Komponente unutar osobnog računala međusobno djeluju na različite načine. Većina unutarnjih komponenti, uključujući procesor, predmemoriju, memoriju, kartice za proširenje i uređaje za pohranu, međusobno komuniciraju pomoću jednog ili više gume(autobusi).

Sabirnica u računalima je kanal kojim se prenose informacije između dva ili više uređaja (obično se sabirnica koja povezuje samo dva uređaja naziva luka- luka). Sabirnica obično ima pristupne točke ili mjesta na koja se uređaj može povezati kako bi postao dio sabirnice, a uređaji na sabirnici mogu slati informacije i primati informacije od drugih uređaja. Koncept sabirnice prilično je općenit i za "unutrašnjost" osobnog računala i za vanjski svijet. Na primjer, telefonski priključak u kući može se zamisliti kao sabirnica: informacije putuju žicama u kući, a na "sabirnicu" se možete spojiti tako da ugradite telefonsku utičnicu, uključite telefon u nju i podignete slušalicu. telefon. Svi telefoni u autobusu mogu dijeliti informacije, tj. govor.

Ovaj materijal posvećen je gumama modernih računala. Prvo se govori o gumama i njihovim karakteristikama, a zatim se detaljno govori o najčešćim gumama na svijetu. I/O sabirnice(ulazno/izlazna sabirnica), također se naziva sabirnice proširenja(sabirnice za proširenje).

Funkcije i karakteristike gume

PC sabirnice su glavne "staze" podataka na matičnoj ploči. Glavna je sistemska sabirnica(sustavna sabirnica), koja povezuje procesor i glavnu memoriju RAM. Ranije se ovaj autobus nazivao lokalnim, ali u modernim računalima se zove prednja guma(Front Side Bus - FSB). Karakteristike sistemske sabirnice određene su procesorom; Moderna sistemska sabirnica široka je 64 bita i radi na 66, 100 ili 133 MHz. Takvi visokofrekventni signali stvaraju električni šum i druge probleme. Stoga se učestalost mora smanjiti kako bi podaci dosegli kartice za proširenje(kartica za proširenje), ili adapteri(adapteri) i druge udaljenije komponente.

Međutim, prva računala imala su samo jednu sabirnicu, koju su dijelili procesor, RAM memorija i I/O komponente. Procesori prve i druge generacije radili su na niskoj taktnoj frekvenciji i sve komponente sustava mogle su podržati tu frekvenciju. Konkretno, ova je arhitektura omogućila proširenje kapaciteta RAM-a pomoću kartica za proširenje.

1987. Compaqovi programeri odlučili su odvojiti sistemsku sabirnicu od I/O sabirnice kako bi mogli raditi različitim brzinama. Od tada je ova multi-bus arhitektura postala industrijski standard. Štoviše, moderna računala imaju nekoliko I/O sabirnica.

Hijerarhija guma

PC ima hijerarhijsku organizaciju različitih sabirnica. Većina modernih računala ima najmanje četiri sabirnice. Hijerarhija sabirnice se objašnjava činjenicom da se svaka sabirnica sve više udaljava od procesora; Svaka sabirnica povezuje se s razinom iznad nje, integrirajući različite PC komponente. Svaka sabirnica je obično sporija od sabirnice iznad nje (iz očitog razloga - procesor je najbrži uređaj u računalu):

• Interna sabirnica predmemorije: Ovo je najbrža sabirnica koja povezuje procesor i internu L1 predmemoriju.
• Sistemska sabirnica: Ovo je sistemska sabirnica druge razine koja povezuje memorijski podsustav s čipsetom i procesorom. Na nekim sustavima, procesor i memorijske sabirnice su ista stvar. Ta je sabirnica do 1998. radila na brzini (taktnoj frekvenciji) od 66 MHz, a zatim je povećana na 100 MHz pa čak i 133 MHz. Pentium II i noviji procesori implementiraju arhitekturu sa dvostruki neovisni autobus(Dual Independent Bus - DIB) - jedna sistemska sabirnica zamijenjena je s dvije neovisne sabirnice. Jedan od njih namijenjen je pristupu glavnoj memoriji i zove se prednja guma(frontside bus), a drugi je za pristup L2 cacheu i zove se stražnja guma(stražnji autobus). Prisutnost dvije sabirnice poboljšava performanse računala, budući da procesor može istovremeno primati podatke iz obje sabirnice. U petoj generaciji matičnih ploča i skupova čipova L2 predmemorija povezana je sa standardnom memorijskom sabirnicom. Imajte na umu da se također poziva i sistemska sabirnica glavni autobus(glavni autobus), procesorska sabirnica(sabirnica procesora), memorijska sabirnica(memorijska sabirnica) i čak lokalni autobus(lokalni autobus).
• Lokalna I/O sabirnica: Ova I/O sabirnica velike brzine koristi se za povezivanje brzih perifernih uređaja s memorijom, skupom čipova i procesorom. Ovu sabirnicu koriste video kartice, diskovni pogoni i mrežna sučelja. Najčešće lokalne I/O sabirnice su VESA lokalna sabirnica (VLB) i sabirnica za povezivanje perifernih komponenti (PCI).
• Standardna I/O sabirnica: Na tri razmatrane sabirnice spojena je “zaslužena” standardna I/O sabirnica koja se koristi za spore periferne uređaje (miš, modem, zvučne kartice itd.), kao i za kompatibilnost sa starijim uređajima. U gotovo svim modernim osobnim računalima takva sabirnica je ISA (Industry Standard Architecture) sabirnica.
• Univerzalna serijska sabirnica(Univerzalna serijska sabirnica - USB), što vam omogućuje povezivanje do 127 sporih perifernih uređaja pomoću središte(hub) ili uređaji za lančano povezivanje.
• Brza serijska sabirnica IEEE 1394 (FireWire), dizajniran za spajanje digitalnih kamera, pisača, TV-a i drugih uređaja koji zahtijevaju izuzetno visoku propusnost na računalo.

Više I/O sabirnica koje povezuju razne periferije s procesorom povezane su sa sistemskom sabirnicom pomoću most(most), implementiran u chipset. Čipset sustava upravlja svim sabirnicama i osigurava da svaki uređaj u sustavu ispravno komunicira sa svakim drugim uređajem.

Nova računala imaju dodatnu "sabirnicu" koja je posebno dizajnirana samo za grafičku interakciju. Zapravo, ovo nije guma, ali luka- Ubrzani grafički priključak (AGP). Razlika između sabirnice i porta je u tome što je sabirnica obično dizajnirana za dijeljenje medija između više uređaja, dok je port dizajniran za dijeljenje samo dva uređaja.

Kao što je ranije prikazano, I/O sabirnice su zapravo proširenje sistemske sabirnice. Na matičnoj ploči, sistemska sabirnica završava na čipu skupa čipova, koji čini most prema I/O sabirnici. Sabirnice igraju vitalnu ulogu u razmjeni podataka na računalu. Zapravo, sve komponente osobnog računala, s izuzetkom procesora, komuniciraju jedna s drugom i s RAM-om sustava putem različitih I/O sabirnica, kao što je prikazano na slici lijevo.

Adresne i podatkovne sabirnice

Svaka guma se sastoji od dva različita dijela: sabirnica podataka(sabirnica podataka) i adresna sabirnica(adresna sabirnica). Kada većina ljudi govori o sabirnici, pomisle na sabirnicu podataka; Sami podaci se prenose duž linija ove sabirnice. Adresna sabirnica je skup linija čiji signali određuju gdje se šalju ili primaju podaci.

Naravno, postoje signalne linije za kontrolu rada sabirnice i signalizaciju dostupnosti podataka. Ponekad se te linije nazivaju upravljačka sabirnica(kontrolna sabirnica), iako se često ne spominju.

Širina gume

Autobus je kanal kroz koji teku informacije. Što je sabirnica šira, to više informacija može "teći" duž kanala. Prva ISA sabirnica na IBM PC-u bila je široka 8 bita; ISA sabirnica opće namjene koja se trenutno koristi je široka 16 bita. Druge I/O sabirnice, uključujući VLB i PCI, široke su 32 bita. Širina sistemske sabirnice na računalima s Pentium procesorima je 64 bita.

Širina adresne sabirnice može se odrediti neovisno o širini podatkovne sabirnice. Širina adresne sabirnice pokazuje koliko se memorijskih ćelija može adresirati tijekom prijenosa podataka. U modernim osobnim računalima širina adresne sabirnice je 36 bita, što omogućuje adresiranje memorije kapaciteta 64 GB.

Brzina autobusa

Brzina autobusa(brzina sabirnice) pokazuje koliko se bitova informacija može prenijeti na svakom vodiču sabirnice u sekundi. Većina sabirnica prenosi jedan bit po ciklusu takta na jednoj žici, iako novije sabirnice kao što je AGP mogu prenositi dva bita podataka po ciklusu takta, udvostručavajući performanse. Stara ISA sabirnica zahtijeva dva ciklusa takta za prijenos jednog bita, smanjujući performanse na pola.

Propusnost sabirnice

Širina (bitovi) Brzina (MHz) Protok (MB/s) 8-bitni ISA 16-bitni ISA 64-bitni PCI 2.1 AGP (način x2) AGP (način x4)

Širina pojasa(bandwith) također se naziva propusnost(propusnost) i pokazuje ukupnu količinu podataka koja se može prenijeti sabirnicom u određenoj jedinici vremena. Tablica pokazuje teoretski propusnost modernih I/O sabirnica. Zapravo, gume ne postižu teoretsku vrijednost zbog troškova za izvršavanje naredbi i drugih čimbenika. Većina guma može raditi pri različitim brzinama; Sljedeća tablica prikazuje najtipičnije vrijednosti.

Zabilježimo posljednja četiri retka. Teoretski, PCI sabirnica se može proširiti na 64 bita i brzinu od 66 MHz. Međutim, zbog kompatibilnosti, gotovo sve PCI sabirnice i uređaji na sabirnici imaju samo 33 MHz i 32 bita. AGP se temelji na teoretskom standardu i radi na 66 MHz, ali zadržava 32-bitnu širinu. AGP ima dodatne x2 i x4 načine rada koji omogućuju portu da izvrši prijenos podataka dva ili četiri puta po taktu, povećavajući efektivnu brzinu sabirnice na 133 ili 266 MHz.

Sučelje sabirnice

U sustavu s više sabirnica, skup čipova mora osigurati sklop za kombiniranje sabirnica i komunikaciju između uređaja na jednoj sabirnici i uređaja na drugoj sabirnici. Takve se sheme nazivaju most(most) (imajte na umu da je most također mrežni uređaj za povezivanje dvije različite vrste mreža). Najčešći je PCI-ISA most, koji je sastavni dio sistemskog čipseta za osobna računala s Pentium procesorima. PCI sabirnica također ima most prema sistemskoj sabirnici.

Bus mastering

U autobusima velikog kapaciteta svake sekunde preko kanala prenosi se ogromna količina informacija. Za upravljanje tim prijenosima obično je potreban procesor. U stvari, procesor djeluje kao "posrednik" i, kao što je to često slučaj u stvarnom svijetu, mnogo je učinkovitije ukloniti posrednika i izvršiti prijenose izravno. U tu svrhu razvijeni su uređaji koji mogu upravljati sabirnicom i djelovati samostalno, tj. prijenos podataka izravno u RAM memoriju sustava; takvi uređaji se nazivaju vozne gume(majstori autobusa). Teoretski, procesor može obavljati druge poslove istovremeno s prijenosom podataka na sabirnici; U praksi, situaciju komplicira nekoliko čimbenika. Za ispravnu implementaciju savladavanje autobusa(mastering sabirnice) potrebna je arbitraža zahtjeva sabirnice, koju osigurava čipset. Upravljanje sabirnicom također se naziva DMA "prve strane", budući da radnju kontrolira uređaj koji obavlja prijenos.

Trenutno je upravljanje sabirnicom implementirano na PCI sabirnici; Također je dodana podrška za IDE/ATA tvrde diskove za implementaciju upravljanja sabirnicom na PCI pod određenim uvjetima.

Princip lokalnog autobusa

Početak 90-ih karakterizira prijelaz s tekstualnih aplikacija na grafičke i sve veću popularnost Windows operativnog sustava. To je dovelo do ogromnog povećanja količine informacija koje se moraju prenijeti između procesora, memorije, videa i tvrdih diskova. Standardni monokromatski (crno-bijeli) tekstualni zaslon sadrži samo 4000 bajtova informacija (2000 za kodove znakova i 2000 za atribute zaslona), ali standardni Windows zaslon od 256 boja zahtijeva više od 300 000 bajtova! Štoviše, moderna rezolucija od 1600x1200 sa 16 milijuna boja zahtijeva 5,8 milijuna bajtova informacija po ekranu!

Prijelaz softverskog svijeta s teksta na grafiku također je značio povećanje veličine programa i povećanje zahtjeva za memorijom. Iz I/O perspektive, obrada dodatnih podataka za video karticu i tvrde diskove ogromnog kapaciteta zahtijeva mnogo veću I/O propusnost. Ova situacija se morala suočiti s pojavom procesora 80486, čija je izvedba bila puno bolja od prethodnih procesora. ISA sabirnica više nije ispunjavala povećane zahtjeve i postala je usko grlo u povećanju performansi računala. Povećanje brzine procesora čini malo ako mora čekati na sporoj sistemskoj sabirnici za prijenos podataka.

Rješenje je pronađeno u razvoju nove, brže sabirnice, koja je trebala nadopuniti ISA sabirnicu i koristiti se posebno za tako brze uređaje kao što su video kartice. Ova sabirnica je morala biti smještena na (ili u blizini) mnogo brže memorijske sabirnice i raditi pri približno vanjskoj brzini procesora kako bi se podaci prenosili mnogo brže od standardne ISA sabirnice. Kada su takvi uređaji postavljeni blizu ("lokalno") procesora, lokalni autobus. Prva lokalna sabirnica bila je VESA lokalna sabirnica (VLB), a moderna lokalna sabirnica u većini osobnih računala je sabirnica za povezivanje perifernih komponenti (PCI).

