Gumi (Busz) azon vonalak (az alaplapon lévő vezetők) teljes halmaza, amelyeken keresztül a PC-komponensek és -eszközök információt cserélnek. A buszokat két vagy több eszköz közötti információcserére tervezték. Olyan buszt hívnak, amely csak két eszközt köt össze kikötő. ábrán. Az 1. ábra a busz szerkezetét mutatja.

A buszon vannak külső eszközök csatlakoztatásának helyei – rések, amelyek ennek eredményeként a busz részévé válnak, és információt cserélhetnek a hozzá csatlakoztatott összes többi eszközzel.

Rizs. 1. Busz szerkezet

Buszok PC-ben funkcionális rendeltetésükben különböznek egymástól :

• rendszerbusz(vagy CPU-busz) a Cipset chipek arra használják, hogy információkat küldjenek oda és onnan (lásd még: 1. ábra);
• gumi a CPU és a gyorsítótár közötti információcserére tervezték (lásd még: 1. ábra);
• memóriabusz a RAM és a CPU közötti információcserére szolgál;
• I/O buszok az információ szabványos és helyi részre oszlik.

Helyi I/O busz egy nagy sebességű busz, amelyet a nagy sebességű perifériás eszközök (videoadapterek, hálózati kártyák, szkennerkártyák stb.) és a CPU által vezérelt rendszerbusz közötti információcserére terveztek. Jelenleg a PCI buszt használják helyi buszként. A videó bemenet/kimenet felgyorsítása és a számítógép teljesítményének javítása érdekében a 3D képek feldolgozása során az Intel kifejlesztette az AGP buszt ( FelgyorsultGrafikaKikötő).

Szabványos I/O busz lassabb eszközök (pl. egér, billentyűzet, modem, régi hangkártya) csatlakoztatására szolgál a fent felsorolt ​​buszokhoz. Egészen a közelmúltig az ISA szabványos buszt használták e buszként. Jelenleg ez egy USB busz.

A busz saját architektúrával rendelkezik, amely lehetővé teszi legfontosabb tulajdonságainak megvalósítását - szinte korlátlan számú külső eszköz párhuzamos csatlakoztatásának képességét, és biztosítja a köztük lévő információcserét. Bármely busz architektúrája a következő összetevőket tartalmazza:

• vonalak adatcseréhez (adatbusz);
• vonalak adatok címezésére (címbusz);
• adatvezérlő vonalak (vezérlő busz);
• buszvezérlő.

Vezérlő A busz vezérli a processzort az adatcseréhez és a szolgáltatási jelekhez, és általában külön chip formájában vagy kompatibilis chipkészlet - Chipset - formájában valósul meg.

Adatbusz adatcserét biztosít a CPU, a foglalatba helyezett bővítőkártyák és a RAM memória között. Minél nagyobb a busz szélessége, annál több adatot lehet átvinni órajelenként, és annál nagyobb a számítógép teljesítménye. A 80286 processzorral rendelkező számítógépek 16 bites adatbusszal, a 80386 és 80486 processzorral rendelkező számítógépek 32 bites adatbusszal, a Pentium család CPU-val rendelkező számítógépek pedig 64 bites adatbusszal rendelkeznek.

Olvassa el előadásunkat!

Címbusz arra szolgál, hogy jelezze bármely PC-eszköz címét, amellyel a CPU adatot cserél. Minden PC-összetevőnek, minden I/O-regiszternek és RAM-cellának saját címe van, és a PC általános címterében szerepel. A címbuszon keresztül egy azonosító kód kerül továbbításra ( cím) az adatok feladója és (vagy) címzettje.

Az adatcsere felgyorsítása érdekében köztes adattároló eszközt alkalmaznak - RAM – RAM. Ebben az esetben a benne átmenetileg tárolható adatmennyiség döntő szerepet játszik. A hangerő függ a címbusz szélességén(sorok száma) és így a processzor által a címbuszon generált címek maximális számából, azaz. azon RAM cellák számáról, amelyekhez cím rendelhető. A RAM cellák száma nem haladhatja meg a 2n-t, ahol n– címbusz szélessége. Ellenkező esetben egyes cellák nem lesznek felhasználva, mert a processzor nem fogja tudni megszólítani őket.

A kettes számrendszerben a címezhető memória maximális mérete 2n, ahol n– címbusz-vonalak száma.

A 8088-as processzor például 20 címsorral rendelkezett, és így 1 MB memóriát tudott megcímezni (2 20 = 1 048 576 bájt = 1024 KB). A 80286-os processzorral szerelt PC-kben a címbuszt 24 bitesre növelték, a 80486, Pentium, Pentium MMX és Pentium II processzorokon pedig már 32 bites címbusz található, amellyel 4 GB memóriát lehet megcímezni.

Vezérlő busz számos szolgáltatási jelet továbbít: írás/olvasás, készenlét az adatok fogadására/továbbítására, az adatok fogadásának visszaigazolása, hardveres megszakítás, vezérlés és egyebek az adatátvitel biztosítására.

A gumiabroncs főbb jellemzői

Busz szélesség a benne lévő párhuzamos vezetékek száma határozza meg. Az első ISA busz az IBM PC-hez nyolcbites volt, azaz. 8 bitet tud egyszerre továbbítani. A modern PC-k rendszerbuszai, például a Pentium IV, 64 bitesek.

Sávszélesség gumiabroncsok a buszon másodpercenként átvitt információ bájtok száma határozza meg.

Például az AGP-busz átviteli sebességének kiszámításakor figyelembe kell venni annak működési módját: a videoprocesszor órajel-frekvenciájának megduplázásával és az adatátviteli protokoll megváltoztatásával a busz átviteli sebessége kettővel növelhető (2 x módban) vagy négyszer (4 x módban), ami megegyezik a busz órafrekvenciájának megfelelő számú növelésével (133, illetve 266 MHz-ig).

Külső eszközök csatlakoznak a buszokhoz ezen keresztül felület (Felület– párosítás), amely egy PC-periféria különféle jellemzőinek összessége, amelyek meghatározzák az információcsere megszervezését a közte és a központi processzor között.

Ilyen jellemzők közé tartoznak az elektromos és időzítési paraméterek, egy sor vezérlőjel, egy adatcsere protokoll és a kapcsolat tervezési jellemzői. A PC-komponensek közötti adatcsere csak akkor lehetséges, ha ezen komponensek interfészei kompatibilisek.

PC busz szabványok

Az IBM-kompatibilitás elve magában foglalja az egyes PC-komponensek interfészeinek szabványosítását, ami viszont meghatározza a rendszer egészének rugalmasságát, pl. a rendszerkonfiguráció megváltoztatásának és a különféle perifériák szükség szerinti csatlakoztatásának lehetősége. Interfész inkompatibilitása esetén vezérlőket használnak. Ezen túlmenően a rugalmasságot és a rendszeregységesítést köztes szabványos interfészek bevezetésével érik el, például a legfontosabb bemeneti és kimeneti perifériák működéséhez szükségesek.

Rendszerbusz A CPU, a memória és a rendszerben lévő egyéb eszközök közötti információcserére tervezték. A rendszerbuszok a következőket tartalmazzák:

• GTL, amelynek bitmélysége 64 bit, órajele 66, 100 és 133 MHz;
• EV6, amelynek specifikációja lehetővé teszi az órajel frekvenciájának 377 MHz-re történő növelését.

Gumiabroncsok a PC-perifériák fejlesztésével összhangban fejlesztik. táblázatban A 2. ábra néhány I/O busz jellemzőit mutatja be.

GumiISAévekig PC-szabványnak számított, de néhány PC-n a modern PCI busszal együtt még ma is megőrzik. Az Intel a Microsofttal közösen stratégiát dolgozott ki az ISA busz fokozatos megszüntetésére. Kezdetben a tervek szerint az ISA csatlakozókat megszüntetik az alaplapon, ezt követően pedig az ISA slotokat, és a lemezmeghajtókat, egereket, billentyűzeteket, lapolvasókat az IEEE 1394-es buszra csatlakoztatják , az ISA busszal rendelkező PC-k hatalmas flottájára még egy ideig igény lesz.

Gumi EISA az ISA busz továbbfejlesztése lett a rendszerteljesítmény és az összetevőinek kompatibilitás növelése irányába. A buszt nem használják széles körben magas költsége és sávszélessége miatt, ami alacsonyabb, mint a piacon megjelent VESA buszé.

2. táblázat. I/O busz specifikációk

Gumi	Mélység, darabok	Órajel frekvencia, MHz	Sávszélesség, MB/s
ISA 8 bites	08	8,33	0008,33
ISA 16 bites	16	8,33	0016,6
EISA	32	8,33	0033,3
VLB	32	33	0132,3
PCI	32	33	0132,3
PCI 2.1 64 bites	64	66	0528,3
AGP (1x)	32	66	0262,6
AGP (2x)	32	66x2	0528,3
AGP (4x)	32	66x2	1056,6

Gumi VESA , vagy VLB , A CPU gyors perifériás eszközökkel való összekapcsolására tervezték, és az ISA busz kiterjesztése a videoadatok cseréjére.

Gumi PCI az Intel a Pentium processzorhoz fejlesztette ki, és egy teljesen új busz. A PCI busz alapelve az úgynevezett hidak használata, amelyek a PCI busz és más típusú buszok között kommunikálnak. A PCI busz a Bus Mastering elvét valósítja meg, ami azt jelenti, hogy egy külső eszköz képes vezérelni a buszt adatküldéskor (a CPU részvétele nélkül). Az információátvitel során egy Bus Masteringet támogató eszköz veszi át a buszt és lesz a mester. Ebben az esetben a központi processzor felszabadul más feladatok elvégzésére az adatok átvitele közben. Modernben

Az alaplapokon a PCI busz órajel frekvenciája a rendszerbusz órajel frekvenciájának fele, azaz. A rendszerbusz 66 MHz-es órajelével a PCI busz 33 MHz-en fog működni. Jelenleg a PCI busz de facto szabvány lett az I/O buszok között.

Gumi AGP – nagy sebességű helyi be-/kimeneti busz, amelyet kizárólag a videórendszer igényeire terveztek. A videoadaptert (3D-gyorsítót) csatlakoztatja a PC memóriarendszeréhez. Az AGP buszt a PCI busz architektúra alapján tervezték, így az is 32 bites. Azonban további lehetőségei vannak az átviteli sebesség növelésére, különösen a magasabb órajel használatával.

Gumi USB a számítógépes és távközlési ipar vezetői fejlesztették ki a Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft perifériás eszközök PC házon kívüli csatlakoztatására. Az USB buszon keresztüli információcsere sebessége 12 Mbit/s vagy 15 MB/s. Az USB-busszal felszerelt számítógépekhez az áramellátás kikapcsolása nélkül csatlakoztathat perifériákat, például billentyűzetet, egeret, joystick-ot és nyomtatót. Minden perifériás eszközt fel kell szerelni USB-csatlakozókkal, és egy különálló távoli egységen keresztül csatlakoztatni kell a számítógéphez USB hub , vagy kerékagy , mellyel akár 127 perifériás eszközt is csatlakoztathat számítógépéhez. Az USB-busz architektúrája az ábrán látható. 4.

Gumi SCSI (KicsiSzámítógépRendszerFelület) akár 320 MB/s adatátviteli sebességet biztosít, és lehetővé teszi akár nyolc eszköz egy adapteréhez való csatlakozást: merevlemezek, CD-ROM meghajtók, szkennerek, fotó- és videokamerák. Az SCSI busz megkülönböztető jellemzője, hogy kábelhurok. Az SCSI-busz PC-buszokhoz (ISA vagy PCI) csatlakozik ezen keresztül gazdagép adapter (HázigazdaAdapter). Minden SCSI-buszra csatlakoztatott eszköz kommunikációt kezdeményezhet más eszközökkel.

