32456

Архитектура локальных шин. Шина PCI

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Шина PCI Локальные шины ЛШ Шины IS MC и EIS имеют один общий недостаток сравнительно низкое быстродействие. Быстродействие шины процессора возрастало а характеристики шин вводавывода улучшались в основном за счет увеличения их разрядности.1 в общем виде показано как шины в обычном компьютере используются для подключения устройств. Однако быстродействие шины вводавывода в большинстве случаев не играет роли.

Русский

2013-09-04

106.5 KB

11 чел.

Архитектура локальных шин. Шина PCI

Локальные шины (ЛШ)

Шины ISA, MCA и EISA имеют один общий недостаток — сравнительно низкое быстродействие. Это ограничение существовало еще во времена первых PC, в которых шина ввода-вывода работала с той же скоростью, что и шина процессора. Быстродействие шины процессора возрастало, а характеристики шин ввода-вывода улучшались в основном за счет увеличения их разрядности. Ограничивать быстродействие шин приходилось потому, что большинство произведенных плат адаптеров не могло работать при повышенных скоростях обмена данными.

На рис. 5.1 в общем виде показано, как шины в обычном компьютере используются для подключения устройств.

Однако быстродействие шины ввода-вывода в большинстве случаев не играет роли. Например, при работе с клавиатурой или мышью высокое быстродействие не требуется, поскольку в этой ситуации производительность компьютера определяется самим пользователем. Оно действительно необходимо только в подсистемах, где важна высокая скорость обмена данными, например в видеоконтроллерах и контроллерах дисковых накопителей.

Проблема, связанная с быстродействием шины, стала актуальной в связи с распространением графических пользовательских интерфейсов (например, Windows). Им обрабатываются такие большие массивы данных, что шина ввода-вывода становится самым узким местом системы. В конечном счете процессор с тактовой частотой, например  450 МГц оказывается совершенно бесполезным, поскольку данные по шине ввода-вывода передаются в несколько раз медленнее (тактовая частота около 8 МГц).

Для увеличения быстродействия шины ввода-вывода решили расположить дополнительные разъемы ввода-вывода на самой быстродействующей шине - на шине процессора (это напоминает подключение внешней кэш-памяти (рис. 5.2)), чтобы часть операций по обмену данными осуществлялась не через разъемы шины ввода-вывода, а через дополнительные быстродействующие разъемы.

Такая конструкция получила название локальной шины (Local Bus), поскольку внешние устройства (платы адаптеров) теперь имеют доступ к шине процессора. Конечно, разъемы локальной шины должны отличаться от слотов шины ввода-вывода, чтобы в них нельзя было вставить платы "медленных" адаптеров.

Интересно, что первые 8- и 16-разрядные шины ISA имели архитектуру локальных шин. В этих системах в качестве основной использовалась шина процессора и все устройства работали со скоростью процессора. Когда тактовая частота в системах ISA превысила 8 МГц, основная шина компьютера отделилась от шины процессора, которая уже не могла выполнять эти функции. Появившийся в 1992 году расширенный вариант шины ISA, который назывался VESA Local Bus (или VL-Bus), ознаменовал возврат к архитектуре локальных шин.

Сейчас в некоторых компьютерах ещё имеются разъемы ISA, однако согласно спецификации PC 99 в компьютерах должны использоваться только две шины — PCI и AGP.

Шина PCI

Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; используется, начиная с систем на базе процессоров 486. Находится под управлением контроллера PCI — части северного моста. На  системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать SCSI-, сетевые и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. К шине PCI подключается южный мост, который содержит встроенные контроллеры IDE и USB.

В начале 1992 года Intel организовала группу разработчиков, перед которой была поставлена та же задача, что и перед группой VESA, — разработать новую шину, в которой были бы устранены все недостатки шин ISA и EISA.

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus— шина взаимосвязи периферийных компонентов) появилась в июне 1992 года. Её расположили между процессором и обычной шиной ввода-вывода. Вместо того чтобы подключить ее непосредственно к шине процессора, весьма чувствительной к подобным вмешательствам, они разработали новый комплект микросхем контроллеров для расширения шины (рис. 5.3).