Sistemska sabirnica

Sistemska sabirnica(sabirnica sustava) povezuje procesor s glavnom RAM memorijom i, eventualno, s L2 cache memorijom. To je središnja sabirnica računala i ostale se sabirnice "granaju" iz nje. Sustavna sabirnica implementirana je kao skup vodiča na matičnoj ploči i mora odgovarati određenom tipu procesora. Procesor je taj koji određuje karakteristike sistemske sabirnice. U isto vrijeme, što je brža sistemska sabirnica, to brže moraju biti preostale elektroničke komponente osobnog računala.

Stari procesori Širina gume Brzina autobusa 8088 8 bita 4,77 MHz 8086 16 bita 8 MHz 80286-12 16 bita 12 MHz 80386SX-16 16 bita 16 MHz 80386DX-25 32 bita 25 MHz

Razmotrimo sistemske sabirnice osobnog računala s procesorima nekoliko generacija. Kod procesora prve, druge i treće generacije frekvencija sistemske sabirnice određena je radnom frekvencijom procesora. Kako se brzina procesora povećavala, tako je rasla i brzina sistemske sabirnice. Istodobno se povećao adresni prostor: u procesorima 8088/8086 iznosio je 1 MB (20-bitna adresa), u procesoru 80286 adresni prostor povećan je na 16 MB (24-bitna adresa), a počevši od 80386 procesor adresni prostor bio je 4 GB (32-bitna adresa).

Obitelj 80486 Širina gume Brzina autobusa 80486SX-25 32 bita 25 MHz 80486DX-33 32 bita 33 MHz 80486DX2-50 32 bita 25 MHz 80486DX-50 32 bita 50 MHz 80486DX2-66 32 bita 33 MHz 80486DX4-100 32 bita 40 MHz 5X86-133 32 bita 33 MHz

Kao što se može vidjeti iz tablice za procesore četvrte generacije, brzina sistemske sabirnice u početku je odgovarala radnoj frekvenciji procesora. Međutim, tehnološki napredak omogućio je povećanje frekvencije procesora, a usklađivanje brzine sistemske sabirnice zahtijevalo je povećanje brzine vanjskih komponenti, uglavnom sistemske memorije, što je bilo povezano sa značajnim poteškoćama i ograničenjima troškova. Stoga je prvi put korišten procesor 80486DX2-50 udvostručenje frekvencije(udvostručenje takta): procesor je radio sa unutarnje taktna frekvencija 50 MHz, i vanjski Brzina sistemske sabirnice bila je 25 MHz, tj. samo polovica radne frekvencije procesora. Ova tehnika značajno poboljšava performanse računala, posebno zbog prisutnosti interne L1 predmemorije, koja zadovoljava većinu pristupa procesora memoriji sustava. Od tad množenje frekvencije(množenje takta) postalo je standardni način povećanja performansi računala i koristi se u svim modernim procesorima, s množiteljem frekvencije povećanim na 8, 10 ili više.

Obitelj Pentium Širina gume Brzina autobusa Intel P60 64 bita 60 MHz Intel P100 64 bita 66 MHz Cyrix 6X86 P133+ 64 bita 55 MHz AMD K5-133 64 bita 66 MHz Intel P150 64 bita 60 MHz Intel P166 64 bita 66 MHz Cyrix 6X86 P166+ 64 bita 66 MHz Pentium Pro 200 64 bita 66 MHz Cyrix 6X86 P200+ 64 bita 75 MHz Pentium II 64 bita 66 MHz

Dugo su vremena sabirnice PC sustava s procesorima pete generacije radile na brzinama od 60 MHz i 66 MHz. Značajan korak naprijed bilo je povećanje širine podataka na 64 bita i proširenje adresnog prostora na 64 GB (36-bitna adresa).

Brzina sistemske sabirnice povećana je na 100 MHz 1998. zahvaljujući razvoju proizvodnje PC100 SDRAM čipova. RDRAM memorijski čipovi mogu dodatno povećati brzinu sistemske sabirnice. Međutim, prijelaz sa 66 MHz na 100 MHz imao je značajan utjecaj na procesore i matične ploče sa Socket 7. U modulima Pentium II, do 70-80% prometa (prijenosa informacija) odvija se unutar novog SEC-a (Single Edge Cartridge ), u kojem se nalazi procesor i obje predmemorije su L1 i L2 predmemorija. Ovaj spremnik radi vlastitom brzinom, neovisno o brzini sistemske sabirnice.

CPU Čipset Ubrzati gume CPU brzina Intel Pentium II 82440BX 82440GX 100 MHz 350,400,450 MHz AMD K6-2 Preko MVP3, Aladin V 100 MHz 250,300,400 MHz Intel Pentium II Xeon 82450NX 100 MHz 450.500 MHz Intel Pentium III i815 i820 133 MHz 600,667+ MHz AMD Athlon VIA KT133 200 MHz 600 - 1000 MHz

Čipseti i820 i i815, dizajnirani za procesor Pentium III, dizajnirani su za sistemsku sabirnicu od 133 MHz. Konačno, procesor AMD Athlon uveo je značajne promjene u arhitekturu i pokazalo se da je koncept sistemske sabirnice nepotreban. Ovaj procesor može pokretati različite vrste RAM-a na maksimalnoj frekvenciji od 200 MHz.

Vrste I/O sabirnica

Ovaj odjeljak će pokriti različite I/O sabirnice, s većim dijelom posvećenim modernim sabirnicama. Opća ideja o korištenju I/O sabirnica dana je sljedećom slikom, koja jasno prikazuje svrhu različitih I/O sabirnica modernog osobnog računala.

Sljedeća tablica sažima različite I/O sabirnice koje se koriste u modernim računalima:

Guma	Godina	Širina	Ubrzati	Maks. kontrolna točka sposobnost
PC i XT	1980-82	8 bita	Sinkroni: 4,77-6 MHz	4-6 MB/s
ISA (AT)	1984	16 bita	Sinkroni: 8-10 MHz	8 MB/s
M.C.A.	1987	32 bita	Asinkroni: 10,33 MHz	40 MB/s
EISA (za poslužitelje)	1988	32 bita	Sinkroni: max. 8 MHz	32 MB/s
VLB, za 486	1993	32 bita	Sinkroni: 33-50 MHz	100-160 MB/s
PCI	1993	32/64 bita	Asinkroni: 33 MHz	132 MB/s
USB	1996	Sekvencijalno		1,2 MB/s
FireWire (IEEE1394)	1999	Sekvencijalno		80 MB/s
USB 2.0	2001	Sekvencijalno		12-40 MB/s

Stare gume

Nova moderna PCI sabirnica i AGP port su “rođeni” iz starih sabirnica koje se još uvijek mogu naći u računalima. Štoviše, najstarija ISA sabirnica još uvijek se koristi čak iu najnovijim računalima. Zatim ćemo malo detaljnije pogledati stare PC gume.

Sabirnica industrijske standardne arhitekture (ISA).

Ovo je najčešća i istinski standardna sabirnica za osobna računala, koja se koristi čak iu najnovijim računalima unatoč činjenici da je ostala gotovo nepromijenjena od svog proširenja na 16 bita 1984. Naravno, sada je dopunjena bržim sabirnicama, ali “preživljava” zahvaljujući prisutnosti ogromne baze periferne opreme dizajnirane za ovaj standard. Osim toga, postoje mnogi uređaji za koje je ISA brzina više nego dovoljna, poput modema. Prema nekim stručnjacima, trebat će najmanje 5-6 godina prije nego što ISA bus "umre".

Odabir širine i brzine ISA sabirnice određivali su procesori s kojima je radila u prvim osobnim računalima. Izvorna ISA sabirnica na IBM PC-u bila je široka 8 bita, što odgovara 8 bita vanjske podatkovne sabirnice procesora 8088, i radila je na 4,77 MHz, što je također brzina procesora 8088. Godine 1984. IBM AT pojavilo se računalo s procesorom 80286, a širina sabirnice je udvostručena na 16 bita, poput vanjske podatkovne sabirnice procesora 80286. Istovremeno je brzina sabirnice povećana na 8 MHz, što je također odgovaralo brzini procesora. Teoretski, propusnost sabirnice je 8 MB/s, ali u praksi ne prelazi 1-2 MB/s.

U modernim računalima, ISA sabirnica djeluje kao unutarnja sabirnica, koji se koristi za tipkovnicu, disketu, serijske i paralelne priključke, i kako vanjska sabirnica za proširenje, na koji možete spojiti 16-bitne adaptere, poput zvučne kartice.

Nakon toga su AT procesori postali brži, a zatim je njihova podatkovna sabirnica povećana, ali sada je zahtjev za kompatibilnošću s postojećim uređajima prisilio proizvođače da se pridržavaju standarda i ISA sabirnica je od tada ostala gotovo nepromijenjena. ISA sabirnica pruža dovoljnu propusnost za spore uređaje i sigurno jamči kompatibilnost s gotovo svim izdanim računalima.

Mnoge kartice za proširenje, čak i moderne, još uvijek su 8-bitne (možete zaključiti po konektoru kartice - 8-bitne kartice koriste samo prvi dio ISA konektora, dok 16-bitne kartice koriste oba dijela). Za ove kartice niska propusnost ISA sabirnice nije važna. Međutim, pristup prekidima IRQ 9 do IRQ 15 omogućen je preko žica u 16-bitnom dijelu konektora sabirnice. Zbog toga se većina modema ne može spojiti na IRQ s velikim brojevima. IRQ linije između ISA uređaja ne mogu se dijeliti.

Dokument Vodič za projektiranje sustava PC99, koju su pripremili Intel i Microsoft, kategorički zahtijeva uklanjanje utora ISA sabirnice s matičnih ploča, tako da možemo očekivati ​​da su dani ove “zaslužene” sabirnice odbrojani.

MicroChannel Architecture (MCA) sabirnica

Ova sabirnica je bila IBM-ov pokušaj da ISA sabirnicu učini "većom i boljom". Kada je procesor 80386DX s 32-bitnom podatkovnom sabirnicom predstavljen sredinom 1980-ih, IBM je odlučio razviti sabirnicu koja bi odgovarala širini podatkovne sabirnice. MCA sabirnica bila je široka 32 bita i imala je nekoliko prednosti u odnosu na ISA sabirnicu.

MCA autobus je imao neke sjajne značajke s obzirom da je uveden 1987., tj. sedam godina prije pojave PCI sabirnice sličnih mogućnosti. U nekim aspektima, MCA autobus je jednostavno bio ispred svog vremena:

• Širina 32 bita: Sabirnica je bila široka 32 bita, poput lokalnih VESA i PCI sabirnica. Njegova propusnost bila je puno veća u usporedbi s ISA sabirnicom.
• Mastering autobusa: MCA sabirnica je učinkovito podržavala adaptere za upravljanje sabirnicom, uključujući odgovarajuću arbitražu sabirnice.
• MCA sabirnica je automatski konfigurirala adapterske kartice, čineći kratkospojnike nepotrebnima. To se dogodilo 8 godina prije nego što je Windows 95 učinio PnP tehnologiju općeprihvaćenom na računalima.

Autobus MCA imao je ogroman potencijal. Nažalost, IBM je donio dvije takve odluke koje nisu promicale usvajanje ove sabirnice. Prvo, MCA sabirnica nije bila kompatibilna s ISA sabirnicom, tj. ISA kartice uopće nisu radile u osobnim računalima s MCA sabirnicom, a tržište računala vrlo je osjetljivo na problem povratne kompatibilnosti. Drugo, IBM je odlučio MCA sabirnicu učiniti vlastitom bez licenciranja njezine upotrebe.

Ova dva čimbenika, zajedno s višom cijenom MCA bus sustava, doveli su do zaborava MCA bus sustava. Budući da se PS/2 računala više ne proizvode, MCA sabirnica je "mrtva" za PC tržište, iako je IBM i dalje koristi u svojim RISC 6000 UNIX poslužiteljima. Priča o MCA autobusu jedan je od klasičnih primjera kako u svijetu računala netehnički problemi često dominiraju tehničkim problemima.

Sabirnica proširene industrijske standardne arhitekture (EISA).

Ova sabirnica nikada nije postala standardna kao ISA sabirnica i nije bila široko korištena. Zapravo, bio je to Compaqov odgovor na MCA sabirnicu i doveo je do sličnih rezultata.

Compaq je izbjegao dvije IBM-ove najveće pogreške pri razvoju EISA sabirnice. Prvo, EISA sabirnica bila je kompatibilna s ISA sabirnicom i, drugo, svi proizvođači računala su je smjeli koristiti. Općenito, EISA sabirnica je imala značajne tehničke prednosti u odnosu na ISA sabirnicu, ali je tržište nije prihvatilo. Glavne karakteristike EISA sabirnice:

• Kompatibilnost ISA sabirnice: ISA kartice mogu raditi u EISA utorima.
• Širina sabirnice 32 bita:Širina sabirnice povećana je na 32 bita.
• Mastering autobusa: EISA sabirnica učinkovito je podržavala adaptere za upravljanje sabirnicom, uključujući odgovarajuću arbitražu sabirnice.
• Plug and Play (PnP) tehnologija: EISA sabirnica automatski je konfigurirala adapterske kartice slične PnP standardu modernih sustava.

Sustavi koji se temelje na EISA-i sada se ponekad nalaze u poslužiteljima mrežnih datoteka, ali se ne koriste u stolnim računalima zbog viših troškova i nedostatka širokog izbora adaptera. Konačno, njegova propusnost znatno je lošija od lokalnih sabirnica VESA Local Bus i PCI. Zapravo, EISA bus je sada blizu umiranja.

VESA lokalna sabirnica (VLB)

Prvi je prilično popularan lokalni autobus VESA Local Bus (VL-Bus ili VLB) pojavio se 1992. godine. Kratica VESA je kratica za Video Electronics Standards Association, a ova udruga nastala je kasnih 80-ih kako bi riješila probleme video sustava u osobnim računalima. Glavni razlog za razvoj VLB sabirnice bio je poboljšanje performansi PC video sustava.

VLB sabirnica je 32-bitna sabirnica koja je izravno proširenje memorijske sabirnice procesora 486. Utor VLB sabirnice je 16-bitni ISA utor s trećim i četvrtim utorom dodanim na kraju. VLB obično radi na 33 MHz, iako su na nekim sustavima moguće veće brzine. Budući da je proširenje ISA sabirnice, ISA kartica se može koristiti u VLB utoru, ali ima smisla prvo zauzeti normalne ISA utore i ostaviti mali broj VLB utora za VLB kartice, što naravno ne radi u ISA utorima. Korištenje VLB grafičke kartice i I/O kontrolera značajno poboljšava performanse sustava u usporedbi sa sustavom sa samo jednom ISA sabirnicom.

Unatoč činjenici da je VLB sabirnica bila vrlo popularna u osobnim računalima s 486 procesorom, pojava Pentium procesora i njegove lokalne PCI sabirnice 1994. dovela je do postupnog "zaborava" VLB sabirnice. Jedan od razloga tome bili su Intelovi napori da promovira PCI sabirnicu, ali bilo je i nekoliko tehničkih problema povezanih s implementacijom VLB-a. Prvo, dizajn sabirnice uvelike je povezan s procesorom 486, a prelazak na Pentium uzrokovao je probleme s kompatibilnošću i druge probleme. Drugo, sama sabirnica je imala tehničke nedostatke: mali broj kartica na sabirnici (često dvije ili čak jedna), problemi sa sinkronizacijom pri korištenju više kartica te nedostatak podrške za sabirnicu i Plug and Play tehnologiju.

Sada se VLB sabirnica smatra zastarjelom, pa čak i najnovije matične ploče s 486 procesorom koriste PCI sabirnicu, dok Pentium procesori koriste samo PCI. Međutim, računala s VLB sabirnicom su jeftina i ponekad se ipak mogu pronaći.

Peripheral Component Interconnect (PCI) sabirnica

Trenutno najpopularnija I/O sabirnica interakcije između perifernih komponenti(Peripheral Component Interconnect - PCI) razvio je Intel 1993. Bio je namijenjen sustavima pete i šeste generacije, ali se također koristio u posljednjoj generaciji matičnih ploča s 486 procesorom.

Kao i VESA lokalna sabirnica, PCI sabirnica je široka 32 bita i obično radi na 33 MHz. Glavna prednost PCI nad VESA lokalnom sabirnicom leži u čipsetu koji kontrolira sabirnicu. PCI sabirnica je kontrolirana posebnim strujnim krugovima u čipsetu, a VLB sabirnica je u osnovi bila samo produžetak procesorske sabirnice 486. PCI sabirnica nije "vezana" za 486 procesor u tom smislu, a njen čipset osigurava odgovarajuću kontrolu sabirnice. i arbitražu sabirnice, omogućujući PCI-u da učini mnogo više nego što bi VLB sabirnica mogla. PCI sabirnica se također koristi izvan PC platforme, pružajući svestranost i smanjujući troškove razvoja sustava.

U modernim računalima, PCI sabirnica djeluje kao unutarnja sabirnica koji se spaja na EIDE kanal na matičnoj ploči i kako vanjska sabirnica za proširenje, koji ima 3-4 utora za proširenje za PCI adaptere.

PCI sabirnica povezana je sa sistemskom sabirnicom preko posebnog "mosta" i radi na fiksnoj frekvenciji bez obzira na frekvenciju takta procesora. Ograničen je na pet utora za proširenje, no svaki od njih može se zamijeniti s dva uređaja ugrađena u matičnu ploču. Procesor također može podržavati više premosnih čipova. PCI sabirnica je strože specificirana od VL-sabirnice i pruža nekoliko dodatnih mogućnosti. Konkretno, podržava kartice s naponom napajanja od +3,3 V i 5 V, koristeći posebne tipke koje sprječavaju umetanje kartice u pogrešan utor. Zatim se detaljnije raspravlja o radu PCI sabirnice.

Performanse PCI sabirnice

PCI sabirnica zapravo ima najbolje performanse među uobičajenim I/O sabirnicama u modernim računalima. To je zbog nekoliko čimbenika:

• Uzastopni način rada: PCI sabirnica može prenositi informacije u burst modu, gdje se nakon početnog adresiranja može prenijeti nekoliko skupova podataka u nizu. Ovaj način je sličan pucanju predmemorije.
• Mastering autobusa: PCI sabirnica podržava full mastering, što poboljšava performanse.
• Mogućnosti visoke propusnosti: Verzija 2.1 specifikacije PCI sabirnice dopušta proširenje na 64 bita i 66 MHz, povećavajući trenutnu izvedbu za četiri puta. U praksi, 64-bitna PCI sabirnica još nije implementirana u osobno računalo (iako se već koristi u nekim poslužiteljima), a brzina je trenutno ograničena na 33 MHz, uglavnom zbog problema s kompatibilnošću. Neko vrijeme ćete se morati ograničiti na 32 bita i 33 MHz. No, zahvaljujući AGP-u, veće performanse bit će ostvarene u nešto modificiranom obliku.

Ovisno o čipsetu i matičnoj ploči, brzina PCI sabirnice može se postaviti kao sinkrona ili asinkrona. U sinkronoj postavci (koja se koristi u većini osobnih računala), PCI sabirnica radi upola brže od memorijske sabirnice; budući da memorijska sabirnica obično radi na 50, 60 ili 66 MHz, PCI sabirnica radi na 25, 30 ili 33 MHz. Uz asinkroni postav, brzina PCI sabirnice može se postaviti neovisno o brzini memorijske sabirnice. To se obično kontrolira pomoću kratkospojnika na matičnoj ploči ili postavkama BIOS-a. Overclocking sistemske sabirnice na računalu koje koristi sinkronu PCI sabirnicu će overclockirati PCI periferne uređaje, često uzrokujući probleme nestabilnosti sustava.

Izvorna implementacija PCI sabirnice radila je na 33 MHz, a kasnija PCI 2.1 specifikacija specificirala je frekvenciju od 66 MHz, što odgovara propusnosti od 266 MB/s. PCI sabirnica se može konfigurirati za 32- i 64-bitne širine podataka i omogućuje 32- i 64-bitne kartice, kao i dijeljenje prekida, što je korisno u sustavima visokih performansi koji nemaju IRQ linije. Od sredine 1995. godine svi brzi PC uređaji međusobno komuniciraju putem PCI sabirnice. Najčešće se koristi za kontrolere tvrdih diskova i grafičke kontrolere, koji se montiraju izravno na matičnu ploču ili na kartice za proširenje u utorima PCI sabirnice.

Utori za proširenje PCI sabirnice

PCI sabirnica dopušta više utora za proširenje od VLB sabirnice bez izazivanja tehničkih problema. Većina PCI sustava podržava 3 ili 4 PCI utora, a neki podržavaju znatno više.

Bilješka: Na nekim sustavima ne podržavaju svi utori upravljanje sabirnicom. To je sada rjeđe, ali ipak se preporuča pogledati priručnik za matičnu ploču.

PCI sabirnica omogućuje veći izbor kartica za proširenje u usporedbi s VLB sabirnicom. Najčešći tipovi su video kartice, SCSI host adapteri i mrežne kartice velike brzine. (Tvrdi diskovi također rade na PCI sabirnici, ali su obično spojeni izravno na matičnu ploču.) Imajte na umu da PCI sabirnica ne implementira neke funkcije; na primjer, serijski i paralelni priključci moraju ostati na ISA sabirnici. Na sreću, čak i danas ISA sabirnica ostaje više nego dovoljna za ove uređaje.

interni prekidi PCI sabirnice

PCI sabirnica koristi svoj interni sustav prekida za rukovanje zahtjevima kartica na sabirnici. Ti se prekidi često nazivaju "#A", "#B", "#C" i "#D" kako bi se izbjegla zabuna s normalno numeriranim sistemskim IRQ-ovima, iako se ponekad nazivaju i "#1" do "#4". Ove razine prekida obično su nevidljive korisniku osim na zaslonu za postavljanje PCI BIOS-a, gdje se mogu koristiti za kontrolu rada PCI kartica.

Ovi prekidi, ako ih zahtijevaju kartice u utorima, mapiraju se na redovne prekide, najčešće na IRQ9 - IRQ12. PCI utori na većini sustava mogu se preslikati na većinu od četiri uobičajena IRQ-a. Na sustavima koji imaju više od četiri PCI utora ili koji imaju četiri utora i USB kontroler (koji koristi PCI), dva ili više PCI uređaja dijele IRQ.

Mastering PCI sabirnice

Podsjetimo se da je upravljanje sabirnicom sposobnost uređaja na PCI sabirnici (različitih, naravno, od sistemskog čipseta) da preuzmu kontrolu nad sabirnicom i izravno izvode prijenose. PCI sabirnica bila je prva sabirnica koja je dovela do popularnosti upravljanja sabirnicom (vjerojatno zato što su operativni sustav i programi to mogli iskoristiti).

PCI sabirnica podržava potpuno ovladavanje sabirnicom i pruža sredstvo za arbitražu sabirnice kroz skup čipova sustava. PCI dizajn omogućuje više uređaja da upravljaju sabirnicom u isto vrijeme, a arbitražni krug osigurava da nijedan uređaj na sabirnici (uključujući procesor!) neće blokirati bilo koji drugi uređaj. Međutim, jednom uređaju je dopušteno koristiti punu propusnost sabirnice ako nijedan drugi uređaj ne odašilje ništa. Drugim riječima, PCI sabirnica djeluje kao mala lokalna mreža unutar računala, u kojoj više uređaja može međusobno komunicirati dijeleći komunikacijski kanal, a kojom upravlja skup čipova.

Plug and Play tehnologija za PCI sabirnicu

PCI sabirnica dio je Plug and Play (PnP) standarda koji su razvili Intel, Microsoft i mnogi drugi. PCI bus sustavi prvi su popularizirali korištenje PnP-a. Sklopovi PCI čipseta upravljaju identifikacijom kartice i rade s operativnim sustavom i BIOS-om za automatsku dodjelu resursa kompatibilnim karticama.

PCI sabirnica se neprestano poboljšava, a razvoj vodi PCI Special Interest Group, koja uključuje Intel, IBM, Apple i druge. Rezultat ovih razvoja bio je povećanje frekvencije sabirnice na 66 MHz i proširenje podataka na 64 bita. . Međutim, stvaraju se i alternative, kao što su Accelerated Graphics Port (AGP) i FireWire (IEEE 1394) serijska sabirnica velike brzine. AGP je zapravo 66 MHz PCI sabirnica (verzija 2.1) koja uvodi neka poboljšanja usmjerena na grafičke sustave.

Još jedna inicijativa je guma PCI-X, također nazvan "Project One" i "Future I/O". IBM, Mylex, 3Com, Adaptec, Hewlett-Packard i Compaq žele razviti posebnu verziju poslužitelja velike brzine PCI sabirnice. Ova sabirnica će imati propusnost od 1 GB/s (64 bita, 133 MHz). Intel i Dell Computer nisu uključeni u ovaj projekt.

Dell Computer, Hitachi, NEC, Siemens, Sun Microsystems i Intel, kao odgovor na Project One, preuzeli su inicijativu za razvoj I/O sabirnice sljedeće generacije ( NGIO), ciljajući na novu I/O arhitekturu za poslužitelje.

U kolovozu 1999. godine sedam vodećih tvrtki (Compaq, Dell, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Microsoft, Sun Microsystems) objavilo je svoju namjeru kombiniranja najboljih ideja Future I/O i Next Generation I/O sabirnica. Nova otvorena I/O arhitektura za poslužitelje trebala bi omogućiti protok do 6 GB/s. Očekuje se da će novi NGIO standard biti usvojen do kraja 2001.

Priključak za ubrzanu grafiku

Potreba za povećanjem propusnosti između procesora i videosustava u početku je dovela do razvoja lokalne I/O sabirnice u osobnom računalu, počevši od VESA lokalne sabirnice pa do moderne PCI sabirnice. Ovaj trend se nastavlja, pri čemu zahtjev za povećanom propusnošću videa više ne zadovoljava čak ni PCI sabirnica sa svojom standardnom propusnošću od 132 MB/s. 3D grafika(3D grafika) omogućuje simulaciju virtualnog i stvarnog svijeta na ekranu s najsitnijim detaljima. Prikaz tekstura i skrivanje objekata zahtijeva ogromne količine podataka, a grafička kartica mora imati brz pristup tim podacima kako bi održala visoke stope osvježavanja.

Promet na PCI sabirnici postaje vrlo prometan u modernim računalima kada se video, tvrdi diskovi i drugi periferni uređaji natječu za jedinu I/O propusnost. Kako bi spriječio zasićenje PCI sabirnice video informacijama, Intel je razvio novo sučelje posebno za video sustav, tzv port za ubrzanu grafiku(Ubrzani grafički priključak - AGP).

AGP priključak dizajniran je kao odgovor na sve veću potražnju za video performansama. Kako programi i računala koriste područja kao što su 3D ubrzanje i video reprodukcija punog pokreta, procesor i video čipset moraju obrađivati ​​sve više informacija. U takvim je primjenama PCI sabirnica dosegla svoj limit, pogotovo jer je koriste i tvrdi diskovi i drugi periferni uređaji.

Osim toga, potrebno je sve više video memorije. Trodimenzionalna grafika zahtijeva više memorije, ne samo za sliku na ekranu, već i za izračune. Tradicionalno se ovaj problem rješava postavljanjem sve više i više memorije na video karticu, ali to predstavlja dva problema:

• Cijena: Video memorija je skuplja od obične RAM memorije.
• Ograničeni kapacitet: Kapacitet memorije na video kartici je ograničen: ako stavite 6 MB na karticu i 4 MB je potrebno za međuspremnik okvira, tada ostaje samo 2 MB za obradu. Ovu memoriju nije lako proširiti i ne može se koristiti ni za što drugo osim ako nije potrebna video obrada.

