Разрядность шины данных как определить

Разрядность шины данных и шины адреса

В конспект

Процесори

План

1. Центральный процессор CPU(Central Processing Unit) представлен на системной плате одной-двумя интегральными микросхемами (ИМС). ЦП управляет взаимодействием между всеми блоками и подсистемами компьютера.

В ПК может работать несколько процессоров. Один процессор управляет вводом/выводом данных и называется «процессором ввода-вывода». Вычисления с математическими числами выполняются математическим сопроцессором. Графический процессор обеспечивает быстрый вывод изображения на экран дисплея. ЦП управляет всей компьютерной системой.

Первый МП 4004 был выпущен компанией Intel в 1971 году. До этих пор ЦП собирали из множества дискретных компонентов: электронных ламп, транзисторов, микросхем с малой степенью интеграции. Рабочая частота i4004 составляла 108 кГц. Этот МП предназначался для использования в программируемых калькуляторах.

МП стали применяться в ПК начиная с модели i8080, которая была представлена фирмой Intel в 1974 году. На этом МП был собран первый ПК Altair 8800.

Поколения процессоров Intel

Характеристики микропроцессора.

1. Важнейший параметр процессора — набор команд, который он умеет исполнять. Разумеется, все процессоры, на базе которых строится PC-совместимый компьютер, должны уметь исполнять одинаковый набор команд.

Компьютерная программа — последовательность некоторых команд, каждую из этих команд должен уметь исполнить процессор. Процессоры, на базе которых строятся другие (не PC) компьютеры, исполняют свои, совсем другие наборы команд.

Тактовая частота

Тактовая частота (МГц) определяется параметрами кварцевого резонатора, представляющего собой кристалл кварца в оловянной оболочке. Под воздействием электрического напряжения в кристалле кварца возникают колебания электрического тока с частой, определяемой формой и размерами кристалла. Частота этого переменного тока и называется тактовой частотой. Наименьшей единицей времени для процессора, как для логического устройства является период тактовой частоты или просто такт. На каждую операцию (выполнение команды) процессор затрачивает некоторое количество тактов.

Чем выше тактовая частота процессора, тем производительнее он работает, так как в единицу времени происходит большее количество тактов и выполняется большее количество команд.

Среднее количество операций выполняемое за один такт работы процессора принято называть производительностью. Чем меньше тактов затрачивает в среднем процессор на исполнение команды, тем выше его эффективность (производительность) даже при неизменной тактовой частоте.

Разрядность шины данных и шины адреса

Шина данных — набор соединений, для передачи и приема данных. Чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных по ней передается за определенный интервал времени, и тем быстрее она работает. В процессоре 286 для приема и передачи двоичных данных используется 16 соединений, поэтому их шина данных считается 16-разрядной. Современные процессоры (начиная с Pentium) имеют 64-х разрядную шину данных, поэтому они могут передавать в системную память по 64 бита за один такт.

Количество битов данных, которые может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров.

Регистр — это по существу ячейка памяти внутри процессора, например, процессор может складывать числа, записанные в двух разных регистрах, а результат записывать в третий регистр. Разрядность регистров описывает разрядность обрабатываемых процессором данных. Разрядность регистров определяет также характеристики программного обеспечения и команд, выполняемых процессором. Например, процессоры с 32-разрядными внутренними регистрами могут выполнять 32-разрядные команды, которые обрабатывают данные 32-разрядными порциями, а процессоры с 16-разрядными регистрами этого делать не могут.

Кроме того в зависимости от структуры регистров различают два основных типа процессоров:

1) RISC — Reduced (Restricted) Instruction Set Computer — процессоры (компьютеры) с сокращенной системой команд. Эти процессоры обычно имеют набор однородных регистров универсального назначения; их система команд отличается относительной простотой.

2) CISC — Complete Instruction Set Computer — процессоры (компьютеры) с полным набором инструкций, к которым относится и семейство х86. Состав и назначение их регистров существенно неоднородны, широкий набор команд усложняет декодирование инструкций, на что расходуются аппаратные ресурсы. Возрастает число тактов, необходимое для выполнения инструкций.

Шина адреса — представляет собой набор проводников, по которым передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. По каждому проводнику передается один бит адреса, соответствующий одной цифре в адресе. Увеличение количества проводников (разрядов шины) используемых для формирования адреса, позволяет увеличить количество адресуемых ячеек. Разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, адресуемой процессором.

В компьютерах применяется двоичная системы счисления. Если, например, разрядность шины адреса составила бы всего один бит (один провод для передачи данных), то по этому проводу можно было бы передать всего два значения (логический нуль — нет напряжения, логическая единица — есть напряжение) и таким образом можно было бы адресоваться к двум ячейкам памяти. Такой бы процессор поддерживал обмен только с двумя байтами оперативной памяти! Использование двух бит для задания адреса позволило бы адресоваться уже к 4-м байтам памяти (00, 01, 10, 11 на шине — на четыре разных адреса можно указать). Вообще, количество разных значений, принимаемое n-разрядным двоичным числом равно 2 в степени n. Соответственно, при ширине шины адреса n бит, количество разных ячеек памяти, к которым можно адресоваться составляет 2 в степени n, поэтому говорят, что процессор поддерживает 2 в степени n байт оперативной памяти, или говорят, что адресное пространство процессора равно 2 в степени n байт. Например: процессор 8086 имел адресную шину 20 бит. Тогда он мог адресовать <2 в степени 20=1048576>байт оперативной памяти, т.е. 1 Мбайт. Таким образом, максимальный объем оперативной памяти, поддерживаемой процессором 8086 составляет 1 Мбайт. 286-ой процессор имел адресную шину равную 24 битам, адресуя таким образом уже 16 Мбайт (обратите внимание: каждый новый бит в шине адреса, увеличивает объем адресуемой памяти вдвое, это естественно, если вспомнить формулу Объем памяти = 2 в степени разрядность шины). Современные процессоры имеют адресную шину равной 36 бит, что соответствует поддерживаемой оперативной памяти объемом 64 Гбайт!

Разрядность этих шин является показателем возможностей процессора: разрядность шины данных определяет возможности процессора быстро обмениваться информацией, разрядность адресной шины определяет объем поддерживаемой процессором памяти.

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.014 сек.)

Источник: studall.org

Шина данных. разрядность шины

Шину данных образуют линии, служащие для передачи данных между отдельными структурными группами ПК. Исходным пунктом линий данных является центральный процессор. Он определяет разрядность шины данных, т.е. число линий, по которым передаются данные. Чем выше разрядность шины данных, тем больший объем данных можно передать по ней за некоторый определенный промежуток времени и тем выше быстродействие компьютера.

В первых ПК использовался процессор Intel 8088. Этот 16-разрядный процессор имел всего лишь 8 внешних линий данных (этим объясняется его низкая стоимость). Для внутренних операций было задействовано 16 линий данных, благодаря чему процессор мог одновременно обрабатывать два восьмиразрядных числа. Но на внешнем уровне к нему присоединялась дешевая восьмиразрядная шина данных. Эти 8 линий обеспечивали связь со всеми микросхемами на системной плате, выполняющими функции обработки данных, и всеми платами расширения, установленными в гнездах. Таким образом осуществлялась передача данных между платами расширения и процессором.

Современные процессоры допускают внешнее подключение большего числа линий данных: процессор 80286 — 16 линий данных, процессоры 80386 DX и 80486 DX — 32 линии, а процессор Pentium — 64 линии данных.

Адресная шина. Разрядность шины

Другая группа линий образует адресную шину. Эта шина используется для адресации. Каждая ячейка памяти и устройство ввода-вывода компьютера имеет свой собственный адрес.

При считывании или записи данных процессор должен сообщать, по какому адресу он желает прочитать или записать данные, для чего необходимо указать этот адрес.

В отличие от шины данных шина адреса является однонаправленной.

Разрядность адресной шины определяет максимальное число адресов, по которым может обратиться процессор, т. е. число линий в адресной шине показывает, каким объемом памяти может управлять процессор. Учитывая, что одна адресная линия обеспечивает представление одного разряда двоичного числа, формулу для максимального объема адресуемой памяти можно записать в следующем виде:

максимальное число адресов = 2n,

где n — разрядность адресной шины.

Процессор 8088 имел 20 адресных линий, что в соответствии с приведенной формулой обеспечивало адресацию памяти объемом:

220 =1 048 576 байт = 1024 Кбайт = 1 Мбайт.

Это тот самый предельный объем памяти, который все еще имеет силу в операционной системе DOS.

