2.1. Шины микропроцессорной системы
Прежде чем переходить к особенностям циклов обмена, остановимся подробнее на составе и назначении различных шин микропроцессорной системы.
Как уже упоминалось, в системную магистраль (системную шину) микропроцессорной системы входит три основные информационные шины: адреса, данных и управления.
Шина данных — это основная шина, ради которой и создается вся система. Количество ее разрядов (линий связи) определяет скорость и эффективность информационного обмена, а также максимально возможное количество команд.
Шина данных всегда двунаправленная, так как предполагает передачу информации в обоих направлениях. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями.
Обычно шина данных имеет 8, 16, 32 или 64 разряда. Понятно, что за один цикл обмена по 64-разрядной шине может передаваться 8 байт информации, а по 8-разрядной — только один байт. Разрядность шины данных определяет и разрядность всей магистрали. Например, когда говорят о 32-разрядной системной магистрали, подразумевается, что она имеет 32-разрядную шину данных.
Шина адреса — вторая по важности шина, которая определяет максимально возможную сложность микропроцессорной системы, то есть допустимый объем памяти и, следовательно, максимально возможный размер программы и максимально возможный объем запоминаемых данных. Количество адресов, обеспечиваемых шиной адреса, определяется как 2 N , где N — количество разрядов. Например, 16-разрядная шина адреса обеспечивает 65 536 адресов. Разрядность шины адреса обычно кратна 4 и может достигать 32 и даже 64. Шина адреса может быть однонаправленной (когда магистралью всегда управляет только процессор) или двунаправленной (когда процессор может временно передавать управление магистралью другому устройству, например контроллеру ПДП ). Наиболее часто используются типы выходных каскадов с тремя состояниями или обычные ТТЛ (с двумя состояниями).
Как в шине данных, так и в шине адреса может использоваться положительная логика или отрицательная логика. При положительной логике высокий уровень напряжения соответствует логической единице на соответствующей линии связи, низкий — логическому нулю. При отрицательной логике — наоборот. В большинстве случаев уровни сигналов на шинах — ТТЛ.
Для снижения общего количества линий связи магистрали часто применяется мультиплексирование шин адреса и данных. То есть одни и те же линии связи используются в разные моменты времени для передачи как адреса, так и данных (в начале цикла — адрес, в конце цикла — данные). Для фиксации этих моментов (стробирования) служат специальные сигналы на шине управления. Понятно, что мультиплексированная шина адреса / данных обеспечивает меньшую скорость обмена, требует более длительного цикла обмена (рис. 2.1). По типу шины адреса и шины данных все магистрали также делятся на мультиплексированные и немультиплексированные.
Рис. 2.1. Мультиплексирование шин адреса и данных.
В некоторых мультиплексированных магистралях после одного кода адреса передается несколько кодов данных (массив данных). Это позволяет существенно повысить быстродействие магистрали. Иногда в магистралях применяется частичное мультиплексирование, то есть часть разрядов данных передается по немультиплексированным линиям, а другая часть — по мультиплексированным с адресом линиям.
Шина управления — это вспомогательная шина, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты времени, соответствующие разным частям или стадиям цикла. Кроме того, управляющие сигналы обеспечивают согласование работы процессора (или другого хозяина магистрали, задатчика, master) с работой памяти или устройства ввода/вывода (устройства-исполнителя, slave). Управляющие сигналы также обслуживают запрос и предоставление прерываний, запрос и предоставление прямого доступа.
Сигналы шины управления могут передаваться как в положительной логике (реже), так и в отрицательной логике (чаще). Линии шины управления могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Типы выходных каскадов могут быть самыми разными: с двумя состояниями (для однонаправленных линий), с тремя состояниями (для двунаправленных линий), с открытым коллектором (для двунаправленных и мультиплексированных линий).
Самые главные управляющие сигналы — это стробы обмена, то есть сигналы, формируемые процессором и определяющие моменты времени, в которые производится пересылка данных по шине данных, обмен данными. Чаще всего в магистрали используются два различных строба обмена:
Строб записи (вывода), который определяет момент времени, когда устройство-исполнитель может принимать данные, выставленные процессором на шину данных ;
Строб чтения (ввода), который определяет момент времени, когда устройство-исполнитель должно выдать на шину данных код данных, который будет прочитан процессором.
При этом большое значение имеет то, как процессор заканчивает обмен в пределах цикла, в какой момент он снимает свой строб обмена. Возможны два пути решения (рис. 2.2):
При синхронном обмене процессор заканчивает обмен данными самостоятельно, через раз и навсегда установленный временной интервал выдержки (tвыд), то есть без учета интересов устройства-исполнителя;
При асинхронном обмене процессор заканчивает обмен только тогда, когда устройство-исполнитель подтверждает выполнение операции специальным сигналом (так называемый режим handshake — рукопожатие).
Рис. 2.2. Синхронный обмен и асинхронный обмен.
Достоинства синхронного обмена — более простой протокол обмена, меньшее количество управляющих сигналов. Недостатки — отсутствие гарантии, что исполнитель выполнил требуемую операцию, а также высокие требования к быстродействию исполнителя.
Достоинства асинхронного обмена — более надежная пересылка данных, возможность работы с самыми разными по быстродействию исполнителями. Недостаток — необходимость формирования сигнала подтверждения всеми исполнителями, то есть дополнительные аппаратурные затраты.
Какой тип обмена быстрее, синхронный или асинхронный? Ответ на этот вопрос неоднозначен. С одной стороны, при асинхронном обмене требуется какое-то время на выработку, передачу дополнительного сигнала и на его обработку процессором. С другой стороны, при синхронном обмене приходится искусственно увеличивать длительность строба обмена для соответствия требованиям большего числа исполнителей, чтобы они успевали обмениваться информацией в темпе процессора. Поэтому иногда в магистрали предусматривают возможность как синхронного, так и асинхронного обмена, причем синхронный обмен является основным и довольно быстрым, аасинхронный применяется только для медленных исполнителей.
По используемому типу обмена магистрали микропроцессорных систем также делятся на синхронные и асинхронные.
Какие шины входят в состав системной магистрали
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 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.
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 = 2 I , 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.
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.
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.
С вопросами и пожеланиями обращаться
© Дизайн и разработка: Demon 2005
Администрирование: Demon и Neo
Магистраль (системная шина)
Системная шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Шина представляет собой канал передачи данных в виде электронных проводников на материнской плате или многожильного кабеля.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины:
ü шину данных,
ü шину адреса,
ü шину управления.
К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные данные из оперативной памяти могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения.
Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных зависит от разрядности процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться процессором одновременно. Разрядность процессора постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники и в настоящее время составляет 64 бита.
Шина адреса. По ней передаются адреса ячеек памяти, которые используются для хранения обрабатываемых данных, а также адреса внешних устройств, подключенные к компьютеру. (каждая ячейка оперативной памяти или устройство имеет свой адрес). 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). Адресное пространство – это количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.
| Количество адресуемых ячеек памяти (адресное пространство) рассчитывается по формуле: N=2 i , где i – разрадность шины адреса. |
Разрядность шины адреса постоянно увеличивается и в процессорах Pentium Extreme Edition составляет 64 бита. Таким образом, адресное пространство оперативной памяти составляет
Шина управления.По ней передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали: считывание или запись информации из памяти.
Cистемная шина материнской платы, устройство и функции системной шины
Устройство и функции системной шины.
Часто люди, интересующиеся компьютерной тематикой, встречают в интернете такой термин, как системная шина. Но что же это такое? Эта статья подробно расскажет об одном из важнейших элементов компьютерной системы.
Системная шина – это устройство которое связывает между собой различные функциональные блоки компьютера, а ее задачей является передача данных между ними. Строго говоря это магистраль, состоящая из проводниковых элементов, по которым информация передается в виде электрического сигнала. Соответственно, чем больше тактовая частота, на которой шина работает, тем быстрее осуществляется обмен данными между элементами компьютерной системы.
Системная шина состоит из адресной шины, шины управления и данных. Каждая шина используется для передачи конкретной информации: по адресной передаются адреса (ячеек памяти и устройств), шина управления служит для передачи управляющих сигналов устройствам, а данные соответственно передаются посредством шины данных.
Типы системных шин.
В современных компьютерах используются шины нескольких видов. Материнские платы с процессорами Intel, оснащаются шинами QPB типа. Они способны передавать данные 4 раза за такт, а вот платы с процессорами AMD используют шины EV6, передающие данные 2 раза за один такт. Кстати, в последних моделях своих процессоров AMD вообще отказывается от стандартной системной шины, её роль будет выполнять технология HyperTransport.
Так как шина передает данные несколько раз за такт, её эффективная частота обычно в несколько раз выше реальной, то есть шина, имеющая фактическую частоту 200 мГц и передающая данные 4 раза за один такт, будет работать с эффективной частотой в 800 мГц. Это важно понимать для оценки производительности шины и расчета возможностей её разгона.
Следует учитывать и тот факт, что системная шина имеет ограничения по разгону, потому что превышение допустимого уровня тактовой частоты может привести к неисправности и нарушениям в работе. В то же время системная шина будет нормально функционировать при показателях частоты, которые ниже указанных на упаковке, не превышающих допустимый уровень.
Пропускная способность системных шин.
Одним из важных параметров, который характеризует системную шину является пропускная способность. Она определяет максимальное количество информации, которая передается по шине данных за одну секунду (Бит/с). Для определения величины пропускной способности следует частоту шины (частота считывания данных) умножить на количество Бит, переданных за один такт. Количество данных за такт соответствует показателю разрядности процессора. На современных процессорах показатель разрядности составляет 64 Бит.
Используя формулу и известные данные получаем:
Это и будет величиной пропускной способности магистрали, соединяющей чипсет (или северный мост) с процессором. Связанные с материнской платой ОЗУ, видеоадаптер и жесткий диск между собой функционируют посредством магистралей, среди которых системная шина является самой важной.
На деле системная шина фактически соединяет процессор и чипсет. А вот чипсет напрямую соединяется с различными устройствами компьютера (ОЗУ, видеоадаптер, USB) используя вспомогательные шины (шина памяти, графического контроллера, PCI, PCI Express и LPC), частоты которых отличаются от показателей системной шины.
Итак, данная статья отвечает на вопрос: что такое системная шина, каковы ее устройство и функции, какие виды системных шин существуют, а также как вычислить значение пропускной способности.
Для чего служит шина данных
Шина данных — часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами компьютера. … Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт.
Какую информацию передаёт системная шина?
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: 1) между микропроцессором и основной памятью; 2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; 3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Для чего предназначена магистраль шина )? Из каких частей она состоит?
Магистраль или системная шина — это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства.
Для чего нужна шина управления?
Ши́на управле́ния — 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 информацией между устройствами и т. д.
Для чего служит магистраль?
Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.
Какие бывают шины в компьютере?
Основные шины компьютера
- Шина ISA.
- Шина MCA.
- Шина EISA.
- Шина VESA.
- Шина PCI.
- Шина AGP.
- PCI-Express.
- PC Card.
Сколько шин в компьютере?
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.
Для чего предназначена шина ввода вывода?
Локальная шина ввода-вывода: Эта быстродействующая шина ввода-вывода используется для подключения быстрых периферийных устройств к памяти, чипсету и процессору. Такую шину используют видеокарты, дисковые накопители и сетевые интерфейсы.
В чем отличие шины от порта?
Различие между шиной и портом заключается в том, что шина обычно рассчитана на разделение носителя несколькими устройствами, а порт предназначен только для двух устройств. Как показано ранее, шины ввода-вывода фактически являются расширением системной шины.
Что такое шина памяти?
Шина памяти видеокарты – это канал соединяющий память и графический процессор видеокарты. От ширины шины памяти зависит, сколько данных обработает видеокарта за единицу времени. Этот параметр один из главных, который влияет на производительность видеокарты и на ее цену.
Для чего нужна интеграционная шина?
Выгоды использования интеграционных платформ
Снижение влияния человеческого фактора и уменьшить количество ошибок при ручном переносе информации из системы в систему; снижение затрат времени на ручной поиск информации в различных системах.
Что больше частота процессора или частота системной шины?
В случае процессора Intel Pentium 4 частота системной шины ровно в четыре раза больше частоты FSB. Поэтому если частота FSB составляет 100 МГц, то частота системной шины 400 МГц, если же частота FSB равна 133 МГц, то частота системной шины соответственно 533 МГц.
Что такое шина питания?
Шина питания — набор проводов для подачи питания (и линий обратной связи для контроля напряжений) электронному блоку/устройству.
Что собой представляет шина компьютера Каковы функции общей шины магистрали )?
Общая магистраль представлена совокупностью трех специализированных шин: шины данных, шины адреса и шины управления. Шина данных предназначена для пересылки кодов обрабатываемых данных, а также машинных кодов команд между устройствами ЭВМ. По шине данных передается информация в микропроцессор и из него.
Что такое информационная магистраль?
Информационная магистраль (шина) – многопроводная линия, которая связывает между собой процессор и другие устройства. … — Шина данных: по ней передается обрабатываемая информация.
Что не входит в состав системной магистрали?
Все шины (адр, данных, управления, контр. устройств) в кучу = магистраль. не входит процессор. системная магистраль — шина адреса, шина данных и шина управления.
Магистраль. Системная шина
Системная или материнская плата Системная плата – связывает в единое целое различные устройства и обеспечивает связь основных компонентов персонального компьютера. На системной плате размещаются центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память (RAM), кэш-память, элемент ROM-BIOS, аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты и слоты (разъемы) для подключения плат расширения.
Системная или материнская плата
Магистраль. Системная шина Для информационного обмена между различными устройствами компьютера в нём есть магистраль для перемещения потоков информации. Она связывает друг с другом все устройства компьютера, и называется системной шиной. Упрощённо – это группа кабелей и электрических линий на системной (материнской) плате.
Все основные блоки персонального компьютера подсоединены к системной шине. Основной её функцией является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации. Системная шина Процессор Оперативная память Шина данных (8,16,32,64) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36) Шина управления
Системная шина состоит: Шина данных Шина адреса Шина управления Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы:
Шина данных По шине данных происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. Разрядность шины данных варьируется от 8-ми бит (сейчас не используется) до 64-х бит в системных платах современных персональных компьютеров.
По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных, причём сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т. е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере. Шина адреса
Адресное пространство процессора Разрядность шины адреса определяет объём адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь адреса. Их можно рассчитать по формуле: N=2I , I- разрядность шины адреса. I=36 бит. N=236 =68 719 476 736 = 64 Гигобайта
Адресное пространство процессора Например: Имеются 16-, 20-, 24-, 32-, 36-разрядные шины адреса. Каждой шине соответствует свое адресное пространство, т. е. максимальный объем адресуемой памяти: Современный компьютер имеет разрядность: 64/36. это значит, что его адресное пространство равно: I=36 бит. N=236 =68 719 476 736 = 64 Гб.
В персональных компьютерах величина адресного пространства процессора и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Например, в компьютерах с 32-разрядной шиной адреса величина адресуемой памяти составляет 4 Гб, а величина фактически установленной оперативной памяти значительно меньше и составляет обычно 16 или 32 Мб.
По шине управления или системной шине происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. На системной плате системная шина заканчивается слотами для установки карт расширения. Шина управления
Общая производительность системной платы определяется не только тактовой частотой, но и количеством (разрядностью) данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором, а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами системной платы.
Характеристики системной шины Разрядность шины – это количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому. Производительность шины – определяется объёмом информации, который можно передать по ней за одну секунду.
Шина периферийных устройств Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами. Контроллер — устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.
Что делает шина данных?
Шина данных — часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами компьютера. … На материнской плате шина может также состоять из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников (например, в архитектуре IBM PC).
Для чего нужна шина управления?
Ши́на управле́ния — 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 информацией между устройствами и т. д.
