Основные шины компьютера | Losst

Материнские платы

Основные шины компьютера

Компьютер состоит из множества различных компонентов, это центральный процессор, память, жесткий диск, а также огромное количество дополнительных и внешних устройств, таких как экран, мышка клавиатура, подключаемые флешки и так далее. Всем этим должен управлять процессор, передавать и получать данные, отправлять сигналы, изменять состояние.

Для реализации этого взаимодействия все устройства компьютера связаны между собой и с процессором через шины. Шина — это общий путь, по которому информация передается от одного компонента к другому. В этой статье мы рассмотрим основные шины компьютера, их типы, а также для соединения каких устройств они используются и зачем это нужно.

Что такое шина компьютера

Как я уже сказал — шина — это устройство, которое позволяет связать между собой несколько компонентов компьютера. Но к одной шине могут быть подключены несколько устройств и у каждой шины есть свой набор слотов для подключения кабелей или карт.

Фактически, шина — это набор электрических проводов, собранных в пучок, среди них есть провода питания, а также сигнальные провода для передачи данных. Шины также могут быть сделаны не в виде внешних проводов, а вмонтированы в схему материнской платы.

По способу передачи данных шины делятся на последовательные и параллельные. Последовательные шины передают данные по одному проводнику, один бит за один раз, в параллельных шинах передача данных разделена между несколькими проводниками и поэтому можно передать большее количество данных.

Виды системных шин

Все шины компьютера можно разделить за их предназначением на несколько типов. Вот они:

  • Шины данных — все шины, которые используются для передачи данных между процессором компьютера и периферией. Для передачи могут использоваться как последовательный, так и параллельный методы, можно передавать от одного до восьми бит за один раз. По размеру данных, которые можно передать за один раз такие шины делятся на 8, 16, 32 и даже 64 битные;
  • Адресные шины — связаны с определенными участками процессора и позволяют записывать и читать данные из оперативной памяти;
  • Шины питания — эти шины питают электричеством различные, подключенные к ним устройства;
  • Шина таймера — эта шина передает системный тактовый сигнал для синхронизации периферийных устройств, подключенных к компьютеру;
  • Шина расширений — позволяет подключать дополнительные компоненты, такие как звуковые или ТВ карты;

В то же время, все шины можно разделить на два типа. Это системные шины или внутренние шины компьютера, с помощью которых процессор соединяется с основными компонентами компьютера на материнской плате, такими как память. Второй вид — это шины ввода/вывода, которые предназначены для подключения различных периферийных устройств. Эти шины подключаются к системной шине через мост, который реализован в виде микросхем процессора.

Также к шинам ввода/вывода подключается шина расширений. Именно к этим шинам подключаются такие компоненты компьютера, как сетевая карта, видеокарта, звуковая карта, жесткий диск и другие и их мы более подробно рассмотрим в этой статье.

Вот наиболее распространенные типы шин в компьютере для расширений:

  • ISA — Industry Standard Architecture;
  • EISA — Extended Industry Standard Architecture;
  • MCA — Micro Channel Architecture;
  • VESA — Video Electronics Standards Association;
  • PCI — Peripheral Component Interconnect;
  • PCI-E — Peripheral Component Interconnect Express;
  • PCMCIA — Personal Computer Memory Card Industry Association (также известна как PC bus);
  • AGP — Accelerated Graphics Port;
  • SCSI — Small Computer Systems Interface.

А теперь давайте более подробно разберем все эти шины персональных компьютеров.

Шина ISA

4734157_f520

Раньше это был наиболее распространенный тип шины расширения. Он был разработан компанией IBM для использования в компьютере IBM PC-XT. Эта шина имела разрядность 8 бит. Это значит что можно было передавать 8 бит или один байт за один раз. Шина работала с тактовой частотой 4,77 МГц.

Для процессора 80286 на базе IBM PC-AT была сделана модификация конструкции шины, и теперь она могла передавать 16 бит данных за раз. Иногда 16 битную версию шины ISA называют AT.

Из других усовершенствований этой шины можно отметить использование 24 адресных линий, что позволяло адресовать 16 мегабайт памяти. Эта шина имела обратную совместимость с 8 битным вариантом, поэтому здесь можно было использовать все старые карты. Первая версия шины работала на частоте процессора — 4,77 МГц, во второй реализации частота была увеличена до 8 МГц.

Шина MCA

rid7

Компания IBM разработала эту шину в качестве замены для ISA, для компьютера PS/2, который вышел в 1987 году. Шина получила еще больше усовершенствований по сравнению с ISA. Например, была увеличена частота до 10 МГц, а это привело к увеличению скорости, а также шина могла передавать 16 или 32 бит данных за раз.

Также была добавлена технология Bus Mastering. На плате каждого расширения помещался мини-процессор, эти процессоры контролировали большую часть процессов передачи данных освобождая ресурсы основного процессора.

Одним из преимуществ этой шины было то, что подключаемые устройства имели свое программное обеспечение, а это значит что требовалось минимальное вмешательство пользователя для настройки. Шина MCA уже не поддерживала карты ISA и IBM решила брать деньги от других производителей за использование этой технологии, это сделало ее непопулярной с сейчас она нигде не используется.

Шина EISA

13171568_f520

Эта шина была разработана группой производителей в качестве альтернативы для MCA. Шина была приспособлена для передачи данных по 32 битному каналу с возможностью доступа к 4 Гб памяти. Подобно MCA для каждой карты использовался микропроцессор, и была возможность установить драйвера с помощью диска. Но шина все еще работала на частоте 8 МГц для поддержки карт ISA.

Слоты EISA в два раза глубже чем ISA, если вставляется карта ISA, то она использует только верхний ряд разъемов, а EISA использует все разъемы. Карты EISA были дорогими и использовались обычно на серверах.

Шина VESA

rid8

Шина VESA была разработана для стандартизации способов передачи видеосигнала и решить проблему попыток каждого производителя придумать свою шину.

Шина VESA имеет 32 битный канал передачи данных и может работать на частоте 25 и 33 МГц. Она работала на той же тактовой частоте, что и центральный процессор. Но это стало проблемой, частота процессора увеличивается и должна была расти скорость видеокарт, а чем быстрее периферийные устройства, тем они дороже. Из-за этой проблемы шина VESA со временем была заменена на PCI.

Слоты VESA имели дополнительные наборы разъемов, а поэтому сами карты были крупными. Тем не менее сохранялась совместимость с ISA.

Шина PCI

13171600_f520

Peripheral Component Interconnect (PCI) — это самая новая разработка в области шин расширений. Она является текущем стандартом для карт расширений персональных компьютеров. Intel разработала эту технологию в 1993 году для процессора Pentium. С помощью этой шины соединяется процессор с памятью и другими периферийными устройствами.

PCI поддерживает передачу 32 и 64 разрядных данных, количество передаваемых данных равно разрядности процессора, 32 битный процессор будет использовать 32 битную шину, а 64 битный — 64 битную. Работает шина на частоте 33 МГц.

В PCI можно использовать технологию Plug and Play (PnP). Все карты PCI поддерживают PnP. Это значит, что пользователь может подключить новую карту, включить компьютер и она будет автоматически распознана и настроена.

Также тут поддерживается управление шиной, есть некоторые возможности обработки данных, поэтому процессор тратит меньше времени на их обработку. Большинство PCI карт работают на напряжении 5 Вольт, но есть карты, которым нужно 3 Вольта.

Шина AGP

ecs2

Необходимость передачи видео высокого качества с большой скоростью привела к разработке AGP. Accelerated Graphics Port (AGP) подключается к процессору и работает со скоростью шины процессора. Это значит, что видеосигналы будут намного быстрее передаваться на видеокарту для обработки.

AGP использует оперативную память компьютера для хранения 3D изображений. По сути, это дает видеокарте неограниченный объем видеопамяти. Чтобы ускорить передачу данных Intel разработала AGP как прямой путь передачи данных в память. Диапазон скоростей передачи — 264 Мбит до 1,5 Гбит.

PCI-Express

pciexpress

Это модифицированная версия стандарта PCI, которая вышла в 2002 году. Особенность этой шины в том что вместо параллельного подключения всех устройств к шине используется подключение точка-точка, между двумя устройствами. Таких подключений может быть до 16.

Это дает максимальную скорость передачи данных. Также новый стандарт поддерживает горячую замену устройств во время работы компьютера.

PC Card

350173435

Шина Personal Computer Memory Card Industry Association (PCICIA) была создана для стандартизации шин передачи данных в портативных компьютерах.

Шина SCSI

13171590_f520

Шина SCSI была разработана М. Шугартом и стандартизирована в 1986 году. Эта шина используется для подключения различных устройств для хранения данных, таких как жесткие диски, DVD приводы и так далее, а также принтеры и сканеры. Целью этого стандарта было обеспечить единый интерфейс для управления всеми запоминающими устройствами на максимальной скорости.

Шина USB

usbkill-shuts-down-computer-when-usb-port-activity-changes-480235-2

Это стандарт внешней шины, который поддерживает скорость передачи данных до 12 Мбит/сек. Один порт USB (Universal Serial Bus) позволяет подключить до 127 периферийных устройств, таких как мыши, модемы, клавиатуры, и другие устройства USB. Также поддерживается горячее удаление и вставка оборудования. На данный момент существуют такие внешние шины компьютера USB, это USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 и USB Type-C.

USB 1.0 был выпущен в 1996 году и поддерживал скорость передачи данных до 1,5 Мбит/сек. Стандарт USB 1.1 уже поддерживал скорость 12 Мбит/сек для таких устройств, как жесткие диски.

Более новая спецификация — USB 2.0 появилась в 2002 году. Скорость передачи данных выросла до 480 Мбит/сек, а это в 40 раз быстрее чем раньше.

USB 3.0 появился в 2008 году и поднял стандарт скорости еще выше, теперь данные могут передаваться со скоростью 5 Гбит/сек. Также было увеличено количество устройств, которые можно питать от одного порта. USB 3.1 был выпущен в 2013 и тут уже поддерживалась скорость до 10 Гбит/с. Также для этой версии был разработан компактный разъем Type-C, к которому коннектор может подключаться любой стороной.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основные шины компьютера, историю их развития, назначение шин компьютера, их типы и виды. Надеюсь эта статья была для вас полезной и вы узнали много нового.

На завершение небольшое видео про шины и интерфейсы компьютера:

Шины расширения, представленные слотами и разъемами на материнской плате

Шины расширения, представленные слотами и разъемами на материнской плате

Шины расширения представлены различными разъемами (слотами) на материнской плате, к которым подключаются внутренние устройства, а также портами, к которым подсоединяются внешние устройства. Универсальность шин расширения сыграла не последнюю роль в росте популярности компьютеров. Например, в стандартный разъем шины PCI можно подключить большинство внутренних периферийных устройств компьютера, а клавиатуры или мыши совершенно любых производителей подсоединяются соответственно к стандартным портам для клавиатуры и мыши.

Шины расширения с помощью северного и южного мостов чипсета осуществляют связь компонентов компьютера с процессором. Процессор «общается» с периферийными устройствами с помощью специальных программ, называемых драйверами. Как правило, драйвер устройства при покупке прилагается к самому устройству, что называется, «совершенно бесплатно». Для некоторых устройств (клавиатуры, накопителей на жестких и гибких магнитных дисках, памяти и чипсета) драйверы уже хранятся (еще говорят «зашиты») в BIOS материнской платы.

Рассмотрим шины расширения, которые могут вам встретиться.

Шина стандарта ISA

Шина стандарта ISA (-ndustry Standard Architecture – стандартная промышленная архитектура) на сегодняшний день является устаревшей. Вы можете встретить ее только на старых материнских платах (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Вот эти длинные черные и есть слоты шины ISA

Да и устройств, подсоединяемых к компьютеру с помощью шины ISA, наверное, почти не осталось, хотя раньше их было очень много. Данная шина работает с частотой 7 МГц и является 16-разрядной. В наши дни о такой производительности говорить просто несерьезно.

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect – соединение периферийных компонентов) пришла на смену устаревшей ISA. Она является 32-разрядной и работает с частотой 33 МГц. Все современные материнские платы обязательно оснащены несколькими слотами PCI (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Стройные ряды слотов PCI

Еще несколько лет назад материнские платы имели как разъемы PCI, так и ISA, но чуть позже шина PCI стала основным стандартом расширения. Практически все внутренние комплектующие (например, звуковые, сетевые платы, модемы, ТВ-тюнеры) подключаются именно к шине PCI.

Когда-то видеокарты, как и прочие комплектующие, подключались к шинам ISA и PCI. Однако с течением времени графические требования программ (особенно игр) стали таковы, что мощности видеокарты и скорости шины PCI стало недостаточно. Специально для новых, более мощных видеокарт была создана продвинутая шина PCI, которую назвали AGP (Accelerated Graphic Port – ускоренный графический порт) (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Слот AGP

Шина AGP имеет гораздо большую скорость, чем PCI, и напрямую связана с процессором через северный мост чипсета. К слоту AGP подключают исключительно современные видеокарты. Шина AGP на материнской плате расположена недалеко от шин PCI.

Как мы уже отмечали, новый формат шины PCI-E постепенно вытесняет слоты AGP и PCI. Производители видеокарт практически полностью переориентировались на выпуск плат для слота PCI-E 16x, а для слота PCI-E 1x уже вовсю производят модемы, ТВ-тюнеры, звуковые и сетевые карты, контроллеры и другие устройства. Кстати, слот PCI-E 1x достаточно короткий (рис. 10.4), так что в скором времени, наверное, можно ожидать, что материнские платы станут миниатюрнее (до сих пор почти половина площади материнской платы занята различными слотами расширения).

Рис. 10.4. Слоты PCI-E

Не все внутренние устройства крепятся непосредственно на материнскую плату (в слоты шин расширения), многие соединяются с ней при помощи различных кабелей. В главе 4 мы уже разговаривали об интерфейсе ATA, применяемом для подключения различных устройств (жестких дисков, приводов компакт-дисков, накопителей Zip и LS-120 (240)). Современные материнские платы снабжены двумя разъемами ATA, которые предназначены для подключения устройств IDE (имеющих встроенные контроллеры) (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Слоты для подключения IDE-устройств

К каждому слоту с помощью 40-контактного ATA-шлейфа (рис. 10.6) можно подключить два устройства.

Рис. 10.6. Шлейф ATA

Таким образом, интерфейс ATA «разрешает» подключение к компьютеру до четырех IDE-устройств. Следует иметь в виду, что к IDE-устройствам, помимо шины ATA, нужно подключить провода питания (они идут от блока питания корпуса). Их разъемы невозможно присоединить неправильно (хотя если очень постараться…).

Шины SATA (SATA II)

Разъемы SATA и SATA II внешне одинаковые (рис. 10.7). К ним подключаются жесткие диски и некоторые оптические приводы (в настоящее время большинство последних еще подключаются к разъемам IDE).

Рис. 10.7. Разъемы SATA II

К одному разъему SATA можно подключить только одно устройство.

Одно из преимуществ шины SATA, кроме описанных ранее, – узкий (не более 1 см) шлейф, связывающий разъем и накопитель. А это значит, что в корпусе системного блока лучше циркулирует воздух (то есть охлаждение более качественное). Да и выглядят такие шлейфы более эстетично (их можно аккуратно закрепить стяжками или резинками).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Работа шины ввода-вывода SPD

Работа шины ввода-вывода SPD Каждая плата ввода-вывода SPD предоставляет BCU для одной шины SPD. BCU осуществляет основное управление работой шины. Обычно BCU выполняет восстановление после ошибки и повторное выполнение операции. Он также проводит арбитраж, если несколько IOBU

Как найти порты FXO и FXS на плате TDM400P

Как найти порты FXO и FXS на плате TDM400P На рис. 4.1 представлена плата TDM400P с модулями FXS и FXO. Фото черно-белое, поэтому невозможно различить цвета, но под номером 1 -FXS-модуль зеленого цвета, а под номером 2 — FXO-модуль, оранжево- красный. В нижнем правом углу рисунка можно увидеть

7.5 Программные интерфейсы приложений для адаптеров шины

7.5 Программные интерфейсы приложений для адаптеров шины В сетях хранения данных адаптеры шины обеспечивают физическое подключение между сервером и другими элементами сети хранения, включаяустройства хранения, коммутаторы и другие узлы. С ростом сложности сетей

23.3.4. Отказ материнской платы и процессора

23.3.4. Отказ материнской платы и процессора Обычно отказ одного из этих компонентов влечет повреждение второго, но бывают исключения, поэтому нужно отнести компьютер в мастерскую для диагностики. Конечно, если у вас есть подобная материнская плата и такой же процессор,

BIOS на материнской плате

BIOS на материнской плате Несмотря на то, что BIOS состоит из комбинации BIOS на материнской плате, BIOS на всех картах в системе, а также их драйверов, в этой книге мы сконцентрируемся на BIOS материнской платы. Рис. 1.2. Чипы BIOS типа PLCC (фотография автора)BIOS материнской платы

2.2.2. Выбор материнской платы

2.2.2. Выбор материнской платы Прежде всего ищем в описании материнской платы, какой предусмотрен разъем для процессора. Напомню, что новые процессоры Intel требуют разъем Socket 775, а процессоры от AMD — Socket АМ2 или Socket 939 (либо 754 для Sempron).Нужно обратить внимание и на чипсет. Чипсет

2.2.2.1. Выбор материнской платы для процессора Intel

2.2.2.1. Выбор материнской платы для процессора Intel На сегодняшний день для процессоров Intel можно купить материнские платы на базе следующих чипсетов: 865G, 915PL, 945*, 965*.Если вы выбрали процессор Core 2 (или Pentium D — тоже двуядерный), тогда вам нужен только 965-й чипсет. В самом крайнем

2.2.2.2. Выбор материнской платы для процессора от AMD

2.2.2.2. Выбор материнской платы для процессора от AMD При выборе материнской платы для процессора фирмы AMD нужно учитывать те же факторы, что и при выборе ее для процессора фирмы Intel. В первую очередь смотрим на наличие нужного разъема для процессора (напомню, разъемы для AMD —

Глава 10 Шины расширения: слоты и порты

Глава 10 Шины расширения: слоты и порты Шина-шина опа, шина-шина най… Некогда популярная песенка о компьютерах В предыдущих главах мы познакомились с различными внутренними и внешними компонентами компьютера. Теперь рассмотрим то, с помощью чего все эти компоненты

Шины расширения, представленные внешними портами

Шины расширения, представленные внешними портами Перейдем к проводам, соединяющим системный блок с периферийными (то есть внешними) устройствами. Они не менее многообразны и также имеют «защиту от дурака». К системному блоку внешние устройства подключаются с помощью

Установка материнской платы

Установка материнской платы Ну что же, самое время закрепить материнскую плату в корпусе системного блока. Внутри корпуса вы увидите съемную либо несъемную панель, на которой с помощью винтов и нужно закрепить материнскую плату.Если панель съемная, открутите держащие ее

Повреждения материнской платы

Повреждения материнской платы Пожалуй, в компьютере нет устройства, более сложного по количеству компонентов, чем материнская плата (рис. 1.7). Она содержит всевозможные контроллеры, порты, слоты, системную логику, стабилизаторы и другие компоненты и является, по сути,

3.3. Установка материнской платы

3.3. Установка материнской платы Установка материнской платы – самый сложный этап сборки компьютера.Нужно разобраться, как правильно подсоединить шлейфы и подключить другие органы управления. Непосредственная установка материнской платы в корпус не сложна.Снимите с

Подключение материнской платы

Подключение материнской платы Подключение материнской платы требует большой аккуратности и внимательности: во-первых, к материнской плате подсоединяется много шлейфов и проводов, а во-вторых, доступ к ней затруднен, что особенно ощущается при подключении органов

BIOS на материнской плате

BIOS на материнской плате Несмотря на то, что BIOS состоит из комбинации BIOS на материнской плате, BIOS на всех картах в системе, а также их драйверов, в этой книге мы сконцентрируемся на BIOS материнской платы.BIOS материнской платы представляет собой самый важный компонент слоя BIOS.

https://losst.ru/osnovnye-shiny-kompyutera
https://it.wikireading.ru/51336

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Related Posts