Komunikace v PC

Komunikace v PC

Sběrnice

IRQ a DMA

Sériové a paralelní porty

Sběrnice

Systémová sběrnice

Periferní sběrnice

Sběrnicový slot

Je určena k propojení všech komponent umístěných mimo procesor přenáší se jí nejvíce dat a je tedy základním komunikačním kanálem.

Dělení sběrnic :

Systémová sběrnice (FSB)

Umístěná na základní desce. Přes patici spojena s mikroprocesorem. Sběrnice součástí desky konstrukce závislá na výrobci – nutná kompatibilita chipsety (obvody základní desky propojující všechny prvky desky).

Existují dva základní modely:

Intel se sběrnicí FSB AMD se sběrnicí HyperTransport

Chipset základní deskyKlasické uspořádání se severním mostem (Intel)

Základním spojovacím článkem mezi mikroprocesorem a okolím je tedy chipset základní desky. Ve starším podání se skládá ze dvou částí:

North bridge (severní most) -nazývaný též System Controller

South bridge (jižní most) - Peripheral

Bus Controller

Chipset základní desky Nové uspořádání AMD K8

Z hlediska komunikace s okolím přináší jádro K8 dvě podstatné změny, které

výrazně zvyšují datovou propustnost:

Integraci paměťového řadiče

Sběrnice HyperTransport

Sběrnice HyperTransport

Datová propustnost HT

sběrnice HyperTransport Athlonů 64 je 16bitová, s taktem 800, nebo 1 000 MHz. Množství přenesených dat se spočítá takto:

při taktu sběrnice 800 MHz a šířce 16 bitů to je:

800 MHz x 2 (sběrnice pracuje na sestupné i vzestupné hraně řídicího signálu) x16 (šířka sběrnice) : 8 (převod z bitů na bajty) = 3 200 MB/s (jde o mikroprocesory pro Socket 754)

pro takt 1 000 MHz: 1 000 x 2 x 16 : 8 = 4000 MB/s (mikroprocesory pro Socket 939)

Jednotlivé prvky HT

HT Host

HT End device (Cave)

HT Tunnel

HT I/O Hub

HT Switch

HT Bridge

Periferní sběrniceZačíná v jižním mostu chipsetu a je zakončena rozšiřujícími sloty, do nichž se zasunují rozšiřující karty. Při rozšiřování počítače určitě použijeme rozšiřující sloty této sběrnice.

Parametry sběrnic:

Prvním hodnotícím kritériem je tedy typ mikro procesoru, pro nějž je sběrnice navržena, ten udává základní kritéria:

šířku datové části sběrnice šířku adresové části sběrnice

Množství dat - přenosová rychlost, je pak dána šířkou a rychlostí (frekvencí) sběrnice. Postupně se sběrnice naučily několika režimům:

Multimasteringu: kdy provoz sběrnice může řídit některá z rozšiřujících karet. režim burst, který přenáší po sobě následující data najednou (ve větší skupině), bez adresy u každého datového bloku.

Kartám zasunovaným do sběrnicových slotů musíte nastavit takové parametry, aby se domluvily s mikroprocesorem. Způsob konfigurace karet byl postupně zdokonalován, a tak i on vypovídá o kvalitě sběrnice: u nejstarších karet se parametry zadávaly ručně pomocí propojek na kartě u novějších karet ISA je k dispozici ovládací program, v němž potřebné parametry nastavíme rozšiřující karty pro sběrnici PCI používají technologii PnP

Typy sběrnic

ISA

PCI

AGP

PCI Express ( PCIe)

USB

Sběrnice ISA 8bitový slot ISA

16bitový slot ISA

její řídicí kmitočet 8,33 MHz

16 bitová šířka dat

Sběrnice PCI

Navržena pro Pentia

Oddělena od procesorové sběrnice mosty (spec. obvody)

taktovací frekvence nezávislá na frekvenci mikroprocesoru

Přinesla PnP

Dnes verze 2.X

Dnes se používá verze PCI 2.x,

jejíž chronologie je následující: PCI 2.1 dovoluje používat 32- a 64bitový protokol a dvojí napájecí napětí: 3,3V a 5V.

PCI 2.2 přinesla drobná vylepšení (hlavně v definici přenosového protokolu).

PCI 2.3 již nepodporuje 5V adaptéry.