Gumi IEEE 1394 – Ez egy nagy sebességű helyi soros busz szabvány, amelyet az Apple és a Texas Instruments fejlesztett ki. Az IEEE 1394 buszt digitális információcserére tervezték

Számítógépek és egyéb elektronikus eszközök, különösen merevlemezek és audio- és videofeldolgozó eszközök csatlakoztatásához, valamint multimédiás alkalmazások futtatásához. Akár 1600 MB/s sebességű adatátvitelre is képes, egyszerre több, különböző sebességgel adatot továbbító eszközzel működik, akárcsak az SCSI.

Az IEEE 1394 interfészen keresztül szinte minden SCSI-vel együttműködni képes eszköz csatlakoztatható a számítógéphez. Ide tartozik minden típusú lemezmeghajtó, beleértve a merevlemezeket, optikai meghajtókat, CD-ROM-okat, DVD-ket, digitális videokamerákat és eszközöket. Az ilyen széles képességeknek köszönhetően ez a busz lett a legígéretesebb a számítógép és a szórakoztató elektronika kombinálására. Jelenleg a PCI buszhoz való IEEE 1394 adapterek gyártása folyik.

4 / 5 ( 4 szavazatok)

A BEST-EXAM projekt segítésével mindenki számára elérhetőbbé teheti az oktatást, és Ön is hozzájárul –
ossza meg ezt a cikket a közösségi hálózatokon!

Az egész rendszer teljesítménye tőlük függ. Minden eszköz alaplapján - lemezmeghajtók stb. - van egy vezérlő elektronikus áramkör - egy adapter vagy vezérlő. Egyes vezérlők több eszközt is vezérelhetnek egyszerre.

Minden számítógép-vezérlő kölcsönhatásba lép a processzorral és a rendszer adatátviteli buszon keresztül, amelyet rendszernek is neveznek gumi. A rendszerbusz mellett a modern alaplapok számos buszt és megfelelő csatlakozókat tartalmaznak az eszközök csatlakoztatásához:

1. memóriabusz – a RAM és a központi processzor közötti információcseréhez;
2. AGP busz – videoadapter csatlakoztatásához.
3. cache memória busz - a gyorsítótár és a központi processzor közötti információcseréhez;
4. I/O buszok (interfészbuszok) – különféle eszközök csatlakoztatására szolgálnak.

A számítógépbusz működésének három fő mutatója van: órajel, bitmélység, adatátviteli sebesség vagy átviteli sebesség.

Bármely számítógép működése egy kvarcoszcillátor által meghatározott órajeltől függ, ami egy bádogtartály, amelyben egy kvarckristály van elhelyezve. Az elektromos feszültség hatására a kristályban elektromos rezgések lépnek fel. Ezen rezgések frekvenciáját órafrekvenciának nevezzük. Bármely számítógépes chipben a logikai jelek minden változása bizonyos időközönként, úgynevezett órajelen megy végbe. Így a legtöbb számítógépes logikai eszköznél a legkisebb időegység az óraperiódus. Minden művelethez legalább egy órajelciklus szükséges, bár néhány modern eszköz több műveletet is képes végrehajtani egy órajelen belül. A számítógép órajelét megahertzben (MHz vagy GHz) mérik. Léteznek úgynevezett üres órák (várakozási ciklusok), amikor az eszköz éppen egy másik eszköz válaszára vár. Így szerveződik a RAM és a számítógépes processzor munkája, melynek órajele lényegesen magasabb, mint a RAM órajel frekvenciája.

A buszok több csatornát használnak az elektromos jelek továbbítására. Ha 32 csatornát használunk, akkor a buszok 32 bitesek, ha 64 csatornát használunk, akkor a buszok 64 bitesek. A valóságban a tetszőleges szélességű buszok nagyobb számú csatornával rendelkeznek. További csatornák meghatározott információk továbbítására szolgálnak.

Minden számítógépbusz abban különbözik az egyszerű vezetőtől, hogy háromféle vonala van: adatvonalak, címvonalak, vezérlővonalak.

Az adatbusz a központi processzor, a foglalatba helyezett bővítőkártyák és a számítógép RAM-ja között cserélődik.

Az adatcsere folyamata csak akkor lehetséges, ha ezen adatok feladója és címzettje ismert. A személyi számítógép minden összetevője saját címmel rendelkezik, és az általános címtérben található. Egy eszköz címzéséhez egy címbuszt használnak, amelyen keresztül továbbítják az eszköz egyedi címét. A RAM maximális mennyisége a számítógép címbuszának szélességétől (a sorok számától) függ, és egyenlő 2-vel az n hatványával, ahol n a címbusz sorainak száma. Például a 80486-os vagy újabb processzorral rendelkező számítógépek 32 bites címbusszal rendelkeznek, amely 4 GB memóriát képes megcímezni.

A buszon keresztüli sikeres adatátvitelhez nem elég az adatbuszra telepíteni és a cím buszon beállítani a címet. Számos szervizjelre is szükség van, amelyeket a számítógépes vezérlőbuszon keresztül továbbítanak.

Az egyes számítógépes buszok sebességét az áteresztőképesség, az időegység alatt a buszon lehetséges maximális átvitel jellemzi, és MB/s-ban vagy GB/s-ban mérik. A busz sávszélességét az adatvonal szélességének és az órajel frekvenciájának szorzata határozza meg. Minél nagyobb az áteresztőképesség, annál nagyobb a teljes rendszer teljesítménye.

A valóságban a számítógépbusz teljesítményét számos különböző tényező befolyásolja: az anyagok nem megfelelő vezetőképessége, tervezési és összeszerelési hibák és még sok más. Az elméleti és a gyakorlati adatátviteli sebesség közötti különbség akár 25% is lehet.

Nyolcbites volt, i.e. egyidejűleg 8 bitet tudott továbbítani. A modern PC-k rendszerbuszai, például a Pentiurr IV, 64 bitesek.

A busz átviteli sebességét a buszon másodpercenként továbbított információ bájtok száma határozza meg. A busz sávszélességének meghatározásához meg kell szorozni a busz órajel-frekvenciáját annak bitszélességével. Például egy 16 bites ISA busz esetén a sávszélesség a következőképpen van meghatározva:

(16 bit * 8,33 MHz): 8 = 16,66 MB/s.

Például az AGP busz átviteli sebességének kiszámításakor figyelembe kell venni annak működési módját: a videó processzor órajelének megduplázásával és az adatátviteli protokoll megváltoztatásával a busz átviteli sebessége kétszeresére növelhető (2x). módban) vagy négyszeresére (4* mód), ami egyenértékű a busz órafrekvenciájának megfelelő számú alkalommal történő növelésével (133, illetve 266 MHz-ig).

A külső eszközök egy interfészen (Interface - pairing) keresztül csatlakoznak a buszokhoz, amely a PC-perifériák különféle jellemzőinek összessége, amelyek meghatározzák az információcsere megszervezését a közte és a központi processzor között.

Ilyen jellemzők közé tartoznak az elektromos és időzítési paraméterek, egy sor vezérlőjel, egy adatcsere protokoll és a kapcsolat tervezési jellemzői. A PC-komponensek közötti adatcsere csak akkor lehetséges, ha ezen komponensek interfészei kompatibilisek.

PC busz szabványok

Az IBM-kompatibilitás elve magában foglalja az egyes PC-komponensek interfészeinek szabványosítását, ami viszont meghatározza a rendszer egészének rugalmasságát, pl. a rendszerkonfiguráció megváltoztatásának és a különféle perifériák szükség szerinti csatlakoztatásának lehetősége. Interfész inkompatibilitása esetén vezérlőket használnak. Ezenkívül a rendszer rugalmassága és egységesítése köztes szabványos interfészek, például soros és párhuzamos adatátviteli interfészek bevezetésével érhető el. Ezek az interfészek a legfontosabb periféria bemeneti és kimeneti eszközök működéséhez szükségesek.

A rendszerbusz a CPU, a memória és a rendszerben lévő egyéb eszközök közötti információcserére szolgál.

A rendszerbuszok a következőket tartalmazzák:

GTL, amelynek bitmélysége 64 bit, órajele 66, 100 és 133 MHz;

EV6, amelynek specifikációja lehetővé teszi az órajel frekvenciájának 377 MHz-re történő növelését.

I/O buszok a PC-perifériák fejlesztésével összhangban fejlesztik. táblázatban A 2.5 néhány bemeneti/kimeneti busz jellemzőit mutatja be.

ISA buszévekig PC-szabványnak számított, de néhány PC-n a modern PCI busszal együtt még ma is megőrzik. Az Intel a Microsofttal közösen stratégiát dolgozott ki az ISA busz fokozatos megszüntetésére. Kezdetben az alaplap ISA-csatlakozóit, majd az ISA-nyílások megszüntetését tervezik, és a lemezmeghajtókat, egereket, billentyűzeteket, szkennereket az USB-buszra, a merevlemezeket, CD-ROM-okat, DVD-ROM-meghajtókat pedig az NEC-re csatlakoztatják. Az 1394-es busz azonban néhány ISA-busszal és megfelelő komponensekkel rendelkező PC-k jelenléte azt sugallja, hogy a 16-bites ISA-buszra még egy ideig igény lesz.

EISA busz az ISA busz továbbfejlesztése lett a rendszerteljesítmény és az összetevőinek kompatibilitás növelése irányába. A buszt nem használják széles körben magas költsége és sávszélessége miatt, ami alacsonyabb, mint a piacon megjelent VESA busz.

VESA busz, vagy VLB, A CPU gyors perifériás eszközökkel való összekapcsolására tervezték, és az ISA busz kiterjesztése a videoadatok cseréjére. Amikor a CPU 80486 processzor uralta a számítógépek piacát, a VLB busz meglehetősen népszerű volt, de mára az erősebb PCI busz váltotta fel.

PCI busz az Intel a Pentium processzorhoz fejlesztette ki, és egy teljesen új busz. A PCI busz alapelve az úgynevezett hidak használata, amelyek a PCI busz és más típusú buszok között kommunikálnak. A PCI busz a Bus Mastering elvét valósítja meg, ami azt jelenti, hogy egy külső eszköz képes vezérelni a buszt adatküldéskor (a CPU részvétele nélkül).

Az információátvitel során egy Bus Masteringet támogató eszköz veszi át a buszt és lesz a mester. Ebben az esetben a központi processzor felszabadul más feladatok elvégzésére az adatok átvitele közben. A modern alaplapokon a PCI-busz órajel frekvenciája a rendszerbusz órajel-frekvenciájának felére van beállítva, azaz. 66 MHz-es rendszerbusz órajelnél a PCI busz 33 MHz-es frekvencián fog működni. Jelenleg a PCI busz de facto szabvány lett az I/O buszok között. ábrán. A 2.6 a PCI busz architektúrát mutatja

AGP busz— nagy sebességű helyi bemeneti/kimeneti busz, amelyet kizárólag a videorendszer igényeire terveztek. Összeköti a videoadaptert (ZO-gyorsítót) a számítógép rendszermemóriájával. Az AGP buszt a PCI busz architektúra alapján tervezték, így az is 32 bites. Ugyanakkor további lehetőségei vannak az átviteli sebesség növelésére, különösen a magasabb órajel-frekvenciák használatával.