Шина PCI добавляет к традиционной конфигурации шин еще один уровень. При этом обычная шина ввода-вывода не используется, а создается фактически еще одна высокоскоростная системная шина с разрядностью, равной разрядности данных процессора.

Тактовая частота шины PCI равна 33 МГц, а разрядность соответствует разрядности данных процессора. Для 32-разрядного процессора пропускная способность составляет 132 Мбайт/с:

33 МГц х 32 бит = 1056 Мбит/с; 1056 Мбит/с : 8 = 132 Мбайт/с.

При использовании 64-разрядного процессора пропускная способность составляет 264 Мбайт/с. Реальное быстродействие, естественно, меньше. Высокая пропускная способность объясняется тем, что шина PCI может работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней со своими запросами. Процессор может, например, работать с данными, находящимися во внешней кэш-памяти, в то время как по шине PCI осуществляется обмен информацией между другими компонентами компьютера.

Для подключения адаптеров шины PCI используется специальный разъем (рис. 5.4.).

Обратите внимание, что универсальная плата PCI может устанавливаться в разъем, предназначенный для любой платы с фиксированным напряжением питания. Если напряжение, подаваемое на те или иные контакты, может быть разным, то оно обозначается +В I/O. На эти контакты подается опорное напряжение, определяющее уровни выходных логических сигналов.

 

Плата PCI удовлетворяет спецификации Plug and Play фирмы Intel, т.е. она не имеет перемычек и переключателей и может настраиваться с помощью специальной программы настройки. Системы с Plug and Play способны самостоятельно настраивать адаптеры, а в тех компьютерах, в которых отсутствует система Plug and Play, но есть разъемы PCI, настройку адаптеров нужно выполнять вручную с помощью программы Setup BIOS. С конца 1995 года в большинстве компьютеров устанавливается BIOS, удовлетворяющая спецификации Plug and Play, которая обеспечивает автоматическую настройку.                                                                         


Рис.
5.1. Использование шин для подключения устройств в обычном компьютере

Рис. 5.2. Работа локальной шины

Пропускная способность VL-BUS =

128-132 Мбайт/с

Рис. 5.3. Принцип построения шины PCI

Разъемы шины PCI

азъемы шины

ISA или EISA

Рис. 5.4. Возможное расположение разъемов PCI относительно разъемов шин ISA и EISA

64- разрядный разъем

Рис.5.5. Разъемы шины PCI 

с напряжением 5В

      32-разрядный разъем

К задней панели ПК

К задней панели ПК


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57313. О рынке и конкуренции. Проблема обмена двух товаров друг на друга 38 KB
  Мы определим общественное богатство как совокупность материальных и нематериальных вещей которые имеют стоимость и могут обмениваться и покажем что все имеющие стоимость и способные к обмену вещи и только они являются одновременно полезными и количественно ограниченными.
57314. Режим дня. Признаки утомления. Учимся и отды 37 KB
  Цель: формировать понятие о режиме дня; показать влияние систематического соблюдения режима дня правильного распределения времени на здоровье человека; развивать память мышление желание быть здоровым; воспитывать бережное отношение к своему здоровью.
57317. Рабочий стол. Курсор. Операция изменения размеров 978.5 KB
  Взаимодействие пользователя с программами и устройствами компьютера осуществляется с помощью мыши. Образом мыши на экране является указатель мыши чаще всего имеющий форму стрелки. Движение указателя по экрану соответствует движению мыши по коврику.
57319. Вимірювання структурних властивостей. Створення 2D ескізу 1.32 MB
  Урок 5 описує вимірювання структурних властивостей з використанням різних методів вибору. Вибираючи різні частини молекули або молекулярної структури, ви можете виміряти довжини звязків та кути, а також відобразити атомні характеристики, такі як заряди та X, Y, і Z координати.