Ang isang complex na binubuo ng isang bundle ng mga wire at electronic circuit na nagsisiguro ng tamang paglilipat ng impormasyon sa loob ng isang computer ay tinatawag na backbone, system bus, o simpleng gulong. Ang gulong ay nailalarawan bit depth at frequency.
Ang pinakamataas na halaga ng sabay-sabay na ipinadala na impormasyon ay tinatawag lapad ng bus. Ang lapad ng bus ay tinutukoy ng processor bit depth at kasalukuyang 64 bits. Kung mas mataas ang lapad ng bus, mas maraming impormasyon ang maipapadala nito sa bawat yunit ng oras.
Ang processor ay naghahanap ng isang device o memory cell. Ang bawat device o cell ay may sariling address. Ang address ay ipinapadala sa address bus, kung saan ang mga signal ay ipinapadala sa isang direksyon mula sa processor patungo sa RAM at mga device. Tinutukoy ng lapad ng address bus ang address space ng processor, i.e. bilang ng mga cell ng memorya. Ang bilang ng mga addressable memory cell ay kinakalkula ng formula: N = 2i, Saan i– lapad ng address ng bus. Kung ang address bus ay 32 bits ang lapad, ang maximum na posibleng bilang ng mga addressable memory cell ay 232 = 4,294,967,296 na mga cell.
Ang impormasyon sa bus ay ipinadala sa anyo ng mga pulso ng kuryente. Ang bus ay hindi patuloy na tumatakbo, ngunit sa mga ikot. Ang bilang ng mga ikot ng pagpapatakbo ng bus sa bawat yunit ng oras ay tinatawag dalas ng bus.
Ang bus ay nag-uugnay hindi lamang sa processor at RAM, ngunit halos lahat ng mga aparato sa computer - mga disk, keyboard, display, atbp. – sa isang paraan o iba pa, tumatanggap at nagpapadala sila ng data sa pamamagitan ng bus. Para sa layuning ito, ang bus ay may mga karaniwang konektor kung saan nakakonekta ang ilang partikular na computer device. Kung mayroon lamang isang bus, ang I/O throughput ay limitado. Ang bilis ng bus ay nalilimitahan ng mga pisikal na salik - ang haba ng bus at ang bilang ng mga nakakonektang device. Samakatuwid, ang mga modernong malalaking sistema ay gumagamit ng isang kumplikadong magkakaugnay na mga bus. Ayon sa kaugalian, ang mga bus ay nahahati sa mga bus na nagbibigay ng komunikasyon sa pagitan ng processor at memory at mga I/O bus.
Maaaring malaki ang mga I/O bus, sumusuporta sa maraming uri ng device, at karaniwang sumusunod sa isang pamantayan ng bus. Ang mga processor-memory bus ay medyo maikli, mataas ang bilis at tumutugma sa organisasyon ng memory system upang matiyak ang maximum throughput ng memory-processor channel.
Ang ilang mga computer ay may iisang bus para sa memorya at input/output device. Ang tawag sa gulong ito sistematiko. Lokal Ang bus ay isang bus na direktang kumokonekta sa mga contact ng microprocessor. Karaniwang pinagsasama nito ang processor, memorya, buffering circuit para sa system bus at controller nito, pati na rin ang ilang auxiliary circuit.
Sa una, ginamit ang ISA bus (8- at 16-bit, frequency 8 MHz), nilikha noong unang bahagi ng 80s at may mababang bandwidth. Sa ngayon, ang ISA bus ay minsan ginagamit upang kumonekta sa mga aparatong mababa ang bilis (keyboard, mouse, atbp.).
Sa kasalukuyan ay mas madalas na ginagamit:
ü PCI bus (Peripheral Component Interconnect bus – bus para sa interaksyon ng mga peripheral device);
ü AGP (Accelerated Craphic Port) graphics bus;
ü HyperTransport – isang high-speed bus para sa pagkonekta ng mga panloob na device ng isang computer system. Ang dalas ng orasan ay umabot sa 800 MHz. Ang bandwidth ay hanggang sa 6.4 GB/s;
ü Ang USB ay idinisenyo upang kumonekta ng hanggang 256 na panlabas na device (tulad ng mouse, printer, scanner, camera, FM tuner, atbp.) sa isang USB channel (batay sa karaniwang prinsipyo ng bus). Bandwidth hanggang 480 Mbps (USB 2.0 na bersyon).
Sa modernong mga computer, ang dalas ng processor ay maaaring lumampas sa dalas ng bus ng system (ang dalas ng processor ay 1 GHz, at ang dalas ng bus ay 100 MHz).
System bus- Ito ang pangunahing sistema ng interface ng isang PC, na tinitiyak ang pagpapares at komunikasyon ng lahat ng mga device nito sa isa't isa.
Ang pangunahing function ng system bus ay upang maglipat ng impormasyon sa pagitan ng processor at iba pang mga computer device . Ang lahat ng mga bloke, o sa halip ang kanilang mga I/O port, ay konektado sa bus sa parehong paraan sa pamamagitan ng mga kaukulang konektor: direkta o sa pamamagitan ng mga controller ( mga adaptor).
Direktang kinokontrol ang system bus, o, mas madalas, sa pamamagitan ng controller ng bus. Ang pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng host at ng system bus ay isinasagawa gamit ang mga ASCII code. Ang system bus ay binubuo ng tatlong bus: control bus, data bus at address bus. Ang mga control signal, data (mga numero, simbolo), address ng mga memory cell at bilang ng mga input/output device ay umiikot sa mga bus na ito. Ang pinakamahalagang functional na katangian ng system bus ay: ang bilang ng mga device na pinaglilingkuran nito at ang throughput nito, mga. ang pinakamataas na posibleng bilis ng paglilipat ng impormasyon. Ang throughput ng isang bus ay nakasalalay sa lapad nito (mayroong 8-, 16-, 32- at 64-bit na mga bus) at ang dalas ng orasan kung saan tumatakbo ang bus.
