Системная шина персонального компьютера

Июль 22, 2022

Главная
Информатика
Системная шина персонального компьютера

Содержание

2. Существующие шины ISA – industrial serial architecture EISA PCI - Peripheral Component Interconnect Mini-PCI PCI-X PCI-64
3. Определение Системная шина – это критический компонент компьютерной системы, способный соединять другие компоненты в количестве более
4. Термины Линия – физический или логический проводник присутствующий в шине Транзакция – цикл передачи данных по
5. Типы системных шин: по устройствам Шина процессор-память (северный мост) Маленькая(физически), быстрая По скорость оптимизирована под память
6. Типы шин: по организации Выделенные Разные физические линии для данных и адреса Мультиплексированные Физические провода используются
7. Объединительные шины
8. Свойства системной шины Линии данных и адреса Данные, адреса, сложные команды Линии управления Оповещения о событиях,
9. Требования к системной шине Доступность Скорость Надежность Расширяемость Отсутствие узких мест Отсутствие электрического шума Гибкость Легкость
10. Компьютерная шина
11. Традиционная архитектура
12. Производительная архитектура
13. Рабочая станция
14. Серверная система
15. Селектор и Мультиплексор
16. Последовательный и параллельный В/В
17. Гирляндная архитектура Шина FireWire
18. Архитектура шины USB: дерево
19. Свойства шины Тип работы по времени Асинхронная Синхронная Наличие выделенного DMA Memory Read / Writes I/O
20. Синхронные VS. асинхронные Синхронная шина (процессор-память) В линиях управления есть таймер и протокол привязан к таймеру
21. Синхронная шина
22. Асинхронная шина Вывод данных на устройство (чтение из памяти) Устройство В/В ставит высокий уровень ReadReq и
23. Асинхронная шина Чтение Запись
24. Bus Master Bus Master управляет шиной Чтением Записью Прерываниями запрос/ подтверждение Запрос управления запрос/ подтверждение Зачем
25. Как Bus Master работает Нужно передать данные Потенциальный Bus Master может запросить контроль шины На подтверждение
26. Необходимость арбитража Много устройств хотят использовать шину одновременно Схемы арбитража балансируют между: Приоритетами – Самое приоритетное
27. Гирляндный арбитраж Арбитр шины Device 1 Высокий приоритет Device N Низкий приоритет Device 2 Ack Ack
28. Централизованный параллельный арбитраж +: гибкий, обеспечивает честность -: Более сложное оборудование Используется во всех современных шинах
29. DMA (direct memory access) DMA используется как альтернатива Bus Master для быстрой передачи данных Как работает
30. Конфигурации DMA
32. Скачать презентацию

Слайд 2

Существующие шины
ISA – industrial serial architecture
EISA
PCI - Peripheral Component Interconnect
Mini-PCI
PCI-X
PCI-64
PCI-E –PCI-Express
Mini-PCI-E
PCI-E

x 1-16
FSB – front side bus
AGP – Accelerated graphics port
VLB – VESA local bus

Слайд 3

Определение
Системная шина – это критический компонент компьютерной системы, способный соединять другие

компоненты в количестве более двух
Уменьшает сложность соединения различных компонентов
Содержит «проводники» для данных, адресов и управления(разделения по времени)
Использует особый протокол
Обеспечивает совместимость компонентов и развитие
Развиваются иерархически
Бывают последовательными и параллельными
Могут быть «шире» чем размер компьютерного слова

Слайд 4

Термины
Линия – физический или логический проводник присутствующий в шине
Транзакция – цикл

передачи данных по шине
Высокий уровень сигнала – 1
Низкий уровень сигнала - 0

Слайд 5

Типы системных шин: по устройствам
Шина процессор-память (северный мост)
Маленькая(физически), быстрая
По скорость оптимизирована

под память
Оптимизирована для работы с кэшем процессора
Объединительные шины
Соединяют устройства с материнской платой
Соединяют шины ввода-вывода с процессором и памятью
Шины ввода-вывода(SCSI, PCI,USB, Firewire)
Сравнительно медленные
Поддерживают еще больший «зоопарк»
Подключаются к объединительной шине

