7.3.2Системные и локальные шины

Все устройства компьютера связаны друг с другом системой проводников по которым происходит обмен информацией - системной шиной (Bus). Сигналы, передаваемые по системной шине, различаются по своему функциональному назначению и поэтому, в ее составе выделяют группы проводников, в зависимости от типа передаваемой информации: адресную шину, шину данных, шину управления и шину питания.

Максимальный адрес ячейки памяти, к которому может обратиться процессор, зависит от разрядности адресной шины. Если адресная шина одноразрядная, то по ней можно передать только два адреса - 0 и 1, и соответственно, можно обратиться только к двум ячейкам памяти - ячейке с адресом 0 и ячейке с адресом 1. Если адресная шина двухразрядная, то по ней можно передать четыре адреса: 00, 01, 10, 11 и обратиться к четырем ячейкам памяти. Количество ячеек, к которым можно обратиться, определяется как 2ⁿ, где n - разрядность адресной шины. Исходя из этого, если адресная шина 16-разрядная, то можно обратиться к 65536 ячейкам памяти, при 20-разрядной шине - к 1048576 ячейкам. Таким образом, разрядность адресной шины определяет максимально допустимый объем адресуемой оперативной памяти.

Разрядность шины данных связана с представлением чисел в памяти ЭВМ. Так, на IBM-совместимых компьютерах для записи числа требуется два байта или 16 бит. Для передачи такого числа потребуется 16-битная (16-разрядная) шина. При 8-разрядной шине число передается в два приема. Современные модели имеют 64-разрядную шину данных.

По шине управления происходит передача служебных сигналов, команд управления и адресов устройств.

Для повышения производительности ПК наряду с системной шиной, появились локальные шины, связывающие между собой процессор и внешние устройства.

Для подключения внешних устройств к системной шине и локальным шинам служат слоты (разъемы) расширения, имеющие специфический внешний вид для каждой из шин.

Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) была предназначена для одновременной передачи 8 бит информации и 20 разрядов адреса. Объем адресуемой памяти составлял 1 Мбайт.

Системная шина EISA (Extended Industry Standard Architecture) появилась в сентябре 1988 года как 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. В EISA впервые появилась автонастройка плат расширения (Plug-n-play). EISA обеспечила 32-разрядную адресацию памяти и передачу данных, в том числе и в режиме DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к оперативной памяти без загрузки центрального процессора).

Спецификация локальной шины PCI была представлена компанией Intel в июне 1992 года как процессорно-независимая шина. Передачей данных по этой шине управляет не центральный процессор, а включенная между ним и PCI-шиной специальная микросхема (мост). Это позволило получить заметное повышение производительности компьютера так как процессор может продолжать свою работу даже тогда, когда данные записывают в ОЗУ или считываются из него. То же самое происходит и при обмене данными между двумя PCI-устройствами. Шина PCI поддерживает автоматическое определение и конфигурирование плат расширения (режим Plug-n-play).

Разработчики графических адаптеров столкнулись с проблемой недостаточного быстродействия шины PCI для ряда задач, возникающих при обработке трехмерной графики. В связи с этим была разработана локальная шина для обмена с видеоадаптером - AGP (Accelerated Graphic Port). Для подключения устройств к AGP-шине используется специальный разъем.

В мобильных компьютерах для подключения плат расширения памяти и периферийных устройств (модемов, сетевых карт, сменных жестких дисков и т.д.) используются 68 контактные разъемы стандарта PC-сard, ранее называвшиеся PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Они предназначены для подключения специально разработанных малогабаритных устройств.

Шина USB, появившаяся в 1996 г., предназначена для подключения до 127 устройств средне- и низкоскоростных периферийных устройств, при этом поддерживается их автоопределение, а также так называемое «горячее» подключение, то есть подключение к работающему компьютеру без его перезагрузки.