Sínrendszerek

1. Sínrendszerek

2. A sínrendszer (BUS system) • A mikroszámítógép sínrendszere más néven buszrendszere egy többtucat vezetékből álló vezetékrendszer, amelyen az adatok, vezérlő jelek, eszközcímek meghatározott, specifikációban rögzített módom vihetők át.

3. A sínrendszerrel kapcsolatos szabályok • A gép különböző egységei egymás számára, csak ezen keresztül továbbíthatnak adatokat, vezérlő jeleket. • Mivel minden eszköz ugyanarra a sínrendszerre kapcsolódik, az átvitel létrehozásakor: meg kell oldani az átvitelben résztvevő eszközök kijelölését; ez a kijelölés történhet egy címmegadásával, hasonlóan a tároló egyes helyeinek kijelöléséhez, vagy az utasítás alapján létrehozott hardverkapcsolattal, PATA: MASTER/SLAVE • • meg kell határozni az adatátvitel irányát (írás vagy olvasás) • •meg kell oldani a kapcsolatban résztvevő eszközök működésének összehangolását, szinkronizálását.

4. Sínrendszerek csoportosítása: A sínrendszeren belül megkülönböztetünk • belső • Külső sínrendszert.

5. A belső sínrendszer:(CPU-n belüli) • A belső sínrendszerekettovábbi három csoportba sorolhatjuk, amelyek elsősorban az adatátviteli sebességet határozzák meg. • 1-sínesrendszerekesetében a processzor közös vezetékeket használ az adat és a címjelek továbbítására. Természetesen egyidőben ez nem történhet meg, ezért időben szét kell választani ezeket. Ezt a struktúrát multiplexelt sínrendszernek is nevezik. Azt, hogy éppen cím vagy adat van-e a sínen, egy vezérlőjellel határozzák meg. Az ilyen struktúra az egyszerűbb processzoroknál figyelhető meg. Sok mikrovezérlő is ezt a felépítést használja, mivel a kivezetések számát jelentősen csökkenteni lehet, ezzel pedig a méret is csökken. Ma már egyre inkább kezdenek a gyártók szakítani ezzel a felépítéssel, aminek a fokozatos teljesítménynövekedés iránti igény az oka. • 2-sínesrendszereka legelterjedtebbek, ilyen felépítésűek a mai PC-kben használt processzorok is. Ezeknél a rendszereknél külön sín szolgál a cím és az adatjelek továbbítására. A megoldás előnye az 1-sínes rendszerekkel szemben, hogy egyidőben van lehetőség a címzés és az adattovábbítás megvalósítására. • 3-sínesrendszerekjelenleg a leggyorsabbak a felépítésüknek köszönhetően. A 2-sínes felépítésnek egyik nagy hátránya, hogy az írás és az olvasás csak más-más ciklusban hajtható végre. A 3-sínes felépítés két adatsínt használ, az egyiken az írás, a másikon pedig az olvasás zajlik, természetesen egyidőben is van erre lehetőség. Ezzel a megoldással ismét sebességnövekedés érhető el. Ez a struktúra a RISC processzorokra jellemző.

6. Külső sínrendszer csoportosítása az összekapcsolt területek alapján: 1.) Hely sín (local bus), amely a processzorhoz közvetlenül kapcsolódó részt jelenti, tehát a processzor hajtja meg, erre kapcsolódnak azok az eszközök (pl. társprocesszor), amelyek esetében a gyorsaság lényeges;

7. 2.) Rendszersín (system bus), amely a processzort köti össze - egy buszmeghajtó közbeiktatásával - a gép egyéb részeivel, elsősorban az I/O eszközökkel.

8. 3.) Memóriasín (memory bus), kifejezetten a processzor és az operatív tár közötti kapcsolat kialakításáért felelős , amely nem minden esetben képez önálló részt, de nagyobb rendszernél célszerű leválasztani a rendszersínről a memória területét.

9. Sínrendszerek csoportosítása eladatik szerint: 1. Adatsín. Az egységek számára szükséges adatok továbbítására szolgál. Általában a processzor által meghatározott számú vezetéket tartalmaz. Rendszerint az adatsín 8, 16, 32 vagy 64 bit szélességű.

10. 2. Címsín. (adressbus)Az egységek kijelölése a címük alapján történik. Ez a sín ezeknek az adatoknak a továbbítására szolgálnak. A címsín szélességét minden esetben a processzor határozza meg, amiből következtetni lehet az elérhető fizikai memóriaterület méretére is. Általában a memória és az I/O eszközök használhatják ugyanazt a címtartományt, de természetesen meg kell egymástól különböztetni ezeket. Erről még a későbbiekben bővebben is lesz szó.

11. 3. Vezérlősín. A részegységek működési módját ennek a sínnek a használatával oldják meg. A vezérlősín esetében már általában nem igaz az, hogy egymással párhuzamosan futó vezetékek alkotják. Minden olyan jelet ide sorolunk, amely állapotának módosítása valamely egység működésének megváltozását vonja maga után.

12. A vezérlősín jeleit funkciójuk alapján tovább csoportosíthatjuk : • 1. Adatátvitelt vezérlő jelek • Memória/IO, amely az adatátvitel helyét adja meg. Ez lehet vagy periféria, vagy memória. Kétállapotú jel, a két logikai szinthez a két cél tartozik. • Írás/Olvasás (Write/Read) az adatátvitel irányát jelöli ki. Szintén kétállapotú jel. • Szó/Bájt (Word/Byte) az adatátvitel során annak az adatmennyiségnek a méretét határozza meg, amelyet egy egységként kezel a processzor. • Címtárolás (AddressStrobe) a cím stabil állapotának jelzésére szolgál. • Adattárolás (Data Strobe) az adatsín bitjeinek beállítását jelző bit. • Kész (Ready) jel az adatátvitel befejezését vagy az eszköz rendelkezésre állását jelzi. 2. Megszakítást vezérlő jelek, amelyek két csoportba oszthatók. Az egyik csoportba tartozó vezetékek a megszakítás kérésére, a másikban lévők a megszakítás elfogadására szolgálnak. 3. Sínvezérlő jelek a sín vezérlési jogának kérését, valamint elfogadását visszaigazolását jelzik. 4. Szinkronizációs jelek, amelyek az egységek időbeni együttműködését valósítják meg. 5. Egyéb jelek, amelyek egyik fenti csoportba sem sorolhatók. Ide tartoznak többek között a tápvezeték jelek is.

13. Fontosabb sínrendszerek

14. AT vagy ISA busz • Az első ISA buszok mai mércével mérve nevetséges, alig pár száz KB/s-os adatátvitelt bonyolítottak. Később kialakult a mai ISA buszok végleges, standard formája, a 16 bites ISA busz. Ez a maga 8 MHz-es frekvenciájával a gyakorlatban közel 5 MB/s-os csúcssebességre képes (az elméleti maximum 8 MB/s, ez azonban a fellépő késleltetések miatt nem érhető el)

16. PCI (Peripherial Component Interconnect) • A kezdeti PCI sínek csak 33 MHz-es órajellel voltak képesek működni, így az átviteli sebessége 133 MBájt/s vagy 64 bit esetén 266 MBájt/s. Nem sokkal a PCI sín kifejlesztése után ez az átviteli sebesség kevésnek bizonyult, így módosították (V2.1), hogy maximálisan 66 MHz-es órajellel legyen képes működni. Ebben az esetben az átviteli sebesség 266 MBájt/s vagy 532 MBájt/s lehet.

18. Átalakították a PCI sínen keresztül kapcsolódó eszközök megszakításkezelését is. Négy új megszakítás került definiálásra, melyek vagy az alaplapon elhelyezett vezérlőkhöz, vagy a kártyákhoz rendelhetők

19. AZ AGP • Az AGP (Accelerated Graphics Port, gyorsított grafikus port) a PCI sínnél elméletileg négyszer gyorsabban képes végrehajtani a ciklusokat. Nagy előnye, hogy nem kell csak a grafikus kártya memóriájával megelégednünk. Ha szükség van a nagy méretű 3D-s képek kirajzolásához, akkor a kártya képes a rendszer memóriáját használni. Az adatátvitel sebessége a rendszer órajelével egyezik meg.

20. AGP sebességek: • AGP 1x • A 32-bit channel operating at 66 MHz resulting in a maximum data rate of 266 megabytes per second (MB/s), doubled from the 133 MB/s transfer rate of PCI bus 33 MHz / 32-bit; 3.3 V signaling. • AGP 2x • A 32-bit channel operating at 66 MHz double pumped to an effective 133 MHz resulting in a maximum data rate of 533 MB/s; signaling voltages the same as AGP 1x; • AGP 4x • A 32-bit channel operating at 66 MHz quad pumped to an effective 266 MHz resulting in a maximum data rate of 1066 MB/s (1 GB/s); 1.5 V signaling; • AGP 8x • A 32-bit channel operating at 66 MHz, strobing eight times per clock, delivering an effective 533 MHz resulting in a maximum data rate of 2133 MB/s (2 GB/s); 0.8 V signaling.

22. Sebesség és feszültség

23. Vége