Шина pci

PCI (Peripheral Component Interconnect bus) - шина соединения периферийных компонентов. Эта шина занимает особое место в современной PC-архитектуре (mezzanine bus), являясь мостом между локальной шиной процессора и шиной ввода-вывода ISA/EISA или MCA. Эта шина разрабатывалась в расчете на Pentium-системы, но хорошо сочетается и с 486 процессорами, а также с не-Intel'овскими процессорами. Шина PCI является четко стандартизованной высокопроизводительной шиной расширения ввода-вывода. Частота шины 20-33 МГц, PCI 2.1 допускает и частоту 66 МГц. Теоретическая максимальная скорость 132/264 Mбайт/с для 32/64 бит при 33 МГц. Слот PCI достаточен для подключения адаптера (в отличие от VLB), на системной плате он может сосуществовать с любой из шин ввода-вывода и даже с VLB (хотя в этом и нет необходимости).

На одной шине PCI может быть не более четырех устройств (слотов). Мост шины PCI (PCI Bridge) - это аппаратные средства подключения шины PCI к другим шинам. Host Bridge - главный мост - используется для подключения PCI к системной шине (шине процессора или процессоров). Peer-to-Peer Bridge - одноранговый мост - используется для соединения двух шин PCI. Две и более шины PCI применяются в мощных серверных платформах - дополнительные шины PCI позволяют увеличить количество подключаемых устройств.

AGP (Accelerated Graphics Port) - Высокоскоростной графический порт

Описание и реализация компанией Intel метода непосредственной передачи графических данных из системной динамической оперативной памяти (т.е. из памяти объемом 64 Мбайт или любого другого объема) в графический адаптер (иногда еще называемый акселератором или видеоадаптером) без помощи шины PCI (которая уже достаточно загружена трафиком дисков и сети). Как показано на приведенном ниже рисунке, порт AGP является дополнительным портом в системном наборе микросхем (который требуется для процессора).

Предназначен для обеспечения более быстрой поддержки трехмерной графики и полномасштабного видео.

SCSI (Small Computer System Interface)

SCSI (Small Computer System Interface), произноситься "скази" - интерфейс системного уровня, стандартизованый ANSI, в отличие от интерфейсных портов (COM, LPT, IR, MIDI), представляет собой шину: сигнальные выводы множества устройств-абонентов соединяются друг с другом "один в один".

Основным предназначением SCSI-шины во время разработки первой спецификации в 1985 году было "обеспечение аппаратной независимости подключаемых к компютеру устройств определенного класса".

В отличие от жестких шин расширния SCSI-шина реализуется в виде отдельного кабельного шлейфа, который допускает соединение до 8 устройств (спецификация SCSI-1) внутреннего и внешнего исполнения. Одно из них – хост адаптер (Host Adapter) связывает шину SCSI с системной шиной компьютера, семь других свободны для периферии.

Рис 1. SCSI адаптер фирмы ASUSTeK

Таблицая1. Скорость передачи данных по параллельной шине SCSI Разрядность	Разновидность
шины, бит	Обычный	Fast	Fast-20 (Ultra)	Fast-40 (Ultra2)
8 (Narrow)	5 Мбайт/с	10 Мбайт/с	20 Мбайт/с	40 Мбайт/с
16 (Wide)	10 Мбайт/с	20 Мбайт/с	40 Мбайт/с	80 Мбайт/с
32 (Wide) *	20 Мбайт/с	40 Мбайт/с	80 Мбайт/с	160 Мбайт/с

*реализации не встречаются

К шине могут подключаться:

• дисковые внутренние и внешние накопители (CD-ROM, винчестеры, сменные винчестеры, магнитооптические диски и др.);

• стримеры;

• сканеры;

• фото- и видеокамеры;

• другое оборудование, применяемое не только для IBM PC.

Каждый сигнал шины Ultra-2 Wide передается по двум проводам в противофазе (дифференциально).

Рис. 1а. Кабель Ultra Wide	Рис. 1б. Кабель Ultra2 Wide

В большинстве случаев как контроллер, так и все приборы SCSI имеют встроенные активные терминаторы, которые можно включить или отключить. Однако, как правило, лучше не полагаться на встроенный терминатор, а подключить внешний. Желательно, конечно, не использовать пассивный терминатор. Современные терминаторы обязательно имеют в своем обозначении соответствующую надпись (рис. 3).

Рис. 3. Пассивный терминатор

Наиболее же употребительными являются активные терминаторы для Ultra Wide SCSI шины (рис. 4).

