Introducción y detalles del bus del sistema
El DB del bus de datos se utiliza para transmitir información de datos. El bus de datos es una forma bidireccional de tres estados (bidireccional significa que se puede transmitir en ambas direcciones, que pueden ser a->; b o a
El bus de direcciones del bus del sistema AB se utiliza especialmente para transmitir direcciones Debido a que la dirección solo se puede enviar desde la CPU a la memoria externa o al puerto de conexión de E / S, el bus de direcciones siempre es unidireccional y de tres estados, a diferencia del bus de datos. Espacio de memoria que la CPU puede direccionar directamente. Por ejemplo, una microcomputadora de 8 bits. El bus de direcciones de una microcomputadora de 16 bits es de 16 bits y su espacio direccionable máximo es 2 ^ 16 = 64 kb. La microcomputadora de bits tiene 20 bits y su espacio direccionable es 2 ^ 20 = 1 MB. En términos generales, si el bus de direcciones es de 20 bits, su espacio direccionable es 2 ^ 20 = 1 MB. la enésima potencia) espacio de direcciones (unidad de memoria). Por ejemplo, se puede direccionar un bus de direcciones con un ancho de 16 bits (comúnmente utilizado en los primeros procesadores de 8 bits en las décadas de 1970 y 1980). = 65536 = 64 KB de dirección, mientras que el bus de direcciones de 32 bits (generalmente en 2004)
Nota: bits = bits.
Los 2 mencionados anteriormente n = x = b en YGB es en realidad un bit, y el resultado se multiplica por el bit direccionable de 8 bits.
El bus de control CB se utiliza para transmitir señales de control y señales de sincronización. Algunas señales de control son enviadas por el microprocesador a la memoria. Circuitos de interfaz de E/S, como señales de lectura/escritura, señales de selección de chip, señales de eco de interrupción, etc. También hay otros componentes que se devuelven a la CPU, como: señales de solicitud de interrupción, señales de reinicio y solicitudes de bus. señal, señal de límite de espera listo, etc. Por lo tanto, la dirección de transmisión del bus de control depende de la señal de control específica, que generalmente es bidireccional. El número de bits en el bus de control depende de las necesidades de control reales del sistema. , la situación específica del bus de control depende principalmente de la CPU.
Principio de funcionamiento El bus del sistema desempeña el mismo papel en la microcomputadora que el sistema nervioso humano. La CPU lee y escribe el contenido de la memoria. el bus del sistema. Los datos en la CPU se pueden escribir en periféricos o transmitirse desde el exterior a través del bus. Supongamos que se leen en la CPU. El bus es un conjunto de líneas de comunicación que se utilizan para transmitir información. La microcomputadora conecta todos los componentes a través del bus del sistema para realizar el intercambio de información entre los componentes internos de la microcomputadora. Se dice que las señales proporcionadas por la CPU deben formar un bus del sistema a través del circuito del bus. Se divide en bus de direcciones, bus de datos y bus de control según la función de transmisión de información. Estos buses proporcionan el microprocesador (CPU) y la memoria y las interfaces de entrada/salida. Se puede considerar que una microcomputadora tiene una. La CPU como núcleo y todos los demás componentes están "enganchados" al bus del sistema conectado a la CPU. Esta estructura de bus proporciona comodidad para la composición de la microcomputadora. Es fácil formar microcomputadoras de varios tamaños conectando memorias e interfaces de diferentes. tamaños al bus del sistema según sus propias necesidades.
El microordenador del bus del sistema es esencialmente una combinación de CPU, memoria e interfaces de E/S. El circuito está conectado correctamente al bus del sistema y el. El diseño de hardware del sistema de aplicación informática es esencialmente un problema de diseño del circuito de interfaz de bus entre el dispositivo externo y el bus del sistema. Este diseño de estructura de bus es una característica de los sistemas de hardware informático.
