$begingroup$
The data width and cycle rate are used to determine the bandwidth, or the total amount of data that the bus can transmit. An 8-bit bus (1-byte data width) that operates at a cycle rate of 1,000 MHz (1,000,000 times per second) can transfer 8 Mbps (1 MBps). The text bove from the book.
The question is: Do we multiply data width and cycle rate to determine bandwidth? So, 8-bit * 1000 MHz = 8000 000 000 bites per second = 8Gbps = 1GBps ?
Could you please help to solve the problem)))
asked Oct 4, 2018 at 13:22
$endgroup$
7
$begingroup$
The simple answer would be yes, you do.
If you widen a bus from 8 bits to 16 bits, you get two times the bandwidth. If you double the cycle rate, you also get double the bandwidth.
But be aware that the transfer rate over a bus might not match the clock speed. There are all sorts of techniques to increase the transfer rate, such as sending data on the leading and trailing edges of the clock.
answered Oct 4, 2018 at 14:04
Simon BSimon B
17.6k1 gold badge27 silver badges53 bronze badges
$endgroup$
$begingroup$
The data width and cycle rate are used to determine the bandwidth, or the total amount of data that the bus can transmit. An 8-bit bus (1-byte data width) that operates at a cycle rate of 1,000 MHz (1,000,000 times per second) can transfer 8 Mbps (1 MBps).
This is a typo. Replacing 1,000 MHz by 1 MHz makes everything line up. Your calculations are correct.
answered Oct 4, 2018 at 14:02
pipepipe
13.4k5 gold badges41 silver badges72 bronze badges
$endgroup$
Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, для 16-разрядной шины ISA пропускная способность определяется так: (16 бит — 8,33 МГц) : 8 = (133,28 Мбит/с) : 8 = 16,66 Мбайт/с.
Как определить пропускную способность шины?
Пропускная способность измеряется в мегабайтах в секунду (Мбайт/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с). Здесь важно не путать эти два значения, поскольку скорость в мегабайтах в восемь раз больше скорости в мегабитах (1 байт = 8 бит).
Как посчитать пропускную способность Озу?
Для расчёта максимальной пропускной способности памяти DDR4 необходимо её эффективную частоту умножить на 8 байт (64 бита), то есть на размер данных, который может быть передан за 1 такт работы памяти.
Как рассчитать пропускную способность памяти видеокарты?
Как узнать это параметр? Для расчетов нужно частоту памяти умножить на ширину шины в байтах. Например, 384 бита ֫— это 48 байт. Соответственно, девайс с частотой памяти 6000 МГц будет иметь пропускную способность памяти 288 Гбайт/с.
Как посчитать пропускную способность процессора?
Теоретическую максимальную пропускную способность памяти для Intel Core процессоров серии X можно рассчитать путем умножения тактовой частоты памяти (в два раза больше, чем у двух скоростей передачи данных x 2),умноженной на число 16 bytesширины и умноженной на количество каналов, поддерживаемых процессором.
Какая шина имеет наибольшую пропускную способность?
Например, системная шина процессора Pentium имеет частоту 66,67 Мгц и ширину полосы пропускания 8 байт. Поэтому максимальная пропускная способность шины Pentium, т. е. PCI составляет 66,67х8 или 533 Мбайт/с .
Как узнать Псп памяти?
ПСП можно вычислить по довольно простой формуле: эффективную частоту нужно умножить на разрядность шины, используемую для передачи данных (8 байт). Например, 1333-мегагерцевая память DDR3 обладает пропускной способностью 10 664 Мбайт/с, правда, обозначается она как PC3-10600.
Какую оперативную память выбрать 2021?
Итак, если вы собираете новый компьютер в 2021 году, то самая лучшая оперативная память – это новая G. Skill Trident Z Neo DDR4 3600 CL14 2 x 16.
Можно ли ставить разные по объему планки оперативной памяти?
Разный объем планок оперативной памяти
Первый и самый частый вопрос: можно ли устанавливать оперативную память разного объема и будет ли она работать. Краткий ответ — да, всё будет в порядке и работать она будет. … То есть будет работать медленнее, чем в случае использования двух одинаковых по объему планок.
Что такое максимальная пропускная способность оперативной памяти?
Пропускная способность (Пиковый показатель скорости передачи данных) – это комплексный показатель возможности RAM, в нем учитывается частота передачи данных, разрядность шины и количество каналов памяти. …
Какая шина у видеокарты?
В современных видеокартах встречается ширина шины памяти 64, 128, 256, 512 бит. Оптимальным вариантом считается 256 бит.
