Шини персонального комп&#39;ютера

Шини персонального комп'ютера

Зміст

Вступ 3
Шина ISA 3
Шина EISA 4
Шина MCA 5
Локальна шина VLB 6
Шина PCI 7
Шина SCSI 8
Шини блокнотних комп'ютерів 12
Accelerated Graphics Port (AGP) 12
Висновок 14
Література 14

Введення

Шина - це канал пересилання даних, використовуваний спільно різнимиблоками системи. Шина може являти собою набір провідних ліній,витравленим на друкованій платі, проводу припаяні до висновків роз'ємів, вякі вставляються друковані плати, або плоский кабель. Компонентикомп'ютерної системи фізично розташовані на одній або кількох друкованихплатах, причому їхня кількість і функції залежать від конфігурації системи, їївиробника, а часто і від покоління мікропроцесора. Основнимихарактеристиками шин є розрядність переданих даних та швидкістьпередачі даних.

Найбільший інтерес викликають два типи шин - системний і локальний.

Системна шина призначена для забезпечення передачі даних міжпериферійними пристроями і центральним процесором, а також оперативноїпам'яттю.

Локальною шиною, як правило, називається шина, безпосередньопідключена до контактів мікропроцесора, тобто шина процесора.

Існує декілька стандартів організації системної шини для ПК.

1. Шина ISA

Шина ISA (Industry Standart Architecture) - шина, що застосовувалася зперших моделей PC і стала промисловим стандартом. У PC моделей XTзастосовувалася шина з розрядністю даних 8 біт та адреси - 20 біт. У моделях
AT шина була розширена до 16 біт даних і 24 біти адреси, якою воназалишається до цих пір. Конструктивно шина виконана у вигляді двох слотів.
Підмножина ISA-8 використовує тільки перше 62-контактний слот, в ISA-16застосовується додатковий 36-контактний слот. Тактова частота - 8 МГц.
Швидкість передачі даних до 16 Мбайтс. Має гарнуперешкодостійкістю.

Шина забезпечує своїм абонентам можливість відображення 8 - або 16 --бітних регістрів на простір вводу-виводу і пам'яті. Діапазон доступнихадрес пам'яті обмежений областю UMA (Unified Memory Architecture --уніфікована архітектура пам'яті), але для шини ISA-16 спеціальнимиопціями BIOS Setup може бути дозволено і простір в області между15-мі 16-м мегабайтом пам'яті (правда при цьому комп'ютер не зможе використатибільше 15 Мбайт ОЗУ). Діапазон адрес вводу-виводу зверху обмеженийкількістю використовуваних для дешифрування біт адреси, нижня межаобмежена областю адрес 0-FFh, зарезервованих під пристроїсістнемной плати. У PC була прийнята 10-бітна адресація вводу-виводу, приякій лінії адреси A [15:10] пристроями ігнорувалися. Таким чином,діапазон адрес пристроїв шини ISA обмежується областю 100h-3FFh, тоє всього 758 адрес 8-бітних регістрів. На деякі області цихадрес претендують і системні пристрою. Згодом стали застосовувати і
12-бітну адресацію (діапазон 100h-FFFh), але при її використанні завждинеобхідно враховувати можливість присутності на шині і старих 10-бітовихадаптерів, які "відгукнуться" на адресу з відповідними йому битами A [9:0] підвсій допустимої області чотири рази.

У розпорядженні абонентів шини ISA-8 може бути до 6 ліній запитівпереривань IRQ (Interrupt Request), для ISA-16 їх число досягає 11.
Зауважимо, що при конфігуруванні BIOS Setup частина з цих запитів можутьвідібрати пристрої системної плати або шина PCI.

Абоненти шини можуть використовувати до трьох 8-бітних каналів DMA
(Direct Memory Access - прямий доступ до пам'яті), а на 16-бітної шини можутьбути доступними ще три 16-бітових каналу. Сигнали 16-бітових каналів можутьвикористовуватися і для отримання прямого управління шиною пристроєм Bus-
Master. При цьому канал DMA використовується для забезпечення арбітражууправління шиною, а адаптер Bus-Master формує всі адресні та керуючісигнали шини, не забуваючи "віддати" керування шиною процесора не більше, ніжчерез 15 мікросекунд (щоб не порушити регенерацію пам'яті).

Всі перераховані ресурси системної шини повинні бути безконфліктнорозподілені між абонентами. Безконфліктність на увазі наступне:

. Кожен абонент повинен при операціях читання керувати шиною даних

(видавати інформацію) тільки за своїми адресами або за зверненням до використовуваному їм каналу DMA. Області адрес для читання не повинні перетинатися. "Підглядати" не йому адресовані операції запису не забороняється.

