Компьютерные шины: сущность, виды, назначение. реферат. информационное обеспечение, программирование. 2010-12-20

Системная шина – важнейший элемент компьютера

Знать строение компьютера обычному пользователю совершенно не обязательно. Но если вы хотите считать себя продвинутым пользователем, который без труда справляется с любой поставленной компьютерной задачей, да к тому же собирается в ближайшем будущем самостоятельно собрать свой первый системный блок, то подобные знания просто необходимы.

Процессора.
Видеоплаты.
Оперативного запоминающего устройства.

Но даже все эти компоненты в совокупности не смогут функционировать. Для этого необходимо организовать между ними связь, посредством которой осуществлялись бы логические и вычислительные операции. Подобные системы связи организуют системные шины компьютера. Поэтому можно сказать, что это еще один незаменимый компонент системного блока.

Разновидности плат

Материнские платы, подходящие для одних и тех же процессоров и имеющие одинаковые чипсеты могут быть произведены в различных конструктивных вариантах исполнения. В первую очередь это касается их размеров. Существует понятие форм-фактора или типоразмера материнской платы; разберемся, что это такое.

Геометрические размеры платы имеют стандартные значения для унификации используемых системных блоков и различных периферийных устройств. Рассмотрим их подробнее:

EATX

Размер: 12 на 13 дюймов (305 на 300 мм).

Преимущественно применяется для серверного, т.н. «стоечного» исполнения. Однако, могут применяться и для ПК, в случае, если необходимо подключить несколько крупных устройств, например, видеокарт. Обладают максимальным набором периферийных устройств, однако их стоимость может на порядок превышать стоимость обычных материнок. Число больших слотов расширения, поддерживающих шину PCIE-16 – до 4.

Standard ATX

Размер: 12 на 9,6 дюймов (305 на 244 мм).

Обычные платы, использующиеся в большинстве современных ПК. Подходят для любых корпусов типа Tower. Число слотов расширения – до 3.

microATX

Размер: 9,6 на 9,6 дюймов (244 на 244 мм).

Урезанная версия ATX. Используют один слот расширения, имеют ограничение на количество портов USB. При этом они дешевле стандартных и потребляют меньше электроэнергии.

Mini-ITX

Размер: 6,7 на 6,7 дюймов (170 на 170 мм).

Специализированные платы для небольших системных блоков, преимущественно используемых для офисных решений. Слот расширения либо отсутствует, либо имеется его урезанная версия. Процессор встроен в материнку и не подлежит замене. Обладают очень низким энергопотреблением. Блок питания ограничивается мощностью в 100 Вт. Для сравнения, питание самой «лёгкой» платы microATX требует источника питания минимум 300 Вт.

Mini-STX

Размер: 5,7 на 5,5 дюймов (147 на 140 мм).

Также специализированные платы для микрокомпьютеров. Слотов расширения нет, однако, процессор может быть заменен. Видеосистема встроенная. Применяется преимущественно для офисных и мобильных решений.

Прогресс Ethernet

Повсеместно распространенный в качестве сетевой технологии, Ethernet не мог использоваться в качестве внутренней шины компьютера не только из-за ограничений скорости, но в первую очередь из-за нехватки IP-адресов в схеме IPv4. На самом деле, в 2010 г. уже не осталось доступных IP.

Некоторые обходные пути были найдены, однако только с переходом на IPv6, который предоставляет огромное количество IP-адресов (достаточно, чтобы каждому устройству с наличием Ethernet-подключения во всем мире присвоить несколько адресов), стало возможным дальнейшее развитие технологии. Это делает возможным внутреннюю IP-адресацию в устройствах, что, возможно, даже практично. Современные скорости этого стандарта (например, гигабитный и терабитный Ethernet) достигают или даже превышают внутренние скорости интерфейсов PCI и PCIe.

Структура и стандарты шин ПК

Шиной называется вся совокупность линий, по которой обменивается информацией компьютеры и устройства ПК. Шина предназначена для обмена информацией между 2 или более устройствами.

Шины в ПК различают по своему функциональному назначению:

· системная шина (или шина CPU) использование микросхем Cipset для пересылки информации к CPU

· кэш-шина используется для обмена информацией кэш-памяти и процессора

· шина памяти используется для обмена информацией между ОП RAM и CPU

· шина ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные

Локальные шины ввода/вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптер, сетевые карты и т.д.) и системной шиной под управлением CPU. Для обработки трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP.

Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (мышь, клавиатура, модем, старые звуковые карты). Шина стандарта ISA. В настоящее время — шина USB.

Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:

· линии для обмена данными (шины данных)

· линии для адреса данных (шина адреса)

· линии управления данными (шина управления)

Контроллер шины осуществляет управление процессом обмена данных и служит сигналами к обычно выполняемым в виде отдельных микросхем либо в виде совместного набора микросхем.

Шины данных – обеспечивают обмен данными между CPU, картами расширения, устанавливаются в слоты, и памятью RAM. Чем выше разряд шины, тем выше производительность ПК и больше данных передается за один такт.

Шина адреса – служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными.

Шина управления – передаёт ряд служебных сигналов: записи (считывание, готовности к приёму), передаче данных подтверждение приёма данных, аппарат прерывания, управления и др., чтобы обеспечить передачу данных.

Основные характеристики шины

Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в неё.

Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передающейся в шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на её разрядность.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Основные компоненты

Системная шина: Это подсистема, которая передает данные внутри компьютера. Компьютерная шина обеспечивает логическое соединение между различными периферийными устройствами компьютера. Процессоры используют шину управления, чтобы общаться с другими устройствами в компьютере. Адресная шина используется для указания физического адреса. Процессор при определении местоположение памяти читает или пишет на адресной шине. Значения, которое он должен читать или писать посылаются на шину данных. Таким образом, шина данных осуществляет доставку обрабатываемых данных. Параллельная шина способна нести несколько данных параллельно, а последовательная шина передает данные в битной форме. Внутренняя шина соединяет внутренние компоненты компьютера с материнской платой, внешняя шина соединяет внешние периферийные устройства с материнской платой.

Системная шина Блок-схема

AGP: Сокращенно ускоренный графический порт, является точкой крепление видеокарты к материнской плате компьютера.
HyperTransport: Это компьютерная шина с низкой латентностью, которая использует высокую пропускную способность и действует двунаправленным образом.
PCI: (Component Interconnect – взаимодействие периферийных компонентов) относится к шине компьютера подключения периферийных устройств к материнской плате.
PCI Express: Это формат интерфейса карты компьютера.
USB: (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), выступает в качестве интерфейса к компьютеру. USB является наиболее популярным устройством для подключения внешних устройств.
QuickPath: Также известен как общий интерфейс системы, QuickPath является процессором меж-соединений точка-точка, и находится в тесной конкуренции с HyperTransport.
Serial ATA: Это компьютерная шина, которая позволяет передавать данные между запоминающими устройствами хранения и материнской платой.
Serial Attached SCSI: Это последовательный интерфейс точка-точка. Обеспечивает передачу данных с устройств хранения, таких как жесткие диски.

Центральный процессор: Это набор логических машин, которые могут выполнять компьютерные программы. Фундаментальная функция процессора — это выполнение последовательности сохраненных инструкций, известных как программы. Во время своего первого шага работы, процессор извлекает команды из памяти программ. Этот этап известен как стадия «загрузки». В стадии «декодировать», процессор разбивает инструкции на части, после чего выполняет их. В течение четвертого этапа обратной записи, процессор записывает результаты обработанных инструкций в памяти.


Центральный процессор	Компьютерный вентилятор

Компьютерный вентилятор: Он прикреплен к центральному процессору и используется, чтобы понизить его температуру. Вентиляторы в корпусе компьютера помогают поддерживать постоянный поток воздух, тем самым охлаждая компоненты компьютера.

Прошивка: Это компьютерная программа, которая встраивается в аппаратное устройство. Это что-то среднее между аппаратным и программным обеспечением. Будучи частью компьютерной программы, она похожа на программное обеспечение, в то же время тесно связана с аппаратными средствами и делает ее близкой к аппаратным компонентам.

