Сравнение и характеристики шин. Типы и характеристики стандартных шин Ширина полосы пропускания шины
Издание: Архитектура ПК, комплектующие, мультимедиа
5. Шины компьютера
Шина ПК - это канал (магистраль), который связывает между собой процессор, ОЗУ, кэш-память, контроллеры устройств ПК, а также разъемы (слоты) расширения на материнской плате для подключения различных контроллеров устройств ввода/вывода. При этом для сохранения совместимости данные слоты должны быть механически и электрически идентичны в разных моделях IBM-совместимых компьютеров.
По шине передаются как данные, так и управляющие сигналы.
Работа шины осуществляется в соответствии с определенными правилами, регламентированными стандартами.
Важнейшие характеристики шин: частоты, разрядности, скорости передачи данных. При этом, как правило, частота измеряется в мегагерцах, разрядность - в битах, скорость - в мегабайтах в секунду или в мегабитах в секунду.
Шины ISA, EISA, MCA
Наиболее распространены три основных стандарта системной шины для IBM-совместимых ПК:
- Industry Standard Architecture (ISA);
- Extended Industry Standard Architecture (EISA);
- Micro Channel Architecture (MCA).
ISA - системная шина (ISA-bus), которая была специально разработана в 1984 г. под возможности процессоров i80286 для IBM PC/AT286. Для ISA-шины часто используется другое название - AT-шина. Эта шина была предназначена заменить шину ХТ ПК IBM PC/XT и аналогичных IBM-совместимых ПК на основе процессоров i8086, i8088 и их аналогов. Ввиду неперспективности морально устаревшей шины XT ее особенности и возможности рассматривать здесь нецелесообразно. Шина ISA позволяет передавать 16-разрядные данные и команды с частотой 8 МГц, что соответствует скорости 16 Мбайт/с. Значения этих параметров были сравнительно высокими и достаточными не только для того уровня развития компьютерной техники, они и в настоящее время часто удовлетворяют требованиям ПК для решения задач, не требующих высокой производительности и не критичных к времени их выполнения. Данная шина стала стандартом для IBM-совместимых ПК на длительный срок.
Системная шина EISA (EISA-bus) фактически является расширением шины ISA. Частота шины EISA - 8 МГц. Однако эта шина характеризуется большей разрядностью - 32 бита и более высокой скоростью передачи данных - до 33 Мбайт/с. Шина EISA совместима с ISA-шиной: кроме собственно 32-битных плат EISA-контроллеров на EISA-шине могут быть установлены стандартные 16-битные платы ISA. В настоящее время шина EISA в основном используется в некоторых вариантах файл-серверов компьютерных сетей.
MCA - системная шина с высокой скоростью передачи данных - до 160 Мбайт/с и разрядностью шины данных от 16 до 64 бит. Разработка и исключительное право на ее использование принадлежит фирме IBM. Вероятно поэтому, для ПК, использующих MCA, рынок предлагает сравнительно мало периферийных устройств и по относительно высоким ценам. Вследствие этого популярность данной шины сравнительно низка и производство компьютеров с шиной МСА практически прекращено.
Развитие вычислительной техники и расширение области применения ПК сопровождаются увеличением потоков информации и скорости передачи данных между процессором, внутренней и внешней памятью, устройствами ввода/вывода и т. д. Однако данное увеличение сдерживается ограниченной пропускной способностью указанных системных шин. Все это требует новых архитектурных решений, обеспечивающих повышение производительности ПК.
Шины VLB, PCI
Одним из таких решений явилось введение в состав архитектуры ПК отдельной шины для данных, поступающих для увеличения скорости их передачи в обход системной шины (ISA, MCA, EISA), например, для связи процессор-память так называемой локальной шины - Local Bus (LB). Локальная шина быстрее, чем шины ISA, EISA, потому что данные по ней передаются с внешней тактовой частотой используемого в составе ПК процессора. Например, 33 МГц в случае Intel 486DX2-66, тогда как стандартная шина ISA работает при тактовой частоте 8 МГц.
Стандарт локальной шины VESA (VESA local bus) был разработан и введен в 1992 г. фирмами-производителями компьютерной техники, входящими в ассоциацию VESA (Video Electronics Standart). При разработке нового стандарта одновременно решались две задачи. Первая - повышение производительности компьютеров за счет увеличения пропускной способности системных шин. Вторая - сохранение преемственности в использовании стандартного оборудования. В результате была создана 32-разрядная локальная шина - VESA local bus (VLB), дополняющая стандартную системную шину ISA при обмене данными процессора с контроллерами монитора, жесткого диска, кэш-памяти, сети и т. д. В соответствии со стандартом максимальное число контроллеров, подключаемых к данной локальной шине, было установлено в количестве не более трех. Тактовая частота VLB соответствовала частоте процессора. При внешней частоте процессора, равной 33 МГц, шина VLB обеспечивала скорость передачи данных до 132 Мбайт/с.
К основным недостаткам шины VLB следует отнести следующие: несовместимость и слабую нагрузочную способность VLB. Действительно, поскольку быстродействие VLB связано с тактовой частотой процессора, контроллеры, подключаемые к шине VLB, должны были обеспечивать работу на этой частоте. На других ПК частота могла отличаться. Слабая нагрузочная способность VLB в основном была связана с тем, что данная шина фактически являлась продолжением контактов собственной шины процессора ПК, что и отражено на приведенном рисунке. Кстати, этим объясняется совпадение частоты шины VLB и внешней тактовой частоты процессора. Каждое подключаемое устройство является дополнительной нагрузкой и искажает форму передаваемых процессором сигналов (их фронтов). Именно поэтому число подключаемых к локальной шине VLB устройств ограничено: стандарт VLB предусматривает подключение к данной шине не более трех устройств, обычно это одно или два устройства. Как правило, это контроллеры монитора и жестких дисков.
Рисунок
Альтернативный вариант локальной шины был разработан фирмой Intel - шина PCI (Peripheral Component Interconnect). Эта шина образует 32-битный канал между процессором и контроллерами периферийных устройств. Для PCI частота ограничена 33 МГц, что позволяет передавать данные по шине, как и в случае использования шины VESA, со скоростью до 132 Мбайт/с. Таким образом, шина PCI имеет практически такие же скоростные свойства, что и шина VLB при частоте процессора равной 33 МГц. Однако число контроллеров не ограничивается тремя, как для VLB, а может достигать десяти. Стандарт шины PCI поддерживает спецификации VESA для BIOS и видеоадаптеров. Кроме того, локальная шина PCI оптимально соответствует 64-битной технологии современных процессоров. Рисунок
Стандарт PCI предусматривает конфигурирование устройств, подключаемых к компьютеру, программным способом, что соответствует концепции plug-and-play (включил и работай). При этом в момент обнаружения нового устройства персональный компьютер без перезагрузки и выхода из текущего приложения должен установить параметры, необходимые для работы устройств в составе системы: номера прерываний IRQ, номера каналов прямого доступа DMA и т. д. Для реализации этой возможности необходимо, чтобы аппаратно-программное обеспечение ПК (BIOS и ОС) поддерживало plug-and-play. К операционным системам, поддерживающим ряд спецификаций технологии plug-and-play, относятся, например, Windows 95, Windows 98 и OS/2 Warp.
Шина PCI архитектурно сложнее. Однако фирма Intel выпустила ряд специализированных микросхем для шины PCI, упростив тем самым ее реализацию. Это позволило шине PCI полностью вытеснить шину VLB из архитектуры ПК.
Архитектура современных ПК, ориентированная на использование в своем составе локальных шин, способствует повышению общей производительности компьютеров. В результате системные и прикладные программы выполняются значительно быстрее.
Традиционно шина VLB в основном использовалась в ПК с процессорами 486, в то время как PCI - в ПК, начиная с процессоров Pentium. Хотя имелись варианты PCI и для 486 компьютеров. Кстати, следует отметить, что для 486 ПК в некоторых случаях использование VLB могло быть даже предпочтительнее шины PCI. Действительно, для PCI, как это уже отмечалось, стандарт устанавливает тактовую частоту равной 33 МГц, а для VLB - равенство частоты шины с внешней тактовой частотой процессора. Поэтому при использовании процессоров с внешней тактовой частотой 40 МГц, например, Am486DX/40, Am486DX2/80, Am486DX4/120, ПК с VLB обладали некоторыми преимуществами. Так, контроллеры устройств, подключенные к VLB процессора с внешней частотой в 40 МГц, - видеоадаптеры, жесткие диски, сетевые карты и т. д., - обеспечивали повышенную скорость работы по сравнению с использованием PCI или VLB с процессором с внешней частотой 33 МГц. Это связано с тем, что работа контроллеров и обмен данными осуществляются в соответствии с частотой используемой локальной шины.
Кстати, необходимо отметить, что в современных материнских платах частота шины PCI задается через частоту шины процессора.
Конфигурации ПК с несколькими шинами, например с ISA и PCI, позволили сочетать высокую производительность компьютеров с аппаратной и программной совместимостью широкого спектра контроллеров и узлов ПК, обладающих разными скоростными и электрическими характеристиками.
В настоящее время локальные шины уже не выделяют в отдельный вид. Эти шины считают такими же системными шинами, как и традиционные ISA.
Host-bus
Архитектуры процессоров, персональных компьютеров, материнских плат и системных шин, специализированные микросхемы поддержки и стандарты шин VLB и PCI продолжают развиваться. Уже предложены улучшенные варианты данных стандартов, обеспечивающих дальнейшее увеличение пропускной способности указанных локальных шин и, соответственно, увеличение производительности ПК. При этом развитие подсистем ПК направлено как на универсализацию некоторых элементов, так и на специализацию других. С целью увеличения производительности и функциональных возможностей ПК при снижении себестоимости происходит как объединение отдельных подсистем, так и их разделение. Это касается и архитектуры шин ПК.
Поколение процессоров Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II имеет более высокие внешние частоты по сравнению с процессорами 486. Для наиболее распространенных вариантов процессоров 486 внешняя частота не превышает следующих значений: для процессоров 486 фирмы Intel - 33 МГц, для процессоров 486 фирмы AMD - 40 МГц.
| Процессор | Частота процессора, МГц | |
|---|---|---|
| внутренняя | внешняя | |
| Pentium-200 | 200 | 66 |
| Pentium-166 | 166 | 66 |
| Pentium-150 | 150 | 60 |
| Pentium-133 | 133 | 66 |
| Pentium-120 | 120 | 60 |
| Pentium-100 | 100 | 66/50 |
| Pentium-90 | 90 | 60 |
| Pentium-75 | 75 | 50 |
Итак, появились процессоры с повышенной внешней частотой. Это привело к необходимости пересмотра некоторых концепций архитектурного развития персональных компьютеров, в частности структуры и топологии материнских плат, а также места и значения ранее разработанных локальных шин. Локальная шина PCI, прочно утвердившаяся в компьютерах с процессорами Pentium и Pentium Pro, в настоящее время стандартизована и функционирует, как правило, на частоте 33 МГц. Эффективная работа шины PCI обеспечивается соответствующими специализированными наборами микросхем - чипсетами. Эта шина успешно используется для связи с контроллерами мониторов, жестких дисков, локальных сетей, использующих высокоскоростные протоколы, и т. д. Однако для реализации скоростных возможностей Pentium потребовалось введение в архитектуру ПК с процессором Pentium еще одной шины в дополнение к шинам PCI и ISA. Эта дополнительная шина, названная в специальной технической литературе хост-шиной (host-bus), предназначена для скоростной передачи данных (64 разряда) и сигналов управления между процессором, ОЗУ и внешней кэш-памятью (L2). Кроме того, данная шина обеспечивает связь с интегрированным на материнской плате контроллером шины PCI. Часто эту шину называют шиной процессора (CPU Bus), системной шиной (System Bus) или шиной FSB (Front Side Bus).
Таким образом, с появлением хост-шины образовалась определенная иерархия шин в ПК: хост-шина (50/60/66 МГц), шина PCI (25/30/33 МГц), шина ISA (8 МГц). Это обеспечивает максимальную реализацию значительных потенциальных возможностей современных электронных компонентов и достижение высокой производительности компьютеров. Повышенная частота и разрядность передаваемых данных для процессора, ОЗУ, кэш-памяти (L2) и контроллера PCI позволили существенно увеличить скорость работы данных устройств и общую производительность современного ПК с процессором Pentium.
Необходимо учитывать, что снижение производительности компьютера за счет уменьшения внешней частоты процессора и шины может быть более значительным, чем рост общей производительности за счет увеличения внутренней частоты процессора.
Dual Independent Bus
Дальнейшее повышение производительности процессоров и ПК достигнуто внедрением архитектуры шины DIB (Dual Independent Bus - двойная независимая шина). Эта шина решает проблему ограничения пропускной способности шины между процессором и памятью. DIB увеличивает пропускную способность шины в три раза по сравнению с обычным решением.
Архитектура DIB состоит из двух шин: шины кэш-памяти второго уровня (L2) и системной шины между процессором и основной памятью. Пропускная способность шины, связывающей процессор Pentium II и кэш L2, масштабируется в зависимости от частоты процессора. Так, шина кэш-памяти процессора версии 266 МГц работает с частотой 133 МГц, то есть в два раза быстрее, чем кэш L2 с фиксированной частотой 66 МГц процессора Pentium. С ростом внутренней частоты процессора увеличивается и разница.
Шина между процессором и ОЗУ еще более повышает производительность за счет поддержки одновременно выполняемых параллельных транзакций, в отличие от процессоров предыдущих поколений, в которых использовались одиночные последовательные транзакции.
AGP
AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - это новая 32-разрядная шина передачи информации в компьютере. Она обеспечивает передачу больших объемов видеоинформации (трехмерная графика, полноэкранное видео и т. п.) с высокой скоростью, ранее недоступной с помощью шины PCI. Интерфейс AGP оптимизирован с целью достижения максимальной производительности компьютеров с высокопроизводительными процессорами класса Pentium II, с высокими внутренними и внешними тактовыми частотами.
Тактовая частота AGP, определяющая скорость передачи информации, стандартно составляет 66 МГц, PCI - 33 МГц. Большинство современных материнских плат поддерживает для AGP кроме частоты 66 МГц частоту передачи данных 133 МГц: AGP 1.0 Compliance Interface поддерживает 1x и 2x Speed Mode, в режиме AGP 2х передача информации осуществляется по переднему и заднему фронтам тактовых импульсов, что позволяет фактически удвоить пропускную способность шины AGP. Ведутся работы по реализации режима 4x.
