Для чего нужна магистраль
Глава 1. Компьютер. Программное и аппаратное обеспечение
Магистраль: шина данных шина адреса и шина управления. Шины периферийных устройств
Вспомним, на прошлом уроке рассматривалось устройство материнской платы. Рассмотрим более подробно, какие же логические устройства можно установить на системную плату, т.к. системная плата наравне с процессором является основным устройством любого современного компьютера. Так же необходимость более подробного знакомства с системной платой обусловлено тем, что на системных платах реализуются шины различных типов. В гнёзда расширения системной платы устанавливаются платы таких периферийных устройств, как модем, сетевая плата, видеоплата и т.п.
Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться. Для согласования быстродействия на системной плате, как было сказано на прошлом уроке, устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост). (см. рис. 1)
Северный мост обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной шине. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (например, частота процессора 1 ГГц, а частота шины — 100 МГц).
Южный мост обеспечивает обмен информацией между северным мостом и портами для подключения периферийного оборудования.
Мышь и внешний модем подключаются к южному мосту с помощью последовательных портов, которые передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как СОМ1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока.
Для подключения сканеров и цифровых камер обычно используется порт USB ( Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств.
Рассмотрим структуру магистрали (системной шины), т.к. модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации.
Магистраль
Системная магистраль осуществляет обмен данными между процессором или ОЗУ с одной стороны и контроллерами внешних устройств компьютера с другой стороны.
Рис 2. Магистрально-модульный принцип
Шина данных
По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении, т. е. шина данных является двунаправленной.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники.
За 25 лет, со времени создания первого персонального компьютера (1975г.), разрядность шины данных увеличилась с 8 до 64 бит.
К основным режимам работы процессора с использованием шины передачи данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти и из внешних запоминающих устройств, чтение данных с устройств ввода, пересылка данных на устройства вывода.
Шина адреса
Шина адреса предназначена для передачи по ней адреса того устройства (или той ячейки памяти), к которому обращается процессор. Адрес на нее выдает всегда только процессор. По шине данных передается вся информация. При операции записи информацию на нее выставляет процессор, а считывает то устройство (например, память или принтер), адрес которого выставлен на шине адреса. При операции чтения информацию выставляет устройство, адрес которого выставлен на шине адреса, а считывает процессор.
Таким образом, каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:
Каждой шине соответствует свое адресное пространство, т. е. максимальный объем адресуемой памяти:
Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 32 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:
N == 2 32 = 4 294 967 296 = 4 Гб
Аппаратно на системных платах реализуются шины различных типов. В компьютерах РС/286 использовалась шина ISA (Industry Standard Architecture), имевшая 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. В компьютерах РС/386 и РС/486 используется шина EISA (Extended Industry Standard Architecture), имеющая 32-разрядные шины данных и адреса. В компьютерах PC/ Pentium используется шина PCI (Peripheral Component Interconnect), имеющая 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса.
Шина управления
По шине управления передаются сигналы такие, например, как сигналы чтения, записи, готовности, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами. Кроме того, каждое внешнее устройство, которому нужно обратиться к процессору, имеет на этой шине собственную линию. Когда периферийное устройство «хочет обратиться» к процессору, оно устанавливает на этой линии специальный сигнал (сигнал прерывания), заметив который, процессор прерывает выполняемые в этот момент действия и обращается (командой чтения или записи) к устройству.
Рассмотрим в качестве примера, как процессор читает содержимое ячейки памяти (см. таблицу). Убедившись, что шина в данный момент свободна, процессор помещает на шину адреса требуемый адрес и устанавливает необходимую служебную информацию (операция – чтение, устройство – ОЗУ и т.п.) на шину управления. Теперь ему остается только ожидать ответа от ОЗУ. Последний, “увидев” на шине обращенный к нему запрос на чтение информации, извлекает содержимое необходимой ячейки и помещает его на шину данных. Разумеется, реальный процесс значительно подробнее.
