Magistrala & mostki Magistrala & mostki PN/PD PN/PD

Krystian Braun Krystian Braun Mateusz KaźmierzówMateusz Kaźmierzów

KL. II R KL. II R

M A G I S T R A L AM A G I S T R A L A

MagistralaMagistrala Centralną częścią komputera jest oczywiście procesor Centralną częścią komputera jest oczywiście procesor

umieszczony w odpowiednim wejściu na płycie głównej, umieszczony w odpowiednim wejściu na płycie głównej, pozostałe elementy płyty, takie jak np: karty rozszerzające czy pozostałe elementy płyty, takie jak np: karty rozszerzające czy pamięć, kontaktują się z procesorem poprzez szyny danych pamięć, kontaktują się z procesorem poprzez szyny danych zwane magistralami.zwane magistralami.Rozróżniamy następujące typy magistrali :Rozróżniamy następujące typy magistrali :" magistrala lokalna, obejmująca szynę danych i szynę " magistrala lokalna, obejmująca szynę danych i szynę adresową procesora;adresową procesora;" magistrala systemowa, sprzężona z lokalną poprzez rejestry " magistrala systemowa, sprzężona z lokalną poprzez rejestry zatrzaskowe, dostarcza ona sygnały sterujące;zatrzaskowe, dostarcza ona sygnały sterujące;" magistrala X, która komunikuje się z pamięcią ROM " magistrala X, która komunikuje się z pamięcią ROM zawierającą systemowy BIOS oraz z portami układów na płycie zawierającą systemowy BIOS oraz z portami układów na płycie głównej;głównej;" magistrala pamięciowa, która łączy szyny systemowe z " magistrala pamięciowa, która łączy szyny systemowe z obwodami pamięci dynamicznej poprzez układy adresowania obwodami pamięci dynamicznej poprzez układy adresowania wierszy i kolumn;wierszy i kolumn;" magistralę zewnętrzną, która stanowi wyprowadzenie " magistralę zewnętrzną, która stanowi wyprowadzenie systemowej szyny adresowej oraz szyny danych.systemowej szyny adresowej oraz szyny danych.

Struktura magistraliStruktura magistraliZawarte w magistralach linie można podzielić Zawarte w magistralach linie można podzielić

na trzy grupy funkcjonalne: linie danych, na trzy grupy funkcjonalne: linie danych, adresów i sterowania. Ponadto mogą adresów i sterowania. Ponadto mogą występować linie służące do zasilania występować linie służące do zasilania

dołączonych modułów.dołączonych modułów.

Linie danychLinie danych są ścieżkami służącymi do przenoszenia są ścieżkami służącymi do przenoszenia danych między modułami systemu. Wszystkie te linie danych między modułami systemu. Wszystkie te linie łącznie są określane jako szyna danych (ang. data bus). łącznie są określane jako szyna danych (ang. data bus). Szyna danych składa się typowo z 8, 16 lub 32 oddzielnych Szyna danych składa się typowo z 8, 16 lub 32 oddzielnych linii, przy czym liczba linii określa szerokość tej szyny. linii, przy czym liczba linii określa szerokość tej szyny. Ponieważ w danym momencie każda linia może przenosić Ponieważ w danym momencie każda linia może przenosić tylko 1 bit, z liczby linii wnika, ile bitów można jednocześnie tylko 1 bit, z liczby linii wnika, ile bitów można jednocześnie przenosić. Szerokość szyny danych jest kluczowym przenosić. Szerokość szyny danych jest kluczowym czynnikiem określającym wydajność całego systemu. Jeśli czynnikiem określającym wydajność całego systemu. Jeśli na przykład szyna danych ma szerokość 8 bitów, a każdy na przykład szyna danych ma szerokość 8 bitów, a każdy rozkaz ma długość 16 bitów, to procesor musi łączyć się z rozkaz ma długość 16 bitów, to procesor musi łączyć się z modułem pamięci dwukrotnie w czasie każdego cyklu modułem pamięci dwukrotnie w czasie każdego cyklu rozkazu. rozkazu.

Linie adresoweLinie adresowe są wykorzystywane do określania źródła lub są wykorzystywane do określania źródła lub miejsca przeznaczenia danych przesyłanych magistralą. Jeśli miejsca przeznaczenia danych przesyłanych magistralą. Jeśli na przykład procesor ma zamiar odczytać słowo (8, 16 lub 32 na przykład procesor ma zamiar odczytać słowo (8, 16 lub 32 bity) danych z pamięci, umieszcza adres potrzebnego słowa bity) danych z pamięci, umieszcza adres potrzebnego słowa na linii adresowej. Jest jasne, że szerokość szyny adresowej na linii adresowej. Jest jasne, że szerokość szyny adresowej determinuje maksymalną możliwą pojemność pamięci determinuje maksymalną możliwą pojemność pamięci systemu. Ponadto linie adresowe są również używane do systemu. Ponadto linie adresowe są również używane do adresowania portów wejścia-wyjścia. Najczęściej najbardziej adresowania portów wejścia-wyjścia. Najczęściej najbardziej znaczące bity służą do wybrania określonego modułu na znaczące bity służą do wybrania określonego modułu na magistrali, natomiast najmniej znaczące bity określają magistrali, natomiast najmniej znaczące bity określają lokację w pamięci lub port wejścia-wyjścia wewnątrz modułu. lokację w pamięci lub port wejścia-wyjścia wewnątrz modułu.

