Понятие системной шины. Состав и виды шин.

Системная шина предназначена для передачи информации между процессором и остальными электронными компонентами компьютера.

По системной шине осуществляется адресация устройств и происходит обмен специальными служебными сигналами. Упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных но назначению (данные, адреса, управление).

Системная шина представляет собой набор проводников электрических сигналов и систему протоколов соединения устройств при помощи этих проводников. Тип и характеристики протоколов передачи информации по системной шине определяют скорость передачи информации между отдельными устройствами материнской платы. Системные шины персональных компьютеров стандартизируются как по числу контактов и разрядности (числу проводников, используемых для одновременной передачи данных), так и по протоколам общения устройств через проводники. Системная шина соединяет все устройства компьютера в единое целое и обеспечивает их взаимодействие, взаимоуправление и работу с центральным процессором.

В персональных компьютерах используются системные шины стандартов ISA, EISA, VLB и PSI.

Шина ISA

Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) применяется начиная с процессора i80286. Гнездо для плат расширения включает основной 64-контактный и дополнительный 36-контактный разъемы. Шина 16-разрядная, имеет 24 адресные линии, обеспечивает прямое обращение к 16 Мбайт оперативной памяти. Количество аппаратных прерываний — 16, каналов DMA — 7. Допускается возможность синхронизации работы шины и процессора разными тактовыми частотами. Тактовая частота — 8 МГц. Максимальная скорость передачи данных — 16 Мбайт/с.

Шина EISA

Для процессора i80386 с целью повышения производительности разработана шина EISA (Extended Industry Standard Architecture). Шина обеспечивает 32-разрядную передачу данных, в том числе в режиме DMA, улучшенную систему прерываний и арбитраж DMA, автоматическую конфигурацию системы и плат расширения, позволяет адресовать до 4 Гбайт памяти. Доступ к памяти имеет не только процессор, но и платы управляющих устройств типа bus-master (управляющие передачей данных по шине), и устройства, имеющие возможность организовать режим DMA. Стандарт поддерживает многопроцессорную архитектуру для "интеллектуальных" плат, оснащенных собственными микропроцессорами: данные от контроллеров дисков, графических и сетевых адаптеров обрабатываются независимо, не загружая основной процессор.

Максимальная скорость передачи данных — 33 Мбайт/с (в пакетном режиме). В стандартном режиме скорость такова же, как у шины ISA.

Разъем шины EISA — универсальный, допускается установка как EISA, так и обычных ISA плат расширения.

Контроллер DMA поддерживает 8-, 16- и 32-разрядные режимы передачи данных.

Тактовая частота шины — 8–10 МГц.

Компьютеры, использующие системные платы с шиной EISA, достаточно дорогие. В основном это мощные файл-серверы или рабочие станции.

Шина VLB (VESA Local Bus) предложена ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association). Она является расширением шины процессора и предназначена для работы с контроллерами накопителей и видеоадаптером. Цель разработки — увеличение быстродействия компьютера за счет повышения тактовой частоты работы периферийных устройств (до 33 МГц и выше).

спецификация шины — 32-разрядная, обеспечивает подключение до 3 периферийных устройств. Подключаемые устройства — контроллеры накопителей, видеоадаптеры, сетевые платы. Конструктивно VLB выглядит как короткий 112-контактный соединитель, установленный рядом с разъемом ISA. В нем 32 линии используются для передачи данных, 30 для передачи адреса. Максимальная скорость передачи данных по шине — 130 Мбайт/с.

спецификация — разработана после появления процессора Pentium. Предусмотрено использование 64-разрядной шины данных, увеличение количества разъемов расширения (3 на 40 МГц и 2 на 50 МГц). Скорость передачи данных возросла до 400 Мбайт/с.

Шина PCI

Шина PCI (Peripherals Connection Interface) разработана фирмой Intel. В отличие от VLB, она может использоваться вне зависимости от типа процессора и в иных компьютерных платформах. Эта шина является стандартом для систем на базе Pentium. К шине подключается до 10 устройств. Шина работает на фиксированной частоте 33 МГц, обеспечивает режим автоконфигурации PnP (Plug and Play). Шина использует 124-контактный (32-разрядная) или 188-контактный разъем (64-разрядная передача данных). Скорость обмена — до 264 Мбайт/с. Спецификация PCI 2.1 обеспечивает работу с частотой 66 МГц и скорость обмена до 520 Мбайт/с.

Современные конфигурации

На материнских платах с процессором Pentium обычно устанавливают 3 ISA и 4 PCI разъема плат расширения. С совершенствованием системных плат и переходом к новым типам процессоров количество слотов ISA уменьшается, а слотов PCI возрастает. Все большее количество плат расширения переводится с медленной шины ISA на быструю PCI. Например, на системной плате S1837UANG Thunderbolt, выпущенной в 1999 г. предусмотрены 1 слот расширения шины ISA и 6 слотов шины PCI. В ближайшей перспективе, по завлениям разработчиков системных плат, полный отказ от шины ISA и переход на шину PCI.