Стандарти шинного інтерфейсу

Шина визначається алгоритмами, за якими передаються сигнали, правилами інтер­претації сигналів, а також використовуваними мікросхемами. Зазначені характеристи­ки визначають стандарт шинного інтерфейсу.

У міру збільшення розрядності шини і тактової частоти комп'ютера змінювалися і стандарти шинного інтерфейсу. Натепер використовують такі основні стандарти шинного інтерфейсу:

- шину ISA;

- шину PCI.

Інші стандарти, такі як MCA (Micro Channel Architecture - мікроканальна архітектура), EISA (Extended Industry Standard Architecture - розширений промисловий стандарт архітектури) і VESA, розроблений Асоціацією стандартів відеоелектроніки VESA (Video Electronics Standards Association), тепер не використовують і тому їх опис і аналіз становлять лише історичний інтерес.

Шина ISA. Перший поширений стандарт шинного інтерфейсу - шину ISA (Industry Standard Architecture - промисловий стандарт архітектури) розробила фірма ІВМпід час створення комп'ютера IBM PC AT (1984 p.). Ця 16-бітова шина з тактовою частотою 8,33 МГц допускає установлення як 8-бітових, так і 16-бітових плат розширення (із пропускною здатністю відповідно 8,33 і 16,6 Мбайт/с).

Обмін даними між високошвидкісними зовнішніми пристроями й оперативною пам'яттю виконується з участю процесора, що інколи може призводити до зниження продуктивності комп'ютера. У режимі прямого доступу, введеному для шини ISA, периферійний пристрій зв'язаний з оперативною пам'яттю прямо через канал DMA (Direct Memory Access - прямий доступ до пам'яті). Найбільш ефективним і кий режим обміну даними виявляється в ситуаціях, коли потрібна висока швидше передавання великого обсягу інформації (наприклад, у разі завантаження дан у пам'ять із жорсткого диска).

Для організації прямого доступу до пам'яті використовують контролер DMA, убудований в одну з мікросхем на материнській платі. Пристрій, що потребує прямого доступу до пам'яті, по одному з вільних каналів DMA звертається до контролера, повідомляючи йому шлях (адресу), звідки або куди пересилати дані, початкову адресу блоку даних і їх обсяг. Ініціалізація обміну відбувається з участю процесора, але дані передаються власне вже під керуванням контролера DMA, а не процесора.

Сучасні материнські плати не мають шини ISA, вона збереглася лише в старих комп'ютерах.

Шина РСІ. Шину PCI (Peripheral Component Interface - інтерфейс периферійних компонентів) розробила фірма Intel з участю ряду інших фірм у 1993 р. для нового високопродуктивного процесора Pentium. Останній стандарт РСІ – РСІ 2.2 визначає як 32-розрядну шину з тактовою частотою 33 МГц і піковою пропускною здатністю 133 Мбайт/ так і 64-розрядні шини з тактовими частотами 33 і 66 МГц і піковими пропускним здатностями відповідно 266 і 533 Мбайт/с.

Однак шини стандарту РСІ 2.2 не можуть забезпечити передавання великих обсягів даних сучасними комп'ютерами, тому фірми IBM, Hewlett-Packard і Compaq розробили новий стандарт - РСІ-Х (символ X означає eXtended - розширений) з тактовою частотою 133 МГц і піковою пропускною здатністю 1066 Мбайт/с. Цей стандарт забезпечує зворотну сумісність зі стандартом РСІ 2.2, тобто в комп'ютері можна використовувати як карти РСІ 2.2, так і карти РСІ-Х.

Щоб прискорити передавання даних шиною РСІ, використовують пакетний режим (burst mode). У цьому режимі дані, розміщені за якою-небудь адресою, передаються не по одному, а відразу цілим набором.

Основний принцип, покладений в основу шини РСІ, - застосування мостів (Brid­es), що здійснюють зв'язок між шиною РСІ й іншими шинами. Важливою особливістю шини РСІ є і те, що в ній замість каналів DMA реалізовано ефективніший режим керування шиною (Bus Mastering), що передбачає здатність зовнішнього пристрою під час пересилання даних керувати шиною (без участі процесора). Під час передавання інформації пристрій, який підтримує Bus Mastering, захоплює шину і стає головним, а такого підходу центральний процесор звільняється для виконання інших задач, доки передаються дані. Це особливо важливо для багатозадачних операційних систем типу Windows і Unix.

Відповідно до концепції РСІ передаванням пакета даних керує не процесор, ввімкнений між ним і шиною РСІ міст (Host Bridge Cache/DRAM Controller). Процecop може продовжувати роботу і тоді, коли відбувається записування (чи зчитування) даних у пам'ять з довільним доступом RAM (Random Access Memory) або обмін даними між двома будь-якими компонентами системи, наприклад із шиною ІSA - РСІ to ISA Bridge. Крім того, шина РСІ підключається до процесора не прямо, через головний міст (Host Bridge). Це дозволяє настроїти міст і відповідно шину РСІ для різних типів процесорів.

Схему взаємодії між пристроями за допомогою шини РСІ і мостів показано на рис. 3.1.

Стандарт РСІ Express, розроблений фірмою Intel на заміну стандарту РСІ 2.2, припускає заміну рівнобіжної поділюваної структури шини РСІ послідовним з'єднанням пристроїв з використанням комутаторів (switches). Інша назва цього стандарту - 3GІ (3rd Generation Input/Output - третє покоління введення-виведення). Пропускна здатність шини РСІ Express в одному напрямі становить 2,5 Гбіт/с з перспективою збільшення до 10 Гбіт/с. Стандарт РСІ Express у майбутньому має замінити стандарти РСІ, РСІ-Х, AGP. Однак стандарт РСІ Express сумісний з цими стандартами і, ймовірно, довго буде використовуватися з ними спільно, оскільки тепер випускаються і продовжуватимуть випускатися багато карт за стандартами РСІ, РСІ-Х і AGP.

Дата добавления: 2015-07-25