Шина Была Для Работы С Графической Информацией

Комплекс, состоящий из пучка проводов и электронных схем, обеспечивающих правильную передачу информации внутри компьютера, называют магистралью, системной шиной или просто шиной. Шина характеризуется разрядностью и частотой.

Максимальное количество одновременно передаваемой информации называется разрядностью шины. Разрядность шины определяется разрядностью процессора и в настоящее время составляет 64 бита. Чем выше разрядность шины, тем больше информации она может предавать в единицу времени.

Поиск устройства или ячейки памяти осуществляет процессор. Каждое устройство или ячейка имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, сигналы по которой передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек памяти. Количество адресуемых ячеек памяти рассчитывается по формуле: N = 2i, где i – разрядность адресной шины. Если разрядность адресной шины составляет 32 бита, то максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно 232 = 4 294 967 296 ячеек.

Информация по шине передается в виде импульсов электрического тока. Шина работает не непрерывно, а циклами. Количество циклов срабатывания шины в единицу времени называется частотой шины.

Шина связывает между собой не только процессор и оперативную память, фактически все устройства компьютера – диски, клавиатура, дисплей и т.д. – так или иначе принимают и передают данные через шину. Для этого в шине предусмотрены стандартные разъемы, к которым подключаются те или иные устройства компьютера. Если шина одна, то пропускная способность ввода\вывода ограничена. Скорость шины лимитируется физическими факторами – длиной шины и количеством подсоединяемых устройств. Поэтому в современных крупных системах используется комплекс взаимосвязанных шин. Традиционно шины делятся на шины, обеспечивающие организацию связи процессора с памятью и шины ввода\вывода.

Шины ввода\вывода могут иметь большую протяженность, поддерживать подсоединение многих типов устройств и обычно следуют одному из шинных стандартов. Шины процессор-память сравнительно короткие, высокоскоростные и соответствуют организации системы памяти для обеспечения максимальной пропускной способности канала память – процессор.

Некоторые компьютеры имеют единственную шину для памяти и устройств ввода\вывода. Такая шина называется системной. Локальной шиной называется шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации для системной шины и ее контроллер, а также некоторые вспомогательные схемы.

Первоначально применялась шина ISA (8- и 16-разрядная, частота – 8 МГц), созданная в начале 80-х годов и обладавшая невысокой пропускной способностью. Сейчас шина ISA иногда используется для подключения низкоскоростных устройств (клавиатуры, мыши и т.д.).

В настоящее время чаще используются:

ü шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина взаимодействия периферийных устройств);

ü графическая шина AGP (Accelerated Craphic Port – ускоренный графический порт);

ü HyperTransport – высокоскоростная шина для соединения внутренних устройств компьютерной системы. Тактовая частота достигает 800 МГц. Пропускная способность составляет до 6,4 Гбайт/с;

ü USB предназначена для подключения до 256 внешних устройств (таких, как мышь, принтер, сканер, фотокамера, FM-тюнер и т.д.) к одному USB-каналу (по принципу общей шины). Пропускная способность до 480 Мбит/с (в версии USB 2.0).

В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины (частота процессора 1 ГГц, а частота шины – 100 МГц).

Источник

Шина (компьютер)

В отличие от соединения точка-точка, к шине обычно можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Компьютерные шины ранних вычислительных машин представляли собой жгуты (пучки соединительных проводов — сигнальных и питания, для компактности и удобства обслуживания увязанных вместе), реализующие параллельные электрические шины с несколькими подключениями. В современных вычислительных системах данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (англ. multidrop) и цепные (англ. daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

Некоторые виды скоростных шин (Fibre Channel, InfiniBand, скоростной Ethernet, SDH) для передачи сигналов используют не электрические соединения, а оптические.

Присоединители к шине, разнообразные разъёмы, как правило, унифицированы и позволяют подключить различные устройства к шине.

Управление передачей по шине реализуется как на уровне прохождения сигнала (мультиплексоры, демультиплексоры, буферы, регистры, шинные формирователи), так и со стороны ядра операционной системы — в таком случае в его состав входит соответствующий драйвер.

Связанные понятия

Порт (персонального) компьютера предназначен для обмена информацией между устройствами, подключенными к шине внутри компьютера, и внешним устройством. Так, шинный разъём AGP фактически является портом.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Топология типа общая ши́на, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

AMP или ASMP (от англ.: Asymmetric multiprocessing, рус.: Асимметричная многопроцессорная обработка или Асимметричное мультипроцессирование) — тип многопроцессорной обработки, который использовался до того, как была создана технология симметричного мультипроцессирования (SMP); также использовался как более дешевая альтернатива в системах, которые поддерживали SMP.

Прошивкой (англ. firmware, fw) называют содержимое энергонезависимой памяти компьютера или любого цифрового вычислительного устройства — микрокалькулятора, сотового телефона, GPS-навигатора и т. д., в которой содержится его программа.

Источник

Шина (компьютер)

Ранние компьютерные шины представляли собой параллельные электрические шины с несколькими подключениями, но сейчас данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины. Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (multidrop) и цепные (daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

Содержание

История

Первое поколение

Ранние компьютерные шины были группой проводников, подключающей компьютерную память и периферию к процессору. Почти всегда для памяти и периферии использовались разные шины, с разным способом доступа, задержками, протоколами.

Одним из первых усовершенствований стало использование прерываний. До их внедрения компьютеры выполняли операции ввода-вывода в цикле ожидания готовности периферийного устройства. Это было бесполезной тратой времени для программ, которые могли делать другие задачи. Также, если программа пыталась выполнить другие задачи, она могла проверить состояние устройства слишком поздно и потерять данные. Поэтому инженеры дали возможность периферии прерывать процессор. Прерывания имели приоритет, так как процессор может выполнять только код для одного прерывания в один момент времени, а также некоторые устройства требовали меньших задержек, чем другие.

Некоторое время спустя компьютеры стали распределять память между процессорами. На них доступ к шине также получил приоритеты.

Классический и простой способ обеспечить приоритеты прерываний или доступа к шине заключался в цепном подключении устройств.

DEC отмечала, что две разные шины могут быть излишними и дорогими для малых, серийных компьютеров и предложила отображать периферийные устройства на шину памяти, так, что они выглядели как области памяти. В то время это было очень смелым решением, и критики предсказывали ему провал.

Первые миникомпьютерные шины представляли пассивные объединительные платы, подключенные к контактам микропроцессора. Память и другие устройства подключались к шине с использованием тех же контактов адреса и данных, что и процессор. Все контакты были подключены параллельно. В некоторых случаях, например в IBM PC, необходимы дополнительные инструкции процессора для генерации сигналов, чтобы шина была настоящей шиной ввода-вывода.

Во многих микроконтроллерах и встраиваемых системах шины ввода-вывода до сих пор не существует. Процесс передачи контролируется ЦПУ, который в большинстве случаев читает и пишет информацию в устройства, так, как будто они являются блоками памяти. Все устройства используют общий источник тактового сигнала. Периферия может запросить обработку информации путём подачи сигналов на специальные контакты ЦПУ, используя какие-либо формы прерываний. Например, контроллер жёсткого диска уведомит процессор о готовности новой порции данных для чтения, после чего процессор должен считать их из области памяти, соответствующей контроллеру. Почти все ранние компьютеры были построены по таким принципам, начиная от Altair с шиной S-100, заканчивая IBM PC в 1980‑х.

Такие простые шины имели серьёзный недостаток для универсальных компьютеров. Всё оборудование на шине должно было передавать информацию на одной скорости и использовать один источник синхросигнала. Увеличение скорости процессора было непростым, так как требовало такого же ускорения всех устройств. Это часто приводило к ситуации, когда очень быстрым процессорам приходилось замедляться для возможности передачи информации некоторым устройствам. Хотя это допустимо для встраиваемых систем, данная проблема непозволительна для коммерческих компьютеров. Другая проблема состоит в том, что процессор требуется для любых операций, и когда он занят другими операциями, реальная пропускная способность шины может значительно страдать.

Такие компьютерные шины были сложны в настройке, при наличии широкого спектра оборудования. Например, каждая добавляемая карта расширения могла требовать установки множества переключателей для задания адреса памяти, адреса ввода-вывода, приоритетов и номеров прерываний.

Второе поколение

Компьютерные шины «второго поколения», например NuBus решали некоторые из вышеперечисленных проблем. Они обычно разделяли компьютер на две «части», процессор и память в одной и различные устройства в другой. Между частями устанавливался специальный контроллер шин (bus controller). Такая архитектура позволила увеличивать скорость процессора без влияния на шину, разгрузить процессор от задач управления шиной. При помощи контроллера устройства на шине могли взаимодействовать друг с другом без вмешательства центрального процессора. Новые шины имели лучшую производительность, но также требовали более сложных карт расширения. Проблемы скорости часто решались увеличением разрядности шины данных, с 8-ми битных шин первого поколения до 16 или 32-х битных шин во втором поколении. Также появилась программная настройка устройств для упрощения подключения новых устройств, ныне стандартизованная как Plug-n-play.

Однако новые шины, так же как и предыдущее поколение, требовали одинаковых скоростей от устройств на одной шине. Процессор и память теперь были изолированы на собственной шине и их скорость росла быстрее, чем скорость периферийной шины. В результате, шины были слишком медленны для новых систем и машины страдали от нехватки данных. Один из примеров данной проблемы: видеокарты быстро совершенствовались, и им не хватало пропускной способности даже новых шин Peripheral Component Interconneсt (PCI). Компьютеры стали включать в себя Accelerated Graphics Port (AGP) только для работы с видеоадаптерами. В 2004 году AGP снова стало недостаточно быстрым для мощных видеокарт и AGP стал замещаться новой шиной PCI Express

Увеличивающееся число внешних устройств стало применять собственные шины. Когда были изобретены приводы дисков, они присоединялись к машине при помощи карты, подключаемой к шине. Из-за этого компьютеры имели много слотов расширения. Но в 1980‑х и 1990‑х были изобретены новые шины SCSI и IDE решившие эту проблему и оставив большую часть разъёмов расширения в новых системах пустыми. В наше время типичная машина поддерживает около пяти различных шин.

Шины стали разделять на внутренние (local bus) и внешние (external bus). Первые разработаны для подключения внутренних устройств, таких как видеоадаптеры и звуковые платы, а вторые предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров. IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера.

Третье поколение

Шины «третьего поколения» [какие?] обычно позволяют использовать как большие скорости, необходимые для памяти, видеокарт и межпроцессорного взаимодействия, так и небольшие при работе с медленными устройствами, например, приводами дисков. Также они стремятся к большей гибкости в терминах физических подключений, позволяя использовать себя и как внутренние и как внешние шины, например для объединения компьютеров. Это приводит к сложным проблемам при удовлетворении различных требований, так что большая часть работ по данным шинам связана с программным обеспечением, а не с самой аппаратурой. В общем, шины третьего поколения больше похожи на компьютерные сети, чем на изначальные идеи шин, с большими накладными расходами, чем у ранних систем. Также они позволяют использовать шину нескольким устройствам одновременно.

Современные интегральные схемы часто разрабатываются из заранее созданных частей. Разработаны шины (например Wishbone) для более простой интеграции различных частей интегральных схем.

Источник

Шины и интерфейсы: FSB, шины расширения, внешние компьютерные шины.

Шины

Компьютерная шина (computer bus)— в архитектуре компьютера подсистема, которая передает данные между функциональными блоками компьютера. В отличие от связи точка—точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Классифицировать шины можно следующим образом:

· Высокоскоростная шина процессора(Front Side Bus,FSB) – служит для обмена данными между процессором, памятью, а также контроллерами остальных шин

· Шины расширения – служат для подключения дополнительных модулей компьютера

· Внешние шины – служат для подключения внешних устройств.

