Wybrane bloki i magistrale komputerów osobistych (PC) Opracował: Grzegorz Cygan 2010 r. CEZ Stalowa Wola

Ogólny schemat komputera Jak widać wszystkie bloki (CPU, RAM oraz I/O) dołączone są do wspólnych magistral.

Najważniejszy bloki komputera Procesor (CPU) Pamięć (RAM, ROM) Układy wejścia - wyjścia (I/O) Bloki te połączone są elektrycznie za pomocą magistral: Danych Adresowej Sterującej

Szerokość magistrali danych Decyduje o tym jak duże liczby można przesyłać w jednym cyklu. Np.: magistralą danych o szerokości 16 b (bitów) można przesłać liczbę 11111111111111112 = 65535 (oczywiście zakładając, że liczba zakodowana jest w naturalnym systemie dwójkowym).

Szerokość magistrali adresowej Decyduje o możliwej do zaadresowania przestrzeni adresowej (maksymalnej pojemności pamięci. Pod jednym adresem w pamięci zapisany jest jeden bajt (1B) Np.: magistrala adresowa o szerokości 20 bitów pozwala na zaadresowanie 2 20 𝐵= 2 10 ⋅ 2 10 𝐵=1024⋅1024𝐵=1024𝐾𝑖𝐵=1MiB

Łącza P2P Do magistrali można dołączyć wiele układów. W nowych komputerach w celu zwiększenia przepustowości, zamiast klasycznych magistral wykonuje się połączenia typu: „punkt-punkt” (P2P). Przed analogię używa się dla nich określenia „magistrala”. W P2P dany blok jest połączony z tylko jednym blokiem. Przykładem może być PCIe (PCI Express).

Bloki komputera klasy IBM-PC

Najważniejsze elementy płyty głównej PC/XT CPU (Procesor Centralny) 8088 RAM (Pamięć główna) Zegar (Generator) KONTROLER MAGISTRAL 8288 ROM (BIOS) Kontroler DMA 8237A ZŁĄCZE ISA ZŁĄCZE ISA Kontroler przerwań sprzętowych 8259A ZŁĄCZE ISA Interfejs programowalny 8255 ZŁĄCZE ISA Programowalny układ czasowy 8253

Interfejs programowalny 8255 PROCESOR 8088 Programowalny układ czasowy 8253 ZŁĄCZE ISA - do KART ROZSZERZEŃ Kontroler przerwań 8259A  Kontroler DMA 8237A PODSTAWKA ROM (BIOS) PODSTAWKI PAMIĘCI OPERACYJNEJ

Elementy płyty głównej „współczesnego” peceta CPU (Procesor Centralny) Układ grafiki MOSTEK PÓŁNOCNY RAM (Pamięć operacyjna) MOSTEK POŁUDNIOWY DYSKI TWARDE ROM (BIOS)

PODSTAWKA PROCESORA ZŁĄCZA DIMM: PAMIĘĆ OPERACYJNA ZŁĄCZA ATA: DYSKI TWARDE MOSTEK PÓŁNOCNY z radiatorem ZŁĄCZE AGP: KARTA GRAFICZNA MOSTEK POŁUDNIOWY ZŁĄCZA PCI: KARTY ROZSZERZEŃ ROM (BIOS)

CPU (central processing unit) Procesor centralny, procesor lub mikroprocesor Mikroprocesor to procesor wykonany w technologii mikroelektronicznej, czyli procesor każdego komputera jest mikroprocesorem. W komputerach IBM-PC/XT był procesor 8088(uproszczona wersja procesora 8086) W kolejnych komputerach pojawiały się m in. 80286, 80386, 80486, Pentium, Na karcie graficznej znajduje się GPU – procesor graficzny

Chipset Mostek północny Łączy elementy wymagające dużej przepustowości: procesor, pamięć, układ graficzny, kartę sieciową standardu Gigabit Ethernet Mostek południowy Łączy elementy nie wymagające dużych przepustowości, np: urządzenia PCI, dyski twarde

Interfejsy

Klasyfikacja interfejsów ze względu na liczbę łączonych układów: Magistrala, szyna więcej niż dwa układy P2P, punkt z punktem dokładnie dwa układy ze względu na liczbę jednocześnie przesyłanych bitów: Szeregowe (serial) 1 bit. Równoległe (parallel) 4, 8, 16, 32, itd.

Przepustowość interfejsu „transfer” b/s = bps (bit na sekundę, bit per second) Jednostka używana w interfejsach szeregowych B/s (bajt na sekundę) 1B/s = 8b/s Jednostka używana w interfejsach równoległych

FSB Front Side Bus Równoległy, P2P Łączy procesor mostkiem północnym Składa się z: Magistrali danych Magistrali adresowa Magistrali sterującej Parametry zależą od procesora

Złącza rozszerzeń ISA (8b, 16b) VLB (32b) Wymienione niżej to magistrale równoległe, chyba że podano inaczej! ISA (8b, 16b) VLB (32b) rozszerzenie magistrali ISA, używane głównie przez karty graficzne PCI (32b, 64b) zastąpił magistralę ISA AGP (64b) P2P wywodzi się z PCI, wyłącznie do kart graficznych PCI Express P2P, szeregowa wypiera PCI i AGP

Wybrane interfejsy szeregowe i ich główne zastosowania RS-232C pierwotnie do modemów, później myszek obecnie np. do programowania urządzeń sieciowych. USB (Universal Serial Bus) prawie do wszystkiego Fire Wire (IEEE 1394) kamery wideo Ethernet (IEEE 802.3) lokalne sieci komputerowe SATA dyski twarde, czytniki optyczne

Interfejs RS-232C Przepustowość: do 115200 b/s W pierwszych komputerach służył do głównie połączenia z modemem, myszki i plotera. Praktycznie wyparty przez USB, ale występuje na nowych płytach głównych (trzeba dokupić przewód).

Interfejs USB Przepustowość maksymalna (szczegółowa tabela na następnym slajdzie): 12 Mb/s (wersja 1.1) 480 Mb/s (wersja 2.0) 4,8 Gb/s (wersja 3.0) Najbardziej wszechstronne złącze cyfrowe, pozwala na dołączenie m. in.: klawiatury, myszki, drukarki, skanera, kamerki i pendrajwa.

Tryby pracy USB

Interfejs Fire Wire (IEEE1394) Przepustowość: 400 Mb/s 800 Mb/s 1600 Mb/s 3200 Mb/s Konkurencyjny w stosunku do USB, stosowany głównie do podłączenia: kamer cyfrowych, dysków twardych.

Interfejs Ethernet X Base-T Do połączenia komputerów, sieci komputerowe Przepustowość: 10 Mbps Ethernet (10 Base-T) 100 Mbps Fast Ethernet (100 Base-T) 1000 Mbps Gigabit Ethernet (1000 Base-T) ...

Przykładowe interfejsy równoległe i ich zastosowania ATA (IDE) do dysków twardych do czytników CD/DVD-ROM (ATAPI) PCMCIA do komputerów przenośnych Centronics do drukarek SCSI do dysków twardych, czytników, skanerów i innych.

Centronics (IEEE 1284) Przepustowość do 2 MB/s Głównie do drukarek, a także: ploterów, skanerów, kluczy sprzętowych do zabezpieczania programów, programatorów układów scalonych.

SCSI Przepustowość: od 5 MB/s do 320 MB/s Głównie do dysków twardych i skanerów Szerokość magistrali 8b lub 16b (w wersjach: Wide, Ultra160 i Ultra320)

Przepustowość SCSI