Архитектура ЭВМ. Ресурсы компьютера (шины)



Скачать 50.44 Kb.
Дата04.04.2017
Размер50.44 Kb.
Просмотров150
Скачиваний0

Архитектура ЭВМ. Ресурсы компьютера (шины).

Архитектура ЭВМ – внутренняя организация компьютера, может быть рассмотрена с точки зрения: логической организации, магистрально-модульного принципа построения; ресурсов.

Ресурсы – средства вычислительной системы, которые могут быть предоставлены процессу обработки информации на определенный интервал времени.

Шина – это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий, вытравленных на печатной плате, провода припаянные к выводам разъемов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Системная шина - FSB (Front Side Bus) входит в состав системной платы физически представляет собой набор проводников печатного монтажа, объединяющих основные узлы платы т.е. процессор и память с чипсетами, через них с разъемами (слотами), а через них с контроллерами внешних устройств.

Функции:

По этой шине осуществляется



  • передача информации,

  • адресация устройств,

  • обмен специальными служебными сигналами

Характеристики:

  • Тактовая частота;

  • Разрядность;

  • Пропускная способность (зависящая от частоты и разрядности).

От типа системной шины, так же как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. Основной характеристикой этих линий является частота и разрядность.

Число одновременно передаваемых по шине адреса и шине данных разрядов (битов) определяет разрядность соответствующей шины. От разрядности шины адреса зависит максимально возможное общее количество доступной памяти (адресное пространство процессора), а разрядность шины данных влияет на максимальную порцию информации, которую можно получить из памяти за один раз. Для процессора i8088, разрядность адресной шины равнялась 20 бит и, соответственно, максимальное количество доступной памяти составляло 1 Мбайт. Современные процессоры Pentium могут адресовать до 64 Гбайт памяти (разрядность 36 бит). Следует заметить, что в компьютере, как правило, объем оперативной памяти меньше, чем максимально возможный для процессора.

Современный компьютер имеет системную шину 32 и 64 бита. Такая разрядность шины данных позволяет значительно повысить скорость обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечивает возможность обращения к большему объему оперативной памяти.

Тактовая частота работы шины – число тактов передаваемых шиной за единицу времени (Гц). (Такт – промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов генератором тактовой частоты. Генератор тактовой частотой – микросхема, синхронизирующая работу узлов компьютера). Пример тактовой частоты FSB - 1024 MГц.

Системная шина включает в себя: шину данных, адресную шину и шину управления. Каждая часть предназначена для передачи определенных сигналов.

Общая схема взаимодействия процессора с остальными устройствами выглядит следующим образом. На шину адреса выставляется значение либо адреса оперативной памяти, либо адрес устройства к которому обращается процессор. По шине данных передаются данные, над которыми необходимо осуществить заданное действие, которое распознается по управляющему сигналу, передаваемому по шине управления.

Поэтапное взаимодействие процессора с оперативной памятью выглядит следующим образом:

1) процессор устанавливает на шине адреса адрес ячейки памяти, которую хочет прочитать;

2) на шине управления процессор выставляет сигнал готовности и сигнал чтения;

3) заметив сигнал готовности, все устройства проверяют, не стоит ли на шине адреса их адрес;

4) оперативная память, заметив, что выставлен ее адрес, считывает управляющий сигнал (например, в нашем случае - сигнал чтения);

5) память читает адрес;

6) память выставляет на шине данных требуемую информацию;

7) память выставляет на шине управления сигнал готовности;

8) процессор читает данные с шины данных.

На системной шине каждое периферийное устройство имеет собственную линию, на которую при необходимости выдается сигнал прерывания и процессор может прервать выполнение какого-либо действия и начать обрабатывать этот сигнал.

Однако системная шина как основная информационная магистраль не может обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для решения этой проблемы в компьютере стали использовать локальные шины (шины расширения), которые связывают микропроцессор с периферийными устройствами.

Шины расширения.

Аппаратно на системных платах реализуются шины различных типов. В компьютерах РС/286 использовалась шина ISA (Industry Standard Architecture), имевшая 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. Предназначалась для соединения процессора и памяти с медленными звуковым, сетевым адаптерами, модемом).

В компьютерах PC Pentium используется шина PCI (Peripheral Component Interconnect), имеющая 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса. Предназначается для соединения процессора и памяти с медленными звуковым, сетевым адаптерами, модемом, контроллерами HDD, CD, DVD и др. устройств.

Стандарт на AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) позволяет ускорить ввод/вывод данных в видеокарту и, кроме этого, увеличить производительность компьютера при обработке трехмерных изображений без установки дорогостоящих двухпроцессорных видеокарт с большими объемами как видеопамяти, так и памяти под текстуры, и т.п. AGP имеет частоту шины 66 МГц и ту же разрядность и в стандартном режиме (точнее - режим “1x”) может пропустить 266 Мбайт/с. Для повышения пропускной способности шины AGP в стандарт заложена возможность передавать данные, используя как передний так и задний фронт синхросигнала - режим 2x. В режиме 2x пропускная способность 532 Мбайт/с. При достижении частоты шины в 100 МГц скорость обмена возрастет до 800 Мбайт/с.

Скорость передачи может быть увеличена еще в два раза по сравнению с 1.0 - этот режим получил название “4x” - и достигать значения 1064 Мбайт/с.

PCI Express — новое поколение компьютерных шин. PCI Express призвана заменить шину PCI. Смену можно охарактеризовать как «переход от параллельных шин к последовательным» Технология PCI Express является открытым стандартом и разработана с расчетом на разнообразные применения — от полной замены шин PCI и PCI-X внутри настольных и серверных компьютеров, до использования в мобильных, встроенных и коммуникационных устройствах. Номинальной рабочей частотой шины PCI Express является 2,5 ГГц. При этом теоретическая пиковая производительность шины (на один канал передачи данных) примерно вдвое больше, нежели производительность «обычной» 33-мегагерцовой PCI — 250 против 133 Мбайт/с (или 200 против 100 Мбайт/с для реальной эффективной полосы пропускания данных).



Стандарт шины расширения

Разрядность шины данных (бит)

Тактовая частота

(Мгц)


Пропускная способность

Мбайт/сек



ISA

16(32)

4,77 - 33

16 - 33

PCI

32,66

33,66

132,264,528

AGP 1х(4х,8х)

64

66,100

256,528,800(1024,2048)

PCI Express x1 (х4,х8,х16)

1

2500

250(1000,2000,4000)

PCI Express x32

1




8000*

Контроллеры. Между системной шиной и периферийными устройствами находятся специальные платы - контроллеры, которые вставляются в разъемы (слоты) на материнской плате, а к их портам подключаются дополнительные устройства (дисководы, манипуляторы типа «мышь», принтеры и т. д.). Именно контроллер декодирует сигнал, поступающий от процессора, и затем посылает обработанный сигнал для выполнения его устройством, т. е. полученный двоичный сигнал преобразуется в вид понятный пользователю.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал