на тему рефераты
 
Главная | Карта сайта
на тему рефераты
РАЗДЕЛЫ

на тему рефераты
ПАРТНЕРЫ

на тему рефераты
АЛФАВИТ
... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

на тему рефераты
ПОИСК
Введите фамилию автора:


Реферат: Шины


Реферат: Шины

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА СИСТЕМ, ТЕХНОЛОГИЙ, ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И АСУ.

РЕФЕРАТ

«ШИНЫ»

Выполнил студент

1ого курса 3ей группы

экономического факультета

Попадюк А. В.

Проверил Голяков С. М.

ИВАНОВО – 1999


Содержание:

Шина ISA (Industrial Standard Architecture) 3
Шина EISA (Extended Industry Standard Architecture) 6
Шина MCA (Micro Channel Architecture) 7
Локальная шина (Local bus) 9
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus) 11
Шина AGP (Accelerated Graphic Port) 13
Шина USB (Universal Serial Bus) 15
Шина IEEE 1394 (Firewire) 20
(Intelligent Input/Output) 24
Шина EV-6 27
Список использованных материалов: 29

Шина ISA

(Industrial Standard Architecture)

Шина, как известно, представляет из себя, собственно, набор проводов (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. В "минимальной комплектации" шина имеет три типа линий:

  • линии управления;
  • линии адресации;
  • линии данных.

Устройства, подключенные к шине, делятся на две основных категории - bus masters и bus slaves. Bus masters - это устройства, способные управлять работой шины, т.е инициировать запись/чтение и т.д. Bus slaves - соответственно, устройства, которые могут только отвечать на запросы. Правда, есть еще "интеллектуальные слуги" (intelligent slaves), но мы их пока для ясности замнем. Ну вот, собственно, и все, что нужно знать про шины для того, чтобы понять, о чем пойдет речь дальше.

Компания IBM в 1981 представила новую шину для использования в компьютерах серии PC/XT. Шина была крайне проста по дизайну, содержала 53 сигнальных линии и 8 линий питания и представляла собой синхронную 8-битную шину с контролем четности и двухуровневыми прерываниями (trigger-edge interrupts), при использовании которых устройства запрашивают прерывания, изменяя состояние линии соответствующего IRQ с 0 на 1 или обратно. Такая организация запросов прерываний позволяет использовать каждое прерывание только одному устройству. Кроме того, шина не поддерживала дополнительных bus masters, и единственными устройствами, управляющими шиной, были процессор и контроллер DMA на материнской плате.

62-контактный слот (см. таблицу 1) включал 8 линий данных, 20 линий адреса (А0-А19), 6 линий запроса прерываний (IRQ2-IRQ7). Таким образом, объем адресуемой памяти составлял 1 Мбайт, и при частоте шины 4.77 МГц пропускная способность достигала 1.2 Мбайта/сек.

Забавно, что IBM не опубликовала полного описания шины с временными диаграммами сигналов на линиях данных и адреса, поэтому первым разработчикам плат расширения пришлось изрядно потрудиться.

 Недостатки шины, вытекающие из простоты конструкции, очевидны. Поэтому для использования в компьютерах IBM-AT ('Advanced Technology') в 1984 году была представлена новая версия шины, впоследствии названной ISA. Сохраняя совместимость со старыми 8-битными платами расширения, новая версия шины обладала рядом существенных преимуществ, как то:

  • добавление 8 линий данных позволило вести 16-битный обмен данными;
  • добавление 4 линий адреса позволило увеличить максимальный размер адресуемой памяти до 16 МВ;
  • были добавлены 5 дополнительных trigger-edged линий IRQ;
  • была реализована частичная поддержка дополнительных bus masters;
  • частота шины была увеличена до 8 MHz;
  • пропускная способность достигла 5.3 МВ/сек.

Реализация bus mastering не была особенно удачной, поскольку, например, запрос на освобождение шины ('Bus hang-off') к текущему bus master обрабатывался несколько тактов, к тому же каждый master должен был периодически освобождать шину, чтобы дать возможность провести обновление памяти (memory refresh), или сам проводить обновление. Для обеспечения обратной совместимости с 8-битными платами большинстиво новых возможностей было реализовано путем добавления новых линий (см. таблицу 2). Так как АТ был построен на основе процессора Intel 80286, который был существенно быстрее, чем 8088, пришлось добавить генератор состояний ожидания (wait-state generator). Для обхода этого генератора используется свободная линия (контакт В8 NOWS-'No Wait State') исходной 8-битной шины. При установке этой линии в 0 такты ожидания пропускаются. Использование в качестве NOWS линии исходной шины позволяло разработчикам делать как 16-битные, так и 8-битные "быстрые" платы.



Контакт

Название сигнала Контакт Название сигнала
B1 Ground A1 I/O Channel Check
B2 Reset Driver A2 Data7
B3 +5V A3 Data6
B4 IRQ2 A4 Data5
B5 -5V A5 Data4
B6 DMA Request 2 A6 Data3
B7 -12V A7 Data2
B8

J8/NOWS[1]

A8 Data1
B9 +12V A9 Data0
B10 Ground A10 I/O Channel Ready
B11 Memory Write A11 Address Enable
B12 Memory Read A12 Address19
B13 I/O Write A13 Address18
B14 I/O Read A14 Address17
B15 DMA Acknoledge3 A15 Address16
B16 DMA Request3 A16 Address15
B17 DMA Acknoledge1 A17 Address14
B18 DMA Request1 A18 Address13
B19 Refresh A19 Address12
B20 Clock A20 Address11
B21 IRQ7 A21 Address10
B22 IRQ6 A22 Address9
B23 IRQ5 A23 Address8
B24 IRQ4 A24 Address7
B25 IRQ3 A25 Address6
B26 DMA Acknoledge2 A26 Address5
B27 Terminal Count A27 Address4
B28 Address Latch Enable A28 Address3
B29 +5V A29 Address2
B30 Oscillator A30 Address1
B31 Ground A31 Address0

Таблица 1. Назначение контактов разъема 8-разрядной шины ISA

Новый слот содержал 4 новых адресных линии (LA20-LA23) и копии трех младших адресных линий (LA17-LA19). Необходимость в таком дублировании возникла из-за того, что адресные линии ХТ были линиями с задержкой (latched lines), и эти задержки приводили к снижению быстродействия периферийных устройств. Использование дублирующего набора адресных линий позволяло 16-битной карте в начале цикла определить, что к ней обращаются, и послать сигнал о том, что она может осуществлять 16-битный обмен. На самом деле, это ключевой момент в обеспечении обратной совместимости. Если процессор пытается осуществить 16-битный доступ к плате, он сможет это сделать только в том случае, если получит от нее соответствующий отклик IO16. В противном случае чипсет инициирует вместо одного 16-битного цикла два 8-битных. И все бы было хорошо, но адресных линий без задержки всего 7, поэтому платы, использующие диапазон адресов меньший, чем 128Кбайт, не могли определить, находится ли переданный адрес в их диапазоне адресов, и, соответственно, послать отклик IO16. Таким образом, многие платы, в том числе платы EMS, не могли использовать 16-битный обмен…

Контакт

Название сигнала

Контакт

Название сигнала

B1 Ground A1 I/O Channel Check
B2 Reset Driver A2 Data7
B3 +5V A3 Data6
B4 IRQ2 A4 Data5
B5 -5V A5 Data4
B6 DMA Request 2 A6 Data3
B7 -12V A7 Data2
B8 No Wait States A8 Data1
B9 +12V A9 Data0
B10 Ground A10 I/O Channel Ready
B11 Memory Write A11 Address Enable
B12 Memory Read A12 Address19
B13 I/O Write A13 Address18
B14 I/O Read A14 Address17
B15 DMA Acknoledge3 A15 Address16
B16 DMA Request3 A16 Address15
B17 DMA Acknoledge1 A17 Address14
B18 DMA Request1 A18 Address13
B19 Refresh A19 Address12
B20 Clock A20 Address11
B21 IRQ7 A21 Address10
B22 IRQ6 A22 Address9
B23 IRQ5 A23 Address8
B24 IRQ4 A24 Address7
B25 IRQ3 A25 Address6
B26 DMA Acknoledge2 A26 Address5
B27 Terminal Count A27 Address4
B28 Address Latch Enable A28 Address3
B29 +5V A29 Address2
B30 Oscillator A30 Address1
B31 Ground A31 Address0
Ключ Ключ
D1 Memory Access 16 bit C1 System Bus High
D2 I/O 16 bit C2 Latch Address 23
D3 IRQ10 C3 Latch Address 22
D4 IRQ11 C4 Latch Address 21
D5 IRQ12 C5 Latch Address 20
D6 IRQ15 C6 Latch Address 19
D7 IRQ14 C7 Latch Address 18
D8 DMA Acknoledge0 C8 Latch Address 17
D9 DMA Request1 C9 Memory Read
D10 DMA Acknoledge5 C10 Memory Write
D11 DMA Request5 C11 Data8
D12 DMA Acknoledge6 C12 Data9
D13 DMA Request6 C13 Data10
D14 DMA Acknoledge7 C14 Data11
D15 DMA Request7 C15 Data12
D16 +5V C16 Data13
D17 Master 16 bit C17 Data14
D18 Ground C18 Data15

Таблица 2. Назначение контактов разъема 16-разрядной шины ISA.

Несмотря на отсутствие официального стандарта и технических "изюминок" шина ISA превосходила потребности среднего пользователя образца 1984 года, а "засилье" IBM AT на рынке массовых компьютеров привело к тому, что производители плат расширения и клонов AT приняли ISA за стандарт. Такая популярность шины привела к тому, что слоты ISA до сих пор присутствуют на всех системных платах, и платы ISA до сих производятся. Правда, Microsoft в спецификации PC99 предусматривает отказ от ISA, но, как говорится, до этого нужно еще дожить.

Шина EISA

(Extended Industry Standard Architecture)

Шина EISA явилась "асимметричным ответом" производителей клонов РС на попытку IBM поставить рынок под свой контроль. В сентябре 1988 года Compaq, поддержанный "бандой девяти" - Wyse, AST Research, Tandy, собственно Compaq, Hewlett-Packard, Zenith, Olivetti, NEC и Epson - представил 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. Основные характеристики новой шины были следующими:

  • 32-разрядная передача данных;
  • максимальная пропускная способность - 33 МВ/сек;
  • 32-разрядная адресация памяти позволяла адресовать до 4 GB (как и в расширении ISA, новые адресные линии были без задержки);
  • поддержка multiply bus master;
  • возможность задания уровня двухуровневого (edge-triggered) прерывания (что позволяло нескольким устройствам использовать одно прерывание, как и в случае многоуровневого (level-triggered) прерывания);
  • автонастройка плат расширения;

Как и в случае 16-разрядного расширения, новые возможности обеспечивались путем добавления новых линий. Поскольку дальше удлинять разъем ISA было некуда, разработчики нашли оригинальное решение: новые контакты были размещены между контактами шины ISA и не были доведены до края разъема. Специальная система выступов на разъеме и щелей в EISA-картах позволяла им глубже заходить в разъем и подсоединяться к новым контактам. (Правда, утверждают, что при большом желании можно запихнуть и ISA-карту так, чтобы она замкнула EISA-контакты. Не знаю, не пробовал, т.к. большого опыта общения с EISA у меня нет: маленький был еще). Поскольку на данный момент шина EISA практически вымерла, приводить значения контактов разъема не имеет смысла. Стоит отметить лишь две новых сигнальных линии - EX32 и EX16, которые определяли, что bus slave поддерживает соответственно 32- и 16-разрядный цикл EISA. Если ни один из этих сигналов не был получен в начале цикла шины, выполнялся цикл ISA.

Важной особенностью шины являлась возможность для любого bus master обращаться к любому устройству памяти или периферийному устройству, даже если они имели разные разряды шины. Говоря о полной обратной совместимости с ISA, следует отметить, что ISA-карты, естественно, не поддерживали разделение прерываний, даже будучи вставленными в EISA-коннектор. Что касается поддержки multiply bus master, то она представляла собой улучшенную и дополненную версию таковой для ISA. Также присутствовали четыре уровня приоритета:

1.    схемы обновления памяти;

2.    DMA;

3.    процессор;

4.    адаптеры шины

и арбитр шины EISA - периферийный контроллер (ISP - Integrated System Peripheral) - "следил за порядком". Кроме этого, наличествовало еще одно устройство - Intel's Bus Master Interface Chip (BMIC), которое следило за тем, чтобы master "не засиживался" на шине. Через определенное количество тактов master "снимался" с шины и генерировалось немаскируемое прерывание.

MCA против EISA

Сразу же после выхода шины EISA началась "шинная война", причем это была не столько война между архитектурами (они обе ушли в прошлое), сколько война за контроль IBM над рынком персональных компьютеров. И эту войну корпорация с треском проиграла. Да, архитектура MCA по заложенным техническим решениям и перспективам развития выглядела предпочтительнее. Но, как ни странно, именно это оказалось вторым фактором, который ее сгубил.  Сравнительная характеристика шин EISA и MCA представлена в виде табл. 3.

MCA

EISA

Пропускная способность, МВ/сек 20 33
Способ передачи данных асинхронный Синхронный
Размер карты (длина х ширина), мм 292.1 х 88.2 333.5 х 127.0

Таблица 3. Сравнительная характеристика шин EISA и MCA.

Площадь поверхности карты EISA в 1.65 раза больше. А если еще учесть, что адаптер EISA мог потреблять более чем в 2 раза больше мощности, чем адаптер MCA, становится ясно, что делать периферию под EISA было и проще и дешевле.

Кроме того, в "шинной войне", как и везде, присутствует "рука Intel". В стремлении освободить рынок для новых процессоров 80386 и 80486, Intel выпускал EISA-чипсеты, не поддерживающие 286 процессор (не правда ли, знакомая ситуация), в то время, как шина MCA прекрасно работала и на компьютерах с 286. Таким образом, перспективная разработка IBM так и осталась перспективной разработкой, но и шина EISA не стала хитом: к тому времени, когда потребности компьютеров среднего уровня переросли возможности шины ISA, разработчики перешли, минуя EISA, к локальной шине.

Шина MCA

(Micro Channel Architecture)

"До 1 апреля 1987 года жизнь в мире РС была крайне простой: в байте было 8 бит, и при этом существовала только одна шина, по которой эти биты можно было передавать. Конечно, эта шина была "двух размеров" - разрядностью 8 и 16 бит - но это была одна шина. Но на следующий день - 2 апреля - все изменилось, и, кажется, простота больше никогда не вернется."

Крис Лонг (Chris Long) PC User.

В 1987 году компания IBM прекратила выпуск серии РС/АТ и начала производство линии PS/2. Одним из главных отличий нового поколения персональных компьютеров была новая системная шина - Micro Channel Architecture (MCA). Эта шина не обладала обратной совместимостью с ISA, но зато содержала ряд передовых для своего времени решений:

Страницы: 1, 2, 3


на тему рефераты
НОВОСТИ на тему рефераты
на тему рефераты
ВХОД на тему рефераты
Логин:
Пароль:
регистрация
забыли пароль?

на тему рефераты    
на тему рефераты
ТЕГИ на тему рефераты

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.