СРС №9  Шини

Всі дані між компонентами, встановленими на материнській платі, повинні якось передаватися, щоб комп’ютер взагалі функціонував. Для цього і використовуються шини — групи провідників, по яких пересилаються команди від одного компонента до іншого.

У шин системної плати різний функціонал. Основна передача даних здійснюється по адресній шині, яка вважається основною. Шини, що зв’язують процесор з оперативною пам’яттю, формують одну загальну, по частоті якої можна судити про швидкість системної плати. Пропускна здатність шин — важливий параметр, на який варто звертати увагу при виборі системної плати для складання власного комп’ютера. Інші шини дозволяють підключати сторонні пристрої і розширювати можливості всього комп’ютера.

Всі шини комп’ютера можна розділити за їх призначенням на кілька типів.

Ось вони:

Шини даних — все шини, які використовуються для передачі даних між процесором комп’ютера і периферією. Для передачі можуть використовуватися як послідовний, так і паралельний методи, можна передавати від одного до восьми біт за один раз. За розміром даних, які можна передати за один раз такі шини діляться на 8, 16, 32 і навіть 64 бітні;
Адресні шини — пов’язані з певними ділянками процесора і дозволяють записувати і читати дані з оперативної пам’яті;
Шини живлення — ці шини живлять електрикою різні, підключені до них пристрої;
Шина таймера — ця шина передає системний тактовий сигнал для синхронізації периферійних пристроїв, підключених до комп’ютера;
Шина розширень — дозволяє підключати додаткові компоненти, такі як звукові або ТВ карти;

У той же час, всі шини можна розділити на два типи. Це системні шини або внутрішні шини комп’ютера, за допомогою яких процесор з’єднується з основними компонентами комп’ютера на материнській платі, такими як пам’ять. Другий вид — це шини введення / виводу, які призначені для підключення різних периферійних пристроїв. Ці шини підключаються до системної шини через міст, який реалізований у вигляді мікросхем процесора.

Також до шин введення / виводу підключається шина розширень. Саме до цих шинам підключаються такі компоненти комп’ютера, як мережева карта, відеокарта, звукова карта, жорсткий диск та інші.

Ось найбільш поширені типи шин в комп’ютері для розширень:

ISA — Industry Standard Architecture;
EISA — Extended Industry Standard Architecture;
MCA — Micro Channel Architecture;
VESA — Video Electronics Standards Association;
PCI — Peripheral Component Interconnect;
PCI-E — Peripheral Component Interconnect Express;
PCMCIA — Personal Computer Memory Card Industry Association (також відома як PC bus);
AGP — Accelerated Graphics Port;
SCSI — Small Computer Systems Interface.
А тепер давайте більш детально розберемо деякі шини персональних комп’ютерів.

ШИНА ISA

4734157_f520

Раніше це був найбільш поширений тип шини розширення. Він був розроблений компанією IBM для використання в комп’ютері IBM PC-XT. Ця шина мала розрядність 8 біт. Це означає що можна було передавати 8 біт або один байт за один раз. Шина працювала з тактовою частотою 4,77 МГц.

Для процесора 80286 на базі IBM PC-AT була зроблена модифікація конструкції шини, і тепер вона могла передавати 16 біт даних за раз. Іноді 16 бітну версію шини ISA називають AT.

З інших удосконалень цієї шини можна відзначити використання 24 адресних ліній, що дозволяло адресувати 16 мегабайт пам’яті. Ця шина мала зворотну сумісність з 8 бітним варіантом, тому тут можна було використовувати всі старі карти. Перша версія шини працювала на частоті процесора — 4,77 МГц, у другій реалізації частота була збільшена до 8 МГц.

ШИНА MCA

rid7

Компанія IBM розробила цю шину в якості заміни для ISA, для комп’ютера PS / 2, який вийшов в 1987 році. Шина отримала ще більше удосконалень у порівнянні з ISA. Наприклад, була збільшена частота до 10 МГц, а це призвело до збільшення швидкості, а також шина могла передавати 16 або 32 біт даних за раз.

Також була додана технологія Bus Mastering. На платі кожного розширення містився міні-процесор, ці процесори контролювали більшу частину процесів передачі даних звільняючи ресурси центрального процесора.

Одним з переваг цієї шини було те, що пристрої, які підключаються мали своє програмне забезпечення, а це значить що потрібно мінімальне втручання користувача для налаштування. Шина MCA вже не підтримувала карти ISA і IBM вирішила брати гроші від інших виробників за використання цієї технології, це зробило її непопулярною з нині вона ніде не використовується.

 

 

ШИНА PCI

13171600_f520

Peripheral Component Interconnect (PCI) — це найновіша розробка в області шин розширень. Вона є поточному стандартом для карт розширень персональних комп’ютерів. Intel розробила цю технологію в 1993 році для процесора Pentium. За допомогою цієї шини з’єднується процесор з пам’яттю і іншими периферійними пристроями.

PCI підтримує передачу 32 і 64 розрядних даних, кількість переданих даних одно розрядності процесора, 32 бітний процесор буде використовувати 32 бітну шину, а 64 бітний — 64 бітну. Працює шина на частоті 33 МГц.

У PCI можна використовувати технологію Plug and Play (PnP). Всі карти PCI підтримують PnP. Це означає, що користувач може підключити нову карту, включити комп’ютер і вона буде автоматично розпізнає і налаштована.

Також тут підтримується керування шиною, є деякі можливості обробки даних, тому процесор витрачає менше часу на їх обробку. Більшість PCI карт працюють на напрузі 5 Вольт, але є карти, яким потрібно 3 Вольта.

 

ШИНА AGP

ecs2

Необхідність передачі відео високої якості з великою швидкістю привела до розробки AGP. Accelerated Graphics Port (AGP) підключається до процесора і працює зі швидкістю шини процесора. Це означає, що відеосигнали будуть набагато швидше передаватися на відеокарту для обробки.

AGP використовує оперативну пам’ять комп’ютера для зберігання 3D зображень. По суті, це дає відеокарті необмежений обсяг відеопам’яті. Щоб прискорити передачу даних Intel розробила AGP як прямий шлях передачі даних в пам’ять. Діапазон швидкостей передачі — 264 Мбіт до 1,5 Гбіт.

PCI-EXPRESS

pciexpress

Це модифікована версія стандарту PCI, яка вийшла в 2002 році. Особливість цієї шини в тому що замість паралельного підключення всіх пристроїв до шини використовується підключення точка-точка, між двома пристроями. Таких підключень може бути до 16.

Це дає максимальну швидкість передачі даних. Також новий стандарт підтримує гарячу заміну пристроїв під час роботи комп’ютера.

PC CARD

350173435

Шина Personal Computer Memory Card Industry Association (PCICIA) була створена для стандартизації шин передачі даних в портативних комп’ютерах.

 

ШИНА USB

usbkill-shuts-down-computer-when-usb-port-activity-changes-480235-2

Це стандарт зовнішньої шини, який підтримує швидкість передачі даних до 12 Мбіт / сек. Один порт USB (Universal Serial Bus) дозволяє підключити до 127 периферійних пристроїв, таких як миші, модеми, клавіатури, і інші пристрої USB. Також підтримується гаряче видалення і вставка обладнання. На даний момент існують такі зовнішні шини комп’ютера USB, це USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 і USB Type-C.

USB 1.0 був випущений в 1996 році і підтримував швидкість передачі даних до 1,5 Мбіт / сек. Стандарт USB 1.1 вже підтримував швидкість 12 Мбіт / сек для таких пристроїв, як жорсткі диски.

Більш нова специфікація — USB 2.0 з’явилася в 2002 році. Швидкість передачі даних зросла до 480 Мбіт / сек, а це в 40 разів швидше ніж раніше.

USB 3.0 з’явився в 2008 році і підняв стандарт швидкості ще вище, тепер дані можуть передаватися зі швидкістю 5 Гбіт / сек. Також було збільшено кількість пристроїв, які можна живити від одного порту. USB 3.1 був випущений в 2013 і тут вже підтримувалася швидкість до 10 Гбіт / с. Також для цієї версії був розроблений компактний роз’єм Type-C, до якого коннектор може підключатися будь-якою стороною.


Контрольні питання:

  1. Що таке шини ?
  2. Призначення шини даних.
  3. Призначення адресної шини.
  4. Призначення шини живлення.
  5. Призначення шини таймера.
  6. Призначення шини розширень.
  7. Що таке системні шини ?
  8. Що таке шини введення/виводу ?
  9. Назвіть основні шини розширень.