Правила обмена по шине
В каждом цикле обмена участвует только один задатчик и только один исполнитель (исключением является сигнал сброса).
Выходы устройств, не участвующих в цикле обмена, должны находиться в высокоимпедансном состоянии.
Если несколько устройств могут требовать предоставления одного и того же ресурса одновременно, в системе должен вестись арбитраж этого ресурса (присутствовать арбитр шины, арбитр прерываний). Порядок доступа к ресурсу арбитр определяет по правилам приоритета. Простейший случай – степень близости к арбитру. В простых системах функцию арбитра обычно выполняет центральный процессор.
Особенности архитектуры шин
Ниже приведены диаграммы, раскрывающие архитектурные особенности шин в альтернативной форме.
0. Наименование (аббревиатура и расшифровка).
Назначение:
системная – локальная, мезонинная:
процессор – память;
управление устройствами ввода-вывода.
Способ передачи (для локальных):
последовательный – параллельный:
↓
ширина (разрядность) – см. для адресов, данных и команд.
Количество фаз данных в цикле обмена:
одна – множество (пакет).
Тактовая частота (частота синхронизации):
высокая – для шин памяти (FSB – 6,4 Гбит/с) и AGP (8х – 2 Гбит/с);
средняя – до 266 МГц;
низкая – не более 33 МГц.
Синхронизация: есть – нет
А
дресная
часть цикла обмена
Организация обмена данными
Организация передачи команд
Прерывания: радиальные – векторные
↓ ↓ ↓
приоритеты количество протокол – ?
линий
Непосредственный доступ (Direct Memory Access, DMA): количество каналов, протокол (сигналы требования/предоставления).
На основе такой классифицирующей системы ниже будут рассмотрены особенности распространенных в МПУУ шин ISA и PCI.
В качестве примера рассмотрим структуру IBM-совместимого персонального компьютера с шинной архитектурой, в которой объединены особенности различных схемотехнических вариантов (рис. 32).
На схеме обозначено:
DRAM – динамическая память с произвольным доступом;
SDRAM – синхронная DRAM;
CPU – центральный процессор;
CASH 1, CASH 2 – сверхоперативная память статического типа;
VIDEO – интерфейс монитора, включая преобразователь сжатых изображений;
AUDIO – интерфейс звуковой аппаратуры;
SCSI – системный интерфейс сложных периферийных устройств (в основном жестких дисков);
IDE – контроллер жестких дисков;
LAN – интерфейс локальной сети;
BIOS – запоминающее устройство базовой системы ввода-вывода;
FDD – интерфейс гибких дисков;
COMx – интерфейс портов последовательного обмена;
LPTx – интерфейс портов параллельного обмена (х = 1,2,3,4);
M – межшинные интерфейсы (мосты);
AGP, VLB, USB – локальные шины;
PCI, ISA – системные шины.
Основной шиной системы в данном случае является PCI. Она связывает модуль центрального процессора и все периферийные устройства. Модуль процессора состоит из самого процессора, cash-памяти второго уровня, системной памяти и ее контроллера. Связующим звеном с шиной PCI является мост центрального процессора (host bridge). Шина имеет возможность объединить несколько таких модулей для построения многопроцессорной системы. Все периферийные устройства подсоединяются непосредственно к PCI-шине. Такими устройствами могут быть видео‑, аудио-, SCSI-, EIDE-, сетевые и др. контроллеры. Чипсетом при шинной организации системы называют набор микросхем мостов.