Совсем иная ситуация с процессором 80286. Он имеет 24 адресных линии и поэтому в состоянии управлять памятью объемом:

224= 16 777 216 байт =16 Мбайт.

Для обеспечения связи с микросхемами памяти число адресных линий процессора должно равняться числу адресных линий на системной плате.

Процессоры 80386, 80486 и Pentium имеют 32 адресных линии, что обеспечивает адресацию свыше 4 млрд. ячеек памяти. На системной плате с такими процессорами должно быть 32 линии, обеспечивающие обмен адресами между центральным процессором и всеми важными периферийными микросхемами.

Линии шины управления на системной плате служат для управления различными компонентами ПК. По выполняемой ими функции их можно сравнить с переводной стрелкой на железнодорожных путях.

С помощью небольшого числа линий шина управления обеспечивает такое функционирование системы, чтобы в каждый данный момент времени только одна структурная единица ПК пересылала данные по шине данных или осуществляла адресацию памяти.

К шине может быть подключено много приемных устройств. Сочетание управляющих и адресных сигналов определяет, для кого именно предназначаются данные на шине. Управляющая логика возбуждает специальные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю, когда ему следует принимать данные.

Управляющая логика активизирует в каждый конкретный момент только одно устройство, которое становиться ведущим. Когда устройство активизировано, оно помещает свои данные на шину. Все другие микросхемы в этот промежуток времени должны блокироваться с помощью соответствующего сигнала на линии управления.

Микропроцессор взаимодействует с внешней средой с помощью шины адреса/данных/состояния и нескольких управляющих сигналов. Собственно взаимодействие заключается в выполнении одной из двух операций: МП либо выводит (записывает) данные, либо вводит (считывает) данные или команды. В каждой из этих операций процессор должен указывать то устройство, с которым он будет взаимодействовать; другими словами, процессор должен адресовать ячейку памяти либо порт ввода или вывода.

Для передачи данных или выборки команды процессор инициирует так называемый цикл шины. Кроме процессора, цикл шины могут инициировать и другие устройства, например, арифметический сопроцессор.

Цикл шины представляет собой последовательность событий, в течение которой процессор выдает адрес ячейки памяти или периферийного устройства, а затем формирует сигнал записи или считывания, а также выдает данные в операции записи. Выбранное устройство воспринимает данные с шины в цикле записи или помещает данные на шину в цикле считывания. По окончании цикла шины устройство фиксирует записываемые данные или снимает считываемые данные.

Рассмотрим цикл шины микропроцессора 8086, который имеет совмещенную 20-разрядную шину адреса/данных/состояния и шину управления (рис. 4).

Рис. 4. Шины микропроцессора 8086

Цикл шины микропроцессора 8086 состоит минимум из четырех тактов синхронизации, называемых также состояниями T, которые идентифицируются спадающим фронтом сигнала синхронизации CLC. В первом такте (T1) процессор выдает на шину адреса/данных/состояния AD20-AD0 адрес устройства, которое будет источником или получателем информации в текущем цикле шины. Во втором такте (T2) процессор снимает адрес с шины и либо переводит тристабильные буферы линий AD15-AD0 в высокоимпедансное состояние, подготавливая их к выводу информации в цикле считывания, либо выдает на них данные в цикле записи.

Управляющие сигналы, инициирующие считывание, запись или подтверждение прерываний, всегда выдаются в такте T2. В максимальной конфигурации системы сигнал записи формируется в такте T3, чтобы гарантировать стабилизацию сигналов данных до начала действия этого сигнала.

В такте T2 старшие четыре линии адреса/состояния переключаются с режима выдачи адреса на режим выдачи состояния. Сигналы состояния предназначены в основном для диагностических целей, например, идентифицируют сегментный регистр, который участвует в формировании адреса памяти.

В течение такта T3 процессор сохраняет информацию на линиях состояния. На шине данных в цикле записи сохраняются выводимые данные, а в цикле считывания производится опрос вводимых данных.

Тактом T4 заканчивается цикл шины. В этом такте снимаются все управляющие сигналы и выбранное устройство отключается от шины.

Таким образом, цикл шины для памяти или периферийного устройства представляет собой асинхронное действие. Устройство может управлять циклом шины только путем введения состояний ожидания.

