Popis sběrnic

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček.Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika 1 DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2

Autor Ing. Miroslav Hubáček

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-IKT/1-VT-3/10

Název DUM Popis sběrnic

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 28-52-H/01

Obor vzdělávání Gumař-plastikář

Vyučovací předmět Informační a komunikační technologie

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 15 – 16 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: definice sběrnice, popis sběrnic a jejich realizace

Vybavení, pomůcky Počítač, dataprojektor, interaktivní tabule

Klíčová slova Sběrnice, parametry sběrnic, PCI, ISA,MCA, EISA, VL bus

Datum 12. 8. 2013

Popis sběrnic

Náplň výuky

Definice sběrniceTypy sběrnicParametry sběrnicRealizace sběrnic

• sběrnice – soustava vodičů, která umožňuje přenos signálů mezi jednotlivými částmi počítače

• pomocí těchto vodičů mezi sebou jednotlivé části počítače komunikují a přenášejí data

• systémová sběrnice – slouží k propojení systémových zařízení jako jsou procesor, cache paměť, operační paměť, řadiče pamětí atd.

• rozšiřující sběrnice – připojení zvukových a síťových karet, řadičů disků atd.

• rozšiřující sběrnice a zapojovaná zařízení musí tedy splňovat určitá pravidla

• pojem sběrnice je také chápán jako standard, dohoda o tom, jak připojit rozšiřující zřízení, která mohou pracovat ve standardním počítači

Sběrnice

• sběrnice (angl. bus) je skupina signálových vodičů, kterou lze rozdělit na skupiny řídících, adresových a datových vodičů v případě paralelní sběrnice, nebo sdílení dat a řízení na společném vodiči (případně vodičích) u sériových sběrnic

Sběrnice

Obr. 1: Paralelní sběrnice počítače

• data lze po sběrnicích přenášet dvěma způsoby • paralelně• sériově

• začínalo se u sériové komunikace• později se přecházelo na paralelní přenos • rychlejší je komunikace sériová při vyšší frekvenci přenosu• toho lze dosáhnout díky menšímu počtu vodičů • v praxi se využívá kombinace obou uvedených principů• více sériových současných toků• hovoříme o tzv. sériově paralelním přenosu dat

Přenos dat po sběrnici

Podle způsobu práce a zapojení rozlišujeme několik základních typů sběrnic• synchronní sběrnice – pracující synchronně s procesorem počítače• platnost údajů na sběrnici jednoznačně určuje hodinový signál• tímto způsobem dnes pracuje převážná většina všech sběrnic

• pseudosynchronní sběrnice – dovoluje zpozdit přenos údajů o určitý počet hodinových period

• multimaster sběrnice – jedná se o sběrnici, která může být řízena několika zařízeními, nejen procesorem.

• lokální sběrnice – spočívá ve vytvoření technické podpory toho, že se náročné operace s daty realizují rychlou systémovou sběrnicí

• o rozvoj lokálních sběrnic se nejvýrazněji zasloužili výrobci videokaret, pro něž byly dosavadní sběrnice pomalé

Typy sběrnic

• šířka přenosu• charakterizuje počet bitů, které lze zároveň po sběrnici přenést• jednotkou je bit

• frekvence• maximální frekvence, se kterou může sběrnice pracovat• jednotkou je Herz

• rychlost – propustnost• počet bytů přenesených za jednotku času• jednotkou je B/s

• v případě modulární architektury počítače je sběrnice po mechanické stránce vybavena konektory uzpůsobenými pro připojení modulů

Parametry sběrnic

• byla navržena a vyrobena firmou IBM pro první počítače IBM PC a IBM PC/XT založené na procesoru 8088

• tento procesor byl 16bitový a měl 8bitovou datovou sběrnici• na PC busu jsou paralelně zapojeny jednotlivé konektory – sloty• pro přenos adresy je na sběrnici PC bus vymezeno 20 vodičů• sběrnice dále obsahuje vodiče pro určení• adresy paměti nebo V/V zařízení• zápisu nebo čtení• napájení +5 V, -5 V, + 12V a elektrickou zem • řídící signály – RESET, hodinové signály• přerušení • přímý přístup do paměti DMA

Sběrnice PC bus

• byla vyvinuta s příchodem procesoru 80286 • ISA dodržuje plnou zpětnou kompatibilitu s předešlou sběrnicí PC

bus• kompatibility je dosaženo tak, že původní 62vodičová sběrnice se

rozšířila o dalších 36 vodičů, vznikl tak nový 16bitový slot• sběrnice ISA má• šířku přenosu 16 bitů• 24bitovou adresovou sběrnici procesoru • další 4 vodiče pro přímý přístup• dalších 5 vodičů pro úrovně přerušení