. Призначену лінію запиту переривання IRQx абонент повинен тримати на низькому рівні в пасивному стані і переводити в високий рівень для активації запиту. Невикористовуваними лініями запитів абонент управляти не має права, вони повинні бути електрично откоммутіровани або підключатися до буфера, що знаходиться в третьому стані. Однією лінією запиту може користуватися тільки один пристрій. Така безглуздість (з точки зору схемотехніки ТТЛ) була допущена в першу PC і в жертву сумісності старанно тиражується вже багато років.

Задача розподілу ресурсів у старих адаптерах вирішувалася за допомогоюджамперів, потім з'явилися програмно-конфігуровані пристрої, якіпрактично витіснені автоматично конфігуруються платами PnP.

Для шин ISA ряд фірм випускає карти-прототипи (Protitype Card),що представляють собою друковані плати повного або зменшеного формату зкріпильної скобою. На платах встановлено обов'язкові інтерфейсні ланцюга --буфер даних, дешифратор адреси і деякі інші. Останнє поле платиявляє собою "сліпак", на якому розробник може матимакетний варіант свого пристрою. Ці плати зручні для макетної перевіркинового виробу, а також для монтажу одиничних екземплярів, колирозробка та виготовлення друкованої плати нерентабельно.

З появою 32-бітових процесорів робилися спроби розширеннярозрядності шини, але всі 32-бітні шини ISA не є стандартизованими,крім шини EISA.

2. Шина EISA

З появою 32-розрядних мікропроцесорів 80386 (версія DX) фірмами
Compaq, NEC і низкою інших фірм, була створена 32-розрядна шина EISA,повністю сумісна з ISA.

Шина EISA (Extended ISA) - жорстко стандартизоване розширення ISAдо 32 біт. Конструктивне виконання забезпечує сумісність з нею ізвичайних ISA-адаптерів. Вузькі додаткові контакти розширення розташованіміж ламелями роз'єму ISA і нижче таким чином, що адаптер ISA, нещо має додаткових ключових прорізів у крайовому роз'ємі, не дістає доних. Установка карт EISA в слоти ISA неприпустима, оскільки їїспецифічні ланцюга потраплять на контакти ланцюгів ISA, в результаті чогосистемна плата виявиться непрацездатною.

Розширення шини стосується не тільки збільшення розрядності даних іадреса: для режимів EISA використовуються додаткові керуючі сигнали,забезпечують можливість застосування більш ефективних режимів передачі. Узвичайному (не пакетному) режимі передачі за кожну пару тактів може бутипередано до 32 біт даних (один такт на фазу адреси, один - на фазуданих). Максимальну продуктивність шини реалізує пакетний режим
(Burst Mode) - швидкісний режим пересилання пакетів даних без вказівкипоточного адреси всередині пакету. Всередині пакету чергові дані можутьпередаватися в кожному такті шини, довжина пакета може досягати 1024 байт.
Шина передбачає і більш продуктивні режими DMA, при якихшвидкість обміну може досягати 33 Мбайт/с. Лінії запитів перериваньдопускають колективні використання, причому зберігається і сумісність з
ISA-картами: кожна лінія запиту може програмуватися начутливість як по перепаду, як в ISA, так і за низьким рівнем. Шинадопускає споживання кожною картою розширення потужності до 45 Вт, але повнупотужність, як правило не споживає жоден адаптер.

Кожен слот (максимум - 8) і системна плата можуть мати селективнедозвіл адресації введення-виводу і окремі лінії запиту та підтвердженняуправління шиною. Арбітраж запитів виконує пристрій ISP (Integrated
System Peripheral). Обов'язковою приналежністю системної плати з шиною
EISA є незалежна пам'ять конфігурації NVRAM, в якійзберігається інформація про пристрої EISA для кожного слота. Формат записівстандартизований з метою зміни конфігураційної інформації застосовуєтьсяспеціальна утиліта ECU (EISA Configuration Utility). Архітектура дозволяєпри використанні програмно-iконкам та адаптерів автоматичновирішувати конфлікти використання системних ресурсів програмним шляхом, алена відміну від специфікації PnP, EISA не допускає динамічногореконфігурірованія. Всі зміни конфігурації можливі тільки в режиміконфігурування, після виходу з якого необхідне перезавантаженнякомп'ютера. Ізольований доступ до портів вводу-виводу кожної карти підчас конфігурування забезпечує просто: сигнал AEN, що дозволяєдекодування адреси в циклі введення-виведення, на кожен слот приходить поокремої лінії AENx, в цей час програмно-керованою. Таким чиномможна окремо звертатися і до звичайних картках ISA, але через цемарно, оскільки карти ISA не підтримують обміну конфігураційноїінформацією, передбаченого шиною EISA. На деяких ідеяхконфігурування EISA виросла специфікація PnP для шини ISA (форматконфігураційних записів ESCD багато в чому нагадує NVRAM EISA).

EISA - дорога, але виправдовує себе архітектура, що застосовується вбагатозадачних системах, на файл-серверах і скрізь, де потрібновисокоефективне розширення шини вводу-виводу.

3. Шина MCA

Шина MCA (MicroChannel Architecture) - мікроканальная архітектура --була введена в пику конкурентам фірмою IBM для своїх комп'ютерів PS/2починаючи з моделі 50 в 1987 році. Забезпечує швидкий обмін даними міжокремими пристроями, зокрема з оперативною пам'яттю. Шина MCAабсолютно несумісна з ISA/EISA та іншими адаптерами. Склад керуючихсигналів, протокол та архітектура орієнтовані на асинхроннефункціонування шини і процесора, що знімає проблеми узгодженняшвидкостей процесора і периферійних пристроїв. Адаптери MCA широковикористовують Bus-Mastering, всі запити йдуть через пристрій CACP (Central
Arbitration Control Point). Архітектура дозволяє ефективно іавтоматично конфігурувати всі пристрої програмним шляхом (в MCA PS/2немає жодного перемикача).

При всій прогресивності архітектури (щодо ISA) шина MCA НЕкористується популярністю через вузькість кола виробників MCA-пристроїв іповної їх несумісність з масовими ISA-системами. Однак MCA ще знаходитьзастосування в потужних файл-серверах, де потрібне забезпеченнявисоконадійного продуктивного вводу-виводу.

4. Локальна шина VLB

Локальна шина стандарту VLB (VESA Local Bus, VESA - Video Equipment
Standart Association - Асоціація стандартів відеообладнання) розробленав 1992 році. Головним недоліком шини VLB є неможливість їївикористання з процесорами, що прийшли на заміну МП 80486 абоіснуючими паралельно з ним (Alpha, PowerPC та ін.)

Шини вводу-виводу ISA, MCA, EISA мають низьку продуктивність,обумовлену їх місцем у структурі PC. Сучасні програми (особливографічні) вимагають істотного підвищення пропускної здатності,яке можуть забезпечити сучасні процесори. Одним з рішень проблемипідвищення пропускної спроможності було застосування як шинипідключення периферійних пристроїв локальної шини процесора 80486. Шинупроцесора використовували як місце підключення вбудованої периферіїсистемної плати (контролер дисків, графічного адаптера).

VLB - стандартизована 32-бітна локальна шина, практичнощо представляє собою сигнали системної шини процесора 486, виведені надодаткові роз'єми системної плати. Шина сильно орієнтована на 486процесор, хоча можливо її використання і з процесорами класу 386. Дляпроцесорів Pentium була прийнята специфікація 2.0, в якій розрядністьшини даних збільшена до 64, але вона поширення не отримала. Апаратніперетворювачі шини нових процесорів в шину VLB, будучи штучними
"наростами" на Шинн архітектурі, не прижилися, і VLB подальшогорозвитку не отримала.

Конструктивно VLB-слот аналогічний 16-бітному звичайному MCA-слоту, алеє розширенням системного слоти шини ISA-16, EISA або MCA,розташовуючись позаду нього поблизу від процесора. Через обмеженоюнавантажувальної здатності шини процесора більше трьох слотів VLB на системнійплаті не встановлюють. Максимальна тактова частота шини - 66 МГц, хочанадійніше шина працює на частоті 33 МГц. При цьому декларується піковапропускна здатність 132 Мбайт/с (33 МГц x 4 байти), але вона досягаєтьсятільки всередині пакетного циклу під час передач даних. Реально в пакетномуциклі передача 4 x 4 = 16 байт даних вимагає 5 тактів шини, так що навіть упакетному режимі пропускна здатність становить 105.6 Мбайт/с, а взвичайному режимі (такт на фазу адреси і такт на фазу даних) - всього 66
Мбайт/с, хоча це і значно більше, ніж у ISA. Жорсткі вимоги дочасовими характеристиками процесорної шини при великому навантаженні (в т. ч. імікросхемами зовнішнього кешу) можуть привести до нестійкої роботи: всі три
VLB-слоти можуть використовуватися тільки на частоті 40 МГц, при навантаженоїсистемної плати на 50 МГц може працювати тільки один слот. Шина в принципідопускає і застосування активних (Bus-Master) адаптерів, але арбітражзапитів покладається на самі адаптери. Зазвичай шина допускає установку небільше двох Bus-Master адаптерів, один з яких встановлюється в "Master" --слот.

Шину VLB зазвичай використовували для підключення графічного адаптера іконтролера дисків. Адаптери локальних мереж для VLB практично незустрічаються. Іноді зустрічаються системні плати, у яких в описізазначено, що вони мають вбудований графічний і дисковий адаптер з шиною
VLB, але самих слотів VLB немає. Це означає, що на платі встановленімікросхеми зазначених адаптерів, призначені для підключення до шини VLB.
Така неявна шина по продуктивності, природно, не поступається шині зявними слотами. З точки зору надійності та сумісності це навіть краще,оскільки проблеми сумісності карт і системних плат для шини VLB стоятьособливо гостро.