Особо отметим, что обмен по шине при определенных условиях и при наличии определенного вспомогательного оборудования может происходить и без непосредственного участия процессора, например, между устройством ввода и внутренней памятью.
Подчеркнем также, что описанная нами функциональная схема на практике может быть значительно сложнее. Современный компьютер может содержать несколько согласованно работающих процессоров, прямые информационные каналы между отдельными устройствами, несколько взаимодействующих магистралей и т.д. Тем не менее, если понимать наиболее общую схему, то разобраться в конкретной компьютерной системе будет уже легче.
Магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нужны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпоновать из стандартных блоков любую индивидуальную конфигурацию компьютера.
Необходимость использования контроллеров вызвана тем, что функциональные и технические параметры компонентов компьютера могут существенно различаться, например, их быстродействие. Так, процессор может проводить сотни миллионов операций в секунду, тогда как пользователь может вводить с клавиатуры, в лучшем случае 2-3 знака в секунду. Контроллер клавиатуры как раз и обеспечивает согласование скорости ввода информации со скоростью ее обработки.
Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате. Существуют различные типы контроллеров жестких дисков, которые различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска и др.
Магистрально-модульный принцип построения компьютера: основные элементы и их назначение
Что такое магистрально-модульный принцип построения компьютера? На чем он базируется? Каково техническое назначение такого принципа и зачем он вообще нужен в устройствах? На эти и другие вопросы мы постараемся ответить в ходе данной статьи.
Что такое магистраль в компьютере?
Магистраль иначе именуется специалистами как системная шина. Соответственно, магистрально-модульный принцип построения компьютера тогда будет базироваться на существовании некоторой шины данных, по которой они, собственно, и будут передаваться. На самом деле мы недалеки от правды. Магистраль компьютера – сложное техническое устройство, которое включает в себя три шины многоразрядного типа. Конкретнее о них будет сказано далее в статье, сейчас же расскажем в общих чертах, чтобы сформировать в понимании некоторую структуру и ассоциации, которые, быть может, кому-то в будущем послужат помощью.
Итак, магистраль компьютера включает в себя шину данных, а также шину адреса и управления. Что представляют собой эти шины? С точки зрения техники вышеназванные шины представляют собой систему линий многопроводного характера. Если говорить по существу, то именно к магистрали крепятся такие устройства, как планки процессора и оперативной памяти. Есть такое понятие, как устройства ввода и вывода. Это периферия, которой мы так привыкли пользоваться: клавиатуры, мониторы, мыши. Все это также подключается к магистрали. Магистрально-модульный принцип построения компьютера предполагает также подключение к системной шине устройств, хранящих информацию. Все эти устройства между собой обмениваются некоторым потоком информации, передающимся на любимом нами двоичном коде – так называемом “машинном языке”.
Что такое шина данных?
Шина данных имеет в компьютере достаточно важное значение, которое кроется, прежде всего, в передаче информационного потока. Он следует от некоторого одного устройства к другому. Вот самый простой пример: информацией о задаче обмениваются процессор и оперативная память.
Стоит параллельно отметить тот факт, что именно разрядность процессора будет оказывать определяющее влияние на разрядность шины данных. А что же тогда представляет собой разрядность процессора? На самом деле ничего сложного здесь нет. Разрядность процессора есть не что иное, как количество тех двоичных разрядов, которые одновременно процессором и обрабатываются, и передаются.
Зачем нужна шина адреса?
Магистрально-модульный принцип, как мы выяснили ранее, предполагает наличие трех шин. Назначение первой из них мы уже разобрали. А с вопросом о том, зачем нужна шина адреса, разберемся сейчас.
Итак, представьте себе такую вещь: пусть каждое устройство компьютера (ну или же можно взять ячейку планки оперативной памяти) имеет определенный адрес. К этим устройствам, к слову, процессор и передает данные. Чтобы адрес передать, как раз и используют адресную шину. На этом этапе следует сделать одно достаточно важное замечание: адрес передается исключительно в одностороннем порядке. Инициатором-источником сигнала служит центральный процессор, а вот роль приемников в этой своеобразной системе играют устройства компьютера. Это, как говорилось ранее, и оперативная память, и периферийный устройства, и так далее.
