Úvodní stránka | Tato stránka v originále

Sběrnice počítače

V architektuře počítače, autobus je podsystém, který přenese data nebo síla mezi komponentami počítače uvnitř počítače nebo mezi počítači. Unlike bod-k-spojení bodu, sběrnice může logicky spojit několik periférií přes stejný soubor drátů.

Brzy sběrnice počítače byly doslovně paralelní elektrické autobusy s rozmanitými spojeními, ale termín je nyní užitý na nějaké fyzické uspořádání, které poskytuje stejnou logickou funkčnost jako souběžná elektrická sběrnice. Moderní počítačové sběrnice mohou používat jak protějšek tak kousek-spojení seriálu, a moci být nervózní v jeden multidrop (elektrický protějšek) nebo věneček z sedmikrásek topologie, nebo připojený měněnými rozbočovači, jak v případě USB.

Tabulka s obsahem
1 historie
2 popis
3 příklady interních počítačových autobusů
4 příklady vnějších počítačových autobusů
5 příkladů interních/vnějších počítačových autobusů
6 vidět také
7 vnějšího spojení

Historie

Brzy počítačové busses byly svazky drátu, který připojil paměť a periférií. Oni byli jmenováni po elektrických autobusech nebo busbars. Téměř vždy, byl tam jeden sběrnice pro paměť, a jiný pro periférie, a tito byli zpřístupňováni oddělenými instrukcemi, se úplně jiným timings a protokoly.

Jeden z prvních komplikací byl použití přerušení. Brzy počítače hrály já/O tím, že čeká smyčku pro periférii stát se připravený. Inženýři si uvědomili, že toto plýtvalo velkými množstvími času, a zařídil pro periférie přerušit CPUčko. Přerušení musela být upřednostňován, protože procesor může jen vykonat kód jedné periférie v době.

Nějaký čas po tomto, některé počítače (takový jako RCA spektra, provozovat Multics) začal rozdělit paměť mezi několika CPUčky. Na těchto počítačích, přístup ke sběrnici musel být upřednostňován, také.

Klasický, jednoduchý způsob, jak upřednostňovat přerušení nebo sběrnicový přístup byl s věnečkem z sedmikrásek.

DEC si všiml toho mít dva busses vypadal marnotratný a drahý pro malé, masově vyráběné počítače a mapované periférie do pamětovém autobuse. V době, toto bylo velmi opovážlivý design. Cynici předpovídali neúspěch.

Brzy mikropočítač sběrnicové systémy byly nezbytně backplane propojený na piny CPUčka. Paměť a jiná zařízení by byli přidáni ke sběrnici používat stejnou adresu a sponky dat jako procesor sám používal, připojený souběžně. V některých příkladech, takový jako PC, instrukce ještě vytvořené signály u procesoru, který mohl být splnily pravdivý já/O autobus.

V mnoha microcontrollers a vestavěné systémy, já/O autobus ještě neexistuje. Komunikace je řízena CPUčkem, který čte a píše data ze zařízení jak jestliže oni jsou bloky paměti (ve většině případů), všichni měřili centrálními hodinami řídit rychlost procesoru. Zařízení požádají o službu tím, že signalizuje na jiných pinech CPUčka, typicky používat nějakou formu přerušení.

Například, disková jednotka kontrolor by signalizoval CPUčko ta nová data byla připravená být čten, na kterém místě procesor by pohyboval daty tím, že čte paměť, která odpovídala diskové jednotce. Téměř všechny časné počítače byly postaveny v této módě, začínat S-100 autobus v Altair, a pokračovat přes IBM PC v osmdesátých létech.

Tyto jednoduché sběrnicové systémy měly vážnou nevýhodu pro univerzální počítače. Celé vybavení na sběrnici má k hovoru při stejné rychlosti a podílům jediné hodiny.

Zvýšení rychlosti procesoru není jednoduchá záležitost, protože rychlost všech zařízení musí se zvětšit také. Toto často vede ke zvláštním situacím kde velmi rychlé procesory musí “se zpomalovat” aby mluvil s jinými zařízeními v počítači. Zatímco přijatelný v vestavěných systémech, tento problém není tolerovaný v počítačích reklamy.

Další problém je že procesor je vyžadován pro všechny operace, tak jestliže to becames zaměstnaný jinými úlohami skutečný průchodnost autobus mohl trpět dramaticky.

Takové sběrnicové systémy jdou těžko konfigurovat když contructed od mechant vybavení. Typicky každá větší PC tabule vyžaduje mnoho propojek aby dal adresy paměti, já/O adresy, přerušit priority a čísla přerušení.

“Druhá generace” sběrnicové systémy jako NuBus oslovil některé tyto problémy. Oni typicky oddělil počítač do dva “světy”, CPUčko a paměť na jedné straně a různých zařízeních na jiný, s kontrolorem autobusu mezitím. Toto dovolilo CPUčku zvyšování rychlosti bez ovlivňovat autobus. Toto také se pohybovalo hodně břemena pro pohybování data ven CPUčka a do kart a kontrolor tak zařízení na sběrnici mohli mluvit s každým jiný s žádným zásahem CPUčka. Toto vedlo hodně zlepšit “skutečný světový” výkon, ale také vyžadoval, aby karty byl hodně komplexnější. Tyto autobusy také často označily rychlostní problémy tím, že je “větší” v podmínkách velikosti datové cesty, dojemný od 8-kousl paralelní sběrnice v první generaci, k 16 nebo 32-bit ve vteřině, stejně jako sčítající softwarové nastavení nahradit nebo nahradit propojky.

Nicméně tyto novější systémy sdílely jednu kvalitu s jejich časnějšíma bratranci, v tom každý na sběrnici musel mluvit při stejné rychlosti. Zatímco procesor byl nyní izolovaný a mohl rychlost zvýšení bez strachu, procesory a paměť pokračovali ke zvyšování rychlosti hodně rychlejší než oni autobusy, se kterými oni mluvili. Výsledek byl že rychlosti sběrnice byly nyní velmi hodně pomalejší než co moderní systém potřeboval a stroje byly vlevo vyhladověny pro data. Obzvláště obyčejný příklad tohoto problému bylo to video karty rychle předběhl vyrovnat novější sběrnicové systémy jako PCI, a nyní počítače obsahují AGP autobus jen aby řídil video kartu.

Během tohoto období rostoucí množství externích zařízení začalo použít jejich vlastní sběrnicové systémy také. Když diskové jednotky byly nejprve představeny oni by byli přidáni ke stroji s kartou na sběrnici, který je proč počítače mají tak mnoho štěrbin na sběrnici. Ale přes osmdesátá léta a devadesátá léta nové systémy jako SCSI a Ide byl představen sloužit této potřebě, odcházející většina štěrbin v moderních systémech se vyprázdní. Dnes tam být pravděpodobný, že je o pěti různých sběrnicích v typickém stroji, podporovat různá zařízení.

Užitečná rozdílnost pak stala se populární, pojetí místního autobusu jak protichůdný k externí sběrnici. Bývalý odkazoval se na sběrnicové systémy, které byly navrhnuty být používán s vnitřními zařízeními, takový jako karty grafiky, a latter k autobusům navržený přidat externí zařízení takový jako skenery. Tato definice byla vždy měkká: Ide je externí sběrnice v termínech jak to je používáno, ale je téměř vždy našel vnitřku stroj.

“Třetí generace” autobusy jsou nyní v procesu příchodu k trhu, včetně HyperTransport a InfiniBand. Oni typicky zahrnovat rysy, které dovolí jim dosáhnout velmi vysokých rychlostí potřebovaných k paměti podpory a video kart, zatímco také podporuje nižší rychlosti když mluví s pomalejšími zařízeními takový jak diskové jednotky. Oni také inklinují být velmi pružný v podmínkách jejich fyzických spojení, dovolit jim být používal oba jako interní sběrnice, stejně jako spojující různé stroje spolu. Toto může vést ke komplexním problémům když pokusí se opravit různé žádosti, tolik práce na těchto systémech se dotýká designu softwaru, jak protichůdný k hardwaru sám. Obecně tyto autobusy třetí generace inklinují dívat se více jako síť než původní koncept autobusu, s vyšším protokolem horní potřebovaný než časné systémy, zatímco také dovolí rozmanitá zařízení používat autobus najednou.

Popis

Najednou “autobus” znamenal elektricky paralelní systém, s elektrickými vodiči podobný nebo totožný k pinům na procesoru. Toto je už ne případ a moderní systémy rozmažou čáry mezi autobusy a sítě.

Autobusy mohou být paralelní sběrnice, který nést slova dat proužkovaný přes rozmanité dráty nebo sériové sběrnice, který nést data v kousku-forma seriálu. Přidání zvláštní síly a řídit spojení, rozdílné řidiče a spojení dat v každém směru obvykle znamená, že většina sériových sběrnic má více dirigentů než minimum dva použitý v já? C sériová sběrnice. Jako data ceny se zvyšují, problémy načasování překroutí přes protějšek autobusy stanou se více a více obtížný obejít, k věci kde sériová sběrnice může vlastně být provozován u vyšších celkových přenosových rychlostí než paralelní sběrnice, přesto, že má méně elektrických přípojek. Multidrop spojení nepracují dobře pro rychlé sériové sběrnice, tak většina moderních sériových sběrnic používá sedmikrásku-řetěz nebo designy rozbočovače.

Většina počítačů má obě interní a externí sběrnice. interní sběrnice spojí všechny vnitřní součásti počítače k základní desce (a tak, CPUčko a vnitřní paměť). Tyto druhy autobusů jsou také odkazoval se na jako místní autobus, protože oni jsou zamýšlel se připojit na místní zařízení, ne k těm v jiných strojích nebo externí k počítači. externí sběrnice spojí externí periférie k základní desce.

Síťová spojení takový jak Ethernet být ne obecně považovaný za autobusy, ačkoli rozdíl je velmi conceptual poněkud než praktická zkouška. Příchod technologií takový jako InfiniBand a HyperTransport dále zamlží hranice mezi sítěmi a autobusy. Vyrovnat linky mezi interní a vnější být někdy chmýřovitý, já? C moci být používán jako oba interní sběrnice, nebo externí sběrnice (kde to je znáno jak ACCESS.bus), a InfiniBand indended nahradit obě interní sběrnice jako PCI stejně jako externí jako Kanál vlákna.

Příklady interních počítačových autobusů

Protějšek

Seriál

Příklady vnějších počítačových autobusů

Protějšek

Seriál

Příklady interních/vnějších počítačových autobusů

Viz též

Vnější spojení