Рис. 4. Активный Ultra Wide SCSI терминатор

PCI Express

ина PCI Express разработана корпорацией Intel совместно с многочисленными ведущими компаниями, такими как Dell, Hewlett-Packard, IBM и т.д. Она относится уже к третьему поколению архитектуры ввода-вывода и называется также 3GIO (Third Generation Input Output). Особенно важно, что новая архитектура PCI Express совместима на программном уровне с шиной PCI.

Разъемы AGP (снизу) и PCI Express ×16 (сверху).

Масштабируемость и универсальность — вот две основные концепции, заложенные в архитектуре новой шины PCI Express.

Универсальность шины PCI Express должна заключаться в том, чтобы она заменила шину, связывающую северный мост чипсета с графическим адаптером, шину, объединяющую северный и южный мосты чипсета, а также PCI-шину. Кроме того, в дальнейшем шина PCI Express станет единой технологией ввода-вывода для настольных ПК, мобильных компьютеров, серверов, телекоммуникационных платформ, рабочих станций и встраиваемых устройств. Результатом, как ожидается, станет широкое применение новой технологии во всех категориях платформ и экономичность перехода на технологии ввода-вывода следующего поколения.

Масштабируемость шины PCI Express состоит в том, что шина позволяет наращивать пропускную способность от 2,5 Гбит/с вплоть до 10 Гбайт/с (80 Гбит/с). Для сравнения отметим, что пропускная способность шины PCI-X c частотой 133 МГц составляет 1,06 Гбит/с.

Основная особенность новой шины PCI Express заключается в том, что это не традиционная параллельная, а последовательная шина, работающая по принципу «точка-точка» (peer-to-peer). На физическом уровне шина образована двумя парами проводников: одна пара служит для передачи данных, а вторая — для их приема.

Сравнительная характеристика PCIе и PCI

	PCI	PCIе (+1)
Тип передачи данных	Параллельная	Последовательная
Скорость передачи	133 МВ\сек «Half duplex»	250 МВ\сек для каждого по принципу «Full duplex»
Полоса пропуска для ввода\вывода	Устройства делят полосу пропускания	Через Point-to-point, каждое устройство получает 100% полосы пропускания
Одновременная адресация для нескольких устройств	Только с задержкой, соответствующей работе параллельных процессов	да
Горячая замена	нет	запланировано

USB (Universal Serial Bus) - Универсальная последовательная шина

Последовательная, полудуплексная, двунаправленная с производительностью 12 Мбит/с (или 1.5 Мбит/с в более дешевой версии) и шлейфовым подключением устройств. Была предложена компанией Intel и получила в настоящее время широкое распространение.

Предназначена для облегчения:

• Подключения ПК к телефонной сети (для передачи речи и цифровой информации) в соответствии с требованиями некоторых синхронных терминалов (CTI);

• подключения периферийных устройств;

• поддержки устройств новых типов.

Шина позволяет подключить к ПК до 127 физических устройств. Каждое физическое устройство может, в свою очередь, состоять из нескольких логических. (Это так называемые составные устройства. В качестве примера можно привести клавиатуру со встроенным манипулятором-трекболом).

Технические характеристики

Возможности USB следуют из ее технических характеристик:

• Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Mb/s

• Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 m

• Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Mb/s

• Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 m

• Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) - 127

• Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена

• Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI

• Напряжение питания для периферийных устройств - 5 V

• Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA (это не означает, что через USB можно запитать устройства с общим током потребления 127 x 500 mA=63.5 A)

Такой иконой официально обозначается шина USB как в Windows 98, так и на задних стенках компьютеров (к сожалению, далеко не всех), а также на всех разъемах USB. Эта икона на самом деле правильно отображает идею топологии USB. Топология USB практически не отличается от топологии обычной локальной сети на витой паре, обычно называемой "звездой". Даже терминология похожа - размножители шины также называются HUB'ами.

Кабели и разъемы

Сигналы USB передаются по 4-х проводному кабелю, схематично показанному на рисунке ниже:

 

 

 

Здесь GND - цепь "корпуса" для питания периферийных устройств, VBus - +5V также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D- Кабель для поддержки полной скорости шины (full-speed) выполняется как витая пара, защищается экраном и может также использоваться для работы в режиме минимальной скорости (low-speed). Кабель для работы только на минимальной скорости (например, для подключения мыши)  может быть любым и неэкранированным. для приема данных.

 

Какие устройства есть или будут использовать USB

В режиме низкой скорости:

• Клавиатуры

• Мыши

• Джойстики

• Матричные принтеры

• Дигитайзеры

• Цифровые фотокамеры

• Модемы для обычных телефонных линий

• Цепи управления монитором компьютера

В режиме высокой скорости:

• Колонки

• ISDN модемы

• Внешние накопители класса Iomega Zip

• Офисные АТС

• Лазерные и струйные принтеры