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

3318. Расчет плазмотрона и определение его характеристик 203.5 KB
  Пояснительная записка к курсовой работе: 24 с., 4 рис., 1 таблица, 5 источников. Объект исследования – электродуговой плазмотрон постоянного тока косвенного действия. Цель работы – определение основных характеристик плазмотрона. Метод иссл...
3319. Чрезвычайные ситуации в мирное и военное время. 1.17 MB
  Краткая характеристика чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени Введение. Понятие о хирургии, травмах.  Чрезвычайные ситуации мирного времени.  Возможные аварии, катастрофы и стихийные бедствия в г. Воронеже и области...
3320. Техника и технология транспорта в туризме 163 KB
  Введение Учебная дисциплина рассматривает вопросы, связанные с техникой и технологией использования различных видов транспорта в туризме, технико-экономические и технико-эксплуатационные показатели различных видов туристского транспорта и порядок их...
3321. Военно-промышленный комплекс СССР в 1920–1950-е годы: темпы экономического роста, структура, организация производства и управление 2.25 MB
  Предлагаемая читателю книга – первая в отечественной литературе научная монография, посвященная истории формирования советского военно-промышленного комплекса – наиболее динамично развивавшейся совокупности видов промышленного производства...
3322. Программное обеспечение автоматизированных систем. Разработка приложений баз данных 628 KB
  В пособии изложены общие сведения о реляционных СУБД и их практическом применении на примере СУБД Oracle 8 с описанием элементов программирования в её среде. Приведены задания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Организация баз данных»....
3323. Бухгалтерские информационные системы 231 KB
  Причины и тенденции автоматизации учета на предприятии Причины Бухгалтерский учет является самым сложным и трудоемким процессом учета, поэтому использование компьютерных технологий при обработке информации просто необходимо. Современные информаци...
3324. Авиационные радиопеленгаторы 10.45 MB
  В данном пособии рассмотрено назначение, принцип работы и основные технические данные приводных радиостанций, современных бортовых радиокомпасов АРК-15М, АРК-22, АРК-25, АРК-УД и наземных радиопеленгаторов. В пособии даны сведения по факторам, влияю...
3325. Разработка бизнес-плана для предприятий автосервиса 534.5 KB
  Методическое пособие рекомендуется для выполнения курсовой работы по дисциплине «Экономика отрасли» и самостоятельного изучения студентов среднего профессионального образования по специальности 1705 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного...
3326. Применение приспособлений и их проектирование в машиностроительном производстве 584.5 KB
  Введение При подготовке производства к выпуску новых типов машин ставятся требования максимального сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства. Новые станки по сравнению со старыми являются более сложными и точными по конструкции ...