<<
>>

Архитектура ПК, системные и локальные шины, состав периферийных устройств

Архитектура ПК определятся системой шин, с помощью которых ЦП связан с ОП и периферийными устройствами.
За исключением Xeon.

124


Современная архитектура ПК является результатом довольно длительного развития, необходимость которого связана, прежде всего, с эволюцией МП и расширением спектра периферийных устройств, а также повышением их быстродействия.

Чтобы иметь ясное представление о современной архитектуре ПК, полезно посмотреть на динамику ее развития.

На начальном этапе в архитектуре ПК использовалась единая шина (эта конструкция была использована фирмой DEC еще в 1960 - 1970 гг. прошлого столетия для своих мини-компьютеров начального уровня).

ПК изначально также строились на основе одной системной шины ISA (Industry Standard Architecture), EISA (Extended ISA) или MCA (Micro Channel Architecture). Необходимость сохранения баланса производительности по мере роста быстродействия микропроцессоров привела к двухуровневой организации шин ПК, а затем и к трехуровневой (которая на начальном этапе применялась только в рабочих станциях и серверах). Динамика развития архитектуры отражена на рис. 3.1, 3.2 и 3.3, где представлена организация компьютеров различной производительности. В табл. 3.2 даны характеристики шин, применяемых ПК с начала их производства и до наших дней.

ISA - промышленный стандарт, для архитектуры первых моделей ПК (pC, PC/XT, PC/AT 286,386), характеризуется относительно невысокими скоростями обмена информации по шине и невысокой стоимостью, эта архитектура совместима с фирменными шинами IBM - XT-bus и AT-bus.

EISA - расширенный промышленный стандарт, предложенный для реализации большого объема адресуемой ОП и ускорения вычислительных и обменных операций ПК с микропроцессорами 80386, 80486, является значительно более дорогостоящим расширением шины ISA, поэтому при многошинной организации, как правило, не применяется.

MCA - стандарт фирмы IBM, разработанный для моделей семейства PS/2. Характеризуется значительным ускорением обмена данными между отдельными устройствами ПК (особенно с ОП), однако эта архитектура совершенно не совместима с ISA и EISA.

VL-bus - локальная шина, предложенная ассоциацией VESA (Video Electronics Standard Association). Предназначена для увели


125


чения быстродействия видеоадаптеров и контроллеров дисковых накопителей (локальной называется шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора). Шина ориентирована на процессор 80486. Следующая спецификация этой шины для процессоров Репйиш с ожидавшейся скоростью 400 Мбайт/с дальнейшего распространения не получила.


Рис. 3.1. 1БЛ: все компоненты системы на одной шине


Рис.
3.2. Compaq Desk Pro 386/20: архитектура EISA

126



Рис. 3.3. HP Vectra XP: архитектура PCI

Таблица 3.2

Характеристики шин, применяемых в ПК (данные до 2000 г., быстродействие УБЛ и РС1 указано пиковое, в скобках реальное)



Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) так же, как и VL-bus, поддерживает канал передачи между ЦП и периферийными устройст

127


вами. При работе с процессором 80486 она имеет примерно те же показатели, что и VL-bus. В отличие от последней шина независима от процессора, подключается к нему через специальный адаптер (поэтому название локальной применительно к PCI не совсем точно). Эта шина получила очень широкое распространение и применяется не только в ПК, но и в рабочих станциях, и серверах.

Постоянное увеличение тактовой частоты МП, его способность обрабатывать потоки данных до гигабайт в секунду, привело к появлению самой быстрой внешней шины процессора FSB (Front Side Bus), к которой подключились самые быстродействующие устройства (внешний кэш, ОП, AGP - Accelerated Graphic Port).

Попыткой сбалансировать быстродействие ЦП и ОП является двойная разрядность этой шины (64 разряда) и организация двухканальной ОП. И, наконец, полная согласованность по частоте процессора и внутренней кэш первого уровня была достигнута благодаря размещению еще одной шины (BSB - Back Side Bus) внутри кристалла (об этом уже говорилось).

Конструктивно архитектура ПК (системный интерфейс) реализуется на системной плате и связана с понятием «чипсет» (Chip set) - набором интегральных схем, формирующих блок вычислительной системы, реализующий все необходимые связи основных компонентов - процессора, памяти и шин расширения.

Два варианта архитектуры ПК для МП фирмы Intel (в современной терминологии - дизайн) представлены на рис. 3.4.

Значительное развитие за истекший период получили также интерфейсы периферийного оборудования. Большую популярность приобрел интерфейс ввода-вывода SCSI (Small Computer System Interface - интерфейс малых вычислительных систем), который, как правило, применяется в высокопроизводительных рабочих станциях и серверах. Этот интерфейс располагается между системной шиной компьютера и периферийными устройствами. Предназначен, прежде всего, для подключения дисковых накопителей, но может использоваться и для подключения других устройств, например сканеров, цифровых осциллографов и т.д. Интерфейс постепенно развивался, увеличивая пропускную способность. Существует множество его разновидностей: SCSI-1, SCSI-2, Ultra 160, Ultra 320 и т.д., некоторые из которых несовместимы друг с другом. Другой широко распространенный интерфейс для подключе-


128


ния периферийных устройств, использующийся, как правило, в малых системах, - IDE (Integrated Drive Electronics - электроника, встроенная в диск). Такое название он получил из-за того, что, в отличие от ранних версий SCSI, контроллер управления головками и другими механическими частями был расположен не на системной плате компьютера, а на самом диске. В дальнейшем тот же интерфейс стали называть АТА (Advanced Technology Attachment - присоединение по передовой технологии).

И SCSI, и АТА - параллельные интерфейсы, т.е. их шина данных состоит из множества проводников (например, 8 или 16) и плюс к ним еще управляющие проводники. Разъемы и кабели данных для параллельных интерфейсов весьма громоздки, и, что самое главное, при выходе из строя хотя бы одного контакта вся система перестает работать. В данный момент идет общая тенденция к переходу на последовательные интерфейсы. В них данные передаются с гораздо большей частотой, но зато для передачи данных может использоваться всего два или четыре контакта. Современный последовательный потомок интерфейса SCSI - SAS (Serial Attached SCSI), потомок интерфейса АТА - SATA (Serial ATA). С появлением интерфейса SATA, обычный АТА, для того чтобы не путаться, стали называть РАТА (Parallel ATA).

В связи с широким распространением мультимедийных приложений и значительным увеличением потоков данных разработан новый стандарт подключения графических адаптеров - AGP (Accelerated Graphics Port), получивший широкое распространение, так как значительно ускоряет обмен с видеоадаптером, не перегружая системную шину PCI.

Современные интерфейсы периферийного оборудования (контроллеры) представлены в табл. 3.3.

Для подключения внешних периферийных устройств (модемы, принтеры, мышь, внешние НМВ и др.) использовались интерфейсы СОМ (от слова Communication - связь) и LPT (Line Print Terminal - терминал линейной печати). В настоящий момент они заменены более современным последовательным интерфейсом USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина).


129



Рис. 3.4. Классический (а) и хабовый (б) дизайн системных плат (2006 г.)


Таблица 3.3

Интегрированные контроллеры


131


Окончание табл. 3.3


Создание ПК привело к значительному прогрессу в разработке периферийных устройств компьютеров. Особенно эта тенденция просматривается на примере ВЗУ. При значительно меньших размерах они обладают значительно большей емкостью и быстродействием, чем устройства совсем недавнего прошлого. Спектр этих устройств также значительно расширился. В табл. 3.4 приведены основные типы ВЗУ, применяемые в ПК.

Устройства на магнитной ленте (компакт-кассетах) уже к 2000 г. достигли емкости в десятки гигабайт (тогда как первые такие накопители имели емкости немногим больше 100 Кбайт) и применяются они для резервного копирования и как архивы длительного хранения.


132


Характеристики ВЗУ

Таблица 3.4


Жесткие диски по-прежнему составляют основу системных ВЗУ, хотя их емкость также значительно увеличилась (от 5 - 10 Мбайт в первых системах до нескольких десятков гигабайт в 2000 г.). В настоящее время объем РЖМД в ПК превышает несколько терабайт. Самыми «долгоживущими» среди ВЗУ являются флоппи-диски, представляющие личные архивы пользователей. До последнего времени используются дискеты на 1,44 Мбайт, разработанные фирмой Sony еще в 1980 г. Попытки заменить их аналогичными дисками емкостью свыше 100 Мбайт имели незначительный успех.

Широкое распространение получили компактные устройства магнитооптики, имеющие довольно малое время доступа. Повсеместно в практику рядовых пользователей вошли оптические ВЗУ, развивающиеся в сторону WARM (Write And Read Many times). С переходом на новый формат DVD их емкость значительно увеличилась, о чем говорилось ранее.

3.4.

<< | >>

Еще по теме Архитектура ПК, системные и локальные шины, состав периферийных устройств:

  1. Богомазова Г.Н.. Установка и обслуживание программного обеспечения персональных компьютеров, серверов, периферийных устройств и оборудования, 2015
  2. § 3. Состав, формирование и отставка Правительства Российской Федерации Состав.
  3. Статья 265-1. Незаконное изготовление ядерного взрывного устройства или устройства, которое рассеивает радиоактивный материал или излучает радиацию
  4. § 65 Компания на акциях. – Первоначальное управление. Выбор правления. – Общее собрание акционеров. – Состав его, созыв, предметы обсуждения, порядок решения. – Отчетность и контроль. – Прекращение компании и ликвидация. – Ограничение в устройстве компаний для банковых операций. – Предполагаемые преобразования. – Иностранные компании. – Товарищество взаимного кредита и другие союзы взаимного содействия.
  5. I. 1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД КАК ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМНЫХ ОПИСАНИЙ
  6. I. СИСТЕМНЫЕ ОПИСАНИЯ - ГЛАВНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В ПСИХОЛОГИИ
  7. Таненбаум Э.. Архитектура компьютера. 5-е изд, 2007
  8. Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей, 2007
  9. МОЗГ ГОЛОВНОЙ: ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ПОРАЖЕНИЙ ЛОКАЛЬНЫХ
  10. Молитва о возрождении на Земле Священной Архитектуры
  11. Архитектура
  12. ЛОКАЛЬНЫЙ
  13. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ПОРАЖЕНИЙ ЛОКАЛЬНЫХ МОЗГА ГОЛОВНОГО
  14. Откровение Мастеров. Архитектура – наука о Времени
  15. Психология личности целостна, системна (принцип целостности, системности).
  16. 2.3. Принципі оптимального поєднання централізованого і локального правового регулювання
  17. 4.3. Акти договірного та локального характеру у сфері трудового права
  18. Аспекты, исходящие от планет разной локальной детер- минации
  19. § 6. Государственное устройство
  20. Раздел V. Федеративное устройство