Системная магистраль является узким местом ЭВМ, так как все устройства, подключенные к ней, конкурируют за возможность передавать свои данные по ее шинам.
Системная магистраль — это среда передачи сигналов управления, адресов, данных, к которой параллельно и одновременно может подключаться несколько компонентов вычислительной системы. Физически системная магистраль представляет собой параллельные проводники на материнской плате, которые называются линиями. Но это еще и алгоритмы, по которым передаются сигналы, правила интерпретации сигналов, дисциплины обслуживания запросов, специальные микросхемы, обеспечивающие эту работу. Весь этот комплекс образует понятие интерфейс системной магистрали или стандарт обмена.
Исторически все интерфейсы СМ ведут свою родословную от стандарта IBM MULTGBUS, для которого фирмой был разработан комплект микросхем (chipset). Этот стандарт мог обслуживать передачу 8- и 16-битовых данных, работать в мультипроцессорном режиме с несколькими ведущими устройствами. Понятие “ведущее/ведомое устройство” могло динамически переопределяться с помощью сигналов управления (например, контроллер ПДП в режиме программирования — ведомое устройство, а в активном режиме -ведущее). Для этого стандарта характерно наличие следующих линий: 20 линий адресов, 16 линий данных, 50 управляющих и служебных линий.
Для IBM PS-2 разработанстандарт Микроканал — МСА (Micro Channel Architecture) в 1987 г. В нем 24-разрядная шина адреса. Шина данных увеличена до 32 бит. Отказались от перемычек и переключателей, определяющих конфигурацию технических средств, и ввели CMOS-память (Complementary Metal Oxyde Semicondactor), позволяющую хранить эту информацию и при отключении питания. Все оборудование, подключаемое к системной магистрали, содержит специальные регистры POS (Programmable Option Select), позволяющие конфигурировать систему программным путем. При тактовой частоте 10 МГц скорость передачи данных составляла 20 Мбайт/с.
Для IBM PC XT был разработан стандарт ISA (Industry Standart Architecture), который имеет две модификации — для XT и для АТ. В ISA XT шина данных — 8 бит, шина адресов — 20 бит, шина управления — 8 линий. В ISA АТ шина данных увеличена до 16 бит. Встречаются и 32-битовые ISA, но это — нестандартизированное расширение. Тактовая частота для работы СМ в стандарте ISA составляет 8 МГц. Производительность ISA XT — 4 Мбайт/с, ISA АТ — от 8 до 16 Мбайт/с.
Стандарт EISA (Extended ISA) — это жестко стандартизованное расширение ISA до 32 бит. Конструктивно совместима с ISA-адаптерами внешних устройств. Предназначена для многозадачных систем, файл-серверов и систем, в которых требуется высокоэффективное расширение ввода-вывода. При тактовой частоте 8.33 МГц скорость передачи данных составляла 33 Мбайт/с.
Стандарт VESA (VESA Lokal Bas или VLB) разработан Ассоциацией стандартов видеоданных (Video Electronics Standart Association) как расширение стандарта ISA для обмена видеоданными с адаптером SVGA. Обмен данными по этому стандарту ведется под управлением микросхем, расположенных на карте, устанавливаемой в специальный слот (разъем) расширения VLB и соединяемой с СМ через стандартный слот расширения. В отличие от стандартных слотов расширения слот VLB связан с микропроцессором напрямую, минуя системную магистраль. Карта VLB, работая совместно с системной магистралью, реализующей стандарт ISA, обеспечивает 32-разрядную передачу данных с тактовой частотой микропроцессора (но не более 40 — 50 МГц). В стандартные слоты материнской платы с интерфейсом VLB устанавливаются карты расширения с интерфейсом ISA. Производительность стандарта VLB достигает 132 Мбайт/с.
Стандарт PCI (Peripheral Component mterconnect) разработан фирмой Intel для ЭВМ с МП Pentium. Это не развитие предыдущих стандартов, а совершенно новая разработка. Системная магистраль в соответствии с этим стандартом работает синхронно с тактом МП и осуществляет связь между локальной шиной МП и интерфейсом ISA, EISA или МСА. Но поскольку для этого интерфейса используются микросхемы, выпускаемые другими фирмами (Satum — для 486, Mercury, Neptune, Triton — для Pentium), скорость работы СМ реально’составляет 30 — 40 Мбайт/с при теоретически возможной 132/ 264 Мбайт/с. Стандарт PCI разрабатывался как процессорно-независимый интерфейс. Помимо Pentium с этим интерфейсом могут работать и МП других фирм (Alpha корпорации DEC, MIPS R4400 и Power PC фирм Motorola, Apple и IBM). Стандарт PCI позволяет реализовать дополнительные функции: автоматическую конфигурацию периферийных устройств (которая позволяет пользователю устанавливать дополнительные платы, не задумываясь над распределением прерываний, каналов ПДП и адресного пространства); работу при пониженном напряжении питания; возможность работы с 64-разрядным интерфейсом. «Слоевая» структура интерфейса PCI снижает электрическую нагрузку на МП и позволяет одновременно управлять шестью периферийными устройствами, подключенными к СМ. Стандарт PCI позволяет использовать «мосты» (Bridges) для организации связи с другими стандартами (например, PCI to ISA Bridge).
Стандарт USB (Universal Serial Bus) — универсальный последовательный интерфейс, обеспечивающий обмен со скоростью 12 Мбайт/с и подключение до 127 устройств.
Стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) — интерфейс блокнотных ПЭВМ для подключения расширителей памяти, модемов, контроллеров дисков и стриммеров, сетевых адаптеров и др. Системная магистраль, выполненная по этому стандарту, имеет минимальное энергопотребление, ШД — на 16 линий, ША — на 24 линии.
Читайте также: Рисунок протектора шин беговая дорожка
Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать
![03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/mjiJutISb6U/0.jpg)
Интерфейс системной шины
Системная шина является узким местом ЭВМ, так как все устройства, подключенные к ней, конкурируют за возможность передавать данные.
Системная шина – это среда передачи сигналов управления, адресов, данных, к которой параллельно и одновременно может подключаться несколько компонентов вычислительной системы. Физически системная магистраль представляет собой параллельные проводники на материнской плате, которые называются линиями. Но это еще и алгоритмы, по которым передаются сигналы, правила интерпретации сигналов, дисциплины обслуживания запросов, специальные микросхемы, обеспечивающие эту работу. Весь этот комплекс образует понятие Интерфейс системной магистрали или Стандарт обмена.
Стандарт EISA (Extended ISA) — это жестко стандартизованное расширение ISA до 32 бит. Конструктивно совместима с ISA-адаптерами внешних устройств. Предназначена для многозадачных систем, файл-серверов и систем, в которых требуется высокоэффективное расширение ввода-вывода. При тактовой частоте 8.33 МГц скорость передачи данных составляла 33 Мбайт/с.
Стандарт PCI (Peripheral Component mterconnect) разработан фирмой Intel для ЭВМ с МП Pentium. Это не развитие предыдущих стандартов, а совершенно новая разработка. Системная магистраль в соответствии с этим стандартом работает синхронно с тактом МП и осуществляет связь между локальной шиной МП и интерфейсом ISA, EISA или МСА. Стандарт PCI разрабатывался как процессорно-независимый интерфейс.
Стандарт USB (Universal Serial Bus) — универсальный последовательный интерфейс, обеспечивающий обмен со скоростью 12 Мбайт/с и подключение до 127 устройств.
Стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) – интерфейс блокнотных ПЭВМ для подключения расширителей памяти, модемов, контроллеров дисков и стриммеров, сетевых адаптеров и др.
Видео:Значение слова интерфейс. Что такое интерфейс.Скачать
3. Интерфейс системной шины
Системная магистраль является узким местом ЭВМ, так как все устройства, подключенные к ней, конкурируют за возможность передавать свои данные по ее шинам.
