Информационная системная магистраль: что в себя включает, принципы

Материнская плата оснащается разнообразными типами шин. Северный мост обеспечивает работу процессора, графического адаптера и оперативной памяти, южный – нужен для их взаимодействия с периферийными устройствами. Всё оборудование подключается к основной магистрали ПК. Она позволяет оборудованию взаимодействовать между собой. Рассмотрим, что такое системная магистраль, какие шины входят в её состав. Ознакомимся с характеристиками устройства. 

Системная шина или магистраль компьютера: что это такое, из чего состоит

Информационная магистраль ЭВМ – это унифицированная подсистема, обеспечивающая обмен данными между структурными компонентами компьютера. Физически представлена набором разноуровневых проводников, интерфейсов, линий связи. Унификация заключается в том, что устройства одинаково подключены к магистрали, обмениваются информацией по единому протоколу.

Для перемещения информации недостаточно объединить устройства проводниками электрических сигналов. Их передача должна соответствовать определённым правилам – протоколу. Он определяет скорость передачи, приоритетность разных типов информации и задач, её адресацию, отвечает за целостность. 

Шина оснащается разнообразными портами для подключения периферии.

 Магистраль, соединяющая два устройства, называется портом.

Какие компоненты включает в себя системная шина

В состав главной информационной магистрали входят следующие шины:

• Системная или процессорная (FSB) – применяется микросхемами чипсета для пересылки данных между центральным процессором и видеокартой, оперативной памятью.


• Кэш-памяти – организовывает обмен между кэшем и процессором. Современные ЦП оснащаются встроенной кэш-памятью с целью повышения быстродействия шины.


• Памяти – интерфейс для связи между CPU и оперативной памятью.


• Ввода/вывода – объединяет интерфейсы внешнего оборудования.

Последний вид шин подразделяют на локальные и стандартные.

Локальная шина – интерфейс для объединения быстродействующего оборудования (видеоадаптер, сетевая карта) с центральным процессором. Преимущественно это PCI-e.

Стандартная шина ввода/вывода – интерфейс для подсоединения к прочим шинам медленного оборудования: мышка, клавиатура, звуковое оборудование. Благодаря архитектуре, поддерживает параллельное подключение нескольких внешних устройств. 

Системная магистраль построена по модульному принципу – это организация системы таким образом, что позволяет без затрат подключать к шине и отключать от неё модули, не оказывая отрицательного воздействия на компьютер. Модульный принцип даёт возможность заменять устаревшие и повреждённые комплектующие, расширять функциональность ПК за счёт добавления новых устройств: второй видеокарты, накопителей, планок оперативной памяти. Процессор сам организовывает и согласовывает их взаимодействие.

Логически системная магистраль представлена тремя уровнями.

Шина данных

Обеспечивает непосредственно пересылку пакетов данных между компонентами компьютера и процессором. Чем выше разрядность и тактовая частота, тем быстрее происходит обмен данными. На материнских платах большинства компьютеров используется 64-битная линия данных – соответствует разрядности процессора.  

Шина адреса

Нужна для адресации устройств процессором. Каждый мельчайший компонент компьютера имеет собственный уникальный адрес: регистр, ячейка оперативной памяти, нужный для его идентификации. От разрядности шины адреса зависит, скольким элементам ПК центральный процессор сможет назначить идентификатор. Адресное пространство вычисляется по формуле 2n, где n – разрядность адресной шины.

В большинстве старых ноутбуков и компьютеров с 32-битными процессорами используется 32-разрядная магистраль. Она позволяет адресовать 232 = 4 ГБ устройств. Здесь кроется ответ, почему старый компьютер распознавал только 3,25 ГБ оперативной памяти. Сначала процессор адресует критические системные компоненты, затем – видеопамять, периферийное оборудование, его контроллеры. На ОЗУ из более 4 миллиардов адресов остаётся 3,25 млрд. В современных ПК адресная шина 64-разрядная. Её адресного пространства хватит для 264 компонентов.

Шина управления

Магистраль с низкой пропускной способностью для передачи служебных сигналов: готовность к записи/чтению, подтверждение передачи или завершения процесса, управление прерываниями. 

Характеристики

К основным техническим показателям магистралей компьютера относят:

• Разрядность – количество параллельных линий связи, соответственно, число передаваемых параллельно бит. Первые наборы проводников были 8-разрядными, ныне распространены 64-битные.


• Тактовая частота – число машинных тактов, совершаемых за секунду. Измеряется преимущественно в МГц.


• Пропускная способность – указывает на число байт, пересылаемых по интерфейсу за единицу времени. Определяется как разрядность, умноженная на тактовую частоту.

Стандарты

В компьютерных науках принята стандартизация интерфейсов, благодаря которой реализуется магистрально-модульный принцип. К наиболее распространённым относятся следующие магистрали:

• ISA, EISA, VESA – старые, практически не используемые стандарты для подключения плат расширения.


• PCI – устаревшая магистраль для коммутации скоростного оборудования.


• AGP – старый интерфейс для графической подсистемы.


• PCIe – современная шина для обмена информацией между процессором и видеокартой.


• USB – универсальный интерфейс для высокоскоростного обмена информацией – подключения накопителей, периферийного оборудования: принтер, МФУ.


• SATA – ряд стандартов, применяемых для подключения жёстких и первых твердотельных накопителей.


• M.2 – инновационное решение для коммутации высокоскоростных SSD.

Тесты

Системная шина ПЭВМ не включает в себя следующие шины:

1. Адресную.
2. Управления.
3. Памяти.

 

Какая шина обеспечивает взаимодействие между различными устройствами компьютера:

1. Системная. 
2. Управления.
3. Информации.

 

Модульный принцип построения компьютерной техники позволяет пользователю:

1. Быстро разбирать ПК для чистки пыли.
2. Самостоятельно модернизировать его.
3. Устанавливать очень старое оборудование в новые ПК.

 

Как называются правила, использующиеся для обмена данными по шине:

1. Система прерываний.
2. Протокол.
3. Интерфейс.