Bus de uso común ISA El estándar de bus Bus-ISA (Arquitectura estándar industrial) es un estándar de bus de sistema desarrollado por IBM en 1984 para la introducción de máquinas PC/AT, por lo que también se denomina bus AT. Es una extensión del bus XT para cumplir con los requisitos del bus de datos de 8/16 bits. Del 80286 al 80486 se utilizaron tan ampliamente que las ranuras de bus ISA todavía se conservan en las máquinas Pentium. El bus ISA tiene 98 pines.
Autobús EISA: el autobús EISA es un estándar de autobús lanzado conjuntamente por nueve empresas, incluida Compaq, en 1988. Utiliza un conector de doble capa basado en el bus ISA y agrega 98 líneas de señal a las 98 líneas de señal originales del bus ISA, es decir, se agrega una línea de señal EISA entre las dos líneas de señal ISA. En la práctica, el bus EISA es totalmente compatible con las señales del bus ISA.
El bus VESA-VESA (Video Electronics Standards Association) es un bus local lanzado conjuntamente por 60 fabricantes afiliados de tarjetas de archivo en 1992, denominado bus VL (VESA Local Bus). Su introducción sentó las bases para la innovación de la estructura del bus del sistema de microcomputadoras. Teniendo en cuenta la conexión directa entre la CPU y la memoria principal y el caché, este sistema de bus generalmente se denomina bus de CPU o bus principal. Otros dispositivos se conectan al bus de la CPU a través del bus VL, por lo que el bus VL se denomina bus local. Define una línea de datos de 32 bits, que se puede ampliar a 64 bits a través de una ranura de expansión, utiliza una frecuencia de reloj de 33 MHz, una velocidad de transferencia máxima de 132 MB/s y puede funcionar sincrónicamente con la CPU. Es un bus local eficiente y de alta velocidad que admite microprocesadores 386SX, 386DX, 486SX, 486DX y Pentium.
Bus del sistema Bus PCI-El bus PCI (Peripheral Component Interconnect) es uno de los buses más populares actualmente y es un bus local lanzado por Intel Corporation. Define un bus de datos de 32 bits y puede ampliarse a 64 bits. La ranura de la placa base del bus PCI es más pequeña que la ranura del bus ISA original y sus funciones han mejorado enormemente en comparación con VESA e ISA. Admite operaciones de lectura y escritura en ráfaga, la velocidad de transferencia máxima puede alcanzar 132 MB/s y puede admitir múltiples grupos de dispositivos periféricos al mismo tiempo. El bus local PCI es incompatible con los buses ISA, EISA y MCA (Micro Channel Architecture) existentes, pero no está limitado por el procesador. Es un bus desarrollado en base a microprocesadores de nueva generación como Pentium.
PCI compacto: varios de los buses del sistema enumerados anteriormente se utilizan comúnmente en PC comerciales. Entre los buses del sistema informático, existe otro bus del sistema diseñado para adaptarse al entorno del campo industrial, como el bus STD, el bus VME y el bus PC/104. Este artículo sólo presenta el PCI compacto, uno de los buses populares para computadoras industriales.
- Compact PCI, que significa "PCI sólido", es el primer sistema PCI que adopta una estructura de placa posterior de bus pasivo. Es un estándar de ensamblaje industrial para el bus PCI además de los estándares eléctricos y de software de Eurocard. Los últimos estándares informáticos industriales. Compact PCI se basa en el bus PCI original. Aprovecha las ventajas de PCI para proporcionar sistemas centrales de alto rendimiento que cumplan con los requisitos de aplicación de entornos industriales. Al mismo tiempo, considere aprovechar al máximo los productos de bus tradicionales como ISA, STD, VME o PC/104 para ampliar las E/S del sistema y otras funciones.
Bus del sistema-6. Bus PCI-E
: PCI Express también utiliza esta conexión serie punto a punto popular en la industria. En comparación con la arquitectura paralela compartida de PCI y los primeros buses de computadora, cada dispositivo tiene su propia conexión dedicada y no necesita solicitar ancho de banda de todo el bus. La velocidad de transferencia de datos se puede aumentar a frecuencias muy altas, alcanzando anchos de banda elevados que PCI no puede. proporcionar. En comparación con el bus PCI tradicional que solo puede lograr una transmisión unidireccional dentro de un solo período de tiempo, la conexión simplex dual de PCI Express puede proporcionar velocidades y calidad de transmisión más altas, y la diferencia entre los dos es similar a la semidúplex y la dúplex completo. .
Especificaciones técnicas El bus del sistema es un conjunto de líneas de señal y un canal común para transmitir información entre módulos. A través de él se pueden transmitir diversos datos y comandos entre componentes de la computadora. Para que los productos de diferentes proveedores sean intercambiables y ofrecer a los usuarios más opciones, se deben estandarizar las especificaciones técnicas del autobús. La formulación de normas para barras colectoras debe considerarse cuidadosamente y regularse estrictamente. Los estándares de bus del sistema (especificaciones técnicas) incluyen:
(1) Especificaciones de estructura mecánica: estipulan uniformemente el tamaño del módulo, el enchufe del bus, el programa de complemento del bus y las dimensiones de instalación.
(2) Especificaciones funcionales: cada línea de señal (nombre del pin), función y proceso de trabajo de la barra colectora debe especificarse de manera uniforme.
(3) Especificaciones eléctricas: nivel efectivo, tiempo de conmutación dinámica y capacidad de carga de cada línea de señal del bus.
Indicador técnico 1, ancho de banda del bus del sistema (velocidad de transmisión de datos del bus)
Desarrollo del bus del sistema El ancho de banda del bus del sistema se refiere a la cantidad de datos transmitidos en el bus por unidad de tiempo, es decir, por reloj. La velocidad máxima de transferencia de datos en estado estable es MB. Dos factores estrechamente relacionados con el bus son el ancho de bits del bus y la frecuencia de operación del bus. La relación entre ellos es: ancho de banda del bus = frecuencia de operación del bus * ancho de bits del bus / 8.
2. El ancho de bits del bus del sistema
El ancho de bits del bus del sistema se refiere a la cantidad de bits de datos binarios que el bus puede transmitir simultáneamente, o la cantidad de bits. del bus de datos, que es 32 El concepto de ancho del bus, como bits, 64 bits, etc. Cuanto mayor sea el ancho de bits del bus, mayor será la velocidad de transferencia de datos por segundo y mayor será el ancho de banda del bus.
3. Frecuencia de funcionamiento del bus del sistema
La frecuencia del reloj de funcionamiento del bus está en MHZ. Cuanto mayor sea la frecuencia de funcionamiento, más rápido funcionará el autobús y mayor será su ancho de banda.
La historia detallada del desarrollo de los buses de sistemas informáticos incluye los primeros buses de PC y el bus ISA, el bus PCI/AGP, el bus PCI-X y los principales buses serie de alta velocidad PCIExpress e HyperTransport. Del bus de PC al bus ISA y PCI, y luego de PCI a PCIExpress y al sistema HyperTransport, las computadoras también han completado tres saltos en estas tres transiciones principales. En correspondencia con este proceso, la velocidad de procesamiento de la computadora, las funciones y las plataformas de software están experimentando la misma evolución. Obviamente, sin el avance de la tecnología de autobuses como base, el rápido desarrollo de las computadoras es imposible. La industria se encuentra en un nuevo punto de partida: PCIExpress e HyperTransport han creado una arquitectura de bus casi perfecta. La sed de la industria por autobuses de alta velocidad es interminable. Tanto PCI Express4.0 como HyperTransport4.0 están en la agenda, lo que una vez más traerá mejoras de rendimiento. En un sistema informático, todos los componentes funcionales intercambian datos a través del bus del sistema y la velocidad del bus tiene un gran impacto en el rendimiento del sistema. Por esta razón, el autobús se denomina centro neurálgico del sistema informático. Sin embargo, en comparación con componentes funcionales como CPU, tarjeta gráfica, memoria y disco duro, la mejora de la tecnología de bus es mucho más lenta. En los más de 20 años de historia del desarrollo de PC, el bus sólo se ha actualizado tres veces, pero con cada cambio, la computadora tiene una nueva apariencia.