5. Шина PCI

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus - взаємозв'язокпериферійних компонентів) - шина з'єднання периферійних компонентів. Булаанонсована компанією Intel в червні 1992 року на виставці PC Expo.

Ця шина займає особливе місце в сучасній PC-архітектурі
(mezzanine bus), будучи мостом між локальною шиною процесора і шиноювводу-виводу ISA/EISA або MCA. Ця шина розроблялася з розрахунку на
Pentium-системи, але добре поєднується і з 486 процесорами, а також з не-
Іntеl'івського процесора. Шина PCI є чітко стандартизованоївисокопродуктивної шиною розширення вводу-виводу. PCI - мультиплексна
32-розрядна шина. Існує також 64-розрядна версія. Частота шини 20-33
МГц. Стандарт PCI 2.1 допускає і частоту 66 МГц. Теоретичнамаксимальна швидкість 132/264 Мбайт/с для 32/64 біт при 33 МГц, і 528
Мбайт/с при 66 МГц. Слот PCI достатній для підключення адаптера (на відмінувід VLB), на системній платі він може співіснувати з будь-якою з шин вводу -виводу і навіть з VLB (хоча в цьому й немає потреби).

На одній шині PCI може бути не більше чотирьох пристроїв (слотів).
Міст шини PCI (PCI Bridge) - це апаратні засоби підключення до шини PCIіншим шин. Host Bridge - головний міст - використовується для підключення PCIдо системної шини (шині процесора або процесорів). Peer-to-Peer Bridge --однорангової міст - використовується для з'єднання двох шин PCI. Дві і більшешини PCI застосовуються в потужних серверних платформах - додаткові шини
PCI дозволяють збільшити кількість пристроїв, що підключаються.

Автоконфігурірованіе пристроїв (вибір адрес, запитів переривання)підтримується засобами BIOS і орієнтоване на технологію Plug and Play.
Стандарт PCI визначає для кожного слота конфігураційне простіррозміром до 256 восьмібітних регістрів, не приписаних ні до просторупам'яті, ні до простору введення-виведення. Доступ до них здійснюється заспеціальним циклів шини Configuration Read і Configuration Write,вироблюваним контролером при звертанні процесора до регістрівконтролера шини PCI, розташованим в його просторі введення-виведення.

До складу шини PCI введені сигнали для тестування адаптерів поінтерфейсу JTAG. На системній платі ці сигнали не завжди задіяні, алеможуть і організовувати логічний ланцюжок тестованих адаптерів.

Шина PCI всі обміни трактує як пакетні: кожен кадр починаєтьсяфазою адреса, за якою може слідувати один або кілька фаз даних.
Кількість фаз даних в пакеті невизначено, але обмежена таймером,визначальним максимальний час, протягом якого пристрій можекористуватися шиною. Кожен пристрій має власний таймер, значеннядля якого задається при конфігурування пристроїв шини.

У кожному обміні навчаючиобхідних документів два пристрої - ініціатор обміну
(Initiator) і цільове пристрій (Target). Арбітражем запитів навикористання шини займається спеціальний функціональний вузол, що входить досклад чипсета системної плати. Для узгодження швидкодії пристроїв -учасників обміну передбачені два сигнали готовності IRDY # і TRDY #. Дляадреси і даних на шині використовуються загальні мультиплексованих лінії AD.
Чотири мультиплексованих лінії C/BE [3:0] використовуються для кодуваннякоманд у фазі адреси та дозволи байт у фазі даних.

Шина має версії з харчуванням 5 В, 3.3 В. Також існуєуніверсальна версія (з переключенням ліній + VI/O c 5 В на 3.3 В). Ключамиє пропущені ряди контактів 12, 13 і 50, 51. Для 5 В-слота ключрозташований на місці контактів 50, 51; для 3 В - 12, 13; для універсального
- Два ключі: 12, 13 і 50, 51. Ключі не дозволяють встановити карту в слот зневідповідним напругою живлення. 32-бітний слот закінчується контактами
A62/B62, 64-бітний - A94/B94.

На відміну від інших адаптерів шин, компоненти карт PCIрозташовані на лівій поверхні плат. З цієї причини крайній PCI-слотзвичайно розділяє використання посадкового місця адаптера з сусіднім ISA -слотом (Shared slot).

Шина PCI була до останнього часу другим (після ISA) попопулярності застосування. У сучасних системах відбувається відмова від шин
ISA, і шина PCI виходить на головні позиції. Деякі фірми для цієї шинивипускають карти-прототипи, але, звичайно ж, доукомплектувати їх периферійнимадаптером або пристроєм власної розробки набагато складніше, ніж карту
ISA. Тут позначаються і більш складні протоколи, і більш високі частоти
(8 МГц у шини ISA проти 33 або 66 МГц у шини PCI). Також шина PCI володієпоганий завадостійкістю, тому для побудови вимірювальних систем іпромислових комп'ютерів використовується все ще відносно рідко.

На деяких системних (материнських) платах є невеликийроз'єм, який називається Media Bus. Він розташований позаду роз'єму шини PCIодного з слотів. На цей роз'єм виводяться сигнали звичайної шини ISA, іпризначений він для того, щоб на графічному адаптері з шиною PCI можнабуло розмістити і недорогий чипсет звукової карти, призначений для шини
ISA. Цей роз'єм, а тим більше і такі комбіновані аудіо-відео карти,широкого розповсюдження не отримали.

6. Шина SCSI

Шина SCSI (Small Computer System Interface - системний інтерфейсмалих комп'ютерів, вимовляється "оповіді") була стандартизована ANSI
(American National Standards Institute - Американський інститут стандартів)ще в 1986 році. Інтерфейс призначений для з'єднання пристроїв різнихкласів - пам'яті прямого та послідовного доступу, CD-ROM, оптичнихдисків одноразовою і багаторазового запису, пристроїв автоматичної зміниносіїв інформації, принтерів, сканерів, комунікаційних пристроїв іпроцесорів. Пристроєм SCSI (SCSI Device) - називається як хост-адаптер,зв'язує шину SCSI з якою-небудь внутрішньої шиною комп'ютера, так іконтролер цільового пристрою - target controller, за допомогою якого вонопідключається до шини SCSI. З точки зору шини всі пристрої можуть бутирівноправними і бути як ініціаторами обміну, так і цільовимипристроями, однак частіше за все в ролі ініціатора виступає хост-адаптер. Доодного контролера може підключатися кілька периферійних пристроїв, завідношенню до яких контролер може бути як внутрішнім, так і зовнішніх.
Широке поширення одержали периферійні пристрої з вбудованимконтролером SCSI (embeded SCSI controller), до яких, наприклад, відносятьсянакопичувачі на жорстких магнітних дисках, CD-ROM, стриммерів.

За фізичної реалізації інтерфейс є 8-бітної паралельноїшиною з тактовою частотою 5 МГц. Шина допускає підключення до 8 пристроїв,швидкість передачі даних у початковій версії досягала 5 Мбайт/с.
Згодом (1991 р.) з'явилася нова специфікація - SCSI-2, що розширюєможливості шини як у кількісних, так і в якісних показниках.
Тактова частота шини Fast SCSI-2 досягає 10 МГц, а Ultra SCSI-2 - 20
МГц. Розрядність даних може бути збільшена до 16 біт - ця версіяназивається Wide SCSI-2 (широкий), а 8-бітну версію назвали Narrow (вузький).
16-бітна шина дозволяє збільшувати кількість пристроїв до 16. Стандарт SCSI-2визначає і 32-бітну версію інтерфейсу, але такі пристрої поки непоширені через невиправдано високої вартості інтерфейсу. Комбінаціїтактової частоти і розрядності забезпечують широкий діапазон пропускноїздатності, що досягає 40 Мбайт/с для реальної версії Ultra Wide SCSI-2.

Специфікація SCSI-2 визначає систему команд, яка включаєнабір базових команд, обов'язкових для всіх периферійних пристроїв, іспецифічних команд для периферії різних класів. Стандарт повністюописує протокол взаємодії пристроїв на шині, включаючи структурипереданої інформації. Підтримка пристроями можливості виконанняланцюжків команд, черг (до 256 команд) і незалежності їх роботи один відодного обумовлюють високу ефективність застосування SCSI в багатозадачнихсистемах. Можливість присутності на шині більше одного контролера
(ініціатора обміну) дозволяє забезпечити колективні використанняпериферії кількома комп'ютерами, підключеними до однієї шині.

SCSI-3 - подальший розвиток стандарту, спрямоване на збільшеннякількості пристроїв, що підключаються, специфікацію додаткових команд,підтримку Plug and Play. SCSI-3 існує у вигляді широкого спектрудокументів, що визначають окремі сторони інтерфейсу. Транспортний рівеньможе використовувати різні протоколи з відповідною підтримкоюфізичних з'єднань:
. SIP (SCSI-3 Interlocked Protocol) - протокол обміну традиційного інтерфейсу, фізично реалізований паралельним інтерфейсом SCSI.
. FCP (Fibre Channel Protocol) - протокол оптоволоконного каналу з відповідним фізичним рівнем FC-PH зі швидкістю передачі даних 100

Мбайт/с.
. SBP (Serial Bus Protocol) - протокол послідовної шини, що реалізовується інтерфейсом 1394 (FireWire).
. GPP (Generic Packetized Protocol) - узагальнений пакетний протокол, що реалізує будь-яким пакетним інтерфейсом.
. SSP (Serial Storage Protocol) - послідовний протокол пам'яті.

