Лекция 5. Шина - это группа проводников, соединяющих различные устройства

Шины Шина - это группа проводников, соединяющих различные устройства.

Шины могут быть внутренними по отношению к процессору и внешними.

Внутренние служат для передачи данных в АЛУ.

Внешние связывают процессор с памятью или устройствами ввода- вывода.

АЛУ Регистры Микросхема процессора Контроллер шины Память Шина памятиHDD Принтер Шина ввода-вывода Встроенная в микросхему шина Типичная компьютерная организация с несколькими шинами Все связанные с шиной устройства при взаимодействии с ней должны придерживаться некоторого набора правил – называемого протоколом шины.

Он необходим для того чтобы к одной шине можно было подключать устройства разных производителей.

Примеры известных шин: PCI (Peripheral Component Interconnect), USB (Universal Serial Bus), ISA (Industry Standard Architecture).

Одни устройства, связанные с шиной, являются активными и могут инициировать передачу информации по шине.

Их называют задающими устройствами .

Другие устройства являются пассивными и могут только ждать запросов.

Их называют подчиненными устройствами .

Одни и те же устройства могут быть как задающими, так и подчиненными.

Пример: 1.Процессор запрашивает контроллер жестких дисков о чтении: процессор – задающее устройство, контроллер – подчиненное.

2.Жесткий диск произвел чтение и теперь его контроллер запрашивает память на запись: память – подчиненное устройство, контроллер – задающее.

P.S.: память никогда не может быть задающим устройством! Обычно сами устройства не могут давать достаточно интенсивного сигнала, поэтому они подключаются к шине через одно из специальных устройств (драйвер шины для задающих, приемник шины для подчиненных или приемопередатчик шины для устройств, которые могут играть обе роли).

Устройство шин Обычно шина содержит набор адресных линий, набор информационных линий и набор линий управления.

Ширина шины - общее количество линий.

Кол-во адресных задает максимальное адресуемое процессором пространство памяти.

Кол-во информационных линий влияет на скорость передачи данных.

Скорость передачи данных также можно повысить за счет сокращения времени цикла шины, т.е.

сделать большее количество передач в секунду.

Но чем больше скорость тем больше перекос шины (явление, когда по разным линиям данные передаются за разный промежуток времени разной скоростью).

Многие современные шины - мультиплексные , т.е.

у них одни и те же линии используются как для данных, так и для адреса.

Синхронизация шины Синхронные шины - шина, которая содержит линию синхронизации, запускаемую кварцевым генератором.

Любое действие занимает целое число циклов шины.

Асинхронная шина не содержит задающего генератора.

Циклы такой шины могут быть разной длины и необязательно одинаковыми для разных устройств.

Пример Пусть у нас есть синхронная шина с тактовым генератором, производящим сигнал каждые 25 нс (40 МГц).

Время чтения из памяти пусть занимает 40 нс.

Посмотрим как будет работать такая синхронная шина, если понадобилось прочитать данные из памяти.

Нам понадобятся следующие линии (наборы линий): S – синхронизирующий сигнал, A – адресные линии, D – информационные линии, M – сигнал обращения к памяти (а не к устройству ввода- вывода), R – сигнал чтения (а не записи), W – сигнал ожидания.

Адрес Данные ВремяТ1Т2Т3SADMRW Что лучше? Преимущества асинхронной шины очевидны.

Но синхронную шину построить гораздо легче.

Более того, в разработку синхронных шин уже вложено большое количество средств.

Поэтому большинство современных шин – синхронные.

Арбитраж шины На одной шине может быть несколько задающих устройств.

Чтобы не было путаницы кому сейчас можно использовать шину, а кому нет, вводится специальный механизм - арбитраж шины.

Другими словами: Арбитраж шины -механизм выбора задающего устройства для следующего свободного цикла шины.

Централизованный арбитраж1234 Арбитр Последовательный опрос1234 Арбитр Двухуровневый централизованный арбитраж Децентрализованный арбитраж1234 Запрос шины Busy+5v