AGP rješava ove probleme dopuštajući video procesoru pristup glavnoj sistemskoj memoriji radi izvođenja izračuna. Ova tehnika je mnogo učinkovitija jer se ta memorija može dinamički dijeliti između sistemskog procesora i video procesora ovisno o potrebama sustava.

Ideja implementacije AGP-a prilično je jednostavna: stvoriti brzo, specijalizirano sučelje između video čipseta i sistemskog procesora. Sučelje je implementirano samo između ova dva uređaja, što daje tri glavne prednosti: lakše je implementirati port, lakše je povećati brzinu AGP-a, a poboljšanja specifična za video mogu se uvesti u sučelje. AGP čipset djeluje kao posrednik između procesora, Pentium II L2 predmemorije, sistemske memorije, video kartice i PCI sabirnice, implementirajući tzv. četverostruki priključak(četverostruka luka).

AGP se smatra priključkom, a ne sabirnicom, budući da povezuje samo dva uređaja (procesor i video karticu) i ne dopušta proširenje. Jedna od glavnih prednosti AGP-a je da izolira video sustav od ostalih komponenata računala, eliminirajući konkurenciju za propusnost. Budući da je grafička kartica uklonjena iz PCI sabirnice, drugi uređaji mogu raditi brže. Za AGP, matična ploča ima posebnu utičnicu, koja je slična utičnici PCI sabirnice, ali se nalazi na drugom mjestu na ploči. Na sljedećoj slici možete vidjeti dvije utičnice ISA sabirnice (crne), zatim dvije utičnice PCI sabirnice (bijele) i ADP utičnicu (smeđe).

AGP se pojavio krajem 1997. godine i prvi ga je podržavao 440LX Pentium II čipset. Sljedeće godine pojavili su se AGP čipseti drugih tvrtki. Za više informacija o AGP-u, pogledajte web stranicu http://developer.intel.com/technology/agp/.

AGP sučelje

AGP sučelje je u mnogim aspektima slično PCI sabirnici. Sam utor ima isti fizički oblik i dimenzije, ali je pomaknut dalje od ruba matične ploče nego PCI utori. AGP specifikacija zapravo se oslanja na PCI 2.1 specifikaciju, koja dopušta brzine od 66 MHz, ali ta brzina nije implementirana u računalo. AGP matične ploče imaju jedan utor za proširenje za AGP video karticu i jedan PCI utor manje, ali su inače slične PCI matičnim pločama.

Širina sabirnice, brzina i propusnost

AGP sabirnica široka je 32 bita, baš kao i PCI sabirnica, ali umjesto da radi na upola manjoj brzini memorijske sabirnice kao PCI, radi punom brzinom. Na primjer, na standardnoj matičnoj ploči Pentium II, AGP sabirnica radi na 66 MHz umjesto na 33 MHz PCI sabirnici. Ovo odmah udvostručuje propusnost porta - umjesto ograničenja od 132 MB/s za PCI, AGP port ima propusnost od 264 MB/s u načinu rada s najmanjom brzinom. Osim toga, ne dijeli nikakvu propusnost s drugim uređajima PCI sabirnice.

Uz udvostručenje brzine sabirnice, AGP definira način rada 2X, koji koristi posebne signale kako bi omogućio prijenos dvostruko više podataka kroz port na istoj frekvenciji takta. U ovom načinu rada informacije se prenose na uzlaznim i silaznim rubovima signala sinkronizacije. Dok PCI sabirnica prenosi podatke samo na jednom rubu, AGP prenosi podatke na oba ruba. Kao rezultat, izvedba se dodatno udvostručuje i teoretski doseže 528 MB/s. Također se planira provesti režim 4X, u kojem se provode četiri prijenosa u svakom taktu, što će povećati performanse na 1056 MB / s.

Naravno, sve je to impresivno i propusnost od 1 GB/s je vrlo dobra za video karticu, ali postoji jedan problem: moderno računalo ima nekoliko sabirnica. Podsjetimo se da procesori klase Pentium imaju 64-bitnu širinu podatkovne sabirnice i rade na 66 MHz, što osigurava teoretsku propusnost od 524 MB/s, tako da propusnost od 1 GB/s ne daje značajan dobitak osim ako se ne poveća brzina podatkovne sabirnice preko 66 MHz. Nove matične ploče povećale su brzinu sistemske sabirnice na 100 MHz, što povećava propusnost na 800 MB/s, ali to nije dovoljno da opravda prijenos načina rada 4X.

Osim toga, procesor mora pristupiti memoriji sustava, a ne samo videosustavu. Ako je cijela propusnost sustava od 524 MB/s zauzeta videom preko AGP-a, što može procesor? U ovom slučaju, prelazak na brzinu sustava od 100 MHz pružit će neke prednosti.

AGP port Video Pipelining

Jedna od prednosti AGP-a je njegova sposobnost slanja zahtjeva za podacima. Cjevovod je prvi put korišten u modernim procesorima kao način poboljšanja performansi preklapanjem uzastopnih dijelova zadataka. Zahvaljujući AGP-u, video čipset može koristiti sličnu tehniku ​​kada traži informacije iz memorije, što značajno poboljšava performanse.

AGP pristup memoriji sustava

Najvažnija značajka AGP-a je mogućnost dijeljenja glavne memorije sustava s video čipsetom. To omogućuje video sustavu pristup više memorije za 3D grafiku i drugu obradu bez potrebe za velikom količinom video memorije na video kartici. Memorija na video kartici dijeli se između međuspremnika okvira i drugih namjena. Budući da međuspremnik okvira zahtijeva brzu i skupu memoriju kao što je VRAM, većina kartica svi memorija se izvršava u VRAM-u, iako je to potrebno za memorijska područja osim okvirnog međuspremnika.

Imajte na umu da AGP Ne odnosi se na jedinstvenu memorijsku arhitekturu (UMA). U ovoj arhitekturi svi Memorija video kartice, uključujući međuspremnik okvira, preuzima se iz glavne memorije sustava. U AGP-u međuspremnik okvira ostaje na video kartici, gdje se i nalazi. Međuspremnik okvira najvažnija je komponenta video memorije i zahtijeva najveću izvedbu, stoga ima smisla ostaviti ga na video kartici i za njega koristiti VRAM.

AGP omogućuje video procesoru pristup memoriji sustava za druge zadatke koji zahtijevaju memoriju, kao što su teksturiranje i druge operacije 3D grafike. Ova memorija nije kritična kao međuspremnik okvira, što omogućuje jeftinije video kartice smanjenjem kapaciteta VRAM memorije. Pristup memoriji sustava se zove izravno izvođenje iz memorije(DIrect Memory Execute - DIME). Poseban uređaj tzv tablica za remapiranje grafičke blende(Graphics Aperture Remapping Table - GART), radi na RAM adresama na takav način da se one mogu distribuirati u memoriji sustava u malim blokovima, umjesto u jednom velikom odjeljku, i daje ih video kartici kao da je dio video memorije . Vizualni prikaz AGP funkcija dan je na sljedećoj slici:

AGP zahtjevi

Za korištenje AGP-a u sustavu mora biti ispunjeno nekoliko zahtjeva:

• Dostupnost AGP video kartice: Ovaj zahtjev je sasvim očit.
• Dostupnost matične ploče s AGP čipsetom: Naravno, čipset na matičnoj ploči mora podržavati AGP.
• Podrška za operativni sustav: Operativni sustav mora podržavati novo sučelje pomoću svojih internih upravljačkih programa i rutina.
• Podrška za vozače: Naravno, video kartica zahtijeva posebne upravljačke programe za podršku AGP-u i iskorištavanje njegovih posebnih značajki, kao što je 3X.

Novi serijski autobusi

Već 20 godina mnogi su periferni uređaji spojeni na iste paralelne i serijske priključke koji su se pojavili na prvom računalu, a s iznimkom Plug and Play standarda, "I/O tehnologija" se malo promijenila od 1081. godine. Međutim, do kraja 90-ih godina prošlog stoljeća korisnici su sve više počeli osjećati ograničenja standardnih paralelnih i serijskih portova:

• Širina pojasa: Serijski portovi imaju maksimalnu propusnost od 115,2 Kb/s, a paralelni portovi (ovisno o vrsti) oko 500 Kb/s. Međutim, uređaji poput digitalnih video kamera zahtijevaju znatno veću propusnost.
• Jednostavnost korištenja: Spajanje uređaja na stare priključke vrlo je nezgodno, osobito putem adaptera za paralelni priključak. Osim toga, svi priključci nalaze se na stražnjoj strani računala.
• Hardverski resursi: Svaki port zahtijeva vlastitu IRQ liniju. PC ima samo 16 IRQ linija, od kojih je većina već zauzeta. Neka računala imaju samo pet slobodnih IRQ linija za povezivanje novih uređaja.
• Ograničen broj priključaka: Mnoga računala imaju dva serijska COM porta i jedan paralelni LPT port. Moguće je dodati više portova, ali po cijenu korištenja vrijednih IRQ linija.

Posljednjih je godina I/O tehnologija postala jedno od najdinamičnijih područja razvoja stolnih računala, a razvijena su dva standarda serijskih podataka koji su uvelike promijenili način povezivanja perifernih uređaja i prenijeli koncept plug and play na novo visine. Zahvaljujući novim standardima svaki će korisnik moći u samo nekoliko sekundi spojiti gotovo neograničen broj uređaja na osobno računalo, a da pritom ne posjeduje posebno tehničko znanje.

Univerzalna serijska sabirnica

Razvili Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC i Northern Telecom univerzalna serijska sabirnica(Univerzalna serijska sabirnica - USB) pruža novi konektor za povezivanje svih uobičajenih I/O uređaja, eliminirajući mnoge današnje portove i konektore.

USB sabirnica omogućuje povezivanje do 127 uređaja pomoću lančana veza(lančano povezivanje) ili koristiti USB čvorište(USB čvorište). Sam hub, odn središte, ima nekoliko utičnica i umeće se u računalo ili drugi uređaj. Svaki USB hub može spojiti sedam perifernih uređaja. Među njima može biti i drugo čvorište, na koje se može spojiti još sedam perifernih uređaja, itd. USB sabirnica također nosi +5 V napajanje zajedno s podatkovnim signalima, tako da mali uređaji kao što su ručni skeneri možda neće imati vlastito napajanje.

Uređaji se priključuju izravno u 4-pinsku utičnicu na računalu ili čvorištu kao pravokutna utičnica tipa A. Svi kabeli koji su trajno spojeni na uređaj imaju utikač tipa A koji koriste zasebni kabel i imaju četvrtastu utičnicu tipa B. a kabel koji ih povezuje ima utikač tipa A ili tipa B.

USB sabirnica uklanja ograničenja brzine serijskih priključaka temeljenih na UART-u. Radi brzinom od 12 Mbps, što je kompatibilno s mrežnim tehnologijama Ethernet i Token Ring i pruža dovoljnu propusnost za sve moderne periferne uređaje. Na primjer, USB sabirnica ima dovoljnu propusnost za podršku uređajima kao što su vanjski CD-ROM pogoni i pogoni trake, kao i ISDN sučelja telefona s značajkama. Također je dovoljno poslati digitalne audio signale izravno na zvučnike opremljene digitalno-analognim pretvaračima, čime se eliminira potreba za zvučnom karticom. Međutim, USB sabirnica nije namijenjena zamjeni mreža. Kako bi se postigla prihvatljiva niska cijena, udaljenost između uređaja je ograničena na 5 m za spore uređaje kao što su tipkovnice i miševi, brzina prijenosa podataka može se postaviti na 1,5 Mbps, čime se štedi propusnost za brže uređaje.

USB sabirnica u potpunosti podržava Plug and Play tehnologiju. Eliminira potrebu za instaliranjem kartica za proširenje unutar osobnog računala i naknadnom rekonfiguracijom sustava. Sabirnica vam omogućuje spajanje, konfiguriranje, korištenje i, ako je potrebno, isključivanje perifernih uređaja dok računalo i drugi uređaji rade. Nema potrebe za instaliranjem upravljačkih programa, odabirom serijskih i paralelnih portova ili definiranjem IRQ linija, DMA kanala i I/O adresa. Sve se to postiže upravljanjem perifernim uređajima pomoću host kontrolera na matičnoj ploči ili PCI kartici. Glavni kontroler i pomoćni kontroleri u čvorištima kontroliraju periferne uređaje, smanjujući opterećenje procesora i poboljšavajući ukupne performanse sustava. Sam kontroler glavnog računala kontrolira sistemski softver unutar operativnog sustava.

Podaci se prenose dvosmjernim kanalom kojim upravlja glavni kontroler i podređeni koncentrator. Poboljšano upravljanje sabirnicom omogućuje da dijelovi ukupne propusnosti budu trajno rezervirani za određene periferne uređaje; ova metoda se zove izokroni prijenos podataka(izokroni prijenos podataka). Sučelje USB sabirnice sadrži dva glavna modula: stroj sa serijskim sučeljem(Serial Interface Engine - SIE), odgovoran za protokol sabirnice, i glavčina korijena(Root Hub), koristi se za proširenje broja USB priključaka sabirnice.

USB sabirnica dodjeljuje 500 mA svakom priključku. Zahvaljujući tome, uređaji male snage za koje bi inače bio potreban poseban AC adapter mogu se napajati putem kabela - USB omogućuje računalu da automatski detektira potrebnu snagu i isporuči je uređaju. Razdjelnici prihvaćaju puno napajanje iz USB sabirnice (napaja se sabirnicom), ali mogu imati vlastiti AC pretvarač. Koncentratori s vlastitim napajanjem koji isporučuju 500 mA po priključku pružaju maksimalnu fleksibilnost za buduće uređaje. Čvorišta za prespajanje priključaka izoliraju sve priključke jedan od drugoga, tako da jedan koji je kratko spojen ne ometa rad ostalih.

USB sabirnica obećava računalo s jednim USB priključkom umjesto današnjih četiri ili pet različitih konektora. Na njega možete spojiti jedan veliki snažni uređaj, poput monitora ili pisača, koji će djelovati kao čvorište, osiguravajući povezivanje s drugim manjim uređajima, poput miša, tipkovnice, modema, skenera, digitalne kamere itd. Međutim, to će zahtijevati razvoj posebnih upravljačkih programa uređaja. Međutim, ova konfiguracija računala ima nedostatke. Neki stručnjaci vjeruju da je USB arhitektura prilično složena, a potreba za podrškom mnogo različitih vrsta perifernih uređaja zahtijeva razvoj čitavog niza protokola. Drugi vjeruju da princip čvorišta jednostavno prebacuje cijenu i složenost sa sistemske jedinice na tipkovnicu ili monitor. Ali glavna prepreka uspjehu USB-a je standard IEEE 1394 FireWire.

IEEE 1394 FireWire sabirnica

Ovaj standard periferne sabirnice velike brzine razvili su Apple Computer, Texas Instruments i Sony. Dizajniran je kao dopuna USB sabirnici, a ne kao alternativa njoj, budući da se obje sabirnice mogu koristiti u istom sustavu, slično modernim paralelnim i serijskim priključcima. Međutim, veliki proizvođači digitalnih fotoaparata i pisača više su zainteresirani za IEEE 1394 sabirnicu nego za USB sabirnicu jer digitalni fotoaparati bolje odgovaraju 1394 utičnici nego USB priključku.

IEEE 1394 (obično zvan FireWire) sličan je USB-u, također serijska sabirnica s mogućnošću izmjene bez isključivanja, ali mnogo brži. IEEE 1394 ima dva sloja sučelja: jedan za sabirnicu na matičnoj ploči računala i jedan za sučelje od točke do točke između perifernog uređaja i računala preko serijskog kabela. Jednostavan most povezuje ove dvije razine. Sučelje sabirnice podržava brzine prijenosa podataka od 12,5, 25 ili 50 MB/s, a kabelsko sučelje podržava 100, 200 i 400 MB/s, što je mnogo brže od brzine USB sabirnice od 1,5 MB/s ili 12 MB/s . Specifikacija 1394b definira druge načine kodiranja i prijenosa podataka, dopuštajući povećanje brzina na 800 Mb/s, 1,6 Gb/s ili više. Ova velika brzina omogućuje korištenje IEEE 1394 za povezivanje digitalnih kamera, pisača, TV-a, mrežnih kartica i vanjskih uređaja za pohranu na računala.

IEEE 1394 kabelski konektori dizajnirani su tako da su električni kontakti sadržani unutar tijela konektora, čime se sprječava mogućnost strujnog udara korisnika i kontaminacije kontakata rukama korisnika. Ovi konektori su mali i praktični, slični Nintendo GameBoy konektoru za igranje, koji se pokazao izvrsnom izdržljivošću. Osim toga, ovi se konektori mogu slijepo priključiti na stražnju stranu računala. Nisu potrebni terminalni uređaji (terminatori) i ručna instalacija identifikatora.

IEEE 1394 sabirnica namijenjena je za 6-žilni kabel duljine do 4,5 m koji sadrži dva para vodiča za prijenos podataka i jedan par za napajanje uređaja. Svaki par signala je oklopljen i cijeli kabel je također oklopljen. Kabel omogućuje napone od 8V do 400V i struje do 1,5A te održava fizički kontinuitet uređaja kada je uređaj isključen ili u kvaru (što je vrlo važno za serijsku topologiju). Kabel daje napajanje uređajima spojenim na sabirnicu. Kako standard sazrijeva, očekuje se da će sabirnica pružati veće udaljenosti bez repetitora i još veću propusnost.

Osnova svake IEEE 1394 veze je čip fizičkog sloja i čip komunikacijskog sloja, a uređaj zahtijeva dva čipa. Fizičko sučelje (PHY) jednog uređaja povezuje se s PHY drugog uređaja. Sadrži sklopove potrebne za izvođenje funkcija arbitraže i inicijalizacije. Komunikacijsko sučelje povezuje PHY kao i interni sklop uređaja. Odašilje i prima pakete u IEEE 1394 formatu i podržava asinkroni ili izokroni prijenos podataka. Sposobnost podržavanja asinkronih i izokronih formata u istom sučelju omogućuje aplikacijama koje nisu vremenski kritične kao što su skeneri ili pisači, kao i aplikacijama u stvarnom vremenu kao što su video i audio, rad na sabirnici. Svi čipovi fizičkog sloja koriste istu tehnologiju, dok su čipovi komunikacijskog sloja specifični za svaki uređaj. Ovaj pristup omogućuje IEEE 1394 sabirnici da djeluje kao peer-to-peer sustav, za razliku od pristupa klijent-poslužitelj USB sabirnice. Kao rezultat toga, sustav IEEE 1394 ne zahtijeva niti glavno računalo niti osobno računalo.

Asinkroni prijenos tradicionalni je način prijenosa podataka između računala i perifernih uređaja. Ovdje se podaci prenose u jednom smjeru i prate naknadnu potvrdu izvoru. Asinkroni prijenos podataka naglašava isporuku, a ne performanse. Prijenos podataka je zajamčen i ponovni prijenosi su podržani. Izokroni prijenos podataka struji podatke unaprijed određenom brzinom tako da ih aplikacija može obraditi na temelju vremena. Ovo je posebno važno za vremenski kritične medijske podatke, gdje isporuka točno na vrijeme eliminira potrebu za skupim međuspremnikom. Izokroni prijenosi podataka rade na principu emitiranja, gdje jedan ili više uređaja mogu “slušati” prenesene podatke. IEEE 1394 sabirnica može istovremeno prenositi više kanala (do 63) izokronih podataka. Budući da izokroni prijenosi mogu zauzeti najviše 80% propusnosti sabirnice, ostaje dovoljno propusnosti za dodatne asinkrone prijenose.

IEEE 1394 skalabilna arhitektura sabirnice i fleksibilna topologija čine ga idealnim za povezivanje uređaja velike brzine, od računala i tvrdih diskova do digitalne audio i video opreme. Uređaji se mogu povezati u lančanu topologiju ili topologiju stabla. Slika lijevo prikazuje dva odvojena radna područja povezana mostom sabirnice IEEE 1394. Radno područje #1 sastoji se od video kamere, računala i videorekordera, koji su svi povezani putem IEEE 1394. Računalo je također fizički povezano. udaljeni pisač preko 1394 repetitora, koji povećava udaljenost između uređaja, pojačavajući signale sabirnice. Na sabirnici IEEE 1394 dopušteno je do 16 skokova između bilo koja dva uređaja. Razdjelnik 1394 koristi se između mosta i pisača kako bi se osigurao drugi priključak za spajanje mosta sabirnice IEEE 1394. Razdjelnici pružaju korisnicima veću fleksibilnost topologije.

Radno područje #2 sadrži samo računalo i pisač na segmentu sabirnice 1394, kao i vezu na most sabirnice. Most izolira podatkovni promet unutar svakog radnog prostora. IEEE 1394 mostovi sabirnice omogućuju prijenos odabranih podataka s jednog segmenta sabirnice na drugi. Stoga PC #2 može zahtijevati slike s VCR-a u radnom području #1. Budući da kabel sabirnice također nosi napajanje, PHY signalno sučelje je uvijek napajano i podaci se prenose čak i ako je PC #1 isključen.

Svaki segment sabirnice IEEE 1394 omogućuje spajanje do 63 uređaja. Sada se svaki uređaj može nalaziti na udaljenosti do 4,5 m; velike udaljenosti su moguće i sa i bez repetitora. Poboljšanja kabela omogućit će prijenos uređaja na veće udaljenosti. Mostovi mogu povezati više od 1000 segmenata, pružajući značajan potencijal proširenja. Još jedna prednost je mogućnost izvođenja transakcija različitim brzinama na jednom mediju po uređaju. Na primjer, neki uređaji mogu raditi pri 100 Mbps, dok drugi mogu raditi pri 200 Mbps i 400 Mbps. Hot swapping (spajanje ili isključivanje uređaja) na sabirnici dopušteno je čak i kada je sabirnica potpuno operativna. Promjene u topologiji sabirnice automatski se otkrivaju. Ovo eliminira potrebu za adresnim sklopkama i drugim korisničkim intervencijama za rekonfiguraciju sabirnice.

Zahvaljujući tehnologiji prijenosa paketa, IEEE 1394 sabirnica može se organizirati kao da je memorijski prostor raspoređen između uređaja ili kao da su uređaji u utorima na matičnoj ploči. Adresa uređaja sastoji se od 64 bita, s 10 bita za ID mreže, 6 bita za ID čvora i 48 bita za memorijske adrese. Kao rezultat, mogu se adresirati 1023 mreže od 63 čvora, svaka s 281 TB memorije. Adresiranje memorije umjesto kanala tretira resurse kao registre ili memoriju kojima se može pristupiti pomoću transakcija procesor-memorija. Sve to omogućuje jednostavnu mrežnu organizaciju; na primjer, digitalni fotoaparat može jednostavno prenijeti slike izravno na digitalni pisač bez posredničkog računala. IEEE 1394 sabirnica pokazuje da PC gubi dominantnu ulogu u povezivanju okoline i može se smatrati vrlo inteligentnim čvorom.

Potreba za korištenjem dvaju čipova umjesto jednog čini IEEE 1394 periferije skupljima od SCSI, IDE ili USB periferija, što ih čini neprikladnim za spore uređaje. Međutim, njegove prednosti za aplikacije velike brzine kao što je uređivanje digitalnog videa čine IEEE 1394 primarnim sučeljem za potrošačku elektroniku.

Unatoč prednostima sabirnice IEEE 1394 i pojavljivanju matičnih ploča s ugrađenim kontrolerima za ovu sabirnicu 2000. godine, budući uspjeh FireWirea nije zajamčen. Pojava USB 2.0 specifikacije uvelike je zakomplicirala situaciju.

USB 2.0 specifikacija

Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC i Philips su sudjelovali u razvoju ove specifikacije, usmjerene na podršku perifernim uređajima velike brzine. U veljači 1999. najavljena su poboljšanja performansi od 10 do 20 puta, au rujnu 1999. inženjerske studije podigle su procjene na 30 do 40 puta u odnosu na USB 1.1. Bilo je zabrinutosti da će s takvim performansama USB sabirnica zauvijek "pokopati" sabirnicu IEEE 1394. Međutim, opći je konsenzus da su dvije sabirnice orijentirane na različite primjene. Cilj USB 2.0 je pružiti podršku za sve sadašnje i buduće popularne PC periferije, dok je IEEE 1394 usmjeren na povezivanje potrošačkih audio i video uređaja kao što su digitalni video rekorderi, DVD-ovi i digitalne televizije.

Prema USB 2.0, propusnost raste s 12 Mb/s na 360-480 Mb/s. Očekuje se da će USB 2.0 biti kompatibilan s USB 1.1, pružajući korisnicima besprijekoran prijelaz na novu sabirnicu. Za njega će se razviti novi brzi periferni uređaji koji će proširiti raspon aplikacija za računala. Brzine od 12 MB/s dovoljne su za uređaje kao što su telefoni, digitalne kamere, tipkovnice, miševi, digitalni joystickovi, pogoni trake, disketni pogoni, digitalni zvučnici, skeneri i pisači. Povećana propusnost USB 2.0 proširit će funkcionalnost perifernih uređaja, pružajući podršku za kamere visoke razlučivosti za videokonferencije, kao i brze skenere i pisače sljedeće generacije.

Postojeći USB periferni uređaji radit će nepromijenjeni u USB 2.0 sustavu. Uređaji poput tipkovnica i miševa ne zahtijevaju povećanu propusnost USB 2.0 i funkcionirat će kao USB 1.1 uređaji. Povećana propusnost USB-a 2.0 proširit će raspon perifernih uređaja koji se mogu spojiti na osobno računalo, a također će omogućiti većem broju USB uređaja da dijele dostupnu propusnost sabirnice, do arhitektonskih ograničenja USB sabirnice. USB 2.0 kompatibilnost s prethodnim verzijama s USB 1.1 mogla bi biti odlučujuća prednost u borbi protiv IEEE 1394 sabirnice za sučelje potrošačkih uređaja.

DeviceBay standard

Ležište uređaja je novi standard koji se nastavlja na standarde IEEE 1394 i USB bus. Ove sabirnice omogućuju spajanje i odspajanje uređaja u hodu, tj. tijekom rada PC-a. Takva prilika Vruća zamjena(hot swap, hot plug) zahtijevao je novu posebnu vezu između uređaja i standard DeviceBay postao je odgovor na taj zahtjev. Standardizira ležišta u koja se mogu umetnuti tvrdi diskovi, CD-ROM pogoni i drugi uređaji. Montažni okvir se postavlja bez alata i tijekom rada računala. Ako standard DeviceBay postane raširen, uklonit će ravne kabele unutar kućišta računala. Cijelo računalo može biti dizajnirano kao modularni dizajn, u kojem su svi moduli spojeni na USB ili FireWire sabirnice kao DeviceBay uređaji. U tom slučaju, uređaj se može slobodno premještati između računala i drugih kućnih uređaja.

Standard DeviceBay dizajniran je za povezivanje uređaja kao što su Zip pogoni, CD-ROM pogoni, pogoni trake, modemi, tvrdi diskovi, čitači PC kartica itd.

VESA lokalna sabirnica ili VLB (VESA lokalna sabirnica) razvila je Udruga za standarde video elektronike (VESA), osnovana ranih 1980-ih. Potreba za stvaranjem VLB-a bila je uzrokovana činjenicom da je prijenos video podataka preko ISA sabirnice bio prespor. Međutim, VLB se trenutno ne koristi.

VLB lokalna sabirnica nije novi uređaj na matičnoj ploči, već proširenje ISA video sabirnice. Razmjena informacija s CPU-om provodi se pod kontrolom kontrolera smještenih na karticama instaliranim u VLB utoru, izravno zaobilazeći standardnu ​​I/O sabirnicu. VLB sabirnica je 32-bitna i radi na taktu procesora. Osim toga, prijenos podataka preko ove sabirnice nemoguć je bez korištenja ISA sabirnica, koje nose već poznate adresne i upravljačke signale.