Ha a szabványos változatban a 32 bites PCI busz órajel frekvenciája 33 MHz, ami elméleti PCI átviteli sebességet 33 x 32 = 1056 Mbit / s = 132 MB / s, akkor az AGP buszt egy jel órajellel 66 MHz-es frekvencia, tehát 1x-es módú átviteli sebessége 66 x 32 = 264 MB/s; 2x módban az egyenértékű órajel 132 MHz, a sávszélesség pedig 528 MB/s; 4x módban az átviteli sebesség körülbelül 1 GB/s.

USB busz a számítógépes és távközlési ipar vezetői fejlesztették ki a Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft perifériás eszközök PC házon kívüli csatlakoztatására. Az USB buszon keresztüli információcsere sebessége 12 Mbit/s vagy 15 MB/s. Az USB busszal felszerelt számítógépekhez az áramellátás kikapcsolása nélkül csatlakoztathat perifériákat, például billentyűzetet, egeret, joystick-ot, nyomtatót. A TJSB busz támogatja a Plug & Play technológiát.

Periféria csatlakoztatásakor az automatikusan konfigurálódik. Minden perifériaeszközt fel kell szerelni USB-csatlakozókkal, és egy külön távoli egységen, az úgynevezett USB-elosztón vagy hub-on keresztül kell a számítógéphez csatlakoztatni, amellyel legfeljebb 127 periféria csatlakoztatható a számítógéphez. Az USB-busz architektúrája az ábrán látható. 2.7.

SCSI busz(Small Computer System Interface) akár 320 MB/s adatátviteli sebességet biztosít, és akár nyolc eszköz csatlakoztatását teszi lehetővé egy adapterhez: merevlemezek, CD-ROM meghajtók, szkennerek, fotó- és videokamerák. Az SCSI busz megkülönböztető jellemzője, hogy kábelhurok. Az SCSI-busz egy gazdaadapteren keresztül csatlakozik a PC-buszokhoz (ISA vagy PCI). Minden, a buszra csatlakoztatott eszköznek saját azonosító száma (ID) van. Bármely, az SCSI-buszra csatlakoztatott eszköz képes kommunikációt kezdeményezni egy másik eszközzel.

ábrán. A 2.8. ábra a perifériás eszközök PC-hez való csatlakoztatását mutatja be SCSI-buszon keresztül. Az SCSI-verziók széles választéka létezik, az eredeti SCSI I-től, amely 5 MB/s-os maximális átviteli sebességet biztosít, az Ultra 320-as verzióig, amely 320 MB/s-os maximális átviteli sebességet biztosít. Az IEEE 1394 busz versenyezhet az SCSI busszal.

IEEE 1394 busz egy nagy sebességű helyi soros busz szabvány, amelyet az Apple és a Texas Instruments fejlesztett ki. Az IEEE 1394 buszt a számítógépek és más elektronikus eszközök közötti digitális információcserére tervezték, különösen merevlemezek és audio- és videofeldolgozó eszközök, valamint multimédiás alkalmazások csatlakoztatására. Akár 1600 Mbit/s sebességű adatátvitelre is képes, és egyszerre több, különböző sebességgel adatot továbbító eszközzel működik, akárcsak az SCSI. Az USB-hez hasonlóan az IEEE 1394 busz is teljes mértékben támogatja a Plug & Play technológiát, beleértve az alkatrészek telepítésének lehetőségét a számítógép áramellátásának kikapcsolása nélkül.

Az IEEE 1394 interfészen keresztül szinte minden SCSI-vel együttműködni képes eszköz csatlakoztatható a számítógéphez. Ide tartozik minden típusú lemezmeghajtó, beleértve a merevlemezeket, optikai meghajtókat, CD-ROM-okat, DVD-ket, digitális videokamerákat, magnókat és sok más perifériát. Az ilyen széles képességeknek köszönhetően ez a busz lett a legígéretesebb a számítógép és a szórakoztató elektronika kombinálására. Jelenleg a PCI buszhoz való IEEE 1394 adapterek gyártása folyik.

Kérdések a tanulóknak, hogy jegyzeteljenek:

1. Busz definíció

2. A gumiabroncsok rendeltetése

3. Busz architektúra

4. A buszszélesség fogalma.

5. A busz sávszélesség fogalma

6. PC busz interfész

7. Az IBM-kompatibilitás elve

8. Gumiabroncsok típusai és jellemzőik (töltse ki a táblázatot)

Gumiabroncsok típusai	A gumiabroncs jellemzői
Sebesség	Cél	Sajátosságok	Előnyök	Hibák

Bevezetés

1. Belső gumik

1.1.1 PCI Express 1.0

1.1.2 PCI Express 2.0

1.1.3 PCI Express 3.0

1.2 HyperTransport

2. Külső gumik

2.3.1 SATA Revision 2.x

2.3.2 SATA verzió 3.x

2.4 SerialAttachedSCSI

2.4.2 Új funkciók a SAS 2.0-ban

Következtetés

Információforrások listája

Számítógépbusz (az angol számítógépbuszból, kétirányú univerzális kapcsoló - kétirányú univerzális kapcsoló) - a számítógép-architektúrában a számítógép funkcionális blokkjai közötti adatátvitelt végző alrendszer. A buszt általában a sofőr irányítja. A pont-pont kommunikációtól eltérően több eszköz csatlakoztatható egy buszhoz egyetlen vezetékkészlettel. Minden busz saját csatlakozókészletet (csatlakozásokat) határoz meg az eszközök, kártyák és kábelek fizikai csatlakoztatásához.

A korai számítógépbuszok párhuzamos elektromos buszok voltak, több csatlakozással, de a kifejezést ma már minden olyan fizikai mechanizmusra használják, amely ugyanazt a logikai funkcionalitást biztosítja, mint a párhuzamos számítógépbuszok.

A számítógépbusz a számítógép egyes funkcionális blokkjai közötti adatátvitelre szolgál, és jelvonalak halmaza, amelyek bizonyos elektromos jellemzőkkel és információátviteli protokollokkal rendelkeznek. A buszok kapacitása, jelátviteli módja (soros vagy párhuzamos, szinkron vagy aszinkron), sávszélesség, támogatott eszközök száma és típusa, működési protokollja, célja (belső vagy interfész) különbözhet egymástól.

1.1.1 PCI Express 1.0

A PCI Express egy számítógépbusz, amely a PCI busz szoftvermodelljét és egy soros adatátvitelen alapuló, nagy teljesítményű fizikai protokollt használja.

Az Intel és partnerei által kifejlesztett PCI Express soros busz célja a párhuzamos PCI busz és annak kiterjesztett és speciális AGP változata.

A PCI Express eszköz csatlakoztatása kétirányú, pont-pont soros kapcsolatot használ, amelyet sávnak neveznek; ez éles ellentétben áll a PCI-vel, amely minden eszközt egy közös 32 bites párhuzamos kétirányú buszra köt.

A két PCI Express eszköz közötti kapcsolatot linknek nevezik, és egy (1x) vagy több (2x, 4x, 8x, 12x, 16x és 32x) sávos kapcsolatból áll. Minden eszköznek támogatnia kell az 1x csatlakozást.

Elektromos szinten minden csatlakozás kisfeszültségű differenciáljelzést (LVDS) használ, minden PCI Express eszköz két külön vezetéken küldi és fogadja az információkat, így a legegyszerűbb esetben az eszköz mindössze négy vezetékkel csatlakozik a PCI Express kapcsolóhoz.

Ennek a megközelítésnek a használata a következő előnyökkel jár:

· a PCI Express kártya minden ugyanolyan vagy nagyobb sávszélességű nyílásban elfér és megfelelően működik (például az x1 kártya x4 és x16 foglalatokban működik);

· egy nagyobb fizikai méretű nyílást nem minden sáv használhatja (például egy 16x-os slot csatlakoztatható 1x-nek vagy 8x-nak megfelelő információs átviteli vezetékekhez, és mindez normálisan fog működni; azonban minden „teljesítmény” és „föld” vezetékek”, a 16x foglalathoz szükséges).

A PCI Express busz mindkét esetben a kártya és a foglalat számára elérhető maximális számú sávot használja. Ez azonban nem teszi lehetővé, hogy az eszköz olyan nyílásban működjön, amelyet kisebb PCI Express busz sávszélességű kártyákhoz terveztek (például egy x4-es kártya fizikailag nem fér bele az x1-es foglalatba, pedig egy x4-es foglalatban is működhetne csak egy sáv).

A PCI Express az összes vezérlési információt, beleértve a megszakításokat is, az adatátvitelhez használt vonalakon keresztül küldi. A soros protokollt soha nem lehet blokkolni, így a PCI Express busz késleltetési ideje nagyon hasonló a PCI buszéhoz. Minden nagy sebességű soros protokollban (pl. GigabitEthernet) az időzítési információkat be kell építeni a továbbított jelbe. Fizikai szinten a PCI Express a ma már általánosan elfogadott 8B/10B kódolási módszert alkalmazza (8 bites adatot 10 bittel helyettesítenek a csatornán keresztül, így a forgalom 20%-a redundáns), ami javítja a zajvédelmet.

A PCI-busz 33 vagy 66 MHz-en működik, és 133 vagy 266 MB/s sávszélességet biztosít, de ez a sávszélesség megoszlik az összes PCI-eszköz között. A PCI Express busz működési frekvenciája 2,5 GHz, ami 2500 MHz / 10 * 8 = 250 * 8 Mbps = 250 Mbps átviteli sebességet biztosít minden PCI Express x1 eszköz számára egy irányban. Ha több vonal van, az áteresztőképesség kiszámításához a 250 Mb/sec értéket meg kell szorozni a vonalak számával és 2-vel, mert A PCI Express egy kétirányú busz (1. táblázat).

1. táblázat: PCI átviteli sebesség táblázat.

Ezenkívül a PCI Express busz támogatja:

· forró kártyacsere;

· garantált sávszélesség (QoS);

· energiagazdálkodás;

· a továbbított adatok integritásának ellenőrzése.

1.1.2 PCI Express 2.0

A PCI-SIG 2007. január 15-én adta ki a PCI Express 2.0 specifikációt. A PCI Express 2.0 legfontosabb újításai:

· Megnövelt sávszélesség – A PCI Express 2.0 specifikációja egysávos kapcsolat maximális átviteli sebességét 5 Gbps-ban határozza meg. Javítások történtek az eszközök és a szoftvermodell közötti átviteli protokollon.

· Dinamikus sebességszabályozás – a kommunikáció sebességének szabályozása.

· Sávszélesség-riasztás – a szoftver (operációs rendszer, eszközillesztőprogramok stb.) értesítése a buszsebesség és -szélesség változásairól.

· Képességstruktúra kiterjesztése – a vezérlőregiszterek bővítése az eszközök, slotok és összekapcsolás jobb vezérlése érdekében.

· Hozzáférés-felügyeleti szolgáltatások – opcionális pont-pont tranzakciókezelési képességek.

1.1.3 PCI Express 3.0

A PCI-SIG 2010. augusztus közepén mutatta be a PCI Express 3.0 specifikáció 0.9-es verzióját.

A felhasználók számára a PCI Express 2.0 és a PCI Express 3.0 közötti fő különbség a maximális átviteli sebesség jelentős növekedése lesz. A PCI Express 2.0 jelátviteli sebessége 5 GT/s (gigatranzakció másodpercenként), ami sávonként 500 MB/s sávszélességet jelent. Így a fő PCI Express 2.0 grafikus bővítőhely, amely jellemzően 16 sávot használ, akár 8 GB/s-os kétirányú átvitelt biztosít.

A PCI Express 3.0 esetében ennek a dupláját kapjuk. A PCI Express 3.0 8 GT/s jelsebességet használ, ami sávonként 1 GB/s átviteli sebességet biztosít. Így a fő videokártya-nyílás akár 16 GB/s átviteli sebességet is kap.

A jelsebesség 5 GT/s-ról 8 GT/s-ra növelése első pillantásra nem tűnik megduplázódásnak. A PCI Express 2.0 szabvány azonban 8B/10B kódolási sémát használ.

A PCI Express 3.0 sokkal hatékonyabb 128B/130B kódolási sémára vált, 20%-os redundanciát kiküszöbölve. Ezért a 8 GT/s már nem „elméleti” sebesség; Ez egy tényleges sebesség, amely a 10 GT/s jelsebességhez hasonlítható, ha a 8b/10b kódolási elvet használnánk.

1.2 HyperTransport

A HyperTransport (HT) busz egy kétirányú soros-párhuzamos számítógépbusz nagy sávszélességgel és alacsony késleltetéssel.

A HyperTransport 200 MHz-től 3,2 GHz-ig terjedő frekvencián működik (PCI-busz esetén - 33 és 66 MHz). Ezenkívül DDR-t használ, ami azt jelenti, hogy az órajel felfutó és lefutó szélén is adatot küldenek, ami akár 5200 millió átvitelt tesz lehetővé másodpercenként 2,6 GHz-es órajelen; A szinkronizáló jel frekvenciája automatikusan beáll.

A HyperTransport busz csomagátvitelen alapul. Minden csomag 32 bites szavakból áll, függetlenül a fizikai busz szélességétől (adatvonalak számától). A csomag első szava mindig az ellenőrző szó. Ha a csomag címet tartalmaz, akkor a vezérlőszó utolsó 8 bitje összefűződik a következő 32 bites szóval, ami 40 bites címet eredményez. A busz támogatja a 64 bites címzést – ebben az esetben a csomag egy speciális 32 bites vezérlőszóval kezdődik, amely 64 bites címzést jelez, és 40-től 63-ig terjedő címbiteket tartalmaz (a címbitek 0-tól kezdődően vannak számozva). A csomag fennmaradó 32 bites szavai a közvetlenül továbbított adatokat tartalmazzák. Az adatok továbbítása mindig 32 bites szavakban történik, függetlenül azok tényleges hosszától (például egy bájt, 32 bites adatot tartalmazó csomag és egy zászló, amely jelzi, hogy ebből a 32 bitből csak 8 jelentős, olvasására vonatkozó kérésre). .

A HyperTransport csomagok egymás után kerülnek továbbításra a buszon. Az áteresztőképesség növekedése a buszszélesség növekedésével jár. A HyperTransport használható rendszerszolgáltatási üzenetek továbbítására, megszakítások továbbítására, a buszra csatlakoztatott eszközök konfigurálására és adatok továbbítására.

A HyperTransport buszt széles körben használják processzorbuszként. Eredeti topológiája van (1. ábra), amely kapcsolatokon, alagutakon, láncokon és hidakon alapul, ami lehetővé teszi az architektúra könnyű méretezését. A HyperTransport célja a rendszeren belüli kommunikáció egyszerűsítése a meglévő buszok és hidak meglévő fizikai átviteli rétegének lecserélésével, valamint a szűk keresztmetszetek és a késleltetés csökkentésével. Mindezen előnyök mellett a HyperTransportot alacsony tűszám és alacsony megvalósítási költség is jellemzi. A HyperTransport támogatja az automatikus buszszélesség-érzékelést, amely 2 és 32 bit közötti szélességet tesz lehetővé mindkét irányban (2. táblázat), valamint lehetővé teszi aszimmetrikus adatfolyamokat a perifériás eszközök felé és onnan.

Gumi funkcionális cél - címbusz - szerint csoportosított vonalak halmazának nevezzük (SHA), adatbusz (SD), vezérlő busz (SHU), teljesítmény busz (SHI).

Egy adott gumiabroncs jellemzéséhez le kell írnia:

• - jelzővonalak készlete;
• - a gumiabroncs fizikai, mechanikai és elektromos jellemzői;
• - használt választottbírósági, állapot-, vezérlő- és szinkronjeleket;
• - a buszra kapcsolt eszközök interakciójának szabályai (buszprotokoll).

A gumiabroncs jellemzőit meghatározó fontos kritérium lehet a rendeltetése. E kritérium alapján megkülönböztethetjük:

• - processzor-memória buszok;
• - bemeneti/kimeneti buszok;
• - rendszerbuszok.

CPU-memóriacsúcs

A processzor-memóriabusz közvetlen kommunikációt biztosít a számítógép központi feldolgozó egysége (CPU) és a fő memória (RAM) között. A modern mikroprocesszorokban egy ilyen buszt gyakran hívnak első gumiés a rövidítés jelöli FSB(Első oldali busz). A processzor és a memória közötti intenzív forgalom megköveteli, hogy a busz sávszélessége, vagyis az egységnyi idő alatt a buszon áthaladó információ mennyisége a legnagyobb legyen. Ennek a busznak a szerepét néha a rendszerbusz tölti be (lásd alább), de a hatékonyság szempontjából sokkal kifizetődőbb, ha a CPU és az OP közötti csere külön buszon történik. A vizsgált típushoz tartozik még a processzort a második szintű gyorsítótárral összekötő busz, az ún gumi hátsó barnaság - BSB(Hátsó busz). A BSB lehetővé teszi az FSB-nél nagyobb sebességű átvitelt, és teljes mértékben kihasználja a gyorsabb cache memória képességeit.

Mivel a von Syman gépeknél a processzor és a memória közötti csere az, ami nagyban meghatározza a virtuális gép teljesítményét, a fejlesztők kiemelt figyelmet fordítanak a CPU és a memória kapcsolatára. A maximális átvitel érdekében a processzor-memória buszokat mindig a memóriarendszer sajátos felépítésének figyelembevételével tervezik, és a busz hosszát a lehető legkisebbre kell tartani.

