Buss (IT)

Bussen (fra en sammentrekning av den latinske omnibus [ 1] ), innen elektronikk og informatikk , er en kommunikasjonskanal som lar periferiutstyr og komponenter i et elektronisk system – for eksempel en datamaskin – kommunisere med hverandre ved å utveksle informasjon eller data ulike typer gjennom overføring og mottak av signaler .

Funksjoner

I motsetning til punkt-til- punkt - tilkoblinger kan en enkelt buss koble flere enheter sammen. I praksis er det overføringskanalen som komponentene i en elektronisk datamaskin kommuniserer med . De elektriske tilkoblingene til bussen kan gjøres direkte på den trykte kretsen eller gjennom en spesiell kabel . Likevel kan busser være av to typer: seriell eller parallell. En buss er av parallell type når den tar i bruk en parallell overføring . ISA , PCI og AGP - bussene er av denne typen . En buss, på den annen side, er seriell hvis den tar i bruk en seriell overføring . Eksempler på serielle busser er: SPI , I²C , SATA , PCI Express , USB , LonWorks , Konnex , PROFIBUS , CAN , LIN .

Hovedsakelig er det to typer busser i en elektronisk prosessor: den interne bussen eller FSB ( frontsidebuss ), og den eksterne bussen (utvidelsesbuss, USB, etc.). Det kan også være hybridvarianter, som eSATA -porter med eksterne stikkontakter.

Teknologifremskrittet ser ut til å foretrekke seriell overføring fremfor parallell overføring, som delvis har gått ut av bruk på de eksterne bussene, som noen ganger lider av større dimensjoner og ofte også høyere kostnader, mens den i de interne bussene er mye brukt, f.eks. PCI Express 4.0-buss som bruker et hybridskjema med en parallellitet på 128 bits (128 linjer kun for hoveddataene). På tilkoblingsnivå og telling av administrasjons- og kraftledninger øker totalen, slik at allerede en x16 PCI Express har 82 pinner.

Prinsipper for operasjon

I hver transaksjon på bussen:

Rollen til en enhet kan endres over tid; en enhet kan fungere som en master eller en slave i forskjellige sammenhenger. Standarden som definerer bussen må gi reglene for å håndtere disse forholdene eller forby dem. Det er to forskjellige signaltidsmekanismer:

Valget avhenger av:

Vi hører ofte i maskinvarefeltet om hastigheten ( båndbredden ) til FSB , et akronym som står for Front Side Bus og identifiserer den interne bussen på hovedkortet til det spesifikke tilfellet av Intel-arkitekturen, som utpekte sammenkoblingen mellom ALU eller CPU med nordbroen, eller huber med et administrasjonsgrensesnitt for RAM, i motsetning til BSB (baksidebussen) som kobler CPU til L2-cachen med maksimal frekvens (dvs. med samme arbeidshastighet som CPU). FSB er erstattet av HyperTransport lånt fra PowerPC G5 og deretter av AMD til Intel-baserte sockets, men også av DMI-kanalen og av UPI-, CSI- og QPI-systemer. Generelt sett kan FSB forstås som kanalen som kobler CPU til RAM med en høyere frekvens enn de andre hovedkortbussene og med hensyn til eksterne og sammenkoblingsbusser. AMD bruker også tilsvarende LDT-teknologier.

Tilkoblingsmodus

Systembuss

Systembussen, som finnes i alle mikrodatamaskiner, er sammensatt av ett eller flere kobberspor på hovedkortet (vanligvis fra 4 til hundrevis, avhengig av datamaskintype og implementering av SoC eller hovedkort) og er utstyrt med separate kontakter til vanlig intervaller for å sette inn minne og I/O-moduler. Det er en serie elektriske forbindelser, som hver kan overføre binære sifre (0 eller 1) etter hverandre, hvis sett (som kan eller ikke kan tolkes som en numerisk verdi) tolkes av de forskjellige komponentene i systemet iht. til forhåndsetablerte protokoller En buss som kobler sammen to komponenter som tilhører samme integrerte kort kalles intern buss ( vanligvis proprietær), hvis den kobler sammen to generiske komponenter kalles den ekstern buss . Hvis det bare er én ekstern buss , kalles det en systembuss .

Systembussen er delt inn i tre mindre busser:

Grunnen til at datamaskiner generelt bare har én buss er enkel: multibuss-arkitekturen, teoretisk foreslått ved begynnelsen av informatikk av Harvard-arkitekturen i 1943 , er ikke praktisk gjennomførbar, gitt det svært høye antallet forbindelser som ville være nødvendig.

Databuss for alle typer

Det er bussen som informasjonen passerer. Den kan brukes av alle systemkomponenter, både skriftlig og lesing. Den er toveis (det lar data passere i flere retninger samtidig).

Adressebuss

Det er (enveis) bussen som CPU bestemmer i hvilken adresse den skal skrive eller lese informasjon i; både minnecellene ( RAM ) og I/O periferiutstyret (Input/Output) er faktisk delt inn i soner og porter, som hver har en gitt adresse. Minne er vanligvis delt inn i segmenter, forskyvninger, sider og interne eller inter-side steder. Etter å ha kommunisert adressen via denne bussen, gjøres skriving eller lesing normalt via databussen. Adressebussen kan brukes skriftlig av CPU'en og også i lesing av de andre komponentene, ved bruk av DMA kontrollert kun delvis av CPU'en og deretter av DMAC (DMA-kontrolleren) også på en toveis måte, for å gi tilgang til disker, grafikkort og andre ressurser.

Disse egenskapene kan ledsages av tilstedeværelsen av en parallell støtte for RAM-søking, som typisk består av en eller flere MMU-enheter for personsøking eller for hybridsystem med segmentering og personsøking.

Kontrollbuss

Kontrollbussen er et sett med forbindelser hvis formål er å koordinere aktivitetene til systemet; gjennom den kan CPU bestemme hvilken komponent som må skrive på databussen i et gitt øyeblikk, hvilken adresse som skal leses på adressebussen, hvilke minneceller som må skrives og hvilke som må leses osv. Faktisk kommuniserer minnet og alle de andre komponentene med CPU-en gjennom en enkelt delt buss; dette betyr at uten en kontroll fra CPUen ville det vært konflikter og kollisjoner.

For å lette og effektivisere de ulike prosessene på bussene, som regel, i hvert fall på ganske nyere datamaskiner (tidligere var det ikke en fast regel), brukes ytterligere kontrollmekanismer, som maskinvareavbrudd (IRQ, men ikke NMI , som har en annen funksjon ) og programvare (int xx, syscall), og fremfor alt fastvare og kontrollenheter som DMA (Direct Memory Access), PIO-skjemaer, administrasjon av PIC-er i kaskade.

Databuss

databussen brukes til utveksling av informasjon mellom de ulike enhetene. Det er toveis ettersom sending av data ikke bare tilhører CPUen og er delt:

Industry Standard Architecture Bus ( ISA )

Evolusjon av PC-bussen og PC / AT-bussen brukt i de første PC-ene (8086, 80286). Utviklet av et konsortium i motsetning til IBM Microchannel. Inneholder 64 + 36 linjer:

Synkron klokket til 8,33 MHz. 32 bits utvidelse: EISA

Zorro

Utvidelsesbuss utviklet for Commodore Amiga -datamaskiner . Det er tre versjoner av denne bussen, de to første var 16-bit, den tredje var 32-bit. Denne bussen har blitt utstyrt med Plug and Play -funksjoner siden den første versjonen dateres tilbake til 1985 . Det er en parallellbuss som fungerer synkront, men i den tredje revisjonen kan den også fungere asynkront og gjøre kommunikasjonen mer effektiv, men samtidig gjøre utvidelseskort dyrere og vanskeligere å designe.

PCI (Peripheral Component Interconnect Bus)

PC-systembuss, (men også Apple, Sun), utviklet av Intel i 1992 (erstatter ISA-bussen). Den finnes i forskjellige versjoner: PCI, PCI 2.0, PCI 2.1, PCI 2.2, PCI-X, PCI-X DDR. 32 - 64, PCI-E dataadresselinjer (overlagret) (multiplekset) Klokke på 33 - 66 - 133 - 266 MHz. Strømforsyning 5 - 3,3 Volt . Overføringen som skjer gjennom en PCI-buss er en "burst", bestående av en adresseringsfase og en eller flere datafaser, med lav latens og høy gjennomstrømning (throughput).

USB (Universal Serial Bus)

Buss for tilkobling av periferiutstyr (linse), utviklet i 1995 av et konsortium: (Compaq, HP, Intel, Lucent, Microsoft, Nec, Philips). Funksjoner: fleksibilitet, enkelhet; en enkelt buss for mange eksterne enheter; ingen kontrollenheter og dedikerte porter er nødvendig; lett utvidbar; økonomisk og med mulighet for varm tilkobling; støtte sanntidsenheter (lyd - telefon).

Kabelen består av 4 ledninger: jord, strømforsyning (5V), Data +, Data-.

Frekvens:

Small Computer System Interface ( SCSI )

Tilkobling for interne eller eksterne enheter til datamaskinen: harddisker (SCSI-disker), men også CD - DVD - båndstasjoner - skrivere - skannere.

Kobler til opptil 7-15 kontrollere (enheter) og maksimalt 2048 eksterne enheter per kontroller. Kaskadekobling, med terminator. Enkelt og rimelig. En del av logikken delegert til kontrollere. 50 ledninger - 25 jord for å eliminere forstyrrelser (8 data - 1 paritet - 9 kontroll - 7 strømforsyning og fremtidig bruk). Asynkron: med håndristingsprotokoll. Desentralisert arbitrage: bruk av datalinjer, forhåndsetablert prioritet.
SCSI-bussen er en parallellbuss, mens en forlengelse av den, Serial Attached SCSI (SAS), er av seriell type.

FireWire (IEEE 1394)

Den har mange likheter med USB: seriell buss med strømforsyning (60 W), utviklet av et konsortium av selskaper (1984 - Apple, 1995 Standard, men med royalties); mulighet for varm tilkobling, identifikasjonsmekanismer, trestruktur.

Forskjeller mellom FireWire og USB:

FireWire-porten har to typer standarder som er vesentlig forskjellige i hastighet og antall databærende pin-ledere. Disse standardene, etablert av Institute of Electrical and Electronic Engineer (IEEE), er IEEE 1394a og IEEE 1394b .

IEEE 1394a kan ha 4 til 6 ledere og en kommunikasjonshastighet som ikke overstiger 400 Mbit/s.

IEEE 1394b kan ha 9 ledere og en kommunikasjonshastighet som ikke overstiger 800 Mbit/s.

Det er viktig å vite at begge kablene ikke kan være lengre enn 4,5m

Lavt antall pinner

Det er en intern buss designet av Intel for å unngå å bruke den utdaterte ISA - en for å koble southbridge -brikken til Super I/O på hovedkort og dermed redusere både antall pinner som brukes (derav navnet) og antall kobberspor. kretskort.

PCI-X

PCI-X er en videreutvikling av PCI. Den ble utviklet av det samme konsortiet som utviklet PCI og gir båndbredde på opptil 4 GByte . Til tross for at den har mye høyere ytelse enn PCI, er den bakoverkompatibel med PCI-tilbehør og tillater derfor gjenbruk av PCI-kort.

PCI Express

PCI Express er (seriell) etterfølgeren til PCI (parallell) utvidelsesbussen og har erstattet AGP-bussen som tidligere ble brukt til grafikkort.

Kalt PCI-Express, er det vanligvis forkortet til PCIe eller PCIx (ikke å forveksle med PCI-X som finnes i mange hovedkort på markedet). Arkitekturen er helt annerledes enn den klassiske PCI-bussen.

Seriefunksjonen hjelper til med å forenkle PCB-oppsettet til hovedkort og består av en rekke kanaler. Disse kanalene kan aggregeres etter behov, noe som gjør systemet svært fleksibelt. Båndet som er tilgjengelig for hver kanal (FULL DUPLEX) er dedikert og deles derfor ikke med de andre.

En PCIe-kanal (kalt x1) har en tilgjengelig båndbredde på 266 MB/s. Derfor, i moderne skjermkort som bruker 16 PCIe-kanaler, er den tilgjengelige båndbredden omtrent 4 GB/s (dobbel AGP 8x-bussen).

Merknader

  1. ^ ( NO ) BUSS | Definisjon av BUS av Oxford Dictionary på Lexico.com betyr også BUS , su Lexico Dictionaries | Engelsk . Hentet 20. september 2021 .

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker