лекции ВТиИТ / 06_Интерфейсы ЭВМ
.pdf
полный дуплекс) и сигнальная земля
•для OUT – Token встроен в Data, для IN – Token заменен Handshake
•разъем кабеля физически совместим с USB 2.0
•нагрузка до 900мА
•максимальная скорость передачи информации до 5 Гбит/с
Интерфейс PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)
Физическая реализация – малогабаритное гнездо 54 х 85 х 3.3 (5-10.5) мм с направляющими для установки Количество контактов – 68
Количество подключаемых устройств (разрядов адреса) – 26 разр (64М) Количество разрядов данных – 16 Тактовая частота – 33 МГц
Скорость передачи данных – 66 Мбайт/c
Особенности – очень малые габариты, стандарт на малое энергопотребление, используется в миниатюрных системах (ноутбуки и карманные компьютеры). В последнее время вытесняется шиной USB.
Системные интерфейсы и интерфейсы ввода/вывода
Параллельные шины ISA и PCI
Шина ISA (Industry Standard Architecture)
Разрядность шины адреса – 20 разрядов (1Мбайт адресного пространства) Разрядность шины данных – 8/16 разрядов Тактовая частота – 8 МГц Скорость передачи данных – 8/16 Мбайт/с Количество контактов – 98
Реализует режимы программного обмена с памятью, прямого доступа к памяти Радиальные прерывания (до 11 устройств).
Особенности – относительно низкая скорость, хорошая помехоустойчивость, часто используется как сама, так и в модификациях.
Разработка и примеры построения устройств с этой магистралью - стандарты MicroPC и PC104.
EISA (Extended ISA) – 32-разрядная шина. Поддерживает 32-разрядную адресацию (4Гб). Скорость передачи данных 33 Мбайт/сек.
Структура шины ISA |
Архитектура ЭВМ с шиной ISA |
|
|
Устройства ISA |
|
ОЗУ |
ЦП |
|
|
|
1 |
2 . . . |
11 |
|
|
||
Шина адреса |
|
|
шина |
|
шина |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Шина данных |
|
|
ОЗУ |
|
ЦП |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Радиальные прерывания |
... |
|
|
Контроллер |
шина ISA |
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
шины |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямой доступ к памяти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контроллер |
Контроллер |
Сигналы работы с памятью |
|
|
|
|
внешнего |
внешнего |
|
|
|
|
|
|
|
устройства |
устройства |
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect)
Шина Адрес/Данные – мультиплексирована Количество разрядов адреса – 32 (4Гб) Количество разрядов данных – 32/64 Тактовая частота – 33/66МГц
Скорость передачи данных – 32/264/528Мбайт/с Количество контактов – 188 Обработка прерываний по опросу.
4 линии IRQ – для многофункциональных устройств (4 прерывания на плате) ПДП реализован как режим управления шиной Особенности – высокая скорость, плохая помехоустойчивость
Структура шины PCI
|
Устройства PCI |
|
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Шина адреса/данных |
|
|
|
|
IRQ A |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
IRQ B |
|
|
B |
|
|
|
|
|
Мост |
IRQ C |
|
|
C |
PCI |
|
|
|
|
IRQ D |
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
Сигналы захвата шины |
|
|
|
|
Сигналы работы с памятью |
|
|
|
Архитектура ЭВМ с шиной PCI |
|
|
|
|
ОЗУ ЦП
шина |
шина |
|
|
|
ОЗУ |
ЦП |
|
|
|
Северный |
|
|
|
|
мост |
|
|
|
|
Южный мост |
шина PCI |
|
|
|
|
Контроллер |
Мост |
шина ISA |
|
|
внешнего |
PCI-ISA |
||
|
|
|
||
|
устройства |
|
|
|
|
|
|
Контроллер |
Контроллер |
|
|
|
внешнего |
внешнего |
|
|
|
устройства |
устройства |
Достоинства параллельных шин:
•Высокая производительность при меньшей частоте шины Недостатки параллельных шин:
•При увеличении частоты возрастает задержка при неодинаковой длине проводов
(latency)
•Большое число проводов – сложно разместить на плате и обеспечить одинаковую длину
Последовательная шина PCI Express
Для последовательной шины проще увеличивать частоту передачи. Возможность масштабирования – увеличение частоты и распараллеливание последовательной шины на несколько пар.
Соединение между устройствами – точка-точка Топология шины – звезда. Все устройства подключаются к центральному коммутатору.
Информация передается последовательно по двум дифференциальным парам (lane). Это позволяет уменьшить число проводников на плате и увеличить длину соединений.
Tx |
Rx |
Коммутатор |
Устройство |
PCI-Express |
PCI-Express |
Rx |
Tx |
Lane
Скорость передачи по одной полосе (lane) соответствует 1х Тактовая частота – 2.5ГГц, пропускная способность lane – 2.5 Гбит/с
Увеличение скорости достигается распараллеливанием (побитное распараллеливание) Связь между устройствами – Link
Link 1x, 2х, 4х, 8х, 16х, 32х (по числу lane). Используется пакетная передача данных.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lane 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Коммутатор |
|
|
|
|
Lane 2 |
|
|
|
|
|
Устройство |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
PCI-Express |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PCI-Express |
||||||||
|
|
|
|
|
Lane 3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lane 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Link 4x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Link |
|
Скорость теор/реал, |
|
|
|
Число |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Мбайт/с |
|
|
контактов |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1x |
|
|
|
|
|
250/220 |
|
|
|
|
36 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4x |
|
|
|
|
|
1000/800 |
|
|
|
|
64 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8x |
|
|
|
|
|
2000/1600 |
|
|
|
|
98 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16x |
|
|
|
|
|
4000/3200 |
|
|
|
|
164 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Архитектура ЭВМ с шиной PCIExpress |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОЗУ |
|
|
|
ЦП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шина |
|
шина |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
ОЗУ |
|
|
ЦП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Северный |
|
|
|
|
|
|
Видео |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
мост |
|
|
PCI-E |
|
контроллер |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
PCI-E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шина PCI |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
Мост ввода/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
вывода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контроллер |
|
Контроллер |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВУ |
|
|
|
|
ВУ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
PCI-E |
|
|
PCI-E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Контроллер |
|
Контроллер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
ВУ |
|
|
|
|
|
|
ВУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Развитие PCI-Express:
Спецификация внешней кабельной системы PCI-Express: кабель длиной до 10 метров, пропускная способность 2.5 Гбит/с.
PCI-Express 2.0: пропускная способность 5 Гбит/с; динамическое управление скоростью и оповещение об изменении пропускной способности.
PCI-Express 3.0: пропускная способность 8 Гбит/с