I/O busz

I/O busz a processzor (memória) bemeneti/kimeneti eszközökkel (I/O) való összekapcsolására szolgál. Az ilyen eszközök sokfélesége miatt az I/O buszok egységesek és szabványosítottak. A legtöbb rádióhullámmal való kommunikáció (de nem a videorendszerekkel) nem igényel nagy sávszélességet a busztól. Az I/O buszok tervezésénél figyelembe veszik a szerkezet és a csatlakozó csatlakozók költségét. Az ilyen buszok kevesebb vonalat tartalmaznak a processzor-memória opcióhoz képest, de a vonalak hossza meglehetősen hosszú lehet. Az ilyen buszok tipikus példái a PCI és SCSI buszok.

A költségek csökkentése érdekében egyes virtuális gépek közös busszal rendelkeznek a memória és az I/O eszközök számára. Ezt a típusú buszt gyakran rendszerbusznak nevezik. az összes virtuálisgép-eszköz fizikai és logikai kombinálására szolgál. Mivel a gépek fő alkatrészei jellemzően egy közös áramköri lapon helyezkednek el, a rendszerbuszt gyakran hátlapi busznak nevezik, bár a kifejezések nem szigorúan egyenértékűek.

A rendszerbusz több száz vonal befogadására képes. A buszvonalak halmaza három funkcionális csoportra osztható (7.1. ábra): adatbusz, címbusz és vezérlőbusz. Ez utóbbi rendszerint a rendszerbuszra csatlakoztatott modulok tápfeszültség ellátására szolgáló vezetékeket is tartalmaz.

7.1. ábra

Ezen csoportok mindegyikének jellemzőit és a jelvonalak eloszlását a későbbiekben részletesen tárgyaljuk.

A rendszerbusz működése a következőképpen írható le. Ha az egyik modul adatokat akar átvinni egy másikba, akkor két műveletet kell végrehajtania: meg kell szereznie a rendelkezésére álló buszt, és át kell adnia rajta az adatokat. Ha egy modul egy másik modultól szeretne adatokat fogadni, akkor hozzá kell férnie a buszhoz, és a megfelelő vezérlővonalak és címek használatával kérést kell küldenie a másik modulnak. Ezután meg kell várnia, amíg a kérést fogadó modul elküldi az adatokat.

Fizikailag a rendszerbusz párhuzamos elektromos vezetők gyűjteménye. Ezek a vezetékek fémcsíkok egy nyomtatott áramköri lapon. A busz minden modulhoz hozzátartozik, és mindegyik csatlakozik az összes vagy néhány vonalához. Ha a virtuális gép több kártyára épül fel, akkor az összes buszvonalat a csatlakozókra adják ki, amelyeket ezután egy közös házon lévő vezetők kötnek össze.

Az univerzális virtuális gépek szabványosított rendszerbuszok közül a leghíresebbek az Unibus, Fastbus, Futurebus, VME, NuBus, Multibus-II. A személyi számítógépek általában rendszerbuszra épülnek az ISA, EISA vagy MCA szabványok szerint.

Gumiabroncs-hierarchia

Ha nagyszámú eszköz csatlakozik a buszhoz, az áteresztőképessége csökken, mivel a buszvezérlési jogok túl gyakori átvitele egyik eszközről a másikra észrevehető késésekhez vezet. Emiatt sok virtuális gép inkább több buszt használ, amelyek egy bizonyos hierarchiát alkotnak:

• - számítógép egy busszal;
• - számítógép kétféle busszal;
• - számítógép háromféle busszal.

Egybuszos számítógép

Az egybuszos összekapcsolási struktúrákban egy rendszerbusz van, amely információcserét biztosít a processzor és a memória, valamint egyrészt a levegőben lévő eszköz, másrészt a processzor vagy a memória között.

Ezt a megközelítést az egyszerűség és az alacsony költség jellemzi. Az egybuszos szervezet azonban nem képes nagy intenzitású és gyors tranzakciókat biztosítani, így a busz lesz a szűk keresztmetszet.

Számítógép kétféle busszal

Bár a bemeneti/kimeneti eszközvezérlők (IDC-k) közvetlenül csatlakoztathatók a rendszerbuszhoz, nagyobb hatás érhető el egy vagy több I/O busz használatával. Az UVV-k I/O buszokhoz csatlakoznak, amelyek a kimenettel nem társított fő forgalmat továbbítják a processzorhoz vagy a memóriához. Busz adapterek biztosítja az adatok pufferelését, amikor azokat a rendszerbusz és a légi vezérlők között küldik. Ez lehetővé teszi, hogy a virtuális gép támogassa több bemeneti/kimeneti eszköz működését, és egyidejűleg „leválasztja” a processzor-memória útvonalon zajló információcserét és a levegőben lévő eszközzel való információcserét.

Ez a séma jelentősen csökkenti a nagy sebességű processzor-memória interfész terhelését, és segít a virtuális gép általános teljesítményének javításában. Ilyen például az Apple Macintosh II számítógép, ahol a processzor-memóriabusz szerepét a NuBus busz tölti be. A processzoron és a memórián kívül néhány levegős eszköz is csatlakozik hozzá. Más I/O eszközök csatlakoznak az SCSI buszhoz.

Számítógép három típusú busszal

A buszrendszerhez nagy sebességű bővítőbusz is hozzáadható a nagy sebességű perifériás eszközök csatlakoztatásához.

Az I/O buszok a bővítősínre, majd onnan egy adapteren keresztül a processzor-memóriabuszra csatlakoznak. Az áramkör tovább csökkenti a processzor-memóriabusz terhelését. A buszok ilyen elrendezését ún építészet „kiterjesztéssel”(mezzanine építészet).