Какая шина является двунаправленной?
е. шина данных является двунаправленной. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т. е.
Для чего предназначена магистраль шина?
Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.
Какую информацию передаёт системная шина?
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: 1) между микропроцессором и основной памятью; 2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; 3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Что больше частота процессора или частота системной шины?
В случае процессора Intel Pentium 4 частота системной шины ровно в четыре раза больше частоты FSB. Поэтому если частота FSB составляет 100 МГц, то частота системной шины 400 МГц, если же частота FSB равна 133 МГц, то частота системной шины соответственно 533 МГц.
Что такое шина питания?
Шина питания — набор проводов для подачи питания (и линий обратной связи для контроля напряжений) электронному блоку/устройству.
Какие устройства подключаются к магистрали?
К магистрали, которая представляет собой три различные шины, подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией в форме последовательностей нулей и единиц, реализованных электрическими импульсами.
Что обеспечивает обмен информацией между устройствами компьютера?
По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д.
Что не входит в состав системной магистрали?
Все шины (адр, данных, управления, контр. устройств) в кучу = магистраль. не входит процессор. системная магистраль — шина адреса, шина данных и шина управления.
Для чего предназначена шина ввода вывода?
Локальная шина ввода-вывода: Эта быстродействующая шина ввода-вывода используется для подключения быстрых периферийных устройств к памяти, чипсету и процессору. Такую шину используют видеокарты, дисковые накопители и сетевые интерфейсы.
Что собой представляет шина компьютера Каковы функции общей шины магистрали )?
Общая магистраль представлена совокупностью трех специализированных шин: шины данных, шины адреса и шины управления. Шина данных предназначена для пересылки кодов обрабатываемых данных, а также машинных кодов команд между устройствами ЭВМ. По шине данных передается информация в микропроцессор и из него.
Что такое шина памяти?
Шина памяти видеокарты – это канал соединяющий память и графический процессор видеокарты. От ширины шины памяти зависит, сколько данных обработает видеокарта за единицу времени. Этот параметр один из главных, который влияет на производительность видеокарты и на ее цену.
Какие бывают шины в компьютере?
Основные шины компьютера
- Шина ISA.
- Шина MCA.
- Шина EISA.
- Шина VESA.
- Шина PCI.
- Шина AGP.
- PCI-Express.
- PC Card.
Сколько шин в компьютере?
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.
Что такое шина на системной плате?
Системная шина — это «паутина», соединяющая между собой все устройства и отвечающая за передачу информации между ними. Расположена она на материнской плате и внешне не видна. В персональных компьютерах используются системные шины стандартов ISA, EISA, VESA, VLB и PCI. …
Типовая структура микропроцессорной системы (МПС)
МПС – специализированная вычислительная и (или) управляющая система, построенная на основе МП (в дальнейшем просто процессора). МПС помимо процессора включает в себя системную магистраль (системную шину), память, устройства ввода/вывода (рис. 7.2). Конструктивно МПС может быть конфигурирована для работы с человеком-оператором, т. е. иметь клавиатуру, дисплей и другие необходимые компоненты, в этом случае ее называют микроЭВМ.
Работа МПС сопровождается интенсивным обменом информацией между процессором, памятью и внешними устройствами. Совокупность аппаратных и программных средств, необходимых для реализации взаимодействия компонентов МПС между собой и с внешними устройствами, 
называют интерфейсом. В функции интерфейса входят дешифрация адресов устройств, к которым производится обращение, согласование форматов данных, электрическое согласование сигналов и некоторые другие операции. Аппаратную часть интерфейса называют устройствами сопряжения, адаптерами, контроллерами, платами расширения. Аппаратную часть интерфейса, обеспечивающую взаимодействие МПС с внешними устройствами, в дальнейшем будем называть устройствами ввода/вывода
Системная магистраль и циклы обмена
Системная магистраль обеспечивает коммуникацию компонентов МПС друг с другом. Конструктивно системная магистраль представляет набор печатных проводников, образующих линии связи, посредством которых соединяются контакты розеток (слоты) модулей МПС. Системная магистраль содержит 3 различные шины[3]:
— шина адреса – набор однонаправленных сигнальных линий, по которым от процессора к памяти или к устройствам ввода/вывода передаются коды адреса, количество линий шины адреса равно максимальной разрядности кода адреса;
— шина данных – набор двунаправленных сигнальных линий, по которым передаются данные между процессором и памятью либо устройствами ввода-вывода, разрядность шины данных определяет разрядность всей системной магистрали;
— шина управления – набор сигнальных линий, которые используются для стробирования передаваемых или принимаемых данных (то есть для определения момента времени, когда информационный код выставлен на шину данных), для подтверждения приема данных, для тактирования (синхронизации работы) модулей МПС и т. д.
