Cu sistem și autobuze locale
Într-un sistem de calcul care constă dintr-o multitudine de subsisteme, un mecanism pentru interacțiunea lor. Aceste subsisteme trebuie să schimbe rapid și eficient datele. De exemplu, procesorul, pe de o parte, ar trebui să fie asociată cu memorie, pe de altă parte, necesită o comunicare cu dispozitivele de intrare procesor / ieșire. Una dintre cele mai simple mecanisme pentru organizarea interacțiunii diferitelor subsisteme, o singură magistrală centrală la care sunt conectate toate subsistemele. Accesul la o astfel de magistrală este împărțit între toate subsistemele. Această organizație are două avantaje principale: low-cost și versatilitate. Deoarece o astfel de anvelopă este singurul loc pentru a conecta diferite dispozitive, dispozitive noi pot fi adăugate cu ușurință, și aceleași dispozitive periferice pot fi aplicate chiar și în diferite sisteme de calcul, folosind același tip de autobuz. Costul unei astfel de organizații primește suficient de scăzut pentru a pune în aplicare o varietate de căi de transmitere a datelor folosind un singur set de linii de autobuz comun de mai multe dispozitive.
Principalul dezavantaj al organizației cu singura anvelopa este faptul că anvelopa creează o strangulare, limitând lățimea de bandă maximă posibilă I / O. Dacă întreg fluxul de I / O trebuie să treacă prin magistrala centrală, această restricție de bandă este foarte realistă. În aplicații comerciale, în cazul în care I / O se efectuează foarte des, precum și supercomputere, în cazul în care rata necesară I / O este foarte ridicată datorită procesorului de înaltă performanță, una dintre problemele majore de dezvoltare este de a crea un sistem de mai multe anvelope, capabile sa satisfaca toate cererile.
Unul dintre motivele pentru dificultățile mari întâmpinate în dezvoltarea anvelopelor, este faptul că viteza maximă de autobuz este limitată în principal de factori fizici: lungimea de autobuz și numărul de dispozitive care pot fi conectate (și, prin urmare, pe de încărcare a anvelopei). Aceste limitări fizice nu vă permit să accelerați în mod arbitrar anvelopele. Cerințele privind viteza (latența redusă) a sistemului I / O și performanțele ridicate sunt contradictorii. În sistemele moderne de mari utilizează un complex de autobuze interconectate, fiecare dintre care prevede simplificarea interacțiunii diferitelor subsisteme, lățime mare de bandă, redundanță (pentru a crește toleranța la erori) și eficiență.
În mod tradițional, autobuzele sunt împărțite în autobuze care asigură comunicarea între procesor și memorie, precum și autobuzele I / O. I / O autobuze poate fi de lungă durată, să sprijine conectarea de mai multe tipuri de dispozitive, și de obicei, urmați unul dintre standardele de autobuz. Bus procesor-memorie, pe de altă parte, este relativ scurt, de obicei de memorie de mare viteză și organizațiile relevante ale sistemului pentru a oferi maximum de lățime de bandă de memorie-procesor. În etapa de proiectare a sistemului, pentru bus procesor-memorie sunt cunoscute în prealabil toate tipurile și parametrii de dispozitive care trebuie să comunice unul cu celălalt, în timp ce I / O autobuz dezvoltator trebuie să se ocupe cu dispozitivele diferă în latență și tranzitată.
După cum sa menționat deja, pentru a reduce costurile, unele computere au o singură magistrală pentru dispozitivele de memorie și I / O. O astfel de anvelopă este adesea numită autobuz de sistem. Calculatoarele personale sunt de obicei construite pe baza unui autobuz sistem în standardele ISA, EISA sau MCA. Necesitatea de a menține un echilibru de performanță, pe măsură ce performanța microprocesoarelor a crescut, a condus la organizarea unui autobuz pe două nivele în computerele personale bazate pe un autobuz local. Un autobuz local este o magistrală care se conectează electric direct la contactele microprocesorului. Acesta combină, de obicei, procesorul, memoria, scheme de tamponare pentru magistrala de sistem și controlerul său, precum și unele circuite auxiliare. Un exemplu tipic al unei magistrale locale este magistrala VL.
Următorul termen din tabel este numărul de dispozitive principale de magistrală. Masterul magistralei este un dispozitiv care poate iniția tranzacții de citire sau scriere. CPU-ul, de exemplu, este întotdeauna principalul dispozitiv de autobuz. Autobuzul are mai multe dispozitive principale, dacă există mai multe procesoare sau când dispozitivele I / O pot iniția tranzacții pe magistrala. Dacă există mai multe astfel de dispozitive, este necesară o schemă de arbitraj pentru a decide cine va lua ulterior autobuzul. Arbitrajul se bazează adesea pe o schemă cu prioritate fixă sau pe o schemă mai "corectă" care selectează aleatoriu ce dispozitiv principal va capta autobuzul.
Fig. 43. Caracteristicile principale ale pneurilor
autobuz asincronă, pe de altă parte, nu sunt cronometrat. În schimb, modul de pornire-oprire, și protocolul de transmisie „strângere de mână“ (handshaking) este utilizat în mod obișnuit între sursă și receptor pe magistrala de date. Acest sistem face mult mai ușor pentru a găzdui o gamă largă de dispozitive și extinde magistrala fără preocupare pentru semnale de ceas oblic și sistemul de sincronizare. În cazul în care un autobuz sincron poate fi utilizat, de obicei, este mai rapid decât asincron, din cauza lipsei de deasupra capului pentru fiecare tranzacție de autobuz de sincronizare. Selectați tipul de autobuz (sincron sau asincron) specifică nu numai de lățime de bandă, dar, de asemenea, afectează în mod direct capacitatea sistemului I / O în ceea ce privește distanța fizică și numărul de dispozitive care pot fi conectate la magistrala. Busurile asincrone, deoarece schimbările tehnologice sunt mai bine dimensionate. I / O sunt de obicei asincrone.
De obicei, numărul și tipurile de dispozitive I / O din sistemele informatice nu sunt fixe, ceea ce permite utilizatorului să aleagă el însuși configurația necesară. Busul I / O al calculatorului poate fi considerat ca o magistrală de extensie, permițând o creștere treptată a dispozitivelor I / O. Prin urmare, standardele joacă un rol imens, permițând dezvoltatorilor de computere și dispozitivelor I / O să lucreze independent. Apariția standardelor este determinată de circumstanțe diferite.
Uneori adoptarea pe scară largă și popularitatea anumitor mașini determină ca autobuzul I / O să devină un standard de facto. Exemple de astfel de anvelope sunt PDP-11 Unibus și IBM PC-AT Bus. Uneori, standardele apar, de asemenea, ca urmare a unor realizări de standardizare în unele sectoare ale pieței I / O. Interfața inteligentă periferică (IPI) și Ethernet sunt exemple de standarde care au apărut ca urmare a cooperării producătorilor. Succesul unui standard este în mare măsură determinat de adoptarea acestuia de către organizații precum ANSI (Institutul Național de Standardizare) sau IEEE (Institutul de Inginerie Electrică și Electronică). Uneori, standardul de autobuz poate fi dezvoltat direct de către unul dintre comitetele de standardizare: un exemplu al unui astfel de standard de autobuz este FutureBus.
Figura 44 prezintă caracteristicile mai multor anvelope standard. Rețineți că linia din tabelul referitor la lățimea de bandă, care nu sunt specificate ca o singură cifră pentru magistrala procesor-memorie (VME, FutureBus, MultibusII). Mărimea transferului, datorită diferitelor costuri generale ale autobuzului, afectează în mare măsură capacitatea de transfer. Deoarece astfel de autobuze oferă o legătură la memorie, lățimea de bandă a autobuzului depinde, de asemenea, de viteza memoriei. De exemplu, în mod ideal pentru o cantitate infinită de transport și de memorie infinit rapid (timpul de acces de la 0 nsec) autobuz FutureBus 240% mai rapid VME autobuz, dar când se trimite un singur cuvânt de 150 nsekundnoy FutureBus de autobuz de memorie doar cu aproximativ 20% mai repede decât VME autobuz .
Lățimea anvelopei
(număr de semnale)
Dimensiunea expedierii (cuvinte)
Numărul de capitole
dispozitive GUVERNAMENTAL
autobuz
banda de trecere
(timp de acces -
0 ns - 1 cuvânt)
banda de trecere
(timp de acces -
150 ns - 1 cuvânt)
banda de trecere
(timp de acces -
0 ns - neogr.
bloc de dimensiune)
banda de trecere
(timp de acces -
150 ns - descărcare
bloc de dimensiune)
Fig. 44. Exemple de anvelope standard
Autobuzul EISA asigură controlul centralizat al accesului la magistrala datorită prezenței unui dispozitiv special - arbitrul de magistrală. Prin urmare, mai multe dispozitive principale de bus pot fi conectate la acesta. Sistemul de întreruperi îmbunătățit permite conectarea mai multor dispozitive la fiecare linie fizică a unei cereri de întrerupere, ceea ce elimină problema numărului de linii de întrerupere. Autobuzul EISA a fost tactat la aproximativ 8 MHz și are o rată teoretică de transfer maxim de date de 33 MB / s.
De asemenea, magistrala MCA oferă un transfer de date pe 32 de biți, ceas la 10 MHz, dispune de mijloace de configurare și arbitrare automată a cererilor. Spre deosebire de EISA, acesta nu este compatibil cu magistrala ISA și este utilizat doar pe computerele din seria PS / 2 ale IBM. Această serie nu a primit răspândirea ldolzhnogo, deși autobuz „microcanal“ a avansat de dezvoltare a timpului său, dar este incompatibil cu standardele suschestovavshimi.
În lumea de astăzi cu autobuzul de mult apuse și înlocuit AGP port de accelerare grafică, pe 64 de biți, versiunea cu 8 trepte, care suportă fluxul de date la 2,1 GB pe secundă.
Caracteristicile comparative ale standardelor AGP
bus PCI (Peripheral Component Interconnect) precum anvelope și VL-bus, suportă date cale de 32 de biți între procesor și dispozitivele periferice, este cronometrat la 33 MHz și are un debit maxim de 120 Mb / s. Când lucrați cu procesoarele i486, magistrala PCI oferă aproximativ aceeași performanță ca magistrala VL. Cu toate acestea, spre deosebire de acesta din urmă, magistrala PCI este un procesor independent (bus VL-bus este conectat direct la i486 procesor și numai să-l). Ee este ușor de conectat la diferite CPU-uri. Printre acestea sunt Pentium, Alpha, R4400 și PowerPC.
Extensiile mai târziu la magistrala PCI a fost adoptată în principal constă în faptul că capacitatea a fost mărită la 64 de biți, iar viteza de autobuz a fost ridicat la 133 MHz. Unic, astfel de extensii au rădăcini în servere.
Creșterea frecvenței și a adâncimii de biți duce la probleme la cablarea circuitelor de înaltă frecvență și la creșterea interferențelor cu interferențele. Cele mai recente evoluții în această zonă sunt anvelopele, pentru care informațiile sunt transmise în serie, semnale diferențiale. Deci, magistrala serial PCI-Express cu reducerea capacității de biți arată performanțe mult mai mari.
Autobuzul VME a devenit foarte popular ca un autobuz I / O pe stații de lucru și pe servere bazate pe procesoare RISC. Această anvelopă este foarte standardizată, există mai multe versiuni ale acestui standard. În particular, VME32 - 32 de biți de autobuz, cu o capacitate de 30 Mb / s, un VME64 - 64 biți de autobuz, cu o capacitate de 160 Mb / s.
În stații de lucru uniprocesor și multiprocesor și servere bazate pe microprocesoare SPARC utilizează simultan mai multe tipuri de anvelope: SBus, MBus și XDBus, în care magistrala SBus anvelopei utilizate ca I / O autobuz și MBus și XDBus - ca anvelopele pentru combinarea unui număr mare de procesoare și memorie .
SBus autobuz (de asemenea, cunoscut sub numele de standardul IEEE-1496) este punerea în aplicare pe 32 de biți și 64 de biți este cronometrat la 20 MHz și 25 și are o rată maximă de transmisie de date în modul pe 32 de biți, respectiv, egal cu 80 sau 100 Mb / s. Autobuzul oferă un mod de transmitere a datelor multicast cu o dimensiune maximă de transfer de până la 128 de octeți. Acesta poate funcționa în două moduri de transmisie: modul programabil I / O și un acces direct la memorie la modul virtual (DVMA). Ultimul mod este deosebit de eficient atunci când se transferă blocuri mari de date.
Una dintre cele mai populare linii de I / O este în prezent magistrala SCSI.
Sub SCSI termenul - Small Computer System Interface (Small Computer System Interface) este de obicei înțeleasă ca un set de standarde elaborate de Institutul US National de Standarde (ANSI) și determinarea mecanismului de punere în aplicare a liniei de transmisie de date între un autobuz sistem informatic și dispozitive periferice. Până în prezent, două standarde adoptate (SCSI-1 și SCSI-2). Standardul SCSI-3 este în curs de finalizare.
Inițial, SCSI a fost destinat utilizării în sisteme mici, cu costuri reduse și, prin urmare, a avut drept scop obținerea unor rezultate bune la un cost redus. Caracteristica sa caracteristică este simplitatea sa, în special în ceea ce privește asigurarea flexibilității în configurația dispozitivelor periferice fără a schimba organizarea procesorului principal. Caracteristica principală a subsistemului SCSI este plasarea în echipamentul periferic a controlerului inteligent.
Pentru a atinge nivelul ridicat necesar, indiferent de tipurile de dispozitive periferice în sistemul de operare al aparatului principal, dispozitive SCSI va avea o arhitectura foarte simpla. De exemplu, geometria unității de disc este o secvență liniară de blocuri identice, cu toate că, de fapt, orice disc are o geometrie mai complex multi-dimensional, care cuprinde o suprafață, cilindri, blocuri defecte caracteristici densitate pistă de masă și o multitudine de alte părți. În acest caz, dispozitivul în sine sau un controler responsabil pentru conversia unui model simplificat de o serie de date SCSI la dispozitivul reale.
Cu toate acestea, la fel ca în cablul convențional 50-conductor nu este pur și simplu suficient de trăit, Comitetul SCSI a decis să extindă specificațiile celui de al doilea cablu 66-core (așa-numita B-cablu). Cablul B are linii de date suplimentare și un număr de alte linii de semnal, permițând implementarea modului Fast-and-Wide.
Trebuie remarcat o anumită confuzie în terminologie. Adesea, conectorul standard cu 50 de pini este numit și conectorul SCSI-1, iar cel mai nou micro-conector este conectorul SCSI-2. Standardul SCSI definește numai numărul de nuclee din cablu și nu determină deloc tipul de conector.
Recent, mai mult și mai mult concurența la magistrala SCSI este Serial ATA, care spre deosebire de convenționale interfață paralelă IDE, transmisia de date trece semnale diferențiale, eliminând interferențele și pentru a reduce numărul de fire din cablu, în timp ce creșterea bystrodeysvie. În plus, este introdus un sistem de reordonare, anterior inerent doar în dispozitivele SCSI. În general, performanța sistemelor SATA depășește performanța sistemului ATA paralel cu aproximativ 30%.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: