12. Поняття шини. Основні характеристики. Структурні схеми побудови пк з різними шинами.

Комп'ютерна ши́на (від англ. computer bus, bidirectional universal switch - двонаправлений універсальний комутатор) - в архітектурі комп'ютера підсистема, яка передає дані між функціональними блоками комп'ютера. Зазвичай шина управляється драйвером. На відміну від зв'язку точка-точка, до шини можна підключити декілька пристроїв по одному набору провідників. Кожна шина визначає свій набір коннекторів (з'єднань) для фізичного підключення пристроїв, карт і кабелів.

Історія розвитку шин даних нараховує 3 покоління шин.

Перше покоління. Ранні комп'ютерні шини були групою провідників, що підключає комп'ютерну пам'ять і периферію до процесора. Майже завжди для пам'яті і периферії використовувалися різні шини, з різним способом доступу, затримками, протоколами.

Перші мінікомп'ютерні шини представляли пасивні об'єднувальні плати, підключені до контактів мікропроцесора. Пам'ять і інші пристрої підключалися до шини з використанням тих же контактів адреси і даних, що і процесор. Усі контакти були підключені паралельно. В деяких випадках, наприклад в IBM PC, потрібні додаткові інструкції процесора для генерації сигналів, щоб шина була справжньою шиною введення-виводу.

Друге покоління. Комп'ютерні шини "другого покоління", наприклад NuBus вирішували деякі з вищеперелічених проблем. Вони зазвичай розділяли комп'ютер на дві "частини", процесор і пам'ять в одній і різні пристрої в іншій. Між частинами встановлювався спеціальний контроллер шин (bus controller). Така архітектура дозволила збільшувати швидкість процесора без впливу на шину, розвантажити процесор від завдань управління шиною. За допомогою контроллера пристрою на шині могли взаємодіяти один з одним без втручання центрального процесора. Нові шини мали кращу продуктивність, але також вимагали складніших карт розширення. Проблеми швидкості часто вирішувалися збільшенням розрядності шини даних, з 8-ми бітових шин першого покоління до 16 або 32-х бітових шин в другому поколінні. Також з'явилося програмне налаштування пристроїв для спрощення підключення нових пристроїв, нині стандартизованная як Plug - n - play.

Третє покоління. Шини "третього покоління" нині знаходяться в процесі виходу на ринок, включаючи HyperTransport і InfiniBand. Вони зазвичай дозволяють використовувати як великі швидкості, необхідні для пам'яті, відеокарт і міжпроцесорної взаємодії, так і невеликі при роботі з повільними пристроями, наприклад, приводами дисків. Також вони прагнуть до більшої гнучкості в термінах фізичних підключень, дозволяючи використовувати себе і як внутрішні і як зовнішні шини, наприклад для об'єднання комп'ютерів. Це призводить до складних проблем при задоволенні різних вимог, так що велика частина робіт по цих шинах пов'язана з програмним забезпеченням, а не з самою апаратурою. Загалом, шини третього покоління більше схожі на комп'ютерні мережі, чим на первинні ідеї шин, з великими накладними витратами, чим у ранніх систем. Також вони дозволяють використовувати шину декільком пристроям одночасно.

До основних характеристик відносять : частота шини, максимальна швидкість передачі даних, інтерфейс шини, розрядність, пропускна здатність.

Шини бувають внутрішні (парелельні - Extended ISA або EISA, Industry Standard, Architecture або ISA, Low Pin Count або LPC, MicroChannel або MCA, MBus, Multibus для промислових систем, NuBus або IEEE 1196; послідовні - PCIe, USB, Firewire) та зовнішні (Sata, USB, SCSI).