Информатика. Лекция «Устройства передачи информации»

Лекция Тема: Устройства передачи информации

План:

1. Шина

2. Системная шина

3. Модем

Передача данных может происходить как между разными устройствами одного компьютера, так и между разными компьютерами, подключёнными к одной сети (локальной или глобальной).

1. Шина

Назначение. С помощью шин осуществляется передача информации внутри компьютера (чаще говорят «обмен информацией»).

Шина — совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.

Отличительным признаком шины от других систем соединения является наличие трёх групп линий, по каждой из которых передаётся свой вид информации: шины данных, шины адреса, шины управления.

Шина, связывающая только два устройства, называется портом.

Шины в компьютере различаются по своему назначению:

• системная шина (или шина ЦПУ);

• шина кэш-памяти — предназначена для обмена информацией между ЦПУ и кэш-памятью;

• стандартные и локальные шины ввода/вывода. Локальная шина — это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и пр.) и системной шиной. Стандартная шина используется для подключения более медленных устройств (мыши, клавиатуры, модемов).

2. Системная шина

Назначение. Системная шина — это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.

Принцип работы. Системная шина имеет следующие компоненты:

• шину данных, по которой происходит обмен данными между центральным процессором, платами расширения (такими как видеокарта, звуковая карта, сетевая карта и пр.), установленными в специальные разъёмы (слоты), и памятью;

• адресную шину, по которой передаются адреса устройств, регистров ввода/вывода и ячеек оперативной памяти. Процесс обмена данными возможен лишь в том случае, когда известен отправитель и получатель этих данных. Каждое устройство компьютера, каждая ячейка памяти, в том числе каждая ячейка оперативной памяти, имеет свой уникальный адрес. Все вместе эти адреса образуют адресное пространство;

• шину управления. Для успешной передачи данных недостаточно установить их на шине данных и задать адрес на шине адреса. Необходимо передать ещё служебные сигналы, что делать с передаваемыми данными по указанным адресам. Такие сигналы обозначают: запись или чтение, готовность к приёму или передаче данных, подтверждение приёма данных, сообщение о сбое какого-либо устройства (аппаратное прерывание) и т. п. Все эти сигналы передаются по шине управления.

Разные фирмы выпускают технику с различным схемным решением тех или иных узлов компьютера, однако системная шина является, как правило, стандартом, то есть неизменна. Вы можете, например, вставлять в ваш компьютер, выпущенный во Франции, контроллер, изготовленный в Сингапуре.

На рис. 1 показано расположение шины на материнской плате.

Основные пользовательские характеристики:

• разрядность — количество битов информации, параллельно «проходящих» через неё. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за определенный промежуток времени и тем выше производительность компьютера;

• пропускная способность — количество битов информации, передаваемых по шине за секунду. Разрядности шины адреса, адресной шины и шины управления, как правило, не совпадают.

Пример. Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, компьютеры семейства Pentium — 64 разрядную шину данных.

Рис. 1. Схематичное представление системной шины на материнской плате.

Обозначения: ЦПУ — центральный процессор; ГТЧ — генератор тактовой частоты; DMA — устройство прямого доступа к памяти

Разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины равна п, то максимальный адрес, который может быть по ней передан — 2". Очевидно, количество байтов оперативной памяти не должно превышать 2", иначе байты с большими адресами не будут использоваться.

Пример. Компьютеры с процессором 80286 имеют 24-разрядную адресную шину и могут адресовать память объёмом 4 Мб (2 = 4 194 304 байтов = 4 Мб). Компьютеры семейства Pentium имеют 32-разрядную адресную шину и могут адресовать память объёмом 4 Гб.

Для определения пропускной способности шины необходимо умножить разрядность шины на тактовую частоту, которая, как и для процессора, определяется генератором тактовой частоты.

Пример. Для 16-разрядной шины при тактовой частоте 8,33 МГц пропускная способность равна: 16 битов * 8,33 МГц = 133,28 Мбит/с = 16,66 Мбайт/с.

Для 32-разрядной шины при тактовой частоте 66 МГц пропускная способность равна 266,6 Мбайт/с.