Структура і стандарти шин пк
Взаємодія між компонентами і пристроями ПК, підключеними до різних шинам, здійснюється за допомогою, так званих мостів, реалізованих на одній з мікросхем Chipset.
Шини в ПК розрізняються за своїм функціональним призначенням:
- системна шина використовується мікросхемами Chipset для пересилання інформації до процесора і назад;
- шина кеш-пам'яті призначена для обміну інформацією між процесором і зовнішньої кеш-пам'яттю;
- шина пам'яті використовується для обміну інформацією між оперативною пам'яттю і процесором;
- шини введення-виведення використовуються для обміну інформацією з периферійними пристроями.
Стандартна шина вводу-виводу використовується для підключення більш повільних пристроїв (наприклад, миші, клавіатури, модемів). До недавнього часу в якості цієї шини використовувалася шина стандарту ISA. В даний час широко використовується шина USB.
Архітектура будь шини має наступні компоненти:
- лінії для обміну даними (шина даних). Шина даних забезпечує обмін даними між процесором, картами розширення, встановленими в слоти і пам'яттю. Чим вище розрядність шини, тим більше даних може бути передано за один такт і тим вища продуктивність ПК. Комп'ютери з процесором сімейства Pentium мають 64-розрядну шину даних.
- лінії управління даними (шина управління). По шині управління передається ряд службових сигналів: записи / зчитування, готовності до прийому / передачі даних, підтвердження прийому даних, апаратного переривання. управління та інших. Всі сигнали шини керування призначені для забезпечення передачі даних.
- контролер шини. здійснює управління процесом обміну даними і службовими сигналами і зазвичай виконується у вигляді окремої мікросхеми, або у вигляді сумісного набору мікросхем - Chipset.
Основні характеристики шини
Розрядність шини визначається числом паралельних провідників, що входять в неї. Перша шина ISA для IBM PC була 8-розрядної, тобто по ній можна було одночасно передавати 8 біт. Системні шини для сучасних ПК, наприклад, Pentium IV - 64 - розрядні.
Пропускна здатність шини визначається кількістю байт інформації, переданих по шині за секунду. Для визначення пропускної здатності шини необхідно помножити тактову частоту шини на її розрядність. Наприклад, якщо розрядність шини 64, а тактова частота 66 МГц, то пропускна здатність = 8 (байт) * 66 МГц = 528 Мбайт / сек.
Частота шини - це тактова частота, з якою відбувається обмін даними по шині.
Зовнішні пристрої підключаються до шин за допомогою інтерфейсу.
Принцип IBM-сумісності передбачає стандартизацію інтерфейсів окремих компонентів ПК, що, в свою чергу, визначає гнучкість системи в цілому, тобто можливість у міру необхідності змінювати конфігурацію системи і підключати різні периферійні пристрої. У разі несумісності інтерфейсів використовуються контролери.
Системна шина (FSB - Front Side Bus) це шина призначена для обміну інформацією між процесором, пам'яттю і іншими пристроями, що входять в систему. До системних шин відносяться GTL. має розрядність 64 біт, тактову частоту 66, 100 і 133 МГц; EV6, специфікація якої дозволяє підвищити її тактову частоту до 377 МГц.
Шини введення / виведення удосконалюються відповідно до розвитку периферійних пристроїв ПК.
- Шина ISA протягом багатьох років вважалася стандартом ПК, однак і досі зберігається в деяких ПК поряд із сучасною шиною PCI. Корпорація Intel спільно з Microsoft розробила стратегію поступової відмови від шини ISA. Спочатку планується виключити ISA-роз'єми на материнській платі, а згодом виключити слоти ISA і підключати дисководи, миші, клавіатури, сканери до шини USB, а вінчестери, приводи CD-ROM, DVD-ROM - до шини IEEE 1394.
- Шина EISA стала подальшим розвитком шини ISA в напрямку підвищення продуктивності системи та сумісності її компонентів. Шина не отримала широкого поширення в зв'язку з її високою вартістю і пропускною спроможністю, поступається пропускної здатності з'явилася на ринку шини VESA.
- Шина РСI (Peripheral Component Interconnect bus - взаємозв'язок периферійних компонентів) була розроблена фірмою Intel для процесора Pentium. Основоположним принципом, покладеним в основу шини PCI, є застосування так званих мостів (Bridges), які здійснюють зв'язок між шиною PCI і іншими типами шин. У шині PCI реалізований принцип Bus Mastering, який має на увазі здатність зовнішнього пристрою при пересиланні даних управляти шиною (без участі процесора). Під час передачі інформації пристрій, що підтримує Bus Mastering, захоплює шину і стає головним. У цьому випадку центральний процесор звільняється для вирішення інших завдань, поки відбувається передача даних. У сучасних материнських платах тактова частота шини PCI задається як половина тактової частоти системної шини, тобто при тактовій частоті системної шини 66 МГц шина PCI працюватиме на частоті 33 МГц. В даний час шина PCI стала фактичним стандартом серед шин введення / виводу.
- Шина USB (Universal Serial Bus) була розроблена для підключення середньошвидкісних і низькошвидкісних периферійних пристроїв. Наприклад, швидкість обміну інформацією по шині USB 2.0 складає 45 Мбайт / с - 60 Мбайт / сек. До комп'ютерів, обладнаних шиною USB, можна підключати такі периферійні пристрої, як клавіатура, миша, джойстик, принтер, не вимикаючи живлення. Шина USB підтримує технологію Plug Play. При приєднанні периферійного пристрою його конфігурація здійснюється автоматично.
- Шина UDMA (Ultra Direct Memory Access - пряме підключення до пам'яті). UDMA забезпечує передачу даних з жорсткого диска, зі швидкістю до 33,3 Мб / сек в режимі 2 і 66,7 Мб / сек в режимі 4.
Послідовний і паралельний порти
Такі пристрої введення і виведення, як клавіатура, миша, монітор і принтер, входять в стандартну комплектацію ПК. Всі периферійні пристрої введення повинні комутуватися з ПК таким чином, щоб дані, що вводяться користувачем, могли не тільки коректно надходити в комп'ютер, але і в подальшому ефективно оброблятися. Для обміну даними та зв'язку між периферією (пристроями введення / виводу) і модулем обробки даних (материнською платою) може бути організована паралельна або послідовна передача даних.
Паралельний порт. У ПК, як правило, 2 паралельних порту: LPT1 і LPT2. До них можна підключати принтери і сканери. В даний час LPT порти використовуються рідко, сучасні принтери і сканери в основному підключаються до універсальних USB портів.
Послідовні порти. У ПК, як правило, 4 послідовних порту: COM1 - COM4. Це застарілі порти, вони рідко використовуються в сучасних ПК. До них можна підключати: миша старої конструкції (з механічним кулькою) і деякі інші повільні пристрої.
PS / 2 - порт для підключення клавіатури і миші, що отримав свого часу широке рас-про-стра-ні-ня і до сих пір наявний у багатьох сучасних комп'ютерах.
Для того, щоб системна плата могла взаємодіяти з іншими, окремо вставляються платами, використовуються спеціальні гнізда, які називаються слотами.
Слоти стандарту PCI Express. PCI-Express має два типи слотів для підключення додаткових плат:
- короткі PCI-Express x1 (швидкість передачі даних - 250 Мб / с)
Слоти для установки оперативної пам'яті - їх легко розрізнити серед всіх роз'ємів, вони забезпечені спеціальними замками-засувками. На платі їх може бути від двох до чотирьох, що дозволяє встановити від 512 Мб до 4 Гб оперативної пам'яті. Слоти жорстко прив'язані до типу оперативної пам'яті, тобто в слот, призначений для пам'яті DDR2 можна вставити пам'ять типу DDR3. Іноді на одній системній платі буває встановлено кілька слотів для різних типів пам'яті.