Системная магистраль. Основные стандарты системных магистралей (шин).

Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины, представляющие собой многопроводные линии

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины:

o шину данных,

o шину адреса,

o шину управления.

Они представляют собой много проводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода и вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинной языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

Основные стандарты системной шины следующие: ISA (Industry Standard Architecture), MCA (Micro Channel Architecture), EISA (Exten­ded Industry Standard Architecture), VESA (Video Electronics Standard Architecture), PCI (Peripheral Component Interconnect).

Шина ISA долгое время считалась стандартом в области ПК. Она была разработана на базе 8-разрядных системных шин IBM PC и IBM PC XT. Для работы с внешними устройствами в ней были предусмо­трены восемь линий аппаратных прерываний и четыре линии для пря­мого доступа к памяти. Системная шина и микропроцессор работали на частоте 4, 77 МГц. Теоретическая скорость передачи данных могла дости­гать 4, 5 Мбайт/с. В компьютерах PC AT с микропроцессором 80286 стали применять 16-разрядную шину ISA. Благодаря 24-адресным линиям она позволяла напрямую обращаться к оперативной памяти объемом 16 Мбайт. Количество линий аппаратных прерываний в этой шине было увеличено с 8 до 16, а количество каналов для прямого доступа к памяти — с 4 до 8. Шина ISA стала работать асинхронно с микро­процессором на частоте 8 МГц, что привело к увеличению скорости передачи до 16 Мбайт/с. Возможности этой шины позволяли работать с низкоскоростными устройствами (клавиатурой, контроллерами гибких дисков и др.), однако не обеспечивали эффективной работы современных высокоскоростных устройств (видеоконтроллеров, конт­роллеров жестких дисков и др.). В этой связи начали разрабатывать другие виды системных шин.

Шина МСА, разработанная в 1987 г. фирмой IBM, стала первой высокопроизводительной шиной. Ее отличительной особенностью было то, что она работала с частотой 10 МГц и была 32-разрядной, в результате чего скорость передачи данных достигла 20 Мбайт/с. Одна­ко несовместимость шины МСА с ISA привела к невозможности использования разработанных для шины ISA контроллеров, вследс­твие чего эта архитектура не нашла широкого применения.

Шина EISA, разработанная в 1989 г., представляет собой расширен­ную версию шины ISA. В ее разъемы могут вставляться как ее собст­венные контроллеры, так и контроллеры для шины ISA. Эта шина работает с частотой 8-10 МГц и является 32-разрядной, благодаря чему позволяет адресовать до 4 Гбайт памяти и достигать скорости обмена данными 33 Мбайт/с. К недостаткам шины EISA относятся невысокая скорость обмена данными при обработке изображений, графики и относительно высокая стоимость контроллеров для нее.

Для обеспечения работы с высокоскоростными устройствами бы­ли разработаны два стандарта локальных шин: VESA и PCI.

Шина VESA (или VL-bus, VLB) появилась как расширение шины ISA для обмена видеоданными. Она реализует непосредственный доступ процессора к соответствующим контроллерам. Для работы с низкоско­ростными устройствами в ПК, имеющими шину VESA, обычно уста­навливается другая шина, например EISA. В шине VESA использу­ются 32 линии для передачи данных и 30 линий для передачи адресов. Максимальная скорость передачи по шине теоретически может дости­гать 130 Мбайт/с. Вторая версия стандарта VESA предусматривает использование 64-разрядной шины данных. Теоретически скорость передачи может достигать 400 Мбайт/с. К шине обычно подключает­ся не более трех устройств.

Шина PCI разработана фирмой Intel для своего нового высокопро­изводительного процессора Pentium, однако может использоваться и в других компьютерных платформах. К ней может быть подключено до 10 устройств. В шине PCI используется 32- или 64-разрядная передача данных, при этом скорость передачи данных теоретически может достигать соответственно 132 и 264 Мбайт/с.

Шина AGP (Accelerated Graphics Port) представляет собой новый стандарт передачи данных, который позволяет графической карте ис­пользовать оперативную память ПК. Архитектура шины PCI не справ­ляется с задачами, в которых современная ЗЭ-графика с высоким раз­решением (1024× 768 и более точек) должна еще и быстро перемещаться на экране монитора. Такие анимации PCI обрабатываются медленно и с искажениями. Наращивать объем видеопамяти на самой видео­карте нецелесообразно, поскольку это не способствует увеличению скорости вывода графики на экран монитора из-за ограниченной тактовой частоты шины PCI (33 МГц).