Системная шина ЭВМ. Организация системной шины и арбитраж доступа к ней. Параллельные и последовательные системные шины

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

• шину адреса (ША);
• шину данных (ШД);
• шину управления (ШУ).

Рисунок 23.1 – Простейший вид системной шины

Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени). Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

• между микропроцессором и основной памятью;
• между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
• между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Часто помимо шины общего назначения, позволяющей подключать большое число самых разнообразных устройств, в ПК применяются локальные шины, специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса, преимущественно видеосистем.

Шины могут использовать различные схемы арбитража, то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами. Основными схемами арбитража являются централизованная схема, при использовании которой передачей информации по системной шине управляет одно из подключённых устройств или специально выделенный для этого узел, называемый арбитром шины, и децентрализованная (распределенная) схема, в которой арбитр шины не используется.

Шины характеризуются разрядностью и частотой. Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, то есть максимально возможная скорость передачи информации. Пропускная способность шины зависит от ее разрядности и тактовой частоты, на которой шина работает.

Разрядность или ширина шины (bus width) —количество битов, которое может быть передано по шине одновременно.

Тактовая частота шины (bus frequency) — частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи.

В ПК применяются шины ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PCI-E, PCMCIA (CardBus) и AGP.

Параллельная и последовательная шины отличаются способом передачи данных. В параллельной шине данные передаются одновременно по нескольким "проводникам". Параллельное подключение устройств позволяет экономить линии шин данных и адреса, но требует от устройств, чтобы они могли, кроме перевода линий шин в высокое и низкое логические состояния, еще и отключаться от шины во избежание конфликтов. Выбор активного устройства производится путем докодирования состояния линий шины адреса, а направление передачи по параллельной шине определяется сигналами чтения и записи.

В последнее время наблюдается стремление разработчиков аппаратуры перейти от параллельных шин к последовательным. Объясняется это сложностями синхронизации обмена по параллельным шинам на высоких частотах - если физические проводники, реализующие шину, будут иметь различие по длине, на высоких частотах это приведет к расхождению фронтов сигналов на разных проводниках, увеличению времени, необходимого для установления переходных процессов перед подачей сигналов записи или чтения и, тем самым, ограничению максимальной скорости передачи и быстродействия устройств. Последовательные шины реализуются более простыми физическими средствами, но требуют более сложных устройств для передачи и приема, поскольку требуется преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно, а при передаче формирование избыточных кодов для надежной передачи и коррекции ошибок, если они возникают. Последовательные шины более просты механически, более устойчивы к помехам и в перспективе имеют более широкие перспективы для перехода на высшие скорости обмена.

Поиск по сайту: