Презентация на тему "Шины РС"

Презентация на тему ШИНЫ PC

Выполнил: преподаватель

Урванцева Людмила Валентиновна

Компьютерная ши́на ( от англ . computer bus ,  bidirectional universal switch  — двунаправленный универсальный коммутатор) — в архитектура компьютера подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. В отличие от связи точка—точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор  коннекторов  для физического подключения устройств, карт и кабелей.

. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Компьютерные шины ранних вычислительных машин представляли собой жгуты (пучки соединительных проводов — сигнальных и питания, для компактности и удобства обслуживания увязанных вместе), реализующие параллельные электрические шины с несколькими подключениями. В современных вычислительных системах данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (англ.  multidrop ) и цепные (англ.  daisy chain ) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

• Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже — обычный 32-битный разъём шины PCI.

Первое поколение компьютерной шины

Ранние компьютерные шины представляли собой параллельные электрические шины с несколькими подключениями, но сейчас данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Одним из первых усовершенствований стало использование прерываний. До их внедрения компьютеры выполняли операции ввода-вывода в цикле ожидания готовности периферийного устройства. Это было бесполезной тратой времени для программ, которые могли делать другие задачи. Также, если программа пыталась выполнить другие задачи, она могла проверить состояние устройства слишком поздно и потерять данные. Поэтому инженеры дали возможность периферии прерывать процессор. Прерывания имели приоритет, так как процессор может выполнять код только для одного прерывания в один момент времени, а также некоторые устройства требовали меньших задержек, чем другие.

Некоторое время спустя компьютеры стали распределять память между процессорами. На них доступ к шине также получил приоритеты.

Второе поколение компьютерной шины

Компьютерные шины «второго поколения», например, NuBus решали некоторые из вышеперечисленных проблем. Они обычно разделяли компьютер на две «части», процессор и память в одной и различные устройства в другой. Между частями устанавливался специальный контроллер шин (buscontroller). Такая архитектура позволила ускорять скорость процессора без влияния на шину, разгрузить процессор от задач управления шиной. При помощи контроллера устройства на шине могли взаимодействовать друг с другом без вмешательства центрального процессора. Новые шины имели лучшую производительность, но также требовали более сложных карт расширения. Проблемы скорости часто решались увеличением разрядности шины данных, с 8-ми битных шин первого поколения до 16 или 32-х битных шин во втором поколении. Также появилась программная настройка устройств для упрощения подключения новых устройств, ныне стандартизованная как Plug-n-play.[1]

Однако новые шины, так же, как и предыдущее поколение, требовали одинаковых скоростей от устройств на одной шине. Процессор и память теперь были изолированы на собственной шине, и их скорость росла быстрее, чем скорость периферийной шины. В результате, шины были слишком медленны для новых систем и машины страдали от нехватки данных. Один из примеров данной проблемы: видеокарты быстро совершенствовались, и им не хватало пропускной способности даже новых шин (PCI). Компьютеры стали включать в себя (AGP) только для работы с видеоадаптерами. В 2004 году AGP снова стало недостаточно быстрым для мощных видеокарт и AGP стал замещаться новой шиной PCI Express.[4]

Увеличивающееся число внешних устройств стало применять собственные шины. Когда были изобретены приводы дисков, они присоединялись к машине при помощи карты, подключаемой к шине. Из-за этого компьютеры имели много слотов расширения. Но в 1980 х и 1990 х были изобретены новые шины IDE решившие эту проблему, и оставив большую часть разъёмов расширения в новых системах пустыми. В наше время типичная машина поддерживает около пяти различных шин.

Шины стали разделять: внутренние (localbus) и внешние (externalbus). Первые разработаны для подключения внутренних устройств, таких как видеоадаптеры и

звуковые платы, а вторые предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров. IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера.

Третье поколение компьютерной шины

Шины «третьего поколения» (например, PCI-Express) обычно позволяют использовать как большие скорости, необходимые для памяти, видеокарт и межпроцессорного взаимодействия, так и небольшие при работе с медленными устройствами, например, приводами дисков. Также они стремятся к большей гибкости в терминах физических подключений, позволяя использовать себя и как внутренние и как внешние шины, например, для объединения компьютеров. Это приводит к сложным проблемам при удовлетворении различных требований, так что большая часть работ по данным шинам связана с программным обеспечением, а не с самой аппаратурой. В общем, шины третьего поколения больше похожи на компьютерные сети, чем на изначальные идеи шин, с большими накладными расходами, чем у ранних систем. Также они позволяют использовать шину нескольким устройствам одновременно.

Современные интегральные схемы часто разрабатываются из заранее созданных частей. Разработаны шины (напримерWishbone) для более простой интеграции различных частей интегральных схем. [6]

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 проведения операции чтения или записи.

• Шина управления  — 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 информацией между устройствами и т. д.

Однако часто забывают упомянуть один важный элемент — шину. По сути, шина является каналом или магистралью обмена данными между компонентами компьютера. Скоростная шина так же важна для работы компьютера, как важно наличие хорошей трансмиссии для работы автомобиля. Если в автомобиле мощностью 700 лошадиных сил установить дешевую трансмиссию, всю мощность двигателя невозможно будет эффективно использовать. Имеется много разных типов шин. В этой статье описаны несколько из них. Пока сосредоточим свое внимание на шине, которую называют локальной шиной для подключения периферийных компонентов, или локальной шиной стандарта PCI (Peripheral Component Interconnect).

Система автоматического конфигурирования (Plug and Play)

Благодаря системе Plug and Play при подключении устройства или добавлении платы в компьютер последний автоматически распознает новое устройство и настраивает его для работы в данной системе. Идея системы Plug and Play довольно проста, однако для ее реализации потребовались согласованные усилия определенной части разработчиков и производителей компьютеров. Разработала стандарт Plug and Play и внедрила его в конструкцию шины PCI корпорация Intel. Однако в одной из самых распространенных в то время операционных систем, Windows 95, поддержка на системном уровне принципа Plug and Play была обеспечена лишь через несколько лет. Введение системы Plug and Play привело к увеличению спроса на компьютеры с PCI и вытеснило шину ISA с лидирующих позиций.

Для полноценного ввода в действие системы Plug and Play нужно выполнить три условия:

•    Наличие PnP BIOS — утилиты ядра, вводящей в действие РпР и обнаруживающей устройства Plug and Play. BIOS также считывает область дополнительных данных о конфигурации системы (ESCD) в поисках конфигурационных данных имеющихся устройств РпР.

•    Наличие дополнительных данных о конфигурации системы (Extended System Configuration Data, ESCD) — файла, содержащего информацию об установленных устройствах РпР.

•    Наличие операционной системы с РпР — любой операционной системы, например, Windows ХР, поддерживающей РпР. Обработчики РпР в операционной системе завершают процесс конфигурации, запущенный BIOS для каждого устройства РпР. РпР автоматизирует некоторые основные задания, которые обычно выполняются либо вручную, либо инсталляционной утилитой, которая предоставляется производителем оборудования.

Компьютерные шины

Шина компьютера кабеля с штепсельной вилкой

• Эта шина не имеет такой же четкой структуры, как шина данных или шина адреса. В шину управления условно объединяют набор линий, передающих различные управляющие сигналы от процессора на все периферийные устройства и обратно. В шине управления присутствуют линии, передающие следующие сигналы:
• RD — сигнал чтения;
• WR — сигнал записи;
• MREQ — сигнал инициализации устройств памяти (ОЗУ или ПЗУ);
• IORQ — сигнал инициализации портов ввода-вывода.
• Кроме того, к сигналам шины управления относятся: READY — сигнал готовности, RESET — сигнал сброса.