И вот когда разговор заходит уже о том, с чем связана разрядность шины адреса, можно выяснить одну очень интересную вещь. На самом деле разрядность данной шины будет оказывать влияние на объем так называемой адресуемой памяти. Его специалисты также называют адресным пространством. Причем будет оказываться даже не влияние, а полное определение. Иначе говоря, количество ячеек, приходящихся на оперативную память, и является адресуемой памятью. Она рассчитывается согласно следующей формуле: X = 2^y. Здесь Y – разрядность шины.
Какой смысл имеет наличие шины управления?
Шина управления также занимается передачей. Только не информационных потоков, а сигналов. Стоит сказать, что эти сигналы, по сути дела, и определяют, какой характер имеет обмен информацией, которая “гуляет” по всей магистрали. Проще говоря, сигналы говорят центральному процессору о том, какую операцию необходимо производить в настоящий момент времени. Это может быть как считывание данных из памяти, так и наоборот – запись новых данных. Кроме того, шина управления помогает синхронизировать дерево процессов, способствующих обмену информацией между теми или другими отдельными устройствами.
Как устроен центральный процессор?
Магистрально-модульный принцип построения ПК предполагает, что существует не только архитектура, составляемая из трех шин. Материнская плата, безусловно, объединяет разрозненные компьютерные детали в единое целое, благодаря чему мы на выходе получаем стабильную работу компьютера или ноутбука, другого устройства подобного рода. Но именно центральный процессор задает единую частоту, на которой будет работать вся система. Не будь его – и каждый отдельный элемент, каждая отдельная деталь работала бы на своей частоте и со своим интервалом времени. И что тогда? Тогда быстродействие компьютера было бы снижено в огромное количество раз, а его работа оказалась бы просто бессмысленной.
Центральный процессор представляет собой микросхему (или же электронный блок). Он занимается исполнением машинного кода, на котором пишутся те или иные программы. Если угодно, то центральный процессор исполняет инструкции, которые определяют работу компьютера как одного целого механизма. ЦПУ можно по праву назвать самым главным элементом аппаратного компьютерного обеспечения. Он также имеет место и в случае программирующих логических контроллеров. Иногда ЦП называют также микропроцессором.
Проводя аналогию с человеческим организмом, можно сказать, что центральный процессор есть не что иное, как “мозг”. Только он может выдать разрешение на выполнение той или иной программы. Он, наряду с материнской платой, командует тем, что происходит в компьютере, какие элементы подключаются к выполнению определенного задания, а какие – отключаются или перенаправляются на решение других задач.
Заключение
Итак, что мы узнали в ходе данной статьи? Магистрально-модульный принцип построения компьютера предполагает наличие системы из трех шин, каждая из которых имеет свои цели, а также центрального управляющего устройства (именуемого процессором) и остальных элементов. Шины передают сигналы, транслируемые от “центра” к периферийным устройствам, а также сигналами показывают, какой характер имеет эта информация.
Для чего предназначена магистраль шина )? Из каких частей она состоит?
Магистраль или системная шина — это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства.
Для чего предназначена магистраль шина?
Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.
Какую роль выполняет шина адреса?
Адресная шина используется центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы прямого доступа к памяти для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи. …
Для чего предназначена шина?
computer bus) в архитектуре компьютера — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера. В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни. … В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).
Какая шина является двунаправленной?
Шина данных всегда двунаправленная, так как предполагает передачу информации в обоих направлениях. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями. Обычно шина данных имеет 8, 16, 32 или 64 разряда.
Какую информацию передаёт системная шина?
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: 1) между микропроцессором и основной памятью; 2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; 3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Какие устройства компьютера подключаются непосредственно к системной шине?