Prema VESA specifikaciji, brzina takta lokalne sabirnice ne bi trebala prelaziti 40 MHz. Za većinu matičnih ploča koje imaju procesor od 50 MHz obično nema problema, a u pravilu su te matične ploče opremljene s dva VLB utora.

VLB kartica jedva se učvrstila na tržištu kada se pojavila nova sabirnica PCI (Peripheral Component Interconnect). Razvio ga je Intel za svoj novi Pentium procesor visokih performansi. PC1 sabirnica, za razliku od EISA i VLB, nije daljnji razvoj ISA sabirnice, već potpuno nova sabirnica.

U modernim matičnim pločama, taktna frekvencija PC1 sabirnice postavljena je na polovicu taktne frekvencije sistemske sabirnice, tj. s taktnom frekvencijom sistemske sabirnice od 66 MHz, PC1 sabirnica će raditi na frekvenciji od 33 MHz, a s frekvencija sistemske sabirnice od 100 MHz - 50 MHz.

Temeljni princip na kojem se nalazi PC1 sabirnica je korištenje takozvanih mostova, koji komuniciraju između PC1 sabirnice i drugih sabirnica (na primjer, PCI do ISA Bridge).

Važna značajka PC1 sabirnice je da implementira princip Bus Masteringa, koji podrazumijeva sposobnost vanjskog uređaja da upravlja sabirnicom prilikom slanja podataka (bez sudjelovanja CPU-a). Tijekom prijenosa informacija, uređaj koji podržava Bus Mastering preuzima sabirnicu i postaje master. S ovim pristupom, središnji procesor je oslobođen za obavljanje drugih zadataka dok se odvija prijenos podataka.

U odnosu na IDE uređaje (na primjer, tvrdi disk, CD-ROM), Bus Mastering IDE znači prisutnost određenih sklopova na matičnoj ploči koji omogućuju prijenos podataka s tvrdog diska zaobilazeći CPU. Ovo je posebno važno kada koristite višezadaćne operativne sustave kao što je Windows.

Trenutno je PC1 sabirnica postala de facto standard među I/O sabirnicama. Stoga, pogledajmo njegovu arhitekturu (slika 5.3) malo detaljnije.

U čemu je tajna pobjedničkog marša PC1 sabirnice u PC svijetu? Možete odgovoriti ovako.

PC1 sabirnica koristi potpuno drugačiji način prijenosa podataka od ISA sabirnice. Ova metoda, nazvana "metoda rukovanja", sastoji se u tome da se u sustavu definiraju dva uređaja: inicijator (Initiator) i izvršitelj (Target). Kada je početni uređaj spreman za slanje, on stavlja podatke na podatkovnu liniju i prati ih odgovarajućim signalom (Indicator Ready), dok izvršni (slave) uređaj upisuje podatke u svoje registre i šalje signal Target Ready, potvrđujući snimanje. podataka i spremnost za primanje sljedećeg. Instalacija svih signala, kao i čitanje/pisanje podataka, provodi se strogo u skladu s taktnim impulsima sabirnice, čija je frekvencija 33 MHz (CLK signal).

Glavna prednost PCI tehnologije je relativna neovisnost pojedinih komponenti sustava. U skladu s PCI konceptom, prijenosom paketa podataka ne upravlja CPU, već most povezan između njega i PCI sabirnice (Host Bridge Cashe/DRAM Controller). Procesor može nastaviti raditi dok se podaci zapisuju u RAM (ili čitaju) ili kada se podaci razmjenjuju između bilo koje dvije komponente sustava.

Prema specifikaciji PCI 1.0, PCI sabirnica je 32-bitna, a PCI 2.0 64-bitna. Dakle, širina pojasa sabirnice je 33 MHz - (32 bita: 8) = 132 MB/s i 33 MHz -

- (64 bita: 8) = 64 MB/s.

PCI sabirnica je univerzalna. Budući da su sistemska sabirnica i PCI sabirnica povezane pomoću glavnog mosta (Host-Bridge), potonji je neovisan uređaj i može se koristiti bez obzira na tip CPU-a.

Riža. 5.3. Arhitektura PCI sabirnice

U skladu sa specifikacijom PC1 5.0, širina sabirnice je povećana na 64 bita, PC1 utori imaju dodatne kontakte koji se napajaju naponom od 3,3 V. Većina modernih PC čipova radi na ovom naponu.

Sustav PC1 koristi princip vremenskog multipleksiranja, tj. kada se iste linije koriste za prijenos podataka i adresa.

Važno svojstvo PC1 sabirnice je njena inteligencija, odnosno sposobna je prepoznati hardver i analizirati konfiguracije sustava u skladu s Plug&Play tehnologijom koju je razvila Intel Corporation.

MCA autobus

MCA sabirnicu (MicroChannel Architecture) - mikrokanalnu arhitekturu - u inat konkurenciji predstavio je IBM za svoja PS/2 računala počevši od modela 50 1987. godine. Omogućuje brzu razmjenu podataka između pojedinih uređaja, posebice s RAM-om. MCA sabirnica potpuno je nekompatibilna s ISA/EISA i drugim adapterima. Kompozicija upravljačkih signala, protokol i arhitektura orijentirani su na asinkroni rad sabirnice i procesora, čime je otklonjen problem usklađivanja brzina procesora i perifernih uređaja. MCA adapteri široko koriste Bus-Mastering, svi zahtjevi prolaze kroz CACP (Central Arbitration Control Point) uređaj. Arhitektura omogućuje da se svi uređaji softverski konfiguriraju učinkovito i automatski (u MCA PS/2 nema prekidača).

Unatoč svoj progresivnosti arhitekture (u odnosu na ISA), MCA sabirnica nije popularna zbog uskog raspona proizvođača MCA uređaja i njihove potpune nekompatibilnosti s masovno proizvedenim ISA sustavima. Međutim, MCA još uvijek nalazi primjenu u snažnim datotečnim poslužiteljima gdje su potrebne vrlo pouzdane I/O performanse.

Lokalni autobus VLB

Standard lokalne sabirnice VLB (VESA Local Bus, VESA - Video Equipment Standard Association) razvijen je 1992. godine. Glavni nedostatak VLB sabirnice je nemogućnost korištenja s procesorima koji su zamijenili MP 80486 ili postoje paralelno s njim (Alpha, PowerPC itd.).

I/O sabirnice ISA, MCA, EISA imaju niske performanse zbog svog mjesta u strukturi osobnog računala. Moderne aplikacije (osobito grafičke aplikacije) zahtijevaju značajno povećanje propusnosti, što moderni procesori mogu pružiti. Jedno od rješenja problema povećanja propusnosti bilo je korištenje lokalne sabirnice procesora 80486 kao sabirnice za povezivanje perifernih uređaja. Procesorska sabirnica korištena je kao spojna točka za ugrađene periferije matične ploče (kontroler diska, grafički adapter). ).

VLB je standardizirana 32-bitna lokalna sabirnica, koja u biti predstavlja signale sistemske sabirnice procesora 486 usmjerene na dodatne konektore matične ploče. Sabirnica je snažno usmjerena na procesor 486, iako se može koristiti i s procesorima klase 386. Za procesore Pentium usvojena je specifikacija 2.0, u kojoj je širina sabirnice podataka povećana na 64, ali nije bila široko korištena. Hardverski pretvarači sabirnice novih procesora na VLB sabirnicu, kao umjetni "izrasli" na arhitekturi sabirnice, nisu se ukorijenili, a VLB nije dobio daljnji razvoj.

Strukturno, VLB utor sličan je 16-bitnom običnom MCA utoru, ali je proširenje utora sabirnice sustava ISA-16, EISA ili MCA, koji se nalazi iza njega blizu procesora. Zbog ograničenog kapaciteta opterećenja procesorske sabirnice, više od tri VLB utora nisu instalirana na matičnoj ploči. Maksimalna taktna frekvencija sabirnice je 66 MHz, iako sabirnica radi pouzdanije na 33 MHz. Pritom je deklarirana vršna propusnost od 132 MB/s (33 MHz x 4 bajta), no ona se postiže samo unutar ciklusa paketa tijekom prijenosa podataka. U stvarnosti, u burst ciklusu, prijenos 4 x 4 = 16 bajtova podataka zahtijeva 5 ciklusa takta sabirnice, tako da čak i u burst modu protok iznosi 105,6 MB/s, a u normalnom modu (ciklus po fazi adrese i takt po fazi podataka) ) - samo 66 MB / s, iako je to znatno više od ISA. Strogi zahtjevi za vremenske karakteristike procesorske sabirnice pod velikim opterećenjem (uključujući vanjske predmemorije) mogu dovesti do nestabilnog rada: sva tri VLB utora mogu se koristiti samo na frekvenciji od 40 MHz; s opterećenom matičnom pločom može raditi samo 50 MHz jedan utor. Sabirnica, u načelu, dopušta korištenje aktivnih (Bus-Master) adaptera, ali arbitraža zahtjeva ostaje na samim adapterima. Tipično, sabirnica dopušta instalaciju ne više od dva Bus-Master adaptera, od kojih je jedan instaliran u "Master" utor.

VLB sabirnica se obično koristila za povezivanje grafičkog adaptera i kontrolera diska. LAN adapteri za VLB praktički nisu pronađeni. Ponekad postoje matične ploče u čijem opisu stoji da imaju ugrađenu grafiku i disk adapter s VLB sabirnicom, ali same nemaju VLB utore. To znači da ploča sadrži čipove navedenih adaptera, dizajnirane za spajanje na VLB sabirnicu.

Takva implicitna sabirnica prirodno nije inferiorna u performansama sabirnice s eksplicitnim utorima. Sa stajališta pouzdanosti i kompatibilnosti, ovo je čak i bolje, jer su problemi kompatibilnosti s karticama i matičnim pločama za VLB sabirnicu posebno akutni.

UVOD

Sabirnica je kanal za prijenos podataka koji dijele različite jedinice sustava. Sabirnica može biti skup vodljivih linija urezanih na tiskanu pločicu, žice zalemljene na stezaljke konektora u koje su umetnute tiskane ploče ili ravni kabel. Komponente računalnog sustava fizički su smještene na jednoj ili više tiskanih pločica, a njihov broj i funkcije ovise o konfiguraciji sustava, njegovom proizvođaču, a često i o generaciji mikroprocesora.

Glavne karakteristike sabirnica su bitna dubina odaslanih podataka i brzina prijenosa podataka.

Dvije su vrste autobusa od najvećeg interesa: sistemski i lokalni.

Sustavna sabirnica je dizajnirana da osigura prijenos podataka između perifernih uređaja i središnjeg procesora, kao i RAM-a.

Lokalna sabirnica, u pravilu, je sabirnica izravno povezana s pinovima mikroprocesora, tj. procesorska sabirnica.

1. SABIRNICA SUSTAVA

Glavna odgovornost sistemske sabirnice je prijenos informacija između jezgre mikroprocesora i ostalih elektroničkih komponenti računala. Preko ove sabirnice se također adresiraju uređaji i razmjenjuju se posebni servisni signali. Dakle, pojednostavljeno, sistemsku sabirnicu možemo prikazati kao skup signalnih linija, kombiniranih prema njihovoj namjeni (podaci, adrese, kontrola). Prijenos informacija preko sabirnice kontrolira jedan od uređaja spojenih na nju ili čvor posebno namijenjen za tu svrhu, koji se zove arbitar sabirnice.

Sustavna sabirnica IBM PC-a i IBM PC/XT-a dizajnirana je za simultani prijenos samo 8 bita informacija, budući da je mikroprocesor 18088 koji se koristi u računalima imao 8 podatkovnih linija. Osim toga, sistemska sabirnica uključivala je 20 adresnih linija, što je ograničavalo adresni prostor na ograničenje od 1 MB. Za rad s vanjskim uređajima, ova sabirnica također ima 4 linije hardverskog prekida (IRQ) i 4 linije za vanjske uređaje koji zahtijevaju izravan pristup memoriji (DMA, Direct Memory Access). Za spajanje kartica za proširenje korišteni su posebni 62-pinski konektori. Imajte na umu da su sistemska sabirnica i mikroprocesor sinkronizirani iz jednog generatora takta s frekvencijom od 4,77 MHz. Tako bi teoretski brzina prijenosa podataka mogla doseći više od 4,5 MB/s.

1.1 GumaJE

ISA sabirnica (Industry Standard Architecture) je sabirnica koja se koristi od prvih PC modela i postala je industrijski standard. Modeli PC XT koristili su sabirnicu sa širinom podataka od 8 bita i širinom adrese od 20 bita. U AT modelima sabirnica je proširena na 16 podatkovnih bita i 24 adresna bita, što je i danas. Strukturno, autobus je izrađen u obliku dva utora. Podskup ISA-8 koristi samo prvi 62-pinski utor, dok ISA-16 koristi dodatni 36-pinski utor. Frekvencija takta – 8 MHz. Brzina prijenosa podataka do 16 MB/s. Ima dobru otpornost na buku.

Sabirnica svojim pretplatnicima pruža mogućnost mapiranja 8- ili 16-bitnih registara u I/O i memorijski prostor. Raspon dostupnih memorijskih adresa ograničen je područjem UMA ( U nificiran M emory A arhitektura je unificirana memorijska arhitektura), ali za ISA-16 sabirnicu, posebne opcije BIOS Setup mogu također dopustiti prostor u području između 15. i 16. megabajta memorije (iako računalo neće moći koristiti više od 15 MB memorije RADNA MEMORIJA). Gornja granica raspona I/O adresa ograničena je brojem adresnih bitova koji se koriste za dekodiranje; donja granica je ograničena područjem adresa 0-FFh rezerviranih za uređaje na matičnoj ploči. Računalo je prihvatilo 10-bitno I/O adresiranje, u kojem su uređaji ignorirali linije A adrese. Time je raspon adresa uređaja ISA sabirnice ograničen na područje 100h-3FFh, odnosno ukupno 758 adresa 8-bitnih registara. Uređaji sustava također polažu prava na neka područja ovih adresa. Nakon toga se počelo koristiti 12-bitno adresiranje (raspon 100h-FFFh), ali kada se koristi, uvijek je potrebno uzeti u obzir mogućnost prisutnosti na sabirnici starih 10-bitnih adaptera koji će "odgovoriti" na adresa s pripadajućim A bitovima u cijelom dopuštenom području četiri puta.

Pretplatnici ISA-8 sabirnice mogu imati na raspolaganju do 6 IRQ (Interrupt Request) linija; za ISA-16 njihov broj doseže 11. Imajte na umu da prilikom konfiguriranja BIOS-a neki od ovih zahtjeva mogu biti odabrani od strane uređaja na matičnoj ploči ili PCI-ja; autobus.

Bus pretplatnici mogu koristiti do tri 8-bitna DMA kanala ( D izravni M emory A ccess - izravan pristup memoriji), a na 16-bitnoj sabirnici mogu biti dostupna još tri 16-bitna kanala. 16-bitni signali kanala također se mogu koristiti za dobivanje izravne kontrole sabirnice od strane Bus-Master uređaja. U ovom slučaju, DMA kanal se koristi za osiguravanje arbitraže kontrole sabirnice, a Bus-Master adapter generira sve adresne i upravljačke signale sabirnice, ne zaboravljajući "dati" kontrolu sabirnice procesoru ne više od 15 mikrosekundi ( kako ne bi poremetili regeneraciju pamćenja).

Svi navedeni resursi sistemske sabirnice moraju se distribuirati između pretplatnika bez sukoba. Nekonfliktnost znači sljedeće:

Svaki pretplatnik mora tijekom operacija čitanja kontrolirati sabirnicu podataka (davati informacije) samo svojim adresama ili pristupom DMA kanalu koji koristi. Područja pročitane adrese ne smiju se preklapati. Nije zabranjeno "njuškati" radnje pisanja koje nisu upućene njemu.

Određenu liniju zahtjeva za prekid IRQx pretplatnik u pasivnom stanju mora održavati niskom i podići je na visoku razinu da aktivira zahtjev. Pretplatnik nema pravo kontrolirati neiskorištene linije zahtjeva; one moraju biti električno isključene ili spojene na međuspremnik u trećem stanju. Samo jedan uređaj može koristiti jednu liniju zahtjeva. Takav apsurd (sa stajališta dizajna TTL sklopova) bio je dopušten u prvim osobnim računalima i, žrtvujući kompatibilnost, marljivo se replicirao mnogo godina.

Problem raspodjele resursa u starim adapterima riješen je uz pomoć skakača, zatim su se pojavili softverski definirani uređaji, koji su praktički zamijenjeni automatski konfiguriranim PnP pločama.

Za ISA sabirnice brojne tvrtke proizvode prototipne kartice (Protitype Card), koje su tiskane pločice punog ili smanjenog formata s montažnim nosačem. Ploče su opremljene obveznim sklopovima sučelja - međuspremnikom podataka, dekoderom adrese i nekim drugim. Ostatak polja ploče je "slijepa ploča" na koju programer može postaviti prototipsku verziju svog uređaja. Ove su ploče prikladne za testiranje novog proizvoda na matičnoj ploči, kao i za montažu pojedinačnih primjeraka uređaja kada je razvoj i proizvodnja tiskane ploče neprofitabilan.

Pojavom 32-bitnih procesora pokušalo se proširiti širinu sabirnice, ali sve 32-bitne ISA sabirnice nisu standardizirane, osim EISA sabirnice.

1.2 GumaEISA

Pojavom 32-bitnih mikroprocesora 80386 (DX inačica) Compaqa, NEC-a i brojnih drugih tvrtki stvorena je 32-bitna EISA sabirnica, potpuno kompatibilna s ISA.

EISA (Extended ISA) sabirnica je strogo standardizirano proširenje ISA do 32 bita. Dizajn osigurava kompatibilnost s konvencionalnim ISA adapterima. Uske dodatne igle za proširenje nalaze se između oštrica ISA konektora i ispod na takav način da ISA adapter, koji nema dodatne utore za ključeve u rubnom konektoru, ne dopire do njih. Instaliranje EISA kartica u ISA utore nije dopušteno jer će njeni specifični sklopovi završiti na pinovima ISA sklopa, čineći matičnu ploču neoperativnom.

Proširenje sabirnice nije samo povećanje širine podataka i adrese: EISA načini rada koriste dodatne kontrolne signale kako bi omogućili učinkovitije načine prijenosa. U normalnom (non-burst) načinu prijenosa, do 32 bita podataka može se prenijeti po paru ciklusa takta (jedan takt po fazi adrese, jedan takt po fazi podataka). Maksimalna izvedba sabirnice postiže se Burst Modeom, brzim načinom rada za slanje paketa podataka bez naznake trenutne adrese unutar paketa. Unutar paketa, sljedeći podaci mogu se prenijeti u svakom taktu sabirnice; duljina paketa može doseći 1024 bajta. Sabirnica također pruža učinkovitije DMA načine rada, u kojima brzina prijenosa može doseći 33 MB/s. Linije zahtjeva za prekid dopuštaju zajedničku upotrebu, a održava se kompatibilnost s ISA karticama: svaka linija zahtjeva može se programirati i za rubnu osjetljivost, kako u ISA, tako i na niskoj razini. Sabirnica omogućuje da svaka kartica za proširenje troši do 45 W snage, ali u pravilu nijedan adapter ne troši punu snagu.

Svaki utor (maksimalno 8) i matična ploča mogu imati selektivnu rezoluciju I/O adresiranja i zasebne linije zahtjeva za kontrolu sabirnice i potvrde. Arbitražu zahtjeva izvodi ISP (Integrated System Peripheral) uređaj. Obavezna komponenta matične ploče s EISA sabirnicom je trajna konfiguracijska memorija NVRAM, koja pohranjuje informacije o EISA uređajima za svaki utor. Format zapisa je standardiziran; poseban ECU uslužni program (EISA Configuration Utility) koristi se za izmjenu konfiguracijskih podataka. Arhitektura omogućuje softverski definiranim adapterima da automatski programski riješe sukobe u korištenju resursa sustava, ali za razliku od PnP specifikacije, EISA ne dopušta dinamičku rekonfiguraciju. Sve promjene konfiguracije moguće su samo u konfiguracijskom modu, nakon izlaska iz kojeg morate ponovno pokrenuti računalo. Izolirani pristup I/O priključcima svake kartice tijekom konfiguracije omogućen je jednostavno: AEN signal, koji omogućuje dekodiranje adrese u I/O ciklusu, dolazi do svakog utora preko zasebne AENx linije, u ovom trenutku softverski kontrolirane. Na ovaj način također možete odvojeno pristupiti običnim ISA karticama, ali to je beskorisno jer ISA kartice ne podržavaju razmjenu konfiguracijskih informacija koje pruža EISA sabirnica. PnP specifikacija za ISA sabirnicu proizašla je iz nekih EISA konfiguracijskih ideja (format zapisa konfiguracije ESCD je sličan EISA-inom NVRAM-u).

EISA je skupa, ali vrijedna arhitektura koja se koristi u multitasking sustavima, poslužiteljima datoteka i svugdje gdje je potrebno visoko učinkovito proširenje I/O sabirnice.

1.3 GumaM.C.A.

MCA sabirnicu (MicroChannel Architecture) - mikrokanalnu arhitekturu - u inat konkurenciji predstavio je IBM za svoja PS/2 računala počevši od modela 50 1987. godine. Omogućuje brzu razmjenu podataka između pojedinih uređaja, posebice s RAM-om. MCA sabirnica potpuno je nekompatibilna s ISA/EISA i drugim adapterima. Kompozicija upravljačkih signala, protokol i arhitektura orijentirani su na asinkroni rad sabirnice i procesora, čime je otklonjen problem usklađivanja brzina procesora i perifernih uređaja. MCA adapteri široko koriste Bus-Mastering, svi zahtjevi prolaze kroz CACP (Central Arbitration Control Point) uređaj. Arhitektura omogućuje da se svi uređaji softverski konfiguriraju učinkovito i automatski (u MCA PS/2 nema prekidača).

Unatoč svoj progresivnosti arhitekture (u odnosu na ISA), MCA sabirnica nije popularna zbog uskog raspona proizvođača MCA uređaja i njihove potpune nekompatibilnosti s masovno proizvedenim ISA sustavima. Međutim, MCA još uvijek nalazi primjenu u moćnim poslužiteljima datoteka gdje su potrebne vrlo pouzdane I/O performanse.

2. LOKALNI AUTOBUS

Programeri računala čije su se matične ploče temeljile na mikroprocesorima 180386/486 počeli su koristiti odvojene sabirnice za memoriju i I/O uređaje, što je omogućilo maksimalno korištenje mogućnosti RAM-a, budući da u ovom slučaju memorija može raditi najvećom brzinom. Međutim, s ovakvim pristupom cijeli sustav ne može pružiti dovoljne performanse, jer uređaji povezani preko konektora za proširenje ne mogu postići brzinu prijenosa usporedivu s procesorom. To se uglavnom odnosi na rad s kontrolerima za pohranu i video adapterima. Kako bi riješili ovaj problem, počeli su koristiti takozvane lokalne sabirnice, koje izravno povezuju procesor s kontrolerima perifernih uređaja.

Prva IBM PC-kompatibilna računala s lokalnim sabirnicama, naravno, nisu bila standardizirana. Jedan od vodećih proizvođača osobnih računala koji je bio pionir implementacije video podsustava s lokalnom sabirnicom bio je NEC Technologies. Još 1991. godine ova je tvrtka predstavila svoj izvorni razvoj Image Video.

Nedavno su se pojavile dvije lokalne sabirnice koje su prepoznate kao industrijske: VLB sabirnica, koju je predložila VESA (Video Electronics Standards Association) i PCI (Peripheral Component Interconnect), koju je razvio Intel. Obje ove sabirnice namijenjene su, općenito govoreći, istoj stvari - povećanju brzine računala, omogućujući perifernim uređajima kao što su video adapteri i kontroleri pogona da rade na taktnim frekvencijama do 33 MHz i više. Obje sabirnice koriste MCA konektore. No, tu prestaje njihova sličnost jer se traženi cilj postiže različitim sredstvima.

Ako je VL-bus zapravo proširenje procesorske sabirnice (sjetimo se IBM PC/XT sabirnice), onda je PCI u svojoj organizaciji sličniji sistemskim sabirnicama, na primjer EISA, i potpuno je novi razvoj. Strogo govoreći, PCI pripada klasi takozvanih mezzanine sabirnica, odnosno “add-on” sabirnica, budući da između lokalne procesorske sabirnice i samog PCI-ja postoji poseban odgovarajući “mostni” čip.

2.1 GumaVLB

Standard lokalne sabirnice VLB (VESA Local Bus, VESA – Video Equipment Standard Association) razvijen je 1992. godine. Glavni nedostatak VLB sabirnice je nemogućnost korištenja s procesorima koji su zamijenili MP 80486 ili postoje paralelno s njim (Alpha, PowerPC itd.).

I/O sabirnice ISA, MCA, EISA imaju niske performanse zbog svog mjesta u strukturi osobnog računala. Moderne aplikacije (osobito grafičke aplikacije) zahtijevaju značajno povećanje propusnosti, što moderni procesori mogu pružiti. Jedno od rješenja problema povećanja propusnosti bilo je korištenje lokalne sabirnice procesora 80486 kao sabirnice za povezivanje perifernih uređaja. Procesorska sabirnica korištena je kao spojna točka za ugrađene periferije matične ploče (kontroler diska, grafički adapter). ).

VLB je standardizirana 32-bitna lokalna sabirnica, koja u biti predstavlja signale sistemske sabirnice procesora 486 usmjerene na dodatne konektore matične ploče. Sabirnica je snažno usmjerena na procesor 486, iako se može koristiti i s procesorima klase 386. Za procesore Pentium usvojena je specifikacija 2.0, u kojoj je širina sabirnice podataka povećana na 64, ali nije bila široko korištena. Hardverski pretvarači sabirnice novih procesora na VLB sabirnicu, kao umjetni "izrasli" na arhitekturi sabirnice, nisu se ukorijenili, a VLB nije dobio daljnji razvoj.

Strukturno, VLB utor sličan je 16-bitnom običnom MCA utoru, ali je proširenje utora sabirnice sustava ISA-16, EISA ili MCA, koji se nalazi iza njega blizu procesora. Zbog ograničenog kapaciteta opterećenja procesorske sabirnice, više od tri VLB utora nisu instalirana na matičnoj ploči. Maksimalna taktna frekvencija sabirnice je 66 MHz, iako sabirnica radi pouzdanije na 33 MHz. Pritom je deklarirana vršna propusnost od 132 MB/s (33 MHz x 4 bajta), no ona se postiže samo unutar ciklusa paketa tijekom prijenosa podataka. U stvarnosti, u burst ciklusu, prijenos 4 x 4 = 16 bajtova podataka zahtijeva 5 ciklusa takta sabirnice, tako da čak i u burst modu protok iznosi 105,6 MB/s, a u normalnom modu (ciklus po fazi adrese i takt po fazi podataka) ) - samo 66 MB / s, iako je to znatno više od ISA. Strogi zahtjevi za vremenske karakteristike procesorske sabirnice pod velikim opterećenjem (uključujući vanjske predmemorije) mogu dovesti do nestabilnog rada: sva tri VLB utora mogu se koristiti samo na frekvenciji od 40 MHz; s opterećenom matičnom pločom može raditi samo 50 MHz jedan utor. Sabirnica, u načelu, dopušta korištenje aktivnih (Bus-Master) adaptera, ali arbitraža zahtjeva ostaje na samim adapterima. Tipično, sabirnica dopušta instalaciju ne više od dva Bus-Master adaptera, od kojih je jedan instaliran u "Master" utor.

VLB sabirnica se obično koristila za povezivanje grafičkog adaptera i kontrolera diska. LAN adapteri za VLB praktički nisu pronađeni. Ponekad postoje matične ploče u čijem opisu stoji da imaju ugrađenu grafiku i disk adapter s VLB sabirnicom, ali same nemaju VLB utore. To znači da ploča sadrži čipove navedenih adaptera, dizajnirane za spajanje na VLB sabirnicu. Takva implicitna sabirnica prirodno nije inferiorna u performansama sabirnice s eksplicitnim utorima. Sa stajališta pouzdanosti i kompatibilnosti, ovo je čak i bolje, jer su problemi kompatibilnosti s karticama i matičnim pločama za VLB sabirnicu posebno akutni.

2.2 GumaPCI

PCI sabirnica (Peripheral Component Interconnect bus - međusobno povezivanje perifernih komponenti) - sabirnica za povezivanje perifernih komponenti. Intel ga je najavio u lipnju 1992. na PC Expo.

Ova sabirnica zauzima posebno mjesto u modernoj PC arhitekturi (mezzanine sabirnica), kao most između lokalne procesorske sabirnice i ISA/EISA ili MCA I/O sabirnice. Ova sabirnica je dizajnirana za sustave Pentium, ali dobro radi s procesorima koji nisu Intelovi, visoko je standardizirana I/O sabirnica. Postoji i 64-bitna verzija. Standard PCI 2.1 omogućava maksimalnu brzinu od 66 MHz za 32/64 bita i 528 MB/s za 66 MHz za spajanje adaptera (za razliku od VLB-a), na matičnoj ploči može koegzistirati s bilo kojom I/O sabirnicom, pa čak i s VLB-om (iako to nije potrebno).

Na jednoj PCI sabirnici ne mogu biti više od četiri uređaja (utora). PCI Bus Bridge (PCI Bridge) je hardver za povezivanje PCI sabirnice s drugim sabirnicama. Host Bridge - glavni most - služi za spajanje PCI-a na sistemsku sabirnicu (procesorsku sabirnicu ili procesore). Peer-to-Peer Bridge - ravnopravni most - koristi se za povezivanje dvije PCI sabirnice. Dvije ili više PCI sabirnica koriste se u moćnim poslužiteljskim platformama - dodatne PCI sabirnice omogućuju vam povećanje broja povezanih uređaja.

Auto-konfiguracija uređaja (odabir adresa, zahtjevi za prekid) podržana je BIOS alatima i orijentirana je na Plug and Play tehnologiju. PCI standard definira konfiguracijski prostor za svaki utor od do 256 osmobitnih registara koji nisu dodijeljeni niti memorijskom niti I/O prostoru. Pristupa im se putem posebnih ciklusa čitanja konfiguracije i pisanja konfiguracije, koje generira kontroler kada procesor pristupi registrima kontrolera PCI sabirnice koji se nalaze u njegovom I/O prostoru.

PCI sabirnica uključuje signale za testiranje adaptera preko JTAG sučelja. Na matičnoj ploči ti se signali ne koriste uvijek, ali također mogu organizirati logičan lanac testiranih adaptera.

PCI sabirnica tretira sve razmjene kao pakete: svaki okvir počinje fazom adrese, koju može pratiti jedna ili više faza podataka. Broj podatkovnih faza u paketu je neodređen, ali je ograničen mjeračem vremena koji određuje maksimalno vrijeme koje uređaj može koristiti sabirnicom. Svaki uređaj ima svoj mjerač vremena čija se vrijednost postavlja prilikom konfiguracije sabirničkih uređaja.

Svaka razmjena uključuje dva uređaja - inicijator razmjene (Initiator) i ciljni uređaj (Target). Arbitražom zahtjeva za korištenje sabirnice upravlja posebna funkcionalna jedinica koja je dio čipseta matične ploče. Za koordinaciju brzine uređaja koji sudjeluju u razmjeni, predviđena su dva signala spremnosti IRDY# i TRDY#. Uobičajene multipleksirane AD linije koriste se za adrese i podatke na sabirnici. Četiri multipleksirane C/BE linije koriste se za kodiranje instrukcija u fazi adrese i omogućavanje bajtova u fazi podataka.

Sabirnica ima izvedbe s napajanjem 5 V, 3,3 V. Postoji i univerzalna izvedba (s prebacivanjem +V I/O linija s 5 V na 3,3 V). Ključevi su nedostajući redovi kontakata 12, 13 i 50, 51. Za utor od 5 V, ključ se nalazi na mjestu kontakata 50, 51; za 3 V - 12, 13; za univerzalni - dva ključa: 12, 13 i 50, 51. Ključevi ne dopuštaju ugradnju kartice u utor s neodgovarajućim naponom napajanja. 32-bitni utor završava s pinovima A62/B62, 64-bitni utor završava s pinovima A94/B94.

Za razliku od ostalih bus adaptera, komponente PCI kartice nalaze se na lijevoj površini ploča. Iz tog razloga, najudaljeniji PCI utor obično dijeli otisak adaptera sa susjednim ISA utorom (dijeljeni utor).

Donedavno je PCI sabirnica bila druga (poslije ISA) najpopularnija aplikacija. U modernim sustavima ISA sabirnice se napuštaju, a PCI sabirnica prelazi na glavnu poziciju. Neke tvrtke proizvode prototipove kartica za ovu sabirnicu, ali, naravno, opremiti ih perifernim adapterom ili uređajem vlastitog dizajna puno je teže od ISA kartice. Ovdje utječu složeniji protokoli i više frekvencije (8 MHz za ISA sabirnicu u odnosu na 33 ili 66 MHz za PCI sabirnicu). Također, PCI sabirnica ima lošu otpornost na buku, pa se još uvijek relativno rijetko koristi za izgradnju mjernih sustava i industrijskih računala.

Neki sustavi (matične ploče) imaju mali konektor koji se zove Media Bus. Nalazi se iza konektora PCI sabirnice jednog od utora. Ovaj konektor šalje signale iz obične ISA sabirnice i dizajniran je tako da grafički adapter s PCI sabirnicom također može primiti skup čipova zvučne kartice dizajniran za ISA sabirnicu. Ovaj konektor, a pogotovo takve kombinirane audio-video kartice, nisu u širokoj uporabi.

ZAKLJUČAK

Od samog razvoja do danas, I/O sabirnica je usko grlo modernih osobnih računala, što negativno utječe na ukupne brzinske karakteristike sustava. Pojavile su se nove sabirnice, povećao se bitni kapacitet, brzina sabirnica i njihova propusnost. Ali razvoj novih standarda guma se nastavlja. Mnoge tvrtke udružuju snage kako bi razvile nove standarde.

Koristeći primjere postojećih standarda, jasno je da svaki standard za gume ima svoje prednosti, ali i svoje nedostatke. Neke gume omogućuju postizanje sasvim zadovoljavajućih performansi, ali su vrlo skupe i teške za proizvodnju, a često se troškovi ne nadoknađuju. Drugi su jeftini, ali vrlo zahtjevni za sustav u cjelini.

Popis korištenih izvora

1. Informatika: Radionica računalne tehnologije: Udžbenik za visoka učilišta / Ured. N.V. Makarova. – M.: Financije i statistika, 1997. - 384 str.

2. Mogilev A.V. i dr. Informatika: Udžbenik za studente pedagoških. sveučilišta / A.V. Mogilev, N.I. Pak - M.: Akademija, 1999. - 816 str.

3. Ostreykovsky V.A. Informatika: Udžbenik za tehnička sveučilišta - M.: Viša škola, 1999. - 511 str.

4. Informatika: Osnovni tečaj: Udžbenik za visoke škole / Uredio S.V. Simonovich - Sankt Peterburg. : Peter, 2003. – 640 str.

5. Khokhlova N.V. i dr. Informatika: udžbenik za visoka učilišta / N.V. Khokhlova, A.I. Istemenko, B.V. Petrenko. – M.: Viša škola, 1990. – 195 str.

Gume su podijeljene u redove lokalni gume, koža... takvi mikrosklopovi. Osim toga, ažuriran standard Još češće se javlja na periferiji...

VLB sabirnicu (VESA Local Bus) razvilo je 1992. godine Video Electronics Standards Association (VESA), pa se često naziva i VESA sabirnica.

VLB sabirnica je u biti proširenje interne MP sabirnice za komunikaciju s video adapterom i, rjeđe, s tvrdim diskom, multimedijskim karticama i mrežnim adapterom. Širina sabirnice je 32 bita; na putu je 64-bitna verzija sabirnice. Stvarna brzina prijenosa podataka putem VLB-a je 80 MB/s (teoretski ostvarivo je 132 MB/s).

Nedostaci gume:

· dizajniran za rad s MP 80386, 80486, još nije prilagođen za procesore Pentium, Pentium Pro, Power PC;

· stroga ovisnost o taktnoj frekvenciji MP (svaka VLB sabirnica je dizajnirana samo za određenu frekvenciju);

· mali broj povezanih uređaja - na VLB sabirnicu mogu se spojiti samo četiri uređaja;

· nema arbitraže sabirnice - može doći do sukoba između povezanih uređaja.

PCI sabirnica (Peripheral Component Interconnect - povezivanje vanjskih uređaja) - razvijena 1993. godine od strane Intela. PCI sabirnica je mnogo univerzalnija od VLB-a; ima vlastiti adapter koji omogućuje konfiguraciju za rad s bilo kojim MP-om: 80486, Pentium, Pentium Pro, Power PC itd.; omogućuje vam povezivanje 10 uređaja vrlo različitih konfiguracija s mogućnošću auto-konfiguracije, te ima vlastitu "arbitražu" i alate za kontrolu prijenosa podataka. PCI kapacitet je 32 bita, proširiv na 64 bita, teoretski protok je 132 MB/s, au 64-bitnoj verziji - 263 MB/s (pravi je upola manji). Iako je PCI sabirnica lokalna, ona također obavlja mnoge funkcije sabirnice za proširenje, posebno ISA, EISA, MCA sabirnice za proširenje (i kompatibilna je s njima) u prisutnosti PCI sabirnice nisu spojene izravno na MP (kao što je slučaj kada se koristi VLB sabirnica), već na samu PCI sabirnicu (preko sučelja za proširenje). Konfiguracijske opcije za sustave s VLB i PCI sabirnicama prikazane su na slici 1. 4.3 i 4.4. Treba imati na umu da je korištenje VLB i PCI sabirnica u osobnom računalu moguće samo ako imate odgovarajuću VLB ili PCI matičnu ploču. Matične ploče se proizvode s multibus strukturom koja omogućuje korištenje ISA/EISA, VLB i PCI, tzv. matične ploče s VIP sabirnicom (po početnim slovima VLB, ISA i PCI).

Riža. 4.3. Konfiguracija VLB sustava

Riža. 4.4. Konfiguracija PCI sustava

Tablica 4.4. Glavne karakteristike guma

Parametar
Širina sabirnice, bit podataka adrese
Radna frekvencija, MHz
Širina pojasa. MB/s teorijski praktičan
Broj priključenih uređaja, kom.

Lokalne sabirnice IDE (Integrated Device Electronics), EIDE (Enhanced IDE), SCSI (Small Computer System Interface) najčešće se koriste kao sučelje samo za vanjske uređaje za pohranu podataka.

FUNKCIONALNE KARAKTERISTIKE PC-a

Glavne karakteristike PC-a su:

1. Brzina, performanse, frekvencija takta. Mjerne jedinice za učinak su:

MIPS (MIPS - Mega Instruction Per Second) - milijun operacija nad brojevima s fiksnom točkom (točkom);

MFLOPS (Mega Floating Operations Per Second) - milijun operacija nad brojevima s pomičnim zarezom (točkama);

KOPS (KOPS - Kilo Operations Per Second) za računala niskih performansi - tisuću određenih prosječnih operacija na brojevima; GFLOPS (Giga FLoating Operations Per Second) - milijarda operacija u sekundi na brojevima s pomičnim zarezom (točka).

Procjena performansi računala uvijek je približna, jer se u ovom slučaju vode nekim prosječnim ili, obrnuto, specifičnim vrstama operacija. U stvarnosti se različiti skupovi operacija koriste za rješavanje različitih problema. Stoga, za karakterizaciju osobnog računala, umjesto performansi, oni obično označavaju taktnu frekvenciju, koja objektivnije određuje brzinu stroja, budući da svaka operacija zahtijeva vrlo određeni broj taktnih ciklusa da se dovrši. Poznavajući frekvenciju takta, možete vrlo točno odrediti vrijeme izvršenja bilo koje operacije stroja.

Primjer 4.14. U nedostatku cjevovodnog izvršavanja naredbi i povećanja unutarnje frekvencije mikroprocesora (vidi odjeljak 4.3), generator takta s frekvencijom od 33 MHz osigurava izvršenje 7 milijuna kratkih strojnih operacija (zbrajanje i oduzimanje s fiksnom točkom , slanje informacija itd.) u sekundi; s frekvencijom od 100 MHz - 20 milijuna kratkih operacija u sekundi.

2. Bitni kapacitet stroja i kodnih sabirnica sučelja.

Kapacitet bita je maksimalan broj bitova binarnog broja na kojemu se strojna operacija može istovremeno izvesti, uključujući operaciju prijenosa informacija; Što je dubina bita veća, to će, uz ostale stvari jednake, biti veća izvedba osobnog računala.

3. Vrste sustava i lokalnih sučelja.

Različite vrste sučelja pružaju različite brzine prijenosa informacija između strojnih čvorova, omogućuju vam povezivanje različitog broja vanjskih uređaja i njihovih različitih vrsta. 4. Kapacitet RAM-a. Kapacitet RAM-a najčešće se mjeri u megabajtima (MB), rjeđe u kilobajtima (KB). Podsjećamo: 1 MB = 1024 KB = 10242 bajta. Mnogi moderni aplikacijski programi s kapacitetom RAM-a manjim od 8 MB jednostavno ne rade ili rade, ali vrlo sporo. Treba imati na umu da povećanje kapaciteta glavne memorije za 2 puta, između ostalog, povećava efektivne performanse računala pri rješavanju složenih problema za približno 1,7 puta.