7.7. Системный interface.
- под системный интерфейсом понимают совокупность системной шины, связывающей процессор с памятью и контролерами внешних устройств; электрических схем, служащих для согласования, преобразования и управления сигналами машины; а также протоколов (унифицированных алгоритмов) обмена информации между устройствами компьютера по шине
Функциональная системная шина – состоит из адресной шины, шины данных и шины управления (под шиной понимают группу линий, для передачи логически связанных сигналов).
Адресная шина – служит для передачи адреса элемента данных, который далее будет передаваться по шине данных.
в простейших вычислительных устройствах (компьютер не относится) только процессор может формировать адрес (выставлять адрес на адресную шину); в этом случае адресная шина является однонаправленной
в более сложных вычислительных системах (PC) помимо процессора адрес могут выставлять контролёр прямого доступа в память и контролёр внешних устройств, если они имеют средства управления шинами
разрядность адресной шины определяется объёмом физической памяти
Шина данных – является двунаправленной (данные передаются в 2 направлениях, но не одновременно – временное мультиплексирование).
Шина управления – служит для передачи управляющих сигналов, которые используются для синхронизации устройств и указания типа операции выполняемых этими устройствами; для каждого управляющего сигнала существует своя индивидуальная линия на шине управления
Управляющие сигналы:
ввод/вывод – внешние устройства
чтение/запись – операционная память
запрос на прерывание
запрос на прямой доступ к памяти
предоставление прямого доступа к памяти
Эти сигналы могут генерироваться процессором, контролером шины по сигналам процессора, контролером прямого доступа к памяти (ПДП), контролер прерывания → контролер большинства современных внешних устройств.
В вычислительных системах используются различные системные интерфейсы и различные шинные структуры
Если процессор имеет отдельные шины (адреса данных и управления) для организации обмена с памятью и аналогичные шины для обмена с внешними устройствами – системный интерфейс с раздельными шинами.
В вычислительных системах также используются системные интерфейсы с изолированными и общими шинами; если для организации обмена данных с внешними устройствами используются специальные команды ввода/вывода и соответственно управляющие сигналы ввод/вывод, а для обмена с памятью команды пересылки данных и управляющие сигналы чтение/запись, то это системный интерфейс с изолированной шиной.
Системный интерфейс с общей шиной:
таким образом один и тот же адрес может быть либо адресом регистра контролера внешнего устройства, либо адресом ячейки ОП, также изолированная шина используется в IBM
если из системы команд процессора исключить команды ввода/вывода, то можно существенно упростить и структуру процессора и структуру интерфейса: в этом случае часть адресного пространства памяти отводится под адреса регистров контроллеров внешних устройств и для организации ввода/вывода используются команды пересылки данных, и соответственно управляющий сигнал чтения/записи
системный интерфейс с общей шиной был разработан фирмой DEC в 1970 г.
системный интерфейс с изолированными или общими шинами можно упростить за счёт объединения адресной шины и шины данных в единую адресно-информационную шину → мультиплексированная шина (или шина с мультиплексированием адресов и данных)
заметно снижается пропускная способность системного интерфейса и соответственно уменьшается производительность компьютера
Многие шины могут быть синхронными и асинхронными:
на синхронных шинах все операции выполняются по тактовым импульсам синхрогенератора
на асинхронных шинах все операции синхронизируются на асинхронных шинах управляющими сигналами, передаваемыми взаимодействующими устройствами
Основные шины системного интерфейса ПК:
Системная шина ( то, что соединяет процессор с контроллером памяти)
Локальная шина памяти (между котроллером памяти и самой памятью)
Шины расширения ввод/вывод
название
ISA
ISA
EISA
MCA
MCA
VLB
PCI
разрядность
8
16
32
16
32
32
32/64
пропускная способность (Мбит/с)
4
8
33
16
20
133
133/266
266/66.6
частота синхронизации (МГц)
8
8
8.33
10
10
33.3
33.3/66.6
LPC bus – шина с малым числом выводов (x – bus)
USB 2.0 – универсальная последовательная шина (480 Мбит/с)
SM bus – шина системного управления
ATA – интерфейсная шина (100 Мбит/с)
SATA – интерфейсная шина (150, 300 Мбит/с)
I865PE (чипсет – это набор больших интегральных схем, обеспечивающих взаимодействие основных компонент компьютера)
начиная с 810, интеловские чипсеты имею кабовую архитектуру
каб – устройство, обеспечивающее передачу информации между подключенными к нему шинами