· Ang address bus. Depende sa kung mayroong boltahe sa alinman sa mga linya o wala, sinasabi nila na ang linyang ito ay nakatakda sa isa o zero. Ang kumbinasyon ng 32 zero at isa ay bumubuo ng isang 32-bit na address na tumuturo sa isa sa mga cell ng RAM. Ang processor ay konektado dito upang kopyahin ang data mula sa cell sa isa sa mga rehistro nito.
· Data bus. Kinokopya ng bus na ito ang data mula sa RAM patungo sa mga rehistro ng processor at pabalik. Sa mga computer na binuo sa mga processor ng Intel Pentium, ang data bus ay 64-bit, iyon ay, binubuo ito ng 64 na linya, kung saan 8 byte ang natatanggap sa isang oras para sa pagproseso.
· Command bus . Upang maproseso ng processor ang data, kailangan nito ng mga tagubilin. Dapat itong malaman kung ano ang gagawin sa mga byte na nakaimbak sa mga rehistro nito. Ang mga utos na ito ay dumarating din sa processor mula sa RAM, mula sa mga lugar kung saan naka-imbak ang mga programa. Ang mga utos ay kinakatawan din sa mga byte. Ang pinakasimpleng mga utos ay umaangkop sa isang byte, gayunpaman, mayroon ding mga nangangailangan ng dalawa, tatlo o higit pang mga byte. Karamihan sa mga modernong processor ay mayroong 32-bit instruction bus (halimbawa, ang Intel Pentium processor), bagama't mayroong 64-bit na processor at kahit 128-bit na processor.
CPU.
Processor (CPU) gumaganap ng mga lohikal at aritmetika na operasyon, tinutukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga operasyon, nagpapahiwatig ng mga mapagkukunan ng data at mga receiver ng resulta. Ang processor ay nagpapatakbo sa ilalim ng kontrol ng programa.
Ang processor ay ang pangunahing chip ng computer kung saan ginagawa ang lahat ng mga kalkulasyon. Sa istruktura, ang processor ay binubuo ng mga cell na katulad ng mga cell ng RAM, ngunit sa mga cell na ito ang data ay hindi lamang maiimbak, ngunit nagbago din. Ang mga panloob na selula ng processor ay tinatawag nagrerehistro.Nagrerehistro - high-speed memory cell na may iba't ibang haba (sa kaibahan sa OP cells, na may karaniwang haba na 1 byte at mas mababang bilis);
Sa unang pagkilala sa isang computer, pinaniniwalaan na ang processor ay binubuo ng limang device: isang arithmetic-logical unit (ALU), isang control unit (CU), general-purpose registers (GPR), cache memory at isang clock generator.
kontrol na aparato(UU)- bumubuo at nagbibigay sa lahat ng mga bloke ng makina sa tamang oras ng ilang mga signal ng kontrol (control pulses), na tinutukoy ng mga detalye ng operasyon na ginagawa at ang mga resulta ng mga nakaraang operasyon; bumubuo ng mga address ng mga memory cell na ginagamit ng operasyon na ginagawa at nagpapadala ng mga address na ito sa kaukulang mga bloke ng computer, i.e. ay responsable para sa pagkakasunud-sunod kung saan ang mga utos na bumubuo sa programa ay naisakatuparan.
arithmetic logic unit(ALU)- idinisenyo upang isagawa ang lahat ng aritmetika at lohikal na operasyon sa numerical at simbolikong impormasyon (sa ilang mga modelo ng PC, isang karagdagang ALU ay konektado sa ALU upang mapabilis ang pagpapatupad ng mga operasyon mathematical coprocessor), Ang mga intermediate na resulta ay naka-save sa RON.
lokal na memorya(MPP)- nagsisilbi para sa panandaliang pag-iimbak, pagtatala at output ng impormasyong direktang ginagamit sa mga kalkulasyon sa mga susunod na cycle ng pagpapatakbo ng makina. Ang MPP ay binuo sa mga general purpose registers (GPR) at ginagamit upang matiyak ang mataas na bilis ng makina, dahil ang random access memory (RAM) ay hindi palaging nagbibigay ng bilis ng pagsulat, paghahanap at pagbabasa ng impormasyon na kinakailangan para sa mahusay na operasyon ng isang mataas na- bilis ng microprocessor.
· Memorya ng cache nagsisilbing pataasin ang pagganap ng processor sa pamamagitan ng pagbabawas ng hindi produktibong idle time nito. Ginagamit ito para sa panandaliang pag-iimbak, pagtatala at paglabas ng impormasyong direktang ginagamit sa mga kalkulasyon sa mga susunod na siklo ng pagpapatakbo ng makina. Ang memorya ng cache ay binuo sa mga rehistro at ginagamit upang matiyak ang mataas na bilis ng makina, dahil ang random access memory (RAM) ay hindi palaging nagbibigay ng bilis ng pagsulat, paghahanap at pagbabasa ng impormasyon na kinakailangan para sa mahusay na operasyon ng isang high-speed microprocessor.
Kapag kailangan ng processor ng data, ina-access muna nito ang memorya ng cache, at kung wala ang kinakailangang data doon ay ina-access nito ang RAM. Ang pagtanggap ng isang bloke ng data mula sa RAM, ang processor ay sabay-sabay na ipinapasok ito sa memorya ng cache.
Kadalasan, ang memorya ng cache ay ipinamamahagi sa ilang antas ng cache L1 (level1 ang unang antas) at L2 (level2 ang pangalawang antas). Ang unang antas ng cache ay tumatakbo sa parehong chip bilang ang processor mismo, ay may dami ng pagkakasunud-sunod ng sampu-sampung KB at karaniwang gumagana sa isang frequency na tumutugma sa dalas ng processor core. Ang pangalawang antas ng cache ay matatagpuan sa processor chip, o ito ay inilagay sa motherboard malapit sa processor, kung gayon ang dami nito ay maaaring umabot ng ilang MB, ngunit ito ay nagpapatakbo sa dalas ng motherboard.
· generator ng orasan. Ito ay bumubuo ng isang pagkakasunud-sunod ng mga electrical impulses; ang dalas ng nabuong mga pulso ay tumutukoy sa dalas ng orasan ng makina.
Tinutukoy ng agwat ng oras sa pagitan ng mga katabing pulso ang oras ng isang cycle ng pagpapatakbo ng makina o simple cycle ng pagpapatakbo ng makina.Dalas ng orasan ay isa sa mga pangunahing katangian ng isang personal na computer at higit na tinutukoy ang bilis ng pagpapatakbo nito, dahil ang bawat operasyon sa makina ay ginaganap sa isang tiyak na bilang ng mga cycle:
Sistema ng utos ng processor. Sa panahon ng operasyon, sineserbisyuhan ng processor ang data na matatagpuan sa mga rehistro nito sa field ng RAM. Direktang binibigyang kahulugan nito ang ilan sa data bilang data, ang ilan sa data bilang data ng address, at ang ilan bilang mga utos. Ang hanay ng lahat ng posibleng mga tagubilin na maaaring isagawa ng isang processor sa data ay bumubuo ng tinatawag na sistema ng pagtuturo ng processor. Ang mga processor na kabilang sa parehong pamilya ay may pareho o katulad na sistema ng pagtuturo. Ang mga processor na kabilang sa iba't ibang pamilya ay naiiba sa kanilang mga sistema ng pagtuturo at hindi mapapalitan.
Ang pagiging tugma ng processor. Kung ang dalawang processor ay may parehong set ng pagtuturo, kung gayon sila ay ganap na magkatugma sa antas ng software. Nangangahulugan ito na ang isang program na isinulat para sa isang processor ay maaaring isagawa ng isa pang processor. Ang mga processor na may iba't ibang sistema ng pagtuturo ay karaniwang hindi tugma o may limitadong compatibility sa antas ng software.
Ang mga pangkat ng mga processor na may limitadong compatibility ay itinuturing na pamilya ng processor. Halimbawa, ang lahat ng mga processor ng Intel Pentium ay kabilang sa tinatawag na x86 family.
Mga pangunahing parameter ng mga processor. Ang mga pangunahing parameter ng mga processor ay: operating voltage, bit depth, operating clock frequency, internal clock frequency multiplication factor (multiplier) at laki memorya ng cache.
Boltahe sa pagpapatakbo Ang processor ay ibinibigay ng motherboard, kaya ang iba't ibang mga tatak ng mga processor ay tumutugma sa iba't ibang mga motherboards (dapat silang mapili nang magkasama). Habang umuunlad ang teknolohiya ng processor, unti unti! pagbaba sa operating boltahe. Ang mga naunang modelo ng mga x86 processor ay may operating boltahe na 5 V, ngunit sa kasalukuyan ito ay mas mababa sa 3 V. Ang pagwawaldas ng init sa processor ay bumababa sa proporsyon sa parisukat ng boltahe, at pinapayagan nitong tumaas ang pagganap nito.
Laki ng processor nagpapakita kung gaano karaming mga piraso ng data ang maaari nitong tanggapin at iproseso sa mga rehistro nito sa isang pagkakataon (sa isang beat). Ang mga unang x86 processor ay 16-bit. Simula sa 80386 processor, mayroon silang 32-bit na arkitektura. Ang mga modernong processor ng pamilyang Intel Pentium ay nananatiling 32-bit, bagama't gumagana sila sa isang 64-bit na data bus (ang processor bit ay tinutukoy hindi ng data bus bit, ngunit sa pamamagitan ng command bus bit).
Ang processor ay batay sa parehong prinsipyo ng orasan tulad ng sa isang regular na relo. Ang pagpapatupad ng bawat command ay tumatagal ng isang tiyak na bilang ng mga cycle ng orasan. Sa isang wall clock, ang mga pulso ng orasan ay itinakda ng isang pendulum, at sa isang personal na computer, ang mga pulso ng orasan ay itinatakda ng isa sa mga microcircuits na kasama sa microprocessor kit (chipset) na matatagpuan sa motherboard. Kung mas mataas ang dalas ng orasan na dumarating sa processor, mas maraming command na maaari nitong isagawa sa bawat yunit ng oras, mas mataas ang pagganap nito.
Para sa purong pisikal na mga kadahilanan, dahil ito ay hindi isang silikon na kristal, ngunit isang malaking hanay ng mga konduktor at microcircuits, ang motherboard ay hindi maaaring gumana sa ganoong mataas na frequency tulad ng processor. Ngayon ang limitasyon nito ay 100-133 MHz. Upang makakuha ng mas mataas na frequency sa processor, panloob na pagpaparami ng dalas sa pamamagitan ng kadahilanan 3; 3.5; 4; 4.5; 5 o higit pa, i.e. kung ang frequency bus ng system ay 133 MHz at ang coefficient (core multiplier) ay 8, kung gayon dalas ng operating orasan magiging 1 GHz.
Ang buong kasaysayan ng IBM PC ay konektado sa mga processor mula sa Intel, na gumagawa ng mga chips na ito mula pa noong 1970, simula sa four-bit 4004. Magbigay tayo ng impormal na paglalarawan ng mga pangunahing parameter ng mga processor na ito.
| Microprocessor | Simula ng release | Bit depth | Dalas ng orasan, MHz. | Pagganap | Tandaan |
| Hunyo 8, 1978 | 16 bit | 0.33 MIPS 0.66 MIPS 0.75 MIPS | |||
| Pebrero 1982 | 16 bit | 0.9 MIPS 1.5 MIPS 2.66 MIPS | |||
| 80386DX | 10/17/1985 | 32 bits | 5-6 MIPS 6-7 MIPS 8.5 MIPS | ||
| 11.4 MIPS | 16 Kb L2 cache (sa unang pagkakataon) | ||||
| 80386SX | Hunyo 16, 1988 | 16 bit | 2.5 MIPS 2.5 MIPS 2.7 MIPS 2.9 MIPS | ||
| 80386SL | Oktubre 15, 1989 | 16 bit | 4.2 MIPS 5.3 MIPS | Ang unang processor na partikular na idinisenyo para sa mga personal na computer | |
| 80486DX | Abril 10, 1989 | 32 bit | 20 MIPS 7.4 MFLOPS 27 MIPS 22.4 MFLOPS 41 MIPS 14.5 MFLOPS | Ang pagganap ay tumaas ng 50 beses kumpara sa 8086 | |
| 80486SX | Abril 22, 1991 | 32 bits | 13 MIPS 20 MIPS 27 MIPS | Katulad ng 80486 ngunit walang coprocessor. | |
| Pentium | Marso 22, 1993 | 32 bits | 100 MIPS 55.1 MFLOPS 112 MIPS 63.6 MFLOPS 126.5 MIPS 2.02 GFLOPS 203 MIPS 2.81 GFLOPS 3.92GFLOPS | ||
| Pentium PRO | Nobyembre 1, 1995 | ||||
| Pentium na may teknolohiyang MMX | Hunyo 2, 1997 | 32 bits | 5.21 GFLOPS | Ang teknolohiya ng MMX ay nagbibigay ng mas mataas na pagganap ng processor kapag nagtatrabaho sa mga multimedia at 3D na application. | |
| Pentium II | Mayo 7, 1997 | ||||
| Celeron | Abril 12, 1998 | Mas murang bersyon ng Pentium II dahil sa pag-alis ng Level 2 na cache | |||
| Xeon | |||||
| Pentium III | Pinalawak na PentiumII na may 70 karagdagang command para mapabilis ang mga kalkulasyon na ginagamit sa 3D graphics. Salamat dito, nagsasagawa ito ng hanggang 4 na operasyon sa mga floating point na numero nang sabay-sabay. | ||||
| Pentium IV |
Ito ay walong-bit, i.e. maaari itong sabay na magpadala ng 8 bits. Ang mga system bus ng mga modernong PC, halimbawa, Pentiurr IV, ay 64-bit.
Ang throughput ng bus ay tinutukoy ng bilang ng mga byte ng impormasyon na ipinadala sa bus bawat segundo. Upang matukoy ang bandwidth ng bus, kinakailangan upang i-multiply ang dalas ng orasan ng bus sa pamamagitan ng bit depth nito. Halimbawa, para sa isang 16-bit na ISA bus, ang bandwidth ay tinukoy bilang mga sumusunod:
(16 bits * 8.33 MHz): 8 = 16.66 MB/s.
Kapag kinakalkula ang throughput ng, halimbawa, ang AGP bus, dapat mong isaalang-alang ang operating mode nito: sa pamamagitan ng pagdodoble sa dalas ng orasan ng video processor at pagbabago ng data transfer protocol, posible na madagdagan ang throughput ng bus ng dalawa (2x mode) o apat na beses (4* mode), na katumbas ng pagtaas ng dalas ng orasan ng bus sa katumbas na bilang ng beses (hanggang sa 133 at 266 MHz, ayon sa pagkakabanggit).
Ang mga panlabas na aparato ay konektado sa mga bus sa pamamagitan ng isang interface (Interface - pagpapares), na isang hanay ng iba't ibang mga katangian ng isang PC peripheral device na tumutukoy sa organisasyon ng pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan nito at ng gitnang processor.
Kasama sa mga naturang katangian ang mga parameter ng elektrikal at timing, isang set ng mga control signal, isang protocol ng palitan ng data at mga tampok ng disenyo ng koneksyon. Ang pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga bahagi ng PC ay posible lamang kung ang mga interface ng mga bahaging ito ay magkatugma.
Mga pamantayan ng PC bus
Ang prinsipyo ng pagiging tugma ng IBM ay nagpapahiwatig ng standardisasyon ng mga interface ng mga indibidwal na bahagi ng PC, na, sa turn, ay tumutukoy sa flexibility ng system sa kabuuan, i.e. ang kakayahang baguhin ang configuration ng system at ikonekta ang iba't ibang mga peripheral device kung kinakailangan. Sa kaso ng hindi pagkakatugma ng interface, ginagamit ang mga controller. Bilang karagdagan, ang flexibility at unification ng system ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga intermediate standard na interface, tulad ng serial at parallel data transfer interface. Ang mga interface na ito ay kinakailangan para sa pagpapatakbo ng pinakamahalagang input at output peripheral device.
Ang system bus ay idinisenyo upang makipagpalitan ng impormasyon sa pagitan ng CPU, memorya at iba pang mga device na kasama sa system.
Kasama sa mga system bus ang:
GTL, na may kaunting lalim na 64 bits, dalas ng orasan na 66, 100 at 133 MHz;
EV6, ang pagtutukoy kung saan ay nagbibigay-daan sa iyo upang taasan ang dalas ng orasan nito sa 377 MHz.
I/O bus ay pinapabuti alinsunod sa pagbuo ng mga peripheral ng PC. Sa mesa Ipinapakita ng 2.5 ang mga katangian ng ilang input/output bus.
ISA bus ay itinuturing na pamantayan ng PC sa loob ng maraming taon, ngunit nananatili pa rin sa ilang mga PC ngayon kasama ng modernong PCI bus. Ang Intel, kasama ang Microsoft, ay nakabuo ng isang diskarte upang i-phase out ang ISA bus. Sa una, pinlano na alisin ang mga konektor ng ISA sa motherboard, at pagkatapos ay alisin ang mga puwang ng ISA at ikonekta ang mga disk drive, mouse, keyboard, scanner sa USB bus, at mga hard drive, CD-ROM, DVD-ROM drive sa NEC 1394 bus, gayunpaman, ang pagkakaroon ng isang malaking A pares ng mga PC na may ISA bus at kaukulang mga bahagi ay nagmumungkahi na ang 16-bit na ISA bus ay hihilingin sa darating na panahon.
EISA bus naging isang karagdagang pag-unlad ng ISA bus sa direksyon ng pagtaas ng pagganap ng system at pagiging tugma ng mga bahagi nito. Ang bus ay hindi malawakang ginagamit dahil sa mataas na gastos at bandwidth nito, na mas mababa sa VESA bus na lumitaw sa merkado.
VESA bus, o VLB, idinisenyo upang ikonekta ang CPU sa mga mabilis na peripheral na aparato at ito ay isang extension ng ISA bus para sa pagpapalitan ng data ng video. Nang ang CPU 80486 processor ay nangibabaw sa merkado ng computer, ang VLB bus ay medyo sikat, ngunit ngayon ay pinalitan ng mas malakas na PCI bus.
PCI bus ay binuo ng Intel para sa Pentium processor at isang ganap na bagong bus. Ang pangunahing prinsipyo na pinagbabatayan ng PCI bus ay ang paggamit ng tinatawag na mga tulay, na nakikipag-ugnayan sa pagitan ng PCI bus at iba pang uri ng mga bus. Ang PCI bus ay nagpapatupad ng Bus Mastering prinsipyo, na nagpapahiwatig ng kakayahan ng isang panlabas na aparato na kontrolin ang bus kapag nagpapadala ng data (nang walang partisipasyon ng CPU).
Sa panahon ng paglilipat ng impormasyon, ang isang device na sumusuporta sa Bus Mastering ang namamahala sa bus at nagiging master. Sa kasong ito, ang gitnang processor ay pinalaya upang magsagawa ng iba pang mga gawain habang inililipat ang data. Sa modernong motherboards, ang PCI bus clock frequency ay nakatakda bilang kalahati ng system bus clock frequency, i.e. na may system bus clock frequency na 66 MHz, ang PCI bus ay gagana sa frequency na 33 MHz. Sa kasalukuyan, ang PCI bus ay naging de facto na pamantayan sa mga I/O bus. Sa Fig. 2.6 ay nagpapakita ng PCI bus architecture
AGP bus— high-speed na lokal na input/output bus, na idinisenyo ng eksklusibo para sa mga pangangailangan ng video system. Ikinokonekta nito ang video adapter (ZO accelerator) sa memorya ng PC system. Ang AGP bus ay idinisenyo batay sa PCI bus architecture, kaya ito ay 32-bit din. Gayunpaman, sa parehong oras, mayroon itong mga karagdagang pagkakataon upang madagdagan ang throughput, lalo na, sa pamamagitan ng paggamit ng mas mataas na mga frequency ng orasan.
Kung sa karaniwang bersyon ang 32-bit PCI bus ay may dalas ng orasan na 33 MHz, na nagbibigay ng teoretikal na PCI throughput na 33 x 32 = 1056 Mbit / s = 132 MB / s, kung gayon ang AGP bus ay na-clock ng isang signal na may dalas ng 66 MHz, kaya ang throughput nito ay 1x mode ay 66 x 32 = 264 MB/s; sa 2x mode, ang katumbas na dalas ng orasan ay 132 MHz, at ang bandwidth ay 528 MB/s; sa 4x mode ang throughput ay humigit-kumulang 1 GB/s.
USB bus ay binuo ng mga pinuno sa industriya ng computer at telekomunikasyon Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft para sa pagkonekta ng mga peripheral na device sa labas ng PC case. Ang bilis ng pagpapalitan ng impormasyon sa pamamagitan ng USB bus ay 12 Mbit/s o 15 MB/s. Sa mga computer na nilagyan ng USB bus, maaari mong ikonekta ang mga peripheral na device gaya ng keyboard, mouse, joystick, printer nang hindi pinapatay ang power. Ang TJSB bus ay sumusuporta sa Plug & Play na teknolohiya.
Kapag nakakonekta ang isang peripheral device, awtomatiko itong na-configure. Ang lahat ng mga peripheral na device ay dapat na nilagyan ng mga USB connector at nakakonekta sa PC sa pamamagitan ng isang hiwalay na remote unit na tinatawag na USB hub, o hub, kung saan hanggang 127 peripheral na device ang maaaring ikonekta sa PC. Ang arkitektura ng USB bus ay ipinapakita sa Fig. 2.7.
SCSI bus Ang (Small Computer System Interface) ay nagbibigay ng bilis ng paglilipat ng data na hanggang 320 MB/s at nagbibigay para sa pagkonekta ng hanggang walong device sa isang adapter: hard drive, CD-ROM drive, scanner, photo at video camera. Ang isang natatanging tampok ng SCSI bus ay na ito ay isang cable loop. Ang SCSI bus ay konektado sa mga PC bus (ISA o PCI) sa pamamagitan ng Host Adapter. Ang bawat device na nakakonekta sa bus ay may sariling identification number (ID). Ang anumang device na nakakonekta sa SCSI bus ay maaaring magsimula ng komunikasyon sa isa pang device.
Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 2.8 ang koneksyon ng mga peripheral device sa isang PC gamit ang SCSI bus. Mayroong malawak na hanay ng mga bersyon ng SCSI, mula sa orihinal na SCSI I, na nagbibigay ng maximum na throughput na 5 MB/s, hanggang sa Ultra 320 na bersyon, na nagbibigay ng maximum throughput na 320 MB/s. Ang IEEE 1394 bus ay maaaring makipagkumpitensya sa SCSI bus.
IEEE 1394 bus ay isang high-speed local serial bus standard na binuo ng Apple at Texas Instruments. Ang IEEE 1394 bus ay idinisenyo para sa pagpapalitan ng digital na impormasyon sa pagitan ng mga PC at iba pang mga elektronikong aparato, lalo na para sa pagkonekta ng mga hard drive at audio at video processing device, pati na rin ang mga multimedia application. Ito ay may kakayahang magpadala ng data sa bilis na hanggang 1600 Mbit/s at gumagana nang sabay-sabay sa ilang device na nagpapadala ng data sa iba't ibang bilis, tulad ng SCSI. Tulad ng USB, ganap na sinusuportahan ng IEEE 1394 bus ang teknolohiya ng Plug & Play, kabilang ang kakayahang mag-install ng mga bahagi nang hindi pinapatay ang power sa PC.
Halos anumang device na may kakayahang magtrabaho sa SCSI ay maaaring ikonekta sa isang computer sa pamamagitan ng interface ng IEEE 1394. Kabilang dito ang lahat ng uri ng disk drive, kabilang ang mga hard drive, optical drive, CD-ROM, DVD, digital video camera, tape recorder, at marami pang ibang peripheral na device. Salamat sa malawak na mga kakayahan, ang bus na ito ay naging pinaka-promising para sa pagsasama ng isang computer sa consumer electronics. Kasalukuyang ginagawa ang mga IEEE 1394 adapter para sa PCI bus.
Mga tanong para sa mga mag-aaral na kumuha ng mga tala:
1. Depinisyon ng bus
2. Layunin ng mga gulong
3. Arkitektura ng bus
4. Ang konsepto ng lapad ng bus.
5. Ang konsepto ng bus bandwidth
6. PC bus interface
7. Prinsipyo ng IBM compatibility
8. Mga uri ng gulong at ang kanilang mga katangian (punan ang talahanayan)
| Mga uri ng gulong | Mga katangian ng gulong | ||||
| Bilis | Layunin | Mga kakaiba | Mga kalamangan | Mga kapintasan | |
Ang pagganap ng buong sistema ay nakasalalay sa kanila. Sa motherboard para sa bawat device - mga disk drive, atbp. mayroong isang control electronic circuit - isang adaptor, o controller. Maaaring kontrolin ng ilang controller ang maraming device nang sabay-sabay.
Ang lahat ng mga computer controller ay nakikipag-ugnayan sa processor at sa pamamagitan ng system data transfer bus, na tinatawag ding system gulong. Bilang karagdagan sa system bus, ang mga modernong motherboard ay may ilang mga bus at kaukulang konektor para sa pagkonekta ng mga device:
- memory bus – para sa pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng RAM at ng gitnang processor;
- AGP bus – para sa pagkonekta ng video adapter.
- cache memory bus - para sa pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng cache memory at ng central processor;
- I/O buses (interface buses) – ginagamit upang ikonekta ang iba't ibang device.
Mayroong tatlong pangunahing tagapagpahiwatig ng pagpapatakbo ng bus ng computer: bilis ng orasan, lalim ng bit, rate ng paglipat ng data o throughput.
Ang operasyon ng anumang computer ay nakasalalay sa dalas ng orasan na tinutukoy ng isang quartz oscillator, na isang lalagyan ng lata na may quartz crystal na nakalagay dito. Sa ilalim ng impluwensya ng boltahe ng kuryente, ang mga panginginig ng kuryente ay nangyayari sa kristal. Ang dalas ng mga oscillation na ito ay tinatawag na clock frequency. Ang lahat ng mga pagbabago sa mga lohikal na signal sa anumang computer chip ay nangyayari sa ilang partikular na agwat ng oras, na tinatawag na clock cycles. Kaya, ang pinakamaliit na yunit ng oras para sa karamihan ng mga computer logic device ay ang panahon ng orasan. Ang bawat operasyon ay nangangailangan ng hindi bababa sa isang ikot ng orasan, bagama't ang ilang mga modernong aparato ay namamahala upang magsagawa ng ilang mga operasyon sa isang ikot ng orasan. Ang bilis ng orasan ng isang computer ay sinusukat sa megahertz (MHz o GHz). Mayroong tinatawag na mga walang laman na orasan (waiting cycles) kapag ang isang device ay nasa proseso ng paghihintay ng tugon mula sa ibang device. Ito ay kung paano inayos ang gawain ng RAM at ang processor ng computer, ang dalas ng orasan na kung saan ay mas mataas kaysa sa dalas ng orasan ng RAM.
Gumagamit ang mga bus ng maraming channel upang magpadala ng mga de-koryenteng signal. Kung 32 na channel ang ginagamit, ang mga bus ay itinuturing na 32-bit, kung 64 na channel ang ginagamit, ang mga bus ay 64-bit. Sa katotohanan, ang mga bus ng anumang lapad ay may mas malaking bilang ng mga channel. Ang mga karagdagang channel ay idinisenyo upang magpadala ng partikular na impormasyon.
Ang bawat computer bus ay naiiba sa isang simpleng konduktor dahil mayroon itong tatlong uri ng mga linya: mga linya ng data, mga linya ng address, mga linya ng kontrol.
Ang data bus ay nagpapalitan sa pagitan ng gitnang processor, mga expansion card na naka-install sa mga slot, at RAM ng computer.
Ang proseso ng pagpapalitan ng data ay posible lamang kung ang nagpadala at tumatanggap ng data na ito ay kilala. Ang bawat bahagi ng isang personal na computer ay may sariling address at kasama sa common address space. Upang tugunan ang isang device, isang address bus ang ginagamit, kung saan ipinapadala ang natatanging address ng device. Ang maximum na halaga ng RAM ay nakasalalay sa lapad ng address bus ng computer (bilang ng mga linya) at katumbas ng 2 sa kapangyarihan ng n, kung saan ang n ay ang bilang ng mga linya ng address bus. Halimbawa, ang mga computer na may 80486 processor o mas mataas ay may 32-bit address bus na maaaring tumugon sa 4 GB ng memorya.
Upang matagumpay na mailipat ang data sa bus, hindi sapat na i-install ito sa data bus at itakda ang address sa address bus. Ang ilang mga signal ng serbisyo ay kinakailangan din, na ipinadala sa pamamagitan ng computer control bus.
Ang bilis ng bawat computer bus ay nailalarawan sa pamamagitan ng throughput nito, ang pinakamataas na posibleng maipadala sa bus bawat yunit ng oras, at sinusukat sa MB/s o GB/s. Ang bandwidth ng bus ay tinutukoy ng produkto ng lapad ng linya ng data at ang dalas ng orasan. Kung mas mataas ang throughput, mas mataas ang pagganap ng buong system.
Sa katotohanan, ang throughput ng isang computer bus ay apektado ng maraming iba't ibang mga kadahilanan: hindi epektibong conductivity ng mga materyales, mga depekto sa disenyo at pagpupulong, at marami pa. Ang pagkakaiba sa pagitan ng teoretikal na bilis ng paglipat ng data at ang praktikal na isa ay maaaring hanggang sa 25%.
Ang pangunahing responsibilidad ng system bus ay ang maglipat ng impormasyon sa pagitan ng core microprocessor at ng iba pang bahagi ng electronic na bahagi ng computer. Tinutugunan din ang mga device sa pamamagitan ng bus na ito at nagpapalitan ng mga espesyal na signal ng serbisyo. Kaya, ang system bus ay maaaring gawing simple bilang isang koleksyon ng mga linya ng signal na pinagsama ayon sa kanilang layunin (data, address, kontrol). Ang paghahatid ng impormasyon sa bus ay kinokontrol ng isa sa mga device na konektado dito o isang node na espesyal na nakatuon para sa layuning ito, na tinatawag na bus arbiter.
Ang system bus ng IBM PC at IBM PC/XT ay idinisenyo. Para sa sabay-sabay na paghahatid ng 8 bits lamang ng impormasyon, dahil ang 18088 microprocessor na ginamit sa mga computer ay mayroong 8 mga linya ng data. Bilang karagdagan, ang system bus ay may kasamang 20 linya ng address, na naglimita sa espasyo ng address sa isang limitasyon na 1 MB. Upang gumana sa mga external na device, nagbigay din ang bus na ito ng 4 na hardware interrupt lines (IRQ) at 4 na linya para sa mga external na device na nangangailangan ng direktang memory access (DMA, Direct Memory Access). Upang ikonekta ang mga expansion card, ginamit ang mga espesyal na 62-pin connector. Tandaan na ang system bus at microprocessor ay naka-synchronize mula sa isang clock generator na may dalas na 4.77 MHz. Kaya, ayon sa teorya, ang bilis ng paglilipat ng data ay maaaring umabot ng higit sa 4.5 MB/s.
isa bus
Sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga PC/AT computer na gumagamit ng i80286 microprocessor ay nagsimulang gumamit ng bagong ISA (Industry Standard Architecture) system bus, na ganap na napagtanto ang mga kakayahan ng nabanggit na microprocessor. Ito ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng karagdagang 36-pin connector para sa kaukulang mga expansion card. Dahil dito, ang bilang ng mga linya ng address ay nadagdagan ng apat, at mga linya ng data ng walo. Ngayon ay posible na magpadala ng 16 bits ng data nang magkatulad, at salamat sa 24 na linya ng address, direktang ma-access ang 16 MB ng memorya ng system. Ang bilang ng mga linya ng hardware interrupt sa bus na ito ay nadagdagan mula 7 hanggang 15, at mga channel ng DMA - mula 4 hanggang 7. Dapat tandaan na ang bagong ISA system bus ay ganap na kasama ang mga kakayahan ng lumang 8-bit na bus, iyon ay, lahat ng device na ginagamit sa PC /XT, ay maaaring gamitin nang walang problema sa PC/AT 286. Ang mga motherboard na may ISA bus ay pinayagan na ang posibilidad na i-synchronize ang pagpapatakbo ng bus mismo at ang microprocessor sa iba't ibang frequency ng orasan, na nagpapahintulot sa mga device na binuo sa Ang mga expansion card ay gumana nang mas mabagal kaysa sa base microprocessor. Ito ay naging partikular na nauugnay kapag ang bilis ng orasan ng processor ay lumampas sa 10-12 MHz. Ngayon ang ISA system bus ay nagsimulang gumana nang asynchronously sa processor sa dalas ng 8 MHz. Kaya, ang maximum na bilis ng paglipat ay maaaring theoretically umabot sa 16 MB/s.
3.1.2. eisa gulong
Sa pagdating ng mga bagong microprocessor, tulad ng i80386 at i486, naging malinaw na ang isa sa mga pinaka-nalulunasan na hadlang sa pagpapataas ng performance ng mga computer na may mga microprocessor na ito ay ang ISA system bus. Ang katotohanan ay ang mga posibilidad ng bus na ito para sa pagbuo ng mga high-performance system ng susunod na henerasyon ay halos naubos na. Ang bagong system bus ay dapat na magbigay ng pinakamalaking posibleng halaga ng addressable memory, 32-bit data transfer, kasama sa DMA mode, isang pinahusay na interrupt system at DMA arbitration, awtomatikong configuration ng system at expansion card. Isang bus para sa IBM PC- ang mga compatible na computer ay naging EISA (Extended Industry Standard Architecture). Tandaan na ang mga motherboard na may EISA bus ay unang naglalayon sa isang napaka-espesipikong lugar ng aplikasyon ng bagong arkitektura, ibig sabihin, ang mga computer na nilagyan ng high-speed external memory subsystem sa mga hard magnetic disk na may buffer cache memory. Ang ganitong mga computer ay ginagamit pa rin pangunahin bilang makapangyarihang mga file server o workstation.
Bilang karagdagan sa, siyempre, ang mga espesyal na EISA card, alinman sa isang 8- o 16-bit na expansion card na idinisenyo para sa isang ordinaryong PC/AT na may ISA bus ay maaaring ipasok sa EISA connector sa motherboard ng computer. Ito ay sinisiguro ng isang simple ngunit tunay na mapanlikhang solusyon sa disenyo. Ang mga konektor ng EISA ay may dalawang hanay ng mga contact, isa sa mga ito (sa itaas) ay gumagamit ng mga signal ng bus ng ISA, at ang pangalawa (sa ibaba) ay gumagamit ng mga signal ng bus ng EISA. Ang mga pin sa EISA connectors ay nakaayos upang mayroong ground pin sa tabi ng bawat signal pin. Pinaliit nito ang posibilidad na magkaroon ng electromagnetic interference at binabawasan ang susceptibility sa naturang interference.
Ang EISA bus ay nagbibigay-daan sa pagtugon sa 4 GB address space na magagamit sa 180386/486 microprocessors. Gayunpaman, ang pag-access sa puwang na ito ay maaaring ma-access hindi lamang ng gitnang processor, kundi pati na rin ng mga control device board tulad ng bus master - ang pangunahing subscriber (iyon ay, mga device na may kakayahang pamahalaan ang paglipat ng data sa bus), pati na rin ang mga device na maaaring ayusin ang DMA mode. Sinusuportahan ng pamantayang EISA ang multiprocessor architecture para sa mga smart device (boards) na nilagyan ng sarili nilang microprocessor. Samakatuwid, ang data mula sa, halimbawa, hard disk controllers, graphics controllers at network controllers ay maaaring iproseso nang nakapag-iisa nang hindi nilo-load ang pangunahing processor. Theoretically maximum na bilis ng paglipat ng bus
Ang EISA sa tinatawag na burst mode ay maaaring umabot sa 33 MB/s. Sa normal (standard) na mode, hindi ito lalampas, siyempre, sa mga kilalang halaga para sa ISA.
Ang EISA bus ay nagbibigay ng isang sentralisadong paraan ng kontrol, na inayos sa pamamagitan ng isang espesyal na aparato - ang system arbiter. Sinusuportahan nito ang paggamit ng mga master device sa bus, ngunit posible ring ibigay ang bus sa mga humihiling ng mga device nang paikot.
Tulad ng ISA bus, ang EISA system ay may 7 DMA channels. Ang pagpapatupad ng mga function ng DMA ay ganap na katugma sa mga katulad na operasyon sa ISA bus, kahit na maaaring mas mabilis ang mga ito. Ang mga DMA controller ay may kakayahang suportahan ang 8-, 16-, at 32-bit na data transfer mode. Sa pangkalahatan, posibleng magsagawa ng isa sa apat na exchange cycle sa pagitan ng DMA device at system memory. Ito ay mga ISA-compatible na loop na gumagamit ng 8 bus clock cycle upang maglipat ng data; mga siklo ng uri A, na isinasagawa sa 6 na mga siklo ng bus; type B cycle, na isinasagawa sa 4 na bus clock cycle, at type C cycle (o burst DMA), kung saan ang paglilipat ng data ay nangyayari sa isang bus clock cycle. Ang mga uri ng loop na A, B, at C ay sinusuportahan sa 8-, 16-, at 32-bit na device, at maaaring awtomatikong baguhin ang laki (lapad) ng data kapag inilipat sa memorya na wala sa laki. Karamihan sa mga ISA-compatible na device na gumagamit ng DMA ay maaaring tumakbo nang hanggang 2 beses na mas mabilis kung ang mga ito ay naka-program na gumamit ng A o B na mga loop kaysa sa karaniwang (at medyo mabagal) na ISA na mga loop. Ang pagganap na ito ay nakakamit lamang sa pamamagitan ng pagpapabuti ng bus arbitration, at hindi sa pamamagitan ng pagsasakripisyo sa ISA compatibility. Ang mga priyoridad ng DMA sa isang system ay maaaring alinman sa "umiikot" (variable) o hard-coded. Ang mga linya ng interrupt na bus ng ISA, na nagdadala ng mga kahilingan sa interrupt bilang mga gilid ng boltahe, ay lubhang madaling kapitan sa ingay ng pulso. Samakatuwid, bilang karagdagan sa mga karaniwang gilid-aktibong interrupt signal sa ISA bus, ang EISA system ay nagbibigay din ng level-active na interrupt signal. Bukod dito, para sa bawat pagkaantala, ang pagpili ng isa o isa pang pattern ng aktibidad ay maaaring ma-program nang maaga. Ang mga Edge-active interrupts mismo ay pinananatili sa EISA para lang sa compatibility sa "lumang" ISA adapters, na ang mga interrupt na kahilingan ay sineserbisyuhan ng isang edge-sensitive na circuit. Malinaw na ang mga level-active interrupts ay hindi gaanong madaling kapitan ng ingay at interference kaysa sa mga regular. Bilang karagdagan, (theoretically) ang isang walang katapusang bilang ng mga antas ng interrupt ay maaaring ipadala sa parehong pisikal na linya. Sa ganitong paraan, maaaring gamitin ang isang interrupt na linya para sa maraming kahilingan.
Para sa mga computer na may EISA bus, ibinibigay ang awtomatikong configuration ng system. Ang bawat tagagawa ng mga expansion card para sa mga computer na may EISA bus ay nagbibigay ng mga espesyal na configuration file gamit ang mga card na ito. Ang impormasyon mula sa mga file na ito ay ginagamit sa yugto ng paghahanda ng system
trabaho, na binubuo ng paghahati ng mga mapagkukunan ng computer sa pagitan ng magkahiwalay na mga board. Para sa mga "lumang" adapter board, dapat piliin ng user ang tamang posisyon ng mga DIP switch (Larawan 25) at mga jumper, gayunpaman, ang programa ng serbisyo sa mga EISA computer ay nagbibigay-daan sa iyo upang ipakita ang mga nakatakdang posisyon ng kaukulang switch sa monitor screen at nagbibigay ng ilang rekomendasyon para sa kanilang tamang pag-install. Bilang karagdagan, ang arkitektura ng EISA ay nagbibigay para sa paglalaan ng ilang grupo ng mga I/O address para sa mga partikular na puwang ng bus - ang bawat expansion slot ay inilalaan ng hanay ng address na 4 KB, na umiiwas din sa mga salungatan sa pagitan ng mga indibidwal na EISA card.
Tandaan na ang mga computer na gumagamit ng mga motherboard na may EISA bus ay medyo mahal. Bilang karagdagan, ang bus ay naka-clock pa rin sa dalas na humigit-kumulang 8-10 MHz, at ang bilis ng paglipat ay tumataas pangunahin dahil sa pagtaas ng lapad ng data bus.