В МПС через системную магистраль организуются циклы обмена информацией. Под циклом обмена информацией понимается временной интервал, в течение которого происходит выполнение одной элементарной операции обмена по системной магистрали. Например, пересылка кода данных из процессора в память или же пересылка кода данных из устройства ввода/вывода в процессор.
Циклы обмена информацией делятся на два основных типа:
— цикл записи (вывода), в котором процессор записывает (выводит) информацию;
— цикл чтения (ввода), в котором процессор читает (вводит) информацию.
Во время каждого цикла устройства, участвующие в обмене информации, передают друг другу по системной магистрали информационные и управляющие сигналы в строго установленном порядке или, как еще говорят, в соответствии с принятым протоколом обмена информацией.
Функции памяти
Память МПС выполняет функции временного или постоянного хранения данных и команд. Оперативная память доступна как для чтения, так и для записи, предназначена для временного хранения данных. Постоянная память энергонезависима, в ней размещены функциональные программы постоянного пользования, она доступна только для чтения. Обычно объем памяти определяет допустимую сложность выполняемых алгоритмов, а также в некоторой степени скорость работы системы в целом. Модули памяти выполняются на микросхемах памяти (оперативной или постоянной). Все чаще в составе МПС используется FLASH-память, которая представляет собой энергонезависимую память с возможностью многократной перезаписи содержимого.
 Рис. 7.3 |
Информация в памяти хранится в ячейках, количество разрядов которых соответствует разрядности шины данных. Обычно оно кратно восьми (например, 8, 16, 32, 64). Адресуемое количество ячеек памяти определяется разрядностью шины адреса и равно 2 N , где N – количество разрядов шины адреса. Минимально адресуемой областью памяти является байт. Объем памяти измеряется в байтах, килобайтах — 2 10 или 1024 байта (обозначается Кбайт), мегабайтах — 2 20 или 1 048 576 байт (обозначается Мбайт) и т. д. Совокупность ячеек памяти образует пространство памяти, а совокупность адресов ячеек памяти — адресное пространство памяти. Два смежных байта образуют слово памяти, при этом различают младший и старший байты. Адреса слов в адресном пространстве памяти имеют четные значения (рис. 7.3), и объем памяти 64 Кбайт (2 16 или 65536 байт) можно адресовать как 64 Кбайт байт или как 32 Кбайт слов.
Для подключения модуля памяти к системной магистрали используются устройства сопряжения, которые включают в себя дещифратор (селектор) адреса, схему обработки управляющих сигналов магистрали и буфер данных (рис.7.4).
Обычно в составе МПС 
имеется несколько модулей памяти, каждый из которых работает в своей области пространства памяти. Селек-
| Рис. 7.4 |
тор адреса определяет принадлежность адресуемой области памяти данному модулю памяти. Схема управления вырабатывает в нужные моменты времени сигналы разрешения работы памяти (CS) и сигналы разрешения записи в память (W) или чтения из памяти (R). Буферы данных передают данные от памяти к магистрали или от магистрали к памяти.
В пространстве памяти МПС всегда обычно выделяются несколько особых областей, которые выполняют специальные функции. Так, память программы начального запуска всегда выполняется на ПЗУ. Именно с этой области процессор начинает работу после включения питания и после сброса его с помощью сигнала RESET.
7.2.3. Функции устройств ввода/вывода
Устройства ввода/вывода обмениваются информацией в отличие от памяти не только с магистралью, с процессором, но и с внешними устройствами, цифровыми и аналоговыми. Поэтому разнообразие устройств ввода/вывода неизмеримо больше, чем модулей памяти. Часто используются еще и другие названия для устройств ввода/вывода: устройства сопряжения, контроллеры, интерфейсные модули и т. д..
Регистры устройств ввода/вывода, к которым процессор обращается в операциях ввода/вывода, образуют порты ввода/вывода. Порты ввода/вывода могут содержать следующие регистры: регистр выходных данных (выходной порт), регистр входных данных (входной порт), регистр управления и регистр состояния. Каждый из этих регистров должен иметь свой однозначный адрес, который идентифицируется дешифратором адреса, поэтому обращение к внешнему устройству есть обращение к порту. Адреса портов могут быть включены в единое адресное пространство памяти или же 
располагаться в отдельном адресном пространстве устройств ввода/вывода.
| Рис. 7.5 |
Упрощенная структура устройства ввода/вывода приведена на рис.7.5. Это устройство выдает на внешнее устройство код данных в параллельном формате и принимает из внешнего устройства код данных в параллельном формате. Такие устройства ввода/вывода часто называют параллельными портами ввода/вывода. Они наиболее универсальны, то есть удовлетворяют потребности сопряжения с большим числом внешних устройств, поэтому их часто вводят в состав МПС в качестве стандартных устройств.
Выходной порт (порт вывода) в простейшем случае представляет собой параллельный регистр, в который процессор может записывать информацию. Входной порт (порт ввода) может представлять собой просто однонаправленный буфер, через который процессор может считать информацию от внешнего устройства.
При обращении со стороны магистрали селектор адреса распознает адрес, приписанный данному устройству ввода/вывода. Схема управления выдает внутренние стробы обмена в ответ на магистральные стробы обмена. Выходной буфер данных обеспечивает электрическое согласование шины данных с этим устройством. Данные из шины данных записываются в регистр по сигналу С и выдаются на внешнее устройство. Входной буфер данных передает входные данные с внешнего устройства на шину данных магистрали в цикле чтения из порта.
В составе МПС можно выделить отдельные устройства ввода/вывода для интерфейса пользователя и устройства ввода/вывода для средств, поддерживающих носители информации. К устройствам ввода для интерфейса пользователя относятся контроллеры клавиатуры, мыши и т. д. К устройствам вывода для интерфейса пользователя относятся контроллеры светодиодных индикаторов, мониторов и т. д. Роль внешнего устройства в данном случае играет человек. Устройства ввода/вывода для средств, поддерживающих носители информации, обеспечивают, в частности, сопряжение МПС с дисководами.
В МПС применяются различные режимы ввода/вывода. При программно-управляемом вводе/выводе все действия реализуются командами прикладной программы. Для большинства внешних устройств до выполнения операции ввода/вывода надо убедиться в их готовности к обмену, которая характеризуется флагом готовности – значением соответствующего бита регистра состояния устройства/ввода вывода. Процессор проверяет флаг готовности, если он установлен, то инициируются собственно ввод или вывод данных. Когда же флаг сброшен, процессор выполняет циклы ожидания готовности внешнего устройства с повторной проверкой флага до тех пор, пока внешнее устройство не будет готово к операциям ввода/вывода.
Параллельная передача данных является по своей организации наиболее простым способом обмена. В простом контроллере вывода (рис.7.6), обеспечивающем побайтную передачу данных на внешнее устройство (ВУ), в шине связи с ВУ используются всего два управляющих сигнала: «Выходные данные готовы» и «Данные приняты».
Для формирования управляющего сигнала «Выходные данные готовы» и приема из ВУ управляющего сигнала «Данные приняты» в контроллере используется одноразрядный адресуемый регистр состояния и управления А2 (обычно используются раздельные регистр состояния регистр управления). Одновременно с записью очередного байта данных с шины данных систем-
ной магистрали в адресуемый регистр данных контроллера (в порт вывода А1), в регистр состояния и управления записывается логическая единица. Тем самым формируется управляющий сигнал «Выходные данные готовы» в шине связи с ВУ.
Приняв байт данных, ВУ сигналом «Данные приняты» обнуляет регистр состояния контроллера. При этом формируется сигнал в процессор «Готовность ВУ» (к очередному обмену информацией), передаваемый в процессор по одной из линий связи системной магистрали.
О системе команд процессора
Последовательность команд для МПС — программа, записывается в память программ ПЗУ. Команда представляет условный набор цифр (код), определяющий действия МПС по выполнению какой-то операции. Большинство команд МПС содержат операционную и адресную части (поля). Операционная часть — код операции (КОП) определяет необходимые действия. Адресная часть определяет местоположение чисел, участвующих в операции (операндов), и результат выполнения операции. В адресной части многих команд присутствуют поля адресации источника данных для выполнения команды и приемника результатов выполнения команды. В поле адресации источника отражается местоположение операнда, участвующего в выполнении операции, биты этого поля обычно обозначаются s…s (source), в некоторых командах в этом поле может находиться непосредственно сам операнд (операнд-источник), если, например, таковым является константа K, то соответствующие биты поля источника обозначаются K…K. В поле адресации приемника отражается местоположение результатов выполнения команды, это поле обычно совпадает и с полем второго операнда (если таковой присутствует), биты этого поля обычно обозначаются d…d (distination).
Система команд МПС содержит следующие основные группы:
— команды логических операций;
— команды арифметических операций и команды сдвига;
— команды пересылки данных;
Команды логических операций позволяют выполнить стандартные логические операции, такие, как логическое умножение (И), логическое умножение (ИЛИ) и др. Операции обычно выполняются над содержимым внутренних регистров процессора, либо над содержимым регистра и константой (обозначенной в команде).
Команды арифметических операций и команды сдвигов позволяют выполнять такие базовые операции, как сложение, вычитание, умножение, сдвиг (вправо и влево), инкремент (увеличение на единицу), декремент (уменьшение на единицу). Все операции производятся обычно над содержимым внутренних регистров процессора.
Команды пересылки данных не требуют выполнения никаких операций над операндами. Операнды просто пересылаются (точнее копируются) из источника (source) в приемник (distination). Источником и приемником могут быть внутренние регистры процессора, ячейки памяти или устройства ввода/вывода. АЛУ в данном случае обычно не используется.
Команды переходов предназначены для изменения обычного порядка выполнения команд. С их помощью организуется переход к подпрограммам и возврат из них, всевозможные циклы и ветвления программ. Команды переходов всегда меняют содержимое программного счетчика. Переходы могут быть условными и безусловными. Именно эти команды позволяют строить сложные алгоритмы обработки информации. В соответствии с результатом каждой выполненной команды устанавливаются или очищаются биты регистра состояния процессора (РСП). Но не все команды изменяют все флаги РСП. Это определяется особенностями каждого процессора.
Какие шины входят в состав системной магистрали?
Компьютерная ши́на (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера. В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни.
Что такое магистраль Назовите основные шины магистрали и их назначение?
Магистраль или системная шина — это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства.
Какую информацию передаёт системная шина?
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: 1) между микропроцессором и основной памятью; 2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; 3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Какие сигналы передаются по шине управления?
В шине управления присутствуют линии, передающие следующие сигналы:
- RD — сигнал чтения;
- WR — сигнал записи;
- MREQ — сигнал инициализации устройств памяти (ОЗУ или ПЗУ);
- IORQ — сигнал инициализации портов ввода-вывода.
Что управляет работой системной шины?
Несколько шин ввода-вывода, соединяющие различные периферийные устройства с процессором, подключаются к системной шине с помощью моста (bridge), реализованного в чипсете. Системный чипсет управляет всеми шинами и обеспечивает, что каждое устройство в системе правильно взаимодействует с каждым другим устройством.
Что входит в состав системной шины?
В состав системной шины в зависимости от типа процессора входит одна или несколько шин адреса, одна или несколько шин данных и шина управления. Несколько шин данных и адреса применяется для увеличения производительности процессора и используется только в сигнальных процессорах.