Организация ввода-вывода Шина двунаправленный универсальный коммутатор

Организация ввода-вывода

Шина( двунаправленный универсальный коммутатор) — в архитектуре компьютера подсистема, которая передает данные между функциональными блоками компьютера.

Первое поколение Ранние компьютерные шины были группой проводников, подключающей компьютерную память и периферию к процессору. Одним из первых усовершенствований стало использование прерываний. До их внедрения компьютеры выполняли операции ввода-вывода в цикле ожидания готовности периферийного устройства. Недостатки шин первого поколения : Всё оборудование на шине должно было передавать информацию на одной скорости и использовать один источник синхросигнала. Шины сложны в настройке, при наличии широкого спектра оборудования.

Второе поколение Компьютерные шины «второго поколения» обычно разделяли компьютер на две «части» , процессор и память в одной и различные устройства в другой. Между частями устанавливался специальный контроллер шин (bus controller). Проблемы скорости решались увеличением разрядности шины данных, с 8 -ми битных шин первого поколения до 16 или 32 -х битных шин во втором поколении. Появилась программная настройка устройств для упрощения подключения новых устройств, ныне стандартизованная как Plug-nplay. Шины стали разделяться: внутренние (local bus), разработаны для подключения внутренних устройств (видеоадаптеры и звуковые платы) внешние (external bus) предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров. IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера.

Процессорная шина Intel шина служит каналом связи между процессором и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жёстким диском и так далее. параллельная мультиплексированная процессорная шина, которую принято называть FSB (Front Side Bus), соединяет процессор (иногда два процессора или даже больше) и контроллер, обеспечивающий доступ к оперативной памяти и внешним устройствам. Контроллер называют «северным мостом» , он входит в состав набора системной логики (чипсета).

Различия реализации классической архитектуры и АМD-K 8

Hyper. Transport Технология Hyper. Transport (ранее Lightning Data Transport) – это последовательная (пакетная) связь, построенная по схеме peer-to-peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость при низкой латентности (low-latency responses). Hyper. Transport имеет оригинальную топологию на основе линков, тоннелей, цепей (цепь – последовательное объединение нескольких туннелей) и мостов (мост выполняет маршрутизацию пакетов между отдельными цепями), что позволяет этой архитектуре легко масштабироваться. Hyper. Transport упрощает внутрисистемные сообщения (передачи) посредством замены существующего физического уровня передачи существующих шин и мостов, а также снижает количество узких мест и задержек. При этом Hyper. Transport характеризуется также малым числом выводов (low pin counts) и низкой стоимостью внедрения.

Hyper. Transport Самые известные решения c использованием Hyper. Transport: шина, созданная по технологии Hyper. Transport, является основной шиной, используемой в процессорах восьмого поколения компании AMD – Athlon 64 и Opteron, а также внутри поддерживающих их устройств: концентратора вводавывода (I/O hub) AMD-8111, AMD-8131 PCI-X tunnel и AMD-8151 AGP 3. 0 graphics tunnel Si. Packets предлагает мост между Hyper. Transport и PCI (Hyper. Transport-to-PCI bridge)7 соединение между северным и южным мостами в чипсетах NVIDIA n. Force (n. Force 6) платформенная архитектура обработки данных NVIDIA (NVIDIA n. Force Platform Processing Architecture), включающая встроенный графический процессор NVIDIA (NVIDIA n. Force Integrated Graphics Processor (IGP) и процессор передачи данных NVIDIA (NVIDIA n. Force Media and Communications Processor (MCP) соединение между мостами в чипсете ATI Radeon® Xpress 200 для процессоров AMD консольный чипсет игровой приставки Xbox фирмы Microsoft (Microsoft Xbox) системный контроллер Server. Works HT-2000 Hyper. Transport™ System. I/O™ Controller компьютеры фирмы Apple с процессором Power. PC G 5

Шина Нyper. Тransport , AMD Opteron

ISA (от англ. Industry Standard Architecture, ISA bus, произносится как ай-сэй) — 8 -ми или 16 -ти разрядная шина ввода/вывода IBM PCсовместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62 -х или 98 контактного разъёма на материнской плате.

PCI – Peripheral Component Interconnect (дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) PCI-устройства с точки зрения пользователя самонастраиваемы (Plug and Play). После старта компьютера системное программное обеспечение обследует конфигурационное пространство PCI каждого устройства, подключённого к шине, и распределяет ресурсы. Каждое устройство может затребовать до семи диапазонов в адресном прострастве памяти PCI или в адресном пространстве ввода-вывода PCI. Кроме того, устройства могут иметь ПЗУ, содержащее исполняемый код для процессоров x 86 или PA-RISC, Open Firmware (системное ПО компьютеров на базе SPARC и Power. PC) или драйвер EFI. Настройка прерываний осуществляется также системным программным обеспечением (в отличие от шины ISA, где настройка прерываний осуществлялась переключателями на карте). Запрос на прерывание на шине PCI передаётся с помощью изменения уровня сигнала на одной из линий IRQ, поэтому имеется возможность работы нескольких устройств с одной линией запроса прерывания; обычно системное ПО пытается выделить каждому устройству отдельное прерывание для увеличения производительности.

Шины PCI Разъём 32 -разрядной PCI на материнской плате Разъём 64 -разрядной PCI в Power Macintosh G 4

Спецификация шины PCI частота шины — 33, 33 МГц или 66, 66 МГц, передача синхронная; разрядность шины — 32 или 64 бита, шина мультиплексированная (адрес и данные передаются по одним и тем же линиям); пиковая пропускная способность для 32 -разрядного варианта, работающего на частоте 33, 33 МГц — 133 Мбайт/с; адресное пространство памяти — 32 бита (4 байта); адресное пространство портов ввода-вывода — 32 бита (4 байта); конфигурационное адресное пространство (для одной функции) 256 байт; * напряжение 3, 3 или 5 В.

Версии PCI AGP – разработана на базе PCI 2. 1 и предназначена для использования с графическими адаптерами, характеризуется отсутствием арбитража интерфейса, то есть допускается подключение к этой шине только одного устройства, также устранена мультиплексированность PCI-X – ускоренная до 133 МГц (также выпускались варианты с 266 и 533 МГц) шина PCI 2. 2 с обязательно 64 -битной разрядностью интерфейса Compact-PCI – системная шина, широко используемая в промышленной автоматике. Электрически шина соответствует обычной PCI и обычно использует тот же набор микросхем, но физически разъём выполнен по-другому, что позволяет использовать «горячее» подключение плат mini-PCI – применяется в портативных компьютерах Card Bus (32 -разрядная версия стандарта PCMCIA, допускающая «горячее» подключение)

PCI-Express PCI Express или PCIe или PCI-E, (также известная как 3 GIO for 3 rd Generation I/O; ) — компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. PCI Express является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором. Шиной PCI Express поддерживается: горячая замена карт; гарантированная полоса пропускания (Qo. S); управление энергопотреблением; контроль целостности передаваемых данных.

Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link и состоит из одного (называемого 1 x) или нескольких (2 x, 4 x, 8 x, 12 x, 16 x и 32 x) двунаправленных последовательных соединений lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение 1 x.

Пропускная способность шины PCI Express с разным количеством связей Число линий PCI Express lane count) Пропускная способность соединения (link) в одном направлении Суммарная пропускная способность соединения (link) 1 250 Мбайт/с 500 Мбайт/с 2 500 Мбайт/с 1 Гбайт/с 4 1 Гбайт/с 2 Гбайт/с 8 2 Гбайт/с 4 Гбайт/с 16 4 Гбайт/с 8 Гбайт/с 32 8 Гбайт/с 6 Гбайт/с

Использование шин и устройств PCI Express. Шины (links) PCI Express показаны оранжевым цветом

Отличия архитектур

IEEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, LPT международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера. В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления)

Последовательный порт После довательный порт или COM-порт — двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией. Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом(в отличие от параллельного порта). Наиболее часто для последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232 C. Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для сканера, модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем.

Ir. DA — Infrared Data Association ИК-порт, Инфракрасный порт - группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве носителя. Является разновидностью атмосферной оптической линии связи ближнего радиуса действия.

USB (англ. Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина, предназначенная для подключения периферийных устройств. Шина USB представляет собой последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB. К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда» , в том числе и концентраторы, к которым можно еще присоединить 127 устройств

IEEE 1394 (Fire. Wire, i-Link) — последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

SCSI (англ. Small Computer System Interface, ) — интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д. Раньше имел неофициальное название Shugart Computer Systems Interface в честь создателя Алана Ф. Шугарта