Какие шины есть в компьютере

Стандарт разработан фирмами Aplle Computers и Texas Instruments. Предназначается для создания домашних сетей. Скорость обмена данными до 400 Мбит/с. Как и USB, поддерживает «горячее» подключение. О разъёмах, сами понимаете, говорить бесполезно.

Данная шина не является чистовнешней, так как во многих компьютерах применяются SCSI-контроллеры в купе со SCSI-винчестерами, ZIP, Jazz или CD-приводами. К одному шнуру можноподключить до 7 (15 для SCSI-Wide) устройств. Длина кабеля до 25 метров. Скорость передачи данных опять же зависит от спецификации. Для UWSCSI онасоставляет 40 Мбайт/с. Вид разъёма зависит от предназначения (какие устройстванужно подключать).

Источник: www.qrz.ru

Какие бывают шины в современном компьютере?

А. и Б. Стругацкие «Сказка о тройке».

Собственно, поводом для данной статьи послужила некоторая запутанность терминологии, связанной с архитектурой современных компьютеров. Шин становится все больше, чипсеты все интегрированнее и что есть где, разобраться все сложнее. Так что окинем беглым взглядом современную архитектуру PC.

Итак, всем известно, что основой любого современного персонального компьютера, то бишь PC, является процессор. Он же CPU, он же «камень», он же «проц». Основная задача процессора — обработка данных в соответствии с заданными правилами. То есть подавая на процессор два числа и команду «сложить», мы получим в результате сумму этих чисел. И глубже в дебри того, как именно это происходит, лезть не будем. Но естественным образом встает вопрос, откуда процессор берет данные и куда они потом отправляются. Для этих операций требуется интерфейс с устройствами ввода-вывода. И это именно то, для чего нужна так называемая материнская или системная плата. На плате расположен чипсет (chipset) или, попросту говоря, набор микросхем, обеспечивающий взаимодействие процессора с окружающей действительностью (устройствами ввода-вывода и хранения информации). Собственно говоря, можно интегрировать чипсет вместе с процессором на один полупроводниковый кристалл и получить так называемую однокристальную систему (system-on-chip), но пока что в области PC это не выгодно, что убедительно продемонстрировал Intel, отказавшись от разработки Timna.

По современным архитектурным канонам чипсет состоит из двух микросхем (число два тоже, в общем-то, определяется соотношением цены и степени интегрированности). Вполне возможно, что в скором будущем эти два кристалла сольются в экстазе (как будет видно позже, к тому все и идет), но пока экономически и технологически выгоднее их разделять. Две составляющие чипсета называются «северным мостом» (он же Host Bridge) и «южным мостом» (PCI-to-ISA Bridge). Северный мост непосредственно соединен с процессором специальной шиной, которая называется системной (эта же шина носит гордое имя FSB — Front side bus). С другой стороны северный мост соединен с оперативной памятью (для чего содержит контроллер памяти). С третьей стороны он соединяется с шиной AGP (тоже при помощи соответствующего контроллера) и таким образом обеспечивает вывод на экран. И, наконец, с четвертой стороны северный мост связан с шиной PCI. Южный мост находится по другую сторону шины PCI и общение с процессором и памятью у него происходит через эту шину и северный мост. По крайней мере, так было до недавнего времени — то есть до Intel BX и VIA KT133 включительно. Южный мост обеспечивает работу шины ISA (и устройств, работающих через ISA — клавиатуры, мыши и портов), IDE (жесткие диски, CD-ROM и прочее), USB и взаимодействие с BIOS’ом. То есть, практически, северный мост обеспечивает работу внутрисистемных ресурсов, а южный — периферии. Схема системы с подобной архитектурой на рис. 1.

Однако, начиная с чипсета i810 у Intel и VIA Apollo Pro266/KT266 у VIA (Ali, кстати, тоже обещает в ближайших чипсетах), была введена так называемая хабовая (от слова Hub) архитектура (рис. 2).

