Розрядність шини

Матеріал з Словник з інформатики
Перейти до: навігація, пошук

:Розрядність шини – (англ. computer bus, походить від латинського omnibus, що означає — «для всіх») служить для передачі даних між окремими функціональними блоками комп'ютера і є сукупністю сигнальних ліній, які мають певні електричні характеристики і протоколи передачі інформації. Шина даних - це основна шина, заради якої і створюється вся система. Кількість її розрядів (ліній зв'язку) визначає швидкість і ефективність інформаційного обміну, а також максимально можливу кількість команд. Шина даних завжди двонаправлена, оскільки припускає передачу інформації в обох напрямах. Тип вихідного каскаду, що часто зустрічається, для ліній цієї шини - вихід з трьома станами. Звичайно шина даних має 8, 16, 32 або 64 розряди. Зрозуміло, що за один цикл обміну по 64-розрядній шині може передаватися 8 байт інформації, а по 8-розрядній - тільки один байт. Розрядність шини даних визначає і розрядність всієї магістралі. Наприклад, коли говорять про 32-розрядну системну магістраль, мається на увазі, що вона має 32-розрядну шину даних. Традиційно в електроніці шиною звався інформаційний канал, до якого приєднувалася низка пристроїв, які могли читати та передавати дані. Але з розвитком комп'ютерних технологій шинами за аналогією стали називати з'єднання типу точка-точка (наприклад AGP чи HyperTransport), а також канали зі складною диспетчеризацією доступу. Існують і спеціалізовані шини, такі як внутрішні шини процесорів або шина для підключення відеоадаптерів — AGP. Пристрої, що підключаються до шини, розділяються на два основних типи: bus masters і bus slaves. Bus masters – це пристрої, здатні керувати роботою шини, тобто ініціювати запис / читання і т. п. Bus slaves – відповідно, пристрої, які можуть тільки відповідати на запити. Є ще intelligent slaves, але їх розглядати не будемо. Найважливішою характеристикою шини є її розрядність, яка визначає кількість даних, переданих по шині одночасно (за один такт). Зрозуміло, що чим більше розрядність шини, тим більше її продуктивність, хоча, правда, це і не завжди так, тому що кількість переданої в секунду інформації залежить ще й від власне її частоти. За призначенням шини можна розділити на три категорії :

  1. Шина даних
  2. Адресна шина
  3. Шина управління
Шина даних

По цій шині відбувається обмін даними між процесором, картами розширення і пам’яттю. Особливу роль тут грає так званий DMA-контролер (Direct Memoy Access), через який відбувається управління транспортуванням даних, минаючи процесор. Такий спосіб хороший тим, що звільняє ресурси CPU для інших потреб. Розрядність шини даних може становити 8 біт, 16 біт, 32 біт і так далі.

Адресна шина

Дані, які у великій кількості кочують по шині через материнську плату, повинні, врешті-решт, зробити де-небудь помежкточную зупинку. Місцем для цієї зупинки є окремі осередки пам’яті. Кожна клітинка повинна мати свою адресу. Отже, обсяг пам’яті, який може адресувати процесор, залежить від розрядності адресної шини. Обсяг пам’яті, що адресується = 2n, де n – число ліній в адресній шині. Процесор 8088, наприклад, мав у своєму розпорядженні 20 адресних ліній і, таким чином, міг адресувати всього 1 Mb пам’яті (220 = 1048576). У комп’ютерах на базі процесора 80286 адресна шина була вже 24-розрядною, а процесори 80486 мають вже 32-розрядну шину, яка дозволяє адресувати 4 ім гігабайти пам’яті.

Шина управління

Звичайно ж, нема чого просто транспортувати дані по шині і розташовувати їх у пам’яті, якщо незрозуміло, куди їх потрібно переслати і який пристрій у них потребує. Вирішення цієї проблеми на себе шина контролера, звана також системної шиною, або шиною управління. Як кінцевих пунктів системної шини можна розглядати слоти розширення, інтегровані на материнську плату контролери та інше. Всі ці пристрої з’єднані між собою шиною управління. Логічно припустити, що від її продуктивності в чому залежить продуктивність всієї системи, і чим більше тактова частота і розрядність цієї шини, тим краще. Зовнішній вигляд слотів розширення, які встановлені на материнській платі, залежить саме від типу шини управління. Зрозуміло, що, наприклад, роз’єми 32-розрядної системної шини будуть відрізнятися від роз’ємів 16-розрядної шини.

Шини ISA і EISA

Шина ISA була першою стандартизованої системної шиною (ISA означає Industry Standart Architecture) і довгі роки була стандартом в області РС. І навіть сьогодні роз’єми цієї шини можна зустріти на деяких системних платах.

8-розрядна шина Родоначальником в сімействі шин ISA була з’явилася в 1981 році 8-розрядна шина (8 bit ISA Bus), яку можна зустріти в комп’ютерах ХТ-генерації. 8-розрядна шина має 62 лінії, контакти яких можна знайти на її слотах. Вони включають 8 ліній даних, 20 ліній адреси, 6 ліній запиту переривань. Шина функціонує на частоті 4.77 MHz. 8-розрядна шина ISA – найповільніша з усіх системних шин (пропускна здатність становить всього 1.2 Mb в секунду), тому вона вже давним-давно застаріла і тому сьогодні ніде не використовується, ну хіба що про-о-дуже рідко (наприклад, деякі картки FM-тюнера можуть 8-розрядний ISA-інтерфейс, так як там шина використовується тільки для управління, а не для передачі власне даних, і швидкість її роботи є некритичною).

16-розрядна шина Подальшим розвитком ISA стала 16-розрядна шина, також іноді звана AT-Bus, яка вперше почала використовуватися в 1984 році. Якщо ви подивіться на її слоти (вибачте, будь ласка, за погану якість малюнка), то побачите, що вони складаються з двох частин, з яких одна (більша) повністю копіює 8-розрядний слот. Додаткова ж частина містить 36 контактів (додаткові 8 ліній даних, 4 лінії адреси та 5 ліній IRQ плюс контакт для нового сигналу SBHE). На цій підставі короткі 8-розрядні плати можна встановлювати в роз’єми нової шини (зробити це навпаки, звичайно ж, неможливо). Передача байта даних по шині ISA відбувається наступним чином: спочатку на адресній шині виставляється адреса комірки RAM чи порту пристрою вводу / виводу, куди слід передати байт, потім на лінії даних виставляється байт даних. Проводиться затримка тактами очікування і подається сигнал на передачу байта (строб запису), причому невідомо, встигли записатися дані чи ні. Тому тактова частота шини обрана 8.33 MHz, щоб навіть найповільніші пристрої гарантовано могли зробити по шині обмін данимі (командами). Пропускна здатність при цьому склала 5.3 Mb / s

Перелік використаних джерел

  1. http://uk.wikipedia.org/wiki/Комп'ютерна_шина
  2. http://uk.wikipedia.org/wiki/Розрядність
  3. http://inter.ptngu.com/головна/оксм/архітектура-еом/шини-розширення
  4. http://lab-101.org.ua/lect/Tema%2022.html