Модульный принцип построения ЭВМ. Шинная архитектура

Шина – совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.

Отличительным признаком шины от других систем соединения является наличие трех групп линий, по каждой из которых передается свой вид информации: шины данных, шины адреса, шины управления.

Шина, связывающая только два устройства, называется портом.

Системная шина
Назначение:
Это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.

Основные пользовательские характеристики:
Разрядность – количество бит информации, параллельно «проходящих» через неё;
Пропускная способность – количество бит информации, передаваемых по шине за секунду.

Разрядности шины данных, шины адреса, шины управления, как правило не совпадают.
Пример:
Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, компьютеры семейства Pentium – 64 разрядную шину данных.

Шина данных
По этой шине данные передаются между различными устройствами в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно.
Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса
Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор.
Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес.
Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство, т.е. количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.
Если разрядность адресной шины равна n, то максимальный адрес, который может быть по ней передан – 2n. Очевидно, количество байтов оперативной памяти не должно превышать 2n, иначе байты с большими адресами не будут использоваться.

Пример:
Компьютеры с процессором 80286 имеют 24-разрядную адресную шину и могут адресовать память объемом 4 Мб (224= 16 777 216 байтов=16 Мб).
Компьютеры семейства Pentium – 32 разрядную адресную шину и могут адресовать память объемом 4 Гб.

Шина управления
По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали.
Сигналы управления показывают, какую операцию – считывание или запись информации из памяти – нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д

Для определения пропускной способности шины необходимо умножить разрядность шины на тактовую частоту, которая, как и для процессора, определяется генератором тактовой частоты.
Пример:
Для 16-разрядной шины при тактовой частоте 8,33 МГц пропускная способность равна:
16 бит x 8,33 МГц=16,66 Мбайт/с.