Северный мост был переименован в GMCH (Graphics and Memory Controller Hub), а южный — в ICH (Input/Output Controller Hub). При этом основная раскладка ресурсов осталась прежней, но шина PCI полностью отошла к ICH, а передача данных между хабами осуществлялась по выделенной высокоскоростной шине. Зачем это было сделано, опять-таки, речь ниже.

Теперь рассмотрим отдельные шины подробнее. Начнем, естественно, с системной шины. Итак, шина FSB соединяет процессор и северный мост и имеет иширину 64 бита или 8 байт (здесь и дальше имеется в виду ширина той части шины, по которой передаются данные). У Intel эта шина называется AGTL+, у AMD — EV6. Частота шины FSB — это именно та частота, которая умножается на коэффициент умножения процессора и определяет его рабочую частоту. Так, номинальная частота FSB для процессоров Celeron — 66 МГц, для Pentium III — 100 или 133 МГц, для последних процессоров AMD (Athlon, Duron) — 100 МГц (но поскольку спецификация EV6 предусматривает передачу данных по фронту и спаду синхроимпульса, то эффективная частота в этом случае получается 200 МГц).

Еще одна важная (скорее, даже основная) характеристика любой шины — максимальная пропускная способность. Она определяет максимальный объем данных, который можно передать по шине в единицу времени, и получается простым умножением разрядности на частоту. Соответственно, для Celeron (неразогнанного) пропускная способность FSB будет 533 Мб/с, для PIII — 800 или 1066 Мб/с, для Athlon — 1600 Мб/с. Естественно, полностью потенциал шины в реальных системах никогда не реализуется, поскольку любой запрос данных от процессора предусматривает некоторую задержку перед их передачей.

Шина памяти. Соединяет северный мост (контроллер памяти) и память. Тоже имеет ширину 64 бита (для процессоров класса Pentium и выше, у 486 было 32 бита). До недавнего времени частота шины памяти и FSB всегда совпадала. Однако в современных чипсетах можно устанавливать для этих шин различные рабочие частоты. Скажем, чипсет VIA Apollo Pro 133A позволяет устанавливать частоту шины памяти на 33 МГц больше или меньше частоты FSB (то есть 66, 100 и 133 МГц). Чипсет VIA KT133 (под Athlon) позволяет ставить частоты 100 или 133 МГц. Аналогичная ситуация и с последними чипсетами от Intel. Таким образом, для типичной на сегодня памяти стандарта PC100 SDRAM мы получаем пропускную способность 800 Мб/с, для PC133 — 1066 Мб/с. Реальный поток данных для шины памяти будет, минимум, раза в два (а скорее, в 5-6 раз) меньше в силу различных задержек, связанных с механизмом работы схем памяти. Собственно говоря, именно это перманентное несовпадение пропускной способности шин FSB, памяти и реального быстродействия памяти и двигало технологический прогресс: DRAM->FPM DRAM ->EDO DRAM ->PC66 SDRAM -> PC100 SDRAM -> PC133 SDRAM.

Один из вариантов решения проблемы был предложен компанией Rambus с ее печально знаменитой DRDRAM (Direct Rambus DRAM). Эта память предусматривала 16-разрядную шину данных и работу на частоте 400 МГц по обоим фронтам синхросигнала. Соответственно, эффективная частота получалась 800 МГц, а пропускная способность — 1600 Мб/с (для одного канала Rambus, а их может быть несколько). Однако, несмотря на радужные перспективы, Rambus не получила распространения (в основном, по экономическим и, опять же, технологическим соображениям) и нынче все больше занимается судебными искми, а не технологиями. Единственный чипсет i820, поддерживающий DRDRAM, медленно, но верно ползет на свалку истории. Второй вариант — DDR SDRAM в стандарте PC266. То есть та же самая SDRAM, но работающая по обоим фронтам 133 МГц синхросигнала. Соответственно, пропускная способность 2.1 Гб/с. Ну и реальный поток данных побольше, чем у SDRAM. Сейчас VIA объявила первые массовые DDR чипсеты VIA Apollo Pro266/KT266, так что скоро посмотрим, что будет в реальности.

Следующая шина — шина AGP. Расшифровывается это как Accelerated Graphics Port. Разработан стандарт APG был фирмой Intel, и, соответственно, впервые поддержка AGP появилась в чипсете Intel BX. С появлением APG видеокарте фактически была выделена собственная скоростная шина к памяти (контроллер AGP находится в северном мосту, контроллер памяти — там же). Сделано это было, чтобы освободить шину PCI от потока данных, требующегося для работы появившихся примерно в то же время 3D-ускорителей. Шина AGP 32-разрядная и работает на частоте 66 МГц. Соответственно ее пропускная способность — 266 Мб/с. Затем последовали спецификации AGP 2X и 4X, обеспечивающие пропускные способности 532 Мб/с и 1064 Мб/с. AGP позволяет видеокарте напрямую работать с оперативной памятью и использовать часть ее в качестве текстурной памяти. Особенно это актуально для видеоконтроллеров, интегрированных непосредственно в северный мост (например, i810). Кстати, чипсеты, поддерживающие частоту FSB 133 МГц «по-настоящему», отличаются от тех, которые просто можно разогнать до 133 МГц тем, что используют при тактировании AGP переменный коэффициент умножения и частота APG остается равной 66 МГц. В остальном же смотрите статью Макса Курмаза «AGP: полное руководство».

Из шин, поддерживаемых северным мостом, у нас остается только шина PCI (Peripherial Component Interconnect). Тоже разработана Intel и служит для подключения устройств расширения (звук, сеть и прочее). Шина 32-разрядная, работает на частоте 33 МГц (тоже должна обеспечиваться переменным делителем). Соответственно, пропускная способность — 133 МГц. Шина PCI поддерживает режим работы Bus Mastering. То есть PCI-устройство может захватить управление шиной и организовать передачу данных без участия процессора. В мостовой архитектуре чипсета поддержка PCI обеспечивалась северным мостом, в хабовой за нее отвечает южный. В первом случае кроме передачи данных от PCI-устройств, шина PCI выполняла еще одну задачу — обеспечивала связь между северным и южным мостами (то есть, фактически, между оперативной и дисковой памятью).

В хабовой архитектуре эта связь осуществляется по специальной шине. Intel ввела ее, начиная с чипсета i810, VIA — со свежеобъявленных Apollo Pro266/KT266, ALi тоже намеревается последовать их примеру в ближайших чипсетах. У Intel эта шина называется Intel Hub Interface, у VIA — V-Link. С разрядностью и рабочей частотой ситуация не совсем понятна, поскольку обе компании особо не распространяются о спецификациях. Точно известна только пропускная способность — в обоих случаях 266 Мб/с.

Далее следует шина IDE (integrated drive electronics), служащая для связи с внешними накопителями — винчестерами, CD-ROM и т.д. Подключение устройств осуществляется 40- или 80-жильным кабелем, тактовая частота 16.5 МГц (половина частоты PCI), контроллер расположен в южном мосту (в случае ATA-100 может использоваться внешний контроллер). Соответственно, пропускная способность в режиме PIO Mode 4 — 16.5 Мб/с, в режиме Ultra DMA33 — 33 Мб/с (работа по обоим фронтам), Ultra DMA66 — 66 Мб/с (используется 80-жильный кабель, в котором сигнальные провода экранированы друг от друга земляными, что позволило существенно улучшить временные параметры сигнала) и, наконец, новомодный Ultra DMA100 — 100 Мб/с. Тут, как обычно, максимальная пропускная способность недостижима, и в любом случае скорость передачи ограничивается скоростью линейного чтения с диска. Единственный случай, когда скорость может приближаться к максимальной — если данные берутся непосредственно из буфера винчестера.

Такова, вкратце, архитектура современного компьютера. Мы еще не коснулись шин ISA, USB и прочих внешних устройств, но эти вопросы не так принципиальны. А оценить путь данных и возможные узкие места на этом пути вы теперь можете сами.

Источник: www.kv.by

Описания / Внешние шины компьютера

Внешние шины компьютера.

