5.Зв’язок між компонентами комп’ютера через магістраль

Под магистралью² (bus) — применительно к информационным системам ин­формационной магистралью — понимается совокупность электрических связей и об­служивающих электронных приборов (обрамления), обеспечивающих обмен инфор­мацией между двумя или более устройствами. Характерной особенностью информа­ционной магистрали является совместное использование ее множеством взаимодействующих друг с другом устройств. Сигналы, передаваемые по магистрали одним устройством, доступны всем прочим, подключенным к этой магистрали. Если в одно и то же время два устройства попытаются передавать сигналы по магистрали, то произойдет наложение этих сигналов друг на друга и их искажение. Следователь­но, в конструкции магистрали (в ее электронном обрамлении) должны быть преду­смотрены средства, обеспечивающие в каждый момент времени передачу по магист­рали сигналов только от одного из подключенных к ней устройств.

Как правило, в состав магистрали входит множество электрических свя­зей — линий магистрали, — по каждой из которых может передаваться двоич­ный сигнал, т.е. сигнал, имеющий два четко различимых уровня — "лог. О" и "лог. 1". По одной линии может передаваться развернутая во времени последо­вательность двоичных сигналов. Часто сигналы передаются по нескольким ли­ниям одновременно и воспринимаются в совокупности. В таком случае говорят о параллельной передаче двоичных сигналов. Например, можно по восьми линиям параллельно передать один 8-разрядный байт информации.

В конструкции компьютерной системы может быть предусмотрено несколь­ко магистралей, обеспечивающих коммуникацию между компонентами на раз­ных уровнях иерархии системы. Магистраль, связывающая основные компонен­ты (компоненты высшего уровня иерархии — процессор, память, модули ввода-вывода), называется системной магистралью (system bus). Большинство распро­страненных на сегодняшний день вариантов структуры подсистемы взаимодейст­вия компонентов компьютерной системы основано на использовании одной или даже нескольких системных магистралей.

6.Магістраль рсі

Магистраль PCI (peripheral component interconnect — связь периферийных компонентов) получила достаточно широкое распространение в современных компьютерных системах. Она обладает высокой пропускной способностью и ис­пользуется как в качестве высокоскоростной магистрали в системах с мезонин-ной архитектурой, так и в качестве дополнительной магистрали, объединяющей периферийные устройства. Достоинства магистрали PCI особенно проявляются в системах, включающих множество высокоскоростных периферийных устройств (графических адаптеров, контроллеров локальной сети, контроллеров дисков и

т.д.) Существующая на сегодняшний день версия стандарта PCI позволяет ис­пользовать до 64 линий данных при частоте 66 МГц, что примерно соответствует пропускной способности 528 Мбайт/с или 4.224 Гбит/с. Но привлекательность стандарта PCI состоит даже не столько в высокой пропускной способности, сколько в том, что этот стандарт поддерживается многочисленными изготовите­лями микросхем, а это позволяет с минимальными затратами организовать со­единение магистрали PCI с магистралями других типов.

Фирма Intel начала работу над стандартом PCI примерно в 1990 году в рам­ках проекта создания нового процессора Pentium и вычислительных комплексов на его базе. Довольно скоро спецификация PCI стала доступна всем желающим, и Intel способствовала организации отдельной промышленной ассоциации PCI SIG, которая занималась совершенствованием стандарта и обеспечением его соответствия потребностям вычислительных систем разного назначения. В ре­зультате стандарт PCI стал популярным среди большинства ведущих изготовите­лей персональных компьютеров, профессиональных рабочих станций, серверных систем и периферийного оборудования к ним. В то время как эта книга готовит­ся к печати, текущей является версия PCI 2.1, опубликованная в 1995 году. Со спецификацией магистрали PCI могут ознакомиться все желающие, и ее под­держивают ведущие изготовители элементной базы и периферийного оборудова­ния. Поэтому изделия разных производителей, имеющие выход на магистраль PCI, полностью совместимы.

Стандарт магистрали PCI разработан таким образом, что позволяет по-разному компоновать вычислительную систему и допускает как одно-, так и многопроцессорные варианты организации. Магистраль обеспечивает набор функций, удовлетворяющий потребностям подавляющего большинства систем общего назначения. В магистрали используется синхронный принцип временной координации процессов и централизованная схема арбитража.

На рис. 3.21,а показана типовая структура однопроцессорной компьютерной системы на базе магистрали PCI. Комбинированный контроллер DRAM-памяти/согласователь PCI-магистрали обеспечивает высокую скорость обмена данными с памятью и процессором. Согласователь PCI-магистрали выполняет роль буфера данных, так что быстродействие PCI может отличаться, причем до­вольно существенно, от быстродействия процессора при выполнении операций ввода-вывода. В мультипроцессорной системе (рис. 3.21,6) к системной магистра­ли может быть подключено через согласователи несколько PCI-магистралей. Системная магистраль поддерживает обмен только между модулями процессо­ра/кэш-памяти, оперативной памяти и согласователя PCI-магистрали. Использо­вание согласователя обеспечивает высокую производительность процессов обмена независимо от соотношения между быстродействием системной магистрали и PCI-магистралей.