• vzhledem k velkému množství přídavných karet, je ISA používána společně s jiným typem sběrnice i v dnešních nejmodernějších počítačích

Sběrnice ISA – AT bus

• nový typ sběrnice vyvinutý pro počítače firmy IBM s označením IBM PS/2

• hlavním cílem IBM bylo zrychlit přenos dat uvnitř počítače• její nevýhodou je nekompatibilita s ISA • to bylo důvodem, proč se sběrnice MCA nerozšířila • sběrnice MCA pracuje s frekvencí 10 MHz a dovoluje přenášet data

po 16 i 32 bitech• kromě toho má MCA i tzv. proudový režim, ve kterém dokáže

současně přenášet 64 bitů• šířka adresové části je v závislosti na procesoru počítače 24 bitů

nebo 32 bitů• MCA umožňuje softwarovou konfiguraci přídavných desek• slot sběrnice MCA má v 16bitové verzi 2x58 kontaktů

Sběrnice MCA

• byla vyrobena jako odpověď na sběrnici MCA• záměrem bylo poskytnout nejen vyšší výkon, ale hlavně

kompatibilitu se sběrnicí ISA• EISA byla uvedena na trh v roce 1989• základní vlastnosti• šířka toku dat je 32 bitů• šířka adresy je 32 bitů• umožňuje programové nastavování přídavných desek• pracuje s frekvencí 8 MHz – kompatibilita s ISA

• slot sběrnice EISA má stejnou velikost jako slot ISA• má ještě 59 nových vývodů umístěných mezi starými vývody

sběrnice ISA• tyto vývody zůstanou v případě zasunutí karty pro ISA sběrnici

nezapojeny – zajištění kompatibility

Sběrnice EISA

• byla navržena v roce 1992 konsorciem VESA – Video Electronic Standards Association

• jedná se o klasickou lokální sběrnici• šířka přenosu dat i adresy je 32 bitů• VL bus podporuje maximálně 3 přídavné sloty• čím vyšší je počet karet zasunutých na sběrnici VL bus, tím nižší je

maximální frekvence přenosu dat• teoretická mez VL busu je 50 MHz• nejvyšší výkon má sběrnice VL bus v tzv. burst – souvislém režimu• adresa se v burst režimu vysílá pouze v prvním ze 4 bezprostředně

následujících sběrnicových cyklů a v následujících třech se přenášejí jen data

• konektor VL busu se nachází v jedné řadě za 16bitovým konektorem ISA a má 2x58 vývodů

Sběrnice VL bus

• Sběrnice PCI – Peripheral Component Interconnect je zatím posledním typem sběrnice pro počítače PC

• jedná se o rychlou sběrnici vyrobenou firmou Intel pro počítače s procesory Pentium

• PCI již není klasickou lokální sběrnicí jako VL bus, ale je k systémové sběrnici připojena přes tzv. mezisběrnicový můstek

• toto řešení s sebou nese následující výhody• možnost použití sběrnice PCI i v jiných počítačích než jsou PC• můstek dovoluje provádět přizpůsobování napěťových úrovní

• sběrnice PCI je první sběrnicí s šířkou přenosu 64 bitů• využívá tak plně 64bitové datové sběrnice Pentia• maximální pracovní frekvence je 33 MHz• podobně jako VL bus i PCI umožňuje burst režim• podporuje standard Plug and Play

Sběrnice PCI

Kontrolní otázky:

1. Definujte pojem sběrnice.

2. Jak je hardwarově realizována sběrnice?

3. Co to je slot?

4. Jaké jsou hlavní parametry sběrnic?

5. Vyjmenujte sběrnice používané v počítačích.

Seznam obrázků:

Obr. 1: Sběrnice počítače. In: Funkční řešení počítače [online]. 2008 [vid. 12.8. 2013]. Dostupné z: http://damnum.kx.cz/listy/skola/20080311_seminarka/20080113_seminarka.html

Seznam použité literatury:

[1] KRAS, R. Obsluha počítače pro začátečníky v kostce. Praha: FRAGMENT, 2004. ISBN 80-7200-589-8.

[2] Sběrnice. In: Informatika [online]. 2012 [cit. 12.8.2013]. dostupné z: http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/ARCHIT/TEXTY/BUS.HTML

[3] Sběrnice. In: Wikipedia : the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 12.8.2013]. dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Sb%C4%9Brnice

[4] Slovní pojmů z výpočetní techniky. In: lfhk.cuni.cz/moodle2 [online]. 2012. [cit. 9. 8. 2013]. dostupné z: http://moodle.lfhk.cuni.cz/moodle2/mod/glossary/view.php?id=120

Děkuji za pozornost