Частота AGP обычно связана с частотой шины процессора - хост-шины (FSB). Скорость передачи информации при тактовой частоте AGP, равной 66 МГц, в режиме 1х достигает 264 Мбайт/с, а в режиме 2х - 528 Мбайт/с (66 МГц ґ 4 байт ґ 2), традиционная PCI - 132 Мбайт/с (33 МГц ґ 4 байт = 132 Мбайт/с). При использовании высоких частот для хост-шины, превышающих стандартные для используемых чипсетов (overckloking), рабочая частота AGP и скорость передачи информации, как правило, возрастают.
Использование AGP решает проблему хранения текстурных карт, необходимых в формировании 3D-изображений. В настоящее время нередки случаи, когда для формирования качественного изображения текстурные карты требуют для своего хранения несколько десятков мегабайт, то есть значительно больше объема обычно устанавливаемой на видеоадаптере памяти. Формирование, хранение и последующая передача подобной информации из ОЗУ в видеоадаптер порождают значительные потоки информации, с которыми традиционная шина PCI часто не справляется. Кроме того, нередко шина PCI перегружена новыми высокоскоростными устройствами, подключаемыми к данной шине, например такими, как диски стандарта UltraDMA или сетевыми адаптерами с пропускной способностью 100 Мбайт/с. За счет исключения интенсивных потоков видеоданных с шины PCI увеличивается скорость работы устройств, подключенных к данной шине, и возрастают общая производительность и устойчивость всей системы компьютера.
Для полного раскрытия потенциальных возможностей шины AGP целесообразно использовать высокопроизводительные процессор и соответствующий чипсет, например такие, как Pentium II с частотой 400 МГц и i440BX с частотой хост-шины (FSB) 100 МГц.
USB, IEEE 1394
Спецификация периферийной шины USB разрабатывалась фирмами Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Northern Telecom. Шина USB допускает внешнее подключение периферийных устройств к компьютеру посредством использования специальных портов в архитектуре современных компьютеров. Подключение осуществляется через специальные разъемы USB на материнской плате, выведенные на заднюю стенку корпуса компьютера, аналогично традиционным разъемам COM и LPT. Однако в отличие от них в USB используется шинная архитектура, позволяющая к каждому порту USB подключить последовательно до 127 разнообразных устройств, удовлетворяющих данной спецификации.
Шина USB обладает большой пропускной способностью, достигающей 12 Мбит/c, что почти в 100 раз превышает возможности COM-порта и в 20 раз - LPT. Это позволяет подключать большое число устройств без ухудшения качества их работы. В соответствии с принятыми спецификациями на USB, длина соединительного кабеля может достигать 5 метров.
Современные операционные системы легко распознают добавленные USB-устройства, реализуя технологию plug-and-play. В случае использования шины USB появляется возможность изменять конфигурацию компьютера включением или отключением внешних устройств без перезапуска системы. Кроме того, последовательное подключение устройств, характерное для USB, позволяет отказаться от большого количества соединительных кабелей, используемых в традиционных случаях.
Практически все современные материнские платы стандарта ATX, ориентированные на использование процессоров Pentium II, Celeron и Pentium III имеют в своем составе два порта USB. Программная поддержка осуществляется операционными системами Windows 95 OSR 2.1 и Windows 98, которые являются наиболее распространенными системами.
В настоящее время данный способ является стандартным способом подключения периферийных устройств к компьютеру. Существуют десятки устройств, удовлетворяющие данному стандарту. Многие фирмы осуществляют продажу и сопровождение устройств с данным интерфейсом.
Спецификация высокоскоростной последовательной шины IEEE 1394 (FireWire) предложена фирмой Sony. Как и USB, она обеспечивает внешнее подключение периферийных устройств к компьютеру. Скорость передачи данных - 100, 200, 400 Мбит/c, расстояние - до 4,5 м, количество устройств - до 63. Шина IEEE 1394 обеспечивает возможность переконфигурации без выключения компьютера.
Если шина USB ориентирована на устройства ввода, телекоммуникационное оборудование, принтеры, аудио/видео устройства, то IEEE 1394 - на высокоскоростные устройства, такие как устройства хранения данных и цифровую видеоэлектронику.
Способы подключения устройств, шины и их спецификации постоянно совершенствуются. В результате рабочие скорости передачи данных увеличиваются. Так, например, для USB 2 скорость достигла величины 480 Мбит/с. Новая спецификация IEEE 1394 предусматривает увеличение скорости до 800 Мбит/c и 1600 Мбит/c.
Перспективы
Корпорация Intel ведет разработку чипсетов, рабочие частоты которых - 133 МГц и более. Выпуск подобных наборов ожидается в 2000 г. Использование таких чипсетов, модулей RIMM, процессоров Pentium III, рассчитанных на частоту шины 133 МГц, позволит увеличить общую производительность компьютера.
Аналогичные исследования по разработке и выпуску высокопроизводительных чипсетов ведутся такими фирмами, как SiS и VIA.
Данные работы поддержаны фирмами-производителями материнских плат.
Фирмы IBM, Hewlett-Packard, Compaq предложили новый стандарт для шины PCI. Условное название для шины - PCIX, рабочая частота шины - 133 МГц. Это позволит увеличить скорость передачи данных до 1 Гбайт/с.
Современные вычислительные системы характеризуются:
□ стремительным ростом быстродействия микропроцессоров и некоторых внешних устройств (так, для отображения цифрового полноэкранного видео с высоким качеством необходима пропускная способность 22 Мбайт/с);
□ появлением программ, требующих выполнения большого количества интерфейсных операций (к примеру программы обработки графики в Windows, мультимедиа).
В этих условиях пропускной способности шин расширения, обслуживающих одновременно несколько устройств, оказалось недостаточно для комфортной работы пользователей, поскольку компьютеры стали подолгу ʼʼзадумыватьсяʼʼ. Разработчики интерфейсов пошли по пути создания локальных шин, подключаемых непосредственно к шине МП, работающих на тактовой частоте МП (но не на внутренней рабочей его частоте) и обеспечивающих связь с некоторыми скоростными внешними по отношению к МП устройствами: основной и внешней памятью, видеосистемами и т. д.
Сейчас существуют три базовых стандарта универсальных локальных шин: VLB, PCI и AGP.
Шина VLB (VL-bus, VESA Local Bus) представлена в 1992 году ассоциацией стандартов видеоэлектроники (VESA - торговая марка Video Electronics Standards Association) и в связи с этим часто ее называют шиной VESA. Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины МП для связи с видеоадаптером и реже - с жестким диском, платами мультимедиа, сетевым адаптером. Разрядность шины для данных - 32 бита͵ для адреса - 30, реальная скорость передачи данных по VLB - 80 Мбайт/с, теоретически достижимая - 132 Мбайт/с (в версии 2 - 400 Мбайт/с).
Недостатки шины VLB:
□ ориентация только на МП 80386, 80486 (не адаптирована для процессоров класса Pentium);
□ жесткая зависимость от тактовой частоты МП (каждая шина VLB рассчитана только на конкретную частоту до 33 МГц);
□ малое количество подключаемых устройств - к шине VLB может подключаться только 4 устройства;
□ отсутствует арбитраж шины - бывают конфликты между подключаемыми устройствами.
