Шина: понятие, основные виды, характеристики, направления обмена данными. Основные особенности обобщенной структуры ЭВМ с общей шиной. Контроллеры и адаптеры

Под понятием шина подразумевают параллельно проложенные провода, по которым передаётся двоичная информация. При этом по каждому проводу передаётся отдельный двоичный разряд. Информация может передаваться в одном направлении, как, например, для шины адреса или шины управления, или в различных направлениях (для шины данных). По шине данных информация передаётся либо к процессору, либо от процессора в зависимости от операции записи или чтения, которую в данный момент осуществляет процессор.

Основными характеристиками шин являются разрядность передаваемых данных и скорость передачи данных.

Шина данных —предназначенная для передачи информации. В компьютерной технике принято различать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (например, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения всем устройствам (шина адреса) — кому эти данные предназначены.

Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт.

Шина адреса —используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи.

Основной характеристикой шины адреса является её ширина в битах. Ширина шины адреса определяет объём адресуемой памяти. Например, если ширина адресной шины составляет 20 бит, и размер слова памяти равен одному байту (минимальный адресуемый объём данных), то объём памяти, который можно адресовать, составляет 2²⁰ = 1 048 576 байтов (1 МБайт) как в IBM PC/XT.

С точки зрения архитектуры микропроцессорной системы, если не применять мультиплексирование, каждый бит в адресе определяется одним проводником (линией) в магистрали, по которой передаётся адрес.

Если рассматривать структурную схему микро-ЭВМ, то адресная шина активизирует работу всех внешних устройств по команде, которая поступает с микропроцессора.

Шина управления —по которой передаются сиг­налы, определяющие характер обмена информацией по ма­гистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д.

Эта шина не имеет такой же четкой структуры, как шина данных или шина адреса. В шину управления условно объединяют набор линий, передающих различные управляющие сигналы от процессора на все периферийные устройства и обратно. В шине управления присутствуют линии, передающие следующие сигналы^[1]:

· RD — сигнал чтения;

· WR — сигнал записи;

· MREQ — сигнал, инициализации устройств памяти (ОЗУ или ПЗУ);

· IORQ — сигнал инициализации портов ввода/вывода.

Кроме того, к сигналам шины управления относятся: READY — сигнал готовности, RESET — сигнал сброса.

Помимо этих трех шин существует также шина питания , по которой к устройствам компьютера подаются питающие напряжения (обычно это +5В, +12В,-5В, и –12В), а также общие провода («земля») с нулевым потенциалом.

Основные особенности:

Для связи между любыми компонентами используются одни и те же линии интерфейса (ША, ШД, ШУ и т.п.), а также сигналы, управляющие передачей. Этот факт в значительной степени упрощает организации связи между устройством и обеспечивает простоту наращивания структуры путем подключения дополнительных устройств.

Использование единого интерфейса предполагает, что в любой момент времени по нему может быть организован обмен только между двумя устройствами, одно из которых является ведущим, а другое исполнительным, ведомым. Ведущим устройством не может быть ОП. Подобная структура является источником конфликтов между различными активными устройствами, требующими практически одновременного взаимодействия с шиной для передачи данных. Компьютеры с подобной структурой не предполагают значительного наращивания числа устройств. Подобная структура для увеличения производительности требует введения дополнительных шин для разгрузки основной.

Использовании единого адресного пространства для памяти и портов В/В предполагает единообразие операций обмена с памятью и ВУ. Это означает, что в системе команд компьютеров, предполагающих использование единого адресного пространства, отсутствуют специальные команды В/В (типа IN и OUT). Это означает, что В/В, т.е. пересылка данных из регистра процессора в регистр контроллера ВУ и в обратном направлении реализуются той же универсальной командой (типа MOVE), как и обмен между процессором и памятью.

Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема контроллер или адаптер, которая им управляет.

Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемой шиной.

Вопрос 26.

Поиск по сайту: