Magistralele de date de pe placa de baza

MAGISTRALELE DE DATE DE PE PLACA DE BAZA

Magistrala de extensie a PC-ului permite dezvoltarea sistemului, asigurat o conexiune de mare viteza pentru dispozitivele periferice interne care maresc puterea acestuia.

Scopul magistraleide extensie este de a permite instalarea unor placi suplimentare. Prin circuitele acesteia, calculatorul transfera informatii definite printr

o codificare speciala, bazata pe ordinea si combinatia bitilor.

Conexiunea realizata de magistrala trebuie sa transfere fara eroare aceste date. Pentru evitarea erorilor sunt incluse semnale suplimentare ce controleaza fluxul informatiilor si ajusteaza ratele de transfer infunctie de viteza limita a PC-ului si viteza de lucru a accesoriilor de extensie.

Configuratiile moderne includ doua magistrale de extensie-una de compatibilitate si una locala de mare viteza. Prima permite instalarea placilor mai vechi, este numita ISA, cea de mare viteza permite placilor de extensie sa lucreze la viteze apropiate de cea a microprocesorului.

PC-urile notebook au problerme proprii de extensie, legate de conexiune si de alimentarea cu energie, pentru care s-au dezvoltat standarde proprii. Cele mai moderne folosesc sloturi de extensie de tip PC Card sau CardBus. Primul se aseamana cu ISA, al doilea este mai rapid, pentru placi de extensie mai noi.

Comparaitie a standardelor busurilor de expansiune

Magistrala este o cale prin care pot circula datele ininteriorul unui calculator. Aceasta cale este utilizata pentru comunicatie si se stabileste intre doua sau mai multe elemente ale calculatorului. Un PC are multe feluri de magistrale, intre care se afla urmaoarele:

Magistrala procesorului

Magistrala de adrese

Magistrala memoriei

Magistrala I/O

1) Magistrala I/O

Este numitasi magistrala de extensie si este magistrala principala a sistemului si cea pe care circula cele mal multe date. Magistrala I/O este o ,,autostrada' pentru cele mai multe date din sistem. Tot ce vine sau pleaca de la orice dispozitiv, cum ar fi sistemul video, unitatile de disc si imprimanta, “calatoreste' pe aceasta magistrala. Cea mai incarcata cale de intrare/iesire este spre si dinspre placa video.

2) Magistrala procesorului

Este calea de comunicatie intre CPU (unitatea centrala de prelucrare) si cipurile cu care lucreaza direct. Aceasta magistrala este folosita pentru a transfera date intre CPU si magistrala principala a sistemului sau intre CPU si memoria cache externa.

Magistrala procesorului

Deoarece scopul magistralei procesorului este transmiterea si primirea datelor de la CPU cu cea mai mare viteza posibila, aceasta magistrala lucreaza la o viteza mult mai mare decinorice alta magistrala din sistem neexistat strangulari. Magistrala este compusa din circuite electrice pentru date, pentru adrese si pentru comenzi.

Un sistem Pentium 100 are Un procesor Pentium care lucreaza intern la 100 MHz, dar extern lucreaza la numai 66,6 MHz. Aceeasi frecventa externa de lucru

66.6 MHz o au si procesoarele Pentium 133, Pentium 166 si chiar Pentium Pro 200. In cele mai multe dintre sistemete, frecventa reala de lucru a procesorulul este un multiplu (de 1,5 ori, de 2 ori, de 2,5 ori etc.) al frecventei magistralei procesorului.

Magistrala procesorului este legata la pinii procesorului si poate transfera un bit de date pe o linie de date la fiecare perioada sau la doua perioade ale ceasului. Astfel, un sistem 486 poate transfera 32 biti de date simultan, intimp ce un sistem Pentium sau Pentium Pro poate transfera 64 biti de date Ia un moment dat.

Pentru a determina viteza de transfer pe magistrala procesorului, se multiplica latimea datelor (32 de biti pentru 486 sau 64 de biti pentru Pentium si Pentium Pro) cu frecventa ceasului magistralei (aceeasi cu freeventa ceasului de baza al procesorului). Daca folosim un Pentium sau Pentium Pro de 66/100/133/166/200 MHz care ruleaza Ia 66 MHz si poate transfera un bit de date la flecare perioada de ceas pe flecare linie de date, veti avea o viteza maxima instantanee de transfer de 528M pe secunda. Acest rezultat se obtine folosind urmatoarea formula:

66 MHz x 64 biti = 4,224 megabiti/secunda

4,224 megabiti/secunda : 8 = 528 M/secunda

Aceasta viteza de transfer, este numita latime de banda a magistralei si reprezinta o valoare maxima. Ca toate valorile maxime, aceasta viteza nu reprezinta latimea de banda infunctionarea normala; trebuie sa va asteptati intotdeauna la 0 medie mai scazuta a transferului de date

3) Magistrala memoriei

Este utilizata la transferul informatiilor intre CPU si memoria principala memoria RAM a sistemului. Aceasta magistrala este o parte din magistrala procesorului sau, de cele mai multe ori, este implementata separat cu un set special de cipuri, care este responsabil cu transferul informatiilor intre magistrala procesorului si memorie. Sistemele cu frecventa placii de baza de 16 MHz sau mai mare lucreaza Ia viteze care depasesc posibilitatile cipurilor DRAM standard. In astfel de sisteme este utilizat un set de cipuri (controllerul memoriei) care realizeaza interfata intre magistrala rapida a procesorulul si memoria principala, mai lenta.

Acest set de cipuri este in general acelasi cu setul de cipuri responsabil cu gestionarea magistralei I/O.

Informatia care circula prin magistrala memoriei este transferata Ia o viteza mult mai mica decinviteza de transfer a informatiei pe magistrala procesorului. Soclurile cipurilor sau conectorii modulelor SIMM sunt conectati la magistrala memoriei Ia fel cum sunt legati conectorii de extensie Ia magistrala I/O.

4) Magistrala de adrese

Este inrealitate, o parte a magistralei procesorului si a celei de memorie si este folosita pentru a indica adresa de memorie sau adresa de pe magistala sistemului care va fi utilizata incadrul operatiei de transfer al datelor. Magistrala de adrese indica precis locul incare va avea loc urmatorul transfer: inmemorie sau pe magistrala. Dimensiunea ei determina marimea memoriei pe care CPU o poate adresa direct.

5) Functiile magistralei

Cea mai importanta functie este de a asigura o cale de date ce leaga componentele PC-ului si o modsalitate de a ajunge datele la destinatie.

Deasemenea, trebuie sa asigure semnale speciale care sa sincronizeze semnalele circuitelor de pe placi cu cele din restul calculatorului.

Principalele functii sunt:

liniile de date, este de fapt cea mai importanta. Conexiunile folosite pentru transferarea datelor pe magistrala de extensie se numesc linii de date. Principalul element de descriere a magistralei este numarul acestor linii. Magistralele de date folosesc transferul paralel al informatiilor deoarece este mai rapid decincel serial

liniile de adrese, pentru a fi mai flexibila, magistrala trebuie sa transmitasi informatii referitoare la adresle de memorie, pentru a permite transferarea informatiuilor mapate inmemorie si accesul aleator la acestea si transportul bitilor de date la o adresa exacta. Acestea determina domeniul maxim de memorie ce poate fi adresata: ex. ISA are 24 de linii de adres deci acceseaza maxim 16 MB de memorie.

-alimentarea cu energie, magistrala de extensie alimenteaza celelalte dispozitive la tensiuni intre 3.3 si 5 V C.C. Pot asigura atintensiuni negative cinsi pozitive, de pina la 12 V. Ex. ISA nu asigura tensiuni de 3.3 a de regula mai multe linii de alimentare.

-sincronizarea, multe placi de extensie lucreaza sincronizat cu circuitele calculatorului gazda. O magistrala sincronizata cu ceasul calculatorului se numeste sincrona. Cele avansate sunt mai flexibile ca vitezasi pot opera asincron, existat o relatie matematica intre frecventa de ceas a sistemului si cea a magistralei. Ex. PCI la 33 MHz insisteme la 66 MHz.

controlul fluxului, pentru evitarea unor pierderi de date la aparitia unor diferente de viteza intre placile de extensie si calculatorul gazda. Magistrala trimite un semnal NOT READY, cerat sistemului sa astepte pina la recuperarea intierilor. magistralele moderne trec la moduri de viteza mai mari burst mode (inrafale) unde datele sunt transferate dupa un ciclu de transferare.

controlul sistemului, echipamentele periferice trebuie deseori sa comunice cu microprocesorul, pentru aceasta asiguratu-se una sau mai multe linii pentru semnale de intrerupere. PC-urile moderne permit partajarea intreruperilor, ba chiar si accesul direct la memorie. Ultimile tipuri se bazeaza pe protocoale de transfer pentru controlul sistemului DMA.

controlul si arbitrarea magistralei, la primele sisteme magistrala era controlata de microprocesorul sistemului, cele mai noi transfera controlul unor circuite logice – controllere de magistrala. Dispozitivul care preia controlul magistralei se numeste master de magistrala, iar cel care primeste date slave.

-semnale specifice sloturilor, sunt legate impreuna, conectate direct prin cablare, pot astfel sa utilizez orice slot. La cele mai noi exista semnale specifice pentru sloturi.

-puntile, utilizate odata cu introducerea magistralei PCI pentru legarea acestora. Doua PCI legate se numesc punte PCI to PCI, este foarte des intInita.

Cele mai importante aspecte fizice ale magistralelor sunt:

-tipurile de conectori

-organizarea conectorilor

-dimensiunile placilor

-spatiul intre placi

-limitele sloturilor

Un element foarte important este compatibilitatea magistralei de date cu

placile de extensie. Cel mai important este nivelul de compatibilitate cu placile de extensie ale PC-urilor obisnuite.