Шини в КС. Локални и общи шини

Шини в компютърните системи. Локални и общи шини.

Шините в една компютърна система (КС) са три основни вида:

Шина данни - Data Bus: кратна на 8бита (1байт) и служи за пренасяне в двете посоки - към и от ЦП на обработваните във всеки един момент от работата на КС данни (информация);

Адресна шина - Address Bus: в една съвременна компютърна система тази шина е 20-разрядна, при което може да адресира максимално 1МВ(мегабайт). Тази адресна шина се управлява директно от централния процесор или от контролера (УУ- управляващото устройство) за директен достъп до паметта (DMA- Direct Memory Access). Обикновено тази шина е разширена до 36 извода;

Управляваща шина - състои се от необходимите управляващи сигнали, реализиращи пълната и безконфликтна работа на компютърната система.

Понастоящем под "системна шина" се разбира интерфейс, включващ шина данни, адресна шина и управляващи сигнали за даден приет стандартизиран тип интерфейс.

Системните шини са т.н. "слотове"- Slots, на които са изведени сигналите на съответната шина. Дънната платка (Main Board) има от 2 до 6 такива "слота". Първоначално в КС (по това време наричана само персонален компютър) е въведена 8-битова системна шина, която в последствие е разширена с допълнителни сигнали за 16-битов режим на работа на компютърната система и става известна под името ISA - Industry Standard Architecture или още АТ -шина. Оттук нататък започва бурно развитие на различни видове системни шини, в зависимост от приложението на компютърната система. Но всички те, малко или повече, се съобразяват с необходимостта от съвместимост между различни КС. По тази причина цитираната вече ISА се поддържа от редица компютърни системи, които са организирани по други стандарти за системни шини, по-надолу разгледани.

Стандарти за системни шини:
  • EISA - Extended ISA: става дума за разширение на шината ISA;
  • МСА - MicroСhannel Architecture: разработен е за системи, съставени от различни набори чипове (интегрални схеми - ИС), но съвместими тези системи с КС Модел 80 на IBM. Външно изводите на тези слотове се различават от ISA и ЕISA - те са с по-малки размери;
  • VLB = VESA-LB - Video Engineering Standards Association-Local Bus: този стандарт е за хардуер и софтуер за графични системи;
  • PCI - Peripheral Component Interconnect: това е друг стандарт за локална шина, дефиниран от фирмата Intel. За разлика от VLB той не се разглежда като допълнение към съществуваща шинна архитектура, а като нов стандарт за компоненти, който изисква и една напълно нова генерация чипове. Това е първата шина, която се използва върху повече от една платформа: върху платформи на Intel, Motorola, Apple и работните станции Alpha на фирмата DEC. Освен това съществуват две реализации на този интерфейс:

    • PICMG - Compact PCI на Industrial Manufacturer’s Group;
    • IPCI - Industrial PCI.

За разлика от шините EISA и МСА, при PCI не е необходимо конфигуриране с допълнителен софтуер, а тези функции по конфигурирането се поемат автоматично от Plug&Play BIOS - едно разширение на обичайната системна BIOS, което разширение при това функционира относително сигурно, когато в КС са карти PCI, а не карти ISA. В този случай са необходими и ръчни настройки.

Системна шина то типа P&P:

Системната шина Plug&Play (P&P) по принцип поддържа функции Plug&Play и това позволява автоматичното конфигуриране на устройства с интерфейс PCI. С други думи се получава безконфликтно разпределяне на ресурсите на компютърната система между отделните устройство с интерфейс PCI. Това не е възможно пир интерфейсните шини ISA, при които резервираните ресурси трябва да се задават чрез джъмпъри на отделните контролери (УУ), защото ISA по принцип не поддържа Plug&Play.За да се реализира тази системна шина IS A Plug&Play се дефинират три допълнителни регистъра, всеки от 8бита, чрез които се осъществява цялото конфигуриране Plug&Play. Тези регистри са реализирани така, че да няма сблъсък със стандартно използваните регистри. Всички контролери (УУ, карти) IS A Plug&Play използват за конфигуриране тези три регистъра (три набора регистри):
  • Регистър за управление на картата - Card Control Register,
  • Регистър за управление на логическите устройства - Logical Device Control Register,
  • Регистър за конфигуриране на логическите устройства - Logical Device Configuration Register.
Чрез първия регистър за управление на картата се задават глобални функции за нейното управление. Тя винаги се намира в едно от общо четири състояния:
  1. Състояние на изчакване на ключ: Wait for Key;
  2. Спящо състояние: Sleep State;
  3. Състояние на изолация: Isolation State;
  4. Състояние на конфигуриране: Config State ( Cofiguration State).
Ако и след това състояние картата не бъде активирана, тя преминава в състояние 1 - Wait for Key. Чрез включване на захранването на компютърната система се осъществява превключване в начално състояние чрез съответния сигнал на шината ISA и всички карти IS A P&Р установяват номерата си за избор в нула и преминават в състояние на изчакване на ключ - 1 (Wait for Key).Цялостният процес на идентификация се осъществява както следва:
  1. Изпращане на ключ за инициализиране - Initiation Key по порта за запис на данни: всички карти от Wait for Key преминават в Sleep State;
  2. Изпращане на нова командна последователност, с която картите преминават в Isolation State;
  3. Изпращане на команда за четене по порта за данни ( Set RD Data Port) и последващо изпращане на желания адрес за четене на данни ( Read Data Address) чрез порта за запис на данни ( Write Data Port);
  4. Реализиране на изолационния протокол. При избор на всяка карта се преминава в Config State - състояние на конфигуриране. Този процес се повтаря за всички карти с този интерфейс IS A P&Р в компютърната система;
  5. В състояние Config State е възможен достъп до регистрите на картата и се четат техните състояние и ресурси, докато другите налични карти са в състояние Sleep State
  6. Чрез командата Active или чрез команда за запис на 1-ца в бит 1 на CCR ( Configuration Control Register), картата се активира и отново преминава в състояние 1 - Wait for Key. Така тя отново е готова за работа.



Коментари: