Внутренняя шина данных соединяет между собой основные части МП. Шиной называют группу линий передачи информации, объединенных общим функциональным признаком. В микропроцессорной системе используются три вида шин: данных, адресов и управления. [1]
Внутренняя шина данных представляет собой линию двусторонней связи. [3]
Внутренняя шина данных , состоящая из восьми коммутируемых линий связи, осуществляет обмен информацией внутри микросхемы. [4]
По внутренней шине данных и адресов передаются управляющая информация, 14-разрядные адреса и данные в режиме работы с разделением времени. Передача осуществляется между отдельными функциональными блоками ЦП, a также между ЦП и внешними ЗУ. Начало работы и ее окончание определяются для каждого функционального блока при помощи управляющих сигналов. [6]
ПДП, внутренняя шина данных , входная буферная схема-контроляер, два буферных ЗУ на один знакоряд и сопряженные с ними стеки, выходная буферная схема-контроллер, выходная буферная схема, схема растровой синхронизации и управления видеосигналом, счетчики знаков, строк, знакорядов, регистры светового пера. [7]
Прерывание связано с использованием внутренней шины данных микропроцессора . Схемы управления принимают решение, когда и в какой последовательности другие устройства могут пользоваться внутренней шиной данных. [9]
Регистры МП обмениваются информацией по внутренней шине данных . Устройство управления имеет каналы связи со всеми остальными узлами МП. Схема 1 уменьшает или увеличивает содержимое регистров на единицу, например счетчика команд ( программного счетчика) или указателя стека при последовательной выборке команд или данных из памяти. В программную модель МП входят только регистры A, F, УС, СК и регистры общего назначения ( РОН) — В, С, D, Е, Н, L. Регистры A, F и общего назначения являются восьмиразрядными, а регистры СК и УС — шестнадцатиразрядными. [10]
Регистр адреса памяти соединен с внутренней шиной данных микропроцессора . Какой из перечисляемых ниже объектов может явиться источником данных для загрузки этого регистра: а) счетчик команд, б) регистр общего назначения, в) память или г) все перечисленные объекты. [11]
Аккумулятор соединен с другими блоками микропроцессора внутренней шиной данных . Чем располагает аккумулятор для этих целей: а) 8 разрядами, б) 16 разрядами, в) входными и выходными портами или г) линиями с поданными на них двоичными нулями. [12]
Все функциональные узлы микропроцессора соединены с внутренней шиной данных . Какой из ниже перечисленных узлов информирует остальные о необходимости передавать данные, принимать их или не выполнять никаких действий: а) аккумулятор, б) схемы управления, в) блок микропроцессора или г) регистр команд. [13]
Каждый функциональный блок микропроцессора всегда подключен к внутренней шине данных , однако воспользоваться ею может только после получения соответствующего сигнала от схем управления. [15]
Видео:Внутренний износ шин причины и способы устраненияСкачать
Роль внутренней шины в стандартном контроллере
Одним из наиболее важных узлов контроллера является внутренняя шина. Хотя без микропроцессорных устройств управления и обладали большими функциональными возможностями, но, однако, они имели очень существенный недостаток, а именно, у них отсутствовала шина. Причиной этого было то, что у таких устройств управления каждый модуль был уникален, то есть решал какую-то свою задачу в автоматизации. Соединения между такими модулями представляло собой сложное сплетение проводов.
