Содержание:
Введение
Системная шина. Основные понятия. Виды системных шин
Системная шина процессора
Адресное пространство микропроцессорного устройства
Системные и Локальные шины
(Общая характеристика)
Список используемой литературы
Введение
Системная шина предназначена для организации обмена информацией между всеми компонентами компьютера. Все основные блоки персонального компьютера подсоединены к системной шине. Основной функцией системной шины является обеспечение взаимодействия между центральным процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По проводникам этой шины осуществляется передача данных, их адресов, а также управляющей информации. Системная шина физически представляет собой набор проводников, объединяющих основные узлы системной платы. От типа системной шины, так же как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. К основным характеристикам системной шины относятся тактовая частота и разрядность канала связи. Современный компьютер имеет системную шину 32 и 64 бита. Такая разрядность шины данных позволяет значительно повысить скорость обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечивает возможность обращения к большему объему оперативной памяти.
Системная шина. Основные понятия. Виды системных шин
FSB ( англ. front side bus, переводится как «системная шина») – компьютерная шина, обеспечивающая соединение между х86-совместимым центральным процессором и внешним миром.
Как правило современный персональный компьютер на базе х86-совместимого микропроцессора устроен следующим образом: микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру (обычно системный контроллер персонального компьютера называют «северным мостом», англ. North bridge). Системный контроллер имеет в своем составе контроллер ОЗУ, а также контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства. Получил распространение подход, при котором, к северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, наприме например, видеокарты с шиной PCI Express 16x, а менее производительные устройства (микросхема BIOS'а, устройства с шиной PCI) подключаются к так называемому «южному мосту» (англ. South Bridge), который соединяется с северным мостом специальной высокопроизводительной шиной. Набор из «южного» и «северного» мостов часто называют чипсетом (англ. chipset). Таким образом, FSB работают в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом. Некоторые компьютеры имеют внешнюю кэш-память, подключенную через «заднюю» шину (англ. back side bus), которая быстрее, чем FSB, но работает только со специфичными устройствами.
Каждая из вторичных шин работает на своей частоте (которая может быть как выше, так и ниже частоты ). Иногда частота вторичной шины является производной от частоты FSB, иногда задается независимо.
Параметры FSB у некоторых микропроцессоров.
Процессор |
частота FSB |
Тип FSB |
Теоретическая пропускная способность |
Pentium II |
66 / 100 МГц |
GTL+ |
533 / 800 МБ/с |
Pentium III |
100 / 133 МГц |
GTL+ |
800 / 1066 МБ/с |
Pentium 4 |
100 / 133 / 200 МГц |
AGTL+ |
3200 / 4266 / 6400 МБ/с [1] |
Pentium M |
100 / 133 МГц |
AGTL+ |
3200 / 4266 МБ/с [1] |
Pentium D |
133 / 200 МГц |
AGTL+ |
4266 / 6400 МБ/с [1] |
Pentium 4 EE |
200 / 266 МГц |
AGTL+ |
6400 / 8533 МБ/с [1] |
Intel Core |
133 / 166 МГц |
AGTL+ |
4266 / 5333 МБ/с [1] |
Intel Core 2 |
200 / 266 МГц |
AGTL+ |
6400 / 8533 МБ/с [1] |
Xeon - ядро P6 |
100 / 133 МГц |
GTL+ |
800 / 1066 МБ/с |
Xeon - ядро Netburst |
100 / 133 / 166 / 200 / 266 МГц |
AGTL+ |
3200 / 4266 / 5333 / 6400 / 8533 МБ/с [1] |
Athlon |
100 / 133 МГц |
EV6 |
1600 / 2133 МБ/с [2] |
Athlon XP |
133 / 166 / 200 МГц |
EV6 |
2133 / 2666 / 3200 МБ/с [2] |
Athlon 64/FX/Opteron |
600 / 800 / 1000 МГц |
HyperTransport |
7500 / 12800 / 14400 МБ/с [3] |
PowerPC 970 |
900 / 1000 / 1250 МГц |
- |
7200 / 8000 / 10000 МБ/с |
Замечания: 1. ↑ а б в г д е ё процессоры Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Intel Core и Intel Core 2 используют , передающую данные 4 раза за цикл. 2. ↑ а б процессоры Athlon и Athlon XP используют , передающую данные два раза за цикл (англ. Doubledatarate) 3. ↑ процессоры Athlon 64, FX, и Opteron имеют встроенный в процессор контроллер памяти, что несколько меняет назначение FSB; здесь приведена пропускная способность шины памяти.
Влияние на производительность компьютера.
Частота процессора
Частота, на которой работает центральный процессор, определяется исходя из частоты FSB и коэффициента умножения. Большинство современных процессоров имеют заблокированный коэффициент умножения, так что единственным способом разгона является изменение частоты FSB.
Память.
До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB, на современных персональных компьютерах (кроме Athlon 64/FX) частоты FSB и шины памяти могут различаться.
Персональные компьютеры:
ISA - 8 и 16 разрядная, использовалась в первых персональных компютерах ·
VL-bus - шина разработианная на смену шине ISA, в противовес MCA ·
MCA - микроканальная архитектрура, разработана IBM для своего компьютера IBM PS/2
PCI - шина разработанная Intel, для процессоров Pentium
AGP - вариант PCI, использовавшийся для видеокарт
PCI Express - современная шина которая пришла на смену PCI
Промышленные компьютеры:
ISA
PC/104
CompactPCI
PC/104+
VMEbus
VME32
VME64
ISA (от англ. IndustryStandartArchitecture, ISAbus) - 8-ми или 16-ти разрядная системная шина IBM PC-совместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62-х или 98-контактного разъёма на материнской плате.
С появлением материнских плат формата ATX - шина ISA перестала широко использоваться в компьютерах, хотя встречаются ATX-платы и AGP 4x, 6 PCI и одним(или двумя) портами ISA. Но пока её ещё можно встретить в старых AT-компьютерах, а также в промышленных компьютерах.
Для встроенных систем существует вариант компоновки шины ISA, отличающийся применяемыми разъёмами - шина PC/104.
Впервые, шина ISA появилась на компьютерах IBM PC/XT в 1981 году. Это была 8-ми битная шина, с тактовой частотой 4,77 МГц, скорость передачи данных была 1,2 МБ/с. Разъём состоял из 62-х контактов, из них 8-для данных, 20-линии адреса, 6-для прерываний от IRQ2 до IRQ7.
В 1984 году, шина была усовершенствована, стала способна передавать 16-бит данных за такт, увеличена тактовая частота до 8 МГц, размер адресуемой памяти был увеличен с 1 МБ до 16 МБ. Разъём увеличили на 36 контактов, при этом он остался совместим с 8-битными картами расширения, под данные теперь отводилось 16 линий, под адрес 24 линии и под прерывания 11 линий шины.
В 1988 консорциумом из девяти компаний - производителей компьютеров (AST Research, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse и Zenith) была обнародована 32- разрядная архитектура системной шины EISA.
В 1993 году компании Intel и Microsoft усовершенствовали шину и разработали ISA PnP (Plug and Play), которая позволяла операционной системе самой определять назначаемое прерывание для устройства.
Системная шина представляет из себя совокупность сигнальных линий, объединённых по их назначению (данные, адреса, управление).
Основной функцией системной шины является передача информации между базовым микропроцессором и остальными электронными компонентами компьютера.
По этой шине так же осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами.
Все современные компьютеры располагают комбинированными системными шинами, например, ISA (Industry Standart Architecture - стандартная промышленная архитектура)и PCIилиEISA(Extanded Industry Standart Architecture) и PCI (Peripheral Component Interconnect). Одна из шин называется первичной системной (EISA, ISA), а другая (PCI) вторичной системной.
Системную шину условно можно разделить на шину данных, адресную и шину управления. Если важнейшей характеристикой двух первых шин является разрядность, то применительно к третьей говорят о количестве линий аппаратных прерываний IRQ и линий требования внешними устройствами прямого доступа к памяти DMA.
Передачей информации по системной шине управляет одно из подключённых устройств или специально выделенный для этого узел, называемый арбитром шины.
В компьютерах используют системные шины, соответствующие модификациям ISA с частотой 8,33 Мгц и EISA с частотой 33 МГц, а так же шина PCI с частотой 66 Мгц.
Архитектура системной шины той или иной модели системной платы зависит от производителя и определяется типом платформы ПК (типом центрального процессора), применяемым набором микросхем chipset и количеством и разрядностью периферийных устройств, подключаемых к данной системной плате.
Так системные шины платформы Pentium, т.е. PCI обеспечивают обмен центрального процессора с оперативной памятью 64-разрядами данных, при этом адресация данных осуществляется 32-разрядным адресом. С периферийными устройствами шина ISA поддерживает обмен 16-разрядным кодом данных и 16-разрядным адресным кодом данных, шина EISA - 32-разрядным кодом данных и 32-разрядным адресным кодом.