2.4.4. Системна магістраль (шина) і шини розширення

Центральний процесор (CPU) і Chipset навряд чи можна було б використовувати, якби інформація не циркулювала між окремими елементами і пристроями.

Шина (bus) – це загальний канал зв'язку (група електричних провідників), який використовується у персональному комп’ютері для організації взаємодії між двома або більш компонентами системи.

Найважливішою характеристикою шини є розрядність шини, яку іноді називають „шириною шини”) і яка визначає кількість даних, що паралельно „проходять” через шину (8, 16, 32 і 64 біт).

Для забезпечення взаємозаміни різноманітних пристроїв ПК, виготовлених різними виробниками, кількість, призначення і розміщення цих провідників є стандартизованою.

Взагалі комп’ютер має декілька типів шин, які за функціональним призначенням поділяються на три категорії:

  шина даних. Цією шині відбувається обмін даними між CPU, картами розширення, встановленими у слоти, та пам'яттю;

  адресна шина. Слугує для передачі адрес пам'яті;

 шина управління (системна шина, шина введення-виведення, шина розширення). Керує обміном даними, визначає які дані куди необхідно доставити. Коли ведуть мову про шину, зазвичай мають на увазі, шину введення-виведення (основна системна шина), яку іноді називають шиною розширення. Шина введення-виведення – це „швидкісна магістраль” для передачі даних в комп’ютер. Цією шиною проходить уся інформація, яка передається у різні вузли комп’ютера або зчитується з них.

Існує декілька типів шин що розрізняються технічними можливостями:

 ISA – перша 8-ми розрядна шина;

 AT Bus – 16-и розрядна шина, що стала розширенням шини ISA;

 MCA – 32-х розрядна. Швидкість передачі даних – до 20 Мб/с;

 EISA – подальший розвиток шини ISA. Ця 32-х розрядна шина забезпечувала до 33 Мб/с;

 VESA – розширення шини ISA для обміну відео даними, має 32 розряди;

  PCI – в основі цієї шини закладені абсолютно нові принципи. Ця 32-х розрядна шина забезпечувала швидкість передачі даних до 132 Мб/с (PCI 1.0) і до 264 Мб/с в 64-х розрядній PCI 2.0;

 USB – універсальна шина для підключення периферійних пристроїв (клавіатура, миша, принтер тощо) Швидкість передачі даних 12 Мб/с.

Шина даних об'єднує мікропроцесор (СРU) з декількома безпосередньо зв'язаними з ним мікросхемами. Вона використовується для передачі даних між СРU і основною системною шиною або між СРU і зовнішнім „кешем”, який використовується у більшості сучасних комп’ютерів. Нижче показаний приклад використання шини процесора.

Процесор

Зовнішній кеш

Рис. 1.13. Шина даних

До шин через спеціальні слоти розширення підключаються карти розширення, такі як графічний адаптер, звукові карти тощо. У системі може нараховуватися 5 – 8 таких слотів. Усі вони зовні відрізняються один від одного, у відповідності із типом шини. У комп’ютерах найбільш поширеними є шини PCI (для високошвидкісних пристроїв) і шини ISA (для клавіатури, миші, звукової карти тощо).

Наявність шин забезпечує можливість створення інтерфейсної системи комп’ютера. Усі блоки, а точніше їхні порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімні з’єднання, підключають до шини безпосередньо або через пристрої сполучення – контролери (адаптери). Керує шиною контролер шини.

Контролери. Щоб комп’ютер міг працювати, необхідно, щоб у його оперативній пам'яті знаходилися програма й дані. А потрапляють вони туди із різних пристроїв комп'ютера – клавіатури, дисководів для магнітних дисків тощо. Зазвичай ці пристрої називають зовнішніми, хоча деякі з них можуть знаходиться не зовні комп'ютера, а вбудовуються усередину системного блока.

Результати виконання програм також виводяться на зовнішні пристрої – монітор, диски, принтер тощо.

 Рис. 1.14. Контролер

Таким чином, для роботи комп'ютера необхідний обмін інформацією між оперативною пам'яттю і зовнішніми пристроями. Такий обмін називається введенням-виведенням Але цей обмін не відбувається безпосередньо, між будь-яким зовнішнім пристроєм і оперативною пам'яттю у комп'ютері є дві проміжних ланки.

1. Для кожного зовнішнього пристрою у комп'ютері є електронна схема, яка ним керує. Ця схема називається контролером, або адаптером. Деякі контролери (контролер дисків) можуть керувати відразу декількома пристроями.

2. Усі контролери і адаптери взаємодіють з CPU і оперативною пам'яттю через системну шину передачі даних.

Одним з контролерів, які є приналежністю майже кожного комп'ютера, є контролер введення-виведення. Він керує роботою портів.