также
Шиной называется вся совокупность линий, по которой обменивается информацией компьютеры и устройства ПК. Шина предназначена для обмена информацией между 2 или более устройствами. Шины в ПК различают по своему функциональному назначению: · системная шина (или шина CPU)… [читать подробенее]
Типы шин современного пк и их характеристика.
Структура и стандарты шин пкЗдравствуйте, уважаемые читатели блога сайт. 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 (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».
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 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. 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.
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.
«А что такое шины»? Странный вопрос, может сказать любой человек. Шины мы видим с самого детства — велосипедные, легковые, грузовые шины — т.е. то, что «одевается» на колеса. Но оказывается, и не все знают о том что существуют компьютерные шины. Компьютером сейчас никого не удивишь, он почти «настольный» предмет любого школьника. Но вот что там внутри — это знают немногие увлеченные, школьники-любители, да работники сервисных центров.
Итак, в Викпедии написано, что «компьютерная ши́на (от англ. computer bus, bidirectional universal switch — двунаправленный универсальный коммутатор) — в архитектуре компьютера подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера». Т.о. можно сказать, что если сердцем ПК является процессор, то шины ПК — это те артерии, по которым бегут электрические сигналы. И те разъемы, куда обычно вставляются жесткие диски, видео карточки, сетевые карты — это не шины, это лишь слоты-интерфейсы, и именно с их помощью! и происходит подключение к шинам. Т.е. другими словами, с помощью шин компьютерные устройства обмениваются информацией. За работой шин следят специальные контроллеры.
Шины бывают двух типов: системная шина и шина расширения. Системная шина (или шина процессора) необходима для обмена информацией между процессором и оперативной и внешней памятью. Вторая шина служит для подключения периферийных устройств и является как бы продолжением шины процессора, связывая ее с внешними устройствами. Помимо контроллера каждая шина включает в себя компоненты адреса, данных, управления.
Если грузовые шины имеют свои характеристики (размеры, тип рисунка, конструкцию по расположению нитей корда, тип герметизации), то и компьютерные шины имеют свои характеристики. Каковы же они?
Основными характеристиками компьютерных шин можно считать
- Разрядность, определяющая количество бит данных, которые могут быть одновременно переданы. Т.е. если шина 16 разрядная, то она имеет 16 каналов для одновременной передачи данных.
- Тактовую частоту.
- Максимальную скорость передачи данных в секунду.
Компьютерные шины постоянно совершенствуются. Если в 80-х годах прошлого столетия популярной была системная шина IBM PC/XT, обеспечивавшая передачу 8 бит данных, то с появлением процессора i286 появилась и новая системная шина ISA (Industry Standard Architecture). Но шло время, появились процессоры i386, i486 и Pentium и системная шина ISA постепенно становится «узким» местом персональных компьютеров на основе этих процессоров.
В настоящее время спектр шин достаточно широк и их количество и качество постоянно растет. Каждая шина имеет свои определенные преимущества, а, возможно, и недостатки. Часто в современных компьютерах применяются свои «фирменные» шины.
Комментарии:
Компания Dell официально представила новое поколение ноутбуков линейки Inspiron 5000 на процессорах AMD R…
Состоялся официальный анонс нового смартфона Lenovo K6 Enjoy, который компания относит к среднему классу….
Длительное время камера Panasonic Lumix GH-5 пользовалась невероятным спросом на рынке, так как она позво…
Сегодня компания TECNO официально выпустила доступный смартфон CAMON 11S. Его главное преимущество заключ…
Компьютерная шина
История
Первое поколение
Такие простые шины имели серьёзный недостаток для универсальных компьютеров. Всё оборудование на шине должно было передавать информацию на одной скорости и использовать один источник синхросигнала. Увеличение скорости процессора было не простым, так как требовало такого же ускорения всех устройств. Это часто приводило к ситуации, когда очень быстрым процессорам приходилось замедляться для возможности передачи информации некоторым устройствам. Хотя это допустимо для встраиваемых систем, данная проблема непозволительна для коммерческих компьютеров. Другая проблема состоит в том, что процессор требуется для любых операций, и когда он занят другими операциями, реальная пропускная способность шины может значительно страдать.
Такие компьютерные шины были сложны в настройке, при наличии широкого спектра оборудования. Например, каждая добавляемая карта расширения могла требовать установки множества переключателей для задания адреса памяти, адреса ввода-вывода, приоритетов и номеров прерываний.
Второе поколение
Компьютерные шины «второго поколения», например NuBus решали некоторые из вышеперечисленных проблем. Они обычно разделяли компьютер на две «части», процессор и память в одной и различные устройства в другой. Между частями устанавливался специальный контроллер шин (bus controller ). Такая архитектура позволила ускорять скорость процессора без влияния на шину, разгрузить процессор от задач управления шиной. При помощи контроллера устройства на шине могли взаимодействовать друг с другом без вмешательства центрального процессора. Новые шины имели лучшую производительность, но также требовали более сложных карт расширения. Проблемы скорости часто решались увеличением разрядности шины данных , с 8-ми битных шин первого поколения до 16 или 32-х битных шин во втором поколении. Также появилась программная настройка устройств для упрощения подключения новых устройств, ныне стандартизованная как Plug-n-play .
Однако новые шины, так же как и предыдущее поколение, требовали одинаковых скоростей от устройств на одной шине. Процессор и память теперь были изолированы на собственной шине и их скорость росла быстрее, чем скорость переферийной шины. В результате, шины были слишком медленны для новых систем и машины страдали от нехватки данных. Один из примеров данной проблемы: видеокарты быстро совершенствовались, и им не хватало пропускной способности даже новых шин (PCI). Компьютеры стали включать в себя (AGP) только для работы с видеоадаптерами. В году AGP снова стало недостаточно быстрым для мощных видеокарт и AGP стал замещаться новой шиной PCI Express
Увеличивающееся число внешних устройств стало применять собственные шины. Когда были изобретены приводы дисков, они присоединялись к машине при помощи карты, подключаемой к шине. Из-за этого компьютеры имели много слотов расширения. Но в 1980‑х и 1990‑х были изобретены новые шины IDE решившие эту проблему и оставив большую часть разъёмов расширения в новых системах пустыми. В наше время типичная машина поддерживает около пяти различных шин.
Шины стали разделять на внутренние (local bus ) и внешние (external bus ). Первые разработаны для подключения внутренних устройств, таких как видеоадаптеры и звуковые платы, а вторые предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров . IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера.
Третье поколение
Шины «третьего поколения» в настоящее время [когда? ] находятся в процессе выхода на рынок, включая
Современные интегральные схемы часто разрабатываются из заранее созданных частей, так называемых «intellectual property» или IP. Разработаны шины (например Wishbone) для более простой интеграции различных частей интегральных схем.
Примеры внутренних компьютерных шин
Параллельные
Смотреть что такое «Компьютерная шина» в других словарях:
Компьютерная шина, по которой передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен… … Википедия
Шина адреса компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для… … Википедия
Шина расширения компьютерная шина, которая используется на системной карте компьютеров или промышленных контроллеров, для добавления устройств (плат) в компьютер. Есть несколько видов: Персональные компьютеры ISA 8 и 16 разрядная,… … Википедия
Компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство желает обратиться для проведения операции… … Википедия
Шина адреса компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство желает обратиться для проведения… … Википедия
Шина (нем. Schiene): Содержание 1 Этноним 2 В науке и технике 3 В искусстве … Википедия
На фотографии 4 слота PCI Express: x4, x16, x1, опять x16, внизу стандартный 32 разрядный слот PCI, на материнской плате DFI LanParty nForce4 SLI DR PCI Express или PCIe или PCI E, (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI … Википедия
ШИНА компьютерная, магистраль передачи данных между оперативной памятью и контроллерами. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые имеют… … Энциклопедический словарь
Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже обычный 32 битный разъем шины PCI. У этого термина существуют и другие значения, см. Шина. Компьютерная шина (от … Википедия
Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16), по сравнению с обычным 32 битным разъемом шины Компьютерная шина (от англ. computer bus, bidirectional universal switch двунаправленный универсальный коммутатор) в архитектуре компьютера… … Википедия
Системная шина предназначена для реализации связи процессора с внешними устройствами в компьютере при помощи специальных устройств управления — адаптеров или контроллеров. Все последние присоединены к системной шине при помощи типовых разъемов. Шины принято делить на три категории по функциональному назначению: адресные, информационные и управляющие, которые различаются разрядностью, то есть численностью данных, проходящих через них. Тип используемого устройства во многом определяется скоростью работы компьютера.
Системная шина может работать в следующих основных стандартах: MCA, ISA, VESA, EISA, PCI. Долгое время шина ISA считалась определенным стандартом в области персональных компьютеров. Ее разработали на базе восьмиразрядной системной шины XT и IBM PC. В ней было предусмотрено восемь линий прерываний для сопряжения с внешними устройствами, а также четыре линии для доступа к памяти напрямую.
Работа системной шины и микропроцессора осуществлялась на частоте 4,77 МГц. А скорость могла составлять примерно 4,5 Мбайт за секунду. В следующем поколении компьютеров уже использовалась шестнадцатиразрядная шина, которая благодаря 24-адресным линиям разрешала осуществлять прямое обращение к оперативной памяти, в то время ее объем составлял 16 Мбайт.
В этой шине уже было использовано шестнадцать аппаратных прерываний вместо восьми, а численность каналов для прямого доступа к информации составляла уже восемь, а не четыре. Теперь шина работает асинхронно с микропроцессором на частоте 6 МГц, а это стало причиной увеличения скорости передачи до 16 Мбайт за секунду. Теперь она уже предоставляла возможность для работы с низкоскоростными устройствами, но не могли обеспечить эффективного функционирования современных устройств. Это повлияло новых видов системных шин.
В 1987 году была разработана системная шина МСА, которая стала первой с высокой производительностью. Она отличалась тем, что ее скорость работы была 10 МГц, а сама шина уже стала 32-разрядной, что увеличило скорость передачи до 20 Мбайт в секунду. Однако из-за несовместимости шин между собой отсутствовала возможность использования контроллеров, предназначенных для шины ISA, из-за чего архитектура не нашла обширного применения.
Системная шина EISA была разработана в 1989 году, она стала расширенной версией ISA. Ее разъемы позволяли вставить не только собственные контроллеры, а и таковые для ISA. Она работала с частотой 8-10 МГц, при этом ее разрядность составляет 32, что позволяет направлять до 4 Гбайт, достигая скорости обмена информацией 33 Мбайт в секунду. Недостатком этой шины является малая скорость обмена информацией при обработке графики, изображений, а также относительно высокая цена контроллеров.
Была разработана для нового процессора Pentium, но может быть использована и на прочих платформах. Она позволяет подключить к себе до десяти различных устройств. В этой шине используется 32 или 64 разряда, а скорость передачи составляла 132 и 264 Мбайт в секунду.
Сейчас системные платы соединяются с прочими устройствами посредством шины AGP, позволяющей графической карте пользоваться оперативной памятью персонального компьютера. Она оказалась способной справиться с современной графикой, которая должна перемещаться по монитору с высокой скоростью, с чем сложно справиться PCI. При использовании PCI оказывалось нецелесообразно наращивать память на видеоадаптере из-за ограниченности скорости работы и пропускной способности шины. Частота системной шины AGP позволяет осуществлять обмен информацией между видеопамятью и оперативной памятью напрямую, чего нельзя добиться при использовании других стандартов этих устройств.
Шины персонального компьютера (Реферат) — TopRef.ru
Содержание
Введение 3
Шина ISA 3
Шина EISA 4
Шина MCA 5
Локальная шина VLB 6
Шина PCI 7
Шина SCSI 8
Шины блокнотных компьютеров 12
Accelerated Graphics Port (AGP) 12
Заключение 14
Литература 14
Введение
Шина – это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий, вытравленных на печатной плате, провода припаянные к выводам разъемов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Компоненты компьютерной системы физически расположены на одной или нескольких печатных платах, причем их число и функции зависят от конфигурации системы, её изготовителя, а часто и от поколения микропроцессора. Основными характеристиками шин являются разрядность передаваемых данных и скорость передачи данных.
Наибольший интерес вызывают два типа шин – системный и локальный.
Системная шина предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами и центральным процессором, а также оперативной памятью.
Локальной шиной, как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, т.е. шина процессора.
Существует несколько стандартов организации системной шины для ПК.
1. Шина ISA
Шина ISA (Industry Standart Architecture) – шина, применявшаяся с первых моделей PC и ставшая промышленным стандартом. В PC моделей XT применялась шина с разрядностью данных 8 бит и адреса – 20 бит. В моделях AT шина была расширена до 16 бит данных и 24 бита адреса, какой она остается до сих пор. Конструктивно шина выполнена в виде двух слотов. Подмножество ISA-8 использует только первый 62-контактный слот, в ISA-16 применяется дополнительный 36-контактный слот. Тактовая частота – 8 МГц. Скорость передачи данных до 16 Мбайт\с. Обладает хорошей помехоустойчивостью.
Шина обеспечивает своим абонентам возможность отображения 8- или 16-битных регистров на пространство ввода-вывода и памяти. Диапазон доступных адресов памяти ограничен областью UMA (Unified Memory Architecture — унифицированная архитектура памяти), но для шины ISA-16 специальными опциями BIOS Setup может быть разрешено и пространство в области между15-м и 16-м мегабайтом памяти (правда при этом компьютер не сможет использовать более 15 Мбайт ОЗУ). Диапазон адресов ввода-вывода сверху ограничен количеством используемых для дешифрации бит адреса, нижняя граница ограничена областью адресов 0-FFh, зарезервированных под устройства систнемной платы. В PC была принята 10-битная адресация ввода-вывода, при которой линии адреса A[15:10] устройствами игнорировались. Таким образом, диапазон адресов устройств шины ISA ограничивается областью 100h-3FFh, то есть всего 758 адресов 8-битных регистров. На некоторые области этих адресов претендуют и системные устройства. Впоследствии стали применять и 12-битную адресацию (диапазон 100h-FFFh), но при ее использовании всегда необходимо учитывать возможность присутствия на шине и старых 10-битных адаптеров, которые «отзовутся» на адрес с подходящими ему битами A[9:0] во всей допустимой области четыре раза.
В распоряжении абонентов шины ISA-8 может быть до 6 линий запросов прерываний IRQ (Interrupt Request), для ISA-16 их число достигает 11. Заметим, что при конфигурировании BIOS Setup часть из этих запросов могут отобрать устройства системной платы или шина PCI.
Абоненты шины могут использовать до трех 8-битных каналов DMA (Direct Memory Access — прямой доступ к памяти), а на 16-битной шине могут быть доступными еще три 16-битных канала. Сигналы 16-битных каналов могут использоваться и для получения прямого управления шиной устройством Bus-Master. При этом канал DMA используется для обеспечения арбитража управления шиной, а адаптер Bus-Master формирует все адресные и управляющие сигналы шины, не забывая «отдать» управление шиной процессору не более, чем через 15 микросекунд (чтобы не нарушить регенерацию памяти).
Все перечисленные ресурсы системной шины должны быть бесконфликтно распределены между абонентами. Бесконфликтность подразумевает следующее:
Каждый абонент должен при операциях чтения управлять шиной данных (выдавать информацию) только по своим адресам или по обращению к используемому им каналу DMA. Области адресов для чтения не должны пересекаться. «Подсматривать» не ему адресованные операции записи не возбраняется.
Назначенную линию запроса прерывания IRQx абонент должен держать на низком уровне в пассивном состоянии и переводить в высокий уровень для активации запроса. Неиспользуемыми линиями запросов абонент управлять не имеет права, они должны быть электрически откоммутированы или подключаться к буферу, находящемуся в третьем состоянии. Одной линией запроса может пользоваться только одно устройство. Такая нелепость (с точки зрения схемотехники ТТЛ) была допущена в первых PC и в жертву совместимости старательно тиражируется уже много лет.
Задача распределения ресурсов в старых адаптерах решалась с помощью джамперов, затем появились программно-конфигурируемые устройства, которые практически вытеснены автоматически конфигурируемыми платами PnP.
Для шин ISA ряд фирм выпускает карты-прототипы (Protitype Card), представляющие собой печатные платы полного или уменьшенного формата с крепежной скобой. На платах установлены обязательные интерфейсные цепи — буфер данных, дешифратор адреса и некоторые другие. Остальное поле платы представляет собой «слепыш», на котором разработчик может разместить макетный вариант своего устройства. Эти платы удобны для макетной проверки нового изделия, а также для монтажа единичных экземпляров устройства, когда разработка и изготовление печатной платы нерентабельно.
С появлением 32-битных процессоров делались попытки расширения разрядности шины, но все 32-битные шины ISA не являются стандартизованными, кроме шины EISA.
2. Шина EISA
С появлением 32-разрядных микропроцессоров 80386 (версия DX) фирмами Compaq, NEC и рядом других фирм, была создана 32-разрядная шина EISA, полностью совместимая с ISA.
Шина EISA (Extended ISA) — жестко стандартизованное расширение ISA до 32 бит. Конструктивное исполнение обеспечивает совместимость с ней и обычных ISA-адаптеров. Узкие дополнительные контакты расширения расположены между ламелями разъема ISA и ниже таким образом, что адаптер ISA, не имеющий дополнительных ключевых прорезей в краевом разъеме, не достает до них. Установка карт EISA в слоты ISA недопустима, поскольку ее специфические цепи попадут на контакты цепей ISA, в результате чего системная плата окажется неработоспособной.
Расширение шины касается не только увеличения разрядности данных и адреса: для режимов EISA используются дополнительные управляющие сигналы, обеспечивающие возможность применения более эффективных режимов передачи. В обычном (не пакетном) режиме передачи за каждую пару тактов может быть передано до 32 бит данных (один такт на фазу адреса, один — на фазу данных). Максимальную производительность шины реализует пакетный режим (Burst Mode) – скоростной режим пересылки пакетов данных без указания текущего адреса внутри пакета. Внутри пакета очередные данные могут передаваться в каждом такте шины, длина пакета может достигать 1024 байт. Шина предусматривает и более производительные режимы DMA, при которых скорость обмена может достигать 33 Мбайт/с. Линии запросов прерываний допускают разделяемое использование, причем сохраняется и совместимость с ISA-картами: каждая линия запроса может программироваться на чувствительность как по перепаду, как в ISA, так и по низкому уровню. Шина допускает потребление каждой картой расширения мощности до 45 Вт, но полную мощность, как правило не потребляет ни один адаптер.
Каждый слот (максимум — 8) и системная плата могут иметь селективное разрешение адресации ввода-вывода и отдельные линии запроса и подтверждения управления шиной. Арбитраж запросов выполняет устройство ISP (Integrated System Peripheral). Обязательной принадлежностью системной платы с шиной EISA является энергонезависимая память конфигурации NVRAM, в которой хранится информация об устройствах EISA для каждого слота. Формат записей стандартизован, для модификации конфигурационной информации применяется специальная утилита ECU (EISA Configuration Utility). Архитектура позволяет при использовании программно-конфигурируемых адаптеров автоматически разрешать конфликты использования системных ресурсов программным путем, но в отличие от спецификации PnP, EISA не допускает динамического реконфигурирования. Все изменения конфигурации возможны только в режиме конфигурирования, после выхода из которого необходима перезагрузка компьютера. Изолированный доступ к портам ввода-вывода каждой карты во время конфигурирования обеспечивает просто: сигнал AEN, разрешающий декодирования адреса в цикле ввода-вывода, на каждый слот приходит по отдельной линии AENx, в это время программно-управляемой. Таким образом можно по отдельности обращаться и к обычным картам ISA, но из это бесполезно, поскольку карты ISA не поддерживают обмена конфигурационной информацией, предусмотренного шиной EISA. На некоторых идеях конфигурирования EISA выросла спецификация PnP для шины ISA (формат конфигурационных записей ESCD во многом напоминает NVRAM EISA).
EISA — дорогая, но оправдывающая себя архитектура, применяющаяся в многозадачных системах, на файл-серверах и везде, где требуется высокоэффективное расширение шины ввода-вывода.
1. Стандарты шин расширения компьютера
На материнской плате каждого IBM-совместимого компьютера имеются, как уже отмечалось выше, разъемы расширения (слоты). В них устанавливаются различные платы: контроллеры (SVGA, HDD и FDD, I/O) и другие, расширяющие возможности компьютера (модем, звуковые и видеоплаты, АЦП-ЦАП, платы для объединения компьютеров в сеть и др.).
Сегодня существует несколько разновидностей этих разъемов расширения, в соответствии с несколькими стандартами шин расширения. Перечислим их: PC, ISA, EISA, VESA LB, PCI.
A. Шина расширения PC впервые была предложена фирмой IBM для компьютеров IBM PC XT Внешне она выглядит как один 31-контактный разъем (на плате их находится несколько). Шина PC имеет 8 разрядов, тактовая частота — 8 МГц. Сегодня практически не применяется.
Б. Шина ISA (Industry Standart Architecture) появились уже на IBM PC AT. Представляет собой дальнейшее развитие шины PC. Она отличается наличием второго дополнительного разъема. На системных платах AT 286, как правило, имеется один-два разъема PC и несколько ISA. В первый, больший, разъем шины ISA, можно вставлять и платы, рассчитанные на плату PC. Шина ISA имеет 16 разрядов, тактовая частота — 8 МГц. Это самая распространенная на сегодня шина (во всех 286-х и 386-х платах и в части плат на базе 486).
B. Шина EISA (Extendet Standart Architecture) появилась в 1988 году и представляет собой расширенный ISA, отличается наличие^ третьего разъема. Имеет 32 разряда, тактовая частота — 8 МГц. В на-i стоящее время встречается редко, т.к. вытесняется с рынка более совершенными VESA LB и PCI.
Г. Шина VESA (Video Electronics Standarts Association) LOCAL BUS также имеет три разъема. Применяегся, как правило, на платая 486 и на части плат с процессором Pentium. Имеет 32 разряда, тактовая частота — 33 МГц. Использование такой шины ускоряет работу i графическими картами SVGA, картами контроллера винчестера и дисковода и др. Но эти карты должны быть рассчитаны на работу с этой шиной, а цена таких карт, соответственно, выше таких же карт с шиной ISA. Впрочем, на системной плате 486 с шиной VESA LB име<
ются и разъемы шины ISA. Так что вы можете использовать обычные, самые распространенные карты (контроллеры), имеющие шину ISA.
Не следует путать стандарт на шину VESA LB со стандартами VESA на программное обеспечение.
Здесь сделаем небольшое отступление и рассмотрим подробнее стандарт VESA в этом смысле для карт SVGA.
Известно, что SVGA-адаптеры разных производителей отличаются друг от друга довольно существенно, что вызывает серьезные трудности при написании программ, использующих режим SVGA (подрежим VGA в этих адаптерах стандартен и одинаков). Программы, рассчитанные на работу с одним адаптером, не всегда работают с другим. Как совместить несовместимое? Ассоциация по стандартизации в области видеотехники (VESA) предприняла попытку их стандартизации, выпустив в свет одноименный стандарт. Попытка оказалась удачной.
Как и любой стандарт VESA дает возможность выйти за пределы ограниченного набора известных устройств и обеспечить совместимость с еще не созданными видеоадаптерами. Этот стандарт оказался достаточно гибким.
В настоящее время ряд адаптеров SVGA полностью совместим с этим стандартом, другие поддерживают совместимость при загрузке специальных графических драйверов, поставляемых вместе с ними (например, карты фирм Realtek и Trident).
Д. Шина PCI (Periferal Component Interconnect) разработана фирмой Intel (этой же фирмой были впервые разработаны процессоры 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium). Т.к. сегодня фирма фактически является монополистом в производстве процессора Pentium, разработанный ею новый стандарт PCI получает некие преимущества. Впрочем, возможно, около половины плат с Pentium производятся с шиной VESA LB. Быстродействие VESA LB и PCI примерно одинаково. Стандарт PCI создавался для перспективных процессоров, которые появятся после 486 — и для Pentium, и для «неинтеловских» ЦП. Шина VL-Bus не обладает совместимостью «вперед». Она подключается непосредственно к процессору, тогда как PCI создает между ЦП и периферийными устройствами некоторый промежуточный уровень. В результате получается процессорно-независимая шина, как ее называют Intel. Ее легко подключить к самым различным ЦП, в их числе Pentium корпорации Intel, Alpha корпорации DEC, MIPS R4400 и
PowerPC фирм Motorola, Apple и IBM. Для производителей систем это означает снижение затрат на разработку, так как с процессорами разного типа можно использовать одни и те же элементы и устройства.
Стандарт PCI предусматривает обширный список дополнительных функций. К ним относится автоматическая конфигурация периферийных устройств, позволяющая пользователю устанавливать дополнительные платы, не задумываясь над распределением прерываний, каналов прямого доступа к памяти и адресного пространства. Для производителей систем важны возможность работы при пониженном напряжении питания и 64-разрядный интерфейс, что делает шину PCI оптимальным выбором при одновременном производстве нескольких разных семейств машин. А «слоевая» структура PCI минимизирует электрическую нагрузку на ЦП и позволяет машине одновременно управлять шестью периферийными устройствами, подключенными к этой шине.
Во что обойдутся пользователю все эти возможности? По расчетам фирм-производителей, оснащение компьютера шиной PCI должно увеличить его стоимость на несколько сотен долларов. Какой стандарт предпочтительней, покажет время.
⇐Общее строение компьютера || Оглавление || 2. Процессор и сопроцессор⇒
Страница не найдена – kpet-ks.ru
И так дорогие друзья, настало время поразмышлять над информацией, точнее над её свойствами. Любую деятельность человека сложно представить без сбора, обработки и хранения информации, принятие решений на её основании. В последнее время мы говорим об информации как о ресурсе научно-технического прогресса. Информация содержится в человеческой речи, в сообщениях средств массовой […]
Дорогие друзья, настало время подведения итогов. Во время игры наблюдались разные участники с первого и второго курса. Кто-то сдался ещё на первых загадках, отгадав одну из двух., сдались потеряв всякую надежду. Были и те, кто наблюдал со стороны: читали загадки, следили за новостями. Но у меня ещё с первых дней […]
Существо, повлиявшее на ход работы программы, вклеенное 9 сентября 1945 года в технический дневник Гарвардского университета с определённой надписью, но будучи вклеенной в тот журнал, существо по сей день является программистам. Комплекс технических, аппаратных и программных средств, выполняющий различного рода информационные процессы.
Загадки те же, интерпретация другая Злоумышленник, добывающий конфиденциальную информацию в обход систем защиты Правильный термин звучал бы как взломщик, крэкер (англ. cracker). Принудительная высылка лица или целой категории лиц в другое государство или другую местность, обычно — под конвоем. Термины относятся к области информатики.
Загадки При интернет сёрфинге мы передвигаемся по «звеньям одной цепи», то есть по … Можно подумать, что эти специалисты в компьютерном мире самые трудолюбивые «садовники», использующие в качестве инструмента мотыгу, тяпку, кайло. Напоминаю, что термины из области информатики, но “ноги растут” из английских слов. Удачи!
Загадки: Компьютерное изобретение, благодаря которому мы узнали имя одного из первых основателей корпорации Intel. Инженерное сооружение, отличающееся значительным преобладанием высоты над стороной или диаметром основания. Все термины из области информатики и ИКТ. Будьте внимательны!
Очередная порция загадок: Наука о проектировании зданий, сооружений или набор типов данных и описания ПК. Устройство вывода, которое в переводе с английского языка синонимично «exhibition». Удачи.
Друзья мои, перед вами первая порция загадок: отсчёт пошёл. Загадки: Устройство ввода, которое определило жизнь маленькой девочки по им. Дюймовочка. Место, расположенное вблизи берега моря или реки, устроенное для стоянки кораблей и судов, по совместительству разъём у ПК, ноутбуков и телефонов. Ответы присылаем на почту ведущего: [email protected]. Убедительная просьба, подписывайтесь […]
Дорогие друзья!!! В течении недели с 23.04.18г. по 28.04.18г., будет проведена онлайн викторина «Загадка о загадке». Где каждый день будет публиковаться порция загадок (всего загадок 10). Каждая загадка оценивается в 5 баллов. Если с первой попытки загадка не отгадана будут даны подсказки, но ответ по подсказке будет оценён в 4 […]
“Проект при поддержке компании RU-CENTER” Подробнее ознакомиться с правилами участия в программе “RU-CENTER – Будущему” Вы также сможете на сайте Миссия программы — содействовать развитию общеобразовательных учреждений и повышению качества образования в нашей стране. Цели программы — предоставить технические возможности для создания, поддержки и развития сайтов образовательных учреждений; обеспечить условия […]
: Системный блок :: Магистраль
С появлением на рынке системы Windows, заметно упростилась работа с компьютером. Но для установки нового оборудования все же приходится открывать системный блок. Многим пользователям это явно не по душе, поэтому они делают это неохотно. Требовался более простой способ подключения устройств к компьютеру, без специальной настройки, позволяющей устройствам устанавливаться автоматически. Цель упрощения была также и в другом — устройства должны добавляться и удаляться без перезагрузки компьютера.
Первым шагом на пути к этому стала универсальная последовательная шина или USB.
Шина — это группа электрических каналов, передающая до 32 двоичных цифр (битов) за один раз. Процессоры, вроде Intel Pentium и его конкурентов, способны обрабатывать все 32 двоичные цифры одновременно, поэтому они и называются 32-битные процессоры.
Шины работают с разными скоростями, измеряемыми в мегагерцах (MHz). Число бит в шине вместе со скоростью передачи данных определяет тип процессора, который может быть к ней подключен. В старых процессорах использовались восьмибитные шины, работающие с низкой частотой. Нынешний стандарт — 32-битные с частотой 133MHz, а старые Pentium II и III работают с частотой 100MHz.
Процессоры работают быстрее, чем шины, к которым они прикреплены, и имеют внутреннюю скорость в несколько раз превосходящую скорость шины. Pentium с частотой 200MHz работает в три раза быстрее, чем 66MHz шина, а Pentium II 333MHz работает в пять раз быстрее своей шины. В настоящий момент скорость шины не превышает 133MHz, так как процессоры все ускоряются, соотношение их скоростей растет. Самый быстрый чип Pentium III, например, имеет отношение скоростей процессора и шины, равное 7,5:1.
Состав магистрали
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины:
● шину данных,
● шину адреса,
● шину управления.
Они представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода и вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинной языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных
Шина данных служит для пересылки данных между ЦП и памятью или ЦП и устройствами ввода/вывода. Эти данные могут представлять собой как команды ЦП, так и информацию, которую ЦП посылает в порты ввода/вывода или принимает оттуда. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от одного устройства к другому в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
В МП 8088 шина данных имеет ширину 8 разрядов. В МП 8086, 80186, 80286 ширина шины данных 16 разрядов; в МП 80386, 80486, Pentium и Pentium Pro — 32 разряда.
Шина адреса
Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:
N = 2I , где I — разрядность шины адреса.
Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:
N = 2 36 = 68 719 476 736
Шина управления
По шине управления передаются управляющие сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали и предназначенные памяти и устройствам ввода/вывода. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее. Магистральная организация предполагает наличие управляющего модуля. Основное назначение этого модуля — организация передачи слова между двумя другими модулями.
Виды шин
Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами). Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в персональных компьютерах интерфейсов выделяются стандарты EIDE и SCSI.
Шина с тремя состояниями
Три состояние на шине
— это состояния высокого уровня, низкого уровня и 3-ее состояние. 3-ее состояние
позволяет устройству или процессору отключиться от шины и не влиять на уровни,
устанавливаемые на шине другими устройствами или процессорами. Таким образом,
только одно устройство является ведущим на шине. Управляющая логика активизирует
в каждый конкретный момент только одно устройство, которое становиться ведущим.
Когда устройство активизировано,
оно помещает свои данные на шину, все же остальные потенциальные ведущие
переводятся в пассивное состояние.К шине может быть подключено много приемных
устройств. Сочетание управляющих и адресных сигналов, определяет для кого именно
предназначаются данные на шине. Управляющая логика возбуждает специальные
стробирующие сигналы, чтобы указать получателю когда ему следует принимать
данные. Получатели и отправители могут быть однонаправленными и
двунаправленными.
Как происходят операции на магистрали?
Операция на системной магистрали начинается с того, что управляющий модуль устанавливает на шине кодовое слово модуля — отправителя и активизирует линию строба отправителя. Это позволяет модулю, кодовое слово которого установлено на шине, понять, что он является отправителем. Затем управляющий модуль устанавливает на кодовое слово модуля — получателя и активизирует линию строба получателя. Это позволяет модулю, кодовое слово которого установлено на шине, понять, что он является получателем.
После этого управляющий модуль возбуждает линию строба данных, в результате чего содержимое регистра отправителя пересылается в регистр получателя. Этот шаг может быть повторен любое число раз, если требуется передать много слов. Данные пересылаются от отправителя получателю в ответ на импульс, возбуждаемый управляющим модулем на соответствующей линии строба. При этом предполагается, что к моменту появления импульса строба в модуле — отправителе данные подготовлены к передаче, а модуль — получатель готов принять данные. Такая передача данных носит название синхронной (синхронизированной).
Процессы на магистралях могут
носить асинхронный характер. Передачу данных от отправителя получателю можно
координировать с помощью линий состояния, сигналы на которых отражают условия
работы обоих модулей. Как только модуль назначается отправителем, он принимает
контроль над линией готовности отправителя, сигнализируя с ее помощью о своей
готовности
принимать данные. Модуль, назначенный получателем, контролирует линию готовности
получателя, сигнализируя с ее помощью о готовности принимать данные.
При передаче данных должны соблюдаться два условия. Во-первых, передача осуществляется лишь в том случае, если получатель и отправитель сигнализируют о своей готовности. Во-вторых, каждое слово должно передаваться один раз. Для обеспечения этих условий предусматривается определенная последовательность действий при передачи данных. Эта последовательность носит название протокола.
В соответствии с протоколом отправитель, подготовив новое слово, информирует об этом получателя. Получатель, приняв очередное слово, информирует об этом отправителя. Состояние линий готовности в любой момент времени определяет действия, которые должны выполнять оба модуля.
Каждый шаг в передаче данных от одной части системы к другой называется циклом магистрали (или часто машинным циклом). Частота этих циклов определяется тактовыми сигналами ЦП. Длительность цикла магистрали связана с частотой тактовых сигналов.
Шина USB
Сегодня USB-шина очень популярна, но когда-то компания Windows весьма слабо поддерживала эту идею. После выпуска Windows 98 и Apple iMac, USB стала набирать обороты и появилось огромное количество USB-устройств.
Шина USB (Universal Serial Bus) — универсальная шина, предназначенная для легкого и быстрого подключения периферийных устройств. Стандарт разработали семь компаний: Compaq, Digital Equipment, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. USB-шнур представляет собой две скрученные пары: по одной паре происходит передача данных в каждом направлении (дифференциальное включение), а другая есть линия питания (+5 V). Благодаря встроенным линиям питания, обеспечивающим ток до 500 мА, USB часто позволяет применять устройства без собственного блока питания (если эти устройства потребляют ток силой не более 500 мА).
К одному компьютеру можно подсоединить до 127 устройств через цепочку концентраторов (они используют топологию звезда). Причем эти устройства могут быть самыми разными — начиная от клавиатуры с мышью и кончая сканерами и цифровыми камерами.
Передача данных по шине может
осуществляться как в асинхронном, так и в синхронном режиме. В USB обмен
информации с быстрыми устройствами идет на скорости 12 Мbits/s, а с медленными —
1.5 Мbits/s. Все подключенные к USB-устройства конфигурируются автоматически (PnP)
и допускают Hot-Swap включение/выключение (без перезагрузки или выключения
компьютера). Достигается это следующим образом. При подключении кабеля к
USB-разъему контроллер USB-контроллер
чувствует скачок напряжения и подает соответствующий сигнал операционной
системе, а она загружает драйвер, который и обеспечивает работу устройства на
программном уровне. Или, если драйвер не был установлен, система, видя это
безобразие, опознает устройство и самостоятельно или с помощью пользователя
ставит необходимые драйвера. При дальнейшем включении/выключении этого
устройство инициализация происходит, как описано в первом случае. Во время
опознавания на экране появляется соответствующее сообщение, а изменения в Device
Manager’е происходят автоматически. Устройство также сообщает информацию о его
типе, производителе, назначении и требуемой пропускной способности. Ему
назначается уникальный идентификационный номер. Это все, что нужно, никаких
вопросов об IRQ, адресах портов и DMA больше не будет. Правда, одно прерывание
все же нужно — для самого контроллера USB.
Для взаимодействия устройств используется кабель, имеющий на концах разъемы, напоминающие телефонные. Существует два вида разъемов: разъем типа «А» и разъем типа «B». Как правило, устройство подключается к кабелю одним разъемом (B), а другим к USB-порту (A). Устройства можно подключать по цепочке, для этого они могут иметь дополнительный порт для подключения кабеля, идущего на следующее устройство. Однако это не всегда так. Поэтому существуют специальные USB-хабы, подключаемые к порту USB и делящих его на несколько. Есть хабы с блоком питания, они позволяют в некоторой степени обойти ограничение на электрическую нагрузку. Хаб является обычным USB-устройством, поэтому их количество может быть более одного; их тоже можно включать в цепочку. Старые компьютеры, не имеющие USB (сейчас USB-контроллер встраивается непосредственно в чипсет), можно оснастить картой типа PCI to USB.
Теоретически к шине USB можно подключить все что угодно — хоть жесткий диск или систему видеомонтажа. Такие устройства даже существуют и покупаются. Но это уже, как говориться, попытка совместить несовместимое. Все упирается в максимальную пропускную способность шины. Ее хватает только для передачи видео очень посредственного качества. Жесткий диск тоже будет сильно притормаживать, так как 12 мегабит для жесткого диска — не скорость. Единственная область, где ему можно найти применение, это роль «большой дискеты» или использование в качестве второго диска большой емкости в портативном компьютере, но уж писать высококачественный AVI-файл в реальном времени на такой агрегат никак не получится. Правда, на подходе USB 2.0, где скорость будет намного увеличена.
Стандарты шины ПК
Стандарты шины ПККнига «Аппаратное обеспечение ПК» Phil Storrs
Слоты внешней шины ПК
Краткая история шины ПК
На заре микрокомпьютеров на базе микропроцессорных микросхем все микрокомпьютеры были построены с использованием собственных запатентованных конструкций шин. Вскоре кому-то пришла в голову яркая идея, что, если дизайнеры использовали одни и те же технические требования, можно было собрать компьютер из «плат» разных компаний. Благодаря этой идее был создан автобус S-100, который до сих пор используется в некоторых регионах.Примерно в середине 1975 года Apple использовала шину расширения на своем Apple II, и ее успех подготовил почву для последующих настольных компьютеров, включая IBM PC, когда он появился в 1981 году. В оригинальном ПК использовался процессор Intel 8088, который был 16-канальным. -битный процессор, который общался с миром через 8-битный путь к данным. Первоначальный 8-битный слот шины ПК до сих пор используется некоторыми простыми картами ввода-вывода. 8088 работал на частоте 4,77 МГц, что было хорошо для карт расширения, а использование слотов расширения на той же тактовой частоте, что и процессор, упростило проектирование системных плат и удешевило их изготовление.IBM AT представила 16-битную шину данных, а слоты расширения должны были обрабатывать 16 бит данных. Промышленность хотела иметь возможность использовать существующие 8-битные карты, поэтому новый слот «AT» должен был быть спроектирован так, чтобы иметь обратную совместимость со слотами ПК. Разъем расширения AT был добавлен к концу 62-контактного краевого разъема исходного 8-битного слота шины. Этот удлинитель представляет собой 36-контактный краевой соединитель . Этот слот шины позже получил название Industry Standard Architecture (ISA) и сохранился до наших дней.Одним из важных аспектов этой шины было то, что IBM никогда не давала никаких указаний относительно скорости шины.
В оригинальном IBM AT с тактовой частотой 6 МГц и последующей версии с тактовой частотой 8 МГц шина просто работала с той же скоростью, что и процессор. Неудивительно, что, когда поставщики клонов начали искать маркетинговое преимущество перед IBM, они просто поддерживали работу шины на скорости процессора, увеличивая скорость до 10 МГц, 12 МГц и даже выше. Это привело к тому, что пользователи начали сталкиваться с проблемами. Платы, которые нормально работали на компьютере с частотой 6 или 8 МГц, не были надежными в более быстрых.Особенно остро проблема была с сетевыми картами. Оказалось, что они не могут работать на таких более высоких тактовых частотах. В конечном итоге индустрия остановилась на 8 МГц в качестве стандартной максимальной тактовой частоты и получила название Industry Standard Architecture.
Проблемы собственной шины
Все было хорошо, пока Intel не сделала 80386 доступным. Это был процессор, который мог получить доступ к миру 32-битными фрагментами, и как отрасль должна обеспечить более широкий путь к данным? В частности, шина данных к ОЗУ должна быть шириной 32 бита, чтобы воспользоваться преимуществами более широкой шины данных 386 процессоров.До этого момента во многих компьютерных системах DOS часть ОЗУ была установлена на «картах расширения», вставленных в слоты шины, а шина ISA ограничивала такую ОЗУ шириной всего 16 бит и скоростью доступа 8 МГц.Один из ответов заключался в том, чтобы поместить системную память на локальную шину с процессором на системной плате. Память могла быть подключена непосредственно к шине данных процессора и не иметь буферных устройств между ней и процессором. Таким образом, он может быть шириной 32 бита и доступен с тактовой частотой процессора.На этом этапе развития технологии RAM промышленность все еще использовала микросхемы RAM в пакете DIL с емкостью 256 Кбит или один мегабит, и требовалось много места на системной плате, чтобы поместиться в более чем несколько мегабайт оперативной памяти.
Многие компании решили сделать специальные 32-битные слоты расширения для проприетарных плат памяти, которые можно было бы добавить позже. Здесь мы можем извлечь урок — многие владельцы компьютеров с этими системными платами вскоре обнаруживают, что они не могут найти эти проприетарные платы для своих компьютеров всего через несколько месяцев после покупки компьютера.Многие производители осознали, что стандартная 32-битная шина — лучший ответ, чем многие проприетарные разработки, и если бы она могла работать на скорости шины процессора, это было бы еще лучше.
Микроканальная архитектура (MCA) и расширенная отраслевая архитектура (EISA)
IBM пыталась вернуть себе контроль над рынком ПК с помощью линейки PS / 2 и шины Micro Channel (MCA). В ответ ряд влиятельных производителей клонов собрались вместе и разработали шину расширенной отраслевой стандартной архитектуры (EISA), обеспечивающую 32-битный путь данных.Преимущество дизайна EISA перед Micro Channel состояло в том, что он оставался обратно совместимым с платами ISA, вплоть до 8-битных карт. Стоимость компьютеров, использующих шины MCA или EISA, была высокой, и поэтому этим новым автобусам не удалось получить значительную долю рынка. Покупатели компьютеров продолжали покупать больше машин ISA Bus, чем что-либо еще.Нижняя карта — это карта MCA, верхняя карта — это карта шины ISA
Вот карта шины ISA, расположенная поверх карты шины EISA
Жажда скорости
В конце концов был достигнут момент, когда автобус ISA уже не был достаточно быстрым и широким.Windows 3.1 повысила ожидания пользователей в отношении графических дисплеев с высоким разрешением и более оригинальных 16 цветов, чем у VGA. Создаваемые изображения требовали гораздо большего количества данных, чем простой текстовый экран, и поэтому производительность была неприемлемой, поскольку компьютер пытался сжать мегабайты информации в секунду через 16-битную шину, работающую на частоте 8 МГц.Мало того, что видеосистема выиграла бы от более быстрой / широкой шины, более быстрые жесткие диски и интерфейсы жестких дисков, а сетевые карты переросли шину ISA.Одним из решений было создание более быстрой шины для видео и других компонентов. Увеличение скорости слота шины до типичной тогда тактовой частоты шины 33 МГц обеспечило бы четырехкратное увеличение скорости передачи данных. Удвойте ширину шины данных с 16 до 32 бит, и скорость передачи может быть в восемь раз выше, чем у шины ISA.
Некоторые разработчики начали с того, что просто подключили видеосхемы к шине ЦП на системных платах. На системной плате уже есть «локальная шина » между процессором и его RAM , и ее можно расширить, добавив видеоинтерфейс.Это обеспечило прирост скорости, но за счет гибкости. Если вы хотели обновить видеосистему, все, что вы могли сделать, это отключить видео на системной плате и использовать карту ISA в слоте шины.
Следующим решением был возврат к патентованным 32-битным картам памяти ранних систем 386. Дизайнеры создали собственные уникальные решения для видеослотов локальных автобусов. Такой подход оставлял покупателя в зависимости от исходного поставщика в разработке и предложении новых вариантов видео по мере изменения и улучшения технологий, а с темпами развития аппаратного обеспечения ПК этого обычно никогда не происходило.
МЕСТНЫЙ АВТОБУС VESA — автобус, построенный комитетом
A VESA bus Видеокарта
Проблема была впервые решена ассоциацией Video Electronics Standards Association . Это группа, которая имела смысл из хаоса, который произошел, когда поставщики попытались выйти за рамки исходной спецификации IBM для VGA. Когда вы хотели запустить систему с более высокой, чем исходная спецификация VGA 640 на 480, вам нужно было получить драйверы, которые работали бы с вашими прикладными программами и оборудованием.
Стандарты VESA для синхронизации и разрешения сигнала Super VGA решили большую часть этой проблемы. Комитет поставил несколько основных целей для спецификации местного автобуса. Он должен был быть недорогим, максимально основанным на существующих технологиях и системных наборах микросхем. Он должен был предложить значительно более высокую производительность, обрабатывая не только текущие нагрузки передачи данных, но и дополнительный трафик, ожидаемый от дисплеев с еще более высоким разрешением и мультимедийных приложений. Это должен был быть открытый стандарт, чтобы любой мог его использовать, и он должен был быть программно прозрачным, чтобы вам не пришлось использовать какие-либо проблемные драйверы.Он также должен быть расширяемым для обработки будущих технологий, таких как процессор Pentium с его 64-битным трактом данных.
Результатом стала спецификация VESA-Bus. В нем изложены основные характеристики шины, такие как механические, физические, временные характеристики и детали протокола. Для максимальной гибкости он был разработан таким образом, что его можно было легко добавить к системным платам ISA, EISA или Micro Channel. Чтобы сохранить простоту конструкции, комитет разработал шину VESA-Bus как расширение внутренней шины, используемой в процессоре 80486.В результате шина VESA может использовать весь диапазон адресов микросхемы 486.
Во многих компьютерных системах, оборудованных слотами VESA, используются интерфейсные карты VESA, IDE / FDC / SPG. Интерфейс IDE на этой карте был единственной частью карты, которая использовала слот шины VESA. Контроллер гибких дисков и функции SPG по-прежнему использовали ISA-часть слота.
Устройства локальной шины могут быть реализованы с помощью устройств, встроенных в системную плату или вставленных в слот расширения. Проблема со встроенными устройствами заключается в том, что более высокие тактовые частоты шины подталкивают технологию к ее инженерным пределам.Поскольку сигналы перемещаются по следам печатных плат все быстрее и быстрее, становится все труднее поддерживать точное время. Если электрический сигнал слишком сильно замедляется на пути к месту назначения, тогда критические события могут произойти не в нужный момент, и обработка остановится.
Чем быстрее работает ЦП, тем меньше нагрузка, которую он может выдержать (нагрузка на его выходы). Отправка сигнала через слот расширения, а не на устройство, расположенное на системной плате, увеличивает нагрузку на шину.Комитет VESA рекомендовал только два слота VESA-Bus и два устройства VESA-Bus (устройства, установленные на системной плате) с частотой шины 33 МГц (или ниже), один слот на частоте 40 МГц и вообще никаких слотов для скорости шины 50 МГц.
Разъем шины VESA
Разъем Micro Channel был использован в соответствии с существующими слотами расширения ISA. Такая компоновка означала, что слот ISA все еще был доступен, если слот не был занят адаптером VESA-Bus. Устройства VESA-Bus не использовали исходную шину ISA (за исключением силовых соединений), а вместо этого получали все необходимые сигналы от разъема VESA.Это означало, что исходные соединения шины ISA были доступны для карты расширения для других целей. Производители смогли разместить несколько устройств на одной плате расширения, например интерфейс жесткого диска IDE на локальной шине и контроллер гибких дисков, а также функции ввода-вывода SPG на части слота ISA.Автобус VESA вскоре устарел
В 1993 г. планировалось разработать шину VESA-Bus, чтобы включить 64-битную версию для Pentium и увеличить количество устройств, которые можно было подключить к шине.Успех PCI-Bus положил конец дальнейшему развитию. Шина VESA-Bus хорошо служила индустрии ПК около двух лет, но постепенно исчезла, поскольку все больше и больше системных плат предлагали только слоты локальной шины PCI.Насколько быстрее VESA-Bus?
Теоретическая скорость передачи для шины ISA составляет около 5 Мбит в секунду, а для шины EISA — около 32 Мбит в секунду. Шина VESA с тактовой частотой процессора 33 МГц может обеспечить скорость передачи 132 Мбит / с, что в 26 раз больше, чем у шины ISA-Bus.Некоторые авторы и поставщики называли VESA-Bus просто Local-Bus.ЛОКАЛЬНАЯ ШИНА PCI — шина, построенная INTEL
Типичная плата видеоинтерфейса PCI
Видеокарта PCI в слоте шины PCI на системной плате 686
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) изначально была разработана для ускорения отображения графики на персональных компьютерах на базе Intel, но сам стандарт не зависит от процессора и подходит для других аппаратных надстроек, требующих высокой пропускной способности, включая сеть, видео. и адаптеры SCSI.PCI был разработан INTEL, но потребовалось некоторое время, чтобы заставить его работать надежно. К середине 1993 года VESA-Bus прочно закрепился на рынке, и почти все компьютерные системы DOS имели стандартные слоты VESA-Bus. Широкое распространение технологии локальной шины заняло всего несколько месяцев, и по умолчанию VESA-Bus стал первым стандартом локальной шины.
Некоторое время многие люди в компьютерной индустрии наблюдали войну за локальную шину между двумя конкурирующими стандартами локальной шины (VESA-Bus и PCI-Bus), но на самом деле они не участвовали в одной битве.Локальные шины PCI и VESA делали в основном одно и то же — обе ускоряли компьютеры ПК, позволяя периферийным устройствам, таким как графические адаптеры и контроллеры жестких дисков, работать на частоте до 33 МГц вместо 8 МГц, которой их ограничивала шина ISA. Сходство исчезает, когда мы начинаем говорить о том, как работают эти два дизайна.
Шина VESA обошла шину ISA за счет использования той же шины, с помощью которой ЦП подключен к своей оперативной памяти, поэтому ее было относительно дешево и легко реализовать для производителей систем и периферийных устройств.PCI-Bus Intel, с другой стороны, была совершенно новой шиной, во многом таким же, как и шины EISA и MCA. Шина PCI дала лишь небольшое улучшение скорости при использовании с системами на базе 486, но она была намного впереди при использовании с чипом Pentium.
Еще несколько технических деталей шины PCI
Шина PCI имеет некоторые привлекательные функции, такие как одновременное управление шиной, режим полной пакетной передачи и тип очереди с выстраиванием каналов, который может уменьшить количество потенциальных состояний ожидания по сравнению с конструкцией шины VESA.PCl-Bus использует три элегантных метода для решения проблем с локальной шиной. Первый, известный как сигнализация с помощью отраженной волны, снижает величину электрического усиления, необходимого на трактах прохождения сигнала, и, таким образом, уменьшает проблемы с шумом и нагрузкой. Второй — мультиплексирование. Мультиплексирование позволяет двум различным сигналам использовать один и тот же электрический путь, уменьшая количество выводов, необходимых для периферийных микросхем, и снижая производственные затраты. Третий — это протокол, позволяющий контроллеру PC1 получать конкретную информацию о конфигурации от самих устройств PC1.Intel не определила стандартный разъем адаптера для шины, оставив эту работу на усмотрение группы специалистов по PCl-Bus, которая остановилась на белом 112-контактном разъеме.
PCI Универсальная шина
PCI не зависит от платформы и вскоре стал использоваться в компьютерах, построенных на базе микросхемы PowerPC. Это один из немногих случаев, когда стандартная шина ввода-вывода использовалась на разных платформах, поэтому это должно быть большим преимуществом в его пользу. Различные компании, участвовавшие в разработке PowerPC, включая Apple и IBM, приняли PCI-Bus для компьютеров на базе PowerPC.Apple использовала Macintosh NuBus в течение многих лет, но перешла на PCI-Bus для своих продуктов PowerPC. По иронии судьбы, крупнейший пользователь процессоров на базе Motorola выстроился в очередь, чтобы купить шинную технологию у Intel.Другие производители компьютеров также используют PCI-Bus на своих компьютерных платформах с Digital Equipment Corp. (DEC) со своими системами на базе Alpha RISC, а также с Hewlett-Packard и SUN Microsystems, включая слоты PCI-Bus в своих продуктах. Intel лицензировала свои патенты на шину PCI без отчислений всем, кто хотел ее использовать.
Принимая установленный промышленный стандарт, производители других компьютерных платформ обеспечивают более низкие затраты и больше возможностей как для пользователей, так и для разработчиков, которые больше не привязаны к своим собственным проприетарным опциям. Широкий спектр карт, последовавших за использованием шины PCI-Bus в системах ПК, впервые стал доступен пользователям другого оборудования. Все, что должно потребоваться, — это альтернативные программные драйверы для различных платформ.
Архитектура с несколькими шинами
Платы Multi Bus System помогли преодолеть проблемы продолжающейся эволюции компьютерных шин DOS.Системные платы со слотами VESA-Bus являются платами с двумя шинами, поскольку они имеют слоты ISA и VESA-Bus в соответствии со стандартом VESA-Bus.Возможны многие комбинации различных шин, которые были доступны на протяжении многих лет, и некоторые производители системных плат выпускали платы с комбинациями ISA, EISA, MCA, VESA и PCI-Bus. Это было сделано для того, чтобы позволить пользователям использовать старые экзотические карты, такие как контроллеры SCSI и платы аппаратной кэш-памяти, в модернизированном оборудовании.
Большинство доступных сегодня системных плат по-прежнему имеют два слота для шины ISA, но есть только платы с разъемами для шины PCI и только платы EISA и PCI.
Что еще не так со старой доброй шиной ISA?
Шины ISA 24 адресных строк ограничивают его, позволяя картам ввода-вывода использовать первые 16 мегабайт адресуемой памяти для RAM или ROM на карте. Некоторые специализированные видеокарты и карты видеозахвата ищут отверстие в памяти (также известное как линейный буфер кадра), отверстие в системной памяти, куда они могут вставлять и адресовать свои собственные непрерывные 1 или 2 мегабайта видеопамяти. Эта апертура памяти решает проблему переключения страниц, вызванную назначением только 128 Кбайт области для видеопамяти.Помните, что большинство видеокарт VGA имеют как минимум 1 мегабайт видеопамяти на видеокарте, но они должны получать к нему доступ, переключая части ОЗУ в назначенный диапазон памяти и из него. Характеристики различных автобусов| Тип автобуса | Разрядность данных шины | Скорость автобуса | Скорость передачи данных |
|---|---|---|---|
| PC / XT | 8 бит | 4,7 — 8 МГц | 3,25 (Мбит / с) |
| ISA | 16 бит | 8 МГц | 6.5 (Мбит / с) |
| EISA | 32 бита | 8 МГц | 32 (Мбит / с) |
| MCA | 32 бита | 8 МГц | 20 (Мбит / с) |
| VESA | 32 бита | от 33 МГц до 50 МГц | 132 (Мбит / с) и выше |
| PCI | 32 бита | 33 МГц | 132 (Мбит / с) |
Порт расширенной графики (шина AGP)
AGP был анонсирован и начал проникать в «топовые» системные платы в течение последних нескольких месяцев 1997 года.Это называется портом, а не шиной, потому что он предназначен для определенной цели, а не для универсального слота шины. AGP основан на последней спецификации PCI (версия 2.1), работает на частоте 66 МГц вместо 33 МГц, как все существующие карты шины PCI, и имеет три расширения спецификации PCI. Эти расширения:- Конвейерные операции чтения / записи памяти
- Демультиплексирование адреса и данных на шине
- Синхронизация скорости передачи данных, как если бы она была синхронизирована с частотой 133 МГц
Эта память называется памятью AGP. AGP теоретически обеспечивает пиковую скорость передачи данных до 528 Мбайт / с между основной памятью ПК и графическим ускорителем AGP, по сравнению со скоростью передачи всего 132 Мбайт / с, достижимой на сегодняшней шине PCI. Это утверждение вызывает сомнения, потому что эта цифра представляет собой всю полосу пропускания основной памяти, и она должна использоваться совместно с ЦП и другими устройствами. AGP может никогда не достичь пропускной способности 528 МБ / с, но тенденция к увеличению скорости шины 100 МГц увеличит скорость передачи данных в основную память и сделает это более вероятным.
Как и большинство других современных разработок ПК, этот набор микросхем должен предоставлять услуги для шины AGP, в частности, функцию сопоставления «памяти AGP» с обычной основной памятью. Intel называет это GART (таблица преобразования адресов графики). Это означает, что видеоинтерфейс может использовать часть системной памяти, а не иметь выделенную видеопамять на карте.
Преимущества, которые предлагает AGP:
- Более высокая пропускная способность, чем у PCI, в 4 раза выше
- Отсутствие разделения полосы пропускания с другими компонентами, такими как шина PCI
- DIME (прямое выполнение в памяти) текстур
- Доступ ЦП к системной ОЗУ может выполняться одновременно с чтением ОЗУ AGP графического чипа Разрешение ЦП писать напрямую в общую системную память AGP, когда ему необходимо предоставить графику данные, такие как команды или анимированные текстуры.Обычно ЦП может быстрее получить доступ к основному памяти, чем графическая локальная память через AGP, и, конечно, быстрее, чем через шину PCI.
Рекомендации по программному обеспечению
К сожалению, приобретения платы AGP и графического ускорителя AGP будет недостаточно, чтобы воспользоваться преимуществами новой производительности AGP. Операционная система должна заботиться, в частности, о части DIME / GART преимуществ AGP. Операционная система должна предоставлять основную память для ОЗУ AGP. Это достигается с помощью DirectDraw в Windows98 и Windows NT 5.
Пример системной платы Pentium II с разъемом AGP
Авторские права © Phil. Storr, последнее обновление 26 -е декабря 1998 г.
Архитектура шины ПК
Индекс
Общая информация
Plug and Play
Интерфейсы карт
PCMCIA
Карточка стандарт, который начинался с простых карт памяти.
Карта ПК
PC Card — новая название технологии, которая эволюционировала из PCMCIA, чтобы предоставить более продвинутую карту функциональность, чем просто карты памяти.Это небольшое расширение стандартная карта, использующая 16-битную шину. Интерфейс изначально известен как интерфейс PCMCIA. В картах используется 68-контактный разъем. На самом деле есть два различные интерфейсы, которые сегодня используются с картами PC Card. Первый старше, «оригинальная» карта PC Card или интерфейс PCMCIA, который является 16-битным интерфейсом который работает на частоте 8 МГц. Этот интерфейс функционально очень близок к обычному Системная шина ISA на настольных ПК. Хотя базовая функциональность довольно близка к подмножеству ISA, есть много варианты, что является фактическим подмножеством поддерживаемых функций ISA.Карты могут выглядят как простая карта памяти, обычная карта ISA (например, модем или Ethernet) или карта может выглядеть как жесткий диск IDE (режим True-IDE). Тогда бывают разные рабочие напряжения карты: 5В и 3,3В.
Другой более новый стандарт интерфейса — CardBus, который представляет собой 32-битный интерфейс, работающий на частоте 33 МГц.
CardBus
Для решения ограничения обычных PC-карт, в 1995 году PCMCIA объявил о новом Интерфейс называется CardBus, который представляет собой 32-битный интерфейс, работающий на частоте 33 МГц.32-битная шина 33 МГц, обеспечивающая невероятную скорость в приложениях из 100 Мбит EtherNet для видеоконференцсвязи. CardBus Architechture орудия Функциональность шины PCI для карт небольшого размера PC Card.
Миниатюрная карточка
недавно принятый стандарт 60-контактных карт памяти. Миниатюрная карта была разработана для недорогих потребительских нужд. это разработан для интерфейса Linear Flash.
SmartMedia
SmartMedia занимает примерно треть площади обычного ПК. Карточка и только 0.Толщина 76 мм. Ожидается, что эта новая карта памяти поможет электронные устройства — включая цифровые фотоаппараты и различные формы портативное информационное оборудование — станет еще меньше в размерах. SmartMedia также известен как SSFDC.
CompactFlash
CompactFlash — это очень маленькое съемное запоминающее устройство. впервые представила в 1994 году корпорация SanDisk. Они обеспечивают полную функциональность и совместимость PCMCIA-ATA, а также функциональность TrueIDE, совместимую с ATA / ATAPI-4.На 43 мм (1,7 дюйма) x 36 мм (1,4 дюйма) x 3,3 мм (0,13 дюйма), толщина устройства составляет менее половины текущей карты PCMCIA Type II. По сравнению с 68-контактным Карта PCMCIA, карта CF имеет 50 контактов, но по-прежнему соответствует спецификациям PCMCIA ATA. Это легко вставляется в пассивную 68-контактную плату адаптера типа II, которая полностью соответствует требованиям к электрическому и механическому интерфейсу PCMCIA. В соответствии с Спецификация PCMCIA ATA означает, что карта Compact Flash ведет себя точно так же, как IDE-диск, поэтому нет необходимости в каких-либо специальные драйверы для его использования (обычные операционные системы ПК всегда поддерживают IDE диски).Он выглядит как небольшой жесткий диск IDE, но внутри используется флеш-память. память как носитель. Вы даже можете купить переходники для проводки, позволяющие подключите CF к обычному 40-контактному разъему плоского ленточного кабеля, как любой IDE-диск.
Помимо памяти карты этот формат карты также используется для некоторых карт расширения, таких как модемы. CompactFlash широко используется в цифровых фотоаппаратах, КПК. и во встраиваемых системах ПК. Также есть интерфейсы доступно для подключения карты CompactFlash к PCMCIA интерфейс.
Карта памяти
Карта памяти цифровое хранилище данных призвано стать стандартным хранилищем и передачей СМИ. Он меньше палочки жевательной резинки. . Он доступен в размере 4 МБ, Размеры хранилища 8 МБ, 16 МБ, 32 МБ, 64 МБ и 128 МБ и в комплекте с ПК адаптер карты. Благодаря своей компактной конструкции он лучше всего подходит для использования в небольших помещениях. цифровая электроника. Он очень надежен благодаря 10-контактному разъему и переключателю предотвращения стирания, который при включении «Замок» практически исключает риск случайного стирания или запись поверх сохраненных данных.Доступ к памяти осуществляется через специальный серийный номер. протокол (разработан для совместимости с будущими моделями). Карта памяти работает с большинством новых видеокамер DV и Mini DV и цифровых фотоаппаратов. Максимум скорость чтения Memory Stick составляет 2,45 МБ / с, а скорость записи — 1,5 МБ / с.
MultiMediaCard
MultiMediaCard — это новая очень маленькая тонкая флэш-карта размером от От 2 до 16 МБ, используемых в некоторых мобильных телефонах и высокопроизводительных вычислительных машинах. Поскольку это новинка на рынке, неизвестно, станет ли она товаром.Это Флэш-карта с 7-контактным интерфейсом, которая может быть как MMcard автобус и автобус SPI. Продукты MultiMediaCard в настоящее время производится только Sandisk.
Secure Digital (SD)
SD (безопасный Цифровая) карта памяти — это энергонезависимое запоминающее устройство размером с Почтовая марка. SD-карты — это твердотельные устройства, обеспечивающие довольно большие емкость хранилища (32 МБ и 64 МБ в 2000 году, с обещанием до 128 МБ и 256 МБ). SD-карты созданы для отличных гибкость и некоторые встроенные функции безопасности.Представлен Secure Digital компанией Toshiba в 2000 году. Он был разработан совместно с SanDisk и Toshiba. SD облегчит быстрое, простое и безопасное скачивание всех типов цифровых файлов, таких как музыка, фильмы, фотографии, новости и т. д. Он используется для хранения данные о портативных устройствах, таких как MP3-плееры, цифровые камеры, карманные компьютеры и сотовые телефоны. Помимо памяти Secure Digital также позволяет устройства для добавления технологий, таких как беспроводная связь Bluetooth или глобальная система позиционирования (GPS).
Secure Digital включает программное обеспечение, соответствующее стандартам Secure Digital Music Initiative защита от несанкционированного копирования контента, защищенного авторским правом.Как в результате цифровые аудиофайлы, загруженные с музыкальных сервисов, таких как Napster, нельзя воспроизводить на устройствах, использующих карты Secure Digital.
ISA
ISA — это промышленный стандарт. Архитектура. Это была самая распространенная шина в мире ПК. Автобус ISA по-прежнему используется во многих приложениях, несмотря на то, что в значительной степени без изменений с тех пор, как в 1984 году он был расширен до 16 бит! Основные настольные ПК имеют начали отказываться от ISA, но вы все еще можете видеть ISA во многих промышленных компьютерах системы.
8-битная версия ISA появилась на оригинальный ПК и расширения, которые поставлялись с IBM AT, сделали его 16-битным. Автобус реализации карт были первоначально основаны на информации, опубликованной в IBM AT Technical Reference и отраслевой стандарт ISA были написаны очень много. потом. Шина ISA имеет максимальную скорость передачи данных около 8 мегабит в секунду. в режиме 16-битной шины-мастера. Автобус обычно работает с тактовой частотой около 8 МГц. Многие карты расширения, даже современные, по-прежнему являются 8-битными картами.
Автобус не предназначен для автоматическая настройка, но стандарт Plug and Play попытался добавить эти функции потом. ISA, кажется, умирает в обычной среде рабочего стола, но, вероятно, будет уже много лет используется в промышленности.
EISA
EISA — это расширенный отраслевой стандарт. Архитектура. В отличие от ISA, здесь название не указывает на реальность, так как Автобус EISA так и не получил широкого распространения и не может быть ни малейшим воображением. считаться отраслевым стандартом.EISA начиналась как ответ Compaq на MCA IBM bus, и пошел по тому же пути развития — с очень похожими результатами. Эволюция ISA и (теоретически) обратная совместимость с ней. Увеличение пропускной способности данных в основном связано с удвоением размера шины, но вы должны использовать карты расширения EISA. Карты настраиваются с помощью конфигурации программное обеспечение.
систем на основе EISA сегодня в основном отведен на специальную роль; они иногда встречаются на сетевых файловых серверах. Шина EISA практически отсутствует в настольных системах по нескольким причинам.Во-первых, системы на основе EISA, как правило, намного дороже, чем другие типы системы. Во-вторых, доступно несколько карт на основе EISA. EISA не является полностью мертв как платформа.
MCA
Микроканальная архитектура. проприетарный стандарт, установленный IBM в 1987 году, чтобы заменить ISA, и, следовательно, несовместимо ни с чем. Он поставляется в двух версиях: 16- и 32-разрядной, а также на практике способна передавать около 20 Мбит / с. MCA очень хорошо экранирован, что делает его невосприимчивым к электрическим помехам.MCA — это разработан для устранения хлопот, связанных с установкой перемычек и DIP переключает на платах адаптера.
MCA обладал огромным потенциалом. К сожалению, IBM приняла два решения, которые обрекали MCA на полный провал в рынок. Во-первых, они сделали MCA несовместимым с ISA; это означает карты ISA вообще не будет работать в системе MCA, одной из немногих категорий ПК для что это правда. Во-вторых, IBM решила сделать шину MCA проприетарной.
Эти два фактора в сочетании с возросшая стоимость систем MCA привела к упадку шины MCA.С PS / 2 сейчас прекращено, MCA мертв на платформе ПК, хотя он все еще используется IBM на некоторых из своих серверов RISC 6000 UNIX
PCI
PCI в настоящее время является самым популярным локальная шина ввода-вывода. Шина Peripheral Component Interconnect (PCI) была разработана Intel, представленная в 1993 году. PCI — это мезонинная шина, дающая некоторую независимость. процессора. Шина PCI мультиплексирована по времени, что означает, что линии адреса и данных делиться связями. PCI имеет свой собственный пакетный режим, который позволяет использовать 1 адресный цикл. за которым следует столько циклов данных, сколько позволяют системные накладные расходы.Шина PCI может работать до 33 МГц или 66 МГц (со спецификацией PCI 2). PCI является частью разъема и стандартная игра, поэтому он позволяет автоматически настраивать. Разъем может отличаться в зависимости от от напряжения, которое использует карта (3,3 или 5 В; некоторые карты могут справиться с обоими).
Теоретическая скорость 32-битной шины PCI при 33 МГц составляет 33×4 = 132 Мбайт / сек, а теоретическая скорость шины PCI 66 МГц-32 бит составляет 66×4 = 264 Мбайт / сек. На практике скорости передачи ниже из-за накладные расходы. Практический максимум, помимо компонентов класса, составляет 122 Мбайт / сек на шине 33 МГц.Но реальная скорость на ПК PIII составляет около 40 Мбайт / сек для одного устройства. Это могло быть быстрее, но это зависит от дизайна чипсетов. Во встроенной системе на 33 МГц, используется в реальной жизни приложения, около 100 Мбайт / сек — более реалистичная скорость.
Общая информация
CompactPCI
Компактный соединение периферийных компонентов (CPCI) — это адаптация периферийных Спецификация компонентного межсоединения (PCI) для промышленных компьютерных приложений требуется меньший, более прочный механический форм-фактор, чем тот, который определен для рабочего стола.CompactPCI — это открытый стандарт поддерживается Группой производителей промышленных компьютеров PCI (PICMG). CompactPCI лучше всего подходит для небольших высокоскоростных промышленных вычислительных приложений, где переводы происходят между рядом высокоскоростных карт.
В основе CompactPCI лежит газонепроницаемый штыревой разъем высокой плотности. разъем, соответствующий международному стандарту IEC-1076. Его низкая индуктивность и контролируемый импеданс делают его идеальным для передачи сигналов PCI. Это 2 миллиметра Соединитель «Hard Metric» имеет 47 рядов по 5 контактов в ряду, всего 220 контактов (15 контактов потеряны в области ключа).Вдобавок также используется внешний металлический экран. Контролируемый импеданс этого разъема сводит к минимуму нежелательные отражения сигналов и позволяет использовать CompactPCI системы имеют восемь слотов по сравнению с четырьмя настольными ПК. Это может легко расширяется с помощью микросхем моста PCI.
Процессорные платы3U CompactPCI используют один 220-контактный разъем для всех сигналов питания, земли и всех 32- и 64-битных сигналов PCI. Двадцать булавок зарезервировано для использования в будущем. Платы 6U могут иметь до трех дополнительных разъемов всего 315 контактов.Это также стиль 2 мм. Эти дополнительные разъемы можно использовать для самых разных целей. Их можно использовать как мост к другим автобусы в гибридных объединительных платах. Дополнительные разъемы также можно использовать для задней панель ввода / вывода (проект стандарта IEEE 1101.11 для ввода / вывода на задней панели предусматривает для этого и хорошо работает с CompactPCI).
- CompactPCI — Расширенный набор шины PCI для промышленных компьютеров
- Компактная шина PCI Размер карты
- CompactPCI Краткие технические условия
- Учебное пособие по CompactPCI
- PICMG — PICMG (Промышленный компьютер PCI Группа производителей) — это консорциум, в который входят более 700 компаний, которые совместно разрабатывать спецификации, которые адаптируют технологию PCI для использования в промышленных и телекоммуникационных приложениях.Технические характеристики PICMG включить CompactPCI для Eurocard, стоечные приложения и PCI / ISA для пассивных объединительная плата, карты стандартного формата.
- PICMG Europe — Европейский PCI Группа производителей промышленных компьютеров (PICMG Europe) является независимой от отрасли, нейтральная некоммерческая организация на уровне правления производители и конечные пользователи, имеющие общие рыночные интересы. PICMG разрабатывает общие спецификации для неофисных сред. PICMG в Европе способствует использованию и поставке продуктов на основе технических спецификации, определенные головным офисом PICMG в США, например CompactPCI.
Мини PCI
Мобильные системы требования к возможностям расширения отличаются от требований настольных компьютеров. Хотя мобильные системы имеют электрический эквивалент настольной шины PCI, настольные карты PCI слишком велики и требуют слишком много энергии для использования на портативный компьютер. В результате производители портативных компьютеров, желающие реализовать интегрированные устройства, такие как контроллеры сетевого интерфейса (NIC) и модемы должны были ранее использовать проприетарные форм-факторы, подключенные к шина устаревшей промышленной стандартной архитектуры (ISA).
Мини-PCI (Peripheral Component Interconnect) технология карты расширения обеспечивает новый отраслевой стандарт интеграции устройств связи в малый форм-фактор продукты, такие как ноутбуки. 3Com, AMP, Compaq, Dell, Gateway, Hitachi, IBM, Micron, Mobility Electronics и Toshiba основали круглый стол, чтобы сформулировать стандарт для нового форм-фактора ноутбука. Затем их результаты были переданы в Специальную группу по интересам PCI (PCI SIG). для оценки и ратификации. Mini PCI, новый форм-фактор для периферийные устройства связи в ноутбуках, имеют ряд преимуществ по сравнению с существующими нестандартные встроенные решения и карты для ПК.
Информация о разработке аппаратного обеспечения шины PCI
Расширения шины PCI
- 64-битный PCI — В текущей реализации 32-битный PCI шина передает данные со скоростью до 133 МБ / с, меньше накладных расходов шины. Что будет результат замены шины на 64-битную, работающую на частоте 66 МГц? Как повлияют ли эти новые 64-битные передачи данных на циклы шины PCI? Что о добавление 64-битных расширений шины PCI?
- Электрооборудование рекомендации для плат PCI-X и 66-МГц PCI — как PCI-X и обычные устройства и системы PCI с частотой 66 МГц все чаще появляются в ряд стандартных компьютерных архитектур, проектировщики систем противостоять новым вызовам в разработке рентабельных продуктов, соответствующих требованиям с электрическими спецификациями PCI.
- PCI Технология горячей замены
PC / 104 Автобус
PC / 104 — это материнская плата для небольшого ПК. коэффициент, используемый для промышленных и встраиваемых ПК. ПК / 104 компьютер состоит из материнской платы и установленных на ней карт расширения для подключения к шине PC / 104. Эта шина электрически аналогична шине ISA, но использует другой разъем.
Порт ускоренной графики (AGP)
порт ускоренной графики (AGP) является расширением шины PCI. Intel разработала AGP устраняет ограничения PCI для обработки больших объемов 3D графические данные.Проще говоря, AGP — это прямая связь между графическая подсистема и системная память. Обеспечивает гораздо более высокую передачу данных скорости, чем PCI, и был специально разработан для удовлетворения требований 3D в реальном времени.
VLB
Стандарты видеоэлектроники Ассоциация (VESA) сформировала комитет в июне 1992 г. для изучения существующих и конечно новые, локальные шинные видеосистемы с точки зрения расположения разъемов, структуры сигналов и данных. В сентябре 1992 г. они доработали стандарт VESA Local Bus.Местный автобус еще раз подходит для ПРОЦЕССОР; он по соседству (следовательно, местный), имеет такую же пропускную способность и работает на той же скорость. Эта система VLB была очень популярна для подключения высокопроизводительных видеокарты к ПК с процессором 486. VLB — это 32-битная шина, которая в некотором смысле является прямым расширением 486-битной шины. шина процессора / памяти. Слот VLB — это 16-битный слот ISA с третьим и четвертым разъемы разъемов добавлены на конце. VLB обычно работает на частоте 33 МГц, хотя в некоторых системах возможны более высокие скорости.
В то время как VLB был чрезвычайно популярен в правления 486-го, с появлением Pentium и его локальной шины PCI в В 1994 г. начался полномасштабный отказ от VLB. Когда Pentium процессоры и шина PCI стали более популярными, использование VLB практически остановился, потому что дизайн был сильно основан на процессоре 486 и хитрый электрически. Сегодня VLB устарел для новых систем.
Системы шины управления ПК
Вот ссылки на информацию об автобусе. системы, используемые для контроля и управления оборудованием ПК (в некоторых ПК системы).Большинство шинных систем здесь — это вспомогательные шины и шины управления. используется для низкоскоростных приложений управления.
- Структура I2C и SMBus — Информация о I2C и SMBus.
- Semtech Информация о SMBus — Разработано совместно Intel и Duracell, шина системного управления (SMBus) действует как шина управления для интеллектуальных батарей. Через SMBus можно информировать конечных пользователей текущего состояния и расчетной информации о батарее и командовать батареей пополнить счет через простой программный интерфейс.
- SMBus — SMBus — это Шина системного управления, определенная Intel Corporation и Duracell в 1995 году. Используется в мобильных и настольных системах. персональные компьютеры для низкоскоростной связи в системе. Система Шина управления — это двухпроводной интерфейс, через который осуществляется простое управление питанием. чипы могут связываться с остальной частью системы. Он использует I2C в качестве позвоночник. SMBus позволяет просто подключить большой набор интеллектуальных батарей и других устройств, таких как EEPROM, датчики температуры, цифровые потенциометры, и т.п.
- SMBUS Проект — Исходный код Visual Basic и Delphi для чтения SMBUS и Датчики ПК. Текст на этой странице на итальянском языке.
Как работает PCI | HowStuffWorks
Поскольку скорость процессоров неуклонно растет в диапазоне ГГц, многие компании лихорадочно работают над разработкой стандарта шины следующего поколения. Многие считают, что PCI, как и ISA до него, быстро приближается к верхнему пределу своих возможностей.
Все предложенные новые стандарты имеют нечто общее.Они предлагают отказаться от технологии разделяемой шины, используемой в PCI, и перейти на соединение с двухточечной коммутацией . Это означает, что прямое соединение между двумя устройствами (узлами) на шине устанавливается, пока они обмениваются данными друг с другом. По сути, пока эти два узла обмениваются данными, никакое другое устройство не может получить доступ к этому пути. Предоставляя несколько прямых соединений, такая шина может позволить нескольким устройствам обмениваться данными без возможности замедления друг друга.
HyperTransport, стандарт, предложенный Advanced Micro Devices, Inc.(AMD), AMD позиционирует себя как естественное продолжение PCI. Для каждого сеанса между узлами он предоставляет две двухточечные ссылки. Каждая ссылка может иметь ширину от 2 до 32 бит, поддерживая максимальную скорость передачи 6,4 ГБ в секунду. HyperTransport разработан специально для соединения внутренних компонентов компьютера друг с другом, а не для подключения внешних устройств, таких как съемные диски. Разработка мостовых микросхем позволит устройствам PCI получить доступ к шине HyperTransport.
PCI-Express, разработанный Intel (ранее известный как 3GIO или ввод-вывод 3-го поколения), выглядит «следующим большим достижением» в шинных технологиях.Сначала были разработаны более быстрые шины для высокопроизводительных серверов. Они назывались PCI-X и PCI-X 2.0, но они не подходили для рынка домашних компьютеров, потому что создавать материнские платы с PCI-X было очень дорого.
PCI-Express — это совершенно другой зверь — он нацелен на рынок домашних компьютеров и может произвести революцию не только в производительности компьютеров, но и в самой форме и форме домашних компьютерных систем. Эта новая шина не только быстрее и способна обрабатывать большую полосу пропускания, чем PCI.PCI-Express — это двухточечная система, которая обеспечивает лучшую производительность и может даже удешевить производство материнских плат. Слоты PCI-Express также поддерживают старые карты PCI, что поможет им стать популярными быстрее, чем если бы все компоненты PCI внезапно оказались бесполезными.
Это также масштабируемое. Базовый слот PCI-Express будет иметь соединение 1x. Это обеспечит достаточную пропускную способность для высокоскоростных подключений к Интернету и других периферийных устройств. 1x означает, что есть одна полоса для передачи данных.Если компоненту требуется большая пропускная способность, в материнские платы можно встроить слоты PCI-Express 2x, 4x, 8x и 16x, добавив больше линий и позволив системе передавать больше данных через соединение. Фактически, слоты PCI-Express 16x уже доступны вместо слота видеокарты AGP на некоторых материнских платах. Видеокарты PCI-Express 16x сейчас находятся на переднем крае и стоят более 500 долларов. По мере того, как цены падают, а материнские платы, предназначенные для работы с новыми картами, становятся все более распространенными, AGP может уйти в прошлое.
Для получения дополнительной информации о PCI и связанных темах воспользуйтесь ссылками на следующей странице.
PCI-e, PCI, PCI-X, ISA, AGP, … Внутренняя шина для компьютера
1. ISA Автобус — 2. Автобус MCA от IBM — 3. Автобус VLB 4. Шина PCI — 5. Шина AGP — 6. PCMCIA и шина ExpressCard — 7. PCI-express — 8. Чтобы рассчитать ширину полосы
В системах на базе микропроцессоров мы выделили тип автобуса: адрес автобус, данные автобус и управление автобус.С развитием компьютеров ПК расширилось купюра выпита на все внутренние, а иногда и внешние разъемы подключены к микропроцессорной системе (в том числе с ее цепями интерфейс), позволяющий вставлять в компьютеры дополнительные платы (графический ускоритель, последовательный порт, параллельный, SCSI, ввод / вывод, USB, Firewire, сеть …).
Внутренняя шина — это разъем, делающий ее возможность вставки периферийных электронных плат. Мы встретим их в основном на время практической работы.Каждая шина (разъем) стандартизировано в:
- механика: форма и размер, количество контактов разъема определены заранее
- скорость. Частота сигналов равна определенный.
- сигналы. Синхронизация сигналов управления, пересылка данных и адресов на шине четко определена, в том числе задержки …
Автобус ISA появился с первым компьютером PC XT от IBM в 1981 году. В то время количество бит данных составляло 8 бит (например, процессор внешней шины данных) с частотой 4,77 МГц.С 286, IBM оставила такой же, но характеристики меняются с момента проезда автобуса. версия 16 бит (шина данных) со скоростью 8 МГц. Эта скорость всегда используется В настоящее время полоса пропускания шины ISA 16 бит составляет 16 МБ / с. Доска 8 бит может поместиться в шину ISA 16 бит. В конце 1999 года только модем, из плат добавить параллельный порт или последовательный порт … по-прежнему использовать этот тип разъема.
Текущие материнские платы не включают больше шина ISA, замененная на более быструю шину PCI, Plug & Play и новее PCI-Express.
2. Шина MCA от IBM
MCA Bus появился с ПК 386 IBM. Этот не предусматривал никаких патентов на момент выхода XT и конкурирующие фирмы использовали свои технические данные. С появлением модели 386, IBM установила новую шину 32 бита данных. Максимальная вместимость — 40 человек. МБ / с. Поскольку IBM запатентовала все механические и электрические стандарты, реально пользовалась только этой фирмой.
3. Автобус VLB
С автобуса 486DX2-66 VLB или VESA Появился местный автобус .Он состоял максимум из 3 разъемов, добавляет шину ISA. 16 бит. Подключается напрямую к процессору и снова берет сигналов, этот может исчезнуть только с 486. Внимание, установить 3 VLB доски обычно создают проблемы. От автобуса VLB отказались в двух вариантах: А и B. B был подключен к процессору через более продвинутую схему интерфейса. чем простой буфер. Спектакли идентичны.
Обнаружено два типа досок: экраны и платы IO (2 разъема жестких дисков E-IDE, параллельный порт, 2 порта серии и дискеты с контроллером).
Две верхние шины PCI, нижняя, 4 VLB (материнская плата картографического сервера для Pentium)
С первым компьютером на базе PENTIUM шина расширения стал явно шеей с его скоростью, ограниченной 8 МГц на шине данных 16 бит. Этим объясняется выход совершенно новой шины с ритмом 33 МГц за ширина 32 бита (то есть 4 байта — байт), Шина PCI . Этот вначале использовался графическим ускорителем, но модем, дека, платы сети… используйте этот автобус с в ущерб устаревшей шине ISA. Его полоса пропускания составляет 132 МБ / с, то есть 78 в разы выше, чем у автобуса ISA.
На плату PCIможно запитать 5 В (в начале) или в 3,3 В. Напряжение питания регулируется непосредственно во время запуск компьютера. Платы, работающие от напряжения 3,3 В, имеют 2 выемки. Это делает не создают проблем в этом направлении. С другой стороны, некоторые слоты материнских плат не принимают платы 5 В, только 3,3 В. В этом случае разъем На материнской плате есть 2 выемки, нельзя вставить плату 5В.в Таким же образом, некоторые старые материнские платы (Pentium) принимают платы 5V, но не правильно определить платы 3,3 В. Как правило, это происходит без проблемы.
ШинаPCI имеет характеристики, позволяющие периферийное устройство, подключенное к этой шине для управления и передачи напрямую от данные к другому периферийному PCI, основной памяти или даже к шине AGP. Это называется DMA (прямой доступ к памяти). Эта последняя возможность иногда ограничивается схема интерфейса (чипсет).
Схема системы с шиной PCI (эта шина не ограничивается ПК, в том числе и Mac) ниже приведены некоторые интересные Информация. Функция, представленная между процессором и шиной, — это то, что назовем чипсетом. Он управляет шиной PCI и памятью. Другие шины связаны с шиной PCI схемой, которая используется как мост. Все текущие транзакции между шиной ISA и процессором проходят мимо процессора.
Структура шины PCI
Разработан для серверов совместно IBM, Compac, HP и INTEL, Шина PCI-X — это эволюция стандартной шины PCI для серверов.Если скорость шины PCI 33 МГц с шириной шины данных 32 бита (максимальная полоса пропускания 132 МБ / с), шина PCI-X поворачивается с тактовой частотой 33, 66, 100, 133, 266 или 533 МГц после версии в 32 или 64 бит. Эти скорости необходимы для гигабитных битов. Плата Ethernet и контроллеры SCSI Ultra 160 и Ultra 320.
PCI-X 1.0 вышел в 1999 году, с напряжением питания 3,3 V, в 6 вариантах.
| Частота шины PCI-X 1.0 | Напряжение | Шина данныхс | Ширина ремешка |
| 66 МГц | 3,3 В 3,3 В | 32 бита | 264 МБ / с |
| 64 бита | 528 МБ / с | ||
| 100 МГц | 3,3 В | 32 бита | 400 МБ / с |
| 64 бита | 800 МБ / с | ||
| 133 МГц | 3,3 В | 32 бита | 532 МБ / с |
| 64 бита | 1064 Мб / с |
Версия PCX-2.0, оставленный в 2002 году, также питается 1,5 В. по версиям. Платы горячего подключения.
| Частота шины PCI-X 1.0 | Напряжение | Шина данныхс | Ширина ремешка |
| 66 МГц | 3,3 В 3,3 В | 32 бита | 264 МБ / с |
| 64 бита | 528 МБ / с | ||
| 100 МГц | 3,3 В | 32 бита | 400 МБ / с |
| 64 бита | 800 МБ / с | ||
| 133 МГц | 3,3 В | 32 бита | 532 МБ / с |
| 64 бита | 1064 МБ / с | ||
| 266 МГц | 3,3 В / 1,5 В | 32 бита | 1064 МБ / с |
| 64 бита | 2128 МБ / с | ||
| 533 МГц | 3,3 В / 1,5 В | 32 бита | 2128 МБ / с |
| 64 бита | 4256 МБ / с |
Из конструкции разъема PCI-X 32 бита платы можно вставить в 1 шину 64 бита.Шина PCI-X напрямую подключается к Южный мост чипсета, требующий специфики материнских плат (чипсета).
5. Автобус AGP
Несмотря на прогресс, шина PCI быстро стала слишком медленно для графических кабанов. Интел разработал автобус AGP специально для те. Скорость этой шины во всех версиях составляет 66 МГц. Это может DMA (прямой доступ к памяти), чтобы взять под контроль память для прямой передачи информации. Эта характеристика также установлена в шине PCI.В Спецификации INTEL предлагают 3 режима работы:
AGP 1X , с теоретическим расходом 266 МБ / с из 32 бит (частота 66 МГц), напряжение сигналов: 3,3 В или 1,5 V
AGP 2X : позволяет информация о зарядке 1 раз в восходящей части часов, один раз в нисходящей часть (удвоенный поток, 533 МБ / с) на базовой частоте 66 МГц. Напряжение сигналы на шине: 1,5 В Эта шина управляется цепями интерфейс INTEL 440 LX, EX, ZX и BX.
AGP 4X использует ту же шину, но до 133 МГц, что его предшественники, как и в AGP 4X, дублируют информацию, заряженную на стороны поднимаются и опускаются вместе с часами. Этот тип автобуса подразумевает, что чтение-запись памяти достаточно быстрая. Есть более высокая спецификация, расширение AGP 4X, названное AGP Pro, предназначенное для будущего рабочие станции. Специфика связана с блоком питания платы (50Вт для AGP Pro 50 и 110 Вт для AGP 110 против 25 Вт для AGP 4X).Оценка пропускная способность достигает 1,07 Гбайт / с при напряжении питания платы 1,5 В.
Реально ушел в начале 2003 года, АГП 8X остается 32-битным, но с частотой 266 МГц. Только настоящий продвинутый, передача теоретически достиг до 2,13 Гбайт / с. На практике прибыль от исполнения равна ниже 5% по сравнению с AGP 4X. AGP может обнаруживать работающие режим AGP видеокарты. Напряжение сигналов графического ускорителя переходит на 0,8В. Это слабое напряжение объясняет, почему материнская плата, управляющая AGP 8X может принимать платы AGP 2X и 4X, но не видеокарту AGP 1X первой поколение.
Для сравнения: у первых компьютеров шина ISA составляла всего 16 Мбайт / с, а шина шины PCI 132 МБ / с
6. Шина PCMCIA и карта Express
Шина PCMCIA (карта памяти персонального компьютера Международной ассоциации) используется в ноутбук вроде пил стажер. Некоторые платы для ПК для автоматизации делопроизводства позволяют вставлять такие платы в ПК. Это анти — используется в в частности для личных «кредитных карт» распознавания взлома.
Существуют 3 версии PCMCIA I, II и III. 2 разъемы PCMCIA я даю PCMCIA II, и 2 разъема II накладываются также могут дайте, например, шину PCMCIA III для жестких дисков.Таким образом, внутренний разъем тот же, единственная разница заключается в высоте, доступной для вставки периферический. Сайт PCMCIA II заменяет 2 PCMCIA I. Портативный со слотом PCMCIA II автоматически интегрирует 2 слота PCMCIA I, найденных под этим формат модемов, платы сетей, флеш-памяти … Платы PCMCIA могут быть встроенный «горячий», под напряжением благодаря особой осторожности механика автобуса. Действительно, клеммы питания изначально подключены во время вставки платы, затем почти общее количество сигналов и доделать 2 пина, предназначенные для обнаружения прошивки.
PCMCIA I зарезервирован только для использования плата памяти в ноутбуке. Тип II, толще 1 мм, дает больший выбор: доска сети, модем … PCMCIA III, который должен вступить в силу с 2000 г. разрешит использование жестких дисков 1,8 дюйма.
Доска (металлический корпус или пластик) оборудована с коннектором (гнездовые контакты). Розетка взаимозависима от корпуса системы. На его конце находится розетка (штыревые контакты). В разъем и розетка состоят из 2 линий по 34 контакта, разделенных на 1 мм.В Штыри розетки представлены 3 разной длины, платы поставляются 2 контакты Vcc 5 В, 2 контакта Vpp 12 В и 4 контакта массы. Эти штифты вставляются с до . другие контакты, чтобы избежать напряжения на шинах во время вставки или потом во время снятия доски.
Физические размеры шины PCMCIA
Некоторые текущие платы работают с напряжением 3,3 В в выпуск 2.0. В этом случае портативный компьютер считывает внутреннюю память вместе с платой. перед подачей питания на пины платы и преобразует 5 В в 3.3 В, затем поставляет различные контакты платы.
| Тип | Толщина | Определено |
| Я | 3,3 мм | выпуск 1.0 |
| II | 5 мм | выпуск 1.0 |
| III | 10,5 мм | выпуск 2.0 |
Длина доски всегда 85,6 мм и 54 ширина мм.
Разработан с 2004 г. ExpressCard заменяет PCMCIA. Разработан один разъем. С другой стороны, используются двухмерные карты (ширина 34 или 54 мм), длина 75 мм и толщина 5 мм. Это трансмиссия типового ряда с двухскоростной передачей после вставленной карты. В первом типе работы ExpressCard работает на канале шины PCI-Express 1.0. Это позволяет передавать до 250 МБ / с в полнодуплексном режиме. Во втором для передачи используется шина типа USB 2.0 (включая три режима работы со скоростью 180 КБ / с, 1,5 МБ / с и 60 МБ / с).
Новая версия вышла в 2010 году (первые карты в 2011 году) и основана на PCI-express 2.0 и USB 3.0 с частотой 8 ГГц (5 для версии 2.0), но также с изменением управляющих сигналов. Он остается совместимым с предыдущей версией.
Ширина полосы текущих шин становится слишком большой. слабоват для процессоров. Даже AGP 8X, предназначенный для графических ускорителей с ширина полосы пропускания (очень теоретическая) 2,3 ГБ / с остается ограниченной.Под влиянием INTEL, заменой шин PCI и AGP является поезд PCI-Express. это запланирован на начало 2004 года и должен вначале принять графический ускоритель, возможно, высокоскоростную плату сети.
Этот новый автобус серии типа должен разрешить потоки (теоретические) до 8 ГБ / с. С такой шириной полосы он должен замените шину AGP в ближайшее время. Разъем не имеет фиксированного размера, так как он состоит из 1, 2, 4, 8, 16 или 32 сторон в зависимости от размера.Неизбежно ширина полосы увеличивается пропорционально.
Путь состоит из 2 пар соединений, для передача, для приема данных. Каждая пара обеспечивает односторонний поток 250 МБ / с при передаче или приеме. Соединив 32 маршрута транспортировки, таким образом получается 8 ГБ / с.
Шина состоит из 2 пар (4 провода) низкого напряжения, для излучения, другой для приема данных.Сигнал таким образом, является двунаправленным и даже полнодуплексным (отправка и прием на одновременно) |
В отличие от других шин, используемых в компьютерных ПК, это подключается непосредственно к набор микросхем северного моста (компонент, который управляет транзакциями между процессор и память), что обеспечивает лучшее соединение с воспоминания о ПК.
Как и все последовательные шины, контроль данных напрямую обеспечивается контроллером.В отличие от других пьяных, употребляемых в ПК автоматики офиса (не серверные сети), платы горячие затыкать.
Предусмотрена версия для портативного компьютера, называется мини-поездом PCI Express. Размер 3 см в ширину (для 8,5 см в футляре автобуса PCMCIA)
Его конкурент в AMD называет гипертранспорт. Он допускает теоретический поток до 6,4 ГБ / с. В настоящее время установлено в чипсетах AMD для микропроцессоров 64 бита в качестве промежуточного моста, но также может быть используется как пила стажер (заинтересовались некоторые производители).Мы уже говорили о это в главе о процессорах.
Последнее замечание, PCI-express — это внутренняя шина, она не заменяет ни последовательный ATA для жестких дисков, ни внешний ношение связи как USB или IEEE 1394 Firewire
расчет максимальной скорости передачи данных автобуса рассчитывается следующая формула:
Частота автобуса (Гц) * ширина шины (бит) / 8 или Частота шины * ширина шины в байтах
То есть, например, вращающийся 64-битный шина PCI до 64 МГц.Максимальная скорость (теоретическая) перевода: 64 000 000 * 64 бит / 8 = 512,000,000 байт / с.
В оборудовании для обработки данных используется (с скрутки) килограмм 1000. Килограммы должны быть 1024, 2 10 . Чтобы выразить цифру в МБ / с выше, поэтому необходимо разделить на 1024 * 1024. Расчет выше дает результат 488 МБ / с.
В отношении:
Шина— Computer History Wiki
В компьютерной архитектуре шина — это подсистема, которая передает данные или питание между компьютерными компонентами внутри компьютера или между компьютерами и обычно управляется программным обеспечением драйвера устройства.В отличие от соединения точка-точка, шина может логически соединять несколько периферийных устройств по одному и тому же набору проводов. Каждая шина определяет свой набор разъемов для физического подключения устройств, карт или кабелей вместе.
Ранние компьютерные шины были буквально параллельными электрическими шинами с несколькими соединениями, но теперь этот термин используется для любого физического устройства, которое обеспечивает ту же логическую функциональность, что и параллельная электрическая шина. Современные компьютерные шины могут использовать как параллельные, так и последовательные соединения, и могут быть подключены либо по многоточечной (параллельной электрической), либо по гирляндной топологии, либо подключены с помощью коммутируемых концентраторов, как в случае USB.
Первое поколение
Ранние компьютерные шины представляли собой пучки проводов, к которым подключались память и периферийные устройства. Они были названы в честь электрических автобусов или сборных шин. Почти всегда была одна шина для памяти, а другая для периферийных устройств, и доступ к ним осуществлялся по отдельным инструкциям с совершенно разными таймингами и протоколами.
Одной из первых сложностей было использование прерываний. Ранние компьютеры выполняли ввод-вывод, ожидая в цикле готовности периферийного устройства.Это была пустая трата времени для программ, у которых были другие задачи. Кроме того, если программа попытается выполнить эти другие задачи, повторная проверка может занять слишком много времени, что приведет к потере данных. Таким образом, инженеры устроили так, чтобы периферийные устройства прерывали работу ЦП. Прерываниям необходимо было присвоить приоритет, потому что ЦП может выполнять код только для одного периферийного устройства за раз, а некоторые устройства более критичны по времени, чем другие.
Через некоторое время после этого некоторые компьютеры стали разделять память между несколькими процессорами.На этих компьютерах доступ к автобусу также должен был быть приоритетным.
Классическим и простым способом определения приоритетов прерываний или доступа к шине было использование гирляндной цепи.
DEC отметила, что наличие двух шин кажется расточительным и дорогостоящим для небольших серийно выпускаемых компьютеров, и подключила периферийные устройства к шине памяти, так что устройства выглядели как ячейки памяти. В то время это был очень смелый замысел. Циники предсказывали провал.
Ранние шинные системы микрокомпьютеров представляли собой пассивную объединительную плату, подключенную к контактам ЦП.Память и другие устройства будут добавлены к шине с использованием тех же адресов и выводов данных, что и сам ЦП, подключенных параллельно. В некоторых случаях, таких как IBM PC, инструкции по-прежнему генерируют сигналы в ЦП, которые можно использовать для реализации настоящей шины ввода-вывода.
Во многих микроконтроллерах и встроенных системах шина ввода-вывода все еще не существует. Связью управляет ЦП, который считывает и записывает данные с устройств, как если бы они были блоками памяти (в большинстве случаев), и все это синхронизируется центральными часами, контролирующими скорость ЦП.Устройства запрашивают обслуживание, передавая сигналы на другие выводы ЦП, обычно с использованием той или иной формы прерывания.
Например, контроллер дисковода будет сигнализировать ЦП, что новые данные готовы к чтению, после чего ЦП переместит данные, прочитав память, которая соответствует дисководу. Почти все ранние компьютеры были построены таким образом, начиная с шины S-100 на Альтаире и заканчивая IBM PC в 1980-х годах.
Эти простые шинные системы имели серьезный недостаток для компьютеров общего назначения.Все оборудование на шине должно работать с одинаковой скоростью и, таким образом, использовать одни часы.
Увеличить скорость процессора — непростое дело, потому что скорость всех устройств тоже должна увеличиваться. Это часто приводит к странным ситуациям, когда очень быстрые процессоры должны «замедляться», чтобы общаться с другими устройствами в компьютере. Хотя эта проблема допустима во встроенных системах, в коммерческих компьютерах она долго не переносилась.
Другая проблема заключается в том, что ЦП требуется для всех операций, поэтому, если он будет занят другими задачами, реальная пропускная способность шины может резко снизиться.
Такие шинные системы сложно сконфигурировать, если они построены из стандартного стандартного оборудования. Обычно для каждой добавляемой печатной платы требуется множество перемычек для установки адресов памяти, адресов ввода / вывода, приоритетов прерываний и номеров прерываний.
Второе поколение
Системы шины«Второго поколения», такие как NuBus , решают некоторые из этих проблем. Обычно они разделяли компьютер на два «мира»: ЦП и память с одной стороны и различные устройства с другой, с контроллером шины между ними.Это позволило ЦП увеличить скорость, не влияя на шину. Это также перенесло большую часть нагрузки по перемещению данных из ЦП на карты и контроллер, так что устройства на шине могли общаться друг с другом без вмешательства ЦП. Это привело к гораздо более высокой производительности в реальном мире, но также потребовало, чтобы карты были намного сложнее. Эти шины также часто решали проблемы скорости, будучи «больше» с точки зрения размера пути данных, переходя с 8-битных параллельных шин в первом поколении на 16- или 32-битные во втором, а также добавляя настройку программного обеспечения. (теперь стандартизировано как Plug-n-play) для замены перемычек.
Однако эти новые системы обладали одним качеством со своими более ранними собратьями, в том, что все в автобусе должны были говорить с одинаковой скоростью. В то время как ЦП был теперь изолирован и мог без опасений увеличивать скорость, ЦП и память продолжали увеличивать скорость намного быстрее, чем шины, с которыми они разговаривали. В результате скорость шины стала намного ниже, чем требовалось современной системе, и машинам не хватало данных. Наиболее частым примером этой проблемы было то, что видеокарты быстро опередили даже более новые шинные системы, такие как PCI , а компьютеры начали включать AGP только для управления видеокартой.К 2004 году AGP снова переросли высокопроизводительные видеокарты и заменяется новой шиной PCI Express .
Все большее количество внешних устройств также начали использовать свои собственные шинные системы. Когда дисковые накопители были впервые представлены, они добавлялись к машине с картой, подключенной к шине, поэтому компьютеры имеют так много слотов на шине. Но в 1980-х и 1990-х годах для удовлетворения этой потребности были введены новые системы, такие как SCSI и IDE , в результате чего большинство слотов в современных системах остались пустыми.Сегодня в типовой машине, вероятно, будет около пяти различных шин, поддерживающих различные устройства.
Затем стала популярной полезная дифференциация — концепция локальной шины в отличие от внешней шины . Первые относятся к системам шин, которые были разработаны для использования с внутренними устройствами, такими как видеокарты, а вторые — к шинам, предназначенным для добавления внешних устройств, таких как сканеры. Однако обратите внимание, что «локальный» также относится к большей близости к процессору VL-Bus и PCI, чем ISA.IDE — это внешняя шина с точки зрения того, как она используется, но почти всегда находится внутри машины.
Третье поколение
автобусов «третьего поколения» сейчас находятся в процессе выхода на рынок, в том числе HyperTransport и InfiniBand . Обычно они включают в себя функции, которые позволяют им работать на очень высоких скоростях, необходимых для поддержки памяти и видеокарт, а также поддерживают более низкие скорости при взаимодействии с более медленными устройствами, такими как дисковые накопители. Они также имеют тенденцию быть очень гибкими с точки зрения их физических соединений, что позволяет использовать их как в качестве внутренних шин, так и для соединения различных машин вместе.Это может привести к сложным проблемам при попытке обслуживания различных запросов, поэтому большая часть работы над этими системами связана с проектированием программного обеспечения, а не с самим оборудованием. В целом, эти шины третьего поколения имеют тенденцию больше походить на сеть, чем на исходную концепцию шины, с более высокими затратами протокола, чем в ранних системах, а также позволяют нескольким устройствам использовать шину одновременно.
С другой стороны, интегральные схемы все чаще разрабатываются на основе заранее спроектированной логики, «интеллектуальной собственности».«Автобусы, такие как Wishbone, были разработаны, чтобы позволить устройствам на интегральных схемах общаться друг с другом.
Описание автобуса
Когда-то «шина» означала электрически параллельную систему с электрическими проводниками, аналогичными или идентичными контактам на процессоре. Это уже не так, и современные системы стирают границы между автобусами и сетями.
Шины могут быть параллельными шинами, которые переносят слова данных с чередованием по нескольким проводам, или последовательными шинами, которые несут данные в последовательной битовой форме.Добавление дополнительных силовых и управляющих соединений, дифференциальных драйверов и соединений для передачи данных в каждом направлении обычно означает, что большинство последовательных шин имеют больше проводников, чем минимум два, используемых в последовательной шине I²C. По мере увеличения скорости передачи данных проблемы временного сдвига и перекрестных помех на параллельных шинах становится все труднее и труднее обойти. Одним из частичных решений этой проблемы была двойная прокачка автобуса. Часто последовательная шина может фактически работать с более высокими общими скоростями передачи данных, чем параллельная шина, несмотря на меньшее количество электрических соединений, поскольку последовательная шина по своей сути не имеет временного сдвига или перекрестных помех.Примеры этого — USB, FireWire и Serial ATA. Многоточечные соединения плохо работают с быстрыми последовательными шинами, поэтому в большинстве современных последовательных шин используются схемы с последовательным подключением или концентраторами.
Большинство компьютеров имеют как внутренние, так и внешние шины. Внутренняя шина соединяет все внутренние компоненты компьютера с материнской платой (и, таким образом, ЦП и основную память). Эти типы шин также называют локальной шиной, поскольку они предназначены для подключения к локальным устройствам, а не к устройствам на других машинах или вне компьютера.Внешняя шина соединяет внешние периферийные устройства с материнской платой.
Сетевые соединения, такие как Ethernet, обычно не считаются шинами, хотя разница в значительной степени концептуальная, а не практическая. Появление таких технологий, как InfiniBand и HyperTransport, еще больше стирает границы между сетями и шинами. Даже линии между внутренним и внешним иногда бывают нечеткими, I²C может использоваться как внутренняя шина, так и как внешняя шина (где это известно как ДОСТУП.bus), а InfiniBand предназначен для замены как внутренних шин, таких как PCI, так и внешних, таких как Fibre Channel.
Современные тенденции в персональных компьютерах, особенно ноутбуках, направлены на устранение всех внешних подключений, кроме разъема для модема, Cat5, USB, разъема для наушников и дополнительного VGA или FireWire.
Топология шины
В сети главный планировщик контролирует трафик данных. Если данные должны быть переданы, запрашивающий компьютер отправляет сообщение планировщику, который помещает запрос в очередь.Сообщение содержит идентификационный код, который транслируется на все узлы сети. Планировщик определяет приоритеты и уведомляет получателя, как только шина становится доступной.
Идентифицированный узел принимает сообщение и выполняет передачу данных между двумя компьютерами. После завершения передачи данных шина освобождается для следующего запроса в очереди планировщика.
Преимущество шины: к любому компьютеру можно получить прямой доступ, а сообщение может быть отправлено относительно простым и быстрым способом.Недостаток: нужен планировщик для назначения частот и приоритетов для организации трафика.
См. Также: Автобусная сеть
Примеры внутренних компьютерных шин
Параллельный
Серийный
Примеры внешних компьютерных шин
Параллельный
- IEEE-488 (также известный как GPIB, инструментальная шина общего назначения и HPIB, инструментальная шина Hewlett-Packard)
- Интерфейс малой компьютерной системы SCSI, шина подключения периферийных устройств для диска / ленты
Примеры внутренних / внешних компьютерных шин
См. Также
Внешние ссылки
Эта страница содержит контент из Википедии, статья Bus_ (вычисления), под лицензией Creative Commons.
Как выбрать правильную шину для вашей измерительной системы
Руководство по выбору наиболее распространенных автобусов
Обзор шин DAQ
Все шины ПК имеют ограничение на объем данных, которые могут быть переданы за определенный период времени. Это известно как пропускная способность шины и часто указывается в мегабайтах в секунду (МБ / с). Если для вашего приложения важны динамические измерения формы сигнала, обязательно подумайте о шине с достаточной пропускной способностью.
В зависимости от выбранной шины общая полоса пропускания может быть разделена между несколькими устройствами или выделена определенным устройствам. Шина PCI, например, имеет теоретическую пропускную способность 132 МБ / с, которая распределяется между всеми платами PCI в компьютере. Gigabit Ethernet предлагает 125 МБ / с, совместно используемые устройствами в подсети или сети. Шины с выделенной полосой пропускания, такие как PCI Express и PXI Express, обеспечивают максимальную пропускную способность данных на одно устройство.
При измерении формы сигнала у вас есть определенная частота дискретизации и разрешение, которые должны быть достигнуты в зависимости от того, насколько быстро изменяется ваш сигнал.Вы можете рассчитать минимальную требуемую полосу пропускания, взяв количество байтов на выборку (округленное до следующего байта), умноженное на скорость выборки, а затем умножив на количество каналов.
Например, для 16-битного устройства (2 байта) выборка со скоростью 4 MS / s по четырем каналам будет
Пропускная способность вашей шины должна поддерживать скорость, с которой собираются данные, и важно отметить, что фактическая пропускная способность системы будет ниже теоретических ограничений шины.Фактическая наблюдаемая полоса пропускания зависит от количества устройств в системе и любого дополнительного трафика шины из-за накладных расходов. Если вам нужно передавать много данных по большому количеству каналов, пропускная способность может быть самым важным соображением при выборе шины DAQ.
Приложения, требующие одноточечного чтения и записи, часто зависят от значений ввода / вывода, которые должны обновляться немедленно и последовательно. В зависимости от того, как архитектура шины реализована как в аппаратном, так и в программном обеспечении, требования одноточечного ввода-вывода могут быть определяющим фактором для выбранной вами шины.
Задержка шины — это скорость отклика ввода-вывода. Это временная задержка между вызовом функции программного обеспечения драйвера и обновлением фактического аппаратного значения ввода / вывода. В зависимости от выбранной шины эта задержка может составлять от менее микросекунды до нескольких миллисекунд.
В системе управления с пропорциональной интегральной производной (ПИД), например, эта задержка шины может напрямую влиять на максимальную скорость контура управления.
Еще одним важным фактором в приложениях одноточечного ввода-вывода является детерминизм, который является мерой того, насколько последовательно ввод-вывод может выполняться вовремя.Шины, которые всегда имеют одинаковую задержку при обмене данными с вводом-выводом, более детерминированы, чем шины, которые могут изменять свою реакцию. Детерминизм важен для приложений управления, поскольку он напрямую влияет на надежность контура управления, и многие алгоритмы управления разработаны с расчетом на то, что контур управления всегда выполняется с постоянной скоростью. Любое отклонение от ожидаемой скорости делает всю систему управления менее эффективной и менее надежной. Поэтому при реализации приложений управления с обратной связью следует избегать таких шин, как беспроводная связь, Ethernet или USB, которые имеют высокую задержку и плохой детерминизм.
Программная сторона реализации коммуникационной шины играет большую роль в задержке и детерминировании шины. Шины и программные драйверы, поддерживающие ОС реального времени, обеспечивают лучший детерминизм и, следовательно, обеспечивают максимальную производительность. В общем, внутренние шины, такие как PCI Express и PXI Express, лучше подходят для приложений одноточечного ввода-вывода с малой задержкой, чем внешние шины, такие как USB или беспроводные.
Многие измерительные системы имеют сложные потребности в синхронизации, будь то синхронизация сотен входных каналов или нескольких типов инструментов.Система «стимул-ответ», например, может потребовать, чтобы выходные каналы использовали те же тактовые импульсы выборки и запускающие триггеры, что и входные каналы, чтобы коррелировать ввод-вывод и лучше анализировать результаты. Устройства сбора данных на разных шинах предоставляют разные способы сделать это. Самый простой способ синхронизации измерений на нескольких устройствах — совместное использование часов и триггера. Многие устройства сбора данных предлагают программируемые цифровые линии для импорта и экспорта как тактовых импульсов, так и триггеров. Некоторые устройства даже предлагают специализированные линии запуска с разъемами BNC.Эти внешние линии запуска являются общими для устройств USB и Ethernet, поскольку оборудование сбора данных находится вне корпуса ПК. Однако в некоторые шины встроены дополнительные линии синхронизации и запуска, чтобы максимально упростить синхронизацию нескольких устройств. Платы PCI и PCI Express предлагают шину интеграции системы в реальном времени (RTSI), по которой несколько плат в настольной системе могут быть соединены кабелем напрямую внутри корпуса. Это устраняет необходимость в дополнительной проводке через передний разъем и упрощает подключение ввода / вывода.
Лучшим вариантом шины для синхронизации нескольких устройств является платформа PXI, включая PXI и PXI Express. Этот открытый стандарт был разработан специально для высокопроизводительной синхронизации и запуска с рядом различных опций для синхронизации модулей ввода / вывода в одном шасси, а также для синхронизации нескольких шасси.
Стремительное распространение портативных компьютеров неоспоримо, и они открыли новые способы внедрения инноваций с помощью сбора данных на базе ПК.Портативность является важным фактором для многих приложений и легко может быть основной причиной выбора одной шины вместо другой. Например, автомобильные DAQ-приложения извлекают выгоду из компактного и легко транспортируемого оборудования. Внешние шины, такие как USB и Ethernet, особенно хороши для портативных систем сбора данных из-за быстрой установки оборудования и совместимости с портативными компьютерами. USB-устройства с питанием от шины обеспечивают дополнительное удобство, поскольку не требуют отдельного источника питания и питаются от USB-порта.Использование шин беспроводной передачи данных — еще один хороший вариант портативности, поскольку само измерительное оборудование становится портативным, а компьютер может оставаться неподвижным.
Расстояние между необходимыми измерениями и местом расположения компьютера может сильно различаться от приложения к приложению. Чтобы добиться наилучшей целостности сигнала и точности измерений, вы должны разместить оборудование DAQ как можно ближе к источнику сигнала.Это может быть проблемой для крупных распределенных измерений, таких как те, которые используются для мониторинга состояния конструкций или мониторинга окружающей среды. Прокладка длинных кабелей через мост или заводской цех стоит дорого и может привести к появлению зашумленных сигналов. Одним из решений этой проблемы является использование портативной вычислительной платформы для перемещения всей системы ближе к источнику сигнала. Благодаря беспроводной технологии физическое соединение между компьютером и измерительным оборудованием полностью удаляется, и вы можете проводить распределенные измерения и отправлять данные обратно в центральное место.
Руководство по выбору наиболее распространенных автобусов
На основе пяти вопросов, изложенных ранее, в таблице 1 показано руководство по выбору наиболее распространенных доступных шин сбора данных.
| Автобус | Форма волны 1 Потоковая передача | Одноточечный ввод-вывод | Мультиустройство | Переносимость | Распределенные измерения |
| PCI | 132 МБ / с (всего) | Лучшее | Лучше | Хорошо | Хорошо |
| PCI Express | 250 МБ / с (на каждую полосу) | Лучшее | Лучше | Хорошо | Хорошо |
| PXI | 132 МБ / с (всего) | Лучшее | Лучшее | Лучше | Лучше |
| PXI Express | 250 МБ / с (на каждую полосу) | Лучшее | Лучшее | Лучше | Лучше |
| USB | 60 МБ / с | Лучше | Хорошо | Лучшее | Лучше |
| Ethernet 2 | 125 МБ / с (всего) | Хорошо | Хорошо | Лучшее | Лучшее |
| Беспроводной | 6.75 МБ / с (на канал 802.11g) | Хорошо | Хорошо | Лучшее | Лучшее |
Таблица 1. В этой таблице показано руководство по выбору шины на основе требований приложения с примерами продуктов NI.
1 Максимальные теоретические скорости потоковой передачи данных основаны на следующих спецификациях шины: PCI, PCI Express 1.0, PXI, PXI Express 1.0, USB 2.0, Gigabit Ethernet и Wi-Fi 802.11g
2 Шина Ethernet в этой таблице используется как часть сети, содержащей несколько устройств, а не как прямое соединение с компьютером.
Обзор шин сбора данных
Хотя существует множество различных автобусов и форм-факторов на выбор, в этом разделе рассматриваются семь наиболее распространенных автобусов, в том числе:
- PCI
- PCI Express
- USB
- PXI
- PXI Express
- Ethernet
- Беспроводной
На Рисунке 1 показаны эти шины, организованные в иерархию PC-bus продуктов сбора данных NI, от внутренних дополнительных модулей до внешних шин с возможностью горячей замены.
Рисунок 1. Вы можете выбрать одну из многих шин, чтобы удовлетворить ваши требования к сбору данных.
PCIРис. 2. Многофункциональный DAQ серии M с шиной PCI
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) — одна из наиболее часто используемых сегодня внутренних компьютерных шин. Обладая общей пропускной способностью 132 МБ / с, PCI обеспечивает высокоскоростную потоковую передачу данных и детерминированную передачу данных для приложений одноточечного управления.Существует множество различных аппаратных опций DAQ для PCI с многофункциональными платами ввода-вывода со скоростью до 10 Мвыб / с и разрешением до 18 бит.
PCI Express
Рис. 3. Многофункциональный DAQ серии PCI Express X
PCI Express, эволюция PCI, предлагает новый уровень инноваций в индустрии ПК. Самым большим преимуществом архитектуры PCI Express является выделенная пропускная способность шины, обеспечиваемая независимыми линиями передачи данных.В отличие от PCI, в котором пропускная способность 132 МБ / с распределяется между всеми устройствами, PCI Express использует независимые линии передачи данных, каждая из которых способна передавать данные со скоростью до 250 МБ / с.
Шина PCI Express также масштабируется с одной полосы данных x1 (произносится «по одному») до каналов данных x16 с максимальной пропускной способностью 4 ГБ / с, достаточной для заполнения жесткого диска объемом 200 ГБ менее чем за минуту. Для измерительных приложений это означает более стабильную скорость выборки и пропускную способность данных, и нескольким устройствам не нужно бороться за время на шине.
USBРис. 4. USB X Series добавляет сбор данных на любой компьютер с USB-портом
Универсальная последовательная шина (USB) изначально была разработана для подключения периферийных устройств, таких как клавиатуры и мыши, к ПК. Однако он оказался полезным для многих других приложений, включая измерения и автоматизацию. USB обеспечивает недорогое и простое в использовании соединение между устройствами сбора данных и ПК. USB 2.0 имеет максимальную теоретическую пропускную способность 60 МБ / с, которая распределяется между всеми устройствами, подключенными к одному контроллеру USB. Устройства USB по своей природе скрыты и недетерминированы. Это означает, что одноточечная передача данных может происходить не так, как ожидалось, и поэтому USB не рекомендуется для приложений управления с обратной связью, таких как PID.
С другой стороны, шина USB имеет несколько характеристик, которые делают ее более простой в использовании, чем некоторые традиционные внутренние шины ПК. Устройства, подключаемые через USB, имеют возможность горячего подключения, поэтому они устраняют необходимость выключать ПК для добавления или удаления устройства.Шина также имеет автоматическое обнаружение устройств, что означает, что пользователям не нужно вручную настраивать свои устройства после их подключения. После установки драйверов программного обеспечения операционная система должна обнаружить и установить устройство самостоятельно.
Платформа PXIРисунок 5. Платформа PXI состоит из шасси, контроллеров и модулей ввода-вывода.
PCI eXtensions for Instrumentation (PXI) были разработаны для преодоления разрыва между настольными ПК и высокопроизводительными системами VXI и GPIB.Альянс PXI Systems Alliance, в который входит более 200 членов, поддерживает этот открытый стандарт и в 2006 году принял спецификацию PXI Express для предоставления технологии передачи данных PCI Express на платформе PXI.
Основанный на CompactPCI, PXI включает в себя инструментальные расширения и более жесткие спецификации системного уровня, чтобы обеспечить открытую, но высокопроизводительную спецификацию для измерений и автоматизации. Преимущества систем сбора данных на основе PXI включают прочную упаковку, которая может выдерживать суровые условия, которые часто существуют в промышленных приложениях.Системы PXI также предлагают модульную архитектуру, что означает, что вы можете разместить несколько устройств в том же пространстве, что и один автономный прибор, и у вас есть возможность расширить свою систему далеко за пределы возможностей настольного компьютера с шиной PCI. Одно из наиболее важных преимуществ PXI — это встроенные функции синхронизации и запуска. Без каких-либо внешних подключений можно синхронизировать несколько устройств с помощью внутренних шин, расположенных на объединительной плате шасси PXI.
EthernetРисунок 6. Поддерживая 100 м на сегмент и возможность использовать существующую сетевую инфраструктуру, сбор данных Ethernet может расширить охват вашей измерительной системы.
Ethernet является основой почти каждой корпоративной сети в мире и поэтому широко доступен. В качестве шины для сбора данных Ethernet идеально подходит для портативных или распределенных измерений на расстояниях, превышающих 5 м длины кабеля USB. Один кабель Ethernet может протянуться на 100 м без концентратора, коммутатора или повторителя.Это расстояние в сочетании с большой установочной базой сетей в лабораториях, офисах и производственных помещениях делает Ethernet идеальным выбором для распределения измерений в удаленных местах. Хотя доступная пропускная способность сети зависит от количества подключенных к сети устройств, 100BASE-T (100 Мбит / с) Ethernet может поддерживать несколько устройств сбора данных Ethernet, работающих на полной скорости. Кроме того, Gigabit Ethernet (1000BASE-T) может агрегировать данные из нескольких сетей 100BASE-T или высокоскоростных устройств для более крупных систем.
БеспроводнойРис. 7. Для сбора данных Wi-Fi используются стандартные сети 802.11, чтобы исключить необходимость в проводах между измерительным оборудованием и хост-компьютером
Беспроводная технология расширяет гибкость и портативность сбора данных на базе ПК для приложений измерения, где кабели неудобны или непрактичны, например, ветряные электростанции или гражданские сооружения. Беспроводная связь может значительно снизить затраты за счет отказа от кабелей и времени на установку.Однако беспроводная связь также имеет самую высокую задержку по сравнению с любой другой шиной сбора данных, поэтому приложения, требующие высокоскоростного управления или детерминизма, не рекомендуются. Доступно множество различных беспроводных технологий. Самый популярный — IEEE 802.11 (Wi-Fi).
Wi-Fi — одна из самых простых в настройке беспроводных технологий. Подключение к «точке доступа» Wi-Fi так же знакомо большинству, как подключение кабеля USB. После 10 лет использования в ИТ-секторе Wi-Fi также стал безопасным. IEEE 802.11i (WPA2) — это наивысший коммерчески доступный на сегодняшний день стандарт безопасности беспроводной связи со 128-битным шифрованием AES и IEEE 802.1x аутентификация. Для потоковой передачи сигналов с динамической формой волны Wi-Fi обеспечивает более широкую полосу пропускания, чем другие беспроводные технологии, что делает его идеальным для мониторинга состояния машины и других высокоскоростных приложений.
Прочие ресурсы
Загрузить полное руководство по созданию системы сбора данных
Ознакомьтесь с преимуществами выбора NI DAQ для вашего приложения.
Сравните различные аппаратные продукты DAQ для вашего приложения
вики по отраслевой стандартной архитектуре | TheReaderWiki
| Год создания | 1981; 40 лет назад (1981) |
|---|---|
| Создано | IBM |
| Заменено | PCI, LPC (1993, 1998) |
| Ширина в битах | 8 или 16 |
| № приборов | до 6 устройств |
| Скорость | Полудуплекс 8 МБ / с или 16 МБ / с [1] |
| Стиль | Параллельный |
| Интерфейс горячего подключения | № |
| Внешний интерфейс | № |
Промышленная стандартная архитектура ( ISA ) — это 16-разрядная внутренняя шина IBM PC / AT и аналогичных компьютеров на базе Intel 80286 и его ближайших преемников в 1980-х годах.Шина была (в значительной степени) обратно совместима с 8-битной шиной IBM PC на базе 8088, включая IBM PC / XT, а также совместимые с IBM PC.
Первоначально называвшаяся шиной ПК (8-бит) или AT-шиной (16-бит), IBM также называла этот канал I / O Channel . Термин ISA был придуман как ретроним конкурирующими производителями клонов ПК в конце 1980-х или начале 1990-х годов как реакция на попытки IBM заменить AT-bus своей новой несовместимой архитектурой Micro Channel.
16-битная шина ISA также использовалась с 32-битными процессорами в течение нескольких лет. Однако попытка расширить его до 32 бит, получившая название расширенной отраслевой стандартной архитектуры (EISA), не увенчалась успехом. Вместо этого использовались более поздние шины, такие как VESA Local Bus и PCI, часто вместе со слотами ISA на той же материнской плате. Производные от структуры шины AT использовались и до сих пор используются в ATA / IDE, стандарте PCMCIA, Compact Flash, шине PC / 104 и внутри микросхем Super I / O.
Хотя ISA исчезла с настольных компьютеров много лет назад, она все еще используется в промышленных ПК, где используются определенные специализированные карты расширения, которые никогда не переходили на PCI и PCI Express.
История
8-битный XT, 16-битный ISA, EISA (сверху вниз) 8-битный XT: звуковая карта Adlib FMПервоначальная шина ПК была разработана группой под руководством Марка Дина из IBM в рамках проекта IBM PC в 1981 году. [2] Это была 8-битная шина, основанная на шине ввода-вывода IBM System / 23 Datamaster — в ней использовался тот же физический разъем, аналогичный протокол передачи сигналов и распиновка. [3] 16-разрядная версия IBM AT bus была представлена с выпуском IBM PC / AT в 1984 году.Шина AT была в основном обратно совместимым расширением шины ПК — разъем шины AT был надмножеством разъема шины ПК. В 1988 году 32-битный стандарт EISA был предложен группой производителей ПК-совместимых компьютеров «Банда девяти», в которую входила Compaq. Compaq ввела термин «промышленная стандартная архитектура» (ISA), чтобы заменить термин «совместимый с ПК». [4] При этом они задним числом переименовали шину AT в «ISA», чтобы избежать нарушения товарного знака IBM на ее ПК и системах ПК / AT (и чтобы не давать бесплатную рекламу своему главному конкуренту, IBM).
IBM разработала 8-битную версию в качестве буферизованного интерфейса для шин материнской платы процессора Intel 8088 (16/8 бит) в IBM PC и PC / XT, дополненного приоритетными прерываниями и каналами DMA. 16-разрядная версия была обновлением шин материнской платы процессора Intel 80286 (и расширенных средств прерывания и DMA), используемых в IBM AT, с улучшенной поддержкой управления шиной. Таким образом, шина ISA была синхронизирована с тактовой частотой процессора до тех пор, пока наборы микросхем не реализовали сложные методы буферизации для взаимодействия ISA с гораздо более быстрыми процессорами.
ISA был разработан для подключения периферийных карт к материнской плате и позволяет управлять шиной. Адресация подлежит только первым 16 МБ основной памяти. Исходная 8-битная шина работала с частотой 4,77 МГц процессора 8088 в IBM PC и PC / XT. Первоначальная 16-битная шина работала от тактовой частоты процессора 80286 в компьютерах IBM PC / AT, которая составляла 6 МГц в первых моделях и 8 МГц в более поздних моделях. IBM RT PC также использовал 16-битную шину. ISA также использовалась в некоторых несовместимых с IBM машинах, таких как рабочие станции Apollo (68020) и Amiga 3000 (68030) на базе Motorola 68k, недолговечный AT&T Hobbit и более поздний BeBox на базе PowerPC.
Такие компании, как Dell, улучшили производительность шины AT [5] , но в 1987 году IBM заменила шину AT своей собственной архитектурой Micro Channel Architecture (MCA). MCA преодолела многие ограничения, которые тогда были очевидны в ISA, но также была попыткой IBM восстановить контроль над архитектурой ПК и рынком ПК. MCA был намного более продвинутым, чем ISA, и имел много функций, которые позже появятся в PCI. Однако MCA также был закрытым стандартом, тогда как IBM выпустила полные спецификации и принципиальные схемы для ISA.Производители компьютеров отреагировали на MCA, разработав расширенную отраслевую стандартную архитектуру (EISA) и более позднюю локальную шину VESA (VLB). VLB использовала некоторые электронные компоненты, изначально предназначенные для MCA, потому что производители компонентов уже были оборудованы для их производства. И EISA, и VLB были обратно совместимыми расширениями шины AT (ISA).
Пользователи машин на базе ISA должны были знать специальную информацию об оборудовании, которое они добавляли в систему. Хотя некоторые устройства были по сути «plug-n-play», это было редкостью.При добавлении нового устройства пользователям часто приходилось настраивать параметры, такие как линия IRQ, адрес ввода-вывода или канал DMA. MCA покончила с этим усложнением, и PCI фактически включил в себя многие идеи, впервые исследованные с помощью MCA, хотя он был более прямым наследником EISA.
Эта проблема с конфигурацией в конечном итоге привела к созданию ISA PnP , системы plug-n-play, в которой использовалась комбинация модификаций оборудования, системного BIOS и программного обеспечения операционной системы для автоматического управления распределением ресурсов.В действительности, ISA PnP может быть проблематичным и не получил хорошей поддержки до тех пор, пока архитектура не подошла к концу. Слоты
PCI были первыми физически несовместимыми портами расширения, которые напрямую вытеснили ISA с материнской платы. Сначала материнские платы были в основном ISA, включая несколько слотов PCI. К середине 1990-х годов два типа слотов были примерно сбалансированы, и вскоре слоты ISA оказались в меньшинстве среди потребительских систем. Спецификация Microsoft PC 99 рекомендовала полностью удалить слоты ISA, хотя системная архитектура по-прежнему требовала наличия ISA каким-то рудиментарным образом внутри для обработки дисковода гибких дисков, последовательных портов и т. Д., поэтому была создана программно-совместимая шина LPC. Слоты ISA оставались еще несколько лет, и на рубеже веков было обычным явлением видеть системы с портом ускоренной графики (AGP), расположенным рядом с центральным процессором, массивом слотов PCI и одним или двумя слотами ISA рядом с центральным процессором. конец. В конце 2008 года исчезли даже дисководы гибких дисков и последовательные порты, и исчезновение рудиментарных ISA (к тому времени шины LPC) из наборов микросхем было на горизонте.
Слоты PCI «повернуты» по сравнению с их аналогами ISA — карты PCI были по существу вставлены «вверх ногами», позволяя разъемам ISA и PCI прижиматься друг к другу на материнской плате.Только один из двух разъемов может использоваться в каждом слоте одновременно, но это обеспечивает большую гибкость.
Интерфейс жесткого диска AT Attachment (ATA) напрямую унаследован от 16-битного ISA ПК / AT. ATA берет свое начало от фиксированного диска и адаптера дискет для персональных компьютеров IBM, стандартного двухфункционального контроллера гибких дисков и платы контроллера жесткого диска для IBM PC AT; Контроллер фиксированного диска на этой карте реализовал набор регистров и базовый набор команд, которые стали основой интерфейса ATA (и который сильно отличался от интерфейса карты фиксированного контроллера диска IBM для PC XT).Прямыми предшественниками ATA были сторонние жесткие карты ISA, которые объединяли жесткий диск (HDD) и контроллер жесткого диска (HDC) на одной карте. Это было в лучшем случае неудобно, а в худшем — повредило материнскую плату, поскольку слоты ISA не были предназначены для поддержки таких тяжелых устройств, как жесткие диски. Следующее поколение накопителей с интегрированной приводной электроникой переместило привод и контроллер в отсек для накопителей и использовало ленточный кабель и очень простую интерфейсную плату для подключения его к слоту ISA. ATA — это, по сути, стандартизация этого устройства плюс единообразная структура команд для программного обеспечения для взаимодействия с HDC внутри накопителя.С тех пор ATA был отделен от шины ISA и подключен непосредственно к локальной шине, обычно путем интеграции в набор микросхем, для гораздо более высоких тактовых частот и пропускной способности данных, чем может поддерживать ISA. ATA имеет четкие характеристики 16-битного ISA, такие как 16-битный размер передачи, синхронизация сигнала в режимах PIO и механизмы прерывания и DMA.
Архитектура шины ISA
PC / XT-bus — это восьмибитная шина ISA, используемая системами Intel 8086 и Intel 8088 в IBM PC и IBM PC XT в 1980-х годах.Среди его 62 контактов были демультиплексированные и электрически буферизованные версии 8 линий данных и 20 адресных линий процессора 8088, а также линии питания, тактовые импульсы, стробоскопы чтения / записи, линии прерывания и т. Д. Линии питания включали -5 В и ± 12 В для прямой поддержки pMOS и схем nMOS в режиме расширения, таких как, среди прочего, динамическое ОЗУ. Архитектура шины XT использует одну PIC Intel 8259, что дает восемь векторизованных линий прерываний с приоритетом. Он имеет четыре канала DMA, изначально предоставленных Intel 8237.Три канала DMA выведены на слоты расширения шины XT; из них 2 обычно уже назначены для функций машины (дисковод для гибких дисков и контроллер жесткого диска):
Была представлена PC / AT-bus , 16-разрядная (или 80286-) версия шины PC / XT. с IBM PC / AT. IBM официально назвала эту шину I / O Channel . [ необходима ссылка ] Он расширяет XT-bus, добавляя второй более короткий коннектор на линии с восьмибитным коннектором XT-bus, который не изменился, сохраняя совместимость с большинством 8-битных карт.Второй соединитель добавляет четыре дополнительных адресных строки, всего 24, и 8 дополнительных линий данных, всего 16. Он также добавляет новые линии прерывания, подключенные ко второму PIC 8259 (подключенному к одной из линий первого) и 4 × 16-битные каналы DMA, а также линии управления для выбора 8- или 16-битных передач.
В первых машинах IBM PC / AT в 16-битном слоте шины AT изначально использовались два стандартных краевых разъема. Однако с популярностью архитектуры AT и 16-разрядной шины ISA производители представили специализированные 98-контактные разъемы, объединяющие два разъема в один блок.Их можно найти практически в каждом ПК класса AT, выпущенном после середины 1980-х годов. Разъем слота ISA обычно черный (в отличие от коричневых разъемов EISA и белых разъемов PCI).
Количество устройств
Материнские платы имеют выделенные IRQ (отсутствуют в слотах). 16-битные устройства могут использовать IRQ либо на шине ПК, либо на шине ПК / AT. Таким образом, можно подключить до 6 устройств, которые используют по одному 8-битному IRQ каждое, и до 5 устройств, каждое из которых использует по одному 16-битному IRQ. В то же время до 4 устройств могут использовать по одному 8-битному каналу DMA каждое, в то время как до 3 устройств могут использовать по одному 16-битному каналу DMA каждое.
Различные скорости шины
Первоначально тактовая частота шины была синхронизирована с тактовой частотой процессора, что приводило к разным тактовым частотам шины среди множества различных «клонов» IBM на рынке (иногда до 16 или 20 МГц), что приводило к созданию программного обеспечения. или проблемы с электрической синхронизацией для некоторых карт ISA на скоростях шины, для которых они не были разработаны. Более поздние материнские платы или интегрированные наборы микросхем использовали отдельный тактовый генератор или тактовый делитель, который либо фиксировал частоту шины ISA на уровне 4, 6 или 8 МГц, либо позволял пользователю регулировать частоту через настройку BIOS.При использовании на более высокой частоте шины некоторые карты ISA (например, некоторые видеокарты, совместимые с Hercules) могут значительно улучшить производительность.
8/16-битная несовместимость
Декодирование адреса памяти для выбора 8- или 16-битного режима передачи было ограничено секциями 128 КиБ, что приводило к проблемам при смешивании 8- и 16-битных карт, поскольку они не могли сосуществовать в той же области 128 КБ. Это связано с тем, что требуется установить линию MEMCS16 только на основе значения LA17-23.
Прошлое и текущее использование
ISA до сих пор используется в специализированных промышленных целях. В 2008 году IEI Technologies выпустила современную материнскую плату для процессоров Intel Core 2 Duo, которая, помимо других специальных функций ввода-вывода, оснащена двумя слотами ISA. Он предназначен для промышленных и военных пользователей, которые вложили средства в дорогие специализированные адаптеры шины ISA, которых нет в версиях шины PCI. [6]
Аналогичным образом, ADEK Industrial Computers в начале 2013 года выпускает материнскую плату для процессоров Intel Core i3 / i5 / i7, которая содержит один (не DMA) слот ISA. [7]
Шина PC / 104, используемая в промышленных и встроенных приложениях, является производным от шины ISA, использующей те же сигнальные линии с разными разъемами. Шина LPC заменила шину ISA в качестве соединения с устаревшими устройствами ввода-вывода на последних материнских платах; хотя физически он сильно отличается, LPC выглядит так же, как ISA для программного обеспечения, поэтому особенности ISA, такие как ограничение DMA 16 МБ (что соответствует полному адресному пространству процессора Intel 80286, используемого в исходном IBM AT), вероятно, сохранятся какое-то время.
ATA
Как объясняется в разделе История , ISA была основой для разработки интерфейса ATA, используемого для жестких дисков ATA (также известного как IDE), а в последнее время — Serial ATA (SATA). Физически ATA — это, по сути, простое подмножество ISA с 16 битами данных, поддержкой ровно одного IRQ и одного канала DMA и 3 битами адреса. К этому подмножеству ISA ATA добавляет две строки выбора адреса IDE («выбор микросхемы») (т. Е. Декодирование адреса, фактически эквивалентное битам адреса) и несколько уникальных сигнальных линий, характерных для жестких дисков ATA / IDE (таких как выбор кабеля / шпиндель). Синхронизация.line.) В дополнение к каналу физического интерфейса ATA выходит за рамки ISA, также определяя набор регистров физических устройств, которые должны быть реализованы на каждом диске ATA (IDE), а также полный набор протоколов и команд устройства для управление фиксированными дисковыми накопителями с использованием этих регистров. Доступ к регистрам устройства ATA осуществляется с помощью битов адреса и сигналов выбора адреса в канале физического интерфейса ATA, а все операции с жесткими дисками ATA выполняются с использованием протоколов, определенных ATA, с помощью набора команд ATA.Самые ранние версии стандарта ATA содержали несколько простых протоколов и базовый набор команд, сравнимый с наборами команд контроллеров MFM и RLL (которые предшествовали контроллерам ATA), но последние стандарты ATA имеют гораздо более сложные протоколы и наборы инструкций, которые включают дополнительные Команды и протоколы, обеспечивающие такие расширенные дополнительные функции, как большие скрытые области памяти системы, блокировка паролем и программируемое преобразование геометрии.
Еще одно различие между ISA и ATA состоит в том, что, хотя шина ISA оставалась заблокированной на единой стандартной тактовой частоте (для обратной совместимости оборудования), интерфейс ATA предлагал множество различных скоростных режимов, мог выбирать среди них, чтобы соответствовать максимальной скорости, поддерживаемой подключенных дисков, и продолжал добавлять более высокие скорости с более поздними версиями стандарта ATA (до 133 МБ / с для ATA-6, последней версии.В большинстве форм ATA работает намного быстрее, чем ISA, при условии, что он был подключен непосредственно к локальной шине быстрее, чем шина ISA.
XT-IDE
До 16-битного интерфейса ATA / IDE существовал 8-битный интерфейс XT-IDE (также известный как XTA) для жестких дисков. Он не был так популярен, как ATA, а оборудование XT-IDE сейчас довольно сложно найти. Некоторые адаптеры XT-IDE были доступны в виде 8-битных карт ISA, а разъемы XTA также присутствовали на материнских платах более поздних клонов XT Amstrad, а также в недолговечной линейке устройств Philips.Распиновка XTA была очень похожа на ATA, но использовались только восемь линий данных и две адресные строки, а регистры физических устройств имели совершенно разные значения. Несколько жестких дисков (например, Seagate ST351A / X) могут поддерживать любой тип интерфейса, выбранный с помощью перемычки.
Многие более поздние материнские платы AT (и последователи AT) не имели встроенного интерфейса жесткого диска, но полагались на отдельный интерфейс жесткого диска, вставленный в слот ISA / EISA / VLB. Было даже несколько модулей на базе 80486, поставляемых с интерфейсами и накопителями MFM / RLL вместо все более распространенной AT-IDE.
Commodore построила периферийный жесткий диск / модуль расширения памяти A590 на основе XT-IDE для своих компьютеров Amiga 500 и 500+, которые также поддерживали привод SCSI. Более поздние модели — серии A600, A1200 и Amiga 4000 — используют диски AT-IDE.
PCMCIA
Спецификацию PCMCIA можно рассматривать как надмножество ATA. Стандарт интерфейсов жестких дисков PCMCIA, в который входят флэш-накопители PCMCIA, позволяет взаимно настраивать порт и накопитель в режиме ATA.В качестве расширения де-факто большинство флэш-накопителей PCMCIA дополнительно допускают простой режим ATA, который включается путем снятия низкого уровня на одном контакте, поэтому оборудование и прошивка PCMCIA не нужны для использования их в качестве диска ATA, подключенного к порту ATA. Таким образом, флэш-накопитель PCMCIA к адаптерам ATA прост и недорого, но не гарантируется работа с любым стандартным флэш-накопителем PCMCIA. Кроме того, такие адаптеры нельзя использовать в качестве общих портов PCMCIA, поскольку интерфейс PCMCIA намного сложнее, чем ATA.
Эмуляция встроенными микросхемами
Хотя большинство современных компьютеров не имеют физических шин ISA, почти все ПК — x86 и x86-64 — имеют шины ISA, выделенные в физическом адресном пространстве. Южный мост, процессоры и графические процессоры сами предоставляют такие услуги, как мониторинг температуры и показания напряжения через эти шины в качестве устройств ISA. [требуется ссылка ]
Стандартизация
IEEE начал стандартизацию шины ISA в 1985 году, названную спецификацией P996.Однако, несмотря на то, что были даже опубликованы книги по спецификации P996, она так и не перешла в статус черновика.