Процессор выполняет цикл шины в том случае, когда ему необходимо осуществить запись или считывание информации. Если циклы шины не требуются, шинный интерфейс реализует холостые состояния Ti, в течение которых процессор сохраняет на линиях состояния сигналы состояния от предыдущего цикла шины.

Статьи к прочтению:

Как выбрать видеокарту. Или почему шина 256 бит — не рулит. (см. описание)

Похожие статьи:

Современные устройства радиоэлектронной техники используют большое число микросхем, что требует много линий для адресации, выбора и управления их…

Шины микропроцессорной системы и циклы обмена Самое главное, что должен знать разработчик микропроцессорных систем — это принципы организации обмена…

Источник: csaa.ru

Шины в микропроцессорной системе

В предыдущей главе я рассказывал про цифровую электронику и общее устройство микроконтроллера (МК). А также, что он состоит из процессора, устройств ввода-вывода (УВВ) и устройства памяти. Но я практически ничего не сказал о том, как они общаются между собой. А это весьма важная тема, в которую я и посвящу тебя в этот раз.

Шины и разряды

Как ты уже знаешь, вся информация в цифровой технике стараниями инженеров и математиков представляется в виде двоичных чисел, которые записываются с помощью всего двух цифр: «0» и «1». Обычное десятичное число «3» в двоичной записи будет выглядеть как «11», т.е. 3₁₀ = 11₂. Нижние индексы указывают в какой системе счисления записано число, т.е. 10 – десятичная, а 2 – двоичная. Одна цифра в двоичном числе называется разрядом. У разрядов есть старшинство. Самый правый разряд называется младшим, а самый левый – старшим. Старшинство разряда растет справа налево:

Двоичное число, состоящее из 8 разрядов называется 8-ми разрядным, из 16 – шестнадцатиразрядным и т.д. Разрядность двоичного числа имеет самое прямое отношение к взаимодействию между процессором, памятью и устройствами ввода-вывода.

Дело в том, что в твоем МК бегают такие же двоичные числа. Они ходят от памяти к процессору, от процессора назад к памяти или УВВ, а от последних к процессору. Бегают они естественно по проводам (в МК эти шины спрятаны внутри микросхемы). Каждый провод в определённый момент времени может передавать только один разряд со значением «0» или «1». Поэтому, чтобы передать, к примеру, 8-ми разрядное число от процессора к памяти или назад понадобится минимум 8 таких поводов.

Несколько таких проводов, объединенных вместе называются шиной. Шины бывают нескольких видов: шина адреса, шина данных и шина управления. По шине адреса бегают числа, которые обозначают адрес ячейки памяти или устройства ввода-вывода, откуда ты хочешь получить или куда хочешь записать данные. А сами данные будут передаваться уже по шине данных. Это похоже на почтовую посылку. У посылки есть адрес и есть содержание. Так вот в микропроцессорной системе, каковой МК также является, адрес и данные передаются по разным путям, именуемым шинами.

Сколько проводов должно быть в шине?

Это напрямую зависит от конструкции процессора. Процессор может иметь 32-разрядную шину данных и 16-ти разрядное АЛУ. Такие случаи в истории процессоров и МК встречаются многократно. Поэтому разрядность процессора не определяет 100% разрядность шин данных и шин адреса. Всё зависит от конкретной конструкции.

На что влияет разрядность шины адреса

Самым главным, на что она влияет, является количество адресов, которые можно по ней передавать. Например, в 4-разрядной системе это будет всего 2 4 = 16 адресов, в 64-разрядной числов сдресов будет уже 2 64 =18 446 744 073 709 551 616. Таким образом, чем выше разрядность шины адреса, тем к больше объем памяти и больше устройств ввода-вывода, с которыми может работать процессор. Это важно.

На что влияет разрядность шины данных

Её разрядность определяет сколько данных процессор может считать за один раз. Чем выше разрядность, тем больше данных можно считывать за один раз. Её разрядность, как и разрядность шины адреса целиком определяется конструкцией конкретного процессора или МК. Но при этом всегда кратна восьми. Связано это с тем, что практически во всех устройствах памяти минимальной единицей информации является байт, т.е. двоичное число из 8-ми разрядов.

Зачем было нужно вводить ещё одно название: байт? Оно служит для обозначения количества информации. Если количество разрядов говорит просто о длине двоичного числа, то битность говорит о количестве информации, которую это число несет. Считается, что один разряд двоичного числа может передавать 1 бит информации. При этом биты группируются в байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.

Кстати, 1 байт = 8 бит, 1 килобайт = 1024 байтам, 1 мегабайт = 1024 килобайтам и т.д. Почему именно 1024? Все это связано с тем, что размер памяти всегда кратен степени двойки: 2 3 = 8, 2 10 =1024. В свою очередь кратность двойке была выбрана благодаря тому, что она упрощает техническую реализацию устройств памяти. Устройство памяти представляет.

Алгоритм работы микроконтроллера

Давай теперь попробуем посмотреть как взаимодействует процессор с памятью и разберёмся зачем нужна шина управления. Любой процессор помимо выполнения арифметических и логических команд умеет делать ещё несколько важных операций: чтение из ячейки памяти, запись в ячейку памяти, чтение из порта ВВ, запись в порт ВВ:

• чтение из ячейки памяти
• запись в ячейку памяти
• чтение из порта ВВ
• запись в порта ВВ

Для того, чтобы указывать какую из этих операций производить используется шина управления. По этой шине от процессора к памяти или портам ввода-вывода передаются сигналы:

Когда процессору требуется обратиться к памяти он выставляет на шине управления сигнал MREQ, при этом будет выставлен одновременно с ним сигнал RD/WR. Если процессор будет писать в память, то выставляется сигнал WR, если чтение – RD. Тоже самое происходит, если процессор обращается к портам ввода-вывода.

А вот сигнал READY нужен для того, чтобы сообщить процессору, что чтение/запись завершены. Всё довольно просто. Если тебя одолевают вопросы почему несмотря на то, что и память и порты ввода-вывода, через которые подключены внешние устройства, не конфликтуют, то разгадка будет довольно простой. В каждый момент времени процессор обращается только к одному конкретному устройству: либо памяти, либо через порты к портам ввода-вывода. И шина управления обеспечивает правильное разделение доступа.

Все описанное – упрощенная модель микропроцессорной системы, каковой является и персональный компьютер, и микроконтроллер.

Теперь вырисовывается уточнение к алгоритму работу микроконтроллера, который я описывал в прошлой главе. Когда ты подаёшь питание на МК, то он выставляет сигнал на шине управления MREQ, RD, а на шине адреса адрес, по которому в ячейке памяти программ должна находиться первая команда его программы (чаще всего это нулевой адрес памяти программ). Затем МК её выполнит и в зависимости от этой и последующих команд на шине управления, адреса и данных будут появляться соответствующие сигналы и данные.

Подведу итоги:

1. Процессор, память и порты ввода-вывода общаются между собой с помощью шин.
2. Основные шины бывают нескольких видов: шина данных, шина адреса, шина управления
3. Разрядность шины адреса и шины данных определяется конструкцией процессора

Теперь ты продвинулся ещё на шаг в понимании того, как работает цифровая техника и в частности микропроцессорные системы. В следующий раз мы продвинемся еще на шаг к нашей цели — пониманию как устроен мир электроники

Источник: mp16.ru

Разрядность шины данных

Материнская плата. По шине данных происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. Разрядность шины данных варьируется от 8-ми битов (сейчас не используется) до 64-х битов. По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных. По шине управления происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. Адресные шины и шины данных иногда занимают одни и те же физические проводники. На материнской плате шина заканчивается слотами для установки других устройств. Существует несколько стандартов шин: шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus), шина USB (Universal Serial BUS), шина SCSI (Small Computer System Interface) для соединения устройств различных классов – памяти, CD-ROM, принтеров, сканеров и т.д. Стало стандартом наличие на материнской плате таких встроенных устройств, как усовершенствованный параллельный (LPT), последовательный (COM) порты, а также инфракрасный порт и USB-порты. Порт – многоразрядный вход или выход в устройстве. Архитектура материнских плат постоянно совершенствуется. Материнская плата GIGABYTE GA-8I865GVME. Материнская плата AOPEN I915GA-PLF.

Слайд 14 из презентации «Компоненты архитектуры компьютера». Размер архива с презентацией 2443 КБ.

Архитектура компьютера

«Архитектура персонального компьютера» — CD-ROM. Машина. Устройство памяти. Энергонезависимая память. Разрядность процессора. Процессор. Память с невысоким быстродействием. Принцип программного управления. Кэш-память. Устройства памяти. Устройства внешней памяти. Оперативная память. Тактовая частота. Принцип хранимой программы. Дисковод. Внешняя память. Программы управления дисплеем. Принцип произвольного доступа. Видеопамять. Классическая архитектура.

«Архитектура ПК» — Материнская плата – самая большая плата ПК. Емкость одной дискеты – 1.44 Мбайт, компакт-диска – 650-700 Мбайт. В нынешнее время , своеобразным новшеством, является – компьютерная технология. Введение. Винчестеры. Обычный пользователь использует компьютер как средство обработки информации. Звуковая карта. Выводы по первой главе. Наша работа состоит из двух глав. Основным параметром является емкость, измеряемая в гигабайтах.

«Архитектура и устройство компьютера» — Архитектура компьютера. Магистраль. Размер материнкой платы. Тактовая частота работы. Магистрально-модульный принцип. Модульность. Центральное обрабатывающее устройство. Процессор AMD. Критерии при выборе процессора. Чипсет. Ёмкость. Интерфейс. Оперативная память. Диск. Жесткий диск. Внимание. Параметр. Поддержка оперативной памяти. Системная шина. Тактовая частота. Принцип построения компьютера. Тип памяти.

«Компоненты архитектуры компьютера» — Механическое нажатие клавиши. Внутренняя разрядность процессора. Логические узлы. Регистры. Клавиатура. Пример технических характеристик вентилятора. Пример технических характеристик процессора. Пример технических характеристик сканеров. Разъемы для оперативной памяти. Устройство компьютера. Принтеры. Материнская плата. Подключение основных устройств. Процессор. Разрядность шины данных. Мультимедийный проектор.

«Архитектура компьютера» — Логическая схема системной платы. Видеосистема. CD-ROM диски. Системный блок может быть выполнен по- разному. Матричный принтер. Гибкие магнитные диски 5.25 дюймов. Запись на CD-ROM и DVD-ROM дисках новой информации невозможна. Трекбол. Главным “врагом” мыши является загрязнение. Шины. Жесткие диски. Внешняя память. Графический акселератор. Координатные устройства ввода. Ёмкость 3.5 дюймовых дискет определить очень просто.

«Структура компьютера» — RAM. Оперативная память. Матричные (игольчатые) принтеры. Высокая надежность. Поколения процессоров. Время доступа. Flash-память. Манипулятор мышь. Преимущества flash-памяти. Лазерные принтеры. Flash — короткий кадр. Сравнение типов мониторов. Распознавание символов в системе FineReader. Дигитайзер. Матрица. Низкая экономичность. Структура современного ПК. Параметр. Память компьютера. TFT LCD. Плоттеры.

Всего в разделе «Архитектура компьютера» 12 презентаций

Источник: 5informatika.net

Типы систем ПК

Классифицировать персональный компьютер можно по многим категориям. Для меня предпочтительнее делать это двумя способами: по типу программного обеспечения, которое они могут выполнять, и по типу главной шины компьютера, т.е. по типу шины процессора и ее разрядности.

Процессор считывает данные, поступающие через внешнюю соединительную шину данных процессора, которая непосредственно соединена с главной шиной на системной плате. Шина данных процессора (или главная шина) также иногда называется локальной шиной, поскольку процессор соединен непосредственно с ней.

Шина данных процессора

Любые другие устройства, соединенные с главной шиной, по существу, могут использоваться так, как при непосредственном соединении с процессором. Если процессор имеет 32-разрядную шину данных, то главная шина процессора на системной плате также должна быть 32-разрядной. Это означает, что система может пересылать в процессор или из процессора за один цикл 32 разряда (бита) данных.

У процессоров разных типов разрядность шины данных различается, причем разрядность главной шины на системной плате должна совпадать с разрядностью устанавливаемых процессоров.

Ниже в таблице приведены Intel и Intel-совместимые процессоры, указана разрядность их шины данных и внутренних регистров.

Intel и Intel-совместимые процессоры, их разрядность и шины данных

FSB = Front Side Bus (параллельная шина)
HT = HyperTransport (последовательная двухточечная шина)
QPI = QuickPath Interconnect (последовательная двухточечная шина)

Зачастую возникают разногласия в обсуждениях «ширины» процессора. Некоторые люди принимают за «ширину» то, сколько битов данных могут быть считаны или записаны за один раз, тогда как другие обращаются к размеру внутренних регистров, которые контролируют, сколько данных можно обработать за один раз.

Многие процессоры имели и имеют разные ширину шины данных и разрядность внутренних регистров, что главным образом, приводит к путанице.

Например, у большинства процессоров Pentium есть 64-разрядная шины данных и внутренние регистры, которые только 32-бита шириной. Более новые процессоры AMD и Intel с архитектурой x86-64 имеет 64-разрядные внутренние регистры и могут работать и в 32-разрядных и в 64-разрядных режимах.

Таким образом, с точки зрения программного обеспечения есть процессоры PC, способные к выполнению 16-разрядных, 32-разрядных, и 64-разрядных инструкции. Для обратной совместимости те, которые имеют 64-разрядные регистры, могут также работать с 32-разрядными и 16-разрядными инструкциями, а те у которых 32-разрядные регистры могут выполнять 16-разрядные инструкции.

Принимая во внимание, что размер (разрядность) регистра диктует, какие инструкции программного обеспечения процессор может выполнить, ширина (разрядность) шины данных – является основном фактором в проектировке системной платы и чипсета, поскольку он диктует, сколько бит входит и выходит из чипа за один цикл.

На основе аппаратных средств можно выделить следующие категории систем:

С точки зрения разработчика, если не принимать во внимание разрядность шины, архитектура всех систем — от 16- до 64-разрядных — в своей основе практически не изменялась.

Можно выделить два основных типа систем (или два класса аппаратных средств):

• 8-разрядные системы (класс РС/XT);
• 16/32/64-разрядные системы (класс АТ).

Здесь РС — это аббревиатура, образованная от personal computer (персональный компьютер), XT — eXTended PC (расширенный ПК), а AT — advanced technology РС (усовершенствованная технология ПК).

Нет большого смысла говорить о компьютерах класса РС/XT, так как их место уже давно на стендах в музеях. Стоит лишь сказать, что эти компьютеры работали на 8-разрядных процессорах 8088 и с 8-разрядной шиной ISA (Industry Standard Architecture — архитектура промышленного стандарта).

Компьютеры, в которых разрядность шины равна 16 или больше, называются компьютерами класса АТ, причем слово «advanced» указывает, что их стандарты усовершенствованы по сравнению с базовым проектом, и эти нововведения впервые были реализованы в компьютере IBM AT.

Обозначение «AT» применялось IBM для компьютеров, в которых использовались усовершенствованные разъемы расширения и процессоры (сначала 16-, а позже 32- и 64-разрядные).

В первых компьютерах AT использовался 16-разрядный вариант шины ISA, который расширил возможности первоначальной 8-разрядной шины, применявшейся в компьютерах класса РС/XT. Со временем для компьютеров AT было разработано несколько версий системной шины и разъемов расширения, в частности следующие:

• 16-разрядная шина ISA/AT;
• 16-разрядная шина РСMCIA (Personal Computer Memory Card International Associa»
• tion), она же PC Card;
• 16/32-разрядная шина EISA (Extended ISA);
• 16/32-разрядная PS/2 шина MCA (Micro Channel Architecture);
• 32-разрядная шина VL-Bus (VESA Local Bus);
• 32/64-разрядная шина РСI (Peripheral Component Interconnect);
• 32-разрядная шина РСMCIA, она же Cardbus;
• Шина РСI Express (последовательная);
• Шина ExpressCard (последовательная).

Компьютер с любой из упомянутых системных шин по определению относится к классу AT, независимо от того, установлен в нем процессор Intel или совместимый с ним.

Долгое время компьютерные системы продолжали оснащаться 16-разрядным разъемами ISA для обеспечения обратной совместимости с устаревшими адаптерами. Однако практически все современные материнские платы лишены этого разъема и содержат только разъемы PCI/PCI Express или порт AGP. Однако как только материнские платы прекратили поддержку ISA, пришло время выбора между старыми интерфейсами PCI и AGP и новым PCI Express (предпочтение отдается последнему).

Основные различия между стандартами компьютеров классов РС/XT и AT приведены ниже в таблице. Эта информация относится ко всем РС-совместимым моделям ПК.

Источник: vizivik.ru