Шина входит в состав материнской платы компьютера и осуществляет обмен данными между процессором или оперативной памятью и контроллерами внешних устройств компьютера: клавиатуры, монитора, дисков и т.
Какую роль выполняет шина данных адреса и управления?
Шина адреса предназначена для передачи по ней адреса того устройства (или той ячейки памяти), к которому обращается процессор. Адрес на нее выдает всегда только процессор. По шине данных передается вся информация. … Таким образом, каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес.
Что такое шина питания?
Шина питания — набор проводов для подачи питания (и линий обратной связи для контроля напряжений) электронному блоку/устройству.
Чем шире шина адреса?
Между шиной адреса и шиной данных есть эмпирическое соотношение: чем больше процессор должен адресовать памяти (т. е. чем больше разрядность шины адреса), тем быстрее они должны поступать в процессор. Следовательно, тем шире шина данных.
Что можно сказать о локальной сети типа шина?
Работа в сети Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. … При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, — последовательно — потому что линия связи единственная.
Что такое шина FSB?
Front Side Bus (FSB, системная шина) — шина, обеспечивающая соединение между x86/x86-64-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами. Как правило, соединение устроено следующим образом: Микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру, который обычно называют «северным мостом», (англ.
Для чего нужна системная шина?
Системная шина (или шина процессора) необходима для обмена информацией между процессором и оперативной и внешней памятью. Вторая шина служит для подключения периферийных устройств и является как бы продолжением шины процессора, связывая ее с внешними устройствами.
Какая шина определяет устройство или ячейку памяти?
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. … Разрядность шины адреса определяет объём адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.
Какая шина служит для передачи данных между основными устройствами компьютера?
Основные шины компьютера
Что входит в Магистрально модульную схему компьютера?
Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами. Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления.
Путин оценил целесообразность строительства ВСМ Москва-Петербург
«Считать экономику»
Вопрос о проекте и его возможном влиянии задала журналистка из Великого Новгорода. «Во-первых, если будет проходить высокоскоростная магистраль, конечно, я думаю, что на Великом Новгороде это должно отразиться, потому что хоть она высокоскоростная, но где-то этот поезд должен останавливаться. Великий Новгород—это одно из мест, где поезд может остановиться. Но авиация на этом плече, Москва—Петербург, перестанет существовать, это очевидно, потому что из центра Москвы в центр Петербурга будет три часа, а сейчас в Москве только до аэропорта доехать иногда занимает полтора. Поэтому авиация на этом плече становится бессмысленной», — заявил президент.
Строительство с реконструкцией
Ранее сообщалось, что план строительства ВСМ был согласован в начале августа 2021 года. Общая протяженность новой скоростной железной дороги составит около 680 км, из которых 43 пройдут в границах Москвы с четырьмя остановочными пунктами.
Строительство магистрали планируют совместить с параллельной реконструкцией станций и обновлением путевой инфраструктуры в рамках создания МЦД-3. Стоимость проекта в Минтрансе предварительно оценили в 1,7 трлн руб. Строительство ВСМ ранее предполагалось завершить в 2027 году, начав проект в 2022 году. Планировалось, что время в пути между Москвой и Петербургом без учета остановок составит 2 часа 15 минут. По предварительным подсчетам, пассажиропоток на линии к 2030 году оценивался в 23,3 млн человек.
Дискутируемый проект
Кроме вопросов целесообразности проекта и стоимости затрат, предстоит решить ещё одну проблему — размещения терминала для ВСМ в центре Петербурга.
Сегодня в комитете по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры (КГИОП) сообщили «о компромиссном решении», которое было достигнуто рабочей группой при совете по сохранению культурного наследия. Ее создали в ноябре после того, как градозащитное сообщество Петербурга выступило против представленной версии проекта строительства терминала для ВСМ. Она предусматривала снос части исторического квартала между Московским вокзалом, Лиговским проспектом и линией железной дороги.