Следует заметить, что деление на шины расширения и внешние шины весьма условно, т.к. в настоящее время многие внутренние устройства компьютера также подключаются по «внешним шинам».

По физической организации компьютерные шины можно разделить на параллельные и последовательные.

Параллельные шины организованы в виде нескольких проводников, по которым одновременно передается информация. Например, 8 проводников, по каждому за 1 такт передаётся 1 бит информации. Таким образом, за 1 такт по такой шине будет передаваться 1 байт информации.

Высокоскоростная шина процессора (FSB)

FSB – компьютерная шина, выступающая в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом. В разных чипсетах используются различные типы FSB (GTL+, QPB,EV6, HyperTransport).

Частота, на которой работает центральный процессор, определяется исходя из частоты FSB и коэффициента умножения, проставляемого либо системной платой, либо жестко заблокированным внутри процессора.

До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB, на современных персональных компьютерах частоты FSB и шины памяти могут различаться. Обычно, частота памяти выше и задается делителями по отношению к FSB.

Шины расширения

Зачем придумали шины расширения

В 70-х годах, после изобретения первого микропроцессора и создания первого персонального компьютера, встал вопрос о возможностях расширения компьютера без замены материнской платы. Было решено использовать гнезда расширения, расположенные непосредственно на материнской плате, в которые подключались платы расширения. Первым компьютером, обладавшим гнездами расширения, был Apple II. Он получил большую популярность именно благодаря наличию в нем этих гнезд.

Такое устройство ПК, с возможностью вставлять в системный блок дополнительные платы, получило название «открытая архитектура». IBM PC – совместимые компьютеры также используют открытую архитектуру (хотя были попытки «закрыть» архитектуру на компьютерах PS/2).

Благодаря открытой архитектуре сейчас мы можем выбрать, видеокарту какого производителя нам покупать, через какой модем выходить в Интернет и каким звуком наслаждаться. А благодаря тому, что спецификация шины расширений подробно документирована и доступ к документации открыт, заинтересованные фирмы получили возможность создавать собственные платы расширения, увеличивая популярность и возможности персонального компьютера.

Первая шина

Шина ISA представляла интерфейс для подключения различных адаптеров и контроллеров периферийных устройств. По своему устройству она была очень простая и к тому же дешевая в производстве. ISA имела разрядность 8 bit, тактовая частота шины была 4.7 МГц и разъем для подключения устройств имел 62 контакта.

Поскольку частота процессора скоро стала значительно выше частоты системной шины, появилось понятие «деление частоты», когда частота, задаваемая тактовым генератором для всей системы, делится на некое число для установки частоты работы шины расширений.

Стандарт ISA так понравился различным производителям компьютеров (не IBM совместимых), что они начали использовать его в своих разработках. Например, некоторые компьютеры Amiga и Commodore использовали эту шину.

«Шутка» от IBM

Интересной особенностью шины EISA стал разъем. Внешне он выглядит точно также как у ISA-16, однако в глубине разъема находится дополнительный ряд контактов.

Локальная шина

Оценив перспективы развития шины (и не увидев ничего хорошего), в середине 1993 года, Intel выходит из ассоциации VESA и принимается за разработку альтернативной шины.

Как и ISA, шина PCI так полюбилась различным разработчикам, что была перенесена на платформы с процессорами Alpha, MIPS, PowerPC, SPARC и т.д.

Стандарт	Макс. Скорость, Мб/с	Тип слота	Тип карты
PCI 1.x-2.0	32 бит, 5 В	32 бит, 5 В
PCI 2.1-2.3 33 MГц	32 бит, 5 В	32 бит, 5 В / универсальный
PCI 2.2-2.3 66 MГц	32 бит, 3,3 В	32 бит, 3,3 В / универсальный
PCI64 33 МГц (v 2.1)	64 бит, 5 В	64 бит, 5 В / универсальный
PCI64 33 МГц (v 2.2)	64 бит, 3,3 В	64 бит, 3,3 В / универсальный
PCI64 66 МГц	64 бит, 3,3 В	64 бит, 3,3 В / универсальный
PCI-X 1.0	64 бит, 3,3 В	64 бит, 3,3 В / универсальный
PCI-X 1.0	64 бит, 3,3 В	64 бит, 3,3 В

Смерть EISA

С появлением AGP в персональных компьютерах стало аж 3 различных слота расширения: ISA, PCI и AGP. Со временем, по мере снижения стоимости PCI-плат, многие ISA девайсы стали выпускаться в формате PCI. В это время Microsoft и Intel принимают решение убрать ISA из персональных компьютеров. Вытеснение происходило в несколько этапов: сначала в машине было много ISA-слотов и два-три PCI. Потом количество слотов сравнялось, а затем ISA слоты и вовсе исчезли.

Но с вытеснением ISA возникла маленькая проблема. Некоторые устройства, которые не следовало убирать (например, COM и LPT порты), работали с использованием ISA шины. Выход был найден быстро и просто: шина LPC (Low-Pin Count). Эта шина специально предназначена для подключения разных «незначительных» устройств: контроллера клавиатуры, LPT и COM-портов, дисководов. Пропускная способность у такой шины всего 6,7 Mб/cек.

PCI Express (PCIE)

Разработка PCIE нового межкомпонентного интерфейса была начата фирмой Intel еще тогда, когда только ожидался выход в свет AGP 3.0 (он же AGP 8х). Так, программную модель PCI планировали унаследовать и в новом интерфейсе, чтобы системы и контроллеры могли быть доработаны для использования новой шины путём замены только физического уровня, без доработки программного обеспечения. Сам же интерфейс должен был быть последовательным. Это означало, во-первых, однозначное подключение «точка-точка». Во-вторых, упрощалась схемотехника, разводка и монтаж. В-третьих, экономилось место.

Анонс первой базовой спецификации PCI-Express состоялся в июле 2002 года, когда уже стало ясно, что PCI-Express – это последовательный интерфейс, нацеленный на использование в качестве локальной шины и имеющий много общего с сетевой организацией обмена данными, в частности, топологию типа «звезда» и стек протоколов.

Для взаимодействия с остальными узлами ПК, которые так или иначе обходятся собственными шинами, основной связующий компонент системной платы – Root Complex Hub (узел, являющийся перекрёстком процессорной шины, шины памяти и PCI-Express) – предусматривает систему мостов и свитчей. Логика всей структуры такова, что любые межкомпонентные соединения непременно оказываются построенными по принципу «точка-точка», свитчи-коммутаторы выполняют однозначную маршрутизацию пакета от отправителя к получателю.

Внешние компьютерные шины

Аналогично шинам расширения, внешние шины также развивались, исходя из потребностей пользователей передавать информацию с как можно большей скокростью. Также немаловажными факторами были:

· Возможность «горячего» подключения и отключения устройств

· Упрощение физического уровня шины (уменьшение количества проводников, упрощение и удешевление контроллеров, и т.п.

· Упрощение соединительных кабелей, разъемов, удешевление комплектующих.

· Возможность увеличения количества подключаемых устройств.

Наиболее широко известны следующие внешние шины:

· Advanced Technology Attachment или ATA (также известна, как PATA, IDE, EIDE, ATAPI) — шина для подключения дисковой и ленточной переферии.

· SATA, Serial ATA — современный вариант ATA (в отличие от ATA является последовательной шиной с возможностью горяцего подключения).

· PC card, ранее известная как PCMCIA, часто используется в ноутбуках и других портативных компьютерах, но теряет своё значение с появлением USB и встраиванием сетевых карт и модемов

· USB, Universal Serial Bus, используется для множества внешних устройств

· SCSI, Small Computer System Interface, шина для подключения дисковых и ленточных накопителей

· Serial Attached SCSI, SAS — современный вариант SCSI

Источник

Шина была для работы с графической информацией

Шина данных это

Шина данных это система передачи информации в ПК

Компьютерная шина

Основное деление компьютерных шин

Одна из самых значимых устройств связи

Производительность компьютера

Системные шины в современных компьютерах