Typ sběrnice Šířka sběrnice Propustnost

PCI 33 MHz 32 (64) bitů 133 (266) MB/s

PCI 66 MHz 32 (64) bitů 266 (533) MB/s

PCI - X 133 MHz 32 (64) bitů 533 (1066) MB/s

AGP

Typ Propustnost

AGP 1x 266 MB/s

AGP 2x 533 MB/s

AGP 4x 1066 MB/s

AGP 8x 2132 MB/s

Zvýšení výkonu od Intelu

Určena pro přenos dat do zobrazovací soustavy

Propojuje grafický adaptér přímo s North Bridge

vyhrazená sběrnice pro přenos obrazu

Sběrnice PCI Express (PCle)

Nahrazuje PCI a AGP

Přenos dat po virtualní paralelní

Podpora Hot Plug a Hot Swap

Obousměrná datová sběrnice, spojuje vždy pouze dva body

Šířka sběrnice je volitelná a liší se počtem komunikačních kanalů a rychlostí přenosu

Typ Propustnost Počet vodičů pro jeden směr

PCIe x1 250 MB/s 2

PCIe x2 500 MB/s 4

PCIe x4 1 000 MB/s 8

PCIe x8 2 000 MB/s 166

PCIe x12 3 000 MB/s 24

PCIe x16 4 000 MB/s 32

PCIe x32 6 000 MB/s 64

Topologie PCI Express

Link

Root Complex

Switch

Bridge

End point

Další sběrnice

AMR (Audio / Modem Riser )

CNR (Communication and Networking Riser )

ACR (Advanced Communi cations Riser )

Spolupráce procesor- sběrnice

Potřebuje-li periferie upoutat pozornostmikroprocesoru nebo přenést data přímo do operační paměti využije vodiče ve sběrnici určené pro řízení provozu. Po těchto vodičích periferie zašle upozornění mikroprocesoru, že s ním chce komunikovat. K tomu právě slouží přerušení.IRQ – Interrupt Request Levels

Přerušení - IRQ

Při zaslání žádosti přerušení je mikroprocesor požádán o pozornost zařízením, které vyslalo přerušení. Jde např. o stisk klávesy atd.Rozlišujeme dva druhy přerušení: Hardwarové SoftwarovéVyvolané přerušení spustí program uložený na určité adrese v paměti (adresy obslužných programů jsou zapsány ve vektorech přerušení)

Přerušení - IRQPro zpracování přerušení je určen speciální obvod – řadič přerušení (interrupt controler), který je často integrován do jednoho pouzdra s řadičem DMA.Linky po nichž jsou vysílány signály přerušeníjsou součástí sběrnice.

DMA je režim práce s rychlým přenosem dat mezi operační pamětí a periferií. Přenos dat řídí řadič DMA nikoli mikroprocesor. Linky DMA jsou integrovány do sběrnice.V PC se používá 8 kanálů DMA a stejně jako u IRQ, nesmí dvě zařízení používat stejný kanál.

DMA – Direct Memory Access

DMA – Direct Memory Access

Volba kanálu DMA se prování stejně jako u IRQ prostřednictvím PnP. Základní desky dokáží DMA sdílet.Některé kanály DMA jsou standardně přidělovány některým zařízením např:Řadič pevného disku – DMA 7Řadič disketových jednotek – DMA 2 atd.

Paralelní rozhraní LPTPůvodně určeno pro tiskárny posléze i pro další periferie.Význam LPT klesá.Konektor má 25pólů, na počítači má konektor zdířky a kabel kolíčky.SPP – Standard Parallel Port. Přenosová rychlost paralelního portu v tomto režimu je cca 150 kB/s.

Pomalejší než paralelní, ale univerzálnější prosvoji snadnou programovatelnost.Má buď 25 nebo 9 pólů. 25 pólový má stejné provedení jako paralelní, ale na počítači jsou kolíky.9 pólový je menší a na počítači má také kolíky.

Sériové rozhraní – RS 232

Sériové rozhraní – RS 232

Obr. .1: Přenos dat prostřednictvím sériového portu

USB – Universal Seriál Bus

USB je externí sběrnice počítače.Vlastnosti USB: Podporuje až 5 úrovní zařízení Zařízení může být až 5 m od rozbočovače Podpora PnP

Používá tři přenosové rychlosti: Low Speed – 1,5Mb/s – max. 3m, i nestíněný k. Full Speed – 12Mb/s – max. 5m, stíněný kabel High Speed – 480Mb/s – norma USB 2

USB – Universal Seriál BusMožnost připojení až 127 zařízení.Možnost připojení zařízení za chodu počítače.Ve vedení i dva vodiče s napájecím napětím 5Vk napájení zaříjení s odběrem do 100 mAPodpora power managementu (automatické „uspávání“ momentálně nepracujících periferií)

IEEE 1394 FireWireIEEE 1394 je sériovou externí sběrnicí, pro zařízení přenášející velké množství dat. Konektor 6pinový a 4pinový Připojení až 63 zařízení Propojení až 1023 sběrnic Podpora PnP Podpora rychlostí: S100 (98,304 Mb/s), S200 (196,608Mb/s) a S400 (393,216 Mb/s)