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 Periferní sběrnice Sběrnicový slot
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 desky Klasické 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 sběrnice Parametry sběrnic: Začíná 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 mikroprocesoru, 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.
rozšiřující karty pro sběrnici PCI používají technologii PnP 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 její řídicí kmitočet 8,33 MHz 16 bitová šířka dat 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 266 (533) MB/s PCI - X 133 MHz 533 (1066) MB/s
AGP Zvýšení výkonu od Intelu Určena pro přenos dat do zobrazovací soustavy Propojuje grafický adaptér přímo s North Bridge vyhrazená sběrnice pro přenos obrazu Typ Propustnost AGP 1x 266 MB/s AGP 2x 533 MB/s AGP 4x 1066 MB/s AGP 8x 2132 MB/s
Počet vodičů pro jeden směr 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 Communications Riser )
Spolupráce procesor- sběrnice Potřebuje-li periferie upoutat pozornost mikroprocesoru 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 Softwarové Vyvolané přerušení spustí program uložený na určité adrese v paměti (adresy obslužných programů jsou zapsány ve vektorech přerušení)
Přerušení - IRQ Pro 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 přerušení jsou součástí sběrnice.
DMA – Direct Memory Access 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 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 7 Řadič disketových jednotek – DMA 2 atd.
Paralelní rozhraní LPT Původně 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.
Sériové rozhraní – RS 232 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 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 Bus Možnost připojení až 127 zařízení. Možnost připojení zařízení za chodu počítače. Ve vedení i dva vodiče s napájecím napětím 5V k napájení zaříjení s odběrem do 100 mA Podpora power managementu (automatické „uspávání“ momentálně nepracujících periferií)
IEEE 1394 FireWire IEEE 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)