ек65. Основные шины расширения
 Скачать 211.57 Kb.
|
|
Занятие 51. Тема: Основные шины расширения. Ш  ины используются для передачи данных от центрального процессора к другим устройствам персонального компьютера. Для того, чтобы согласовать передачу данных к отдельным компонентам, работающих на своей частоте, используется чипсет — набор контроллеров, конструктивно объединенных в Северный и Южный мосты. Северный мост отвечает за обмен информацией с оперативной памятью и видеосистемой, Южный — за функционирование других устройств, подключаемых через соответствующие разъемы — жесткие диски, оптические накопители, а также устройств, находящихся на материнской плате (встроенная аудиосистема, сетевое устройство и др. ), и для внешних устройств — клавиатура, мышь и т.д.Для связи процессора с мостами используется шина FSB (Front Side Bus) (наиболее часто используемые в настоящее время Hyper-Transport и SCI), северный мост (иногда называемый системным контроллером) позволяет функционировать наиболее производительным устройствам — видеоадаптеру с помощью шины PCI Express 16x и оперативной памяти через шину памяти. Южный мост обеспечивает работу менее скоростных устройств, подключаемых с помощью карт расширения (аудиокарты, сетевые карты, видеокарты и т.д.) через шины PCI и шину PCI Express, оптических дисководов и жестких дисков через шины ATA (ранее называемых IDE, сейчас имеют название PATA (Parallel ATA) и более современные шины SATA. Еще более медленные устройства подключены к южному мосту через шину LPC(шина с маленькой пропускной способностью) — микросхема BIOS, мультиконтроллер для связи с внешними устройствами через последовательные и параллельные порты — клавиатурой, мышью, принтером и др. Мезонинная плата, мезонин —плата, вставляемая в основнуюплату (носитель) и располагающаяся параллельно плате-носителю. Носитель (ISA, PCI, VMEbus, CompactPCI) может иметь несколько слотов для размещения мезонин-модулей и, следовательно, допускает гибкую функциональную конфигурацию. Сегодня большинство разработчиков промышленных и телекоммуникационных компьютерных систем предпочитают использовать готовые платы. Но многие идут по пути собственных разработок, объясняя этот выбор двумя причинами: или нет платы с теми функциями, которые нужны, или такая плата есть, но на ней есть лишние функции, которые не нужны и поэтому ее применение невыгодно. Действительно, несмотря на готовые платы (ISA, PCI, VME, CompactPCI, PC/104, PC/104+), иногда не удается подобрать необходимую конфигурацию. Использование мезонинных технологий позволяет решить эту проблему. Основными международными мезонинными стандартами, применяемыми сегодня, являются: - IndustryPack (стандартVITA 4-1995) - PMC (PCI Mezzanine Card) (стандартIEEE 1386.1) - PC-MIP (стандартVITA-29). - XMC История развития шин на ПРИМЕРЕ IBM PC (ISA, EISA,VLB, PCI, EXTENDED PCI) ISA (от англ. Industry Standard Architecture, ISA bus) — 8- или 16-разрядная шина ввода-вывода IBM PC-совместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62-х или 98-контактного разъёма на материнской плате. Впервые шина ISA появилась на компьютерах IBM PC/XT в 1981 году. Это была 8-разрядная шина с частотой до 8 МГц и скоростью передачи данных до 4 Мбайт/с (передача каждого байта требовала минимум двух тактов шины). Разъём состоял из 62 контактов, из которых 8 использовалось для данных, 20 — для адреса, остальные — для управляющих сигналов, а также подачи напряжений питания (GND, +5 В, −5 В, +12 В и −12 В).  Схема 8- и 16-разрядных разъемов шины. 1984 году шина была усовершенствована. Была удвоена разрядность данных (что повлекло удвоение пропускной способности): добавлены четыре разряда адреса; увеличилось число линий запросов прерываний и запросов прямого доступа к памяти (DMA) в 16-разрядной шине ISA любое подключенное к ней устройство могло инициировать операцию обмена данными (в 8-разрядной шине задатчиками были только процессор и контроллер DMA). Для подключения 16-разрядных устройств используются разъёмы, состоящие из двух частей: полностью совместимой с 8-разрядной шиной 62-контактной и новой 36-контактной. E  ISA (англ. Extended Industry Standard Architecture) — шина для IBM-совместимых компьютеров. Была анонсирована в конце 1988 консорциумом из девяти основных производителей IBM-совместимых компьютеров (Compaq, Hewlett-Packard, Epson, NEC, Olivetti, AST Research, Tandy ruen, Wyse и Zenith) как ответ на введение фирмой IBM новой скоростной (по сравнению с устаревающей ISA), но проприетарной, шины MCA в компьютерах серии PS/2.Рис. 7.3. Схема шины EISA. EISA расширяет распространённую шину ISA до 32 разрядов и позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Адресное пространство, по сравнению с ISA, увеличено до 4 ГБ. К ней можно подключать старые платы, предназначенные для работы с 8- и 16- разрядными версиями ISA: имеется как электрическая, так и механическая совместимость. V  ESA local bus — VL-Bus или VLB — тип локальной шины, разработанный ассоциацией VESA для ПК. Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины МП Intel 80486 для связи с видеоадаптером и реже с контроллером HDD. Реальная скорость передачи данных по VLB — 80 Мбайт/с Рис. 7.4. Схема VLB шины. Разработана в 1992 г. Ассоциацией стандартов видеооборудования (VESA — Video Electronics Standards Association), поэтому часто ее называют шиной VESA. Главной целью её разработки была дешёвая альтернатива шинам MicroChannel и EISA, пригодная для внедрения в массовые настольные компьютеры. Разработка этой шины VLB стала удачной. Было выпущено большое количество плат контроллеров, использовавших эту шину, на основе выпущенных ранее микросхем, работавших до этого с шиной ISA. Даже при 16-битной архитектуре мог быть получен выигрыш от в 4 раза большей тактовой частоты PCI (англ. Peripheral component interconnect) — шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Стандарт на шину PCI определяет: физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий); электрические параметры (например, напряжения); логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине). Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group.  Схема PCI. PCI-устройства самонастраиваемы (Plug and Play). После старта компьютера системное программное обеспечение обследует конфигурацию PCI каждого устройства, подключённого к шине, и распределяет ресурсы. Каждое устройство может затребовать до шести диапазонов в адресном пространстве памяти PCI или в адресном пространстве ввода-вывода PCI. Кроме того, устройства могут иметь ПЗУ, содержащее исполняемый код для процессоров x86 или PA-RISC, Open Firmware (системное ПО компьютеров на базе SPARC и PowerPC) или драйвер EFI. Настройка прерываний осуществляется также системным программным обеспечением (в отличие от шины ISA, где настройка прерываний осуществлялась переключателями на карте). Запрос на прерывание на шине PCI передаётся с помощью изменения уровня сигнала на одной из линий IRQ, поэтому имеется возможность работы нескольких устройств с одной линией запроса прерывания; обычно системное ПО пытается выделить каждому устройству отдельное прерывание для увеличения производительности. PCI Extended PCI-X 1.0 — расширение шины PCI64 с добавлением двух новых частот работы, 100 и 133 МГц, а также механизма для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Она совместима со всеми 3.3В и универсальными PCI-картами. PCI-X карты обычно выполняются в 64-бит 3,3 В формате и имеют ограниченную обратную совместимость со слотами PCI64/66. !Надо смотреть таблицы совместимости (compatibility lists) производителей обоих устройств. PCI-X 2.0 — дальнейшее расширение возможностей PCI-X 1.0; добавлены частоты 266 и 533 МГц, а также - коррекция ошибок чётности при передаче данных (ECC). Допускает расщепление на 4 независимых 16-битных шины, что применяется исключительно во встраиваемых и промышленных системах; сигнальное напряжение снижено до 1,5 В, но сохранена обратная совместимость разъёмов со всеми картами, использующими сигнальное напряжение 3,3 В. |