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

32822. Философия неопозитивизма 16.04 KB
  Бурное развитие науки и техники формирование сциентизма как особого умонастроения стали причиной формирования ряда философских направлений в центре внимания которых проблема науки как феномена культуры а также вопросы методологии научного познания. Он выступил с идеей о неспособности философии ответить на вопросы поставленные развитием науки. Неопозитивизм уходя от решения коренных философских проблем сосредотачивается на частных логикометодологических исследованиях на анализе языка науки. Логический позитивизм спекулирует на реальных...
32823. Философия психоанализа 14.61 KB
  В центре внимания Фрейда – проблема бессознательного. Содержание бессознательного Фрейд сводит к двум видам влечений – сексуальные инстинкты либидо и влечение к жизни направленное на самосохранение оба влечения он выводит из комплекса Эдипа и комплекса электры. Юнг разработал концепцию коллективного бессознательного. Содержанием коллективного бессознательного являются врожденные образы символы – архетипы.
32824. Религиозная философия ХХ в 14.56 KB
  Ее основной чертой является стремление осмыслить проблемы современного человека с позиций христианской религии. Основные идеи Ф Аквинского: о структуре мироздания о соотношения веры и разума о месте человека в мире – являются основой неотомизма. Характерные черты этого направления отличающие его от томизма – внимание к проблемам современного мира и к внутреннему миру человека.Аквинским но расходится с ним в понимании отношения Бога и человека.
32825. Философская герменевтика. Проблема понимания в философии и медицине (медицинская герменевтика) 12.91 KB
  Философская герменевтика. Проблема понимания в философии и медицине медицинская герменевтика. В Древней Греции герменевтика представляла собой искусство толкования иносказаний а позднее – поэтических произведений особенно поэм Гомера. В самостоятельную область знания герменевтика выделилась в XIX в.
32826. Бытие и материя. Категория материя. Ее признаки 17.66 KB
  Бытие – основополагающая философская категория отражающая единство мира и целостность его существования. Бытие – предельно широкое по объему понятие охватывающее все существующее. Понятие бытие введено Парменидом IV в. Для объяснения этого понятия было введено противоположное ему понятие – небытие.
32827. Движение .Пространство,время. Основные формы движения 18.43 KB
  Пространствовремя. Обладает целым рядом неотъемлемых свойств – атрибутов: системность и структурность самоорганизация движение пространство время отражение. Механистический материализм Нового времени также считал что пространство и время самостоятельны по отношению к материи: это лишь вместилища в которых расположены тела и происходят события.Кант пространство и время рассматриваются как доопытные априорные врожденные понятия которые даны сознанию субъекта для того чтобы группировать и упорядочивать наши ощущения.
32828. Отражение как всеобщее свойство материи. Его формы в живой и неживой природе 13.64 KB
  Обладает целым рядом неотъемлемых свойств – атрибутов: системность и структурность самоорганизация движение пространство время отражение. Отражение – всеобщее свойство материи ее способность воспроизводить в изменениях своих свойств состояний структуры особенности воздействующих объектов. Отражение характеризуется следующими признаками: оно предполагает взаимодействие объектов; зависит от уровня организации и структуры взаимодействующих объектов; зависит от условий в которых происходит взаимодействие объектов; отражение адекватно...
32829. Происхождение и сущность сознания. Мозг и сознание 15.06 KB
  Происхождение и сущность сознания. Психика высших животных явилась важнейшей предпосылкой формирования социальной формы отражения – сознания. Психика высших животных явилась важнейшей предпосылкой формирования социальной формы отражения – сознания. Природные и социальные факторы происхождения сознания.
32830. Структура сознания. Самосознание и его формы. Особенности самосознания врача 14.12 KB
  Структура сознания. Особенности самосознания врача. Психика высших животных явилась важнейшей предпосылкой формирования социальной формы отражения – сознания. В структуре сознания можно выделить несколько основных элементов.