Появление микропроцессоров позволило очень сильно упростить схему соединений между модулями и сделать её регулярной и однотипной. Причиной такого упрощения явилось разделение функций между функциональными модулями и ЦПУ. За функциональными модулями остались наиболее общие функции, что позволило существенно упростить их внутреннюю структуру и унифицировать их связь с ЦПУ. К общим функциям относятся приём и передача сигналов, а также их частичная обработка. К частичной обработке сигналов можно отнести усиление, сравнение, селекцию, фильтрацию, гальваническую развязку, преобразование аналоговых сигналов в цифровой код, преобразование цифрового кода в аналоговый сигнал и так далее. Функциональные модули стали более универсальными, и этой универсальности в значительной мере способствовала унификация входных и выходных сигналов, которые для всех типов контроллеров стали иметь одинаковые диапазоны изменения. Функции полной обработки сигналов и дополнительные функции, вытекающие из индивидуальных особенностей объектов управления и контроля, были возложены на ЦПУ и прикладное программное обеспечение. Значительному упрощению соединений между модулями УСО и ЦПУ также способствовало появление двунаправленных магистральных приёмопередатчиков, выходы которых имеют третье состояние. Благодаря таким приёмопередатчикам схему соединений между модулями УСО и ЦПУ удалось превратить в полноценную шину, соединяющую параллельно одноимённые входы и выходы модулей УСО и ЦПУ. Первоначальное схемное решение, основанное на параллельном соединении выходов модулей УСО по схеме «монтажное ИЛИ», снижало нагрузочную способность шины и несколько усложняло схемное построение входных каскадов модулей УСО.
Читайте также: Шины триангл чьи они
Внутренняя шина конструктивно может быть выполнена по-разному. Если контроллер имеет каркасное построение, то внутренняя шина может быть выполнена в виде соединительной печатной платы с разъёмными соединителями (розетками), в которые вставляются модули УСО и ЦПУ. При распределённой установке модулей контроллера в шкафу соединение между ними может производиться с помощью ленточного кабеля. Если контроллер выполнен в виде конструктивно законченных модулей, устанавливаемых на DIN-рейку, то шина в таком контроллере может быть реализована с помощью шинных соединителей.
Контроллеры первого поколения имели нестандартную внутреннюю шину. То есть каждый изготовитель выбирал свой тип разъёмного соединителя, и распределял по его контактам соединительные проводники различного назначения так, как ему было удобнее. И хотя размеры печатных плат модулей контроллера были стандартизованы (то есть их размеры выбирались из стандартного ряда), модули контроллеров различных изготовителей были несовместимы ни по типу соединителей, ни по привязке сигналов к контактам соединителей.
С увеличением мощности микропроцессоров изготовители контроллеров стали переходить на стандартную внутреннюю шину (контроллеры второго поколения). В качестве стандарта была выбрана укороченная шина ISA. Аббревиатура ISA это наименование стандарта, который определил тип соединителя, привязал сигналы к контактам этого соединителя, а также установил уровни передаваемых сигналов. Благодаря этому модули контроллеров разных производителей, выполненные в одном стандарте, стали взаимозаменяемыми.
Внутренняя шина контроллеров, разработанных на основе микропроцессора, функционально разбита на три части: 8-разрядная шина данных, разрядная шина адреса и шина управления. Однако шина данных осталась восьмиразрядной, хотя разрядность процессоров повысилась. Это объясняется тем, что основное время в контроллерах тратится на обработку данных, и здесь чем выше разрядность процессора, тем быстрее она осуществляется. ЦПУ опрашивает модули УСО по программно определённому циклу, длительность которого для большинства объектов управления в силу их инерционности задаётся равной одной — двум секундам. На опрос модулей тратится сравнительно мало времени (порядка нескольких миллисекунд). Переход на шестнадцати разрядную шину данных даёт выигрыш во времени несколько микросекунд, что не оправдывает затраты на аппаратные средства. Увеличение разрядности шины данных приводит к увеличению контактов на соединителях модулей, а в некоторых случаях требует дополнительного соединителя, что может привести к увеличению типоразмеров плат модулей контроллера и соединительной платы. Кроме того, увеличение разрядности шины данных приводит к увеличению количества элементов в модулях и повышает трудоёмкость изготовления изделия. Поэтому увеличение разрядности контроллеров на данном этапе развития микропроцессорной техники пока экономически нецелесообразно.
