Какими двумя основными параметрами характеризуется информационная магистраль кратко

Обновлено: 04.07.2024

Шина (магистраль) представляет собой набор коммуникационных линий, каждая из которых способна передавать сигналы.

Характерной особенностью информационной магистрали является совместное использование ее множеством взаимодействующих друг с другом устройств. Сигналы, передаваемые по магистрали одним устройством, доступны всем прочим, подключенным к этой магистрали.

Хотя существует множество вариантов конструкций системной магистрали, линии любой магистрали можно разделить на три больших группы: линии данных, адреса и управляющих сигналов. Кроме того, в состав магистрали могут входить и силовые линии питания, обеспечивающие энергоснабжение подключенных модулей.

Основной характеристикой шины является разрядность - либо данных и адреса, либо всей шины.

Ширина шины данных - кол-во бит информации, которое может быть передано по шине за одну транзакцию (цикл шины).

От разрядности магистрали — количества линий данных— зависит, сколько битов данных передается по ней параллельно в течение одного цикла. Этот параметр во многом определяет производительность компьютерной системы. Количество линий адреса — разрядность адресной части магистрали — ограничивает объем оперативной памяти, адресуемой по этой магистрали.

По линиям адреса передаются сигналы, которые в совокупности определяют источник или приемник данных, выставленных на линии данных.

Линии управляющих сигналов используются для управления доступом к линиям данных и адреса. Поскольку информация, передаваемая по магистралям адреса и данных, поступает на все подключенные модули, должен существовать некий компонент, наблюдающий за порядком в этом "хозяйстве". Управляющие сигналы, во-первых, несут определенную информационную нагрузку, т.е. передают команды, предписывающие, как поступать с прочими сигналами в данной ситуации, а во-вторых, синхронизируют процессы в магистрали. Сигналы синхронизации определяют те моменты (или интервалы) времени, когда код, выставленный на линии данных и адреса, можно считать достоверным. Управляющие сигналы задают выполняемые операции.

Операции по шине называются транзакциями. Основные виды транзакций - транзакции чтения и записи (или ввода и вывода, если речь идет о внешних устройствах). Шинная транзакция включает в себя две части: посылку адреса и прием (или посылку данных).

Функционирует магистраль следующим образом. Когда один из модулей "желает" передать данные другому, он должен выполнить две операции:

1) получить право пользоваться магистралью;

2) передать данные по магистрали.

Когда какому-либо модулю необходимо получить данные от другого моду-ля, он также должен выполнить две операции:

1) получить право пользоваться магистралью; .

2) передать запрос другому модулю, выставив соответствующий код на адресных линиях и сформировав сигналы на определенных линиях управляющих сигналов.

Если в одно и то же время два устройства попытаются передавать сигналы по магистрали, то произойдет наложение этих сигналов друг на друга и их искажение. Следовательно, в конструкции магистрали (в ее электронном обрамлении) должны быть предусмотрены средства, обеспечивающие в каждый момент времени передачу по магистрали сигналов только от одного из подключенных к ней устройств.

Помимо физических, механических и электрических характеристик шина характеризуется следующими параметрами:

совокупность сигнальных линий;

используемые сигналы арбитража, состояния, управления и синхронизации (схемы арбитража);

правила взаимодействия подключенных устройств (протокол шины).

Основной характеристикой шины является разрядность - либо данных и адреса, либо всей шины.

Ширина шины данных - кол-во бит информации, которое может быть передано по шине за одну транзакцию (цикл шины).

1) получить право пользоваться магистралью;

2) передать данные по магистрали.

1) получить право пользоваться магистралью; .

совокупность сигнальных линий;

используемые сигналы арбитража, состояния, управления и синхронизации (схемы арбитража);

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:

セルゲイチェルノフ Искусственный Интеллект (149949) с точки зрения русского языка здесь слово "самые" лишнее! ибо НЕ может быть "не самых основных". может быть "основные" и "не основные", третьего не дано!

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.

По шине данных между устройствами передаются данные, по шине адреса от процессора передаются адреса устройств и ячеек памяти, по шине управления передаются управляющие сигналы.

Пропускная способность

Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которое устройство может обработать или передать одновременно (измеряется в битах).

Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с).

Системная шина

Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза больше частоты шины FSB, т.е. процессор может получать и передавать данные с частотой

Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора (64 бит), то пропускная способность системной шины равна:

Шина памяти

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора.

Если частота шины памяти равна 533 МГц, а разрядность шины памяти, равная разрядности процессора, составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти равна:

Шины AGP И PCI Express

Для подключения видеоплаты к северному мосту используется 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port) с частотой 66 МГц или шина AGP×8, частота которой равна

Более высокую пропускную способность имеет шина PCI Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств.

К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI подключается монитор или проектор.

Шина PCI

Шина PCI (шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств (сетевая карта, встроенный модем, сетевой адаптер Wi-Fi), которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.

Шина ATA

По шине АТА к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы).

Скорость передачи данных по параллельной шине РАТA (Parallel ATA) достигает 133 Мбайт/с, а по последовательной шине SATA (Serial ATA) – 300 Мбайт/с.

Шина USB

Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.).

Клавиатура и мышь

Клавиатура и мышь подключаются с помощью порта PS/2 или шины USB (в том числе с помощью беспроводного адаптера)

Блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи

Аппаратная реализация компьютера

Периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:

Контроллеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный . Последовательный порт (COM1, COM2) обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно.

Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы.

Сейчас широко используется универсальный USB-порт, обеспечивающий высокоскоростное подключение различных внешних устройств

На прошлых уроках вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, необходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.

В соответствии с назначением компьютера как инструмента для обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организованно таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки информации. (Какие?) Схему устройства компьютера мы рассмотрели на 5 уроке. (Вспоминаем.)

Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.

Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой.

Обработка данных на компьютере:

1. Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную и начинает выполняться.

2. Выполнение: процессор считывает команды и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода.

3. Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.

Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или несколькими модулями – конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Организация структуры компьютера на модульной основе аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков компьютера. Действия процессора определяются командами программы, хранящейся в памяти.

Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистрально-модульный принцип имеет ряд достоинств:

1. для работы с внешними устройствами используются те же команды процессора, что и дл работы с памятью.

2. подключение к магистрали дополнительных устройств не требует изменений в уже существующих устройствах, процессоре, памяти.

3. меняя состав модулей можно изменять мощность и назначение компьютера в процессе его эксплуатации.

Принцип открытой архитектуры – правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.

В компьютере столь же легко можно заменить старые блоки на новые, где бы они ни располагались, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но и становится более производительной. Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а так же приобретать и устанавливать новые блоки. Причем во всех разъемы для их подключения являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.

Читайте также: