Шиной называется совокупность проводников предназначенных для передачи однородной информации (5 видео)

Содержание

Шиной называется совокупность проводников предназначенных для передачи однородной информации
Кабинет Информатики
Шины персонального компьютера
🔥 Видео

Видео:Маршрутизатор. Коммутатор. Хаб. Что это и в чем разница?Скачать

Шиной называется совокупность проводников предназначенных для передачи однородной информации

Шиной называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК.

Шина имеет места для подключения внешних устройств — слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.

Шина, связывающая только два устройства, называется портом.

по функциональному назначению:

системная шина (ЦПУ и чипсеты)
шина кэш-памяти (ЦПУ и кэш)
шина памяти (ЦПУ и ОЗУ)

шины ввода-вывода

локальные — скоростная шина, для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеокартой, сетевой картой и т.д.) и системной шиной (PCI)
стандартная шина — для подключения более медленных устройств (ISA, USB)

по способу передачи данных

параллельно (все биты передаются одновременно, каждый по своему проводу)
последовательно (биты передаются один за другим по одному проводу)

Характеристики шин:

1. разрядность — число параллельных проводников, входящих в нее (64)

2. пропускная способность — количество байт информации, передаваемых по шине за секунду (тактовая частота * разрядность).

Стандарты шин ПК

Несомненное преимущество ПК — открытая архитектура, позволяющая в широких пределах изменять конфигурацию компьютера, адаптируя его для решения определенных задач. Принцип совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК.

Интерфейс (сопряжение) — совокупность характеристики устройства, определяющих организацию обмена информацией между ним и ЦПУ (электрические, временные параметры, протокол обмена данными, конструктивные особенности).

Выделяют внутренние и внешние интерфейсы.

1. Внутренние интерфейсы расположены в корпусе ПК используются для подключения плат расширения и устройств к системной плате:

Видео:Лекция. Протоколы передачи данных:Sampled Values, IEC 61869-9, GOOSE, MMSСкачать

Кабинет Информатики

—>Главная | —>Регистрация | —>Вход

Среда, 24.11.2021, 06:02

—> —>Меню сайта —>

—>

Устройства передачи информации

Название: ШИНА.
Назначение. С помощью шин осуществляется передача информации внутри компьютера (чаще говорят «обмен информацией»).
Шина — совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.
Отличительным признаком шины от других систем соединения является наличие трех групп линий, по каждой из которых передается свой вид информации: шины данных, шины адреса, шины управления.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Шины в компьютере различаются по своему назначению:

системная шина (или шина ЦПУ);
шина кэш-памяти — предназначена для обмена информацией между ЦПУ и кэш-памятью;
стандартные и локальные шины ввода/вывода.

Локальная шина — это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и пр.) и системной шиной.
Стандартная шина используется для подключения более медленных устройств (мыши, клавиатуры, модемов).

Название: СИСТЕМНАЯ ШИНА.
Назначение. Системная шина — это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.
Принцип работы. Системная шина имеет следующие компоненты:

шину данных, по которым происходит обмен данными между центральным процессором, платами расширения (видеокарта, звуковая карта, сетевая карта), установленные в специальные разъемы (слоты) и памятью.
адресную шину, по которой передаются адреса устройств, регистров ввода/вывода и ячеек оперативной памяти.
шину управления. По шине управления передаются сигналы, которые обозначают: запись или чтение, готовность к приему или передаче данных, подтверждение приема данных, сообщение о сбое какого-либо устройства (аппаратное прерывание)

Основные пользовательские характеристики:

разрядность — количество битов информации, параллельно «проходящих» через неё. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за определенный промежуток времени и тем выше производительность компьютера; Разрядности шины адреса, адресной шины и шины управления, как правило, не совпадают.
пропускная способность — количество битов информации, передаваемых по шине за секунду.
разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины равна п, то максимальный адрес, который может быть по ней передан — 2 n . Очевидно, количество байтов оперативной памяти не должно превышать 2 n , иначе байты с большими адресами не будут использоваться.

Для определения пропускной способности шины необходимо умножить разрядность шины на тактовую частоту, которая, как и для процессора, определяется генератором тактовой частоты.

Назначение. Модем
Модем — сокращение от «модулятор-демодулятор» — устройство для передачи цифровой информации через аналоговые линии связи, например, через телефонные линии или с помощью радиоволн.
Принцип действия. Необходимость промежуточного подсоединения модема между компьютером и телефонной линией объясняется тем, что цифровое и аналоговое представления информации не совпадают и подключить компьютер напрямую к телефонной линии нельзя.
Модем принимает от компьютера данные в цифровом виде (программу, текстовый, звуковой или графический файл), преобразует в аналоговый сигнал и передает в канал связи.
На противоположном конце в принимающем модеме происходит обратное преобразование, и в принимающий компьютер информация попадает в цифровом виде.
Модем — это цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователь.
Модемы бывают внутренние и внешние.
Внутренний модем по своей конструкции представляет съёмную карту расширения, установленную на материнской плате, на которой размещены все компоненты, обеспечивающие обмен данными, и гнезда для подключения кабеля телефонной линии («Line» — соединение с телефонной линией и «Phone» — вставляется разъем телефона).
Внешний модем представляет собой независимое, автономное устройство, подключенное к любому последовательному COM-порту. Подключается к разъёму на задней панели системного блока. Он занимает место на рабочем столе, однако дает возможность отслеживать процесс передачи данных благодаря встроенным в него индикаторам состояния.

Основные пользовательские характеристики:

скорость передачи данных;
поддерживаемые протоколы передачи данных.

Скорость передачи данных по каналам связи измеряется в бодах (бит в секунду). Скорость модема оценивается числом информационных битов, передаваемых за одну секунду. Низкоскоростные модемы работают со скоростями 2400 или 9600 бод, высокоскоростные модемы — со скоростями передачи 33600, 65000 бод и выше.
Протокол — стандарт, регламентирующий процедуру установления связи или режимы передачи данных между различными устройствами (между двумя модемами или между модемом и компьютером): V.24, RS-232, RS-422, V.35.
Наиболее важными протоколами являются:

протокол аппаратной коррекции ошибок;
протокол аппаратного сжатия данных с контролем ошибок;
протоколы передачи файлов.

Программная поддержка. Программное обеспечение модема включает в себя:

программы по согласованию способов и скоростей передачи данных передающего и принимающего модемов;
протоколы передачи файлов, которые обеспечивают безошибочную передачу данных, управление потоком передаваемых данных, передачу служебной информации, защиту соединения (например, паролирование).

Для безошибочной передачи данных применяются специальные методы. Они реализуются как с помощью специальной аппаратуры, так и с помощью программ

К дополнительному программному обеспечению модемов относятся программы работы с факсами и данными, программы подключения к Интернету, программы работы с голосовыми возможностями и пр.

Видео:Закон Ома для участка цепи. Электрическое сопротивление проводника. 8 класс.Скачать

Шины персонального компьютера

Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК. Шины предназначены для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом. На рис. 1 дана структура шины.

Шина имеет места для подключения внешних устройств – слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.

Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:

системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Cipset для пересылки информации к CPU и обратно (см. также рис. 1);
шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью (см. также рис. 1);
шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;
шины ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные.

Локальная шина ввода/вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной под управлением CPU. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI. Для ускорения ввода/вывода видеоданных и повышения производительности ПК при обработке трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP (Accelerated Graphics Port).

Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов, старых звуковых карт). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время – шина USB.

Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовывать важнейшие ее свойства – возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними. Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:

линии для обмена данными (шина данных);
линии для адресации данных (шина адреса);
линии управления данными (шина управления);
контролер шины.

Контроллер шины осуществляет управление процессором обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо в виде совместимого набора микросхем – Chipset.

Шина данных обеспечивает обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью RAM. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК. Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, с CPU 80386 и 80486 – 32-разрядную, а компьютеры с CPU семейства Pentium – 64-разрядную шину данных.

Шина адреса служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными. Каждый компонент ПК, каждый регистр ввода/вывода и ячейка RAM имеют свой адрес и входят в общее адресное пространство ПК. По шине адреса передается идентификационный код (адрес) отправителя и (или) получателя данных.

Для ускорения обмена данными используется устройство промежуточного хранения данных – оперативная память – RAM. При этом решающую роль играет объем данных, которые могут временно храниться в ней. Объем зависит от разрядности адресной шины (числа линий) и тем самым от максимально возможного числа адресов, генерируемых процессором на адресной шине, т.е. от количества ячеек RAM, которым может быть присвоен адрес. Количество ячеек RAM не должно превышать 2 n , где n – разрядность адресной шины. В противном случае часть ячеек не будет использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.

В двоичной системе счисления максимально адресуемый объем памяти равен 2 n , где n – число линий шины адреса.

Процессор 8088, например, имел 20 адресных линий и мог, таким образом, адресовать память объемом 1 Мбайт (2 20 =1 048 576 байт=1024 Кбайт). В ПК с процессором 80286 разрядность адресной шины была увеличена до 24 бит, а процессоры 80486, Pentium, Pentium MMX и Pentium II имеют уже 32-разрядную шину адреса, с помощью которой можно адресовать 4 Гбайт памяти.

Шина управления передает ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждения приема данных, аппаратного прерывания, управления и других, чтобы обеспечить передачу данных.

Основные характеристики шины

Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее. Первая шина ISA для IBM PC была восьмиразрядной, т.е. по ней можно было одновременно передавать 8 бит. Системные шины современных ПК, например, Pentium IV – 64-разрядные.

Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду.

При расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в два раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в два (режим 2 х ) или четыре (режим 4 х ) раза, что эквивалентно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее число раз (до 133 и 266 МГц соответственно).

Внешние устройства к шинам подключается посредством интерфейса (Interface – сопряжение), представляющего собой совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором.

К числу таких характеристик относятся электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. Обмен данными между компонентами ПК возможен, только если интерфейсы этих компоненты совместимы.

Стандарты шин ПК

Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры. Кроме того, гибкость и унификация системы достигаются за счет введения промежуточных стандартных интерфейсов, таких как интерфейсы необходимы для работы наиболее важных периферийных устройств ввода и вывода.

Системная шина предназначена для обмена информацией между CPU, памятью и другими устройствами, входящими в систему. К системным шинам относятся:

GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц;
EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.

Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК. В табл. 2 представлены характеристики некоторых шин ввода/вывода.

Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, однако и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. В начале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключить дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM – к шине IEEE 1394. Однако наличие огромного парка ПК с шиной ISA будет востребована еще на протяжении некоторого времени.

Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направлении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.

Таблица 2. Характеристики шин ввода/вывода

*Шина*	*Разрядность, бит*	*Тактовая частота, МГц*	*Пропускная способность, Мбайт/с*
ISA 8-разрядная	08	8,33	0008,33
ISA 16-разрядная	16	8,33	0016,6
EISA	32	8,33	0033,3
VLB	32	33	0132,3
PCI	32	33	0132,3
PCI 2.1 64-разрядная	64	66	0528,3
AGP (1 x )	32	66	0262,6
AGP (2 x )	32	66х2	0528,3
AGP (4 x )	32	66х2	1056,6

Шина VESA, или VLB, предназначена для связи CPU с быстрыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными.

Шина PCI была разработана фирмой Intel для процессора Pentium и представляет собой совершено новую шину. Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных

материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода.

Шина AGP – высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (3D-акселератор) с системой памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот.

Шина USB была разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft для подключения периферийных устройств вне корпуса PC. Скорость обмена информацией по шине USB составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Все периферийные устройства должны быть оборудованы разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный выносной блок, называемый USB-хабом, или концентратором, с помощью которого к ПК можно подключить до 127 периферийных устройств. Архитектура шины USB представлена на рис. 4.

Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной особенностью шины SCSI является то, что она представляет собой кабельный шлейф. С шинами PC (ISA или PCI) шина SCSI связана через хост-адаптер (Host Adapter). Каждое устройство, подключенное к шине SCSI, может инициировать обмен с другими устройством.

Шина IEEE 1394 – это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между

ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбайт/с, работать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI.

Подключить к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройств, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой. В настоящее время уже выпускаются адаптеры IEEE 1394 для шины PCI.