Видео:тонкости шиномонтажа сторона inside внутренняя и outside - наружная!!!!Скачать
Основные шины компьютера
Компьютер состоит из множества различных компонентов, это центральный процессор, память, жесткий диск, а также огромное количество дополнительных и внешних устройств, таких как экран, мышка клавиатура, подключаемые флешки и так далее. Всем этим должен управлять процессор, передавать и получать данные, отправлять сигналы, изменять состояние.
Для реализации этого взаимодействия все устройства компьютера связаны между собой и с процессором через шины. Шина — это общий путь, по которому информация передается от одного компонента к другому. В этой статье мы рассмотрим основные шины компьютера, их типы, а также для соединения каких устройств они используются и зачем это нужно.
Видео:Левые и правые шины. Асимметричные и направленные. Разница?Скачать
Что такое шина компьютера
Как я уже сказал — шина — это устройство, которое позволяет связать между собой несколько компонентов компьютера. Но к одной шине могут быть подключены несколько устройств и у каждой шины есть свой набор слотов для подключения кабелей или карт.
Фактически, шина — это набор электрических проводов, собранных в пучок, среди них есть провода питания, а также сигнальные провода для передачи данных. Шины также могут быть сделаны не в виде внешних проводов, а вмонтированы в схему материнской платы.
По способу передачи данных шины делятся на последовательные и параллельные. Последовательные шины передают данные по одному проводнику, один бит за один раз, в параллельных шинах передача данных разделена между несколькими проводниками и поэтому можно передать большее количество данных.
Видео:Виды износа протектора. ЧТО, КАК и ПОЧЕМУ?Скачать
Виды системных шин
Все шины компьютера можно разделить за их предназначением на несколько типов. Вот они:
- Шины данных — все шины, которые используются для передачи данных между процессором компьютера и периферией. Для передачи могут использоваться как последовательный, так и параллельный методы, можно передавать от одного до восьми бит за один раз. По размеру данных, которые можно передать за один раз такие шины делятся на 8, 16, 32 и даже 64 битные;
- Адресные шины — связаны с определенными участками процессора и позволяют записывать и читать данные из оперативной памяти;
- Шины питания — эти шины питают электричеством различные, подключенные к ним устройства;
- Шина таймера — эта шина передает системный тактовый сигнал для синхронизации периферийных устройств, подключенных к компьютеру;
- Шина расширений — позволяет подключать дополнительные компоненты, такие как звуковые или ТВ карты;
Читайте также: Ширина протектора шины 185
В то же время, все шины можно разделить на два типа. Это системные шины или внутренние шины компьютера, с помощью которых процессор соединяется с основными компонентами компьютера на материнской плате, такими как память. Второй вид — это шины ввода/вывода, которые предназначены для подключения различных периферийных устройств. Эти шины подключаются к системной шине через мост, который реализован в виде микросхем процессора.
Также к шинам ввода/вывода подключается шина расширений. Именно к этим шинам подключаются такие компоненты компьютера, как сетевая карта, видеокарта, звуковая карта, жесткий диск и другие и их мы более подробно рассмотрим в этой статье.
Вот наиболее распространенные типы шин в компьютере для расширений:
- ISA — Industry Standard Architecture;
- EISA — Extended Industry Standard Architecture;
- MCA — Micro Channel Architecture;
- VESA — Video Electronics Standards Association;
- PCI — Peripheral Component Interconnect;
- PCI-E — Peripheral Component Interconnect Express;
- PCMCIA — Personal Computer Memory Card Industry Association (также известна как PC bus);
- AGP — Accelerated Graphics Port;
- SCSI — Small Computer Systems Interface.
А теперь давайте более подробно разберем все эти шины персональных компьютеров.
Шина ISA
Раньше это был наиболее распространенный тип шины расширения. Он был разработан компанией IBM для использования в компьютере IBM PC-XT. Эта шина имела разрядность 8 бит. Это значит что можно было передавать 8 бит или один байт за один раз. Шина работала с тактовой частотой 4,77 МГц.
Для процессора 80286 на базе IBM PC-AT была сделана модификация конструкции шины, и теперь она могла передавать 16 бит данных за раз. Иногда 16 битную версию шины ISA называют AT.
Из других усовершенствований этой шины можно отметить использование 24 адресных линий, что позволяло адресовать 16 мегабайт памяти. Эта шина имела обратную совместимость с 8 битным вариантом, поэтому здесь можно было использовать все старые карты. Первая версия шины работала на частоте процессора — 4,77 МГц, во второй реализации частота была увеличена до 8 МГц.
Шина MCA
Компания IBM разработала эту шину в качестве замены для ISA, для компьютера PS/2, который вышел в 1987 году. Шина получила еще больше усовершенствований по сравнению с ISA. Например, была увеличена частота до 10 МГц, а это привело к увеличению скорости, а также шина могла передавать 16 или 32 бит данных за раз.
Также была добавлена технология Bus Mastering. На плате каждого расширения помещался мини-процессор, эти процессоры контролировали большую часть процессов передачи данных освобождая ресурсы основного процессора.
Одним из преимуществ этой шины было то, что подключаемые устройства имели свое программное обеспечение, а это значит что требовалось минимальное вмешательство пользователя для настройки. Шина MCA уже не поддерживала карты ISA и IBM решила брать деньги от других производителей за использование этой технологии, это сделало ее непопулярной с сейчас она нигде не используется.
Шина EISA
Эта шина была разработана группой производителей в качестве альтернативы для MCA. Шина была приспособлена для передачи данных по 32 битному каналу с возможностью доступа к 4 Гб памяти. Подобно MCA для каждой карты использовался микропроцессор, и была возможность установить драйвера с помощью диска. Но шина все еще работала на частоте 8 МГц для поддержки карт ISA.
Слоты EISA в два раза глубже чем ISA, если вставляется карта ISA, то она использует только верхний ряд разъемов, а EISA использует все разъемы. Карты EISA были дорогими и использовались обычно на серверах.
Шина VESA
Шина VESA была разработана для стандартизации способов передачи видеосигнала и решить проблему попыток каждого производителя придумать свою шину.
Шина VESA имеет 32 битный канал передачи данных и может работать на частоте 25 и 33 МГц. Она работала на той же тактовой частоте, что и центральный процессор. Но это стало проблемой, частота процессора увеличивается и должна была расти скорость видеокарт, а чем быстрее периферийные устройства, тем они дороже. Из-за этой проблемы шина VESA со временем была заменена на PCI.
Читайте также: Шина forward safari 540 всесезонная
Слоты VESA имели дополнительные наборы разъемов, а поэтому сами карты были крупными. Тем не менее сохранялась совместимость с ISA.
Шина PCI
Peripheral Component Interconnect (PCI) — это самая новая разработка в области шин расширений. Она является текущем стандартом для карт расширений персональных компьютеров. Intel разработала эту технологию в 1993 году для процессора Pentium. С помощью этой шины соединяется процессор с памятью и другими периферийными устройствами.
PCI поддерживает передачу 32 и 64 разрядных данных, количество передаваемых данных равно разрядности процессора, 32 битный процессор будет использовать 32 битную шину, а 64 битный — 64 битную. Работает шина на частоте 33 МГц.
В PCI можно использовать технологию Plug and Play (PnP). Все карты PCI поддерживают PnP. Это значит, что пользователь может подключить новую карту, включить компьютер и она будет автоматически распознана и настроена.
Также тут поддерживается управление шиной, есть некоторые возможности обработки данных, поэтому процессор тратит меньше времени на их обработку. Большинство PCI карт работают на напряжении 5 Вольт, но есть карты, которым нужно 3 Вольта.
Шина AGP
Необходимость передачи видео высокого качества с большой скоростью привела к разработке AGP. Accelerated Graphics Port (AGP) подключается к процессору и работает со скоростью шины процессора. Это значит, что видеосигналы будут намного быстрее передаваться на видеокарту для обработки.
AGP использует оперативную память компьютера для хранения 3D изображений. По сути, это дает видеокарте неограниченный объем видеопамяти. Чтобы ускорить передачу данных Intel разработала AGP как прямой путь передачи данных в память. Диапазон скоростей передачи — 264 Мбит до 1,5 Гбит.
PCI-Express
Это модифицированная версия стандарта PCI, которая вышла в 2002 году. Особенность этой шины в том что вместо параллельного подключения всех устройств к шине используется подключение точка-точка, между двумя устройствами. Таких подключений может быть до 16.
Это дает максимальную скорость передачи данных. Также новый стандарт поддерживает горячую замену устройств во время работы компьютера.
PC Card
Шина Personal Computer Memory Card Industry Association (PCICIA) была создана для стандартизации шин передачи данных в портативных компьютерах.
Шина SCSI
Шина SCSI была разработана М. Шугартом и стандартизирована в 1986 году. Эта шина используется для подключения различных устройств для хранения данных, таких как жесткие диски, DVD приводы и так далее, а также принтеры и сканеры. Целью этого стандарта было обеспечить единый интерфейс для управления всеми запоминающими устройствами на максимальной скорости.
Шина USB
Это стандарт внешней шины, который поддерживает скорость передачи данных до 12 Мбит/сек. Один порт USB (Universal Serial Bus) позволяет подключить до 127 периферийных устройств, таких как мыши, модемы, клавиатуры, и другие устройства USB. Также поддерживается горячее удаление и вставка оборудования. На данный момент существуют такие внешние шины компьютера USB, это USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 и USB Type-C.
USB 1.0 был выпущен в 1996 году и поддерживал скорость передачи данных до 1,5 Мбит/сек. Стандарт USB 1.1 уже поддерживал скорость 12 Мбит/сек для таких устройств, как жесткие диски.
Более новая спецификация — USB 2.0 появилась в 2002 году. Скорость передачи данных выросла до 480 Мбит/сек, а это в 40 раз быстрее чем раньше.
USB 3.0 появился в 2008 году и поднял стандарт скорости еще выше, теперь данные могут передаваться со скоростью 5 Гбит/сек. Также было увеличено количество устройств, которые можно питать от одного порта. USB 3.1 был выпущен в 2013 и тут уже поддерживалась скорость до 10 Гбит/с. Также для этой версии был разработан компактный разъем Type-C, к которому коннектор может подключаться любой стороной.
Видео:Асимметричные шины с ненаправленным рисунком. Как правильно установить автошиныСкачать
Выводы
В этой статье мы рассмотрели основные шины компьютера, историю их развития, назначение шин компьютера, их типы и виды. Надеюсь эта статья была для вас полезной и вы узнали много нового.
На завершение небольшое видео про шины и интерфейсы компьютера:
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
💡 Видео
Сколько децибел снимает внутренняя шумоизоляция покрышек? Наш эксперимент с шинами ToyoСкачать
ШИНЫ НЕ БУДУТ ТРЕСКАТЬСЯ ЕСЛИ СДЕЛАТЬ ТАКСкачать
ВСЕ МАРКИРОВКИ ШИН. БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЙСкачать
Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать
ЕСЛИ ЭТО НЕ УКАЗАНО НА ШИНАХ - ЭТО ПОДДЕЛКА!Скачать
Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать
Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать
Внешний износ шин причины и способы устранения.Скачать
Быстросъемы и фитинги для пневмошланговСкачать
Чем бескамерная шина лучше камерной шины, и в чем их отличияСкачать
Трещины на шинах, какие последствия ?Скачать
В чём разница между левыми и правыми шинамиСкачать
Как устанавливать асимметричные шины?Скачать
ЧТО БУДЕТ ЕСЛИ ШИНУ ПОСТАВИТЬ ДРУГОЙ СТОРОНОЙСкачать
Главная заземляющая шина, система уравнивания потенциаловСкачать