Linii sterowaniaLinii sterowania używa się do sterowania dostępem do linii używa się do sterowania dostępem do linii danych i linii adresowych, a także do sterowania ich danych i linii adresowych, a także do sterowania ich wykorzystaniem. Ponieważ linie danych i adresowe służą wykorzystaniem. Ponieważ linie danych i adresowe służą wszystkim zespołom, musi istnieć sposób sterowania ich wszystkim zespołom, musi istnieć sposób sterowania ich używaniem. Sygnały sterujące przekazywane między używaniem. Sygnały sterujące przekazywane między modułami systemu zawierają zarówno rozkazy, jak i modułami systemu zawierają zarówno rozkazy, jak i informacje regulujące czas (taktujące). Sygnały czasowe informacje regulujące czas (taktujące). Sygnały czasowe określają ważność danych i adresów. Sygnały rozkazów określają ważność danych i adresów. Sygnały rozkazów precyzują operacje, które mają być przeprowadzone. precyzują operacje, które mają być przeprowadzone.

Działanie Magistrali Działanie Magistrali Działanie magistrali jest następujące. Jeśli Działanie magistrali jest następujące. Jeśli

jeden z modułów zamierza wysłać dane do jeden z modułów zamierza wysłać dane do drugiego, to musi wykonać dwie rzeczy: drugiego, to musi wykonać dwie rzeczy:

uzyskać dostęp do magistrali i przekazać uzyskać dostęp do magistrali i przekazać dane za pośrednictwem magistrali. dane za pośrednictwem magistrali.

Jeśli natomiast zamierza uzyskać dane z Jeśli natomiast zamierza uzyskać dane z innego modułu, to musi: innego modułu, to musi:

uzyskać dostęp do magistrali i przekazać uzyskać dostęp do magistrali i przekazać zapotrzebowanie do tego modułu przez zapotrzebowanie do tego modułu przez odpowiednie linie sterowania i adresowe. odpowiednie linie sterowania i adresowe. Musi następnie czekać, aż drugi moduł Musi następnie czekać, aż drugi moduł wyśle dane. wyśle dane.

Magistrala zewnętrznaMagistrala zewnętrzna (wejścia- (wejścia-wyjścia)wyjścia)

Jest zespołem sygnałów elektrycznych Jest zespołem sygnałów elektrycznych służących do komunikowania się procesora służących do komunikowania się procesora z kartami rozszerzeń.z kartami rozszerzeń.Przez wiele lat ewolucji różnych modeli Przez wiele lat ewolucji różnych modeli procesorów, ewolucje przechodziły również procesorów, ewolucje przechodziły również magistrale, które aby nie być "wąskim magistrale, które aby nie być "wąskim gardłem" systemów komputerowych, gardłem" systemów komputerowych, musiały swoimi parametrami dostosować musiały swoimi parametrami dostosować się do wciąż rosnącej wydajności się do wciąż rosnącej wydajności procesorów.procesorów.A wszystko zaczęło się od magistrali A wszystko zaczęło się od magistrali

Wewnętrzna magistrala lokalnaWewnętrzna magistrala lokalna W tym przypadku na płycie głównej komputera zostaje W tym przypadku na płycie głównej komputera zostaje umieszczony układ graficzny, którego szyna danych jest umieszczony układ graficzny, którego szyna danych jest wprost dołączona do szyny danych procesora. Tego typu wprost dołączona do szyny danych procesora. Tego typu rozwiązania spotyka się na płytach głównych standardu all rozwiązania spotyka się na płytach głównych standardu all in one.in one.Rozwiązanie takie pozwala na zwiększenie szybkości Rozwiązanie takie pozwala na zwiększenie szybkości przesyłania danych między urządzeniami zewnętrznymi a przesyłania danych między urządzeniami zewnętrznymi a pamięcią RAM.pamięcią RAM.Ponadto wpływa to obniżeniu ceny - płyta zawierająca Ponadto wpływa to obniżeniu ceny - płyta zawierająca sterownik grafiki jest tańsza niż 2 oddzielne elementy.sterownik grafiki jest tańsza niż 2 oddzielne elementy.Architektura ta ma jednak sporo wad. Pierwszą z nich jest Architektura ta ma jednak sporo wad. Pierwszą z nich jest brak możliwości rozbudowy. Użytkownik kupując komputer brak możliwości rozbudowy. Użytkownik kupując komputer musi od razu zdecydować się na konkretna konfigurację i musi od razu zdecydować się na konkretna konfigurację i później nie może jej już zmieniać. Pomimo tego standard później nie może jej już zmieniać. Pomimo tego standard ten jest stosowany aż po dzień dzisiejszy w tanich płytach ten jest stosowany aż po dzień dzisiejszy w tanich płytach głównych przeznaczonych przede wszystkim pod procesory głównych przeznaczonych przede wszystkim pod procesory Intel Celeron. Intel Celeron.