Системная магистраль системная шина реферат

Обновлено: 04.07.2024

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда с различных устройств компьютера — клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и других, которые называются внешними устройствами.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно, так как между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена.

1.Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

2.Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую обычно называют шиной (см. подразд. 2.3).

Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться.

В процессоре используется внутреннее умножение частоты, так как частота процессора больше, чем частота работы системной шины, по которой производится обмен информацией между процессором и оперативной памятью. Умножение частоты началось с процессора 486ВХ2-66, собственная частота которого составляет 66 МГц, а частота шины в два раза меньше — 33 МГц. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (частота процессора 1 ГГц, а частота шины — 100 МГц). Частота работы контроллеров периферийных устройств (например, видео- и звуковой карт), наоборот, меньше частоты системной шины. Обмен информацией с такими устройствами производится по специальной шине PCI (Peripheral Component Interconnect bus — шина взаимодействия периферийных устройств). Если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI в 3 раза меньше — 33 МГц (в настоящее Время частота системной шины составляет 400 МГц и более).

По мере увеличения разрешающей способности монитора и глубины цвета требования к быстродействию шины, связывающей видеоплату с процессором и оперативной памятью, возрастают. В настоящее время для подключения видеоплаты обычно используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт) с частотой в несколько раз большей, чем шина PCI.

Для того чтобы можно было соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс (от англ. inter — между + face — лицо). Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты.

Последовательные порты передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как СОМ1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока. К последовательным портам обычно подключаются мышь и модем.

Параллельный порт передает одновременно восемь электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LPT, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней стенке системного блока. Параллельный порт реализует более высокую скорость передачи информации, чем параллельные порты, и используется для подключения принтера.

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

В последние годы широкое распространение получил порт US В (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств (сканеры, цифровые камеры и др.).

Для подключения к компьютеру дополнительных устройств может использоваться также Small Computer System Interface (интерфейс малых вычислительных систем). SCSI-адаптеры устанавливаются в слоты расширения системной платы и обеспечивают высокоскоростное подключение до семи различных устройств (винчестеров, сканеров, CD-ROM дисководов и др.). Для подключения джойстиков, предназначенных для управления играми, используется специальный Game-порт (игровой порт), который обычно размещается на звуковой плате.

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ ФУНКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМНОЙ ШИНЫ И ЕЁ КОМПОНЕНТОВ Вариант 16

Выполнил студент группы Т5211

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. 3 ГЛАВА 1. СИСТЕМНАЯ ШИНА. 4 ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШИН. 6 ГЛАВА 3. ФУНКЦИИ СИСТЕМНОЙШИНЫ. 11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 13 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 14

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости еёмодернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все специальные процессоры т.е контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате. Целью написания реферата является знакомство с функциями ихарактеристиками системной шины и её компонентов, а также ознакомиться с ролью системной шины в организации системы компьютера. В рамках написания реферата преред автором работы были поставленны следующие задачи: 1)Найти информацию о системной шине и дать ей определение 2) Изучить материал о функциях и характеристиках системной шины и её компонентов 3) Понять роль системной шины в работекомпьютера

ГЛАВА 1. СИСТЕМНАЯ ШИНА Попытки решить проблему согласования быстродействующего центрального процессора (ЦП) и значительно менее быстродействующей внешней памяти и тем более медленных устройств ввода-вывода привели к еще одной идее специализированного процессора, который обеспечивал быстрое поступление и передачу обработанных центральным процессором данных для целого набора устройствввода-вывода и устройств внешней памяти. Здесь “изюменка” состоит в том, что одно быстродействующее устройство (ЦП) оперативно загружается данными от медленно работающих устройств, но зато их много. Быстрое обслуживание ЦП оперативным поступлением данных обеспечивается специализированным процессором, который получил название периферийный процессор. Развитие этой идеи с привлечением специальных средств коммуникации(шина), включая специальные процессоры, называемые конроллерами (драйверами) и арбитрами шины, привело к архитектурному решению, получившему название общей шины (системная шина или ситемная магистраль передачи данных). Такой подход позволяет подключать к общей шине большое число переферийных устройств в рамках так называемого магистрально -модульного принципа. Эта идея общей шины получила широкоераспространение в архитектуре в так называемых малых ЭВМ и персональных компьютеров. Системная шина - Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. По системной шине осуществляется адресация устройств и происходит обмен специальными служебными сигналами. Упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий,объединенных но назначению (данные, адреса, управление). Системная шина представляет собой набор проводников электрических сигналов и систему протоколов соединения устройств при помощи этих проводников. Тип и характеристики протоколов передачи информации по системной шине определяют скорость передачи информации между отдельными устройствами материнской платы.

Материнская плата оснащается разнообразными типами шин. Северный мост обеспечивает работу процессора, графического адаптера и оперативной памяти, южный – нужен для их взаимодействия с периферийными устройствами. Всё оборудование подключается к основной магистрали ПК. Она позволяет оборудованию взаимодействовать между собой. Рассмотрим, что такое системная магистраль, какие шины входят в её состав. Ознакомимся с характеристиками устройства.

Системная шина или магистраль компьютера: что это такое, из чего состоит

Информационная магистраль ЭВМ – это унифицированная подсистема, обеспечивающая обмен данными между структурными компонентами компьютера. Физически представлена набором разноуровневых проводников, интерфейсов, линий связи. Унификация заключается в том, что устройства одинаково подключены к магистрали, обмениваются информацией по единому протоколу.

Для перемещения информации недостаточно объединить устройства проводниками электрических сигналов. Их передача должна соответствовать определённым правилам – протоколу. Он определяет скорость передачи, приоритетность разных типов информации и задач, её адресацию, отвечает за целостность.

Шина оснащается разнообразными портами для подключения периферии.

Магистраль, соединяющая два устройства, называется портом.

Какие компоненты включает в себя системная шина

Системная или процессорная (FSB) – применяется микросхемами чипсета для пересылки данных между центральным процессором и видеокартой, оперативной памятью.
Кэш-памяти – организовывает обмен между кэшем и процессором. Современные ЦП оснащаются встроенной кэш-памятью с целью повышения быстродействия шины.
Памяти – интерфейс для связи между CPU и оперативной памятью.
Ввода/вывода – объединяет интерфейсы внешнего оборудования.

Последний вид шин подразделяют на локальные и стандартные.

Локальная шина – интерфейс для объединения быстродействующего оборудования (видеоадаптер, сетевая карта) с центральным процессором. Преимущественно это PCI-e.

Стандартная шина ввода/вывода – интерфейс для подсоединения к прочим шинам медленного оборудования: мышка, клавиатура, звуковое оборудование. Благодаря архитектуре, поддерживает параллельное подключение нескольких внешних устройств.

Системная магистраль построена по модульному принципу – это организация системы таким образом, что позволяет без затрат подключать к шине и отключать от неё модули, не оказывая отрицательного воздействия на компьютер. Модульный принцип даёт возможность заменять устаревшие и повреждённые комплектующие, расширять функциональность ПК за счёт добавления новых устройств: второй видеокарты, накопителей, планок оперативной памяти. Процессор сам организовывает и согласовывает их взаимодействие.

Логически системная магистраль представлена тремя уровнями.

Шина данных

Обеспечивает непосредственно пересылку пакетов данных между компонентами компьютера и процессором. Чем выше разрядность и тактовая частота, тем быстрее происходит обмен данными. На материнских платах большинства компьютеров используется 64-битная линия данных – соответствует разрядности процессора.

Шина адреса

Нужна для адресации устройств процессором. Каждый мельчайший компонент компьютера имеет собственный уникальный адрес: регистр, ячейка оперативной памяти, нужный для его идентификации. От разрядности шины адреса зависит, скольким элементам ПК центральный процессор сможет назначить идентификатор. Адресное пространство вычисляется по формуле 2n, где n – разрядность адресной шины.

В большинстве старых ноутбуков и компьютеров с 32-битными процессорами используется 32-разрядная магистраль. Она позволяет адресовать 232 = 4 ГБ устройств. Здесь кроется ответ, почему старый компьютер распознавал только 3,25 ГБ оперативной памяти. Сначала процессор адресует критические системные компоненты, затем – видеопамять, периферийное оборудование, его контроллеры. На ОЗУ из более 4 миллиардов адресов остаётся 3,25 млрд. В современных ПК адресная шина 64-разрядная. Её адресного пространства хватит для 264 компонентов.

Шина управления

Магистраль с низкой пропускной способностью для передачи служебных сигналов: готовность к записи/чтению, подтверждение передачи или завершения процесса, управление прерываниями.

Характеристики

Стандарты

ISA, EISA, VESA – старые, практически не используемые стандарты для подключения плат расширения.
PCI – устаревшая магистраль для коммутации скоростного оборудования.
AGP – старый интерфейс для графической подсистемы.
PCIe – современная шина для обмена информацией между процессором и видеокартой.
USB – универсальный интерфейс для высокоскоростного обмена информацией – подключения накопителей, периферийного оборудования: принтер, МФУ.
SATA – ряд стандартов, применяемых для подключения жёстких и первых твердотельных накопителей.
M.2 – инновационное решение для коммутации высокоскоростных SSD.

Тесты

Адресную.
Управления.
Памяти.

Какая шина обеспечивает взаимодействие между различными устройствами компьютера:

Системная.
Управления.
Информации.

Модульный принцип построения компьютерной техники позволяет пользователю:

Быстро разбирать ПК для чистки пыли.
Самостоятельно модернизировать его.
Устанавливать очень старое оборудование в новые ПК.

Как называются правила, использующиеся для обмена данными по шине:

Часто люди, интересующиеся компьютерной тематикой, встречают в интернете такой термин, как системная шина. Но что же это такое? Эта статья подробно расскажет об одном из важнейших элементов компьютерной системы.

Системная шина – это устройство которое связывает между собой различные функциональные блоки компьютера, а ее задачей является передача данных между ними. Строго говоря это магистраль, состоящая из проводниковых элементов, по которым информация передается в виде электрического сигнала. Соответственно, чем больше тактовая частота, на которой шина работает, тем быстрее осуществляется обмен данными между элементами компьютерной системы.

Системная шина состоит из адресной шины, шины управления и данных. Каждая шина используется для передачи конкретной информации: по адресной передаются адреса (ячеек памяти и устройств), шина управления служит для передачи управляющих сигналов устройствам, а данные соответственно передаются посредством шины данных.

Типы системных шин.

В современных компьютерах используются шины нескольких видов. Материнские платы с процессорами Intel, оснащаются шинами QPB типа. Они способны передавать данные 4 раза за такт, а вот платы с процессорами AMD используют шины EV6, передающие данные 2 раза за один такт. Кстати, в последних моделях своих процессоров AMD вообще отказывается от стандартной системной шины, её роль будет выполнять технология HyperTransport.

Так как шина передает данные несколько раз за такт, её эффективная частота обычно в несколько раз выше реальной, то есть шина, имеющая фактическую частоту 200 мГц и передающая данные 4 раза за один такт, будет работать с эффективной частотой в 800 мГц. Это важно понимать для оценки производительности шины и расчета возможностей её разгона.

Следует учитывать и тот факт, что системная шина имеет ограничения по разгону, потому что превышение допустимого уровня тактовой частоты может привести к неисправности и нарушениям в работе. В то же время системная шина будет нормально функционировать при показателях частоты, которые ниже указанных на упаковке, не превышающих допустимый уровень.

Пропускная способность системных шин.

Одним из важных параметров, который характеризует системную шину является пропускная способность. Она определяет максимальное количество информации, которая передается по шине данных за одну секунду (Бит/с). Для определения величины пропускной способности следует частоту шины (частота считывания данных) умножить на количество Бит, переданных за один такт. Количество данных за такт соответствует показателю разрядности процессора. На современных процессорах показатель разрядности составляет 64 Бит.

Используя формулу и известные данные получаем:

Это и будет величиной пропускной способности магистрали, соединяющей чипсет (или северный мост) с процессором. Связанные с материнской платой ОЗУ, видеоадаптер и жесткий диск между собой функционируют посредством магистралей, среди которых системная шина является самой важной.

На деле системная шина фактически соединяет процессор и чипсет. А вот чипсет напрямую соединяется с различными устройствами компьютера (ОЗУ, видеоадаптер, USB) используя вспомогательные шины (шина памяти, графического контроллера, PCI, PCI Express и LPC), частоты которых отличаются от показателей системной шины.

Итак, данная статья отвечает на вопрос: что такое системная шина, каковы ее устройство и функции, какие виды системных шин существуют, а также как вычислить значение пропускной способности.

Читайте также: