Как называется система магистраль передача данных внутри компьютера между его устройствами
Обновлено: 07.07.2024
Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.
Магистраль включает в себя три многоразрядные шины, представляющие собой многопроводные линии:
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
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
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:
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
Пропускная способность шины видеоданных AGP×8 составляет:
32 Бит × 528 МГц = 16 896 Мбит/с ≈ 16,5 Гбит/с ≈ 2 Гбайт/с.
К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI подключается монитор или проектор.
Шина PCI
Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота 33 МГц или 66 МГц.
Максимальная пропускная способность шины PCI составляет:
Шина ATA
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.
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!
Сразу же оговоримся, что под интерфейсами персонального компьютера в данном случае имеются в виду только внешние интерфейсы, то есть средства сопряжения с внешними по отношению к компьютеру в целом устройствами. При этом внешние устройства могут быть как стандартными (например, принтер или модем ), так и нестандартными (например, измерительные и управляющие модули , приборы, установки).
В настоящее время компьютеры могут иметь множество внешних интерфейсов. Наиболее распространены следующие:
- системная шина ( магистраль ) ISA ;
- шина PCI ;
- шина AGP ;
- шина PC Cards (старое название PCMCIA ) — обычно только в ноутбуках;
- параллельный порт (принтерный, LPT-порт ) Centronics ;
- последовательный порт (COM-порт) RS-232C ;
- последовательный порт USB (Universal Serial Bus );
- последовательный инфракрасный порт IrDA .
Кроме того, компьютеры могут иметь разъемы для подключения внешнего монитора, клавиатуры, мыши. Некоторые компьютеры имеют встроенные модемы и сетевые адаптеры, тогда они располагают, соответственно, телефонным и сетевым внешними интерфейсами.
Подключение стандартных внешних устройств обычно не вызывает никаких проблем: надо только присоединить устройство к компьютеру соответствующим стандартным кабелем и (возможно) установить на компьютер программный драйвер . Знать особенности внешних интерфейсов пользователю в данном случае не обязательно. В случае инфракрасного порта не нужен даже кабель .
Гораздо сложнее ситуация, когда к компьютеру требуется присоединить нестандартное внешнее устройство . В этом случае необходимо доскональное знание особенностей используемых интерфейсов и умение эффективно с ними работать. Ограниченный объем книги не позволяет полностью рассмотреть данный вопрос, поэтому мы остановимся только на общем описании некоторых внешних интерфейсов компьютера.
Чаще всего для подключения нестандартных внешних устройств используются системная магистраль ISA , параллельный интерфейс Centronics ( LPT ) и последовательный интерфейс RS-232C ( COM ).
8.1. Системная магистраль ISA
Системная шина ( магистраль ) ISA была разработана специально для персональных компьютеров типа IBM PC AT и является фактическим стандартом. В то же время, отсутствие официального международного статуса магистрали ISA (она не утверждена в качестве стандарта ни одним международным комитетом по стандартизации) приводит к тому, что многие производители допускают некоторые отклонения от фирменного стандарта.
ISA явилась расширением магистрали компьютеров IBM PC и IBM PC XT. В ней было увеличено количество разрядов адреса и данных, увеличено число линий аппаратных прерываний и каналов ПДП , а также повышена тактовая частота . К 62-контактному разъему прежней магистрали был добавлен 36-контактный новый разъем . Тем не менее, совместимость была сохранена, и платы, предназначенные для IBM PC XT, годятся и для IBM PC AT. Характерное отличие ISA состоит в том, что ее тактовый сигнал не совпадает с тактовым сигналом процессора, как это было в IBM PC XT, поэтому скорость обмена по ней не пропорциональна тактовой частоте процессора.
Рис. 8.1. Нумерация контактов разъема ISA (для IBM PC XT — только А1 . А31 и В1 . В31).
В роли задатчика ( Master ) магистрали могут выступать процессор , контроллер ПДП , контроллер регенерации или другое устройство. Исполнителями ( Slave ) могут быть системные устройства компьютера, подключенные к ISA , или платы (карты) расширения.
Наиболее распространенное конструктивное исполнение магистрали — разъемы (слоты), все одноименные контакты которых параллельно соединены между собой, то есть все разъемы абсолютно равноправны. В слоты устанавливаются платы расширения, которые оснащены интерфейсными разъемами магистрали, выполненными печатными проводниками на краю платы. Количество установочных мест для плат расширения зависит от типа корпуса компьютера и составляет обычно от 2 до 8 и даже более.
В таблицах 8.1 и 8.2 знак минус перед названием сигнала говорит о том, что активному (рабочему) уровню сигнала соответствует низкий уровень напряжения на соответствующей линии магистрали. На линиях адреса и данных логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения, а единице — высокий (то есть логика положительная).
Системная шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Шина представляет собой канал передачи данных в виде электронных проводников на материнской плате или многожильного кабеля.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины:
ü шину данных,
ü шину адреса,
ü шину управления.
