Λεωφορεία προσωπικών υπολογιστών. Πρότυπα συστήματος και τοπικών λεωφορείων - περίληψη
Μοντέρνο υπολογιστικά συστήματαχαρακτηρίζεται από:
□ ταχεία αύξηση της ταχύτητας των μικροεπεξεργαστών και ορισμένων εξωτερικών συσκευών (για παράδειγμα, για εμφάνιση ψηφιακών βίντεο πλήρους οθόνηςμε υψηλή ποιότητα που απαιτείται διακίνηση 22 MB/s);
□ η εμφάνιση προγραμμάτων που απαιτούν εκτέλεση μεγάλη ποσότηταλειτουργίες διεπαφής (για παράδειγμα, προγράμματα επεξεργασίας γραφικών στα Windows, πολυμέσα).
Υπό αυτές τις συνθήκες, η απόδοση των λεωφορείων επέκτασης που εξυπηρετούσαν πολλές συσκευές ταυτόχρονα δεν ήταν αρκετή για άνετη εργασία για τους χρήστες, καθώς οι υπολογιστές άρχισαν να "σκέφτονται" για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι προγραμματιστές διασύνδεσης έχουν ακολουθήσει το δρόμο της δημιουργίας τοπικών λεωφορείων που συνδέονται απευθείας με το δίαυλο MP, λειτουργώντας στη συχνότητα ρολογιού MP (αλλά όχι στην εσωτερική συχνότητα λειτουργίας του) και παρέχοντας επικοινωνία με ορισμένες συσκευές υψηλής ταχύτητας εξωτερικές του MP: το κύριο και εξωτερική μνήμη, συστήματα βίντεο κ.λπ.
Υπάρχουν πλέον τρία βασικά καθολικά πρότυπα τοπικού διαύλου: VLB, PCI και AGP.
Λεωφορείο VLB(VL-bus, VESA Local Bus)εισήχθη το 1992 από την Ένωση Προτύπων ηλεκτρονικών βίντεο (VESA - εμπορικό σήμα Video Electronics Standards Association) και για το λόγο αυτό ονομάζεται συχνά δίαυλος VESA. Ο δίαυλος VLB είναι ουσιαστικά μια επέκταση του εσωτερικού διαύλου MP για επικοινωνία με τον προσαρμογέα βίντεο και, λιγότερο συχνά, με σκληρός δίσκος, κάρτες πολυμέσων, προσαρμογέα δικτύου. Το πλάτος του διαύλου για δεδομένα είναι 32 bit, για τη διεύθυνση - 30, πραγματική ταχύτηταμεταφορά δεδομένων μέσω VLB - 80 MB/s, θεωρητικά εφικτό - 132 MB/s (στην έκδοση 2 - 400 MB/s).
Μειονεκτήματα του διαύλου VLB:
□ στόχευση μόνο MP 80386, 80486 (δεν έχει προσαρμοστεί για επεξεργαστές κλάσης Pentium).
□ αυστηρή εξάρτηση από τη συχνότητα ρολογιού του MP (κάθε δίαυλος VLB έχει σχεδιαστεί μόνο για συγκεκριμένη συχνότητα έως 33 MHz).
□ μικρός αριθμός συνδεδεμένων συσκευών - μόνο 4 συσκευές μπορούν να συνδεθούν στο δίαυλο VLB.
□ δεν υπάρχει διαιτησία διαύλου - υπάρχουν διενέξεις μεταξύ συνδεδεμένων συσκευών.
Δίαυλος PCI(Διασύνδεση περιφερειακών εξαρτημάτων,σύνδεση εξωτερικών εξαρτημάτων) - η πιο κοινή και καθολική διεπαφή για σύνδεση διάφορες συσκευές. Αναπτύχθηκε το 1993 από την Intel. Ο δίαυλος PCI είναι πολύ πιο ευέλικτος από το VLB. επιτρέπει τη σύνδεση έως και 10 συσκευών. έχει τον δικό του προσαρμογέα, επιτρέποντάς του να ρυθμιστεί ώστε να λειτουργεί με οποιοδήποτε MP από 80486 έως σύγχρονα Pentium. Συχνότητα ρολογιού PCI - 33 MHz, πλάτος bit - 32 bit για δεδομένα και 32 bit για διεύθυνση, επεκτάσιμο σε 64 bit, θεωρητική απόδοση 132 MB/s και στην έκδοση 64 bit - 264 MB/s. Η τροποποίηση 2.1 του τοπικού διαύλου PCI λειτουργεί σε συχνότητα ρολογιού έως και 66 MHz και, στα 64 bit, έχει απόδοση έως και 528 MB/s. Υποστηρίζονται λειτουργίες Βύσμα καιΑναπαραγωγή, Mastering διαύλου και αυτόματη διαμόρφωση προσαρμογέων.
Δομικά, ο σύνδεσμος διαύλου είναι πλακέτα συστήματοςαποτελείται από δύο διαδοχικά τμήματα των 64 επαφών (η καθεμία με το δικό της κλειδί). Χρησιμοποιώντας αυτή τη διεπαφή, οι κάρτες γραφικών συνδέονται στη μητρική πλακέτα, κάρτες ήχου, μόντεμ, ελεγκτές SCSI και άλλες συσκευές. Συνήθως, μια μητρική πλακέτα έχει πολλές υποδοχές PCI. Ο δίαυλος PCI, αν και τοπικός, εκτελεί επίσης πολλές από τις λειτουργίες ενός διαύλου επέκτασης. Οι δίαυλοι επέκτασης ISA, EISA, MCA (και είναι συμβατοί με αυτούς), παρουσία διαύλου PCI, συνδέονται όχι απευθείας στο MP (όπως συμβαίνει όταν χρησιμοποιείτε τον δίαυλο VLB), αλλά στον ίδιο τον δίαυλο PCI ( μέσω διεπαφής επέκτασης). Χάρη σε αυτή τη λύση, ο δίαυλος είναι ανεξάρτητος από τον επεξεργαστή (σε αντίθεση με το VLB) και μπορεί να λειτουργεί παράλληλα με τον δίαυλο επεξεργαστή χωρίς να έχει πρόσβαση σε αυτόν για αιτήματα. Ωστόσο, το φορτίο του διαύλου επεξεργαστή μειώνεται σημαντικά. Για παράδειγμα, ο επεξεργαστής λειτουργεί με τη μνήμη συστήματος ή τη μνήμη cache, και αυτή τη στιγμή μέσω του δικτύου HDDοι πληροφορίες είναι γραμμένες. Διαμόρφωση συστήματος με Δίαυλος PCIφαίνεται στο Σχ. 5.8.
Λεωφορείο AGP(Θύρα Accelerated Graphics -θύρα επιταχυνόμενων γραφικών) - μια διεπαφή για τη σύνδεση ενός προσαρμογέα βίντεο σε έναν ξεχωριστό κορμό AGP που διαθέτει
Κεφάλαιο 5. Μικροεπεξεργαστές και μητρικές πλακέτες
έξοδο απευθείας στη μνήμη του συστήματος. Αναπτύχθηκε ένας δίαυλος βασισμένος στο πρότυπο PCI v2.1. Ο δίαυλος AGP μπορεί να λειτουργήσει σε ταχύτητες διαύλου συστήματος έως και 133 MHz και παρέχει τους υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς γραφικών. Η μέγιστη απόδοση του στη λειτουργία τετραπλού πολλαπλασιασμού AGP4x (4 μπλοκ δεδομένων μεταφέρονται ανά κύκλο ρολογιού) είναι 1066 MB/s και στη λειτουργία οκταδικού πολλαπλασιασμού AGP8x είναι 2112 MB/s. Σε σύγκριση με το δίαυλο PCI, ο δίαυλος AGP εξαλείφει την πολυπλεξία των γραμμών διευθύνσεων και δεδομένων (στο PCI, για να μειωθεί το κόστος σχεδιασμού, η διεύθυνση και τα δεδομένα μεταδίδονται στις ίδιες γραμμές) και ενισχύει τη διοχέτευση των λειτουργιών ανάγνωσης-εγγραφής, οι οποίες εξαλείφει την επίδραση των καθυστερήσεων στις μονάδες μνήμης στην ταχύτητα εκτέλεσης αυτών των λειτουργιών.
Ρύζι. 5.8. Διαμόρφωση συστήματος PCI
Ο δίαυλος AGP έχει δύο τρόπους λειτουργίας: DMAΚαι Εκτέλεση.Στη λειτουργία DMA, η κύρια μνήμη είναι η μνήμη της κάρτας βίντεο. Γραφικά αντικείμενααποθηκευμένο στη μνήμη του συστήματος, αλλά αντιγράφηκε σε τοπική μνήμηκαρτέλλες. Η ανταλλαγή πραγματοποιείται σε μεγάλα διαδοχικά πακέτα. Στη λειτουργία εκτέλεσης, η μνήμη συστήματος και η τοπική μνήμη της κάρτας βίντεο είναι λογικά ίσες. Τα αντικείμενα γραφικών δεν αντιγράφονται στην τοπική μνήμη, αλλά επιλέγονται απευθείας από τη μνήμη συστήματος. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να επιλέξετε σχετικά μικρά τυχαία τοποθετημένα κομμάτια από τη μνήμη. Δεδομένου ότι η μνήμη του συστήματος εκχωρείται δυναμικά, σε μπλοκ 4 KB, αυτή τη λειτουργίαΓια να διασφαλιστεί η αποδεκτή απόδοση, παρέχεται ένας μηχανισμός που αντιστοιχίζει τις διαδοχικές διευθύνσεις των θραυσμάτων πραγματικές διευθύνσεις 4 KB μπλοκ ανά μνήμη συστήματος. Αυτή η διαδικασία εκτελείται χρησιμοποιώντας έναν ειδικό πίνακα (Graphic Address Re-mapping Table ή GART) που βρίσκεται στη μνήμη. Η διεπαφή έχει σχεδιαστεί ως ξεχωριστή υποδοχή στην οποία είναι εγκατεστημένος ένας προσαρμογέας βίντεο AGP.
Δημοσιεύτηκε στο ref.rf
Η διαμόρφωση του συστήματος με το δίαυλο AGP φαίνεται στο Σχ. 5.9.
Εσωτερικό σύστημα και περιφερειακές διεπαφές
Ρύζι. 5.9. Διαμόρφωση συστήματος με δίαυλο AGP
Όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω σχετικά με τα ελαστικά συνοψίζονται στον πίνακα. 5.4. Πίνακας 5.4. Κύρια χαρακτηριστικά των ελαστικών
Τοπικά λεωφορεία - έννοια και τύποι. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά της κατηγορίας "Τοπικά λεωφορεία" 2017, 2018.
Με την αύξηση των συχνοτήτων ρολογιού και του βάθους bit των επεξεργαστών, προέκυψε ένα επείγον πρόβλημα στην αύξηση της ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων στους διαύλους (ποιο είναι το νόημα να χρησιμοποιείτε μια πέτρα με συχνότητα ρολογιού, ας πούμε, 66 MHz, εάν ο δίαυλος λειτουργεί σε συχνότητα μόνο 8,33 MHz). Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως το πληκτρολόγιο ή το ποντίκι, η υψηλή ταχύτητα είναι άχρηστη. Αλλά μηχανικοί από κατασκευαστές πλακών επέκτασης ήταν έτοιμοι να παράγουν συσκευές με ταχύτητες που τα λεωφορεία δεν μπορούσαν να παρέχουν.
ΣΕ
βρέθηκε η ακόλουθη διέξοδος από αυτή την κατάσταση: μέρος των πράξεων ανταλλαγής δεδομένων που απαιτούν υψηλές ταχύτητες, θα πρέπει να πραγματοποιείται όχι μέσω τυπικών υποδοχών διαύλου I/O, αλλά μέσω πρόσθετων διεπαφών υψηλής ταχύτητας - του διαύλου επεξεργαστή, με τον ίδιο περίπου τρόπο όπως η σύνδεση εξωτερική κρυφή μνήμη.
Το γεγονός είναι ότι αυτές οι διεπαφές πολύ υψηλής ταχύτητας συνδέονται με το δίαυλο επεξεργαστή. Από αυτό προκύπτει ότι οι συνδεδεμένες πλακέτες θα έχουν απευθείας πρόσβαση στον επεξεργαστή μέσω του διαύλου του. Αυτό το σχέδιο ονομάστηκε τοπικό λεωφορείο (LB, Τοπικό Λεωφορείο). Το τοπικό λεωφορείο δεν αντικατέστησε τα προηγούμενα πρότυπα, αλλά τα συμπλήρωσε. Το σχήμα δείχνει τη διαφορά μεταξύ μιας συμβατικής αρχιτεκτονικής και μιας αρχιτεκτονικής τοπικού λεωφορείου. Παρεμπιπτόντως, τα πρώτα λεωφορεία ISA ήταν τοπικά, αλλά όταν η συχνότητα ρολογιού τους ξεπέρασε τα 8 MHz, έγινε διαχωρισμός.
Οι κύριοι δίαυλοι στον υπολογιστή εξακολουθούσαν να είναι ISA ή EISA, αλλά προστέθηκαν σε αυτούς μία ή περισσότερες υποδοχές τοπικού διαύλου. Αρχικά, αυτές οι υποδοχές χρησιμοποιήθηκαν σχεδόν αποκλειστικά για την εγκατάσταση προσαρμογέων βίντεο και μέχρι το 1992, είχαν αναπτυχθεί αρκετές μη συμβατές επιλογές τοπικού διαύλου, τα αποκλειστικά δικαιώματα των οποίων ανήκαν στους κατασκευαστές.
Αυτή η ποικιλομορφία εμπόδιζε την εξάπλωση των τοπικών λεωφορείων, έτσι η VESA (Video Electronic Standard Association), που εκπροσωπούσε περισσότερες από 100 εταιρείες, πρότεινε την προδιαγραφή VESA Local Bus (VL-bus ή VLB) τον Αύγουστο του 1992, η οποία δεν άλλαξε, αλλά συμπλήρωσε τα υπάρχοντα πρότυπα. Ο δίαυλος VLB σχεδιάστηκε για να αυξάνει το εύρος ζώνης μεταξύ του κύριου επεξεργαστή και της κάρτας βίντεο προσθέτοντας απλώς αρκετές νέες τοπικές υποδοχές υψηλής ταχύτητας στους κύριους διαύλους. Η κύρια λειτουργία για την οποία προοριζόταν ο νέος δίαυλος ήταν η ανταλλαγή δεδομένων με τον προσαρμογέα βίντεο.
Ήταν ένας δίαυλος 32-bit που χρησιμοποιούσε τον τρίτο και τον τέταρτο σύνδεσμο ως επέκταση της κανονικής υποδοχής ISA. Ο δίαυλος λειτουργούσε σε ονομαστική συχνότητα 33 MHz και παρείχε σημαντική αύξηση στην απόδοση σε σύγκριση με το ISA. Στη συνέχεια, ο δίαυλος VLB άρχισε να χρησιμοποιείται από κατασκευαστές ελεγκτών σκληροι ΔΙΣΚΟΙκαι άλλες συσκευές που απαιτούν μεταφορά δεδομένων υψηλής ταχύτητας. Παρήχθησαν ακόμη και 100 megabit Ελεγκτές Ethernetμε λεωφορείο VLB. Η ευρεία χρήση του διαύλου VESA οφείλεται στο σχετικά χαμηλό κόστος και τη συμβατότητά του από πάνω προς τα κάτω με τον προκάτοχό του, τον δίαυλο ISA. Ο σύνδεσμος VLB είναι ένας σύνδεσμος ISA με "συνέχεια".
Τα κύρια χαρακτηριστικά του VL-bus είναι:
Υποστήριξη για επεξεργαστές της σειράς 80386 και 80486 Ο δίαυλος έχει σχεδιαστεί για χρήση σε συστήματα ενός επεξεργαστή, ενώ η προδιαγραφή προβλέπει τη δυνατότητα υποστήριξης μη συμβατών με x86 επεξεργαστών χρησιμοποιώντας ένα τσιπ γέφυρας.
Ο μέγιστος αριθμός πλοιάρχων διαύλου είναι 3 (χωρίς τον ελεγκτή διαύλου). Εάν είναι απαραίτητο, είναι δυνατή η εγκατάσταση πολλών υποσυστημάτων για υποστήριξη περισσότεροκύριος. Αν και ο δίαυλος σχεδιάστηκε αρχικά για να υποστηρίζει ελεγκτές βίντεο, μπορεί επίσης να υποστηρίξει άλλες συσκευές (για παράδειγμα, σκληροί ελεγκτέςδίσκος);
Ωστόσο, επιτρέπεται η λειτουργία διαύλου σε συχνότητες έως 66 MHz Ηλεκτρικά ΧαρακτηριστικάΟι υποδοχές διαύλου VL το περιορίζουν στα 50 MHz (αυτός ο περιορισμός, φυσικά, δεν ισχύει για συσκευές που είναι ενσωματωμένες στη μητρική πλακέτα).
Ο αμφίδρομος δίαυλος δεδομένων 32 bit υποστηρίζει επίσης επικοινωνία 16 bit. Η προδιαγραφή περιλαμβάνει τη δυνατότητα ανταλλαγής 64-bit.
Η υποστήριξη DMA παρέχεται μόνο για πλοιάρχους λεωφορείων. Ο δίαυλος δεν υποστηρίζει ειδικούς "εκκινητές" DMA.
μέγιστο θεωρητικό εύρος ζώνης διαύλου 160 Mb/s (σε συχνότητα διαύλου 50 MHz), τυπικό - 107 Mb/s σε συχνότητα 33 MHz.
υποστήριξη για λειτουργία ανταλλαγής παρτίδων (για μητρικές πλακέτες 80486 που υποστηρίζουν αυτήν τη λειτουργία). Χρησιμοποιούνται πέντε γραμμές για τον προσδιορισμό του τύπου και της ταχύτητας του επεξεργαστή, ενώ το σήμα Burst Last (BLAST#) χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση αυτής της λειτουργίας. Για συστήματα που δεν υποστηρίζουν αυτήν τη λειτουργία, η γραμμή ορίζεται στο 0.
χρησιμοποιώντας μια υποδοχή MCA 58 ακίδων. Υποστηρίζονται έως και 3 υποδοχές (σε περίπου διαύλους 50 MHz, μπορεί να εγκατασταθεί μόνο 1 υποδοχή). Η υποδοχή διαύλου VL είναι εγκατεστημένη σε μια γραμμή πίσω από τις υποδοχές ISA/EISA/MCA, επομένως όλες οι γραμμές αυτών των λεωφορείων είναι διαθέσιμες σε πίνακες VL.
υποστήριξη ως ενσωματωμένη προσωρινή μνήμη επεξεργαστήκαι τη μνήμη cache στη μητρική πλακέτα. Η τάση τροφοδοσίας είναι 5 V. Υποστηρίζονται συσκευές με έξοδο 3,3 V με την προϋπόθεση ότι μπορούν να χειριστούν είσοδο 5 V.
Αυτός ο δίαυλος 32/32-bit σχεδιάστηκε για μηχανές με επεξεργαστές 386, 486 και Pentium. Ο δίαυλος VLB χρησιμοποιείται ευρέως σε 486 μητρικές πλακέτες. Αυτή η περίσταση επιβάλλει σημαντικούς περιορισμούς στις κάρτες επέκτασης VLB - οι παράμετροι χρόνου και φορτίου πρέπει να τηρούνται αυστηρά. Όπως υποδεικνύεται στις οδηγίες για πολλές μητρικές πλακέτες, ο αριθμός των καρτών VLB σε συχνότητα ρολογιού 25 MHz δεν πρέπει να υπερβαίνει τις τρεις, στα 33 MHz - δύο, στα 40 και 50 MHz - μία. Εάν παραβιαστούν αυτές οι απαιτήσεις, το σύστημα θα είναι ασταθές επειδή έχει ξεπεραστεί η χωρητικότητα φορτίου του επεξεργαστή.
Για να υπολογίσετε την ταχύτητα του διαύλου, μπορείτε να κάνετε τον ακόλουθο υπολογισμό: εάν η κάρτα επέκτασης λειτουργεί σε συχνότητα 50 MHz, τότε το εύρος ζώνης του διαύλου θα είναι ίσο με 32 * 50 * 10 6 = 1,6 * 10 9 Mbit/s = 200 MB /s, που είναι αρκετά. Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι μια τέτοια ταχύτητα δεν μπορεί σχεδόν ποτέ να χρησιμοποιηθεί, καθώς τα δεδομένα από τη μνήμη βίντεο δεν μπορούν να διαβαστούν με τέτοια ταχύτητα. Επιπλέον, κατά την πρόσβαση στην κάρτα VLB, ο επεξεργαστής δεν μπορεί να κάνει τίποτα άλλο, όσο αργή κι αν είναι η συσκευή σε αυτήν την κάρτα (για παράδειγμα, σειριακή θύρα).
Το VL-bus ήταν μια τεράστια βελτίωση σε σχέση με το ISA τόσο στην απόδοση όσο και στη σχεδίαση. Ένα από τα πλεονεκτήματα του διαύλου ήταν ότι επέτρεπε τη δημιουργία καρτών που λειτουργούσαν με υπάρχοντα chipsets και δεν περιείχαν μεγάλο αριθμό ακριβών κυκλωμάτων λογικής ελέγχου. Ως αποτέλεσμα, οι κάρτες VL ήταν φθηνότερες από παρόμοιες κάρτες EISA. Ωστόσο, αυτό το ελαστικό δεν ήταν χωρίς μειονεκτήματα, τα κυριότερα είναι τα ακόλουθα:
στόχευση επεξεργαστή 486. Το VL-bus είναι συνδεδεμένο με τον δίαυλο επεξεργαστή 80486, ο οποίος είναι διαφορετικός από τους διαύλους Pentium και Pentium Pro/Pentium II.
