Структура системної шини - студопедія
Організація шин. системна шина
Лекція 9. Організація введення-виведення інформації. системна шина
Питання для самоперевірки
1) У чому полягає динамічний розподіл пам'яті? Дайте визначення віртуальної пам'яті, свопінг. Що дає використання віртуальної пам'яті?
3) У чому полягають особливості моделі сторінкової організації пам'яті? Опишіть схему сторінкового розподілу пам'яті. Що являє собою сторінкова таблиця? Якими перевагами і недоліками володіє сторінкова модель віртуальної пам'яті? Яким чином здійснюється виклик сторінок на вимогу?
Згідно / 1, 2, 5, 6, 17 /, обчислювальна машина являє собою складну систему, що включає в себе велику кількість різних пристроїв, в т.ч. периферійних (зовнішніх). Передача інформації з периферійного пристрою (ПУ) в ВМ називається операцією введення, а передача даних з ВМ в ПУ - операцією виведення. Для інформаційного обміну між пристроями ВМ застосовуються магістралі (шини), до яких ці пристрої підключаються. В сучасних ВМ використовується ієрархія шин відрізняються пропускною спроможністю, набором сигналів і протоколом.
Далі розглянемо принципи організації шин ВМ / 1, 5, 6, 17 /.
Шина - це група провідників, що з'єднує різні пристрої / 5 /.
Фізично лінії шини реалізуються у вигляді окремих провідників, як смужки провідного матеріалу на друкованій платі або як алюмінієві або мідні провідні доріжки на кристалі мікросхеми.
Загалом, функціонування системної шини можна описати таким чином:
1) Якщо один з пристроїв хоче передати дані в інше, воно повинно отримати в своє розпорядження шину і передати по ній дані.
Рисунок 9.1 - Структура системної шини
Коли два пристрої обмінюються інформацією по шині, одне з них повинно ініціювати обмін і керувати ним. Такі пристрої називаються провідними. Пристрої, що не володіють можливостями ініціювання транзакції, називаються веденими. Провідний пристрій може захопити управління шиною в інтересах іншого пристрою. Наприклад, процесор може виступати в ролі і ведучого і веденого пристрою, а пам'ять - завжди тільки в ролі веденого пристрою.
Шиною даних називається сукупність ліній системної шини, службовців для пересилання даних між пристроями ВМ. Найважливішими характеристиками шини даних є ширина і пропускна здатність.
Ширина шини даних - це кількість бітів інформації, яке може бути передано по шині за одну транзакцію (цикл шини). Цикл шини не слід плутати з періодом тактових імпульсів - одна транзакція по шині може займати кілька тактових періодів. В даний час ширина шини даних становить зазвичай 32, 64 або 128 біт. Ширину шини даних вибирають кратною цілому числу байтів, яке, як правило, являє собою цілу ступінь числа 2.
Елемент даних, який задіює всю ширину шини даних, прийнято називати словом. хоча в архітектурі ВМ поняття «слово» трактується інакше. Тобто, слово може мати розрядність, не збігається з шириною з шиною даних.
Ширина шини даних істотно впливає на продуктивність ВМ. Наприклад, якщо шина даних має ширину вдвічі меншу довжини команди процесора, то останній змушений здійснювати доступ до пам'яті двічі.
Пропускна здатність шини даних - це кількість одиниць інформації (байтів), що передаються по шині за одиницю часу (секунду); вимірюється в біт / с. Вона визначається фізичним побудовою шини і природою підключаються до неї пристроїв. Чим більше ширина даних, тим вище її пропускна здатність. Загальний час передачі даних в сучасних ВМ складає приблизно 7,5 нс.
Деякі шини містять додаткові лінії для виявлення помилок, що виникли в процесі передачі.
Шина управління - це сукупність ліній, за якими передається інформація, що управляє і інформація про стан беруть участь в транзакції пристроїв. Всі лінії шини керування можна умовно розділити на кілька груп.
До другої групи (1-4 лінії) відносяться лінії передачі інформації стану (статусу). Ведене пристрій може інформувати ведучий пристрій про свій стан або передати код виникла помилки.
Третю групу (3-11 ліній) утворюють лінії арбітражу. У реальних системах на роль ведучого можуть одночасно претендувати відразу кілька з підключених до шини пристроїв. Однак управляти шиною в кожен момент часу може тільки одне з них. Процедура допуску до керування шиною одного з претендентів називається арбітражем шини. Рішення зазвичай приймається на основі пріоритетів претендентів.
У четверту групу (1-2 лінії) входять лінії переривання. За ним передаються запити на обслуговування, що посилаються від ведених пристроїв до ведучого.
До шостої групи (4-5 ліній) відносяться лінії позиційного коду. які приєднуються до спеціальних висновків роз'єму. Такий код може бути використаний для індивідуальної ініціалізації материнської або дочірньої плати при включенні або перезавантаженні системи.
У сьому групу (2-6 ліній) входять лінії тактирования і синхронізації.
Крім того, необхідно відзначити лінії для підведення напруги живлення і лінії заземлення.