Сучасні пристрої з інтерфейсом SCSI випускаються відповіднозі стандартом SCSI-2 або SCSI-3. На відміну від стандарту SCSI-2, якийявно мав на увазі більш високу продуктивність шини та пристроїв, ніж
SCSI-1, заявка про підтримку пристроєм стандарту SCSI-3 безпосередньо напідвищення продуктивності не вказує. Ця заявка прямо означає лишевідповідність новому поколінню документів. Однак у зв'язку із загальною тенденцієюдо зростання продуктивності пристрою SCSI-3 в більшості випадківпоказують більш високу продуктивність, ніж SCSI-2. Стандарт SCSI-3припускає різні варіанти протокольного і фізичного рівняінтерфейсу, що включають як паралельні, так і послідовні шини.

Для паралельних шин швидкість передачі даних визначається частотоюпередач, яка вимірюється у мільйонах передач за секунду - MT/sec (Mega
Transfer/sec) і розрядністю. Назва SCSI Fast вказує на частотупередач 10 MT/sec, тимчасові діаграми для такого режиму визначені в SCSI-
2. Назва SCSI Fast-20 вказує на частоту передач 20 MT/sec. Цейрежим, більш відомий як SCSI Ultra, визначений для паралельногоінтерфейсу в SCSI-3. SCSI Fast-40 вказує на частоту передач 40 MT/sec.
Цей режим, визначений у SCSI-3 і званий як Ultra2 SCSI, в данийчас є найшвидшим для паралельної шини. Він реалізований тільки внизьковольтної диференціальної версії інтерфейсу LVD. Для майбутніх версійстандарту в SCSI-3 закладений режим і SCSI Fast-80, але говорити про йогореалізації ще передчасно. Спочатку розрядність шини SCSI становила
8 біт в "вузької" (Narrow) версії. "Широкий" (Wide) варіант шини, що з'явивсяз SCSI-2, має розрядність 16-біт (32-бітні розширення непоширені). Швидкість передачі даних для різних варіантівпаралельної шини наведена в таблиці 1.

Таблиця 1. Швидкість передачі даних по паралельній шині SCSI.

Інтерфейс Ultra2 SCSI забезпечує прекрасне поєднання пропускноїздатності шини при її більшій довжині, ціни пристроїв і сумісності зтрадиційними пристроями SCSI. Тут використовується диференціальнапередача сигналів, але з низьким рівень напруги. В даний частрадиційний диференціальний інтерфейс отримав назву "високовольтний" -
High Voltage Differential (HVD), оскільки в SCSI-3 йому з'явиласянизьковольтна альтернатива - Low Voltage Differential (LVD). Низьковольтнийваріант дозволяє досягти частоти передачі 40 MT/sec при довжині шини до 25 м
(до 8 пристроїв) або до 12 м (до 16 пристроїв). Нові пристрої зінтерфейсом LVD можуть мати можливість роботи на шині разом зпристроями з лінійним (Single ended) інтерфейсом - для цього їх буфернісхеми містять автоматичний визначник типу інтерфейсу. Однак цясумісність відноситься тільки до LVD - традиційні пристрої з HVD можутьпрацювати тільки з собі подібними.

Послідовний інтерфейс FCAL (Fibre Channel Arbitrated Loop --арбітражне кільце волоконного каналу) по реалізації ближче до інтерфейсівлокальних мереж. Цей інтерфейс, відомий також і як Fibre Channel SCSI,може мати як електричну (коаксіальний кабель), так і оптоволоконнуреалізацію. В обох випадках частота 800 МГц забезпечує швидкість передачіданих 100 Мбайт/с. Мідний кабель допускає довжину шини до 30 м, оптичний
- До 10 км. Тут використовується інший протокольний і фізичний рівніінтерфейсу і є можливість підключення до шини до 126 пристроїв (а не
8 або 16, як для паралельного інтерфейсу). Двупортовий пристрої можутьдосягати пікової швидкості обміну до 200 Мбайт/с.

В даний час найбільшого поширення мають пристрої SCSI-2і SCSI-3, які в значній мірі зберігають сумісність і звихідною версією, тепер званої SCSI-1. Однак змішувати пристрої
SCSI-1 і SCSI-2 на одній шині не ефективно, та й не завжди можливо черездеяких проблем.

Всі пристрої на шині повинні бути узгоджено сконфігуровані.
Для них потрібно програмно чи за допомогою джамперів встановити наступніосновні параметри:

. Ідентифікатор пристрої - SCSI ID - адреса 0-7 (для Wide-SCSI допустимі адреси 0-15), унікальний для кожного пристрою на шині.

Зазвичай хост-адаптера, який повинен мати вищий пріоритет, призначається адреса 7 (15 для Wide SCSI).

. Контроль паритету - SCSI Parity. Якщо хоч один пристрій на шині не підтримує контроль паритету, він повинен бути відключений на всіх пристроях даної шини. Контроль паритету, особливо для дискових пристроїв, є надійним засобом захисту від перекручування даних при передачі по шині.

. Включення термінаторів - Termination. У сучасних пристроях застосовуються активні термінатори, що можуть включатися одним джампером або навіть програмно-керованим сигналом. Термінатори повинні бути включені тільки на крайніх пристроях в ланцюжку. Сучасні хост-адаптери дозволяють автоматично включати свій термінатор, якщо вони є крайніми, і відключати, якщо використовуються внутрішній і зовнішній роз'єм каналу. Коректність використання термінаторів має істотне значення - відсутність одного з термінаторів, або, навпаки, зайвий термінатор може призвести до нестійкості або втрати працездатності інтерфейсу.

. Харчування термінаторів - Terminator Power. Харчування термінаторів джампером або програмно повинно бути включено хоча б на одному пристрої, коли використовуються активні термінатори (а в сучасних пристроях вони використовуються завжди).

. Узгодження швидкості синхронного обміну - SCSI Synchronous

Negotiation. Режим синхронного обміну, що забезпечує високу продуктивність, включається за взаємним погодженням пристроїв.

Проте якщо хоч один пристрій на шині його не підтримує, узгодження необхідно заборонити на хост-адаптер. При цьому, якщо обмін буде ініційовано синхронним пристроєм, хост-адаптер підтримає цей режим.

. Старт по команді - Start on Command, або затриманий старт - Delayed

Start. При включенні цієї опції запуск двигуна пристрою виконується тільки по команді від хост-адаптера, що дозволяє знизити пік навантаження блоку живлення в момент включення. Хост буде запускати пристрої послідовно.

. Дозвіл відключення - Enable Disconnection. Вибір цієї опції дозволяє пристроям відключатися від шини при неготовності даних під час тривалих операцій з носієм, що досить ефективно використовується в багатозадачному режимі при декількох периферійних пристроях на шині. Однак у випадку одного пристрою на шині відключення призведе тільки до додаткових витрат часу на повторне підключення.

Хост-адаптер SCSI є найважливішим вузлом інтерфейсу, що визначаєпродуктивність підсистеми SCSI-пристроїв. Існує широкий спектрадаптерів, починаючи від найпростіших, до яких можна підключати тількипристрою, не критичні до продуктивності. Такі адаптери іноді входятьв комплект поставки сканерів, і підключення до них диска може виявитисянерозв'язною завданням. Високопродуктивні адаптери мають власнийспеціалізований процесор, великий обсяг буферної пам'яті і використовуютьвисокоефективні режими прямого управління шиною для доступу до пам'ятікомп'ютера.

Конфігурування SCSI хост-адаптерів c точки зору шини SCSI невідрізняється від конфігурації інших пристроїв. Для сучасних адаптерівзамість джамперів використовується програмне конфігурування. Утилітаконфігурування зазвичай входить до розширення BIOS, встановлене на платіадаптера, і запрошення до її виконання виводиться на екран приініціалізації під час POST.

Як і будь-яка карта розширення, хост-адаптер повинен бутисконфігурований і з точки зору шини розширення, до якої вінпідключається. Адаптери SCSI існують для всіх шин: ISA (8-16 біт), EISA,
MCA, PCI, VLB, PCMCIA. Існують адаптери для паралельного порту. Багатонові системні плати мають вбудований SCSI-адаптер.

Всі пристрої SCSI вимагають спеціальних драйверів. Базовий драйвердискових пристроїв зазвичай входить в BIOS хост-адаптера. Розширення, наприклад
ASPI (Advanced SCSI Programming Interface), завантажуються окремо. Відорганізації драйверів сильно залежить продуктивність пристроїв SCSI.
"Розумне" ПО здатне ефективно завантажувати роботою пристрою, а іноді й
"зрізати кути" - виконувати копіювання даних між пристроями без виходуна системну шину комп'ютера.

Шина SCSI поширена у великих серверних системах, в системах пообробці графічних даних і т.п. У настільних системах шина SCSIпоширення не отримала через свою дорожнечу.

7. Шини блокнотних комп'ютерів

Організація PCMCIA (Personal Computer Memory Card International
Association - міжнародна асоціація виробників карт пам'яті дляперсональних комп'ютерів) ввела ряд стандартів на шини розширенняблокнотних комп'ютерів. Перший з них і називався PCIMCIA, а згодомбуло перейменовано в стандарт PC Card. Шина PC Card дозволяє підключатирозширювачі пам'яті, модеми, контролери дисків та стриммерів, SCSI-адаптери,мережеві адаптери та ін Не дуже суворе дотримання виробників цьогостандарту приводить до деяких проблем сумісності. Шина адресує до 64
Mбайт пам'яті, розрядність даних 16 біт, частота до 33 МГц, DMA і Bus-
Mastering не підтримуються. Теоретична швидкість передачі даних до 66
Мбайт/с. Теоретично допускається до 4080 слотів PC Card в PC. Шинаорієнтована на програмне конфігурування адаптерів (перемикачі натаких маленьких картах не поміщаються). Більшість адаптерів випускається зпідтримкою PnP і передбачають можливість гарячого підключення -відключення - інтерфейсні карти можуть вставлятися і вийматися безвимкнути PC. Для забезпечення гарячого підключення контакти шин живленнямають велику довжину, ніж сигнальні, чим забезпечується їх попередній викликпідключення і запізнюється відключення. Два контакту виявлення карти
(Card Detect) коротший за інших. Всі пристрої мають свою BIOS-підтримку.
Незважаючи на можливість динамічного конфігурування, в деяких випадкахпри зміні конфігурації потрібно перезавантаження системи.

Розрізняють декілька типів PC Card. Електрично ідентичні, вонирозрізняються за габаритами і сумісні знизу вгору (менші адаптери встаютьу великі гнізда). Адаптер типу 1 має розміри 54 x 85 мм і товщину небільше 3.3 мм, типу 2 - розміри 48 x 75 мм і товщину 5 мм, тип 3 - розміри
48 x 75 мм і товщину 10.5 мм.

Всі пристрої PC Card мають мінімальне енергоспоживання.
Існують передумови для введення пов?? й шини як додаткової і внастільні PC. Але на даний момент це не реалізовано.

Шина CardBus з тим же 68-контактним роз'ємом забезпечує розширеннярозрядності даних до 32 біт за рахунок мультиплексування шини адреси іданих, забезпечуючи сумісність з PC Card.

Для карт пам'яті (динамічної, статичної, постійної і флеш -пам'яті) існує стандарт Miniature Card, що представляє підмножинашини PC Card. Мініатюрна карта розміром 33 x 38 x 3.5 мм з 60-контактнимроз'ємом через перехідний адаптер може встановлюватися і в слот PC Cardтипу 2.

8. Accelerated Graphics Port (AGP)

Стандарт на AGP (Accelerated Graphics Port - прискорений графічнийпорт) був розроблений фірмою Intel с для того, щоб не змінюючи що склавсястандарт на шину PCI, прискорити ввід/вивід даних в відеокарту і, крімцього, збільшити продуктивність комп'ютера при обробці тривимірнихзображень без монтажу дорогих двопроцесорних відеокарт звеликими обсягами як відеопам'яті, так і пам'яті під текстури, z-буфер ітощо. Цей стандарт був підтриманий великою кількістю фірм, що входять в AGP
Implementors Forum, організацію, створену на добровільній основі длявпровадження цього стандарту. Тому розвиток AGP було доситьстрімким. Стартова версія стандарту - AGP 1.0.

Конструктивне виконання являє собою окремий слот зхарчуванням 3.3 V, що нагадує слот PCI, але насправді ніяк з нимнесумісному. Звичайна відеокарта не може бути встановлена в цей слот інаооборот.

Швидкість передачі даних до 532 Мбайт/с, зумовлена частотою шини
AGP до 132 МГц, відсутністю мультиплексування шини адреси і даних (на
PCI за одним і тим же фізичним лініям спочатку видається адресу, а потімдані). AGP має частоту шини 66 МГц і ту ж розрядність і в стандартномурежимі (точніше - режим "1x") може пропустити 266 Мбайт/с. Для підвищенняпропускної здатності шини AGP в стандарт закладена можливість передаватидані, використовуючи так як передній і задній фронт синхросигналу - режим 2x.
У режимі 2x пропускна здатність 532 Мбайт/с. При досягненні частоти шинив 100 МГц швидкість обміну зросте до 800 Мбайт/с.

Окрім "класичного" способу адресації, як на PCI, в AGP можевикористовуватися режим sideband addressing, званий "адресацією по бічнійсмузі ". При цьому використовуються спеціальні, які відсутні в PCI, сигнали
SBA (SideBand Addressing). На відміну від шини PCI на AGP присутняконвейрная обробка даних.

Основний обробіток тривимірних зображень виконується в основнийпам'яті комп'ютера, як центральним процесором, так і процесоромвідеокарти. Механізм доступу процесора відеокарти до пам'яті отримавназва DIrect Memory Execute (DIME - безпосереднє виконання впам'яті). Слід згадати, що зараз не всі відеокарти стандарту AGPпідтримують цей механізм. Деякі карти поки що мають тільки механізм,аналогічний bus master на шині PCI. Не слід плутати цей принцип з UMA,який використовується в недорогих відкритих, розміщених, як правило, наматеринській платі. Основні відмінності:
. Область основної пам'яті комп'ютера, яка може використовуватися AGP картою (її також н