περιορισμένη απόδοση. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η πραγματική συχνότητα διαύλου VL δεν υπερβαίνει τα 50 MHz. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιείτε επεξεργαστές με πολλαπλασιαστή συχνότητας, ο δίαυλος χρησιμοποιεί την κύρια συχνότητα (για παράδειγμα, για το 486DX2-66 η συχνότητα διαύλου θα είναι 33 MHz).
περιορισμοί κυκλώματος. Η ποιότητα των σημάτων που μεταδίδονται μέσω του διαύλου του επεξεργαστή υπόκειται σε πολύ αυστηρές απαιτήσεις, οι οποίες μπορούν να ικανοποιηθούν μόνο με ορισμένες παραμέτρους φορτίου για κάθε γραμμή διαύλου. Με σύμφωνα με την Intel, η εγκατάσταση ανεπαρκώς προσεκτικά σχεδιασμένων πλακών VL μπορεί να οδηγήσει όχι μόνο σε απώλεια δεδομένων και διαταραχές συγχρονισμού, αλλά και σε βλάβη του συστήματος.
περιορίζοντας τον αριθμό των σανίδων. Αυτός ο περιορισμός προκύπτει επίσης από την ανάγκη συμμόρφωσης με τους περιορισμούς φορτίου σε κάθε γραμμή.
Η δημοτικότητα του ελαστικού VLB διήρκεσε μέχρι το 1994. κύριο χαρακτηριστικόΤο ελαστικό, το οποίο επέτρεψε την επίτευξη υψηλών επιδόσεων, ήταν και ο λόγος για την απόσυρση της VLB από την αγορά. Ο δίαυλος ήταν μια άμεση επέκταση του διαύλου επεξεργαστή/μνήμης 486, που λειτουργούσε με την ίδια ταχύτητα με τον επεξεργαστή (εξ ου και το όνομα τοπικός δίαυλος). Απευθείας σύνδεσησημαίνει ότι η σύνδεση είναι επίσης μεγάλος αριθμόςΟι συσκευές διέτρεχαν τον κίνδυνο παρεμβολής στον ίδιο τον επεξεργαστή, ειδικά εάν τα σήματα περνούσαν από την υποδοχή. Η VESA συνέστησε τη χρήση όχι περισσότερων από δύο υποδοχές σε ταχύτητες ρολογιού 33 MHz ή τρεις υποδοχές εάν χρησιμοποιούσαν αποκλειστικό buffer. Σε υψηλότερες ταχύτητες ρολογιού, δεν πρέπει να συνδέονται περισσότερες από δύο συσκευές και στα 50 MHz, και οι δύο συσκευές VLB θα πρέπει να είναι ενσωματωμένες στη μητρική πλακέτα.
Δεδομένου ότι ο δίαυλος VLB λειτουργεί συγχρονισμένα με τον επεξεργαστή, η αύξηση της συχνότητας του επεξεργαστή οδήγησε σε προβλήματα με τα περιφερειακά VLB. Όσο πιο γρήγορα απαιτούνταν να λειτουργούν τα περιφερειακά, τόσο πιο ακριβά ήταν λόγω των δυσκολιών που συνδέονται με την παραγωγή εξαρτημάτων υψηλής ταχύτητας. Λίγες συσκευές VLB υποστήριζαν ταχύτητες πάνω από 40 MHz.
Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα χαρακτηρίζονται από:
□ ταχεία αύξηση της ταχύτητας των μικροεπεξεργαστών και ορισμένων εξωτερικών συσκευών (για παράδειγμα, για την προβολή ψηφιακού βίντεο πλήρους οθόνης με υψηλή ποιότητα, απαιτείται εύρος ζώνης 22 MB/s).
□ η εμφάνιση προγραμμάτων που απαιτούν μεγάλο αριθμό λειτουργιών διεπαφής (για παράδειγμα, προγράμματα επεξεργασίας γραφικών στα Windows, πολυμέσα).
Υπό αυτές τις συνθήκες, η απόδοση των λεωφορείων επέκτασης που εξυπηρετούσαν πολλές συσκευές ταυτόχρονα δεν ήταν αρκετή για άνετη εμπειρία χρήστη, αφού οι υπολογιστές άρχισαν να «σκέφτονται» για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι προγραμματιστές διεπαφής έχουν ακολουθήσει το δρόμο της δημιουργίας τοπικών λεωφορείων που συνδέονται απευθείας με το δίαυλο MP, λειτουργώντας στη συχνότητα ρολογιού MP (αλλά όχι στην εσωτερική συχνότητα λειτουργίας του) και παρέχοντας επικοινωνία με ορισμένες συσκευές υψηλής ταχύτητας εξωτερικές του MP: κύρια και εξωτερική μνήμη , συστήματα βίντεο κ.λπ. .δ.
Επί του παρόντος, υπάρχουν τρία βασικά καθολικά πρότυπα τοπικού διαύλου: VLB, PCI και AGP.
Λεωφορείο VLB(VL-bus, VESA Local Bus)εισήχθη το 1992 από το Video Electronics Standards Association (VESA - σήμα κατατεθέν του Video Electronics Standards Association) και ως εκ τούτου ονομάζεται συχνά δίαυλος VESA. Ο δίαυλος VLB είναι ουσιαστικά μια επέκταση του εσωτερικού διαύλου MP για επικοινωνία με προσαρμογέα βίντεο και, λιγότερο συχνά, με σκληρό δίσκο, κάρτες πολυμέσων και προσαρμογέα δικτύου. Το πλάτος του διαύλου για δεδομένα είναι 32 bit, για τη διεύθυνση - 30, η πραγματική ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων μέσω VLB είναι 80 MB/s, θεωρητικά εφικτό - 132 MB/s (στην έκδοση 2 - 400 MB/s).
Μειονεκτήματα του διαύλου VLB:
□ στόχευση μόνο MP 80386, 80486 (δεν έχει προσαρμοστεί για επεξεργαστές κλάσης Pentium).
□ αυστηρή εξάρτηση από τη συχνότητα ρολογιού του MP (κάθε δίαυλος VLB έχει σχεδιαστεί μόνο για συγκεκριμένη συχνότητα έως 33 MHz).
□ μικρός αριθμός συνδεδεμένων συσκευών - μόνο 4 συσκευές μπορούν να συνδεθούν στο δίαυλο VLB.
□ δεν υπάρχει διαιτησία διαύλου - ενδέχεται να υπάρχουν διενέξεις μεταξύ συνδεδεμένων συσκευών.
Δίαυλος PCI(Διασύνδεση περιφερειακών εξαρτημάτων,σύνδεση εξωτερικών στοιχείων) είναι η πιο κοινή και καθολική διεπαφή για τη σύνδεση διαφόρων συσκευών. Αναπτύχθηκε το 1993 από την Intel. Ο δίαυλος PCI είναι πολύ πιο ευέλικτος από το VLB. επιτρέπει τη σύνδεση έως και 10 συσκευών. έχει τον δικό του προσαρμογέα, επιτρέποντάς του να ρυθμιστεί ώστε να λειτουργεί με οποιοδήποτε MP από το 80486 έως το σύγχρονο Pentium. Η ταχύτητα ρολογιού PCI είναι 33 MHz, το πλάτος bit είναι 32 bit για δεδομένα και 32 bit για διευθύνσεις, με δυνατότητα επέκτασης σε 64 bit, η θεωρητική απόδοση είναι 132 MB/s και στην έκδοση 64 bit - 264 MB/s. Η τροποποίηση 2.1 του τοπικού διαύλου PCI λειτουργεί σε συχνότητα ρολογιού έως και 66 MHz και, στα 64 bit, έχει απόδοση έως και 528 MB/s. Υποστηρίζονται οι λειτουργίες Plug and Play, Bus Mastering και αυτόματης διαμόρφωσης προσαρμογέα.
Δομικά, ο σύνδεσμος διαύλου στην πλακέτα συστήματος αποτελείται από δύο διαδοχικά τμήματα 64 επαφών (το καθένα με το δικό του κλειδί). Χρησιμοποιώντας αυτήν τη διεπαφή, κάρτες γραφικών, κάρτες ήχου, μόντεμ, ελεγκτές SCSI και άλλες συσκευές συνδέονται στη μητρική πλακέτα. Συνήθως, μια μητρική πλακέτα έχει πολλές υποδοχές PCI. Ο δίαυλος PCI, αν και τοπικός, εκτελεί επίσης πολλές από τις λειτουργίες ενός διαύλου επέκτασης. Οι δίαυλοι επέκτασης ISA, EISA, MCA (και είναι συμβατοί με αυτούς), παρουσία διαύλου PCI, συνδέονται όχι απευθείας στο MP (όπως συμβαίνει όταν χρησιμοποιείτε τον δίαυλο VLB), αλλά στον ίδιο τον δίαυλο PCI ( μέσω διεπαφής επέκτασης). Χάρη σε αυτή τη λύση, ο δίαυλος είναι ανεξάρτητος από τον επεξεργαστή (σε αντίθεση με το VLB) και μπορεί να λειτουργεί παράλληλα με τον δίαυλο επεξεργαστή χωρίς να έχει πρόσβαση σε αυτόν για αιτήματα. Έτσι, το φορτίο του διαύλου επεξεργαστή μειώνεται σημαντικά. Για παράδειγμα, ο επεξεργαστής λειτουργεί με τη μνήμη συστήματος ή την προσωρινή μνήμη και αυτή τη στιγμή οι πληροφορίες εγγράφονται στον σκληρό δίσκο μέσω του δικτύου. Η διαμόρφωση του συστήματος διαύλου PCI φαίνεται στην Εικ. 5.8.
Λεωφορείο AGP(Θύρα Accelerated Graphics -θύρα επιταχυνόμενων γραφικών) - μια διεπαφή για τη σύνδεση ενός προσαρμογέα βίντεο σε έναν ξεχωριστό κορμό AGP που διαθέτει
Κεφάλαιο 5. Μικροεπεξεργαστές και μητρικές πλακέτες
έξοδο απευθείας στη μνήμη του συστήματος. Αναπτύχθηκε ένας δίαυλος βασισμένος στο πρότυπο PCI v2.1. Ο δίαυλος AGP μπορεί να λειτουργήσει σε ταχύτητες διαύλου συστήματος έως και 133 MHz και παρέχει τους υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς γραφικών. Η μέγιστη απόδοση του στη λειτουργία τετραπλού πολλαπλασιασμού AGP4x (4 μπλοκ δεδομένων μεταφέρονται ανά κύκλο ρολογιού) είναι 1066 MB/s και στη λειτουργία οκταδικού πολλαπλασιασμού AGP8x είναι 2112 MB/s. Σε σύγκριση με το δίαυλο PCI, ο δίαυλος AGP εξαλείφει την πολυπλεξία των γραμμών διευθύνσεων και δεδομένων (στο PCI, για να μειωθεί το κόστος σχεδιασμού, η διεύθυνση και τα δεδομένα μεταδίδονται στις ίδιες γραμμές) και ενισχύει τη διοχέτευση των λειτουργιών ανάγνωσης-εγγραφής, οι οποίες εξαλείφει τον αντίκτυπο των καθυστερήσεων στις μονάδες μνήμης στην ταχύτητα εκτέλεσης αυτών των λειτουργιών.