Материнская плата: Это центральный печатная плата, сокращенно PCB, которая образует сложную электронную систему компьютера. Материнская плата обеспечивает компьютерную систему со всеми электрическими соединениями, базовой схемой, и компонентами, необходимыми для его функционирования.


Материнская плата	Блок питания

Блок питания: Этот компонент отвечает за подачу питания к компьютеру. Он преобразует энергию переменного тока от электросети в низкое напряжение постоянного тока для внутренних компонентов компьютера.

Оперативная память: Память с произвольным доступом, сокращенно ОЗУ, физическая память компьютера. Она используется для хранения запущенных программ и крепится к материнской плате.


Звуковая карта	Оперативная память


Видеокарта	Открытый корпус компьютера

Звуковая карта: Это плата расширения компьютера, которая позволяет производить вход и выход аудио сигналов на и от компьютера. Звуковые карты обеспечивают работу мультимедийных приложений с аудио компонентами.

Видеокарта: Видеоадаптер, который также известен как видеокарта представляет собой аппаратный компонент, который генерирует и выводит изображения на дисплее.

Контроллеры хранения: Они расположены на материнской плате или на картах расширения. Контроллеры хранения включают в себя контроллеры для жестких дисков, CD-ROM и других устройств.

Шины и разряды

Как ты уже знаешь, вся информация в цифровой технике стараниями инженеров и математиков представляется в виде двоичных чисел, которые записываются с помощью всего двух цифр: «0» и «1». Обычное десятичное число «3» в двоичной записи будет выглядеть как «11», т.е. 3₁₀ = 11₂. Нижние индексы указывают в какой системе счисления записано число, т.е. 10 – десятичная, а 2 – двоичная. Одна цифра в двоичном числе называется разрядом. У разрядов есть старшинство. Самый правый разряд называется младшим, а самый левый – старшим. Старшинство разряда растет справа налево:

Двоичное число, состоящее из 8 разрядов называется 8-ми разрядным, из 16 – шестнадцатиразрядным и т.д. Разрядность двоичного числа имеет самое прямое отношение к взаимодействию между процессором, памятью и устройствами ввода-вывода.

Дело в том, что в твоем МК бегают такие же двоичные числа. Они ходят от памяти к процессору, от процессора назад к памяти или УВВ, а от последних к процессору. Бегают они естественно по проводам (в МК эти шины спрятаны внутри микросхемы). Каждый провод в определённый момент времени может передавать только один разряд со значением «0» или «1». Поэтому, чтобы передать, к примеру, 8-ми разрядное число от процессора к памяти или назад понадобится минимум 8 таких поводов.

Несколько таких проводов, объединенных вместе называются шиной. Шины бывают нескольких видов: шина адреса, шина данных и шина управления. По шине адреса бегают числа, которые обозначают адрес ячейки памяти или устройства ввода-вывода, откуда ты хочешь получить или куда хочешь записать данные. А сами данные будут передаваться уже по шине данных. Это похоже на почтовую посылку. У посылки есть адрес и есть содержание. Так вот в микропроцессорной системе, каковой МК также является, адрес и данные передаются по разным путям, именуемым шинами.

Сколько проводов должно быть в шине?

Это напрямую зависит от конструкции процессора. Процессор может иметь 32-разрядную шину данных и 16-ти разрядное АЛУ. Такие случаи в истории процессоров и МК встречаются многократно. Поэтому разрядность процессора не определяет 100% разрядность шин данных и шин адреса. Всё зависит от конкретной конструкции.

На что влияет разрядность шины адреса

Самым главным, на что она влияет, является количество адресов, которые можно по ней передавать. Например, в 4-разрядной системе это будет всего 24 = 16 адресов, в 64-разрядной числов сдресов будет уже 264=18 446 744 073 709 551 616. Таким образом, чем выше разрядность шины адреса, тем к больше объем памяти и больше устройств ввода-вывода, с которыми может работать процессор

Это важно

На что влияет разрядность шины данных

Её разрядность определяет сколько данных процессор может считать за один раз. Чем выше разрядность, тем больше данных можно считывать за один раз. Её разрядность, как и разрядность шины адреса целиком определяется конструкцией конкретного процессора или МК. Но при этом всегда кратна восьми. Связано это с тем, что практически во всех устройствах памяти минимальной единицей информации является байт, т.е. двоичное число из 8-ми разрядов.

Зачем было нужно вводить ещё одно название: байт? Оно служит для обозначения количества информации. Если количество разрядов говорит просто о длине двоичного числа, то битность говорит о количестве информации, которую это число несет. Считается, что один разряд двоичного числа может передавать 1 бит информации. При этом биты группируются в байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.

Кстати, 1 байт = 8 бит, 1 килобайт = 1024 байтам, 1 мегабайт = 1024 килобайтам и т.д. Почему именно 1024? Все это связано с тем, что размер памяти всегда кратен степени двойки: 23 = 8, 210=1024. В свою очередь кратность двойке была выбрана благодаря тому, что она упрощает техническую реализацию устройств памяти. Устройство памяти представляет.

Видеокарту с какой разрядностью шины памяти выбрать?

Ширина шины памяти напрямую влияет на пропускную способность памяти. Большее значение ширины памяти позволяет передавать большее количество данных из памяти видеокарты для обработки в графический процессор (GPU). Если рассуждать логически, то через шину шириной 128 bit данных можно передать в 2 раза больше, чем через шину в 64 бит. Однако на практике это значение немного ниже, чем в два раза.

В продаже можно встреть видеокарты с различной шириной шины: от 64 до 512 бит, хотя есть монстры и по 4096 bit (например, Radeon VII HBM2), но они нужны не для игры, а для специализированных задач (например, обработка видео в высоких разрешениях). Самые дешевые модели low-end класса используют 64- или 128-бит, видеокарты среднего уровня используют шину в 128-бит или 256-бит, видеокарты high-end класса используют шины от 256 бит и выше.

Компенсировать потери в пропускной способности памяти можно установкой более быстрых типов памяти. Впервые это доказала компания AMD/ATI представив семейство видеокарт Radeon HD 5xxx. В этой серии некоторые модели видеокарт имели шину всего в 128 бит, но с самым быстрым типом памяти. Производительность таких видеокарт не уступает ускорителям с разрядностью шины памяти в 256 и с памятью GDDR3. За счет высокой скорости памяти GDDR5 компенсируется маленькая ширина шины памяти.

Можно ли менять видеокарту с 64 на 512 бит?

Вопрос из комментариев.

— Да, можно (даже нужно). Единственное с чем у вас могут быть проблемы — это с повышением потребления и увлечения нагрузки на блок питания при установки более мощной видеокарты.

Если посмотрите на графике, то связующим звеном между видеокартой и вашим компьютером является шина PCI Express, то есть битность шины памяти видеокарты никаким образом не влияет на совместимость с той или иной материнской платой.

Видеокарты ATI Radeon

93 комментария

Видеокарта GIGABYTE GeForce GT 710 1 Гб GDDR5 или Видеокарта Palit GeForce 9800 GT 1 Гб GDDR3 OEM какая лучше и сильно они различаются?

Сам ответил на свой вопрос — GDDR3 и GDDR5 есть разница?

помогите с выбором ноутбука, нужен такой, чтобы был режим с разверткой 75гц. или подскажите как искать, так как на сайтах не пишут списки поддерживаемых режимов для разных разрешений экрана.

Производители лукавят с производительностью консолей. Железо всегда подбирается под разрешению вашего монитора/телевизора. Помните, что поток информации, а значит и частота кадров в играх никогда не будет больше пропускной способности вашего монитора!

Для комфортного просмотра фильмов выделили по вертикали 25 кадров, но для игр кроме вертикального сканирования необходимо ещё и панорамное сканирование (горизонтальное перемещение). А так как ширина экрана больше от вертикального размера на 1.8 для 16х9 и на 2.4 для 21х9, необходимо увеличивать частоту сканирования на это значение. 25х1.8=45, 25х2.4=60

В итоге для максимального перемещения по горизонтали необходимо сканирование с частотой не меньше 60 гц. Конечно, можно и больше делать частоту кадров для монитора или телевизора, но это дополнительные расходы и производители неохотно идут на такие расходы.

Делаем расчёт видеокарты и процессора для игр на ПК или для игровой приставки. Пример дан для стандартного монитора/телевизора, расчёты можно сделать и для другого формата монитора и с другой частотой кадров. 1920 х 1080 = получаем площадь 2.073600 бит, умножает на цвет 8 бит и на 60 кадров(60Гц) = получаем пропускной поток монитора 99.5328Гб/с (этот поток подходит для шины не ниже PSIe 3.0×16)

Подбираем видеокарту. Поток монитора 99.5328Гб/с : на разрядность шины 1024 бит = получаем поток с частотой видеокарты 0.972МГц (1 ГГц).

Теперь выбираем процессор для ПК под видеокарту. Поток монитора 99.5328Гб/с : на частоту процессора 64 бит, получаем поток с частотой 15.552ГГц, делим на 8 ядер и получаем частоту ядра 1.24416ГГц.

Итого: Для игр необходима одна видеокарта с частотой 1 ГГц и с разрядностью шины 1024бит.(PSIe 3.0×16) Процессора на материнке при 8 ядрах, достаточно 1.25 ГГц.

Объём памяти должен быть не меньше пропускного потока монитора.

Всё это будет работать при 100% загрузке железа с частотой 60 кадров. Для минимальной загрузки железа, или увеличения частоты кадров до 240Гц, показатель необходимо увеличить в несколько раз.

Основные микросхемы IBM PC

Все интегральные микросхемы состоят из огромного множества
микроскопических полупроводниковых транзисторов и других элементов радио цепей,
которые составляют сложные схемы внутри корпуса микросхемы.

Базовой схемой всех управляющих микросхем является схема RS – триггера,
реализованного с помощью логических элементов И — НЕ
или ИЛИ — НЕ с соответствующими обратными связями и
позволяет хранить один бит цифровой информации.

При подаче на вход R уровня лог. «1» триггер принимает состояние
логического «0», а при подаче управляющего сигнала «1» на вход S — состояние
«1». Следует отметить также, что если до подачи управляющего сигнала, например,
на вход R, триггер находился в состоянии логического «0», его состояние не
изменится и после подачи сигнала «1» на вход R. Если на обоих входах триггера
имеются уровни логического «0» – это состояние соответствует режиму хранения, и
триггер сохраняет предыдущее состояние. При подаче на входы R и S одновременно
уровня «1» триггер будет находиться в неопределенном состоянии, поэтому такое
сочетание сигналов R и S называется запрещенной комбинацией управляющих.

Главной микросхемой PC
является микропроцессор. Рядом с микропроцессором предусмотрено место для
микросхемы 80X87,
числового сопроцессора, или процессора числовых данных, с его специальными
возможностями по выполнению очень быстрых (и с повышенной точностью) вычислений
над числами с плавающей точкой.

Среди специализированных микросхем можно выделить генератор тактовых (или синхронизирующих) сигналов. В IBM PC АТ это
микросхема 88248. В микросхеме генератора тактовых сигналов используется
кварцевый кристалл в качестве точной основы для синхронизации. Генератор
тактовых сигналов понижает частоту колебаний кристалла до частоты, требующейся
компьютеру, и преобразует их в форму, приемлемую для использования другими
компонентами схемы.

С генератором тактовых сигналов близко связана микросхема
программируемого таймера, идентифицируемая номером 8253. Программируемый таймер
может порождать другие сигналы синхронизации.

Некоторые компоненты компьютера могут обмениваться данными
непосредственно через компьютерную память, без участия микропроцессора. Такой
процесс называется прямым доступом к
памяти (BusMastering). Имеется
специальная микросхема, предназначенная для управления этим процессом, которая
называется контроллером прямого доступа к памяти (номер микросхемы – 8237).

Прерывания контролируются специальной микросхемой 8259

В компьютерах
прерывания поступают с различной степенью важности, и одной из задач
контроллера прерываний является отслеживания их в порядке приоритетов

К другим основным микросхемам относится микросхема программируемого
интерфейса периферийных устройств (номер – 8255). Эта микросхема следит за
работой некоторых из более простых периферийных устройств компьютера. Однако
большинство периферийных устройств компьютера являются слишком сложными для
того, чтобы они могли регулироваться простой обычной схемой. Для управления
такими устройствами (дисковые накопители, монитор и т.д.)используются специальные контроллеры.

Быстродействие компьютера

Для функционирования микропроцессора в состав системы каналов связи входит сразу несколько шин. Это шины:

Количество представленных типов системных каналов связи процессора может быть от одного и более. Причем считается, что чем больше шин установлено, тем больше общая производительность компьютера.

Важным показателем, который также затрагивает производительность ПК, является пропускная способность системной шины. Она определяет скорость передачи информации между локальными системами электронно-вычислительной машины. Рассчитать ее довольно просто. Необходимо лишь найти произведение между тактовой частотой и количеством информации, то есть байт, которая передается за один такт. Так, для давно устаревшей шины ISA пропускная способность составит 16 Мбайт/с, для современной шины PCI Express это значение будет находиться на отметке в 533 Мбайт/с.

Первостепенное деление системных шин

Деление шин основывается на нескольких факторах. Первенствующим показателем является месторасположение. Согласно этому показателю шины бывают:

Внутренними, которые обеспечивают взаимосвязь внутренних компонентов системного блока, таких как процессор, ОЗУ, материнская плата. Такая системная шина называется еще локальной, так как служит для связи местных устройств.
Внешними, которые служат для подключения наружных устройств (адаптеров, флеш-накопителей) к материнской плате.

В самом общем случае системной шиной можно назвать любое устройство, которое служит для объединения в одну систему нескольких устройств. Даже сетевые подключения, например, сеть Интернет, в некотором роде является системной шиной.

USB-стандарты: как они влияют на соединение

Universal Serial Bus (USB) — это стандартный интерфейс, который используется для соединения разных устройств с компьютером или другими электронными устройствами. Существуют различные версии USB-стандартов, каждая из которых имеет свои особенности и влияет на способ соединения.

Одной из основных особенностей USB-стандартов является их скорость передачи данных. В настоящее время существуют USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0 и USB 3.1. Скорость передачи данных может существенно различаться в зависимости от выбранного стандарта.

USB 1.0 был первым стандартом и он имел скорость передачи данных до 12 Мбит/с. Он был достаточен для подключения клавиатур, мышей и других простых устройств, но был слишком медленным для современных требований к передаче больших объемов данных.

USB 2.0 стал развитием первого стандарта и обеспечивает скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Это позволило подключать более сложные устройства, такие как флэш-накопители, камеры, принтеры и др. Этот стандарт является наиболее распространенным и широко используется.

USB 3.0 (также известный как USB 3.1 Gen 1) повысил скорость передачи данных до 5 Гбит/с. Это в 10 раз быстрее, чем USB 2.0. Это делает этот стандарт идеальным для передачи больших файлов, например, HD-видео.

USB 3.1 (также известный как USB 3.1 Gen 2) является самым новым стандартом и обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Это в два раза быстрее, чем USB 3.0. Такая высокая скорость позволяет работать с большими объемами данных, например, при подключении внешних жестких дисков.

Кроме скорости, USB-стандарты также влияют на используемые типы разъемов. Например, USB 1.0 и 2.0 используют разъемы типа A и B, которые широко распространены. USB 3.0 и 3.1 используют новый разъем типа С, который является более компактным и удобным в использовании.

В целом, выбор USB-стандарта зависит от требований пользователя и типа устройств, которые необходимо подключить. Стандарты с более высокой скоростью передачи данных обеспечивают более быструю и эффективную работу с устройствами, однако также требуют поддержки соединяемых устройств.

Шина PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect) – шина периферийных устройств компьютера, предназначенная для подключения различных устройств, таких как звуковые карты, сетевые адаптеры, видеокарты и другие.

Основные характеристики шины PCI:

Шина PCI работает на основе параллельной передачи данных.
Ширина шины – 32 бита, что позволяет передавать данные сразу по 4 байта.
Тактовая частота шины по умолчанию составляет 33 МГц, но может быть увеличена до 66 МГц.
Максимальная скорость передачи данных составляет 133 МБ/с при тактовой частоте 33 МГц и 266 МБ/с при тактовой частоте 66 МГц.
Шина PCI поддерживает также возможность обратной совместимости.

Типы шины PCI:

Обычная (PCI): применяется для подключения расширительных карт к материнской плате. Разъемы данной шины имеют 32 или 64 контакта.
Мини-PCI (Mini-PCI): используется в ноутбуках и портативных компьютерах для подключения различных устройств, таких как модемы или безпроводные интерфейсы. Разъемы шины Mini-PCI имеют 124 контакта.
PCI Express (PCIe): современный тип шины, предназначенный для подключения высокоскоростных устройств, например, видеокарт или некоторых накопителей. Обычно используются разъемы PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 и PCIe x16, где число обозначает количество линий передачи данных.

Стандарты шины PCI:

Стандарт	Год выпуска	Максимальная скорость передачи данных
PCI 1.0	1992	133 МБ/с (33 МГц)
PCI 2.0	1993	266 МБ/с (66 МГц)
PCI 3.0	1995	533 МБ/с (133 МГц)
PCI 4.0	2017	2 ГБ/с (16 GT/s)
PCIe 1.0	2003	250 МБ/с (2.5 GT/s)
PCIe 2.0	2007	500 МБ/с (5 GT/s)
PCIe 3.0	2010	1 ГБ/с (8 GT/s)
PCIe 4.0	2017	2 ГБ/с (16 GT/s)

Шина PCI была популярна в период с 1990-х по начало 2000-х годов, но сейчас большинство новых компьютерных систем используют более современные шины, такие как PCIe. Однако, PCI всё еще используется в старых компьютерах и для подключения некоторых устройств.

Структура данных интерфейса USB.

Вся информация передается кадрами, которые отправляются через равные промежутки времени. В свою очередь каждый кадр состоит из транзакций::

Каждый кадр включает в себя пакет SOF (Start Of Frame), затем следуют транзакции для разных конечных точек, и завершается все это пакетом EOF (End Of Frame). Если говорить совсем точно, то EOF — это не совсем пакет в привычном понимании этого слова — это интервал времени, в течение которого обмен данными запрещен.

Каждая транзакция имеет следующий вид:

Первый пакет (его называют Token-пакет) содержит в себе информацию об адресе устройства USB, а также о номере конечной точки, которой предназначена эта транзакция. Кроме того, в этом пакете хранится информация о типе транзакции (какие бывают типы мы еще обсудим, но чуть позже). Data-пакет — с ним все понятно, это данные, которые передает хост, либо конечная точка (зависит от типа транзакции). Последний пакет — Status — предназначен для проверки успешности получения данных.

Уже очень много раз прозвучало слово «пакет» применительно к интерфейсу USB, так что следует разобраться, что он из себя представляет. Начнем с пакета Token:

Пакеты Token бывают трех типов:

In
Out
Setup
Start Of Frame

Пакет In сообщает USB-устройству, что хост готов принять от него информацию. Пакет Out, напротив, сигнализирует о готовности и желании хоста поделиться информацией. Пакет Setup нужен для использования управляющих передач. Ну а пакет Start Of Frame используется для того, чтобы инициировать начало кадра.

В зависимости от типа пакета значение поля PID в Token-пакете может принимать следующие значения:

Token пакет типа OUT — PID = 0001
Token пакет типа IN — PID = 1001
Token пакет типа SETUP — PID = 1101
Token пакет типа SOF — PID = 0101

Кроме того, есть еще один немаловажный нюанс. Поле PID включает в себя 4 бита, но при передаче они дополняются еще 4-мя битами, которые получаются путем инвертирования первых 4-ых.

Переходим к следующей составной части пакета Token — поля Address и Endpoint — в них содержатся адрес USB устройства и номер конечной точки, которой предназначена транзакция. И, наконец, поле CRC — это контрольная сумма, с этим понятно. Она как и обычно используется для контроля целостности и безошибочности данных.

На очереди Data пакет — то есть пакет данных:

Тут все, в принципе, так же, как и в пакете Token, только вместо адреса устройства и номера конечной точки здесь в наличии передаваемые данные. Таким образом, осталось рассмотреть Status пакеты и пакеты SOF, начинаем с первого из них:

Тут PID может принимать всего лишь два значения:

Пакет принят корректно — PID = 0010
Ошибка при приеме пакета — PID = 1010

Start Of Frame пакет:

Видим новое поле Frame — оно содержит в себе номер передаваемого кадра. Давайте в качестве примера рассмотрим процесс записи данных в USB-устройство, то есть полную структуру кадра для записи. Кадр, как вы помните состоит из транзакций и имеет следующий вид:

Что представляют из себя все эти транзакции? Сейчас разберемся, транзакция SETUP:

Транзакция OUT:

Аналогично при чтении данных из USB-устройства кадр выглядит так:

Транзакцию SETUP мы уже видели, посмотрим на транзакцию IN:

Как видите, все эти транзакции имеют именно такую структуру, как мы обсуждали выше. В общем, думаю достаточно на сегодня, довольно-таки длинная статья получилась, в ближайшее время обязательно будем использовать данные теоретические аспекты на практике

Примеры внутренних компьютерных шин

Смотреть что такое «Компьютерная шина» в других словарях:

Компьютерная шина, по которой передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен… … Википедия

Шина адреса компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для… … Википедия

Шина расширения компьютерная шина, которая используется на системной карте компьютеров или промышленных контроллеров, для добавления устройств (плат) в компьютер. Есть несколько видов: Персональные компьютеры ISA 8 и 16 разрядная,… … Википедия

Компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство желает обратиться для проведения операции… … Википедия

Шина адреса компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство желает обратиться для проведения… … Википедия

Шина (нем. Schiene): Содержание 1 Этноним 2 В науке и технике 3 В искусстве … Википедия

На фотографии 4 слота PCI Express: x4, x16, x1, опять x16, внизу стандартный 32 разрядный слот PCI, на материнской плате DFI LanParty nForce4 SLI DR PCI Express или PCIe или PCI E, (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI … Википедия

ШИНА компьютерная, магистраль передачи данных между оперативной памятью и контроллерами. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые имеют… … Энциклопедический словарь

Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже обычный 32 битный разъем шины PCI. У этого термина существуют и другие значения, см. Шина. Компьютерная шина (от … Википедия

Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16), по сравнению с обычным 32 битным разъемом шины Компьютерная шина (от англ. computer bus, bidirectional universal switch двунаправленный универсальный коммутатор) в архитектуре компьютера… … Википедия

Обновлено: 17.04.2019

103583

Общие сведения о шинах и контроллерах

Шины в компьютерной архитектуре являются подсистемами, которые предназначены для передачи данных между функциональными блоками компьютера. Как правило, шина должна управляться при помощи драйвера. К шине могут быть подключены несколько модулей по одной совокупности проводников. Каждая шина обладает своим набором коннекторов (соединений), предназначенных для физического подсоединения устройств, карт и кабелей.

Компьютерные магистрали подразделяются на системные и локальные. Системная магистраль (шина) PCI предназначена для связи микропроцессора и внешних устройств. Локальные шины делятся на несколько видов, а именно:

Статья: Контроллеры и шины. Шины FSB, PCI Express, PCI

Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов

Шина микропроцессора FSB.
Шина, предназначенная для подключения видеоконтроллера.
Шины, предназначенные для внешних накопителей IDE SCI.
Шины, предназначенные для низкоскоростных внешних устройств USB.

Контроллером является устройство управления в сфере электроники и вычислительной техники. Контроллером может считаться электронное устройство, которое способно забирать приходящие в порт сигналы или выдавать их через порт. Контроллер может определить, для него ли предназначается сигнал, а также он способен кодировать и раскодировать сигналы, выполнять преобразование сигналов (если это предусмотрено смыслом его работы и конструкцией), передавать обработанную информацию процессору или в оперативной памяти для дальнейшего её применения или дальнейшей обработки, но лишь только тогда, когда он получил подтверждение, что память свободна или процессор готов информацию принять.