Пристрої Обробки інформації. Материнська плата.

1. Шини.
2. Призначення ліній шини.
3. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина даних.
4. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина адреси
5. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина управління
6. Основні характеристики шини.
7. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Пропускна здатність шини
8. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Інтерфейс
9. Шини введення / виведення.
10. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина MCA.
11. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина EISA.
12. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина VESA.
13. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина PCI.
14. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина AGP.
15. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина USB.
16. & Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина SCSI.

Материнська плата Материнська плата (Motherboard) є одним з основних компонентів кожного ПК. Її також називають головною (Mainboard) або системною платою. Це не тільки "серце комп'ютера", але і самостійний елемент, який управляє внутрішніми зв'язками і за допомогою системи переривань взаємодіє із зовнішніми пристроями.

Материнська плата є головною платою ПК, на якій розміщуються всі його основні елементи, лінії з'єднання і роз'єми для підключення зовнішніх пристроїв.

Шини.

Сукупність ліній (провідників на материнській платі), за якими обмінюються інформацією компоненти і пристрої ПК, називаються шиною.
Шина призначена для обміну інформацією між двома і більше пристроями. Шина, що зв'язує тільки два пристрої, називається портом.
Лінії шини діляться на три групи в залежності від тпа переданих даних:
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Лінії даних (шина даних);
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Лінії адреси (шина адреси);
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Лінії управління (шина управління).
Шини в ПК розрізняються за своїм функціональним призначенням:
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Системна шина (або шина CPU) використовується мікросхемами (Chipset) для пересилки інформації до і від CPU;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Шина кеш-пам'яті призначена для обміну інформацією між CPU і кеш-пам'ять;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Шина пам'яті використовується для обміну інформацією між оперативною пам'яттю і CPU;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Шина введення / виведення підрозділяється на стандартні і локальні.

Призначення ліній шини.

Шина має власну архітектуру, що дозволяє реалізувати важшейшіе її властивості - можливість паралельного підключення практично необмеженого числа зовнішніх пристроїв і забезпечення обміну інформацією між ними.

Архітектура будь шини включає наступні компоненти:
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Лінії для обміну даними (шини даних);
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Лінії для адресації даних (шини адреси);
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Лінії для управління даними (шини управління);
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Контролер шини.

Контролер шини здійснює управління процесом обміну даними і службовими сигналами і зазвичай виконується у вигляді окремої мікросхеми. або інтегрується в Chipset.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина даних.

По цій шині відбувається обмін даними між CPU, картами розширення, встановленими в слоти, і пам'яттю. Особливу роль при цьому грає так званий режим DMA (Direct Memory Access). Управління обміном даними в цьому режимі здійснюється відповідним контролером, минаючи CPU.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина адреси

Процес обміну даними можливий тільки в тому випадку, коли відомий відправник і одержувач цих даних. Кожен компонент ПК, кожен регістр введення / виведення і осередок оперативної пам'яті (RAM) мають свою адресу і входять в загальний адресний простір ПК. Для адресації до якого-небудь пристрою ПК і служить шина адреси, по котрому передається унікальний ідентифікаційний код (адреса).

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина управління

Для успішної передачі даних не достатньо встановити їх на шині даних і задати адресу на шині адреси. Для того щоб дані були записані (лічені) в регістри пристроїв, підключених до шини, адреси яких вказані в шині адреси, необхідний ряд службових сигналів: записи / зчитування, готовності кпріему / передачі даних, потвержденія прийому даних, апаратного переривання, управління і ініціалізації контролера DMA і ін. Всі ці сигнали передаються по шині управління.

Основні характеристики шини.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Розрядність шини

Найважливішою характеристикою шини є її розрядність (іноді говорять ширина шини), яка визначається кількістю даних, паралельно проходять через неї.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Пропускна здатність шини

Пропускна особливість шини опеределяется кількістю біт переданих по шині за 1 сек.
Для визначення пропускної здатності шини треба помножити тактову частоту шини на її розрядністю.