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, соединение внешних компонентов) - самый распространенный и универсальный интерфейс для подключения различных устройств. Разработана в 1993 году фирмой Intel. Шина PCI является намного более универсальной, чем VLB; допускает подключение до 10 устройств; имеет свой адаптер, позволяющий ей настраиваться на работу с любым МП от 80486 до современных Pentium. Тактовая частота PCI - 33 МГц, разрядность - 32 разряда для данных и 32 разряда для адреса с возможностью расширения до 64 бит, теоретическая пропускная способность 132 Мбайт/с, а в 64-битовом варианте - 264 Мбайт/с. Модификация 2.1 локальной шины PCI работает на тактовой частоте до 66 МГц и при разрядности 64 имеет пропускную способность до 528 Мбайт/с. Осуществлена поддержка режимов Plug and Play, Bus Mastering и автоконфигурирования адаптеров.
Конструктивно разъем шины на системной плате состоит из двух следующих подряд секции по 64 контакта (каждая со своим ключом). С помощью этого интерфейса к материнской плате подключаются видеокарты, звуковые карты, модемы, контроллеры SCSI и другие устройства. Как правило, на материнской плате имеется несколько разъемов PCI. Шина PCI, хотя и является локальной, выполняет и многие функции шины расширения. Шины расширения ISA, EISA, MCA (а она совместима с ними) при наличии шины PCI подключаются не непосредственно к МП (как это имеет место при использовании шины VLB), а к самой шине PCI (через интерфейс расширения). Благодаря такому решению шина является независимой от процессора (в отличие от VLB) и может работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней за запросами. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, загрузка шины процессора существенно снижается. К примеру, процессор работает с системной памятью или с кэш-памятью, а в это время по сети на жесткий диск пишется информация. Конфигурация системы с шиной PCI показана на рис. 5.8.
Шина AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей
Глава 5. Микропроцессоры и системные платы
выход непосредственно на системную память. Разработана шина на базе стандарта PCI v2.1. Шина AGP может работать с частотой системной шины до 133 МГц и обеспечивает высочайшую скорость передачи графических данных. Ее пиковая пропускная способность в режиме четырехкратного умножения AGP4x (передаются 4 блока данных за один такт) имеет величину 1066 Мбайт/с, а в режиме восьмикратного умножения AGP8x - 2112 Мбайт/с. По сравнению с шиной PCI, в шине AGP устранена мультиплексированность линий адреса и данных (в PCI для удешевления конструкции адрес и данные передаются по одним и тем же линиям) и усилена конвейеризация операций чтения-записи, что позволяет устранить влияние задержек в модулях памяти на скорость выполнения этих операций.
Рис. 5.8. Конфигурация системы с шиной PCI
Шина AGP имеет два режима работы: DMA
и Execute.
В режиме DMA основной памятью является память видеокарты. Графические объекты хранятся в системной памяти, но перед использованием копируются в локальную память карты. Обмен ведется большими последовательными пакетами. В режиме Execute системная память и локальная память видеокарты логически равноправны. Графические объекты не копируются в локальную память, а выбираются непосредственно из системной. При этом приходится выбирать из памяти относительно малые случайно расположенные куски. Поскольку системная память выделяется динамически, блоками по 4 Кбайт, в данном режиме для обеспечения приемлемого быстродействия предусмотрен механизм, отображающий последовательные адреса фрагментов на реальные адреса 4-килобайтовых блоков в системной памяти. Эта процедура выполняется с использованием специальной таблицы (Graphic Address Re-mapping Table или GART), расположенной в памяти. Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема, в который устанавливается AGP-видео-адаптер.
Размещено на реф.рф
Конфигурация системы с шиной AGP показана на рис. 5.9.
Внутримашинные системный и периферийный интерфейсы
Рис. 5.9. Конфигурация системы с шиной AGP
Все сказанное выше в отношении шин обобщается в табл. 5.4. Таблица 5.4. Основные характеристики шин
Локальные шины - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Локальные шины" 2017, 2018.
Предположим, что Вы так же, как и я не опытны в выборе шин для своего автомобиля и это руководство по подбору шин поможет вам во-первых, разобраться в терминах, а во-вторых выбрать именно те шины, что требуются для Вашего автомобиля.
Покупка шин
Прежде всего, необходимо определить, шины какой категории вам нужны. Шоссейные, зимние, всесезонные, скоростные или всесезонные скоростные.
Шоссейные шины (Highway) разработаны для движения по мокрой или сухой дороге с твердым покрытием. Использование таких шин зимой на льду или на снегу недопустимо, поскольку они не обладают необходимыми сцепными свойствами.
Зимние шины (SNOW или MUD + SNOW - M+S) шины обеспечивают максимальное сцепление с дорогой при движении по снегу и льду. Протектор имеет характерный рисунок, обеспечивающий отвод снега из зоны пятна контакта, и отличается повышенными сцепными свойствами, а применение специальных компонентов в резиновых смесях способствует сохранению их свойств даже при очень низких температурах. Однако улучшение сцепных свойств обычно сопровождается снижением управляемости на сухом покрытии в результате повышенного внутреннего трения, а также более высоким уровнем шума при движении и достаточно быстрым износом протектора.
Всесезонные шины (ALL SEASON или ALL WEATHER) шины сочетают отличные сцепные свойства на мокрой или заснеженной дороге с достаточной управляемостью, комфортом при движении и износоустойчивостью протектора. Не стоит обольщаться, если Вы встретите недорогую покрышку с подобной маркировкой (всесезонная или всепогодная), т.к. такие шины изготовлены по стандартам стран, в которых климатические условия на протяжении года далеки от украинских.
Скоростные шины (PERFORMANCE) шины созданы для применения на автомобилях высокого класса. Такие шины призваны обеспечить повышенные сцепные свойства и более высокий уровень управляемости. Кроме того, вследствие особых условий эксплуатации, скоростные шины должны противостоять значительным температурным нагрузкам. Автомобилисты, покупающие скоростные шины, обычно готовы принять определенные неудобства, связанные с меньшим комфортом и быстрым износом, в обмен на прекрасную управляемость и сцепление с дорожным полотном.
Всесезонные скоростные шины (ALL SEASON PERFORMANCE) шины созданы специально для тех, кому требуются улучшенные скоростные характеристики при эксплуатации автомобиля круглый год, включая движение по льду и снегу. Создание таких шин стало возможным только благодаря современным технологиям, появившимся в последние несколько лет.
Для одного автомобиля подходит несколько типоразмеров. Это связано с тем, что для эксплуатации в зимний период рекомендуется устанавливать покрышки с меньшей шириной профиля, а в летний - наоборот. В любом случае шины рекомендованных типоразмеров имеют приблизительно одинаковую длину окружности по внешнему диаметру, что не приводит к искажениям показаний спидометра и счетчика километража.
Важно знать, что при расчетах рекомендованного типоразмера шин изготовитель Вашего автомобиля учитывает практически все его технические характеристики, в том числе массу, динамику разгона, максимальную скорость, склонность к боковым заносам и т.д. Поэтому, устанавливая рекомендованный типоразмер, Вы обеспечиваете себя максимально возможной гарантией безопасной и комфортной езды. Для того чтобы правильно выбрать шины, необходимо установить, в каких условиях предполагается эксплуатировать автомобиль. Задайте себе несколько вопросов. Какой климат в той местности, где Вы живете? Проводите ли Вы больше времени, передвигаясь по городу или шоссе? Чем больше вопросов, тем легче выбор.
Информацию о шинах подходящей размерности Вы можете найти в руководстве по эксплуатации автомобиля или на наклейке, приклеенной к торцевой части двери, внутренней поверхности перчаточного ящика или дверце топливного бака.