К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные данные из оперативной памяти могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения.
Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных зависит от разрядности процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться процессором одновременно. Разрядность процессора постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники и в настоящее время составляет 64 бита.
Шина адреса. По ней передаются адреса ячеек памяти, которые используются для хранения обрабатываемых данных, а также адреса внешних устройств, подключенные к компьютеру. (каждая ячейка оперативной памяти или устройство имеет свой адрес). Сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство). Адресное пространство – это количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.
| Количество адресуемых ячеек памяти (адресное пространство) рассчитывается по формуле: N=2 i , где i – разрадность шины адреса. |
Разрядность шины адреса постоянно увеличивается и в процессорах Pentium Extreme Edition составляет 64 бита. Таким образом, адресное пространство оперативной памяти составляет
Шина управления.По ней передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали: считывание или запись информации из памяти.
На прошлых уроках вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, необходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.
В соответствии с назначением компьютера как инструмента для обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организованно таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки информации. (Какие?) Схему устройства компьютера мы рассмотрели на 5 уроке. (Вспоминаем.)
Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.
Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой.
Обработка данных на компьютере:
1. Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную и начинает выполняться.
2. Выполнение: процессор считывает команды и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода.
3. Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.
Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.
Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или несколькими модулями – конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Организация структуры компьютера на модульной основе аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков компьютера. Действия процессора определяются командами программы, хранящейся в памяти.
Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистрально-модульный принцип имеет ряд достоинств:
1. для работы с внешними устройствами используются те же команды процессора, что и дл работы с памятью.
2. подключение к магистрали дополнительных устройств не требует изменений в уже существующих устройствах, процессоре, памяти.
3. меняя состав модулей можно изменять мощность и назначение компьютера в процессе его эксплуатации.
Принцип открытой архитектуры – правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.
В компьютере столь же легко можно заменить старые блоки на новые, где бы они ни располагались, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но и становится более производительной. Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а так же приобретать и устанавливать новые блоки. Причем во всех разъемы для их подключения являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.
Шина данных это одна из самых важных шин, из-за необходимости которой собственно и формируется вся остальная система. Численность имеющихся у нее разрядов указывает на скорость и производительность обмена данными, кроме этого определяет наибольшее число выполняемых команд. Шина данных это устройство, которое передает данные всегда в двух направлениях.
Для работы компьютера предполагается наличие в его составе комплекса определенных систем, и отсутствие хотя бы одной из них приведет к полной неработоспособности ПК. Ниже перечислены основные системы:
- Центральный процессор
- Графический адаптер
- Система оперативной памяти (ОЗУ)
Но все-таки эти модули, даже в комплексе не будут выполнять тех функций, которые от них требуются. Для того, чтобы все компоненты функционировали как положено, среди них создается взаимосвязь, с помощью которой будет выполняться необходимые вычислительные и другие операции. Средства связи такого рода создают именно компьютерные системные шины. Следовательно, можно утверждать, что данный компонент является крайне необходимым элементом в компьютерном блоке.
Компьютерная шина
Компьютерная шина – это электронная магистраль предназначенная для передачи информации между функциональными модулями компьютера. Такими как: центральный процессор, графический адаптер, винчестер, ОЗУ и остальными устройствами. Данная система включает в себя некоторое количество других шин, в частности: шины адреса, шина данных, кстати их может быть несколько, и шина управления.
Основное деление компьютерных шин
Отличие шин друг от друга базируется на нескольких моментах. Главным признаком считается Первенствующим показателем является место расположения. Исходя из этого шины бывают следующих типов:
По-большому счету, компьютерной шиной можно охарактеризовать практически всякое устройство, служащее для создания связи между двумя и более компонентами. Даже оборудование для подключения компьютера к сети Интернет в определенной степени считается системной шиной.
Одна из самых значимых устройств связи
Производительность компьютера
Все основные компьютерные шины в зависимости от предназначения, делятся на несколько категорий:
- Адресные шины
- Шины управления
- Шины данных
У процессора может быть задействовано несколько системных трактов связи, при этом, как показала практика, наличие определенного количества шин увеличивает эффективность работы компьютера. Пропускная способность компьютерной шины в большей части определяет производительность ПК. Принцип ее действия заключается в определение скорости трансляции данных, передающихся с локальных устройств на другие вычислительные модули и обратно.
Системные шины в современных компьютерах
Стандартная локальная шина, разработанная ассоциацией VESA, получила компетентное признание в мире компьютерных технологий. Официальное ее название VL-Bus и она же является одной из самых популярных шин локального назначения со дня ее представления. Используя шину VL-Bus можно осуществлять 32-разрядную передачу информации между графическим адаптером и процессором либо винчестером.
Однако, такая магистраль связи не способна поддерживать корректную работу микропроцессора. Вследствие этого она встраивается в систему вместе с 16-разрядной шиной ISA, и таким образом выполняет функции дополнительного расширения.
Компьютерная шина, оперативка, центральный процессор и мосты
Читайте также: