1.2. Організація шин

Шина– це інформаційний канал, який об’єднує всі функціональні блоки МПС і забезпечує обмін даними у вигляді двійкових чисел. Конструктивно шина являє собою n провідників та один спільний провідник (землю). Дані по шині передаються у вигляді слів, що є групою бітів.

У паралельній шині n бітів передаються по окремих лініях одночасно, у послідовній шині – по єдиній лінії послідовно у часі. Паралельні шини виконують у вигляді плаского кабелю, а послідовні – у вигляді коаксіального або волоконно-оптичного кабелю. Коаксіальний кабель використовують при передачі даних на відстань до 100 метрів, узгоджуючи передавальні і приймальні каскади із хвильовим опором лінії. Волоконно-оптичний кабель використовують для передачі на більші відстані.

Інформація може передаватись по шині в одному напрямку (однонапрямлена шина) чи двох напрямках (двонапрямлена шина). Варіанти умовних позначень однонапрямленої паралельної шини показано на рис.2.2, на якому стрілка вказує напрям передавання, а число 16 позначає розрядність шини. Зазначимо, що допускається позначення шин і без наведення розрядності.

Рис. 2.2 Варіанти умовних позначень однонапрямленої паралельної 16-розрядної шини

Варіанти умовних позначень двонапрямленої шини показано на рис.1.3.

Рис. 2.3 Варіанти умовних позначень двонапрямленої паралельної 8-розрядної шини

В залежності від призначення, принципу дії, характеру даних, що передаються, та інших особливостей шини розділяють на: системні та локальні; шини адреси, даних та керування; роздільні та мультиплексні.

Усі основні блоки МПС з’єднуються з єдиною паралельною шиною, яка називається системною шиною – SB (System Bus). Системна шина складається з трьох шин: адреси, даних і керування.

Шина адреси – AB (Address Bus) є частиною системної шини, яка призначена для передачі адреси комірки пам’яті або пристрою введення-виведенняі являє собою електронний провідник або групу провідників, кількість яких, як правило, дорівнює максимально допустимому числу розрядів адреси. Шина адреси є однонапрямленою. Напрям передавання по шині адреси – від МП до зовнішніх пристроїв.

Шина даних – DB (Data Bus) є частиною системної шини, яка призначена для передавання даних між блоками МПС. Шина даних є двонапрямленою. Інформація по одних і тих самих лініях DB може передаватися у двох напрямах – як до МП, так і від нього.

Шина керування – CB (Control Bus) є частиною системної шини, яка призначена для передавання керуючих сигналів. Вона позначається так само, як і шина адреси (див. рис. 2.2).  Хоча напрям керуючих сигналів може бути різним, однак шина керування не є двонапрямленою, оскільки для сигналів різного напряму використовуються окремі лінії.

Локальна шина – це функціонально спеціалізований вид шини для зв’язку процесора з окремими периферійними пристроями (наприклад, контролерами накопичувачів, відеоадаптерів).

У мультиплексній шині різні сигнали передаються по одній лінії роздільно у часі. Наприклад, у мультиплексній шині адреси/даних спочатку передається адреса, що супроводжується окремим сигналом адресного стробу по додатковій лінії, а потім – дані, що супроводжується окремим сигналом стробу даних по іншій додатковій лінії.

У  роздільній шині для кожного сигналу виділено окрему лінію.

За функціональним призначенням також розрізняють:

·          шину введення-виведення (Input-Output Bus) – шину, призначену для паралельного підключення декількох пристроїв введення-виведення. Шини введення-виведення існують внутрішні та зовнішні;

·          шина пристроїв, сенсорна шина (Device Bus, Sensor Bus) – клас шин, призначених для підключення периферійних (в тому числі вимірювальних) приладів у автоматизованих системах керування виробництвом;

·          інтерфейсну шину загального призначення (General-Purpose Interface Bus), призначену для підключення до МПС вимірювальних приладів.