Маркировка шин
На боковинах шины содержится вся необходимая информация. Практически все, что Вам нужно знать о шине, нанесено на ее боковую поверхность. Если Вы посмотрите боковину любой шины, то обнаружите там бук-венно-цифровой код, который может выглядеть, например, так: 235/70R16 105Н. Каждая буква и цифра заключают в себе важную информацию, позволяющую определить, подходит ли данная шина к Вашему автомобилю.
В некоторых случаях перед буквенно-цифровым кодом приводятся дополнительные буквы, обозначающие тип автомобиля, для которого предназначена шина. Так, буква "Р" ставится на шинах, предназначенных для легковых (Passenger), a "LT" - малых коммерческих (Light Trucks) автомобилей. Первое число кода, в нашем случае 235, - общая ширина шины в миллиметрах. Второе число, в нашем случае 70 - серия шины, или отношение высоты профиля шины к его ширине. В приведенном выше обозначении высота шины составляет 70% ее ширины. Далее, как правило, следует буква "R", означающая, что шина - радиальная (Radial).
Следующее число - 16 - обозначает посадочный диаметр обода, выраженный в дюймах. В данном примере - 16 дюймов. Последние число и буква 105 И отражают эксплуатационные характеристики, на которые рассчитана данная шина, - индекс нагрузки и индекс скорости.
Итак, повторим пройденное. Шина с обозначением 235/70R16 105Н имеет ширину в 235 мм, серию 70, является радиальной, соответствует колесу с диаметром обода 16 дюймов, индекс нагрузки ее равен 105 (нагрузка в 925 кг), а индекс скорости - Н (скорость до 210 км/ч). Важно также помнить, что написание обозначения характеристик шин могут несколько отличаться от приведенного выше примера у разных производителей вследствие различных подходов к сертификации.
Кроме вышеперечисленных, существуют другие обозначения, несущие массу полезной информации. Зная эти несложные обозначения, любой автовладелец без труда сможет приобрести и правильно эксплуатировать автошины.
TUBE TYPE - камерная конструкция.
TUI - бескамерная конструкция.
TR - коэффициент износоустойчивости, определяется по отношению к "базовой шине", для которой он равен 100.
TRACTION A - коэффициент сцепления, имеет значения А, В, С. Коэффициент А имеет наибольшую величину сцепления в своем классе.
Е17 - соответствие европейским стандартам.
DOT - соответствие стандартам США.
M+S (грязь и снег), Winter (зима), Rain (). Water или Aqua (вода), All Season North America (всесезонная для Северной Америки) и т.п. - шины, предназначенные для эксплуатации в конкретных условиях.
PLIES: TREAD - состав слоя протектора.
SIDEWALL - состав слоя боковины.
MAX LOAD - максимальная нагрузка, кг/английские фунты.
MAX PRESSURE - максимальное внутреннее давление в шине, КПа.
ROTATION - направление вращения.
Left (шина устанавливается на левую сторону автомобиля), Right (шина устанавливается на правую сторону автомобиля). Outside или Side Facing Out (внешняя сторона установки), Inside или Sido Facing Inwards (внутренняя сторона установки) - для шин с асимметричным рисунком протектора.
DA (штамп) - незначительные производственные дефекты не препятствующие нормальной эксплуатации.
TWI D - указатель индикатора износа проектора. Сам индикатор представляет собой выступ на дне канавки протектора. Когда протектор стирается до уровня этого выступа, шину пора менять.
GREAT BRITAIN -страна-производитель.
TEMPERATURE A - температурный режим, показатель, характеризующий способность шины противостоять температурным воздействиям. Он, как и предыдущий, подразделяется на три категории А, В и С.
Расшифровка индексов нагрузки
Индекс допустимой нагрузки(или индекс грузоподъемности, также называют коэффициентом нагрузки) - это условный параметр. Некоторые производители шин расшифровывают его: на шине может быть написано полностью Max Load (максимальная нагрузка) и указана двойная цифра в килограммах и английских фунтах.
Некоторые модели предусматривают разную нагрузку на шины, установленные на передних и задних осях. Индекс нагрузки представляет собой число от О до 279, соответствующее нагрузке, которую способна выдержать шина при максимальном внутреннем давлении воздуха. Существует специальная таблица индексов нагрузок, по которой определяется ее максимальное значение. Так, например, значение индекса 105 соответствует максимальной нагрузке в 925 кг.
Индексы нагрузки и скорости
На большинстве шин указаны эксплуатационные характеристики, такие, как индекс нагрузки (число) и скорости (буква). Ниже приведена таблица индексов нагрузки и скорости с указанием соответствующих значений.
Буквенные индексы скорости
Индекс максимально допустимой скорости - это допустимый предел скоростного режима, при котором допускается эксплуатация шины. Наносится на боковину покрышки в виде буквенного обозначения латинским шрифтом. Индекс скорости шины обозначается буквой, соответствующей максимальной скорости, на эксплуатацию при которой сертифицирована данная шина.
Так же, как и в случае с индексом нагрузки, существует таблица значений индекса скорости с показателями от А (минимальное значение) до Z (максимальное значение). Правда, с одним исключением: буква Н выпадает из последовательности и находится между U и V, соответствуя скорости до 210 км/ч. Индекс "Q" соответствует минимальной скорости для легковых автомобилей, а "V" применяется для шин, сертифицированных для скоростей до 240 км/ч.
Система условной классификации качества шин
Помимо описанных выше характеристик, на боковину шины могут быть нанесены условные показатели качества шин, относящиеся к так называемой Системе условной классификации качества шин.
Показатель износа
Показатель износа является важнейшей характеристикой, показывающей, как долго Ваша шина останется работоспособной. Протектор каждой шины подвержен износу и очень важно не пропустить тот момент, когда он достиг критического уровня и шина уже не может обеспечить должную безопасность.
Каждая новая модель шины проходит тестирование по официально установленной методике, и ей присваивается показатель износа протектора, который теоретически соответствует продолжительности "жизни" шины. ВАЖНО ПОМНИТЬ, что показатель износа является теоретической величиной и не может быть напрямую связан с практическим сроком эксплуатации шины, на который значительное влияние оказывают дорожные условия, стиль вождения, соблюдение рекомендаций по давлению, регулировка углов схода-развала автомобиля и ротация колес. Показатель износа представлен в виде числа от 60 до 620 с интервалом в 20 единиц. Чем выше его значение, тем дольше выдерживает протектор при испытаниях по установленной методике.
Показатель сцепления
Показатель сцепления определяет тормозные свойства шины. Они измеряются путем тестирования при прямолинейном движении на мокрой поверхности. Для обозначения показателя сцепления используются буквы от "А" до "С", при этом "А" соответствует максимальному его значению.
Температурная характеристика
Температурная характеристика показывает способность шины выдерживать температурный режим, который позволяет сохранять характеристики шин, заложенные заводом-изготовителем, в зависимости от климатических условий эксплуатации. Этот показатель является одним из важных вследствие того, что шины, изготовленные из резины и других материалов, меняют свойства под воздействием высоких температур. В случае с температурной характеристикой также используют буквенный индекс от "Л" до "С", где "А" соответствует максимальному сопротивлению к нагреву. Поэтому, зимние шины, как правило, мягче летних и не "дубеют" с понижением температуры, летом же они, наоборот, начинают "таять". Рисунок протектора зимних шин намного грубее, со множеством специальных углублений - ламелей, на боковине обычно имеется маркировка M+S (Mud + Snow) - грязь и снег и/или Winter - зима. Таким образом, на данный момент разделение шин на летние и зимние носит ярко выраженный характер. Хотя некоторые производители применяют технологии выпуска шин, пригодных для любых климатических условий, но такие шины пока далеки от совершенства.
Максимальная нагрузка, максимальное внутреннее давление
Для легковых шин обозначения максимальной нагрузки и максимального давления определяют максимальный вес, который можно перевозить при максимальном внутреннем давлении в шине. Для шин малых коммерческих автомобилей показатели максимальной нагрузки и давления прямо пропорциональны.
Маркировка DOT
Маркировка DOT является чем-то вроде "отпечатка пальцев" шины. Ее наличие говорит о том, что данная шина соответствует нормам безопасности шин Транспортного Департамента США (Department of Transportation) и допущена к эксплуатации. DOT - это Американская система сертификации. На покрышках, поставляемых на российский рынок, чаще всего встречается метка Е, которая свидетельствует о соответствии европейским стандартам. Такие метки могут встречаться как вместе, так и по отдельности, все зависит от страны-изготовителя. Для примера рассмотрим следующую маркировку: DOT M5H3 459Х 064. Первые буквы и цифры, следующие за аббревиатурой DOT, служат для обозначения фирмы-производителя и заводского кода. Третья, четвертая и пятая буквы, 59Х, обозначают код типоразмера, которым по выбору специфицируют шины их производители для указания их размера и некоторых характеристик. Последние три цифры указывают на дату изготовления: первые две относятся к неделе, а последняя к году производства. Так, 064 значит, что шина была изготовлена в шестую неделю 1994 года. Все шины должны соответствовать как международным, так и российским стандартам.
Индекс давления
Уровень внутреннего давления в шине оказывает влияние на эксплуатационные характеристики Вашего автомобиля. Даже самые качественные шины не справятся со своей задачей, если будут работать при неправильно установленном давлении. Его точное значение зависит от типа автомобиля и, в определенной степени, от выбора водителя. Рекомендованное для данного типа автомобиля давление обычно указано в наклейке на торцевой части двери или стойки салона, или на внутренней поверхности перчаточного ящика и крышки топливного бака.
Большинство новых моделей шин имеют направленный (стреловидный) рисунок протектора. Считается, что такой тип рисунка обладает лучшими характеристиками по сравнению с обычным. Особенно это проявляется в критических дорожных условиях. Направление вращения колеса обозначается стрелкой с надписью Rotation. Рисунок также может быть асимметричным, т.е. покрышки выпускаются левые и правые и устанавливаются на соответствующую сторону автомобиля. Такие шины имеют маркировку Left - левая или Right - правая. Внешняя сторона установки обозначается: utside или Side Facing Out а внутренняя: Inside или Side Facing Inwards. Асимметричный рисунок применяется при производстве шин с высокими скоростными характеристиками.
Конструкция шины
На первый взгляд все шины кажутся одинаковыми. Знание конструкции шины позволит Вам выбрать действительно подходящую модель, поскольку современные технологии серьезно улучшают управляемость, топливную экономичность и снижают износ по сравнению с показателями шин, выпущенных всего несколько лет тому назад.
Современная шина состоит из различных материалов. Современные шины представляют собой сложную конструкцию, состоящую из слоев, армированных металлическим или текстильным кордом, и протектора, созданного путем компьютерного моделирования. Все это обеспечивает наилучшее сочетание эксплуатационных характеристик для каждого типа шин.
В 1946 году компания Michelin впервые представила шину радиальной конструкции. Главное отличие радиальной шины от диагональной заключается в конструкции каркаса, который расположен под протектором и является скелетом шины.
Каркас изготавливается из прорезиненных нитей корда, набранных вместе и образующих слои. В диагональной конструкции эти слои расположены таким образом, что нити корда перекрещиваются между собой по всей окружности шины. В радиальной шине слой каркаса расположен так, что нити лежат параллельно друг другу от борта к борту по всей окружности шины. Брекерные слои завершают построение каркаса радиальной шины, охватывая его снаружи.
Диагональным шинам присуще множество недостатков и конструктивных ограничений. Поскольку нити корда перекрещиваются, при работе шины ее каркас подвержен сильному внутреннему трению. Это приводит к постоянному перегреву и преждевременному износу шины. Жесткость каркаса диагональных шин, вследствие особенности их конструкции, снижает управляемость и комфорт.
Радиальная конструкция с соответствующим расположением нитей каркаса и металлокордных брекерных слоев отличается эластичностью и способностью поглощать неровности дорожного покрытия. Одновременно с этим внутреннее трение значительно снижено, что приводит к многократному увеличению рабочего ресурса шин. Среди других преимуществ - лучшее сцепление с дорогой, повышенные управляемость и комфорт.
Эксплуатация шин
Неправильно установленная или поврежденная шина подвергает опасность Вашу жизнь. Как избежать этого? При монтаже и демонтаже шин размер шины должен в точности соответствовать посадочному диаметру обода, в противном случае ошибка может привести к взрыву шины после ее установки. Учитывая все это, доверьте монтаж и демонтаж шин профессионалам на станции техобслуживания.
Необходимо регулярно, не менее одного раза в месяц, проверять давление в каждой шине, включая запасное колесо. Отправляясь в достаточно длительное путешествие, следует всегда проверять давление. Проверку необходимо осуществлять на холодном колесе: начинать спустя как минимум три часа после остановки или до того, как автомобиль проедет 1 км. Для проверки давления всегда используйте манометр, не доверяйтесь простому осмотру колес. Не стоит также особенно доверять приборам, встроенным в шланги насосов - лучше купить автономный, показания которого гораздо точнее. Помните, любая шина со временем теряет давление - это естественный процесс. В теплую и жаркую погоду шины нужно проверять чаще, чем в холодную.
Погодные факторы
Важно учитывать факторы, влияющие на поведение шин в различных климатических условиях. Летом наибольшая опасность на дороге возникает во время дождя, причем ее величина не изменяется от того, идет ливень или моросит мелкий дождик. В первом случае не исключена возможность возникновения аквапланирова-ния, когда машина всплывает над дорогой и становится практически неуправляемой; во втором, дорога приобретает некоторые свойства обледенелого покрытия.
Для борьбы с подобного рода неприятностями производители шин выпускают модели, рисунок протектора которых снабжен множеством водоотталкивающих канавок. Некоторые шины имеют специальную маркировку, обозначающую пригодность эксплуатации шины в дождевых условиях, например. Rain - дождь, Aqua - вода и т.п.; однако, ее может и не быть, но это не означает, что шина не предназначена для таких условий. На зимней дороге наибольшую опасность для водителя представляют заснеженные участки, гололедица, также небезопасна езда по накатанному снегу и во время поземки. При изготовлении зимних шин учитываются эти и множество других факторов, фирмы-производители снабжают модели, предназначенные для эксплуатации в зимних условиях, своими последними разработками: специальными микро-ламелями, шипами различной конструкции, кроме того, состав материала, используемого при производстве зимних шин, обладает специфическими свойствами.
Не превышайте допустимый уровень нагрузки на шины, указанный с помощью индекса грузоподъемности. Чрезмерная нагрузка приводит к перегреву и к возможному разрушению внутренней структуры шины и протектора.
Изношенные шины
Высота остаточного рисунка протектора не должна быть менее 6,35 мм. Индикатор износа - полосы, проявляющиеся сквозь изношенный протектор, также сигнализируют Вам о том, что шины пора менять.
Шины, бывшие в употреблении
Не покупайте шины, бывшие в употреблении. Этого следует избегать потому, что в них могут быть серьезные внутренние повреждения, возникшие в результате эксплуатации при неблагоприятных условиях или из-за небрежности прежнего владельца.
Не буксуйте
Если Вы застряли при движении по грязи или снегу - не буксуйте. Это приводит к нагреву и перегреву шин, что может вызвать их повреждение и даже взрыв.
Балансировка шин
При правильной балансировке вес колеса равномерно распределен по всей окружности. Нарушение баланса приводит к тому, что колесо бьет, что вызывает вертикальные колебания и горизонтальную раскачку всего автомобиля. Поэтому каждый раз после монтажа шины на обод необходимо произвести балансировку колеса.
Сход-развал колес
Каждый автомобиль имеет свою уникальную схему схода-развала, когда колеса особым образом ориентированы по отношению друг к другу и к дороге для обеспечения их оптимальной реакции при работе подвески. Нарушение этой регулировки не только приводит к быстрому и неравномерному износу шин, но и снижает управляемость. Сход-развал необходимо регулярно проверять и корректировать на сервисной станции, оснащенной необходимым для этого оборудованием.
Ротация колес
Целью ротации колес является обеспечение равномерного износа шин. Если в руководстве по эксплуатации не оговорено точное значение интервала между перестановкой, меняйте шины местами каждые 10-15 тысяч километров.
Уход за шинами
Необходимо регулярно очищать шины от застревающих в протекторе предметов, которые могут его повредить. Проверяйте состояние шин не менее одного раза в месяц. Необходимо следить за возможным неравномерным износом и застрявшими в протекторе посторонними предметами. Шина, постоянно теряющая давление, должна быть снята с обода и тщательно проверена специалистом.
С повышением тактовых частот и разрядности процессоров настала насущная проблема в повышении скорости передачи данных в шинах (какой смысл использовать камень с тактовой частотой, скажем, 66 МГц, если шина работает на частоте лишь 8,33 МГц). В одних случаях, например клавиатуре или мышке, высокая скорость ни к чему. Но инженеры фирм производителей плат расширения готовы были изготовлять устройства со скоростью, которую шины не могли предоставить.
В
ыход из создавшегося положения был найден следующий: часть операций обмена данными, требующих высоких скоростей, должна осуществляться не через стандартные разъемы шины ввода/вывода, а через дополнительные высокоскоростные интерфейсы - шину процессора, примерно так же, как подключается внешний кэш.
Дело в том, что эти самые высокоскоростные интерфейсы подключаются к шине процессора. Из этого следует, что подключаемые платы будут иметь доступ непосредственно к процессору через его шину. Такая конструкция получила название локальной шины (LB, Local Bus). Локальная шина не заменяла собой прежние стандарты, а дополняла их. Рисунок демонстрирует различие между обычной архитектурой и архитектурой с локальной шиной. Между прочим, первые шины ISA как раз и были локальными, но когда их тактовая частота превысила 8 МГц, произошло разделение.
Основными шинами в компьютере по-прежнему оставались ISA или EISA, но к ним добавлялись один или несколько слотов локальной шины. Первоначально эти слоты использовались почти исключительно для установки видеоадаптеров, при этом к 1992 году было разработано несколько несовместимых между собой вариантов локальных шин, исключительные права на которые принадлежали фирмам-изготовителям.
Такое разнообразие сдерживала распространение локальных шин, поэтому Ассоциация по стандартам в области видеоэлектроники VESA (Video Electronic Standard Association), представляющая более 100 компаний, предложила в августе 1992 года свою спецификацию локальной шины VESA Local Bus (VL-bus или VLB) , которая не изменяла, а дополняла существующие стандарты. Шина VLB разработана с целью увеличить пропускную способность между основным процессором и видеокартой, для этого просто к основным шинам добавлялось несколько новых быстродействующих локальных слотов. Основная функция, для которой была предназначена новая шина, – обмен данными с видеоадаптером.
Представляла собой 32-битную шину, которая использовала третий и четвёртый разъём в виде продолжения обычного слота ISA. Шина работала на номинальной частоте 33 МГц и обеспечивала существенный прирост производительности по сравнению с ISA. В дальнейшем шину VLB стали использовать производители контроллеров жестких дисков и других устройств, требующих высокоскоростной передачи данных. Выпускались даже 100-мегабитные Ethernet контроллеры с шиной VLB. Широкое распространение шины VESA обусловила ее относительная дешевизна и совместимость “сверху вниз” со своей предшественницей – шиной ISA. Разъем VLB есть разъем ISA с “продолжением”.
Основные характеристики VL-bus таковы:
поддержка процессоров серий 80386 и 80486. Шина разработана для использования в однопроцессорных системах, при этом в спецификации предусмотрена возможность поддержки х86-несовместимых процессоров с помощью моста (bridge chip);
максимальное число bus master - 3 (не включая контроллер шины). При необходимости возможна установка нескольких подсистем для поддержки большего числа master. Несмотря на то что изначально шина была разработана для поддержки видеоконтроллеров, возможна поддержка и других устройств (например, контроллеров жесткого диска);
допускается работа шины на частоте до 66 МГц, однако электрические характеристики разъема VL-bus ограничивают ее до 50 МГц (это ограничение, естественно, не относится к интегрированным в материнскую плату устройствам);
двунаправленная (bi-directional) 32-разрядная шина данных поддерживает и 16-разрядный обмен. В спецификацию заложена возможность 64-разрядного обмена;
поддержка DMA обеспечивается только для bus masters. Шина не поддерживает специальных "инициаторов" DMA;
максимальная теоретическая пропускная способность шины 160 Мб/с (при частоте шины 50 МГц), стандартная - 107 Мб/с при частоте 33 МГц;
поддержка пакетного режима обмена (для материнских плат 80486, поддерживающих этот режим). Пять линий используется для идентификации типа и скорости процессора, сигнал Burst Last (BLAST#) используется для активизации этого режима. Для систем, не поддерживающих этот режим, линия устанавливается в 0;
использование 58-контактного разъема МСА. Максимально поддерживается 3 слота (на некоторых 50-мегагерцовых шинах возможна установка только 1 слота). Слот VL-bus устанавливается в линию за слотами ISA/EISA/MCA, поэтому VL-платам доступны все линии этих шин;
поддержка, как интегрированного кэш- процессора, так и кэша на материнской плате. Напряжение питания - 5 В. Устройства с уровнем выходного сигнала 3,3 В поддерживаются при условии, что они могут работать с уровнем входного сигнала 5 В.
Эта 32/32-разрядная шина разрабатывалась для машин с 386, 486 и Pentium процессорами. Наиболее широкое распространение шина VLB получила на материнских платах 486. На них VESA – это линии адреса, данных и управления процессора, выведенные на разъем. Это обстоятельство накладывает значительные ограничения на VLB- карты расширения – временные и нагрузочные параметры должны быть четко выдержаны. Как указано в инструкциях на многие материнские платы, число VLB- карт при тактовой частоте 25 МГц не должно превышать трех, при 33 МГц – двух, при 40 и 50 МГц – одной. В случае нарушения этих требований система будет работать нестабильно, поскольку превышена нагрузочная способность процессора.
Для оценки скорости шины можно привести следующий расчет: если карта расширения работает на частоте 50 МГц, тогда пропускная способность шины будет равна 32*50*10 6 = 1,6*10 9 Мбит/с = 200 Мбайт/с, что довольно много. Однако не следует забывать, что такая скорость почти никогда не может быть востребована, поскольку данные из видеопамяти не могут читаться с такой скоростью. Кроме того, во время обращения к VLB- карте процессор не может больше заниматься ничем, сколько бы медленным не было устройство на этой карте (например, последовательный порт).
Шина VL-bus явилась огромным шагом вперед по сравнению с ISA как по производительности, так и по дизайну. Одним из преимуществ шины являлось то, что она позволяла создавать карты, работающие с существующими чипсетами и не содержащие большого количества схем дорогостоящей управляющей логики. В результате VL-карты получались дешевле аналогичных EISA-карт. Однако и эта шина не была лишена недостатков, главными из которых являлись следующие:
ориентация на 486-й процессор. VL-bus жестко привязана к шине процессора 80486, которая отличается от шин Pentium и Pentium Pro /Pentium II.
ограниченное быстродействие. Как уже было сказано, реальная частота VL-bus - не больше 50 МГц. Причем при использовании процессоров с множителем частоты шина использует основную частоту (так, для 486DX2-66 частота шины будет 33 МГц);
схемотехнические ограничения. К качеству сигналов, передаваемых по шине процессора, предъявляются очень жесткие требования, соблюсти которые можно только при определенных параметрах нагрузки каждой линии шины. По мнению Intel, установка недостаточно аккуратно разработанных VL-плат может привести не только к потерям данных и нарушениям синхронизации, но и к повреждению системы;
ограничение количества плат. Это ограничение вытекает также из необходимости соблюдения ограничений на нагрузку каждой линии.
Популярность шины VLB продлилась до 1994 года. Главная особенность шины, которая позволяла достичь высокой производительности, послужила и причиной ухода VLB с рынка. Шина являлась прямым расширением шины 486 процессора/памяти, работающим на той же скорости, что и процессор (отсюда и имя - локальная шина - local bus). Прямое соединение означает, что подключение слишком большого числа устройств приводило к опасности создания помех самому процессору, особенно если сигналы проходили через слот. VESA рекомендовала использовать не более двух слотов на тактовых частотах 33 МГц или трёх слотов, если они использовали специальный буфер. На более высоких тактовых частотах следовало подключать не более двух устройств, а на частоте 50 МГц оба устройства VLB должны быть встроены в материнскую плату.
Поскольку шина VLB работает синхронно с процессором, увеличение частоты процессора приводило к появлению проблем с периферией VLB. Чем быстрее должна была работать периферия, тем она дороже стоила по причине трудностей, связанных с производством высокоскоростных компонент. Лишь немногие устройства VLB поддерживали скорость выше 40 МГц.
XT-Bus – шина архитектуры XT – первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного (1 Мб) адресного пространства (обозначается как "разрядность 8/20"), работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в общем случае невозможно. Конструктивно оформлена в 62-контактних разъемах.
ISA (Industry Standard Architecture, архитектура промышленного стандарта) – основная шина на компьютерах типа PC AT (другое название – AT-Bus). Является расширением XT-Bus, разрядность – 16/24 (16 Мб), тактовая частота – 8 МГц, предельная пропускная способность – 5.55 Мб/с. Разделение IRQ также невозможно. Возможна нестандартная организация Bus Mastering, но для этого нужен запрограммированный 16-разрядный канал DMA. Конструктив – 62-контактный разъем XT-Bus с прилегающим к нему 36-контактным разъемом расширения.
EISA (Enhanced ISA, расширенная ISA) – функциональное и конструктивное расширение ISA. Внешне разъемы имеют такой же вид, как и ISA, и в них могут вставляться платы ISA, но в глубине разъема находятся дополнительные ряды контактов EISA, а платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов. Разрядность – 32/32 (адресное пространство – 4 Гб), работает также на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность – 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств к шине, позволяет автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA.
MCA (Micro Channel Architecture, микроканальная архитектура) – шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной другой, разрядность – 32/32, (базовая - 8/24, остальные – в качестве расширений). Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и автоматическую конфигурацию, синхронная (жестко фиксирована длительность цикла обмена), предельная пропускная способность – 40 Мб/с. Конструктив – одно-трехсекционный разъем (такой же, как у VLB). Первая, основная, секция – 8-разрядная (90 контактов), вторая – 16-разрядное расширение (22 контакта), третья – 32-разрядное расширение (52 контакта). В основной секции предусмотрены линии для передачи звуковых сигналов. Дополнительно рядом с одним из разъемов может устанавливаться разъем видеорасширения (20 контактов). EISA и MCA во многом параллельны, появление EISA было обусловлено собственностью IBM на архитектуру MCA.
VLB (VESA Local Bus, локальная шина стандарта VESA) – 32-разрядное дополнение к шине ISA. Конструктивно представляет собой дополнительный разъем (116-контактный, как у MCA) при разъеме ISA. Разрядность – 32/32, тактовая частота – 25..50 МГц, предельная скорость обмена – 130 Мб/с. Электрически выполнена в виде расширения локальной шины процессора – большинство входных и выходных сигналов процессора передаются непосредственно VLB-платам без промежуточной буферизации. Из-за этого возрастает нагрузка на выходные каскады процессора, ухудшается качество сигналов на локальной шине и снижается надежность обмена по ней. Поэтому VLB имеет жесткое ограничение на количество устанавливаемых устройств: при 33 МГц – три, 40 МГц – два, и при 50 МГц – одно, причем желательно интегрированное в системную плату.
PCI (Peripheral Component Interconnect, соединение внешних компонент) – развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность – 32/32 (расширенный вариант – 64/64), тактовая частота – до 33 МГц (PCI 2.1 – до 66 МГц), пропускная способность – до 132 Мб/с (264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц и 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц), поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. Количество разъемов шины на одном сегменте ограничего четырьмя. Сегментов может быть несколько, они соединяются друг с другом посредством мостов (bridge). Сегменты могут объединяться в различные топологии (дерево, звезда и т.п.). Самая популярная шина в настоящее время; используется также на компьютерах, отличных от IBM-совместимых. Разъем похож на MCA/VLB, но чуть длиннее (124 контакта). 64-разрядный разъем имеет дополнительную 64-контактную секцию с собственным ключом. Все разъемы и карты к ним делятся на поддерживающие уровни сигналов 5 В, 3.3 В и универсальные; первые два типа должны соответствовать друг другу, универсальные карты ставятся в любой разъем.
Существует также расширение MediaBus , введенное фирмой ASUSTek – дополнительный разъем содержит сигналы шины ISA.
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association, ассоциация производителей плат памяти персональных компьютеров) – внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Другое название модуля PCMCIA – PC Card. Предельно проста, разрядность – 16/26 (адресное пространство – 64 Мб), поддерживает автоконфигурацию, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера. Конструктив – миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту при включенном питании компьютера.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Архитектура системных плат
Одной из главных микросхем системной платы является микросхема bios это основная система ввода вывода basic input output system зашитая в пзу.. обычно на системной плате установлено только пзу с системным main system.. обычно bios для современных системных плат разрабатывается одной из специализирующихся на этом фирм однако некоторые..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
