Все про шины 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.

Читайте также: Основные шины процессора их разрядность

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 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

Читайте также: Максимальный пробег летних шин

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.

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Типы шин в компьютерной архитектуре

Внутри компьютеров есть много внутренних компонентов. Чтобы эти компоненты могли взаимодействовать друг с другом, они используют провода, которые называются « шинами ». Советуем вам сайт компании amperica.ru, здесь вы сможете купить электротехнику и многое другое для дома!

Шина является обычным путем , через который информационные потоки от одного компьютера к другому компоненту. Этот путь используется для связи и устанавливается между двумя или более компьютерными компонентами. Мы собираемся проверить различные архитектуры компьютерных шин , которые встречаются в компьютерах.

Видео:Шина компьютера, оперативная память, процессор и мостыСкачать

Различные типы компьютерных автобусов

Видео:Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать

Функции Автобусов в Компьютерах

Краткое описание функций шин в компьютерах 1. Совместное использование данных. Все типы шин, обнаруженные в компьютере, передают данные между подключенными к нему периферийными устройствами компьютера.

Шины передают или отправляют данные либо последовательным, либо параллельным способом передачи данных. Это позволяет одновременно обмениваться 1, 2, 4 или даже 8 байтами данных. (Байт — это группа из 8 битов). Автобусы классифицируются в зависимости от того, сколько бит они могут перемещать одновременно, что означает, что у нас есть 8-битные, 16-битные, 32-битные или даже 64-битные шины.

Читайте также: Шина dunlop sp touring t1 185 65 r14 86t

2. Адресация — шина имеет адресные строки, которые совпадают с адресами процессора. Это позволяет отправлять данные в определенные места памяти или из них.

3. Питание — шина обеспечивает питание различных периферийных устройств, подключенных к ней.

4. Синхронизация — шина обеспечивает системный тактовый сигнал для синхронизации подключенных к нему периферийных устройств с остальной частью системы.

Шина расширения обеспечивает простое подключение дополнительных или дополнительных компонентов и устройств на компьютере, таких как ТВ-карта или звуковая карта.

Видео:Всё о видеокартах за 11 минутСкачать

Терминология автобусов

Компьютеры имеют два основных типа шин: 1. Системная шина: — это шина, которая соединяет процессор с основной памятью на материнской плате. Системная шина также называется лицевой шиной, шиной памяти, локальной шиной или главной шиной. 2. Несколько шин ввода / вывода (I / O — сокращение от ввода / вывода), соединяющих различные периферийные устройства с CPU. Эти устройства подключаются к системной шине через «мост», реализованный в чипсете процессоров. Другие названия для шины ввода / вывода включают «шину расширения», «внешнюю шину» или «шину хоста».

Видео:ВСЕ МАРКИРОВКИ ШИН. БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЙСкачать

Типы автобусов расширения

Вот некоторые из распространенных типов шин расширения, которые когда-либо использовались в компьютерах:

• ISA — промышленная стандартная архитектура
• EISA — Расширенная архитектура промышленного стандарта
• MCA — микроканальная архитектура
• VESA — Ассоциация стандартов видеоэлектроники
• PCI — периферийное компонентное соединение
• PCI Express (PCI-X)
• PCMCIA — Ассоциация производителей карт памяти для персональных компьютеров (также называемая шиной для ПК)
• AGP — ускоренный графический порт
• SCSI — Интерфейс малых компьютерных систем.

Видео:Системная шина процессораСкачать

8-битные и 16-битные автобусы ISA

Видео:4 минуты и ты знаешь как устроен компьютерСкачать

ISA Bus

Это наиболее распространенный тип шины раннего расширения, который был разработан для использования в оригинальном IBM PC. В IBM PC-XT использовалась 8-битная конструкция шины. Это означает, что передача данных происходит по 8-битным блокам (то есть по одному байту за раз) по шине. Шина ISA работала с тактовой частотой 4,77 МГц.

Для IBM PC-AT на базе 80286 была анонсирована улучшенная конструкция шины, которая могла бы одновременно передавать 16-битные данные. 16-битная версия шины ISA иногда называется шиной AT. (AT-Advanced Technology)

Усовершенствованная шина AT также предоставила в общей сложности 24 адресных строки, что позволило адресовать 16 МБ памяти. Шина AT была обратно совместима со своим 8-битным предшественником и позволяла использовать 8-битные карты в 16-битных слотах расширения.

Когда он впервые появился, 8-битная шина ISA работала на скорости 4,77 МГц — столько же, сколько процессор. Улучшения, сделанные за эти годы, в конечном итоге позволили шине AT работать на тактовой частоте 8 МГц.

Видео:Системные шины персонального компьютера для ...Скачать

Сравнение между 8 и 16-битной шиной ISA

Сравнение 8-битной и 16-битной шины ISA, используемой в ранних компьютерах.

Видео:Шины ввода-выводаСкачать

MCA (архитектура микроканалов)

IBM разработала эту шину в качестве замены для ISA, когда они разработали ПК PS / 2, выпущенный в 1987 году.

Автобус предложил ряд технических улучшений по сравнению с шиной ISA. Например, MCA работал на более высокой скорости 10 МГц и поддерживал 16-битные или 32-битные данные. Также поддерживается мастеринг шин — технология, которая размещает мини-процессор на каждой плате расширения. Эти мини-процессоры контролировали большую часть передачи данных, позволяя процессору выполнять другие задачи.

Одним из преимуществ MCA было то, что подключаемые карты были программно настраиваемыми; это означает, что они требовали минимального вмешательства пользователя при настройке.

Шина расширения MCA не поддерживала карты ISA, и IBM решила взимать роялти с других производителей за использование этой технологии. Это сделало его непопулярным, и сейчас это устаревшая технология.[:]

• 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

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/vse-pro-shiny-kompyutera

  🎥 Видео

  ТОП 10 ГОНОК ПО БЕЗДОРОЖЬЮ НА ПКСкачать

  

  Виды видеопамяти и сколько её нужно? Какая нужна шина?Скачать

  

  Шины все что нужно знатьСкачать

  

  Как работает компьютерная память: что такое RAM, ROM, SSD, HDD и в чем разница?Скачать

  

  Шина PCI Express: эволюция от поколения к поколениюСкачать

  

  Влияние шин PCI-e и внутренней шины видеокарты на производительностьСкачать

  

  Выбор шин, все, что нужно знать о резинеСкачать

  

  Системная шина персонального компьютера ISAСкачать

  

  Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать

  

  Виды топологий локальных сетей | Звезда, кольцо, шинаСкачать

  

  Системная шина персонального компьютера pci expressСкачать