Ρύζι. 5.8. Διαμόρφωση συστήματος PCI
Ο δίαυλος AGP έχει δύο τρόπους λειτουργίας: DMAΚαι Εκτέλεση.Στη λειτουργία DMA, η κύρια μνήμη είναι η μνήμη της κάρτας βίντεο. Τα αντικείμενα γραφικών αποθηκεύονται στη μνήμη του συστήματος, αλλά αντιγράφονται στην τοπική μνήμη της κάρτας πριν από τη χρήση. Η ανταλλαγή πραγματοποιείται σε μεγάλα διαδοχικά πακέτα. Στη λειτουργία εκτέλεσης, η μνήμη συστήματος και η τοπική μνήμη της κάρτας βίντεο είναι λογικά ίσες. Τα αντικείμενα γραφικών δεν αντιγράφονται στην τοπική μνήμη, αλλά επιλέγονται απευθείας από τη μνήμη συστήματος. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να επιλέξετε σχετικά μικρά τυχαία τοποθετημένα κομμάτια από τη μνήμη. Εφόσον η μνήμη του συστήματος εκχωρείται δυναμικά, σε μπλοκ των 4 KB, σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, για να εξασφαλιστεί αποδεκτή απόδοση, παρέχεται ένας μηχανισμός που αντιστοιχίζει διαδοχικές διευθύνσεις θραυσμάτων σε πραγματικές διευθύνσεις μπλοκ 4 KB στη μνήμη συστήματος. Αυτή η διαδικασία εκτελείται χρησιμοποιώντας έναν ειδικό πίνακα (Graphic Address Re-mapping Table ή GART) που βρίσκεται στη μνήμη. Η διεπαφή έχει σχεδιαστεί ως ξεχωριστή υποδοχή στην οποία είναι εγκατεστημένος ένας προσαρμογέας βίντεο AGP. Η διαμόρφωση του συστήματος με το δίαυλο AGP φαίνεται στο Σχ. 5.9.
Εσωτερικό σύστημα και περιφερειακές διεπαφές
Ρύζι. 5.9. Διαμόρφωση συστήματος με δίαυλο AGP
Όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω σχετικά με τα ελαστικά συνοψίζονται στον πίνακα. 5.4. Πίνακας 5.4. Κύρια χαρακτηριστικά των ελαστικών
Τοπικό λεωφορείο
Όλα τα ελαστικά που περιγράφηκαν προηγουμένως έχουν γενικό μειονέκτημα- σχετικά χαμηλή απόδοση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα λεωφορεία σχεδιάστηκαν έχοντας στο μυαλό τους αργούς επεξεργαστές. Στη συνέχεια, η ταχύτητα του επεξεργαστή αυξήθηκε και τα χαρακτηριστικά του διαύλου βελτιώθηκαν κυρίως «εκτεταμένα», λόγω της προσθήκης νέων γραμμών. Το εμπόδιο στην αύξηση της συχνότητας του λεωφορείου ήταν μεγάλο ποσόκυκλοφόρησε πλακέτες που δεν μπορούσαν να λειτουργήσουν υψηλές ταχύτητεςανταλλαγή (αυτό ισχύει για το MCA σε μικρότερο βαθμό, αλλά για τους λόγους που αναφέρθηκαν παραπάνω, αυτή η αρχιτεκτονική δεν έπαιξε αξιοσημείωτο ρόλο στην αγορά). Ταυτόχρονα, στις αρχές της δεκαετίας του '90 στον κόσμο προσωπικούς υπολογιστέςέχουν συμβεί αλλαγές που απαιτούν απότομη αύξηση της ταχύτητας ανταλλαγής με συσκευές:
- δημιουργία μιας νέας γενιάς επεξεργαστών όπως ο Intel 80486, που λειτουργούν σε συχνότητες έως 66 MHz.
- αύξηση της χωρητικότητας των σκληρών δίσκων και δημιουργία ταχύτερων ελεγκτών.
- ανάπτυξη και ενεργή προώθηση στην αγορά γραφικές διεπαφέςχρήστης ( Τύπος Windowsή OS/2) οδήγησαν στη δημιουργία νέων προσαρμογέων γραφικών που υποστηρίζουν περισσότερα υψηλή ανάλυσηκαι περισσότερα χρώματα (VGA και SVGA).
Η προφανής διέξοδος από αυτήν την κατάσταση είναι η ακόλουθη: πραγματοποιήστε ορισμένες λειτουργίες ανταλλαγής δεδομένων που απαιτούν υψηλές ταχύτητες όχι μέσω του διαύλου I/O, αλλά μέσω του διαύλου του επεξεργαστή, με τον ίδιο τρόπο που συνδέετε μια εξωτερική κρυφή μνήμη. Αυτό το σχέδιο ονομάζεται τοπικό λεωφορείο. Τα στοιχεία δείχνουν ξεκάθαρα τη διαφορά μεταξύ της συμβατικής αρχιτεκτονικής και της τοπικής αρχιτεκτονικής λεωφορείων.
Το τοπικό λεωφορείο δεν αντικατέστησε τα προηγούμενα πρότυπα, αλλά τα συμπλήρωσε. Οι κύριοι δίαυλοι στον υπολογιστή εξακολουθούσαν να είναι ISA ή EISA, αλλά προστέθηκαν σε αυτούς μία ή περισσότερες υποδοχές τοπικού διαύλου. Αρχικά, αυτές οι υποδοχές χρησιμοποιήθηκαν σχεδόν αποκλειστικά για την εγκατάσταση προσαρμογέων βίντεο και μέχρι το 1992, είχαν αναπτυχθεί αρκετές μη συμβατές επιλογές τοπικού διαύλου, τα αποκλειστικά δικαιώματα των οποίων ανήκαν στους κατασκευαστές. Φυσικά, μια τέτοια σύγχυση εμπόδισε την εξάπλωση των τοπικών λεωφορείων, έτσι η VESA (Video Electronic Standard Association) - μια ένωση που εκπροσωπεί περισσότερες από 100 εταιρείες - πρότεινε τις προδιαγραφές του τοπικού λεωφορείου τον Αύγουστο του 1992.
Τοπικό λεωφορείο VESA (VL-bus)
Τα κύρια χαρακτηριστικά του VL-bus είναι τα εξής.
- Υποστήριξη για επεξεργαστές της σειράς 80386 και 80486 Ο δίαυλος έχει σχεδιαστεί για χρήση σε συστήματα ενός επεξεργαστή, ενώ η προδιαγραφή παρέχει τη δυνατότητα υποστήριξης μη συμβατών με x86 επεξεργαστών χρησιμοποιώντας ένα τσιπ γέφυρας.
- Ο μέγιστος αριθμός πλοιάρχων διαύλου είναι 3 (χωρίς τον ελεγκτή διαύλου). Εάν είναι απαραίτητο, είναι δυνατή η εγκατάσταση πολλών υποσυστημάτων για την υποστήριξη μεγαλύτερου αριθμού πλοιάρχων.
- Παρά το γεγονός ότι ο δίαυλος σχεδιάστηκε αρχικά για να υποστηρίζει ελεγκτές βίντεο, είναι δυνατή η υποστήριξη άλλων συσκευών (για παράδειγμα, ελεγκτές σκληρός δίσκος).
- Το πρότυπο επιτρέπει στον δίαυλο να λειτουργεί σε συχνότητες έως και 66 MHz, αλλά τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του βύσματος VL-bus τον περιορίζουν στα 50 MHz (αυτός ο περιορισμός, φυσικά, δεν ισχύει για συσκευές που είναι ενσωματωμένες στη μητρική πλακέτα).
- Ο αμφίδρομος δίαυλος δεδομένων 32 bit υποστηρίζει επίσης επικοινωνία 16 bit. Η προδιαγραφή περιλαμβάνει τη δυνατότητα ανταλλαγής 64-bit.
- Η υποστήριξη DMA παρέχεται μόνο για πλοιάρχους λεωφορείων. Το λεωφορείο δεν υποστηρίζει ειδικούς «εκκινητές» DMA.
- Το μέγιστο θεωρητικό εύρος ζώνης διαύλου είναι 160 MV/sec (σε συχνότητα διαύλου 50 MHz), το πρότυπο είναι 107 MV/sec σε συχνότητα 33 MHz.
- Υποστηρίζεται η λειτουργία ανταλλαγής παρτίδων (για 80486 μητρικές που υποστηρίζουν αυτήν τη λειτουργία). Χρησιμοποιούνται 5 γραμμές για τον προσδιορισμό του τύπου και της ταχύτητας του επεξεργαστή, το σήμα Burst Last (BLAST#) χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση αυτής της λειτουργίας. Για συστήματα που δεν υποστηρίζουν αυτήν τη λειτουργία, η γραμμή ορίζεται στο 0.
- Ο δίαυλος χρησιμοποιεί μια υποδοχή MCA 58 ακίδων. Υποστηρίζονται έως και 3 υποδοχές (σε περίπου διαύλους 50 MHz, μπορεί να εγκατασταθεί μόνο 1 υποδοχή).
- Η υποδοχή VL-bus είναι εγκατεστημένη σε μια γραμμή πίσω από τις υποδοχές ISA/EISA/MCA, επομένως όλες οι γραμμές αυτών των λεωφορείων είναι διαθέσιμες σε πίνακες VL.
- Υποστηρίζονται τόσο η ενσωματωμένη κρυφή μνήμη του επεξεργαστή όσο και η κρυφή μνήμη της μητρικής πλακέτας.
- Η τάση τροφοδοσίας είναι 5 V. Υποστηρίζονται συσκευές με έξοδο 3,3 V με την προϋπόθεση ότι μπορούν να χειριστούν είσοδο 5 V.
Το VL-bus ήταν μια τεράστια βελτίωση σε σχέση με το ISA τόσο στην απόδοση όσο και στη σχεδίαση. Ένα από τα πλεονεκτήματα του διαύλου ήταν ότι επέτρεπε τη δημιουργία καρτών που λειτουργούσαν με υπάρχοντα chipsets και δεν περιείχαν μεγάλο αριθμό ακριβών κυκλωμάτων λογικής ελέγχου. Ως αποτέλεσμα, οι κάρτες VL ήταν φθηνότερες από παρόμοιες κάρτες EISA. Ωστόσο, αυτό το ελαστικό δεν ήταν χωρίς μειονεκτήματα, τα κυριότερα είναι τα ακόλουθα.
- Προσανατολισμός προς τον 486ο επεξεργαστή. Το VL-bus είναι συνδεδεμένο με τον δίαυλο επεξεργαστή 80486, ο οποίος είναι διαφορετικός από τους διαύλους Pentium και Pentium Pro/Pentium II.
- Περιορισμένη απόδοση. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η πραγματική συχνότητα διαύλου VL δεν υπερβαίνει τα 50 MHz. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιείτε επεξεργαστές με πολλαπλασιαστή συχνότητας, ο δίαυλος χρησιμοποιεί την κύρια συχνότητα (για παράδειγμα, για το 486DX2-66 η συχνότητα διαύλου θα είναι 33 MHz).
- Περιορισμοί κυκλώματος. Η ποιότητα των σημάτων που μεταδίδονται μέσω του διαύλου του επεξεργαστή υπόκειται σε πολύ αυστηρές απαιτήσεις, οι οποίες μπορούν να ικανοποιηθούν μόνο με ορισμένες παραμέτρους φορτίου για κάθε γραμμή διαύλου. Σύμφωνα με την Intel, η εγκατάσταση μη επαρκώς προσεκτικά σχεδιασμένων πλακών VL μπορεί να οδηγήσει όχι μόνο σε προβλήματα απώλειας δεδομένων και συγχρονισμού, αλλά και σε βλάβη του συστήματος.
- Περιορισμός στον αριθμό των σανίδων. Αυτός ο περιορισμός προκύπτει επίσης από την ανάγκη συμμόρφωσης με τους περιορισμούς φορτίου σε κάθε γραμμή.
Παρά τις υπάρχουσες ελλείψεις, το VL-bus ήταν ο αναμφισβήτητος ηγέτης στην αγορά, καθώς κατέστησε δυνατή την εξάλειψη της συμφόρησης σε δύο υποσυστήματα ταυτόχρονα - το υποσύστημα βίντεο και το υποσύστημα ανταλλαγής σκληρού δίσκου. Ωστόσο, η ηγεσία ήταν βραχύβια, καθώς η Intel ανέπτυξε το νέο της προϊόν - το δίαυλο PCI. Σύμφωνα με την εταιρεία, το VL-bus βασίστηκε σε τεχνολογίες 11 ετών και ήταν απλώς ένα «μπάλωμα», ένας συμβιβασμός μεταξύ των κατασκευαστών. Είναι αλήθεια ότι η VESA δήλωσε ότι και τα δύο λεωφορεία μπορούν να «συνυπάρχουν» μαζί σε ένα σύστημα. Η Intel συμφώνησε ότι μια τέτοια γειτονιά ήταν δυνατή, αλλά έθεσε μια αντιθανατηφόρα ερώτηση: "Γιατί;" Για να είμαστε δίκαιοι, πρέπει να ειπωθεί ότι το PCI όντως απαλλάχθηκε από τα περισσότερα από τα μειονεκτήματα που ενυπάρχουν στο VL-bus.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Ένας δίαυλος είναι ένα κανάλι μεταφοράς δεδομένων που μοιράζονται διαφορετικές μονάδες του συστήματος. Ο δίαυλος μπορεί να είναι ένα σύνολο αγώγιμων γραμμών χαραγμένων σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, καλώδια συγκολλημένα στους ακροδέκτες των συνδέσμων στους οποίους εισάγονται οι πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος ή ένα επίπεδο καλώδιο. Τα στοιχεία ενός συστήματος υπολογιστή βρίσκονται φυσικά σε ένα ή περισσότερα πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, και ο αριθμός και οι λειτουργίες τους εξαρτώνται από τη διαμόρφωση του συστήματος, τον κατασκευαστή του και συχνά από τη δημιουργία του μικροεπεξεργαστή.
Τα κύρια χαρακτηριστικά των διαύλων είναι το βάθος bit των μεταδιδόμενων δεδομένων και ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων.
Δύο τύποι λεωφορείων παρουσιάζουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον: το σύστημα και το τοπικό.
Ο δίαυλος συστήματος έχει σχεδιαστεί για να διασφαλίζει τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ περιφερειακών συσκευών και του κεντρικού επεξεργαστή, καθώς και τη μνήμη RAM.
Ένας τοπικός δίαυλος, κατά κανόνα, είναι ένας δίαυλος απευθείας συνδεδεμένος με τους ακροδέκτες του μικροεπεξεργαστή, δηλ. δίαυλο επεξεργαστή.
1. ΛΕΩΦΟΡΕΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
Η κύρια ευθύνη του διαύλου συστήματος είναι να μεταφέρει πληροφορίες μεταξύ του μικροεπεξεργαστή πυρήνα και των υπόλοιπων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων του υπολογιστή. Οι συσκευές διευθυνσιοδοτούνται επίσης μέσω αυτού του διαύλου και ανταλλάσσονται ειδικά σήματα υπηρεσίας. Έτσι, με απλοποιημένο τρόπο, ο δίαυλος συστήματος μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα σύνολο γραμμών σήματος, συνδυασμένων σύμφωνα με το σκοπό τους (δεδομένα, διευθύνσεις, έλεγχος). Η μετάδοση πληροφοριών μέσω του διαύλου ελέγχεται από μία από τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες σε αυτόν ή από έναν κόμβο ειδικά αφιερωμένο για το σκοπό αυτό, που ονομάζεται bus arbiter.
Ο δίαυλος συστήματος του IBM PC και του IBM PC/XT σχεδιάστηκε για να μεταδίδει ταυτόχρονα μόνο 8 bit πληροφοριών, αφού ο μικροεπεξεργαστής του 18088 που χρησιμοποιήθηκε στους υπολογιστές είχε 8 γραμμές δεδομένων. Επιπλέον, ο δίαυλος συστήματος περιελάμβανε 20 γραμμές διευθύνσεων, οι οποίες περιόριζαν τον χώρο διευθύνσεων στο όριο του 1 MB. Για εργασία με εξωτερικές συσκευές, αυτός ο δίαυλος παρείχε επίσης 4 γραμμές διακοπής υλικού (IRQ) και 4 γραμμές για απαιτήσεις από εξωτερικές συσκευές άμεση πρόσβασηστη μνήμη (DMA, Direct Memory Access). Για τη σύνδεση καρτών επέκτασης, χρησιμοποιήθηκαν ειδικοί σύνδεσμοι 62 ακίδων. Σημειώστε ότι ο δίαυλος συστήματος και ο μικροεπεξεργαστής συγχρονίστηκαν από μία γεννήτρια ρολογιού με συχνότητα 4,77 MHz. Έτσι, θεωρητικά, ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων θα μπορούσε να φτάσει πάνω από 4,5 MB/s.
1.1 ΕλαστικόΕΙΝΑΙ ΕΝΑ
Ο δίαυλος ISA (Industry Standard Architecture) είναι ένας δίαυλος που χρησιμοποιείται από τα πρώτα μοντέλα Η/Υ και έχει γίνει βιομηχανικό πρότυπο. Τα μοντέλα PC XT χρησιμοποιούσαν έναν δίαυλο με πλάτος δεδομένων 8 bit και πλάτος διεύθυνσης 20 bit. Στα μοντέλα AT, ο δίαυλος επεκτάθηκε σε 16 bit δεδομένων και 24 bit διεύθυνσης, όπου παραμένει σήμερα. Δομικά, το λεωφορείο είναι κατασκευασμένο με τη μορφή δύο θυρίδων. Το υποσύνολο ISA-8 χρησιμοποιεί μόνο την πρώτη υποδοχή 62 ακίδων, ενώ το ISA-16 χρησιμοποιεί μια επιπλέον υποδοχή 36 ακίδων. Συχνότητα ρολογιού – 8 MHz. Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων έως 16 MB/s. Έχει καλή θόρυβο.
Ο δίαυλος παρέχει στους συνδρομητές του τη δυνατότητα να αντιστοιχίσουν καταχωρητές 8 ή 16 bit σε I/O και χώρο μνήμης. Το εύρος των διαθέσιμων διευθύνσεων μνήμης περιορίζεται από την περιοχή UMA ( Uενοποιημένος Μ emory ΕΝΑΗ αρχιτεκτονική είναι μια ενοποιημένη αρχιτεκτονική μνήμης), αλλά για το δίαυλο ISA-16, οι ειδικές επιλογές εγκατάστασης BIOS μπορούν επίσης να επιτρέψουν χώρο στην περιοχή μεταξύ του 15ου και του 16ου megabyte μνήμης (αν και ο υπολογιστής δεν θα μπορεί να χρησιμοποιήσει περισσότερα από 15 MB ΕΜΒΟΛΟ). Το ανώτερο όριο του εύρους διευθύνσεων I/O περιορίζεται από τον αριθμό των bit διεύθυνσης που χρησιμοποιούνται για την αποκωδικοποίηση, το κατώτερο όριο περιορίζεται από την περιοχή των διευθύνσεων 0-FFh που προορίζονται για συσκευές πλακέτας συστήματος. Ο υπολογιστής υιοθέτησε διευθυνσιοδότηση I/O 10-bit, στην οποία οι γραμμές διεύθυνσης A αγνοήθηκαν από τις συσκευές. Έτσι, το εύρος διευθύνσεων των συσκευών διαύλου ISA περιορίζεται στην περιοχή 100h-3FFh, δηλαδή συνολικά 758 διευθύνσεις καταχωρητών 8-bit. Ορισμένες περιοχές αυτών των διευθύνσεων διεκδικούνται επίσης από συσκευές συστήματος. Στη συνέχεια, άρχισε να χρησιμοποιείται η διευθυνσιοδότηση 12 bit (εύρος 100h-FFFh), αλλά κατά τη χρήση της, είναι πάντα απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η πιθανότητα παρουσίας στο δίαυλο παλιών προσαρμογέων 10 bit που θα «ανταποκρίνονται» σε τη διεύθυνση με τα αντίστοιχα bits A σε ολόκληρη την αποδεκτή περιοχή τέσσερις φορές .
Οι συνδρομητές διαύλου ISA-8 μπορούν να έχουν στη διάθεσή τους έως και 6 γραμμές IRQ (Αίτημα διακοπής) για το ISA-16, ο αριθμός τους φτάνει τις 11. Σημειώστε ότι κατά τη διαμόρφωση του BIOS Setup, ορισμένα από αυτά τα αιτήματα μπορούν να επιλεγούν από συσκευές πλακέτας συστήματος ή PCI. λεωφορείο.
Οι συνδρομητές λεωφορείου μπορούν να χρησιμοποιήσουν έως και τρία κανάλια DMA 8-bit ( ρεευθύς Μ emory ΕΝΑ ccess - άμεση πρόσβαση στη μνήμη) και τρία ακόμη κανάλια 16 bit ενδέχεται να είναι διαθέσιμα στο δίαυλο 16 bit. Τα σήματα καναλιών 16-bit μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την απόκτηση άμεσου ελέγχου διαύλου από τη συσκευή Bus-Master. Σε αυτήν την περίπτωση, το κανάλι DMA χρησιμοποιείται για την παροχή διαιτησίας του ελέγχου διαύλου και ο προσαρμογέας Bus-Master δημιουργεί όλα τα σήματα διεύθυνσης και ελέγχου του διαύλου, χωρίς να ξεχνάει να "δώσει" τον έλεγχο διαύλου στον επεξεργαστή όχι περισσότερο από 15 μικροδευτερόλεπτα ( ώστε να μην διαταραχθεί η αναγέννηση της μνήμης).
Όλοι οι πόροι του διαύλου συστήματος που παρατίθενται πρέπει να διανέμονται μεταξύ των συνδρομητών χωρίς διένεξη. Μη σύγκρουση σημαίνει τα εξής:
Κάθε συνδρομητής πρέπει, κατά τις λειτουργίες ανάγνωσης, να ελέγχει το δίαυλο δεδομένων (να παράγει πληροφορίες) μόνο από τις διευθύνσεις του ή με πρόσβαση στο κανάλι DMA που χρησιμοποιεί. Οι περιοχές διευθύνσεων ανάγνωσης δεν πρέπει να επικαλύπτονται. Δεν είναι απαγορευμένο να "κοιλάω" σε πράξεις εγγραφής που δεν απευθύνονται σε αυτόν.
Η καθορισμένη γραμμή αιτήματος διακοπής IRQx πρέπει να διατηρείται χαμηλά από τον συνδρομητή σε παθητική κατάσταση και να ρυθμίζεται σε υψηλό επίπεδογια να ενεργοποιήσετε το αίτημα. Ο συνδρομητής δεν έχει το δικαίωμα να ελέγχει τις αχρησιμοποίητες γραμμές αιτήματος πρέπει να είναι ηλεκτρικά αποσυνδεδεμένες ή συνδεδεμένες σε buffer στην τρίτη κατάσταση. Μόνο μία συσκευή μπορεί να χρησιμοποιήσει μία γραμμή αιτήματος. Ένας τέτοιος παραλογισμός (από την άποψη του σχεδιασμού του κυκλώματος TTL) επιτρεπόταν στους πρώτους υπολογιστές και, με θυσία της συμβατότητας, επαναλαμβάνεται επιμελώς εδώ και πολλά χρόνια.
Το πρόβλημα της διανομής πόρων σε παλιούς προσαρμογείς επιλύθηκε με τη βοήθεια βραχυκυκλωτικών, στη συνέχεια εμφανίστηκαν συσκευές καθορισμένες από λογισμικό, οι οποίες πρακτικά αντικαταστάθηκαν από πίνακες PnP που διαμορφώθηκαν αυτόματα.
Για τα λεωφορεία ISA, ορισμένες εταιρείες παράγουν πρωτότυπες κάρτες (Protitype Card), οι οποίες είναι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πλήρους ή μειωμένης μορφής με βραχίονα στήριξης. Οι πλακέτες είναι εξοπλισμένες με υποχρεωτικά κυκλώματα διασύνδεσης - ένα buffer δεδομένων, έναν αποκωδικοποιητή διευθύνσεων και μερικά άλλα. Το υπόλοιπο πεδίο του πίνακα είναι ένας "τυφλός πίνακας" στον οποίο ο προγραμματιστής μπορεί να τοποθετήσει μια πρωτότυπη έκδοση της συσκευής του. Αυτές οι πλακέτες είναι βολικές για τη δοκιμή του breadboard ενός νέου προϊόντος, καθώς και για την τοποθέτηση μεμονωμένων αντιγράφων μιας συσκευής όταν η ανάπτυξη και η κατασκευή μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι ασύμφορη.
Με την εμφάνιση των επεξεργαστών 32 bit, έγιναν προσπάθειες επέκτασης του πλάτους του διαύλου, αλλά όλοι οι δίαυλοι ISA 32 bit δεν είναι τυποποιημένοι, εκτός από τον δίαυλο EISA.
1.2 ΕλαστικόEISA
Με την εμφάνιση των μικροεπεξεργαστών 32 bit 80386 (έκδοση DX) από την Compaq, τη NEC και μια σειρά άλλων εταιρειών, δημιουργήθηκε ένας δίαυλος EISA 32 bit, πλήρως συμβατός με το ISA.
Ο δίαυλος EISA (Extended ISA) είναι μια αυστηρά τυποποιημένη επέκταση του ISA έως και 32 bit. Ο σχεδιασμός εξασφαλίζει συμβατότητα με τους συμβατικούς προσαρμογείς ISA. Οι στενές πρόσθετες ακίδες επέκτασης βρίσκονται μεταξύ των πτερυγίων του συνδετήρα ISA και κάτω με τέτοιο τρόπο ώστε ο προσαρμογέας ISA, ο οποίος δεν έχει πρόσθετες υποδοχές κλειδιού στην ακραία υποδοχή, να μην τους φτάνει. Η εγκατάσταση καρτών EISA σε υποδοχές ISA δεν επιτρέπεται επειδή τα συγκεκριμένα κυκλώματά της θα καταλήξουν στις ακίδες του κυκλώματος ISA, καθιστώντας τη μητρική πλακέτα μη λειτουργική.
Η επέκταση διαύλου δεν αφορά μόνο την αύξηση του πλάτους και της διεύθυνσης δεδομένων: οι λειτουργίες EISA χρησιμοποιούν πρόσθετα σήματα ελέγχου για να ενεργοποιήσουν πιο αποτελεσματικές λειτουργίες μεταφοράς. Στην κανονική (χωρίς ριπή) λειτουργία μετάδοσης, μπορούν να μεταφερθούν έως και 32 bit δεδομένων ανά ζεύγος κύκλων ρολογιού (ένα ρολόι ανά φάση διεύθυνσης, ένα ρολόι ανά φάση δεδομένων). Η μέγιστη απόδοση διαύλου επιτυγχάνεται με τη λειτουργία Burst Mode, μια λειτουργία υψηλής ταχύτητας για την αποστολή πακέτων δεδομένων χωρίς την ένδειξη της τρέχουσας διεύθυνσης μέσα στο πακέτο. Μέσα σε ένα πακέτο, τα επόμενα δεδομένα μπορούν να μεταδοθούν σε κάθε κύκλο ρολογιού διαύλου, το μήκος του πακέτου μπορεί να φτάσει τα 1024 byte. Το ελαστικό παρέχει επίσης πιο παραγωγικό Λειτουργίες DMA, με την οποία η ταχύτητα ανταλλαγής μπορεί να φτάσει τα 33 MB/s. Οι γραμμές αιτήματος διακοπής επιτρέπουν την κοινή χρήση και η συμβατότητα με τις κάρτες ISA διατηρείται: κάθε γραμμή αιτήματος μπορεί να προγραμματιστεί και για ευαισθησία άκρων, τόσο σε ISA όσο και σε χαμηλό επίπεδο. Ο δίαυλος επιτρέπει σε κάθε κάρτα επέκτασης να καταναλώνει έως και 45 W ισχύος, αλλά πλήρης δύναμη, κατά κανόνα, δεν καταναλώνει κανέναν προσαρμογέα.
Κάθε υποδοχή (μέγιστο 8) και πλακέτα συστήματος μπορούν να έχουν επιλεκτική ανάλυση διευθυνσιοδότησης I/O και ξεχωριστό αίτημα ελέγχου διαύλου και γραμμές αναγνώρισης. Η διαιτησία αιτημάτων εκτελείται από τη συσκευή ISP (Integrated System Peripheral). Ένα υποχρεωτικό στοιχείο μιας μητρικής πλακέτας με δίαυλο EISA είναι η μη πτητική μνήμη διαμόρφωσης NVRAM, η οποία αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με συσκευές EISA για κάθε υποδοχή. Η μορφή εγγραφής είναι τυποποιημένη για την τροποποίηση των πληροφοριών διαμόρφωσης. Η αρχιτεκτονική επιτρέπει, όταν χρησιμοποιούνται προσαρμογείς που καθορίζονται από λογισμικό, να επιλύονται αυτόματα οι διενέξεις στη χρήση των πόρων του συστήματος προγραμματικά, αλλά σε αντίθεση με την προδιαγραφή PnP, το EISA δεν επιτρέπει δυναμική αναδιαμόρφωση. Όλες οι αλλαγές διαμόρφωσης είναι δυνατές μόνο στη λειτουργία διαμόρφωσης, μετά την έξοδο από την οποία πρέπει να επανεκκινήσετε τον υπολογιστή. Απομονωμένη πρόσβασηστις θύρες I/O κάθε κάρτας κατά τη διαμόρφωση παρέχεται απλά: το σήμα AEN, το οποίο επιτρέπει την αποκωδικοποίηση διεύθυνσης στον κύκλο I/O, φτάνει σε κάθε υποδοχή μέσω μιας ξεχωριστής γραμμής AENx, αυτή τη στιγμή ελεγχόμενη από λογισμικό. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να έχετε ξεχωριστή πρόσβαση και στα δύο κανονικές κάρτες ISA, αλλά αυτό είναι άχρηστο επειδή οι κάρτες ISA δεν υποστηρίζουν την ανταλλαγή πληροφοριών διαμόρφωσης που παρέχονται από το δίαυλο EISA. Η προδιαγραφή PnP για το δίαυλο ISA προέκυψε από μερικές από τις ιδέες διαμόρφωσης EISA (η μορφή εγγραφής διαμόρφωσης ESCD μοιάζει πολύ με το NVRAM του EISA).
Το EISA είναι μια δαπανηρή αλλά αξιόλογη αρχιτεκτονική που χρησιμοποιείται σε συστήματα πολλαπλών εργασιών, διακομιστές αρχείων και οπουδήποτε απαιτείται εξαιρετικά αποτελεσματική επέκταση διαύλου I/O.
1.3 ΕλαστικόM.C.A.
Ο δίαυλος MCA (MicroChannel Architecture) - αρχιτεκτονική μικροκαναλιών - παρουσιάστηκε σε αντίθετους ανταγωνιστές από την IBM για τους υπολογιστές PS / 2 της, ξεκινώντας με το μοντέλο 50 το 1987. Παρέχει γρήγορη ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ μεμονωμένων συσκευών, ιδιαίτερα με τη μνήμη RAM. Ο δίαυλος MCA είναι εντελώς ασύμβατος με ISA/EISA και άλλους προσαρμογείς. Η σύνθεση των σημάτων ελέγχου, το πρωτόκολλο και η αρχιτεκτονική προσανατολίζονται στην ασύγχρονη λειτουργία του διαύλου και του επεξεργαστή, γεγονός που εξαλείφει το πρόβλημα της αντιστοίχισης των ταχυτήτων του επεξεργαστή και των περιφερειακών συσκευών. Οι προσαρμογείς MCA χρησιμοποιούν ευρέως το Bus-Mastering, όλα τα αιτήματα περνούν από τη συσκευή CACP (Central Arbitration Control Point). Η αρχιτεκτονική επιτρέπει την αποτελεσματική και αυτόματη ρύθμιση παραμέτρων λογισμικού όλων των συσκευών (δεν υπάρχουν διακόπτες στο MCA PS/2).
Παρά την προοδευτικότητα της αρχιτεκτονικής (σε σχέση με το ISA), ο δίαυλος MCA δεν είναι δημοφιλής λόγω του στενού φάσματος κατασκευαστών συσκευών MCA και της πλήρους ασυμβατότητάς τους με συστήματα ISA μαζικής παραγωγής. Ωστόσο, το MCA εξακολουθεί να βρίσκει εφαρμογή σε ισχυρούς διακομιστές αρχείων όπου απαιτείται εξαιρετικά αξιόπιστη απόδοση I/O.
2. ΤΟΠΙΚΟ ΛΕΩΦΟΡΕΙΟ
Οι προγραμματιστές υπολογιστών των οποίων οι μητρικές πλακέτες βασίζονταν σε μικροεπεξεργαστές 180386/486 άρχισαν να χρησιμοποιούν ξεχωριστούς διαύλους για συσκευές μνήμης και I/O, οι οποίοι επέτρεψαν τη μέγιστη χρήση των δυνατοτήτων της RAM, καθώς σε αυτήν την περίπτωση η μνήμη μπορεί να λειτουργήσει στην υψηλότερη ταχύτητά του. Ωστόσο, με αυτήν την προσέγγιση, ολόκληρο το σύστημα δεν μπορεί να παρέχει επαρκή απόδοση, καθώς οι συσκευές που συνδέονται μέσω υποδοχών επέκτασης δεν μπορούν να επιτύχουν την ταχύτητα μεταφοράς συγκρίσιμη με τον επεξεργαστή. Αυτό αφορά κυρίως την εργασία με ελεγκτές αποθήκευσης και προσαρμογείς βίντεο. Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, άρχισαν να χρησιμοποιούν τα λεγόμενα τοπικά λεωφορεία, τα οποία συνδέουν απευθείας τον επεξεργαστή με ελεγκτές περιφερειακών συσκευών.
Οι πρώτοι υπολογιστές συμβατοί με IBM PC με τοπικούς διαύλους, φυσικά, δεν ήταν τυποποιημένοι. Ένας από τους κορυφαίους κατασκευαστές προσωπικών υπολογιστών που πρωτοστάτησε στην υλοποίηση ενός υποσυστήματος βίντεο με τοπικό λεωφορείο ήταν η NEC Technologies. Πίσω στο 1991, αυτή η εταιρεία παρουσίασε την αρχική της ανάπτυξη Image Video.
ΣΕ ΠρόσφαταΕμφανίστηκαν δύο τοπικά λεωφορεία, αναγνωρισμένα ως βιομηχανικά: ο δίαυλος VLB, που προτάθηκε από την VESA (Video Electronics Standards Association) και το PCI (Peripheral Component Interconnect), που αναπτύχθηκε από την Intel. Και οι δύο αυτοί δίαυλοι προορίζονται, γενικά, για το ίδιο πράγμα - να αυξήσουν την ταχύτητα του υπολογιστή, επιτρέποντας σε περιφερειακές συσκευές όπως προσαρμογείς βίντεο και ελεγκτές μονάδας να λειτουργούν σε συχνότητες ρολογιού έως και 33 MHz και άνω. Και τα δύο λεωφορεία χρησιμοποιούν συνδέσμους MCA. Ωστόσο, εδώ τελειώνει η ομοιότητά τους, αφού ο απαιτούμενος στόχος επιτυγχάνεται με διαφορετικά μέσα.
Εάν το VL-bus είναι, στην πραγματικότητα, μια επέκταση του διαύλου επεξεργαστή (θυμηθείτε τον δίαυλο IBM PC/XT), τότε το PCI στην οργάνωσή του μοιάζει περισσότερο με τους διαύλους συστήματος, για παράδειγμα, το EISA, και είναι μια εντελώς νέα εξέλιξη. Αυστηρά μιλώντας, το PCI ανήκει στην κατηγορία των λεγόμενων διαύλων mezzanine, δηλαδή των «add-on» λεωφορείων, καθώς υπάρχει ένα ειδικό τσιπ ταιριάσματος «γέφυρας» μεταξύ του τοπικού διαύλου επεξεργαστή και του ίδιου του PCI.
2.1 ΕλαστικόVLB
Το πρότυπο τοπικού λεωφορείου VLB (VESA Local Bus, VESA – Video Equipment Standard Association) αναπτύχθηκε το 1992. Το κύριο μειονέκτημα του διαύλου VLB είναι η αδυναμία χρήσης του με επεξεργαστές που αντικατέστησαν το MP 80486 ή υπάρχουν παράλληλα με αυτόν (Alpha, PowerPC κ.λπ.).
Οι δίαυλοι I/O ISA, MCA, EISA έχουν χαμηλή απόδοση λόγω της θέσης τους στη δομή του Η/Υ. Οι σύγχρονες εφαρμογές (ειδικά οι εφαρμογές γραφικών) απαιτούν σημαντικές αυξήσεις στην απόδοση, τις οποίες μπορούν να προσφέρουν οι σύγχρονοι επεξεργαστές. Μια λύση στο πρόβλημα της αύξησης της απόδοσης ήταν η χρήση του τοπικού διαύλου του επεξεργαστή 80486 ως διαύλου για τη σύνδεση περιφερειακών συσκευών Ο δίαυλος επεξεργαστή χρησιμοποιήθηκε ως σημείο σύνδεσης για τα ενσωματωμένα περιφερειακά της μητρικής πλακέτας (ελεγκτής δίσκου προσαρμογέας γραφικών).
Το VLB είναι ένας τυποποιημένος τοπικός δίαυλος 32-bit, ο οποίος ουσιαστικά αντιπροσωπεύει τα σήματα διαύλου συστήματος του επεξεργαστή 486 που δρομολογούνται σε πρόσθετες υποδοχές μητρικής πλακέτας. Ο δίαυλος επικεντρώνεται έντονα στον επεξεργαστή 486, αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί και με επεξεργαστές κατηγορίας 386. Επεξεργαστές PentiumΥιοθετήθηκε η προδιαγραφή 2.0, στην οποία το πλάτος του διαύλου δεδομένων αυξήθηκε σε 64, αλλά δεν κέρδισε διανομή. Οι μετατροπείς διαύλου υλικού νέων επεξεργαστών στο δίαυλο VLB, ως τεχνητές «αναπτύξεις» στην αρχιτεκτονική του διαύλου, δεν ρίζωσαν και το VLB δεν έλαβε περαιτέρω ανάπτυξη.
Δομικά, μια υποδοχή VLB είναι παρόμοια με μια κανονική υποδοχή MCA 16-bit, αλλά είναι μια επέκταση της υποδοχής διαύλου ISA-16, EISA ή MCA του συστήματος, που βρίσκεται πίσω από αυτήν κοντά στον επεξεργαστή. Λόγω της περιορισμένης χωρητικότητας φορτίου του διαύλου επεξεργαστή, περισσότερες από τρεις υποδοχές VLB δεν είναι εγκατεστημένες στη μητρική πλακέτα. Η μέγιστη συχνότητα ρολογιού διαύλου είναι 66 MHz, αν και ο δίαυλος λειτουργεί πιο αξιόπιστα στα 33 MHz. Ταυτόχρονα, δηλώνεται μια μέγιστη απόδοση 132 MB/s (33 MHz x 4 byte), αλλά επιτυγχάνεται μόνο εντός ενός κύκλου πακέτων κατά τη μεταφορά δεδομένων. Στην πραγματικότητα, σε έναν κύκλο ριπής, η μεταφορά δεδομένων 4 x 4 = 16 byte απαιτεί 5 κύκλους ρολογιού διαύλου, επομένως ακόμη και σε λειτουργία ριπής η απόδοση είναι 105,6 MB/s και σε κανονική λειτουργία (κύκλος ανά φάση διεύθυνσης και ρολόι ανά φάση δεδομένων ) - μόνο 66 MB/s, αν και αυτό είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το ISA. Οι αυστηρές απαιτήσεις για τα χαρακτηριστικά χρονισμού του διαύλου επεξεργαστή υπό βαρύ φορτίο (συμπεριλαμβανομένων των εξωτερικών τσιπ κρυφής μνήμης) μπορούν να οδηγήσουν σε ασταθή λειτουργία: και οι τρεις υποδοχές VLB μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε συχνότητα 40 MHz με φορτωμένη μητρική πλακέτα, μόνο 50 MHz μία υποδοχή. Ο δίαυλος, κατ' αρχήν, επιτρέπει τη χρήση ενεργών προσαρμογέων (Bus-Master), αλλά η διαιτησία των αιτημάτων ανήκει στους ίδιους τους προσαρμογείς. Συνήθως, ένας δίαυλος επιτρέπει την εγκατάσταση όχι περισσότερων από δύο προσαρμογείς Bus-Master, ένας από τους οποίους είναι εγκατεστημένος στην υποδοχή "Master".
Ο δίαυλος VLB χρησιμοποιήθηκε συνήθως για τη σύνδεση του προσαρμογέα γραφικών και του ελεγκτή δίσκου. Οι προσαρμογείς LAN για VLB πρακτικά δεν βρίσκονται. Μερικές φορές υπάρχουν μητρικές πλακέτες των οποίων η περιγραφή αναφέρει ότι έχουν ενσωματωμένο προσαρμογέα γραφικών και δίσκου με δίαυλο VLB, αλλά δεν έχουν οι ίδιες υποδοχές VLB. Αυτό σημαίνει ότι η πλακέτα περιέχει τσιπ των καθορισμένων προσαρμογέων, σχεδιασμένα για σύνδεση με το δίαυλο VLB. Ένας τέτοιος σιωπηρός δίαυλος φυσικά δεν είναι κατώτερος σε απόδοση από έναν δίαυλο με ρητές υποδοχές. Από την άποψη της αξιοπιστίας και της συμβατότητας, αυτό είναι ακόμη καλύτερο, καθώς τα προβλήματα συμβατότητας με κάρτες και μητρικές πλακέτες για το δίαυλο VLB είναι ιδιαίτερα έντονα.
2.2 ΛάστιχοPCI
Δίαυλος PCI (Peripheral Component Interconnect bus - διασύνδεση περιφερειακών εξαρτημάτων) - δίαυλος για σύνδεση περιφερειακών εξαρτημάτων. Ανακοινώθηκε από την Intel τον Ιούνιο του 1992 στο PC Expo.
Αυτός ο δίαυλος κατέχει μια ιδιαίτερη θέση στη σύγχρονη αρχιτεκτονική Η/Υ (διαύλου μεσόγειου), αποτελώντας μια γέφυρα μεταξύ του τοπικού διαύλου επεξεργαστή και του διαύλου ISA/EISA ή MCA I/O. Αυτός ο δίαυλος σχεδιάστηκε με γνώμονα τα συστήματα Pentium, αλλά λειτουργεί καλά με 486 επεξεργαστές καθώς και με επεξεργαστές που δεν ανήκουν στην Intel. Ο δίαυλος PCI είναι ένας δίαυλος επέκτασης I/O υψηλής απόδοσης. Υπάρχει επίσης η συχνότητα διαύλου 20-33 MHz για να συνδέσετε έναν προσαρμογέα (σε αντίθεση με ένα VLB), στη μητρική πλακέτα μπορεί να συνυπάρχει με οποιονδήποτε από τους διαύλους I/O ακόμα και με VLB (αν και αυτό δεν είναι απαραίτητο).
Δεν μπορούν να υπάρχουν περισσότερες από τέσσερις συσκευές (slots) σε έναν δίαυλο PCI. Το PCI Bus Bridge (PCI Bridge) είναι υλικό για τη σύνδεση του διαύλου PCI με άλλους διαύλους. Host Bridge - κύρια γέφυρα - χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του PCI με το δίαυλο συστήματος (διαύλου επεξεργαστή ή επεξεργαστών). Peer-to-Peer Bridge - peer-to-peer bridge - χρησιμοποιείται για τη σύνδεση δύο διαύλων PCI. Δύο ή περισσότεροι δίαυλοι PCI χρησιμοποιούνται σε ισχυρές πλατφόρμες διακομιστών - οι πρόσθετοι δίαυλοι PCI σάς επιτρέπουν να αυξήσετε τον αριθμό των συνδεδεμένων συσκευών.
Η αυτόματη διαμόρφωση συσκευών (επιλογή διευθύνσεων, αιτήματα διακοπής) υποστηρίζεται από εργαλεία BIOS και προσανατολίζεται στην τεχνολογία Plug and Play. Το πρότυπο PCI ορίζει έναν χώρο διαμόρφωσης για κάθε υποδοχή έως και 256 καταχωρητών οκτώ bit που δεν έχουν εκχωρηθεί ούτε σε χώρο μνήμης ούτε σε χώρο I/O. Η πρόσβαση σε αυτά γίνεται μέσω ειδικών κύκλων διαύλου Configuration Read και Configuration Write, που δημιουργούνται από τον ελεγκτή όταν ο επεξεργαστής έχει πρόσβαση στους καταχωρητές ελεγκτή διαύλου PCI που βρίσκονται στον χώρο I/O του.
Ο δίαυλος PCI περιλαμβάνει σήματα για δοκιμή προσαρμογέων μέσω της διεπαφής JTAG. Στη μητρική πλακέτα, αυτά τα σήματα δεν χρησιμοποιούνται πάντα, αλλά μπορούν επίσης να οργανώσουν μια λογική αλυσίδα δοκιμασμένων προσαρμογέων.
Ο δίαυλος PCI αντιμετωπίζει όλες τις ανταλλαγές ως πακέτα: κάθε πλαίσιο ξεκινά με μια φάση διεύθυνσης, η οποία μπορεί να ακολουθείται από μία ή περισσότερες φάσεις δεδομένων. Ο αριθμός των φάσεων δεδομένων σε ένα πακέτο είναι απροσδιόριστος, αλλά περιορίζεται από ένα χρονόμετρο που καθορίζει το μέγιστο χρόνο που μπορεί να χρησιμοποιήσει μια συσκευή το δίαυλο. Κάθε συσκευή έχει το δικό της χρονόμετρο, η τιμή του οποίου ορίζεται κατά τη διαμόρφωση συσκευών διαύλου.
Κάθε ανταλλαγή περιλαμβάνει δύο συσκευές - έναν εκκινητή της ανταλλαγής (Initiator) και μια συσκευή στόχο (Target). Η διαιτησία των αιτημάτων για χρήση του διαύλου διεκπεραιώνεται από μια ειδική λειτουργική μονάδα που αποτελεί μέρος του chipset της μητρικής πλακέτας. Για τον συντονισμό της ταχύτητας των συσκευών που συμμετέχουν στην ανταλλαγή, παρέχονται δύο σήματα ετοιμότητας IRDY# και TRDY#. Οι κοινές πολυπλεξικές γραμμές AD χρησιμοποιούνται για τη διεύθυνση και τα δεδομένα στο δίαυλο. Τέσσερις πολυπλεξικές γραμμές C/BE χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση εντολών στη φάση διεύθυνσης και ενεργοποίηση των byte στη φάση δεδομένων.
Το λεωφορείο έχει εκδόσεις με τροφοδοτικό 5 V, 3,3 V. Υπάρχει επίσης καθολική έκδοση(με μεταγωγή γραμμών +V I/O από 5 V σε 3,3 V). Τα πλήκτρα είναι οι σειρές των επαφών 12, 13 και 50, 51 που λείπουν. Για την υποδοχή 5 V, το κλειδί βρίσκεται στη θέση των επαφών 50, 51. για 3 V - 12, 13; για ένα καθολικό ένα - δύο κλειδιά: 12, 13 και 50, 51. Τα κλειδιά δεν επιτρέπουν την εγκατάσταση κάρτας σε υποδοχή με ακατάλληλη τάση τροφοδοσίας. Η υποδοχή 32 bit τελειώνει με ακροδέκτες A62/B62, η υποδοχή 64 bit τελειώνει με ακροδέκτες A94/B94.
Σε αντίθεση με άλλους προσαρμογείς διαύλου, τα εξαρτήματα κάρτες PCIπου βρίσκεται στην αριστερή επιφάνεια των σανίδων. Για το λόγο αυτό, η πιο εξωτερική υποδοχή PCI μοιράζεται συνήθως το αποτύπωμα του προσαρμογέα με την γειτονική υποδοχή ISA (Κοινόχρηστη υποδοχή).
Μέχρι πρόσφατα, ο δίαυλος PCI ήταν η δεύτερη (μετά την ISA) πιο δημοφιλής εφαρμογή. ΣΕ σύγχρονα συστήματαΤα λεωφορεία ISA εγκαταλείπονται και το λεωφορείο PCI βρίσκεται στο επίκεντρο. Ορισμένες εταιρείες παράγουν πρωτότυπες κάρτες για αυτό το λεωφορείο, αλλά, φυσικά, ο εξοπλισμός τους με έναν περιφερειακό προσαρμογέα ή μια συσκευή δικής σας σχεδίασης είναι πολύ πιο δύσκολο από μια κάρτα ISA. Πιο πολύπλοκα πρωτόκολλα και πολλά άλλα υψηλές συχνότητες(8 MHz για το δίαυλο ISA έναντι 33 ή 66 MHz για το δίαυλο PCI). Επίσης, ο δίαυλος PCI έχει κακή θόρυβο, επομένως εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σχετικά σπάνια για συστήματα μέτρησης κτιρίων και βιομηχανικούς υπολογιστές.
Ορισμένα συστήματα (μητρικές πλακέτες) έχουν μια μικρή υποδοχή που ονομάζεται Media Bus. Βρίσκεται πίσω από την υποδοχή διαύλου PCI μιας από τις υποδοχές. Αυτή η υποδοχή εξάγει σήματα από τον κανονικό δίαυλο ISA και έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε ένας προσαρμογέας γραφικών με δίαυλο PCI να μπορεί επίσης να φιλοξενήσει ένα φθηνό chipset κάρτας ήχου σχεδιασμένο για το δίαυλο ISA. Αυτή η υποδοχή, και ειδικά τέτοιες συνδυασμένες κάρτες ήχου-βίντεο, δεν χρησιμοποιούνται ευρέως.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Από την ίδια την ανάπτυξή του μέχρι τώρα, ο δίαυλος I/O ήταν το σημείο συμφόρησης των σύγχρονων προσωπικών υπολογιστών, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τα συνολικά χαρακτηριστικά ταχύτητας του συστήματος. Εμφανίστηκαν νέα λεωφορεία, η χωρητικότητα των bit, η ταχύτητα των λεωφορείων και η διακίνηση τους αυξήθηκαν. Αλλά η ανάπτυξη νέων προτύπων ελαστικών συνεχίζεται. Πολλές εταιρείες ενώνουν τις δυνάμεις τους για να αναπτύξουν νέα πρότυπα.
Χρησιμοποιώντας παραδείγματα υφιστάμενων προτύπων, είναι σαφές ότι κάθε πρότυπο ελαστικών έχει τα δικά του πλεονεκτήματα, αλλά και τα μειονεκτήματά του. Ορισμένα ελαστικά σάς επιτρέπουν να έχετε αρκετά ικανοποιητικές επιδόσεις, αλλά είναι πολύ ακριβά και δύσκολα στην κατασκευή τους και συχνά το κόστος δεν αποσβένεται. Άλλα είναι φθηνά, αλλά πολύ απαιτητικά για το σύστημα ως σύνολο.
Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν
1. Πληροφορική: Εργαστήριο για την τεχνολογία υπολογιστών: Φροντιστήριογια πανεπιστήμια / Εκδ. N.V. Μακάροβα. – Μ.: Οικονομικά και Στατιστική, 1997. - 384 σελ.
2. Mogilev A.V. και άλλα Πληροφορική: Εγχειρίδιο για φοιτητές παιδαγωγικών. πανεπιστήμια / A.V. Mogilev, N.I. Pak - M.: Academy, 1999. - 816 p.
3. Ostreykovsky V.A. Πληροφορική: Σχολικό εγχειρίδιο για τα ΤΕΙ - Μ.: μεταπτυχιακό σχολείο, 1999. – 511 σελ.
4. Πληροφορική: Βασικό μάθημα: Σχολικό βιβλίο για κολέγια / Επιμέλεια S.V. Simonovich - Αγία Πετρούπολη. : Peter, 2003. – 640 p.
5. Khokhlova N.V. και άλλα Computer Science: Textbook for universities / N.V. Khokhlova, A.I. Istemenko, B.V. Πετρένκο. – Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1990. – 195 σελ.
Τα ελαστικά χωρίζονται σε σειρές τοπικός ελαστικά, δέρμα... τέτοια μικροκυκλώματα. Επιπλέον, ενημερώθηκε πρότυποΕμφανίζεται ακόμα πιο συχνά στην περιφέρεια...