Слайд 6

Типы шин: по организации
Выделенные
Разные физические линии для данных и адреса
Мультиплексированные
Физические

провода используются для того и для другого
Линия активации данных определяет, что в разделяемых линиях: адрес или данные
Преимущества
Меньше проводов
Больше скорость (?)
Недостатки
Более сложное управление
Меньшая скорость (???) ? Большая скорость

Слайд 7

Объединительные шины

Слайд 8

Свойства системной шины
Линии данных и адреса
Данные, адреса, сложные команды
Линии управления
Оповещения о

событиях, подтверждения
Определение того, что находится в линиях данных и адреса
Передача данных по шине
Master создает команду (и адрес) – запрос
Slave получает(или отправляет) данные – действие

Bus
Master

Bus
Slave

Управление: Master начинает обмен

Данные: Передаются в обе стороны

Слайд 9

Требования к системной шине
Доступность
Скорость
Надежность
Расширяемость
Отсутствие узких мест
Отсутствие электрического шума
Гибкость
Легкость подключения
Потребляемая мощность
Разделимость
Протокол

общения устройств
Длина проводов

Слайд 10

Компьютерная шина

Слайд 11

Традиционная архитектура

Слайд 12

Производительная архитектура

Слайд 13

Рабочая станция

Слайд 14

Серверная система

Слайд 15

Селектор и Мультиплексор

Слайд 16

Последовательный и параллельный В/В

Слайд 17

Гирляндная архитектура
Шина FireWire

Слайд 18

Архитектура шины USB: дерево

Слайд 19

Свойства шины
Тип работы по времени
Асинхронная
Синхронная
Наличие выделенного DMA
Memory Read / Writes
I/O

Read Writes
Свободная коммуникация –CPU и CPU
Наличие подтверждений
Проверка ошибок

Слайд 20

Синхронные VS. асинхронные
Синхронная шина (процессор-память)
В линиях управления есть таймер и протокол

привязан к таймеру
+: просто и быстро
-:
Все устройства на шине работают с одной частотой
Для стабильности – физически мала
Асинхронная шина(шины В/В)
Если не тактируются, то используют протокол согласования и доп. линии управления(ReadReq, Ack, DataRdy)
+:
Подходят для любых устройств и скоростей
Могут быть весьма «большими»
-: Низкая скорость (Сравнительно)

Слайд 21

Синхронная шина

Слайд 22

Асинхронная шина
Вывод данных на устройство (чтение из памяти)
Устройство В/В ставит высокий

уровень ReadReq и выставляет addr на линиях данных
Контроллер памяти видит ReadReq, читает addr, поднимает Ack
Устройство В/В sees Ack and releases ReadReq и линии данных
Контроллер памяти видит ReadReq убран и убирает Ack
Когда контроллер памяти подготовит данные, он кладет их на линии данных и поднимает DataRdy
Устройство В/В видит DataRdy, читает данные с линий данных, и поднимает Ack
Контроллер памяти видит Ack, освобождает данные и убирает DataRdy
Устройство В/В видит DataRdy убран и убирает Ack

Слайд 23

Асинхронная шина
Чтение
Запись

Слайд 24

Bus Master
Bus Master управляет шиной
Чтением
Записью
Прерываниями запрос/ подтверждение
Запрос управления запрос/ подтверждение

Зачем нужны разные Bus Masters?
Когда в системе несколько процессоров один использует шину а другой работает с кэшем
Замен сломанного или устаревшего
В серверах часто устройства голосуют за Bus Master
Общение устройств друг с другом

Слайд 25

Как Bus Master работает
Нужно передать данные
Потенциальный Bus Master может запросить контроль

шины
На подтверждение он принимает контроль над шиной
Когда ничего не происходит
Потенциальный Bus Master, может запросить контроль шины (самое ненагруженное устройство)
Если текущий Bus Master отдает он становится новым Bus Master
Если несколько запросов
Процесс арбитража

Слайд 26

Необходимость арбитража
Много устройств хотят использовать шину одновременно
Схемы арбитража балансируют между:
Приоритетами –

Самое приоритетное устройство обслуживается первым
Честностью – Даже самое низкоприоритетное устройство иногда получает шину
Схемы арбитража:
Гирляндный арбитраж
Централизованный параллельный арбитраж
Распределённый арбитраж с само выбором
Нужное устройство кладет на шину свой уникальный случайный код. У кого больше – тот победил.
Распределённый арбитраж с определением коллизий
Устройство начинает использовать шину и если видит ошибку (коллизия) пробует еще раз через псевдослучайное время

Слайд 27

Гирляндный арбитраж
Арбитр
шины
Device 1
Высокий
приоритет
Device N
Низкий приоритет
Device 2
Ack
Ack
Ack
Release
Request
wired-OR
Data/Addr
+: прострой
-:
Не самый честный –

низкоприоритетные устройства могут «отвалиться»
Медленный – скорость уменьшается с длиной цепи

Слайд 28

Централизованный параллельный арбитраж
+: гибкий, обеспечивает честность
-: Более сложное оборудование
Используется во всех

современных шинах

Арбитр
шины

Device 1

Device N

Device 2

Ack1

Data/Addr

Ack2

AckN

Request1

Request2

RequestN

Слайд 29

DMA (direct memory access)
DMA используется как альтернатива Bus Master для быстрой

передачи данных
Как работает DMA
Устройство (HDD controller) запрашивает блокировку страницы памяти.
При получении разрешения заливает данные временно отстраняя Bus Master.
Когда передача завершена устройство генерирует прерывание, сообщая о завершении операции.

Слайд 30

Системная шина персонального компьютера

Содержание

Существующие шиныISA – industrial serial architectureEISAPCI - Peripheral Component InterconnectMini-PCIPCI-XPCI-64PCI-E –PCI-ExpressMini-PCI-EPCI-E

ОпределениеСистемная шина – это критический компонент компьютерной системы, способный соединять другие

ТерминыЛиния – физический или логический проводник присутствующий в шинеТранзакция – цикл

Типы системных шин: по устройствамШина процессор-память (северный мост)Маленькая(физически), быстраяПо скорость оптимизирована

Типы шин: по организацииВыделенные Разные физические линии для данных и адресаМультиплексированныеФизические

Объединительные шины

Свойства системной шиныЛинии данных и адресаДанные, адреса, сложные командыЛинии управленияОповещения о

Компьютерная шина

Традиционная архитектура

Производительная архитектура

Рабочая станция

Серверная система

Селектор и Мультиплексор

Последовательный и параллельный В/В

Гирляндная архитектураШина FireWire

Архитектура шины USB: дерево

Свойства шиныТип работы по времениАсинхроннаяСинхроннаяНаличие выделенного DMAMemory Read / Writes I/O

Синхронные VS. асинхронныеСинхронная шина (процессор-память)В линиях управления есть таймер и протокол

Синхронная шина

Асинхронная шинаВывод данных на устройство (чтение из памяти)Устройство В/В ставит высокий

Асинхронная шинаЧтениеЗапись

Bus MasterBus Master управляет шиной ЧтениемЗаписьюПрерываниями запрос/ подтверждениеЗапрос управления запрос/ подтверждение

Как Bus Master работаетНужно передать данныеПотенциальный Bus Master может запросить контроль

Необходимость арбитражаМного устройств хотят использовать шину одновременноСхемы арбитража балансируют между:Приоритетами –

Гирляндный арбитражАрбитр шиныDevice 1ВысокийприоритетDevice NНизкий приоритетDevice 2AckAckAckReleaseRequestwired-ORData/Addr+: прострой-:Не самый честный –

Централизованный параллельный арбитраж+: гибкий, обеспечивает честность-: Более сложное оборудованиеИспользуется во всех

DMA (direct memory access)DMA используется как альтернатива Bus Master для быстрой

Конфигурации DMA

Похожие презентации