Характеристики шин введення / виведення & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp

Шина Розрядність, біт Тактова частота, МГц Пропускна здатність, Мбайт / с ISA 8-розрядна 08 8,33 0008,33 ISA 16-розрядна 16 8,33 0016,6 EISA 32 8,33 0033,3 VLB 32 33 0132,3 PCI 32 33 0132,3 PCI 2.1 64-розрядна 64 66 0528,3 AGP (1x) 32 66 0262,6 AGP (2x) 32 66x2 0528,3 AGP (4x) 32 66x4 1056,6

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Інтерфейс

Зовнішні пристрої підключаються за допомогою інтерфейсу. Під інтерфейсом (Interface) розуміють сукупність разлічниххарактерістік будь-якого періферійногоустройства ПК, що визначають організацію обміну інформацією між ним і центральним процесором.
Це електричні і тимчасові параметри, набір керуючих сигналів, протокол обміну даними і конструктивні особливості підключення. При цьому обмін між компонентами ПК можливий тільки при сумісності інтерфейсів.

Шини введення / виведення.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина ISA.

Шина ISA довгі роки була стандартом в області ПК (Industry Standart Architecture, ISA - Промислова ствандартная архітектура) і вважається найстарішою в сімействі шин. проте до цих пір використовується навіть в сучасних моделях ПК (все рідше і рідше). Справа в тому, що є ще множествоперіферійних пристроїв, що використовують стандарт ISA.

Основна проблема шини ISA полягає в тому, що при оптимальній тактовій частоті процесора вона є як би "шийкою пляшки" (Boutleneck-Вузьке місце), оскільки дані не можуть передаватися по шині з тією ж швидкістю, з якою їх обробляє CPU. Тому процесор в очікуванні даних змушений простоювати (цикл очікування). Це і стало причиною появи шин друними стандартів.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина MCA.

Зниження продуктивності через низьку тактової частоти шини привело до появи так званої шини мікроканал (Microchannel). Ця шина була розроблена фірмою IBM в 1987 р

Відмінною особливістю цієї шини з'явилася підвищена пропускна здатність (до 20 Мбайт / с), за рахунок збільшення тактової частоти до 10 МГц і розрядності до 32 біт.

Шина MCA була "інтелектуальної" - не було необхідності вручну конфігурувати зовнішні пристрої, встановлені в слоти розширення MCA.

Однак архітектура цієї шини не знайшла широкого поширення. Причина тут очевидні. Підвищення продуктивності шини досягалося за рахунок повної несумісності з шиною ISA: при переході до використання шини MCA потрібно було замінити не тільки материнську плату, але і карти розширення.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина EISA.

Необхідність підвищення продуктивності системи поряд із забезпеченням сумісності її компонентів привела до подальшого розвитку шини ISA. Тому з'явилася "розширена ISA" - EISA.

Переваги шини EISA:
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Слот EISA повністю сумісний зі слотом ISA. Це досягається завдяки двох поверхової конструкції слота. На першому рівні розташовані контакти слота ISA, а на другому - слота EISA;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Шина EISA є 32-розрядної, тобто всі 32 лінії даних CPU виведені на слот, що робить можливим використання відповідних карт, які більше не гальмуються шиною ISA;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Як і MCA / шина EISA є інтелектуальною, тобто конфігурація карт розширення відбувається програмно.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина VESA.

Для зв'язку з швидкими периферійними пристроями були розроблені локальні шини VESA, PCI.
Локальна Шина VESA, або VLB (Vesa Local Bus), розроблена Асоціацією стандартів відеоелектроннікі (VIDEO ELECTRONICS STANDART ASSOTIAATION, VESA).
Необхідність створення шини VLB була викликана тим, що передача відеоданих по шині ISA відбувається занадто повільно.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина PCI.

Ледве карта VLB встигла закріпитися на ринку, як з'явилася вже нова шина PCI (Peripheral Component Interconnent).

У сучасних материнських платах тактова частота шини PCI задається як половина тактової частоти системної шини, тобто при тактовій частоті системної шини 66 Мгц шина PCI працюватиме на частоті 33 МГц, і т.д.
Основоположним принципом, покладеним в основу шини PCI є застосування так званих мостів (Bridges), які здійснюють зв'язок між шиною PCI і іншими шинами.
Важливою особливістю шини PCI є те, що в ній реалізований принцип Bus Mastering, який має на увазі здатність зовнішнього устройствапрі пересилання даних управляти шиною (без участі CPU). Під час передачі інформації пристрій, потдерживаю Bus Mastering, захоплює шину і стає головним. При такому підході центральний процесор освобаждается для виконання інших завдань, поки відбувається передача даних.

Головні переваги шини PCI:
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • У шині PCI використовується зовсім відмінний від шини ISA спосіб передачі даних. Цей спосіб, званий рукостисканням, полягає в тому, що в системі визначаються два пристрої: передавальне і приймальне; . Коли передавальний пристрій готове до передачі воно посилає сигнал приймачу про готовність, при цьому приймальний пристрій записує дані і подає сигнал, потдверждая запис даних і готовність до прийому наступних;

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Основна перевага PCI-технології полягає у відносній незалежності окремих компонентів системи. Відповідно до концепції PCI, передачею пакета даних керує не CPU, а включений між ним і шиною PCI міст (HOST Bridge Cache / DRAM Controller). Процесор може продовжувати роботу і тоді, коли відбувається запис даних в RAM (або їх зчитування) або при обміні даними між двома будь-якими компонентами системи;

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Шина PCI універсальна або садостаточна, оскільки системна шина і шина PCI з'єднані за допомогою головного моста (Host-Bridge), то остання є самостійним пристроєм і може використовуватися незалежно від типу CPU;

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Система PCI використовує принцип тимчасового мультиплексування, тобто коли для передачі даних і адрес застосовуються одні й ті ж лінії;

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Важливою властивістю шини PCI є її Інтелектуальний, тобто вона в стані розпізнавати апаратні средсво і ананлізіровать конфігурації системи відповідно до технології Plug & Play, розробленої фірмою Intel.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина AGP.

Щоб. не змінюючи вже сформований стандарт на шину PCI, прискорити введення / виведення даних на відеоадаптер і, крім того, збільшити продуктивність ПК при обробці тривимірних зображень без установки спеціалізованих, дорогих, двопроцесорних відеоадаптерів, в 1997 р фірмою Intel був розроблений стандарт на шину AGP (Accelerated Graphics Port). AGP є каналом передачі між відеоадаптерами RAM.

Шина AGP - це високошвидкісна локальна шина вода / виводу, призначена виключно для потреб відеосистеми. Вона пов'язує відеоадаптер з сітемной пам'яттю Пк, тому на материнській платі є тільки один роз'єм (слот) AGP.

Шина AGP була розроблений на основі архітектури шини PCI, тому вона також є 32-розрядної. Разом з тим, у неї є ряд важливих відмінностей від шини PCI, що дозволяють в кілька разів збільшити пропускну спроможність:
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Використання більш високих тактових частот (режими 2х і 4х);
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Демультиплексування;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Пакетні дані;
& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp • Режим прямого виконання в системній пам'яті (DiME);

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина USB.

Шина USB (Universal Serial Bus) потдерживаю технологію Plag & Play. Швидкість обміну інформацією по шині USB становить 12 Мбіт / с. На нових материнських платах є спеціальний роз'єм для підключення концетратора USB (USB-Hab).
До комп'ютерів оснащеним шиною USB можна підключити до 127 пристроїв, при цьому можливо гаряче підключення (без виключення живлення). Всі периферійні пристрої повинні бути обладнані роз'ємами USB.

& Nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Шина SCSI.

Шина SCSI (Small Computer System Interface) забезпечує швидкість передачі даних до 320 Мбайт / с і передбачає підключення до одного адаптера до восьми пристроїв.
На відміну від розглянутих вище шин, шина SCSI реалізованав вигляді кабельного шлейфу. З шиною ПК шина SCSI зв'язується через хост-адаптер (Host adapter). Кожен пристрій підключений до ПК має свій ідентифікаційний номер (ID). Існують кілька різновидів SCSI відрізняються скорсть передачі.