Как правильно подобрать оперативную память к процессору?
Выберете тип памяти (DDR3, DDR3L, DDR4). Выберите необходимый объем планок (2, 4, 8 Гб). Выберите максимально поддерживаемую процессором частоту (1600, 1866, 2133, 2400 МГц). Если ваша материнская плата поддерживает XMP, добавьте к выборке память с более высокой частотой (2666, 3000 МГц).
В чем измеряется пропускная способность?
Цифровая пропускная способность определяет объём данных, передаваемый из одного пункта в другой за определённое время. Обычно пропускная способность измеряется в килобитах в секунду (Кбит/с) или мегабитах в секунду (Мбит/с).
Что такое разрядность шины?
Разрядность (битность) в информатике — количество разрядов (битов) электронного (в частности, периферийного) устройства или шины, одновременно обрабатываемых этим устройством или передаваемых этой шиной.
Магистраль — системная шина
Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.
Магистраль включает в себя три многоразрядные шины, представляющие собой многопроводные линии:
-
шину данных,
-
шину адреса,
-
шину управления.
По шине данных между устройствами передаются данные, по шине адреса от процессора передаются адреса устройств и ячеек памяти, по шине управления передаются управляющие сигналы.
Основными характеристиками системной шины является разрядность и частота
Скачать лекцию по шинам ПК
Пропускная способность
Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которое устройство может обработать или передать одновременно (измеряется в битах).
Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.
Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с).
Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины
Системная шина
Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза больше частоты шины FSB, т.е. процессор может получать и передавать данные с частотой
266 МГц × 4 = 1064 МГц.
Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора (64 бит), то пропускная способность системной шины равна:
64 Бит × 1064 МГц = 68 096 Мбит/с ≈ 66 Гбит/с ≈ 8 Гбайт/с
Шина памяти
Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора.
Если частота шины памяти равна 533 МГц, а разрядность шины памяти, равная разрядности процессора, составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти равна:
64 Бит × 533 МГц = 34 112 Мбит/с ≈33 Гбит/с ≈ 4 Гбайт/с
Шины AGP И PCI Express
Для подключения видеоплаты к северному мосту используется 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port) с частотой 66 МГц или шина AGP×8, частота которой равна
66 МГц × 8 = 528 МГц.
Пропускная способность шины видеоданных AGP×8 составляет:
32 Бит × 528 МГц = 16 896 Мбит/с ≈ 16,5 Гбит/с ≈ 2 Гбайт/с.
Более высокую пропускную способность имеет шина PCI Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств.
К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI подключается монитор или проектор.
Шина PCI
Шина PCI (шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств (сетевая карта, встроенный модем, сетевой адаптер Wi-Fi), которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.
Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота 33 МГц или 66 МГц.
Максимальная пропускная способность шины PCI составляет:
64 Бит × 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбайт/с.
Шина ATA
По шине АТА к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы).
Скорость передачи данных по параллельной шине РАТA (Parallel ATA) достигает 133 Мбайт/с, а по последовательной шине SATA (Serial ATA) – 300 Мбайт/с.
Шина USB
Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.).
Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с.
Клавиатура и мышь
Клавиатура и мышь подключаются с помощью порта PS/2 или шины USB (в том числе с помощью беспроводного адаптера)
Блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи
Аппаратная реализация компьютера
Периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:
Контроллеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.
Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.
Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный . Последовательный порт (COM1, COM2) обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно.
Параллельный порт (LPT)получает и посылает данные побайтно.
К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более «быстрые» устройства — принтер и сканер.
Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы.
Сейчас широко используется универсальный USB-порт, обеспечивающий высокоскоростное подключение различных внешних устройств
Понравилась статья, рекомендуйте Вашим друзьям!
Давайте дружить!
Компьютерная Энциклопедия
Компьютерная Энциклопедия Архитектура ЭВМ
Компоненты ПК
Интерфейсы
Мини блог
Самое читаемое
Системные платы
Шина процессора
Общие сведения о шине процессора
Шина процессора — соединяет процессор с северным мостом или контроллером памяти MCH. Она работает на частотах 66–200 МГц и используется для передачи данных между процессором и основной системной шиной или между процессором и внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения. Схема взаимодействия шин в типичном компьютере на базе процессора Pentium (Socket 7) показано на рисунке.
На этом рисунке четко видна трехуровневая архитектура, в которой на самом верхнем уровне иерархии находится шина процессора, далее следует шина PCI и за ней шина ISA. Большинство компонентов системы подключается к одной из этих трех шин.
В системах, созданных на основе процессоров Socket 7, внешняя кэш-память второго уровня установлена на системной плате и соединена с шиной процессора, которая работает на частоте системной платы (обычно от 66 до 100 МГц). Таким образом, при появлении процессоров Socket 7 с более высокой тактовой частотой рабочая частота кэш-памяти осталась равной сравнительно низкой частоте системной платы. Например, в наиболее быстродействующих системах Intel Socket 7 частота процессора равна 233 МГц, а частота шины процессора при множителе 3,5х достигает только 66 МГц. Следовательно, кэш-память второго уровня также работает на частоте 66 МГц. Возьмем, например, систему Socket 7, использующую процессоры AMD K6-2 550, работающие на частоте 550 МГц: при множителе 5,5х ч астота шины процессора равна 100 МГц. Следовательно, в этих системах частота кэш-памяти второго уровня достигает только 100 МГц.
Проблема медленной кэш-памяти второго уровня была решена в процессорах класса P6, таких как Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, а также AMD Athlon и Duron. В этих процессорах использовались разъемы Socket 8, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket A или Socket 370. Кроме того, кэш-память второго уровня была перенесена с системной платы непосредственно в процессор и соединена с ним с помощью встроенной шины. Теперь эта шина стала называться шиной переднего плана (Front-Side Bus — FSB), однако я, согласно устоявшейся традиции, продолжаю называть ее шиной процессора.
Включение кэш-памяти второго уровня в процессор позволило значительно повысить ее скорость. В современных процессорах кэш-память расположена непосредственно в кристалле процессора, т.е. работает с частотой процессора. В более ранних версиях кэш-память второгоуровня находилась в отдельной микросхеме, интегрированной в корпус процессора, и работала с частотой, равной 1/2, 2/5 или 1/3 частоты процессора. Однако даже в этом случае скорость интегрированной кэш-памяти была значительно выше, чем скорость внешнего кэша, ограниченного частотой системной платы Socket 7.
В системах Slot 1 кэш-память второго уровня была встроена в процессор, но работала только на его половинной частоте. Повышение частоты шины процессора с 66 до 100 МГц привело к увеличению пропускной способности до 800 Мбайт/с. Следует отметить, что в большинство систем была включена поддержка AGP. Частота стандартного интерфейса AGP равна 66 МГц (т.е. вдвое больше скорости PCI), но большинство систем поддерживают порт AGP 2x, быстродействие которого вдвое выше стандартного AGP, что приводит к увеличению пропускной способности до 533 Мбайт/с. Кроме того, в этих системах обычно использовались модули памяти PC100 SDRAM DIMM, скорость передачи данных которых равна 800 Мбайт/с.
В системах Pentium III и Celeron разъем Slot 1 уступил место гнезду Socket 370. Это было связано главным образом с тем, что более современные процессоры включают в себя встроенную кэш-память второго уровня (работающую на полной частоте ядра), а значит, исчезла потребность в дорогом корпусе, содержащем несколько микросхем. Скорость шины процессора увеличилась до 133 МГц, что повлекло за собой повышение пропускной способности до 1066 Мбайт/с. В современных системах используется уже AGP 4x со скоростью передачи данных 1066 Мбайт/с.
Шина процессора на основе hub-архитектуры
Обратите внимание на hub-архитектуру Intel, используемую вместо традиционной архитектуры “северный/южный мост”. В этой конструкции основное соединение между компонентами набора микросхем перенесено в выделенный hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с (вдвое больше, чем у шины PCI), что позволило устройствам PCI использовать полную, без учета южного моста, пропускную способность шины PCI. Кроме того, микросхема Flash ROM BIOS, называемая теперь Firmware Hub, соединяется с системой через шину LPC. Как уже отмечалось, в архитектуре “северный/южный мост” для этого использовалась микросхема Super I/O. В большинстве систем для соединения микросхемы Super I/O вместо шины ISA теперь используется шина LPC. При этом hub-архитектура позволяет отказаться от использования Super I/O. Порты, поддерживаемые микросхемой Super I/O, называются традиционными (legacy), поэтому конструкция без Super I/O получила название нетрадиционной (legacy-free) системы. В такой системе устройства, использующие стандартные порты, должны быть подсоединены к компьютеру с помощью шины USB. В этих системах обычно используются два контроллера и до четырех общих портов (дополнительные порты могут быть подключены к узлам USB).
В системах, созданных на базе процессоров AMD, применена конструкция Socket A, в которой используются более быстрые по сравнению с Socket 370 процессор и шины памяти, но все еще сохраняется конструкция “северный/южный мост”. Обратите внимание на быстродействующую шину процессора, частота которой достигает 333 МГц (пропускная способность — 2664 Мбайт/с), а также на используемые модули памяти DDR SDRAM DIMM, которые поддерживают такую же пропускную способность (т.е. 2664 Мбайт/с). Также следует заметить, что большинство южных мостов включает в себя функции, свойственные микросхемам Super I/O. Эти микросхемы получили название Super South Bridge (суперъюжный мост).
Система Pentium 4 (Socket 423 или Socket 478), созданная на основе hub-архитектуры, показана на рисунке ниже. Особенностью этой конструкции является шина процессора с тактовой частотой 400/533/800 МГц и пропускной способностью соответственно 3200/4266/6400 Мбайт/с. Сегодня это самая быстродействующая шина. Также обратите внимание на двухканальные модули PC3200 (DDR400), пропускная способность которых (3200 Мбайт/с) соответствует пропускной способности шины процессора, что позволяет максимально повысить производительность системы. В более производительных системах, включающих в себя шину с пропускной способностью 6400 Мбайт/с, используются двухканальные модули DDR400 с тактовой частотой 400 МГц, благодаря чему общая пропускная способность шины памяти достигает 6400 Мбайт/с. Процессоры с частотой шины 533 МГц могут использовать парные модули памяти (PC2100/DDR266 или PC2700/DDR333) в двухканальном режиме для достижения пропускной способности шины памяти 4266 Мбайт/с. Соответствие пропускной способности шины памяти рабочим параметрам шины процессора является условием оптимальной работы.
Процессор Athlon 64, независимо от типа гнезда (Socket 754, Socket 939 или Socket 940), использует высокоскоростную архитектуру HyperTransport для взаимодействия с северным мостом или микросхемой AGP Graphics Tunnel. Первые наборы микросхем для процессоров Athlon 64 использовали версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/800 МГц, однако последующие модели, предназначенные для поддержки процессоров Athlon 64 и Athlon 64 FX в исполнении Socket 939, используют более быструю версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/1 ГГц.
Наиболее заметным отличием архитектуры Athlon 64 от всех остальных архитектур ПК является размещение контроллера памяти не в микросхеме северного моста (или микросхеме MCH/GMCH), а в самом процессоре. Процессоры Athlon 64/FX/Opteron оснащены встроенным контроллером памяти. Благодаря этому исключаются многие “узкие места”, связанные с внешним контроллером памяти, что положительно сказывается на общем быстродействии системы. Главный недостаток этого подхода состоит в том, что для добавления поддержки новых технологий, например памяти DDR2, придется изменять архитектуру процессора.
Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально возможной скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. Большинство процессоров Pentium имеют 64-разрядную шину данных, поэтому за один цикл по шине процессора передается 64 бит данных (8 байт).
Тактовая частота , используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Например, процессор AMD Athlon 64 3800+ работает с внутренней тактовой частотой 2,4 ГГц, однако внешняя частота составляет всего 400 МГц, в то время как процессор Pentium 4 с внутренней частотой 3,4 ГГц имеет внешнюю частоту, равную 800 МГц. В новых системах реальная частота процессора зависит от множителя шины процессора (2x, 2,5x, 3x и выше). Шина FSB, подключенная к процессору, по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с современными процессорами за один такт передается 64 бит.
Пропускная способность шины процессора
Для определения скорости передачи данных по шине процессора необходимо умножить разрядность шины данных (64 бит, или 8 байт, для Celeron/Pentium III/4 или Athlon/Duron/ Athlon XP/Athlon 64) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора).
Например, при использовании процессора Pentium 4 с тактовой частотой 3,6 ГГц, установленного на системной плате, частота которой равна 800 МГц, максимальная мгновенная скорость передачи данных будет достигать примерно 6400 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:
800 МГц × 8 байт (64 бит) = 6400 Мбайт/с.
Для более медленной системы Pentium 4:
533,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 4266 Мбайт/с;
400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с.
Для системы Athlon XP (Socket A) получится следующее:
400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с;
333 МГц × 8 байт (64 бит) = 2667 Мбайт/с;
266,66 МГц × 8 байт (64 бит) = 2133 Мбайт/с.
Для системы Pentium III (Socket 370):
133,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 1066 Мбайт/с;
100 МГц × 8 байт (64 бит) = 800 Мбайт/с.
Максимальную скорость передачи данных называют также пропускной способностью шины (bandwidth) процессора.
Источник
Вы спрашивали: Как рассчитать пропускную способность шины процессора?
Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, для 16-разрядной шины ISA пропускная способность определяется так: (16 бит — 8,33 МГц) : 8 = (133,28 Мбит/с) : 8 = 16,66 Мбайт/с.
Как посчитать пропускную способность процессора?
Теоретическую максимальную пропускную способность памяти для Intel Core процессоров серии X можно рассчитать путем умножения тактовой частоты памяти (в два раза больше, чем у двух скоростей передачи данных x 2),умноженной на число 16 bytesширины и умноженной на количество каналов, поддерживаемых процессором.
Как рассчитать пропускную способность оперативной памяти?
Чтобы выяснить пропускную способность, нужно посмотреть маркировку модуля. Например, чипу DDR4-3200 соответствует модуль PC4-25600 (таблица). 25600 — это пропускная способность данной ОЗУ. Чем она выше, тем быстрее работает вся сборка.
Какая шина обладает самой высокой тактовой частотой?
Система Pentium 4 (Socket 423 или Socket 478), созданная на основе hub-архитектуры, показана на рисунке ниже. Особенностью этой конструкции является шина процессора с тактовой частотой 400/533/800 МГц и пропускной способностью соответственно 3200/4266/6400 Мбайт/с. Сегодня это самая быстродействующая шина.
Что такое пропускная способность простыми словами?
По сути, пропускная способность — это способность передавать данные, другими словами, это понятие определяет, как много данных может быть перенесено из одной точку в другую за определённый период времени.
Как определить пропускную способность шины?
Пропускная способность измеряется в мегабайтах в секунду (Мбайт/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с). Здесь важно не путать эти два значения, поскольку скорость в мегабайтах в восемь раз больше скорости в мегабитах (1 байт = 8 бит). Существует два типа шин: последовательные и параллельные.
Как узнать пропускную способность оперативной памяти AIDA64?
Алгоритм, по которому выполняется проверка оперативной памяти в AIDA64, следующий:
- Запуск AIDA64.
- Выбор пункта «Системная плата».
- Переход в раздел «Память». Здесь можно получить информацию о размере ОЗУ, проценте ее занятости.
- Переход в раздел «SPD». Здесь можно узнать частоту оперативной памяти.
Что обеспечивает стандарт шины?
Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной особенностью шины SCSI является то, что она представляет собой кабельный шлейф.
Какие шины данных вы знаете?
Как работает шина данных?
Шина данных предназначена для пересылки кодов обрабатываемых данных, а также машинных кодов команд между устройствами ЭВМ. По шине данных передается информация в микропроцессор и из него. Шина адреса несет адрес (номер) той ячейки памяти или того порта ввода-вывода, который взаимодействует с микропроцессором.
Как определить пропускную способность?
д.; в оптике — безразмерной величиной. В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной или полученной информации за единицу времени. Пропускная способность — один из важнейших с точки зрения пользователей факторов.
Что понимается под пропускной способностью порта?
Под пропускной способностью понимается максимальное количество тонн груза, которое порт может в соответствии со своими производственными возможностями погрузить на суда и выгрузить с судов за определенный период.
Источник
Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК. Шины предназначены для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом. На рис. 1 дана структура шины.
Шина имеет места для подключения внешних устройств – слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.
Рис. 1. Структура шины
Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:
- системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Cipset для пересылки информации к CPU и обратно (см. также рис. 1);
- шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью (см. также рис. 1);
- шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;
- шины ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные.
Локальная шина ввода/вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной под управлением CPU. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI. Для ускорения ввода/вывода видеоданных и повышения производительности ПК при обработке трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP (Accelerated Graphics Port).
Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов, старых звуковых карт). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время – шина USB.
Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовывать важнейшие ее свойства – возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними. Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:
- линии для обмена данными (шина данных);
- линии для адресации данных (шина адреса);
- линии управления данными (шина управления);
- контролер шины.
Контроллер шины осуществляет управление процессором обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо в виде совместимого набора микросхем – Chipset.
Шина данных обеспечивает обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью RAM. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК. Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, с CPU 80386 и 80486 – 32-разрядную, а компьютеры с CPU семейства Pentium – 64-разрядную шину данных.
что такое системы счисления? читайте нашу лекцию!
