T.10.Magistrala

Magistrala (ang. bus) – zespół linii oraz układów przełącz ających służących do przesyłania sygnałów  między połączonymi urządzeni ami w systemach mikroprocesorowych, złożony z trzech współdziałających szyn: W zależności od zastosowanej technologi magistrala może przesyłąć dane w sposób równoległy lub szeregowy, a w zależności od zastosowanego sposobu kontroli przepływu danych może być asynchroniczna i synchroniczna.

Parametry magistrali Szerokość oznacza liczbę jednocześnie wysyłanych bitów w jednostce czasu Szybkość określa jak szybko dane mogą być przesyłane przez ścieżki magistrali. Wyrażana jest w hercach(Hz) lub krotnościach tej jednostki Szerokość – jeżeli magistrala wysyła jednoczesnie 32-bity to mówimy ze jest to magistrala 32bitowa a jej szerokość wynosi32 bity

Do grupy magistrali umożliwiających komunikację CPU z pozostałymi komponentami zaliczamy: Magistralę danych Magistralę adresową Magistralę pamięci Magistralę sterującą

Magistrala danych umożliwia wymianę danych między mikroprocesorem a chipsetem znajdującym się na płycie głównej. Obecnie wyróżniamy 3 rozwiązania: Magistralę FSB Magistralę Hyper Transport Magistralę QPI

Magistrala adresowa połączenie między jednostką centralną i pamięcią, które przenosi adres z/do miejsc, gdzie jednostka centralna chce czytać lub pisać. Liczba bitów szyny adresowej określa maksymalną wielkość pamięci, do jakiej procesor ma dostęp.

Magistrala sterująca Odpowiada za przesyłanie sygnałów sterujących między mikroprocesorem , pamięcią RAM i pozostałymi urządzeniami I/O. Określają jaki rodzaj operacji ma wykonać układ współpracujący (np. odczyt lub zapis pamięci).

Magistrala pamięci Łączy mikroprocesor z pamięcią operacyjną RAM, umożliwiając wymianę danych. P zaadresowaniu konkretnych komórek następuje proces zapisu lub odczytu danych przez centralną jednostkę obliczeniową. W architekturze DIP w komunikacji między RAM-em a mikroprocesorem pośredniczy mostek północny chipsetu, który zawiera zintegrowany kontroler pamięci. Dane sa przeysłane za pomocą wydzielonych ścieżek z magistrali FSB. Procesory ze zintegrowanym kontrolerem pamięci są połączone bezpośrednio z pamięcią operacyjną za pomocą magistrali pamięci.

Rodzaje gniazd rozszerzeń ISA (16-bitowa) 8MHz PCI (32-bitowa) 33MHz AGP (32-bitowa) 66MHz AMR CNR PCI Express

ISA (Industry Standard Architecture – standardowa architektura przemysłowa) to standard magistrali oraz złącza kart rozszerzeń dla komputerów osobistych, wprowadzony w roku 1984, jako ulepszenie architektury IBM PC/XT do postaci szesnastobitowej. Służy do przyłączania kart rozszerzeń do płyty głównej. Jedną z odmian złącza ISA jest PCMCIA

Parametry szyna danych 16-bitowa lub 8-bitowa szyna adresowa 24-bitowa teoretyczna szybkość 8 Mb/s (efektywna w granicach od 1,6 Mb/s do 1,8 Mb/s )

EISA EISA (Extended Industry Standard Architecture - Rozszerzona Standardowa Architektura Przemysłowa) - magistrala danych zaprojektowana specjalnie dla 32-bitowych komputerów 80386. Taktowana jest zegarem 8,33 MHz i dlatego jest kompatybilna z ISA. Prędkość transmisji danych: 33 MB/s. Obsługuje standard Plug&Play w przeciwieństwie do ISA.

Plug&Play

PCI PCI (Peripheral Component Interconnect) - magistrala komunikacyjna w komputerach PC. Po raz pierwszy została zaprezentowana w czerwcu 1992 r. Nie ma znaczenia czy w gnieździe jest karta sterownika dysków (np. SCSI), sieciowa czy graficzna. Każda karta, pasująca do gniazda PCI, funkcjonuje bez jakichkolwiek problemów, gdyż sygnały i przeznaczenie poszczególnych styków gniazda są znormalizowane. Przy częstotliwości taktowania 33 MHz i szerokości 32 bitów magistrala PCI osiąga szybkość transmisji 132 MB/s. Szerokość szyny adresowej i danych procesorów 64 bitowych zmiany nie wpływają na architekturę PCI a jedynie podwaja się przepustowość do 264 MB/s.

Karty dołączone do szyny PCI mogą się komunikować nawet bez udziału mikroprocesora, dzięki czemu wzrasta efektywność jego użytkowania W standardzie PCI zdefiniowano tzw. gniazdo wspólne (shared slot). Jest to gniazdo, które może być wykorzystane z kartami przystosowanymi do magistral ISA, EISA czy MCA. Istotną cechą architektury PCI jest jej skalowalność: w jednym i tym samym komputerze może być równolegle lub szeregowo połączonych kilka magistral PCI. Istotną cechą PCI jest wysoka zgodność pomiędzy poszczególnymi wersjami PCI, jak i rozwiązań pochodnych (PCI X), urządzenia mogą pracować zarówno w starszych jak i nowszych gniazdach, pod warunkiem że są dopasowane napięciowo (warianty 3.3V i 5V).

Parametry magistrali PCI Obługa Plug&Play Liczba styków gniazda PCI - 120 Przepustowość dzieli się na liczbę kart podłączonych w gniazdach

AGP AGP (Accelerated Graphics Port , Advanced Graphics Port) to rodzaj zmodyfikowanej PCI opracowanej przez firmę Intel. Jest to 32-bitowa magistrala PCI zoptymalizowana do szybkiego przesyłania dużych ilości danych pomiędzy pamięcią operacyjną a kartą graficzną. Szerokość magistrali: 32 bity Maksymalna ilość urządzeń: 1 urządzenie/slot Maksymalna przepustowość: 2133 MB/s Maksymalna moc jaką może pobierać karta poprzez slot AGP to 35 - 40W. Rodzaje portów AGP: AGP 1.0 - napięcie sygnalizujące 3.3V oraz mnożniki 1x oraz 2x AGP 2.0 - napięcie sygnalizujące 1.5V oraz mnożniki 1x, 2x oraz 4x AGP 3.0 - napięcie sygnalizujące 0.8V oraz mnożniki 4x oraz 8x

Rodzaje kart AGP: AGP 1x, używa kanału 32-bitowego działającego z taktowaniem 66 MHz, co daje maksymalny transfer 264 MB/s równy dwukrotnemu transferowi 132 MB/s dostępnemu w magistrali PCI działającej przy taktowaniu 33 MHz/32-bit; napięcie sygnału 3.3 V. AGP 2x, używa kanału 32-bitowego przy taktowaniu 66 MHz z podwójną przepływnością, prowadzącą do transferu 533 MB/s; napięcie sygnału 3.3 V. AGP 4x, używa kanału 32-bitowego przy taktowaniu 66 MHz z poczwórną przepływnością, co prowadzi do transferu maksymalnego 1066 MB/s (1 GB/s); napięcie sygnału 1.5 V. AGP 8x, używa kanału 32-bitowego przy taktowaniu 66 MHz z ośmiokrotną przepływnością, co prowadzi do transferu maksymalnego 2112 MB/s (2 GB/s); napięcie sygnału 0.8 V

Obsługa standardu Plug&Play

AGP

AMR, CNR i AMR AMR (Audio/Modem Riser) mało popularne rozwiązania Intela stosowane przez pewien czas dla tanich modemów i kart muzycznych. Powyższe magistrale umożliwiały przejęcie części pracy przez procesor, dzięki czemu cena tego typu kart mogła się bardzo obniżyć. CNR (Communications nad Networking Riser) rozwiązania Intela zastępujące AMR do modemu, kart sieciowych i muzycznych. Obsługuje w pełni mechanizm Plug and Play. ACR (Advanced Communications Riser) powstało z inicjatywy AMD, VIA, Ali i NVIDIA w odpowiedzi na CNR jest to przesunięte i odwrócone o 180⁰ gniazdo PCI

PCI-Express PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express), skrót PCIe, PCI-E, PCI-s, Game-p, 3GlO [3rd Generation I/O])− połączenie Punkt-Punkt (jak HyperTransport), służące do instalacji kart rozszerzeń w płycie głównej. Zastąpiła ona magistrale PCI oraz AGP. PCI-Express jest magistralą w topologii typu Point-to- Point, co powoduje niekompatybilność ze zwykłym PCI. Taka konstrukcja eliminuje konieczność dzielenia pasma pomiędzy kilka urządzeń − każde urządzenie PCI- Express jest połączone bezpośrednio z kontrolerem. Sygnał przekazywany jest za pomocą dwóch linii, po jednej w każdym kierunku

Maksymalny pobór energii, jaką karta graficzna może pobierać przez złącze PCI Expres, to 75 W (v1.0), 150 W (v2.0) lub 300 W (v3.0). Jeśli karta pobiera więcej energii, musi ona zostać dodatkowo zasilona przez osobny przewód zasilający (lub przez przejściówkę) z zasilacza, standardowo przewodem sześcio-, ośmiopinowym lub ich zestawem (6+8).

Częstotliwość taktowania wynosi 5. 0 GHz (v2. 0) Częstotliwość taktowania wynosi 5.0 GHz (v2.0). Przepustowość jednej linii wynosi 500 MB/s (v2.0). Urządzenia mogą jednocześnie przekazywać sygnał w obydwu kierunkach (full-duplex), w przypadku takiego wykorzystania złącza transfer może sięgać 1 GB/s (v2.0).