Магистрально-модульный принцип

1. «Магистрально-модульный принцип»

ОЗУ
ПЗУ
Процессор
Шина данных
МАГИСТРАЛЬ
Шина адреса
Шина управления
контроллер
Клавиатура
контроллер
Принтер
контроллер
Дисплей
контроллер
Дисковод

2. Системная шина

Системная ШИНА — это аппаратная реализация
стандартов взаимодействия различных узлов.
Системная шина обеспечивает три направления
передачи информации:
• между микропроцессором и основной памятью;
• между микропроцессором и портами ввода-вывода
внешних устройств;
• между основной памятью и портами ввода-вывода
внешних устройств (в режиме прямого доступа к
памяти).

3.

Поэтапное взаимодействие процессора
с оперативной памятью
СИСТЕМНАЯ ШИНА
Шина данных
Адресная
шина
Шина
управления
1.
Процессор устанавливает на шине адреса адрес
ячейки памяти, которую хочет прочитать;
2.
На шине управления процессор выставляет сигнал
готовности и сигнал чтения;
3.
Заметив сигнал готовности, все устройства
проверяют, не стоит ли на шине адреса их адрес;
4.
Оперативная память, заметив, что выставлен ее
адрес, считывает управляющий сигнал;
5.
Память читает адрес;
6.
Память выставляет на шине данных требуемую
информацию;
7.
Память выставляет на шине управления сигнал
готовности;
8.
Процессор читает данные с шины данных

4.

Стандарты системной шины
Существуют различные стандарты системной шины,
которые сложились по мере развития техники: MCA,
ISA, VESA, EISA, PCI и SCSI. В компьютерах типа
Pentium используется, как правило, шина PCI.В
настоящее время, чаще всего, в персональных
компьютерах
используются
системные
шины
стандартов ISA, EISA, VESA или VLB и PSI.

5.

Шина ISA 8- или 16-разрядная шина
ввода-вывода
IBM
PC-совместимых
компьютеров.
Впервые,
шина
ISA
появилась на компьютерах IBM PC/XT в
1981 году, использовалась вплоть до конца
1990-х годов. Передача байта данных по
шине ISA происходит следующим образом:
сначала на адресной шине выставляется
адрес ячейки RAM или порта устройства
ввода/вывода, куда следует передать байт,
затем на линии данных выставляется байт
данных.
С появлением материнских плат формата
ATX
шина
ISA
перестала
широко
использоваться в компьютерах. Но пока её
ещё можно встретить в старых ATкомпьютерах, а также в промышленных
компьютерах.

6.

Шина EISA Системная шина EISA
(Extended Industry Standard Architecture)
появилась в сентябре 1988 года благодаря
компании Compaq, как 32-разрядное
расширение шины ISA с полной обратной
совместимостью и . стала дальнейшим
развитием шины ISA в направлении
повышения производительности системы и
совместимости ее компонентов. Новые
возможности EISA были получены путем
добавления
новых
линий
за
счет
размещения новых контактов EISA между
контактами шины ISA в глубине разъема.
Шина
не
получила
широкого
распространения в связи с ее высокой
стоимостью и пропускной способностью,
уступающей
пропускной
способности
появившейся на рынке шины VESA.

7.

Шина VESA или VLB. Разработана в
1992
г.
Ассоциацией
стандартов
видеооборудования
(VESA
—
Video
Electronics Standards Association), поэтому
часто ее называют шиной VESA. Эта шина
обеспечивала более дешевое и более
эффективное
подключение
высокоскоростных внешних устройств,
поддерживая непосредственный доступ
центрального
процессора
к
соответствующим
контроллерам
(видеоконтроллерам,
контроллерам
жестких дисков, адаптерам локальной
сети). Для использования остальных
устройств
на
такие
компьютеры
устанавливалась другая шина (например:
EISA). Использовалась в компьютерах на
основе микропроцессора Intel – 80486.

8.

Шина РСI. Для компьютеров с процессором Pentium
корпорацией Intel в 1993 г. была разработана шина
расширения PCI (Peripheral Component Interconnect),
которая являлась в то время совершенно новой шиной.
Основополагающим принципом, положенным в основу
шины PCI, является применение так называемых мостов
(Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и
другими типами шин.

9.

Шина РСI. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering,
который подразумевает способность внешнего устройства
при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU).
Во
время
передачи
информации
устройство,
поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и
становится главным. В этом случае центральный процессор
освобождается для решения других задач, пока происходит
передача данных.
В настоящее время интерфейс PCI постепенно вытесняется
другими интерфейсами PCI Express, HyperTransport и USB.
На современные материнские платы (по состоянию на 2012
год) устанавливается лишь один, редко два PCI-разъёма,
вместо 5-6, устанавливавшихся ранее. На некоторые
современные материнские платы (в основном High-Endкласса
или
форм-фактора
mATX)
PCI-разъём
не
устанавливается вовсе.

10.

PCI Express или PCIe или PCI-E (год
открытия - 2002, компания – Intel) —
компьютерная шина, использующая
программную модель шины PCI и
высокопроизводительный физический
протокол,
основанный
на
последовательной передаче данных.
В
отличие
от
шины
PCI,
использовавшей для передачи данных
общую шину, PCI Express, в общем
случае, является пакетной сетью с
топологией типа звезда, устройства
PCI Express взаимодействуют между
собой через среду, образованную
коммутаторами, при этом каждое
устройство
напрямую
связано
соединением типа точка-точка с
коммутатором.

11.

Шина PCI Express нацелена на использование только в
качестве
локальной
шины.
Высокая
пиковая
производительность
шины
PCI
Express
позволяет
использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X,
ожидается, что PCI Express заменит эти шины в
персональных компьютерах.

12.

Шина HyperTransport (HT), ранее известная как
Lightning Data Transport (LDT),— это двунаправленная
последовательно/параллельная
шина
с
высокой
пропускной
способностью
и
малыми
задержками
разработана группой компаний во главе с AMD в 2001 году
и служит для связи процессоров AMD друг с другом, а
также с чипсетом.

13.

HyperTransport,
новая
высокоскоростная
шинная
архитектура построенная по схеме «точка-точка», которая
позволяет микросхемам передавать данные с максимальной
скоростью. Помогает сократить количество шин в системе и
используется чаще всего в ПК, для соединения с
контроллёром и оперативной памятью, позволяя им
работать быстрее в одной среде и с меньшими задержками
ввода-вывода. Очень часто шина используется и для
соединения ядер процессора между собой. Являясь гибко
масштабируемой
и
совместимой
со
всем
распространёнными
периферийными
шинами,
стала
основной для платформ с процессорами производства AMD.
Даже конкурирующая с AMD компания Intel, в своё время
купила права на использование HyperTransport, так как
некоторые технологии передачи в их собственных шинах
могли идти вразрез с патентами конкурента.

14.

Описание принципа работы HyperTransport :
• Шина является последовательной. Скорость передачи
зависит от двух параметров – ширины шины и частоты её
функционирования. Шина, кроме передачи самих данных,
может использоваться для передачи прерывания,
служебных, системных и конфигурационных сообщений.
• Шина может работать в двух режимах: Posted и NonPosted. Posted операция записи просто посылает пакет с
данными на определённый адрес, данные записываются и
на этом всё. Non-Posted подразумевает передачу данных
на определённый адрес, а после успешной записи в
обратном
направлении
отправляется
пакет
с
подтверждением
успешной
записи.
Данный
тип
используется преимущественно в серверных, научных,
высокоточных машинах.
• Шина поддерживает энерго-сберерегающие режимы,
предусмотренные в ACPI. А именно – C/D- state.

15.

Шина USB появилась в январе 1996 года благодаря
разработкам
лидеров
компьютерной
и
телекоммуникационной промышленности Compaq, DEC,
IBM, Intel, Microsoft для подключения периферийных
устройств вне корпуса PC. Тогда была анонсирована
версия USB 1.0. К компьютерам, оборудованным шиной
USB, можно подключать такие периферийные устройства,
как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая
питания. Шина USB поддерживает технологию Plug & Play.

16.

При подсоединении периферийного устройства его
конфигурирование осуществляется автоматически. Все
периферийные устройства должны быть оборудованы
разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный
выносной
блок,
называемый
USB-хабом,
или
концентратором. Два года спустя, в 1998 году, появилась
шина USB 1.1. Практически все устройства версии 1.0
совместимы с USB 1.1, и наоборот – просто изменения
были незначительные. Шина USB 2.0 появилась в 2003
году. Она обратно совместима с версиями 1.0 и 1.1. Это
означает, что к шине USB 2.0 можно подключить
устройства версии 1.0 и 1.1. Определить версию
устройства очень легко – по логотипу USB:
Логотип usb 1.1: старый (слева) и новый (справа)
Логотип usb 2.0

17.

Шина AGP — специализированная 32-разрядная системная
шина для видеокарты, разработанная в 1996 году
компанией Intel. Это высокоскоростная локальная шина
ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд
видеосистемы.
Она
связывает
видеоадаптер
(ЗDакселератор) с системной памятью ПК. Шина AGP была
разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она
также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть
дополнительные возможности увеличения пропускной
способности, в частности, за счет использования более
высоких тактовых частот.

18.

Шина SCSI (Small Computer System Interface) После
стандартизации в 1986 году SCSI начал широко применяться
в
компьютерах
Apple
Macintosh.
Отличительной
особенностью шины SCSI является то, что она представляет
собой кабельный шлейф. С шинами PC (ISA или PCI) шина
SCSI связана через хост-адаптер (Host Adapter). Каждое
устройство,
подключенное
к
шине,
имеет
свой
идентификационный номер (ID). Любое устройство,
подключенное к шине SCSI, может инициировать обмен с
другим устройством. В компьютерах, совместимых с IBM PC,
SCSI не пользуется такой популярностью в связи со своей
сложностью и сравнительно высокой стоимостью и
применяется преимущественно в серверах.

19.

Шина IEEE 1394 или Firewire — это стандарт
высокоскоростной
локальной
последовательной
шины,
разработанный фирмами Apple и Texas Instruments в 1995
году. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой
информацией
между
ПК
и
другими
электронными
устройствами, особенно для подключения жестких дисков и
устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также
работы мультимедийных приложений.
Как и USB, шина IEEE 1394 полностью поддерживает
технологию Plug & Play, включая возможность установки
компонентов без отключения питания ПК. Подключать к
компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически
любые устройства, способные работать с SCSI.
К ним относятся все виды накопителей на
дисках, включая жесткие, оптические, C
D-ROM, DVD, цифровые видеокамеры,
устройства записи на магнитную ленту
и многие другие периферийные
устройства.

20.

Составьте таблицу и заполните ее:
№
Название
шины
Изображение Год создания
Основатель
Принцип
работы
(Технологии,
назначение)
Используется или нет в
настоящее время. Если
да, то как?