Počítače VII - sběrnice Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí

Počítače VII – sběrnice Sběrnice (anglicky bus) je skupina signálových vodičů, kterou lze rozdělit na skupiny řídicích, adresových a datových vodičů v případě paralelní sběrnice nebo sdílení dat a řízení na společném vodiči (nebo vodičích) u sériových sběrnic. Sběrnice má za účel zajistit přenos dat a řídicích povelů mezi dvěma a více elektronickými zařízeními. Přenos dat na sběrnici se řídí stanoveným protokolem. V případě modulární architektury elektronického zařízení nebo počítače je sběrnice po mechanické stránce vybavena konektory uzpůsobenými pro připojení modulů.

Počítače VII – sběrnice Příklady nejčastěji vyskytujících se standardů sběrnic ISA - starší typ pasivní sběrnice, šířka 8 nebo 16 bitů, přenosová rychlost < 8 MB/s PCI - novější typ „inteligentní“ sběrnice, šířka 32 nebo 64 bitů, burst režim, přenosová rychlost < 130 MB/s (260 MB/s) AGP - jednoúčelová sběrnice určená pro připojeni grafického rozhraní (karty) k systému, přenosová rychlost 260 MB/s - 2 GB/s PCI-X - zpětně kompatibilní rozšíření sběrnice PCI PCI-Express (PCIe) - nová sériová implementace sběrnice PCI USB - sériová polyfunkční sběrnice, 2 diferenciální datové vodiče + 2 napájecí vodiče 5 V/500 mA, široké použití, verze 1.1 přenosová rychlost 12 Mb/s, 2.0 přenosová rychlost 480 Mb/s a verze 3.0 teoreticky 5 Gb/s a prakticky kolem 1 Gb/s FireWire (IEEE 1394) - sériová polyfunkční sběrnice, široké použití, efistují verze 1394a – 400 Mb/s, 1394b – 800 Mb/s - nejpoužívanější a 1394c – 3200 Mb/s – po nástupu USB 3.0 nemá budoucnost

Počítače VII – sběrnice Porovnání rychlostí počítačových sběrnic Sběrnice BITy BYTy ISA 8-Bit/4.77 Mhz 9.6 Mbit/s 1.2 MB/s ISA 16-Bit/8.33 Mhz 42.4 Mbit/s 5.3 MB/s PCI 32-bit/33 MHz 1.06666 Gbit/s 133.33 MB/s PCI 64-bit/33 Mhz 2.13333 Gbit/s 273.07 MB/s PCI 32-bit/66 MHz 2.13333 Gbit/s 273.07 MB/s PCI 64-bit/66 MHz 4.26666 Gbit/s 546.13 MB/s AGP 1x 2.13333 Gbit/s 273.07 MB/s AGP 2x 4.26666 Gbit/s 546.13 MB/s AGP 4x 8.53333 Gbit/s 1.06666 GB/s AGP 8x 17.066 Gbit/s 2.133 GB/s PCI-Express (x1 link) 2.5 Gbit/s 320 MB/s PCI-Express (x4 link) 10 Gbit/s 1.25 GB/s PCI-Express (x8 link) 20 Gbit/s 2.5 GB/s PCI-Express (x16 link) 40 Gbit/s 5 GB/s PCI-Express 2.0 (x32 link) 160 Gbit/s 20 GB/s

Počítače VII – sběrnice Porovnání rychlostí počítačových sběrnic Sběrnice BITy BYTy FSB (1.6GHz, 4x400MHz) 12.8GB/s HyperTransport (800 MHz, 16-pair) 51.2 Gbit/s 6.4 GB/s HyperTransport (1 GHz, 16-pair) 64 Gbit/s 8 GB/s HyperTransport (2.6 GHz, 32-pair) 166.4 Gbit/s 20.8 GB/s QPI (2.4, 2.93 nebo 3.2 GHz, 20 pin spojů (fullduplex) 25.6 GB/s Computer buses (storage) – pro paměťová média SCSI 1 (5 MHz) 40 Mbit/s 5 MB/s Fast SCSI 2 (8 bits/10 MHz) 80 Mbit/s 10 MB/s Ultra DMA ATA 33 264 Mbit/s 33 MB/s Ultra DMA ATA 66 528 Mbit/s 66 MB/s Ultra DMA ATA 100 800 Mbit/s 100 MB/s Ultra DMA ATA 133 1.064 Gbit/s 133 MB/s Serial ATA (SATA-150) 1.2 Gbit/s 150 MB/s Serial ATA (SATA-300) 2.4 Gbit/s 300 MB/s Serial ATA (SATA-600) 4.8 Gbit/s 600 MB/s Ultra-640 SCSI (16 bits/160 MHz DDR) 5.12 Gbit/s 640 MB/s

Počítače VII – sběrnice Počítačové sběrnice (externí) Sběrnice BITy BYTy MIDI 31.25 kbit/s 3.9 kB/s Serial RS-232 max 230.4 kbit/s 28.8 kB/s Parallel (Centronics) CPP ~133 kHz 1 Mbit/s 133 kB/s USB Full Speed (USB 1.1) 12 Mbit/s 1.5 MB/s FireWire (IEEE 1394) 400 393.216 Mbit/s 49.152 MB/s USB Hi-Speed (USB 2.0) 480 Mbit/s 60 MB/s USB (USB 3.0) 5 Gbit/s 625 MB/s (teoreticky) FireWire (IEEE 1394b) 800 786.432 Mbit/s 98.304 MB/s zastaralé

Počítače VII – sběrnice FSB Front Side Bus FSB (Front Side Bus) nebo System Bus je fyzická obousměrná datová sběrnice, která přenáší veškeré informace mezi procesorem (CPU) a northbridgem. Některé počítače mají L2 nebo L3 vyrovnávací paměti, které jsou k procesoru připojeny přes Back Side Bus. Tato sběrnice a vyrovnávací paměť se připojují rychleji než přístup do paměti přes FSB. Maximální teoretická šířka pásma FSB sběrnice je určena z výsledku šířky frekvence a množství dat přenesených za časový úsek. Např: 32-bit (4-byte) šířka pásma FSB sběrnice s frekvencí 100 MHz a 4 cestným přenosem má maximální šířku pásma 1600 MB/sekundu. Množství dat přenesených za časový úsek je závislé na použité technologii GTL+ nabízí dvoucestný přenos, EV6 čryřcestný přenos a AGTL+ osmicestný.

Počítače VII – sběrnice FSB – pokračování Minulost a současnost Front side bus byla součástí počítačové architektury od doby, kdy se začalo využívat více paměti, než mohl procesor rozumně využít. Nejmodernější FSB sběrnice sloužily jako páteř mezi procesorem a čipsetem. Čipset (obvykle kombinace 2 čipů - severní a jižní můstek) je spojovacím bodem pro všechny ostatní sběrnice v systému. PCI, AGP a paměťové sběrnice jsou všechny připojeny na čipset a zpřístupňují data procházející mezi připojenými zařízeními. Tyto druhotné systémové sběrnice pracují na rychlostech odvozených od rychlosti FSB sběrnice. Rychlejší procesor může vykonávat jednotlivé instrukce rychleji. Je zbytečné, když nemůže načíst instrukce a data tak rychle, jak je může vykonat. Stane se, že procesor musí čekat. Rychlý procesor má zpožděný přístup, když je nutné připojení ostatních zařízení do FSB. Pomalá FSB může zpomalovat rychlý procesor. Název Front side bus tak, jak je tradičně znám, možná zmizí. Originálním názvem je Central connecting point for all system devices and the CPU (centrální připojovací bod pro všechna systémová zařízení a procesor). Nedávná léta byla zlomová pro rostoucí užívání jednotlivých point-to-point sběrnic.

Počítače VII – sběrnice FSB – pokračování Komponenty související s rychlostí Procesor Frekvence, se kterou procesor (CPU) pracuje, je určena použitím hodin násobících rychlost FSB. Například procesor běžící na frekvenci 550 MHz používá 100 MHz FSB sběrnici. To znamená, že interní násobič (Multiplier - hodnota, která říká procesoru, na jaké frekvenci má pracovat) je nastaven na 5,5. Procesor je nastaven na frekvenci 5,5 krát vyšší, než je frekvence FSB: 100 MHz × 5,5 = 550 MHz. Proměnnou může být rychlost FSB nebo násobiče. Proto může být dosaženo rozdílných rychlostí CPU. Rychlost (frekvence) je vyjadřována obvykle pracovní frekvencí (někdy se uvádí přímý takt sběrnice, někdy zase dvojnásobná rychlost přenosu dat). U procesorů AMD se můžeme setkat s frekvencemi FSB 100 MHz, 133 MHz, 166 MHz a 200 MHz (datově: 200, 266, 333 a 400 MHz). U procesorů firmy Intel se datová rychlost násobí čtyřikrát (133 MHz × 4 = 533 MHz FSB).

