Дополнение 2_Интерфейс системной шины (Все лекции Шамаевой в формате PDF)

Интерфейс системной шиныСистемная магистраль является узким местом ЭВМ, так как все устройства,подключенные к ней, конкурируют за возможность передавать свои данные по ее шинам.Системная магистраль - это среда передачи сигналов управления, адресов, данных, ккоторой параллельно и одновременно может подключаться несколько компонентоввычислительной системы.Физически системная магистраль представляет собой параллельные проводникина материнской плате, которые называются линиями. Но это еще и алгоритмы, покоторым передаются сигналы, правила интерпретации сигналов, дисциплиныобслуживания запросов, специальные микросхемы, обеспечивающие эту работу. Весь этоткомплекс образует понятие интерфейс системной магистрали или стандарт обмена.Исторически все интерфейсы СМ ведут свою родословную от стандарта IBMMULTGBUS, для которого фирмой был разработан комплект микросхем (chipset). Этотстандарт мог обслуживать передачу 8- и 16-битовых данных, работать вмультипроцессорном режиме с несколькими ведущими устройствами.

Понятие“ведущее/ведомое устройство” могло динамически переопределяться с помощью сигналовуправления (например, контроллер ПДП в режиме программирования - ведомоеустройство, а в активном режиме -ведущее). Для этого стандарта характерно наличиеследующих линий: 20 линий адресов, 16 линий данных, 50 управляющих и служебныхлиний.Для IBM PS-2 разработан стандарт Микроканал - МСА (Micro Channel Architecture) в1987 г. В нем 24-разрядная шина адреса.

Шина данных увеличена до 32 бит. Отказались отперемычек и переключателей, определяющих конфигурацию технических средств, иввели CMOS-память (Complementary Metal Oxyde Semicondactor), позволяющую хранитьэту информацию и при отключении питания. Все оборудование, подключаемое ксистемной магистрали, содержит специальные регистры POS (Programmable OptionSelect), позволяющие конфигурировать систему программным путем.

При тактовойчастоте 10 МГц скорость передачи данных составляла 20 Мбайт/с.Для IBM PC XT был разработан стандарт ISA (Industry Standart Architecture), которыйимеет две модификации - для XT и для АТ. В ISA XT шина данных - 8 бит, шина адресов 20 бит, шина управления - 8 линий. В ISA АТ шина данных увеличена до 16 бит.Встречаются и 32-битовые ISA, но это - нестандартизированное расширение. Тактоваячастота для работы СМ в стандарте ISA составляет 8 МГц. Производительность ISA XT 4 Мбайт/с, ISA АТ - от 8 до 16 Мбайт/с.Стандарт EISA (Extended ISA) - это жестко стандартизованное расширение ISA до 32 бит.Конструктивно совместима с ISA-адаптерами внешних устройств. Предназначена длямногозадачных систем, файл-серверов и систем, в которых требуется высокоэффективноерасширение ввода-вывода.

При тактовой частоте 8.33 МГц скорость передачи данныхсоставляла 33 Мбайт/с.Стандарт VESA (VESA Lokal Bas или VLB) разработан Ассоциацией стандартоввидеоданных (Video Electronics Standart Association) как расширение стандарта ISA дляобмена видеоданными с адаптером SVGA. Обмен данными по этому стандарту ведетсяпод управлением микросхем, расположенных на карте, устанавливаемой в специальныйслот (разъем) расширения VLB и соединяемой с СМ через стандартный слот расширения.В отличие от стандартных слотов расширения слот VLB связан с микропроцессоромнапрямую, минуя системную магистраль.

Карта VLB, работая совместно с системноймагистралью, реализующей стандарт ISA, обеспечивает 32-разрядную передачу данных стактовой частотой микропроцессора (но не более 40 - 50 МГц). В стандартные слотыматеринской платы с интерфейсом VLB устанавливаются карты расширения синтерфейсом ISA.

Производительность стандарта VLB достигает 132 Мбайт/с.Стандарт PCI (Peripheral Component mterconnect) разработан фирмой Intel для ЭВМ с МПPentium. Это не развитие предыдущих стандартов, а совершенно новая разработка.Системная магистраль в соответствии с этим стандартом работает синхронно с тактом МПи осуществляет связь между локальной шиной МП и интерфейсом ISA, EISA или МСА.Но поскольку для этого интерфейса используются микросхемы, выпускаемые другимифирмами (Satum - для 486, Mercury, Neptune, Triton - для Pentium), скорость работы СМреально'составляет 30 - 40 Мбайт/с при теоретически возможной 132/ 264 Мбайт/с.Стандарт PCI разрабатывался как процессорно-независимый интерфейс.

Помимо Pentiumс этим интерфейсом могут работать и МП других фирм (Alpha корпорации DEC, MIPSR4400 и Power PC фирм Motorola, Apple и IBM). Стандарт PCI позволяет реализоватьдополнительные функции: автоматическую конфигурацию периферийных устройств(которая позволяет пользователю устанавливать дополнительные платы, не задумываясьнад распределением прерываний, каналов ПДП и адресного пространства); работу припониженном напряжении питания; возможность работы с 64-разрядным интерфейсом."Слоевая" структура интерфейса PCI снижает электрическую нагрузку на МП и позволяетодновременно управлять шестью периферийными устройствами, подключенными к СМ.Стандарт PCI позволяет использовать "мосты" (Bridges) для организации связи с другимистандартами (например, PCI to ISA Bridge).Стандарт USB (Universal Serial Bus) - универсальный последовательный интерфейс,обеспечивающий обмен со скоростью 12 Мбайт/с и подключение до 127 устройств.Стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) - интерфейсблокнотных ПЭВМ для подключения расширителей памяти, модемов, контроллеровдисков и стриммеров, сетевых адаптеров и др.

Системная магистраль, выполненная поэтому стандарту, имеет минимальное энергопотребление, ШД - на 16 линий, ША - на 24линии..