Системная магистраль — это среда передачи сигналов управления, адресов, данных, к которой параллельно и одновременно может подключаться несколько компонентов вычислительной системы. Физически системная магистраль представляет собой параллельные проводники на материнской плате, которые называются линиями. Но это еще и алгоритмы, по которым передаются сигналы, правила интерпретации сигналов, дисциплины обслуживания запросов, специальные микросхемы, обеспечивающие эту работу. Весь этот комплекс образует понятие интерфейс системной магистрали или стандарт обмена.
Исторически все интерфейсы СМ ведут свою родословную от стандарта IBM MULTGBUS , для которого фирмой был разработан комплект микросхем (chipset). Этот стандарт мог обслуживать передачу 8- и 16-битовых данных, работать в мультипроцессорном режиме с несколькими ведущими устройствами. Понятие “ведущее/ведомое устройство” могло динамически переопределяться с помощью сигналов управления (например, контроллер ПДП в режиме программирования — ведомое устройство, а в активном режиме -ведущее). Для этого стандарта характерно наличие следующих линий: 20 линий адресов, 16
линий данных, 50 управляющих и служебных линий.
2.Стандарт Микроканал — МСА
Для IBM PS-2 разработан стандарт Микроканал — МСА (Micro Channel Architecture) в 1987 г. В нем 24-разрядная шина адреса. Шина данных увеличена до 32 бит. Отказались от перемычек и переключателей, определяющих конфигурацию технических средств, и ввели CMOS-память (Complementary Metal Oxyde Semicondactor), позволяющую хранить эту информацию и при отключении питания. Все оборудование, подключаемое к системной магистрали, содержит специальные регистры POS (Programmable Option Select), позволяющие конфигурировать систему программным путем. При тактовой частоте 10 МГц скорость передачи данных составляла 20 Мбайт/с.
Для IBM PC XT был разработан стандарт ISA (Industry Standart
Architecture), который имеет две модификации — для XT и для АТ. В ISA XT шина данных — 8 бит, шина адресов — 20 бит, шина управления — 8 линий. В ISA АТ шина данных увеличена до 16 бит. Встречаются и 32-битовые ISA, но это – не стандартизированное расширение. Тактовая частота для работы СМ в стандарте ISA составляет 8 МГц. Производительность ISA XT — 4 Мбайт/с, ISA АТ — от 8 до 16 Мбайт/с.
Стандарт EISA (Extended ISA) — это жестко стандартизованное расширение ISA до 32 бит. Конструктивно совместима с ISA-адаптерами внешних устройств. Предназначена для многозадачных систем, файл-серверов и систем, в которых требуется высокоэффективное расширение ввода-вывода. При тактовой частоте 8.33 МГц скорость передачи данных составляла 33 Мбайт/с.
Стандарт VESA (VESA Lokal Bas или VLB) разработан Ассоциацией стандартов видеоданных (Video Electronics Standart Association) как расширение стандарта ISA для обмена видеоданными с адаптером SVGA. Обмен данными по этому стандарту ведется под управлением микросхем, расположенных на карте, устанавливаемой в специальный слот (разъем) расширения VLB и соединяемой с СМ через стандартный слот расширения. В отличие от стандартных слотов расширения слот VLB связан с микропроцессором напрямую, минуя системную магистраль. Карта VLB, работая совместно с системной магистралью, реализующей стандарт ISA, обеспечивает 32-разрядную передачу данных с тактовой частотой микропроцессора (но не более 40 — 50 МГц). В стандартные слоты материнской платы с интерфейсом VLB устанавливаются карты расширения с интерфейсом ISA. Производительность стандарта VLB достигает 132 Мбайт/с.
Стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect) разработан фирмой Intel для ЭВМ с МП Pentium. Это не развитие предыдущих стандартов, а совершенно новая разработка. Системная магистраль в соответствии с этим стандартом работает синхронно с тактом МП и осуществляет связь между локальной шиной МП и интерфейсом ISA, EISA или МСА. Но поскольку для этого интерфейса используются микросхемы, выпускаемые другими фирмами (Satum — для 486, Mercury, Neptune, Triton — для Pentium), скорость работы СМ реально’составляет 30 — 40 Мбайт/с при теоретически возможной 132/ 264 Мбайт/с. Стандарт PCI разрабатывался как процессорно-независимый интерфейс. Помимо Pentium с этим интерфейсом могут работать и МП других фирм (Alpha корпорации DEC, MIPS R4400 и Power PC фирм Motorola, Apple и IBM).
Читайте также: Какая шина меньше шумит
Стандарт PCI позволяет реализовать дополнительные функции:
автоматическую конфигурацию периферийных устройств (которая позволяет пользователю устанавливать дополнительные платы, не задумываясь над распределением прерываний, каналов ПДП и адресного пространства);
работу при пониженном напряжении питания;
возможность работы с 64-разрядным интерфейсом. «Слоевая» структура интерфейса PCI снижает электрическую нагрузку на МП и позволяет одновременно управлять шестью периферийными устройствами, подключенными к СМ. Стандарт PCI позволяет
использовать «мосты» (Bridges) для организации связи с другими стандартами (например, PCI to ISA Bridge).
Стандарт USB (Universal Serial Bus) — универсальный последовательный интерфейс, обеспечивающий обмен со скоростью 12 Мбайт/с и подключение до 127 устройств.
Стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) — интерфейс блокнотных ПЭВМ для подключения расширителей памяти, модемов, контроллеров дисков и стриммеров, сетевых адаптеров и др. Системная магистраль, выполненная по этому стандарту, имеет минимальное энергопотребление, ШД — на 16 линий, ША — на 24 линии.
В настоящее время существует множество внешних интерфейсов. Наиболее распространены следующие:
• системная шина (магистраль) ISA ;
• шина PC Cards (старое название PCMCIA) — обычно только в ноутбуках;
• параллельный порт (принтерный, LPT-порт) Centronics;
• последовательный порт (COM-порт) RS-232C;
• последовательный порт USB (Universal Serial Bus);
• последовательный инфракрасный порт IrDA
Видео:Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать
4.Интерфейсы внешних запоминающих устройств IBM PC
Для подключения жестких магнитных дисков к микропроцессорному комплекту используется один из типов интерфейсов:
2. ESDI (Enhanced Small Device Interface);
3. SCSI (Small Computer System Interface);
4. IDE (Integrated Drive Electronics) известныйтакже, как ATA (AT Attachement);
7. SAS (для серверных станций)
SCSI является промышленным стандартом для подключения таких устройств, как винчестеры, стриммеры, сменные и оптические диски и др.
Этот интерфейс осуществляет параллельную пересылку данных (побайтно) с контролем по четности, что значительно повышает скорость его работы. Применяется не только в IBM-совместимых ЭВМ, но и в VAX, Macintosh, SPARCstation и др. Он обслуживает одновременно до 8 устройств (одним из которых является основной (хост) адаптер SCSI). Хост-адаптер SCSI имеет свою собственную BIOS, которая занимает 16 Кбайт в верхней области памяти (UMB).
Интерфейс обеспечивает удаление внешних ЗУ до 6м при синфазном способе работы и до 25м — при дифференциальном соединении (токовая петля).
Обмен между устройствами на магистрали SCSI происходит в соответствии с протоколом высокого уровня. Программы управления обменом составляются на CCS (Common Command Set) — это универсальный набор команд, обеспечивающих доступ к данным на логическом уровне (в отличие от ESDI).
Программное обеспечение SCSI не оперирует физическими характеристиками жестких дисков (числом цилиндров, головок и т.д.), а имеет дело только с логическими блоками.
Для 32-разрядных микропроцессоров появился интерфейс SCSI-2 , в спецификацию которого был введен так называемый «широкий» (wide) вариант шины данных — дополнительные 24 линии. Кроме «широкого» был разработан «быстрый» (fast) SCSI-2 с производительностью 10 Мбит/с. Совместное их использование позволяет повысить производительность магистрали до 40 Мбит/с.