В КГИОП заявили, что наиболее ценные исторические корпуса складов Кокоревых должны быть сохранены. «В результате переработки проектных решений по размещению терминала на территории складов Кокоревых будут сохранены основные исторические конструкции корпусов, составляющих историческое ядро комплекса и маркирующих основные исторические планировочные решения, а также корпусов, сохранившихся с незначительными изменениями первоначального архитектурного облика. Разборка, демонтаж отдельных строительных конструкций может осуществляться после получения положительного заключения государственного органа охраны объектов культурного наследия», — отметили в пресс-службе КГИОП. Подчёркивается, что рабочая группа продолжит работу и будет пообъектно рассматривать предлагаемые в ходе проектирования терминала ВСМ варианты реконструкции исторических зданий.
Магистраль
Примечания
 | Список значений слова или словосочетания со ссылками на соответствующие статьи. Если вы попали сюда из другой статьи Википедии, пожалуйста, вернитесь и уточните ссылку так, чтобы она указывала на статью. |
Полезное
Смотреть что такое «Магистраль» в других словарях:
магистраль — и, ж. magistrale adj. 1. Всякая главная линия (канал, на железной дороге, толстые электрические провода). Брокг. 1907. Главная труба водопровода или главный провод электрической энергии, дающие разветвления в разные места. Павленков 1911.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
МАГИСТРАЛЬ — (лат.). Главная труба водопровода, главный провод электрической энергии. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МАГИСТРАЛЬ глав. труба водопровода или глав. провод электрич. энергии, дающие разветвления в… … Словарь иностранных слов русского языка
МАГИСТРАЛЬ — (Mains) всякая главная линия (труб, проводов) по отношению к исходящим от нее второстепенным: напр. пожарная магистраль, паровая магистраль и т. п. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР … Морской словарь
МАГИСТРАЛЬ — МАГИСТРАЛЬ, магистрали, жен. (лат. magistralis направляющий). 1. Главное направление, основная линия в путях сообщения (спец.). Сибирская железнодорожная магистраль. Водная магистраль. 2. Главный кабель или главная труба в системе электрической,… … Толковый словарь Ушакова
магистраль — улица, линия, централь, дорога, рампа, хайвэй, трасса, автодорога Словарь русских синонимов. магистраль сущ. • трасса • линия Словарь русских синонимов. Контекст 5.0 Информатик. 2012 … Словарь синонимов
Магистраль — в Лос Анджелесе. МАГИСТРАЛЬ (от латинского magistralis руководящий), 1) основная, главная линия в системе какой нибудь сети (железнодорожной, электрической, водной и т.п.). 2) Широкая и прямая городская улица, обычно с интенсивным движением… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Магистраль — [turnpike] основное понятие математической теории равномерного пропорционального роста экономики, основы которой были заложены американским математиком Дж. фон Нейманом. Это траектория (путь) развития, при которой теоретически, за длительное… … Экономико-математический словарь
магистраль — бэкбон опорная сеть Первичный механизм связи в иерархической распределенной системе. Коммуникационный канал для связи между сетями или подсетями. Все системы, связанные с промежуточной системой магистрали, обеспечивают возможность соединения с… … Справочник технического переводчика
Магистраль — путь развития (неймановский путь), который достигается при математически равномерном и пропорциональном развитии, способствует максимальной скорости роста экономики. Понятие введено американским математиком Дж.Нейманом. Словарь бизнес терминов.… … Словарь бизнес-терминов
МАГИСТРАЛЬ — (от лат. magistralis руководящий) 1) основная, главная линия в системе какой нибудь сети (железнодорожной, электрической, водной и т. п.).2) Широкая и прямая городская улица, обычно с интенсивным движением транспорта … Большой Энциклопедический словарь
МАГИСТРАЛЬ — (от лат. magistralis главный) понятие, термин математической теории экономического роста, разработанный американским ученым Дж. Нейманом. Означает траекторию, путь развития экономики, на котором теоретически достигается наибольшая скорость… … Экономический словарь