Počítače VII – sběrnice FSB – pokračování Paměť Nastavení rychlosti FSB přímo souvisí s rychlostním stupněm, který využívá paměť. Paměťová sběrnice spojuje severní můstek a RAM, stejně jako FSB spojuje CPU a severní můstek. Často tyto dvě sběrnice pracují na stejné frekvenci. Zvýšení FSB na 170 MHz znamená také běh paměti na 170 MHz, a to ve většině případů. V novějších systémech je možné vidět paměť procentuálně „4:5“. Paměť poběží 5/4 krát rychleji než FSB v této situaci. Znamená to, že frekvence sběrnice bude 133 MHz a paměť 166 MHz. To je často uváděno jako asynchronní systém. Je důležité si uvědomit, že zásluhou rozdílů v procesorové a systémové architektuře se celkový výkon systému může měnit neočekávaným způsobem v závislosti na procentuálním rozdělení mezi FSB a pamětí. Pro obrázky, audio, video, hry a vědecké aplikace, kde je veliká skupina dat, rychlost FSB se stává významnou výkonovou záležitostí. Pomalá FSB bude příčinou časové prodlevy pro příchod systémových dat do procesoru. Sběrnice periferií Podobně paměťová sběrnice, PCI a AGP sběrnice mohou také pracovat asynchronně od FSB. Ve starších systémech tyto sběrnice pracovaly se zlomkem frekvence FSB sběrnice. Tento zlomek byl nastaven v BIOSu. V novějších systémech PCI, AGP a PCI Express sběrnice často přijímají svůj vlastní hodinový signál, který odstraňuje jejich závislost na FSB.

Počítače VII – sběrnice FSB – pokračování Přetaktování (anglicky overclocking) je proces nutící počítačové součásti pracovat na vyšším kmitočtu, než jaký byl určen výrobcem. Mnoho základních desek dovoluje uživatelům ručně nastavit násobič a FSB v BIOSu. Mnoho procesorů výrobci „uzamknou“ a přednastaví násobič v čipu. Například některé Athlony mohou být odemknuty elektrickým signálem na druhé straně plochy procesoru. Pro všechny procesory rostoucí rychlost FSB může být podporována rychlostí zpracování. Vytlačování součástí mimo jejich specifikaci může způsobit nevyzpytatelné chování, přehřívání nebo předčasné selhání. Dokonce, když počítač běží normálně, pod velkým zatížením se mohou objevit problémy. Například během nastavování Windows můžete zjistit chyby nebo zaznamenat jiné problémy. Většina počítačů zakoupených u maloobchodníků nebo výrobců jako Hewlett-Packard nebo Dell neumožňuje uživateli měnit nastavení násobiče ani FSB zásluhou pravděpodobnosti z nevyzpytatelnosti nebo selhání. Základní desky koupené odděleně pro sestavení počítače pravděpodobně umožňují uživateli nastavovat násobič i FSB v BIOSu. Poslední trendy ukazují na zvýšený zájem uživatelů o přetaktování, na což reagují i výrobci kupříkladu grafických karet. V mnohých baleních prodávaných karet se nacházejí ovladače (software pro daný produkt) obsahující jednoduchou utilitu (malý program), která umožňuje základní přetaktování vzpomínané grafické karty (navýšením frekvence vnitřního CPU a frekvence vnitřních pamětí RAM grafické karty). Všichni výrobci však varují před možným poškozením hardwaru a ztrátou záruky. Používání nového point-to-point propojení procesorů nazývané Intel QuickPath Interconnect nahradí zastaralou Front Side Bus...

Počítače VII – sběrnice FSB nahradí nová sběrnice QuickPath Interconnect Nejpodstatnější inovací architektury Nehalem je nahrazení sběrnice Front Side Bus (FSB), která doposud zajišťovala komunikaci mezi procesorem a čipovou sadou. Její nástupkyní se stane sběrnice QuickPath Interconnect (QPI). Starý systém komunikace přes sběrnici FSB bylo nutné předělat, jelikož jeho propustnost již nestačila novým nárokům. U FSB přišla nová jednotka: 1 transfer = přenesení dat o velikosti šířky sběrnice v bajtech. V současnosti je max. přenosová rychlost FSB sběrnice 1,6 GT/s. Přepočteno na GB/s: 1,6 GT/s * 8 B = 12,8 GB/s (platí souhrnně pro oba směry přenosu dat) Sběrnice QPI disponuje 20bitovým obousměrným propojením, jež je schopné přenášet data maximální rychlostí 25,6 GB/s, tedy přesně dvakrát rychleji, než to dokázala sběrnice FSB. Nová sběrnice QPI je velmi podobná technologii HyperTransport, kterou společnost AMD využívá již od roku 2001. Ve své nejnovější verzi 3.1 dosahuje HyperTransport podobných přenosových rychlostí jako QPI.

Počítače VII – sběrnice Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí Použity materiály, obrázky a parametry o PC komponentách z www stránek: „svethardware.cz“ „pctuning.cz“ „mironet.cz“ „alza.cz“ „czechcomputer.cz“ „cs.wikipedia.org“