Шина адреса служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными. Каждый компонент ПК, каждый регистр ввода/вывода и ячейка RAM имеют свой адрес и входят в общее адресное пространство ПК. По шине адреса передается идентификационный код (адрес) отправителя и (или) получателя данных.
Для ускорения обмена данными используется устройство промежуточного хранения данных – оперативная память – RAM. При этом решающую роль играет объем данных, которые могут временно храниться в ней. Объем зависит от разрядности адресной шины (числа линий) и тем самым от максимально возможного числа адресов, генерируемых процессором на адресной шине, т.е. от количества ячеек RAM, которым может быть присвоен адрес. Количество ячеек RAM не должно превышать 2n, где n – разрядность адресной шины. В противном случае часть ячеек не будет использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.
В двоичной системе счисления максимально адресуемый объем памяти равен 2n, где n – число линий шины адреса.
Процессор 8088, например, имел 20 адресных линий и мог, таким образом, адресовать память объемом 1 Мбайт (220=1 048 576 байт=1024 Кбайт). В ПК с процессором 80286 разрядность адресной шины была увеличена до 24 бит, а процессоры 80486, Pentium, Pentium MMX и Pentium II имеют уже 32-разрядную шину адреса, с помощью которой можно адресовать 4 Гбайт памяти.
Шина управления передает ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждения приема данных, аппаратного прерывания, управления и других, чтобы обеспечить передачу данных.
Основные характеристики шины
Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее. Первая шина ISA для IBM PC была восьмиразрядной, т.е. по ней можно было одновременно передавать 8 бит. Системные шины современных ПК, например, Pentium IV – 64-разрядные.
Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду.
При расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в два раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в два (режим 2х) или четыре (режим 4х) раза, что эквивалентно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее число раз (до 133 и 266 МГц соответственно).
Внешние устройства к шинам подключается посредством интерфейса (Interface – сопряжение), представляющего собой совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором.
К числу таких характеристик относятся электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. Обмен данными между компонентами ПК возможен, только если интерфейсы этих компоненты совместимы.
Стандарты шин ПК
Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры. Кроме того, гибкость и унификация системы достигаются за счет введения промежуточных стандартных интерфейсов, таких как интерфейсы необходимы для работы наиболее важных периферийных устройств ввода и вывода.
Системная шина предназначена для обмена информацией между CPU, памятью и другими устройствами, входящими в систему. К системным шинам относятся:
- GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц;
- EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.
Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК. В табл. 2 представлены характеристики некоторых шин ввода/вывода.
Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, однако и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. В начале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключить дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM – к шине IEEE 1394. Однако наличие огромного парка ПК с шиной ISA будет востребована еще на протяжении некоторого времени.
Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направлении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.
Таблица 2. Характеристики шин ввода/вывода
| Шина | Разрядность, бит | Тактовая частота, МГц | Пропускная способность, Мбайт/с |
| ISA 8-разрядная | 08 | 8,33 | 0008,33 |
| ISA 16-разрядная | 16 | 8,33 | 0016,6 |
| EISA | 32 | 8,33 | 0033,3 |
| VLB | 32 | 33 | 0132,3 |
| PCI | 32 | 33 | 0132,3 |
| PCI 2.1 64-разрядная | 64 | 66 | 0528,3 |
| AGP (1x) | 32 | 66 | 0262,6 |
| AGP (2x) | 32 | 66х2 | 0528,3 |
| AGP (4x) | 32 | 66х2 | 1056,6 |
Шина VESA, или VLB, предназначена для связи CPU с быстрыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными.
Шина PCI была разработана фирмой Intel для процессора Pentium и представляет собой совершено новую шину. Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных
материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода.
Шина AGP – высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (3D-акселератор) с системой памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот.
Шина USB была разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft для подключения периферийных устройств вне корпуса PC. Скорость обмена информацией по шине USB составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Все периферийные устройства должны быть оборудованы разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный выносной блок, называемый USB-хабом, или концентратором, с помощью которого к ПК можно подключить до 127 периферийных устройств. Архитектура шины USB представлена на рис. 4.
Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной особенностью шины SCSI является то, что она представляет собой кабельный шлейф. С шинами PC (ISA или PCI) шина SCSI связана через хост-адаптер (Host Adapter). Каждое устройство, подключенное к шине SCSI, может инициировать обмен с другими устройством.
Шина IEEE 1394 – это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между
ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбайт/с, работать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI.
Подключить к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройств, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой. В настоящее время уже выпускаются адаптеры IEEE 1394 для шины PCI.