Системна магістраль (шина) і шини розширення

Системна шина. Це основна інтерфейсна система ПК, що забезпечує взаємозв'язок усіх його пристроїв. Містить шину даних, шину адреси, шину керування та шину живлення, уможливлюючи три напрямки передавання інформації:

1) між МП й оперативною пам'яттю;

2) між МП і портами введення-виведення зовнішніх (щодо процесора та шини) пристроїв;

3) між основною пам'яттю і портами введення-виведення зовнішніх пристроїв (у режимі прямого доступу допам'яті).

Усі блоки, а точніше їхні порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімні з'єднання підключають до шини безпосередньо або через пристрої сполучення — контролери (адаптери). У сучасних ПК шиною керує контролер шини.

Типи системної магістралі і шин розширення є найважливішими характеристиками системної плати, а часто і ПК.

Системна магістраль (системна шина) — група електричних з'єднань (провідників) для обміну даними, адресами і сигналами між різними агрегатами комп'ютера.

Щоб забезпечити взаємозамінність пристроїв, які виготовляють різні виробники, кількість, призначення і розміщення цих провідників стандартизовано.

У сучасних комп'ютерах системною називають магістраль, до якої підключають ЦП (центральний процесор). Системна магістраль сполучає МП через чипсет з оперативною пам'яттю та кеш-пам'яттю і зазвичай є найбільш швидкодійною з магістралей. Інші пристрої підключають до ЦП через шини розширення.

Переважна більшість IBM-сумісних комп'ютерів має шину розширення стандарту ISA (Industry Standard Architecture — стандартна індустріальна архітектура). Шина містить 16 ліній для передавання даних, 24 лінії для передавання адреси, 15 ліній для апаратних переривань і 7 ліній для організації прямого доступу до пам'яті. Крім того, кілька провідників призначені для розведення електроживлення та службових сигналів. Шина працює на частоті 8 МГц. Максимальна швидкість передавання даних по ній теоретично може досягати 16 Мбайт/с. Шину ISA ще використовують у сучасних комп'ютерах поруч із більш швидкодійними, але поступово від неї починають відмовлятися.

У минулому обмін даними між зовнішніми пристроями (накопичувачами на жорстких магнітних дисках) та ОЗП відбувався через системну шину за участю ЦП (на час обміну він припиняв виконання основної програми). Це знижувало продуктивність комп'ютера. Введення до його складу локальної шини дало змогу подолати цей недолік, оскільки вона безпосередньо сполучає зовнішній пристрій з ОЗП. У першій половині 90-х років XX ст. був поширений стандарт VLB (VESA Local Bus), запропонований асоціацією VESA, проте він уже застарів.

У сучасних ПК проміжне місце між рівнем «мікропроцесор — оперативна пам'ять» і шиною ISA займає шина РСІ (Peripheral Component Interconnect — зв'язок периферійних компонентів). Вона не залежить від типу ЦП і його тактової частоти. Специфікація РСІ має переваги щодо VLB. До шини РСІ можна підключати до 10 пристроїв. Рознімних з'єднань розширення, як правило, тут 3—6. На шині РСІ може бути 124-кон-тактне (32-розрядне передавання даних) або 188-контактне (64-розрядне передавання даних) рознімне з'єднання. При цьому теоретично можлива швидкість обміну даними становить, відповідно, 132 і 264 Мбайт/с. Стандартна тактова частота шини — 33 МГц.

Одним із головних споживачів пропускної здатності шини є графічний адаптер. Для використання сучасних графічних програм, що дуже завантажують шину, передбачено спеціальну шину AGP (Accelerated Graphics Port — прискорений графічний порт), розроблену фірмою InteL Вона схожа на шину РСІ, але працює на частоті 66 МГц і має архітектурні особливості, які дають змогу використати переваги сучасних МП та ОЗП. Шину AGP призначено для підключення відеоадаптера відповідного стандарту. Сучасні шини мають позначки «AGP 4х» або «AGP 8х», що означає 4—8-кратну пропускну здатність щодо першого варіанта AGP. Найпотужніші відеоадаптери можуть використовувати спеціальний слот AGP Pro.

Останніми роками набула популярності шина USB (Universal Serial Bus) — універсальна послідовна шина, призначена для підключення різноманітних зовнішніх пристроїв середньої та низької швидкодії. USB-підсистема має структуру типу «дерево». На системній платі міститься хост-контролер шини, а за допомогою маленьких розеток до нього підключаються пристрої-функції. Якщо пристрій допускає підключення до себе ще одного чи кількох USB-пристроїв, він називається хабом. Шина використовує послідовний спосіб передавання даних, тому в ній усього 4 провідники. Малопотужні пристрої можуть живитися прямо від шини. Шина розрахована на підключення і відключення пристроїв від системи без вимкнення живлення. Пропускна здатність шини становить до 12 Мбіт/с, існує більш швидкодійний стандарт — USB 2.0. Для найшвидкодійніших пристроїв (відеокамер, вінчестерів) використовують схожу шину — IEEE 1394 FireWire («вогняний провід»).