Многие устройства ввода/выводаинформации подключаются к компьютеру посредством внешней шины. Обычно разъёмывнешних шин располагаются на задней панели системного блока. Физическиони различаются на те, в которых вставляют кабель, и те, которые сами вставляютсяв кабель. Из-за «бугра» к нам пришли и соответствующие названия «мама» и «папа». Это не просто шутка зарубежных инженеров, т.к. вполне официальноза «male» обозначают соединители-вилки, а «female» — розетки. Также разъёмыделятся по количеству контактов на 9, 25 и т.д. — контактные. Так, разъёмдля подключения принтера является 25-контактным типа «мама», а подключаемыйк нему разъём на одном из концов шнура принтера является 25-контактнымтипа «папа». В компьютерной индустрии чаще всего применяются разъёмы Д-формы (к таким подключаются принтер, монитор), Mini-DIN (подключениеклавиатуры и мыши в новых компьютерах стандарта АТХ и компьютерах PS/2), DIN (клавиатуры АТ). Можно встретить и другие, всех не перечислишь. Болеепринято внешние шины компьютера называть портами (LPT-порт, COM-порт).Следующее и, пожалуй, самое главное деление — по виду передачи данных. Как Вы знаете, данные в компьютере представляются битами (0 или 1), биты группируются в байты восьмёрками, байты с слова (1 слово = 2 байта = 16бит), двойное слово (32 бита)и т.д. Если порт передаёт несколько бит одновременно, то его называют параллельным портом. Если же биты передаются по очередиодин за другим, то этот порт последовательный. Сразу видны прелести и недостаткипоследовательных и параллельных портов: при последовательной передаче данных вся информация может передаваться по двум проводам (один «земля» и одининформациюнный), следовательно на проводах можно сэкономить. Но для передачиодного байта потребуется восемь циклов (я рассматриваю самый простой случай), следовательно данные будут передаваться медленно. При параллельной передаче виден заметный выигрыш в скорости, но для передачи байта нужно 9 проводов. При такой передаче байты «мешают» друг другу в следствии законов электромагнетизма, поэтому вероятность ошибок увеличивается. Порт принтера является параллельным: скорость его передачи может достигать 2 мегабит в секунду, но максимальнаядлина шнура может быть 2,5 метра. Порт, к которому подключаются мыши компьютеров АТ и внешние модемы последовательный: длина шнура может достигать 15 метров, но скорость передачи всего 115 килобит в секунду. Теперь о каждой из шинконкретнее.

Порт принтера (LPT, параллельный порт)

Применяется в основном для подключения принтеров к компьютеру. Но существуют также LPT-сканеры, CD-ROM приводыи LPT-модемы. Поначалу скорость порта была невысокой (до 600 Кбит/с) ипорт обеспечивал передачу только в одном направлении (из компьютера). Но стандарт EPP (Enhanced Parallel Port) обеспечил двунаправленную передачусо скоростями до 2 Мбит/с и подключение до 64-х устройств. Последующий за ним стандарт ECP (Enhanced Communication Port) расширил количество подключаемых устройств до 128 и объявил стандарт на сжатие данных, благодаря чему реальная скорость увеличилась ещё больше. EPP стандарт был разработан фирмами Intel, Xircon и Zenith; ECP — Microsoft и Hewlett-Packard. В дальнейшем Американский Институт Инженеров по электротехнике и электронике включил эти два стандартав свой IEEE1284. Новый стандарт описал все прежние и добавил новую функцию: взаимодействие устройств при возникновении ошибки. Для LPT порта обычно используется 25-контактный разъём Д-формы. На задней стенкекомпьютера разъём типа «мама».

Последовательный порт (COM-порт, RS-232)

Обычно применяется для подключения мыши или внешнего модема. Стандарт на него был разработан в 1969 году. Скорость порта зависит от множества стандартов. Сейчас максимальная скорость передачи составляет 115 Кбит/с. Наиболее часто используются разъёмы Д-формы 15 и 25 — контактные. Обычно к 15-ти контактному типа «папа» подключается «мышь», к 25-контактному «папа» — модем. Почему не наоборот? Дело в том,что стандарт на использование 25-контактного разъёмы вышел в 1987 году как модификация «D». В этот стандарт были внесены некоторые дополнительные линии, которые необходимы для более быстрого функционирования модема. Вообщето «мышь» подключается к COM-порту «незаконно», так как никакой стандартне описывает вывод на разъём последовательного порта линий питания, а в «мыши» используется активный компонент (микросхема), требующий этого. Питаниемышь берёт с одной из линий данных. С выходом форм-фактора АТХ мышь перенеслина PS/2 последовательный порт, в котором реализовано питание на разъёме. Также с появлением шины USB и AMR модемы потихоньку перекочёвывают на них. Вывод: СОМ «умирает».

IrDA порт (Infrared Data Association)

Используется для подключения IR-мышей, клавиатур, принтеров находящихся на расстоянии до 2-х метров. Также посредством этого интерфейса можно связать два компьютера на столе или компьютер и PalmTop («компьютер на ладони»). Скорость — до 115 КБит/с. По сути дела это обычный последовательный COM-порт со световой передачей данных.

Данный разъём появился на компьютерах совсем недавно, хотя разработан был ещё в 1995 фирмами Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Прелести данного порта следующие:

Стандарт разработан фирмами Aplle Computers и Texas Instruments. Предназначается для создания домашних сетей. Скорость обмена данными до 400 Мбит/с. Как и USB, поддерживает «горячее» подключение. О разъёмах, сами понимаете, говорить бесполезно.

Данная шина не является чистовнешней, так как во многих компьютерах применяются SCSI-контроллеры в купе со SCSI-винчестерами, ZIP, Jazz или CD-приводами. К одному шнуру можноподключить до 7 (15 для SCSI-Wide) устройств. Длина кабеля до 25 метров. Скорость передачи данных опять же зависит от спецификации. Для UWSCSI онасоставляет 40 Мбайт/с. Вид разъёма зависит от предназначения (какие устройстванужно подключать).

Источник: www.qrz.ru

Компьютерная Энциклопедия

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

Системные платы

Типы, назначение и функционирование шин

Основой системной платы являются различные шины, служащие для передачи сигналов компонентам системы. Шина (bus) представляет собой общий канал связи, используемый в компьютере и позволяющий соединить два и более системных компонента.

Существует определенная иерархия шин ПК, которая выражается в том, что каждая более медленная шина соединена с более быстрой. Современные компьютерные системы включают в себя три, четыре или более шин. Каждое системное устройство соединено с какой-либо шиной, причем определенные устройства (чаще всего это наборы микросхем) играют роль моста между шинами.

• Шина процессора. Эта высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Она используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и северным мостом набора микросхем. В системах на базе процессоров Pentium эта шина работает на частоте 66, 100, 133, 200, 266, 400, 533, 800 или 1066 МГц и имеет ширину 64 разряда (8 байт).
• Шина AGP. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х), 266 (AGP 4х) или 533 МГц (AGP 8x), обеспечивает пропускную способность до 2133 Мбайт/с и предназначается для подключения видеоадаптера. Она соединена с северным мостом или контроллером памяти (MCH) набора микросхем системной логики.
• Шина PCI-Express. Третье поколение шины PCI. Шина PCI-Expres — это шина с дифференциальными сигналами, которые может передавать северный или южный мост. Быстродействие PCI-Express выражается в количестве линий. Каждая двунаправленная линия обеспечивает скорость передачи данных 2,5 или 5 Гбит/с в обоих направлениях (эффективное значение — 250 или 500 Мбайт/с). Разъем с поддержкой одной линии обозначается как PCI-Express x1. Видеоадаптеры PCI-Express обычно устанавливаются в разъем x16, который обеспечивает скорость передачи данных 4 или 8 Гбайт/с в каждом направлении.
• Шина PCI-X. Это второе поколение шины PCI, которое обеспечивает более высокую скорость передачи данных, но при этом обратно совместимо с PCI. Данная шина преимущественно применяется в рабочих станциях и серверах. PCI-X поддерживает 64-разрядные разъемы, обратно совместимые с 64- и 32-разрядными адаптерами PCI. Шина PCI-X версии 1 работает с частотой 133 МГц, в то время как PCI-X 2.0 поддерживает частоту до 533 МГц. Обычно полоса пропускания PCI-X 2.0 разделяется между несколькими разъемами PCI-X и PCI. Хотя некоторые южные мосты поддерживают шину PCI-X, чаще всего для обеспечения ее поддержки требуется специальная микросхема.
• Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; она используется, начиная с систем на базе процессоров 486. В настоящее время существует реализация этой шины с частотой 66 МГц. Она находится под управлением контроллера PCI — компонента северного моста или контроллера MCH набора микросхем системной логики. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать сетевые, SCSI- и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. Шины PCI-X и PCI-Express представляют собой более производительные реализации шины PCI; материнские платы и системы, поддерживающие эту шину, появились на рынке в середине 2004 года.
• Шина ISA. Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц, впервые стала использоваться в системах AT в 1984 году (в первоначальном варианте IBM PC она была 8-разрядной и работала на частоте 5 МГц). Эта шина имела широкое распространение, но из спецификации PC99 была исключена. Реализуется с помощью южного моста. Чаще всего к ней подключается микросхема Super I/O.

Некоторые современные системные платы содержат специальный разъем, получивший название Audio Modem Riser (AMR) или Communications and Networking Riser (CNR). Подобные специализированные разъемы предназначены для плат расширения, обеспечивающих выполнение сетевых и коммуникационных функций. Следует заметить, что эти разъемы не являются универсальным интерфейсом шины, поэтому лишь немногие из специализированных плат AMR или CNR присутствуют на открытом рынке. Как правило, такие платы прилагаются к какой-либо определенной системной плате. Их конструкция позволяет легко создавать как стандартные, так и расширенные системные платы, не резервируя на них место для установки дополнительных микросхем. Большинство системных плат, обеспечивающих стандартные сетевые функции и функции работы с модемом, созданы на основе шины PCI, так как разъемы AMR/CNR имеют узкоспециализированное назначение.

В современных системных платах существуют также скрытые шины, которые никак не проявляются в виде гнезд или разъемов. Имеются в виду шины, предназначенные для соединения компонентов наборов микросхем, например hub-интерфейса и шины LPC. Hub-интерфейс представляет собой четырехтактную (4x) 8-разрядную шину с рабочей частотой 66 МГц, которая используется для обмена данными между компонентами MCH и ICH набора микросхем (hub-архитектура). Пропускная способность hub-интерфейса достигает 266 Мбайт/с, что позволяет использовать его для соединения компонентов набора микросхем в недорогих конструкциях. Некоторые современные наборы микросхем для рабочих станций и серверов, а также последняя серия 9xx от Intel для настольных компьютеров используют более быстродействующие версии этого hub-интерфейса. Сторонние производители наборов микросхем системной логики также реализуют свои конструкции высокоскоростных шин, соединяющих отдельные компоненты набора между собой.

Для подобных целей предназначена и шина LPC, которая представляет собой 4-разрядную шину с максимальной пропускной способностью 16,67 Мбайт/с и применяется в качестве более экономичного по сравнению с шиной ISA варианта. Обычно шина LPC используется для соединения Super I/O или компонентов ROM BIOS системной платы с основным набором микросхем. Шина LPC имеет примерно равную рабочую частоту, но использует значительно меньше контактов. Она позволяет полностью отказаться от использования шины ISA в системных платах.

Набор микросхем системной логики можно сравнить с дирижером, который руководит оркестром системных компонентов системы, позволяя каждому из них подключиться к собственной шине.

Для повышения эффективности во многих шинах в течение одного такта выполняется несколько циклов передачи данных. Это означает, что скорость передачи данных выше, чем это может показаться на первый взгляд. Существует достаточно простой способ повысить быстродействие шины с помощью обратно совместимых компонентов.

Источник: perscom.ru