Интерфейс может организовывать очередь команд, в нем расширен состав команд. Планируется выпуск SCSI-3 , позволяющего подключать большее количество устройств и обеспечивающего работу с более длинным кабелем.
Интерфейс IDE (он же ATA, AT-bus, PC/AT, Task File) был предложен пользователям AT и ХТ в 1988 г. в качестве недорогой альтернативы интерфейсам ESDI и SCSI. Его отличительная особенность — реализация функций контроллера в самом накопителе. Такое решение позволяет сократить количество сигналов, передаваемых между системной платой и накопителем (остался один 40-жильный кабель), повысить производительность жесткого диска с 5 до 10 Мбит/с. В контроллере используются такие аппаратные средства, как кэш-память, трансляторы физических параметров диска в логические, что позволяет использовать нестандартные параметры накопителя.
Выпуск малогабаритных компьютеров типа “lap-top” и “notebook” потребовал сокращения размеров как самого жесткого диска, так и его контроллера, поэтому новая концепция интерфейса IDE стала в них доминирующей.
Видео:CAN шина👏 Как это работаетСкачать
5.Способы организации совместной работы периферийных и центральных устройств
Связь двух ЭВМ и внешнего устройства или двух ЭВМ друг с другом может быть организована в трех режимах:
В симплексном режиме передача данных может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает.
Полудуплексный режим позволяет выполнять поочередный обмен данными в обоих направлениях. В каждый момент времени передача может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает. И пока передача не закончилась, принимающий ничего не может сообщить передающему. Заканчивая передачу, передающая ЭВМ пересылает приемной специальный сигнал «перехожу на прием» (или просто «прием» — как выглядит этот сигнал, должны «договориться» между собой коммуникационные программы). Этот сигнал должен быть известен обеим ЭВМ, т.е. сигнал окончания связи должен выглядеть одинаково у ЭВМ, находящихся на связи. Затем они могут поменяться ролями. Этот режим является самым простым. Если во время передачи в приемной ЭВМ возникла нештатная ситуация (появилась ошибка в передаваемых данных, коммуникационная программа не успела обработать принятый байт до поступления следующего, при распечатке принимаемых данных одновременно с приемом замяло бумагу в принтере и др.), то принимающая ЭВМ неспособна сообщить об этом передающей до появления сигнала окончания передачи. Вся информация, передаваемая после появления нештатной ситуации, теряется. После устранения неполадок передачу приходится повторять. Поэтому при обмене большими объемами информации приходится все передаваемые данные делить на блоки и контролировать прохождение каждого блока. Общее время обмена информацией при этом возрастает.
Читайте также: Нормы пробега автомобильных грузовых шин минтранс 2019
Дуплексный режим позволяет вести передачу и прием одновременно в двух встречных направлениях.
В симплексном режиме может быть осуществлена связь, например, между ЭВМ и принтером, клавиатурой и ЭВМ или ЭВМ и дисплеем, а также между двумя ЭВМ, находящимися всегда в односторонней связи.
Для организации симплексного режима необходимо, чтобы передатчик одной ЭВМ был связан с приемником другой ЭВМ двухпроводной линией связи.
Для организации полудуплексного режима можно применить либо специальное коммутационное устройство у каждой ЭВМ, переключающее линию связи с выхода передатчика на вход приемника и обратно, либо линию связи с большим количеством проводов. Например, трехпроводную, в которой один провод связывает передатчик первой ЭВМ с приемником второй, другой провод связывает приемник первой ЭВМ с передатчиком второй, а третий является общим проводом и называется информационная земля).
Для организации дуплексного режима необходимо, чтобы аппаратурные средства (в состав которых входит и канал связи) обеспечивали возможность одновременной передачи информации во встречных направлениях. Например, дуплексный режим может быть реализован при связи ЭВМ с принтером, если дополнительно к информационной связи канал обеспечивает передачу управляющего сигнала готовности принтера (сигнал DSR).
Сопряжение ЭВМ с каналом связи осуществляется с помощью
последовательного (RS-232) или параллельного (Centronics) интерфейса ,
каждый из которых может обеспечить работу сопрягаемых устройств в любом из
рассмотренных режимов — все зависит от типа используемого канала связи и технологии его использования.
Способ, с помощью которого интерфейс обеспечивает связь в заданном режиме, называется протоколом . Дуплексная связь ЭВМ с внешним устройством (принтером, модемом), при которой осуществляются симплексный режим обмена информацией, извещение внешнего устройства о готовности ЭВМ с помощью сигнала DTR и извещение ЭВМ о готовности внешнего устройства с помощью сигнала DSR, обеспечивается аппаратурным протоколом DTR .
Программный протокол XON/XOFF основан на использовании программно или аппаратурно-реализуемых сигналов XON (код ASCII 17d или llh) и XOFF (код ASCII 19d или 13h), вырабатываемых принимающим устройством. Эти сигналы имеют направленность, противоположную передаваемому информационному потоку. При получении передающей ЭВМ управляющего кода XOFF она должна прекратить передачу информации до появления разрешающего кода XON .
Управляющие сигналы XON и XOFF передаются по основной информационной линии в дуплексном режиме обмена информацией. Поэтому коммуникационная программа должна постоянно контролировать состояние внешнего устройства (которым может являтьея и другая ЭВМ), распознавая среди потока информации управляющие сигналы и корректируя в соответствии с ними режим передачи.
Программно-аппаратурный протокол RTS/CTS используется для синхронного обмена информацией (все ранее рассмотренные протоколы реализовали асинхронный обмен) между ЭВМ и ее внешним устройством. В соответствии с этим протоколом производится взаимное оповещение взаимодействующих устройств о выполненных ими действиях: ЭВМ обращается к подключенному внешнему устройству, вырабатывая сигнал DTR (Data Terminal Ready) — «ЭВМ готова к выходу на связь», сопровождающий команду внешнему устройству, находящуюся на информационных линиях интерфейса. Внешнее устройство, получив команду, выполняет ее (обычно первая команда связана с выполнением внешним устройством подготовительных операций — включению, установлению связи, настройке), после чего внешнее устройство выставляет управляющий сигнал DSR (Data Set Ready) — «Внешнее устройство готово», сопровождающий выставленное внешним устройством на информационные линии интерфейса сообщение (например, модем в этом случае выставляет на информационные линии ответный код Connect , информирующий ЭВМ , что связь с другим модемом установлена). Получив сигнал DSR и прочитав ответный код, ЭВМ выставляет сигнал RTS (Request То Send) — «ЭВМ готова к обмену информацией». Внешнее устройство (тот же модем) в ответ на сигнал RTS вырабатывает сигнал CTS (Clear То Send) — «Готов к обмену», по которому коммуникационная программа начинает передачу/прием данных.
Четыре управляющих сигнала: DTR, DSR, RTS, CTS вырабатываются ЭВМ и внешним устройством. Анализ поступивших сигналов производится коммуникационной программой. Передаваемые данные в синхронном режи ме
- 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
лекция 403 CAN шина- введениеСкачать
Что такое интерфейс RS485? Интерфейс RS485 и оборудование BolidСкачать
Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать
Передача данных - шина SPIСкачать
Системная шина процессораСкачать
Лекция "Интерфейсы (часть I). RS-232/422/485. SPI"Скачать
Подробно про CAN шинуСкачать
Урок №18. Цифровые интерфейсы современного автомобиля: шины данных CAN и LINСкачать
Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать
Введение в шину I2CСкачать
Лекция №4 "Интерфейсы и шины ПК" по ТСИСкачать
Лекция 310. Шина USB - функциональная схемаСкачать
MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать
Что такое сетевой интерфейс? What is a network interface [RU]Скачать
Лекция 256. Интерфейс RS-485Скачать
Управление освещением - настройка шины DALI, адресация, группы сценарии USB - TridonicСкачать
![Что такое сетевой интерфейс? What is a network interface [RU]](https://i.ytimg.com/vi/cHav6O6I2Y0/0.jpg)
