Przewodnik po data bus — co musisz wiedzieć | OURPCB
Czy kiedykolwiek przekroczył swój umysł, aby zbadać, co dzieje się w komputerze? Jak różne składniki komputera, np.c. Komunikować się ze sobą, aby wykonać różne rodzaje zadania? Co dzieje się wewnątrz przewodu USB (Universal Serial Bus) po podłączeniu do komputera w celu przesyłania plików z telefonu lub innych urządzeń,.c np. To krótkie badanie ma na celu wzbudzić twoje zainteresowanie i oświecić cię na temat tego, jak komputery i inne urządzenia komunikują się ze sobą i ruch danych między nimi.
1、Magistrala danych
1.1 Co to jest magistrala danych?
Ze słowa Data Bus słowo, słownik internetowy zdefiniowane autobus jako pojazd przewożący wielu pasażerów z jednego miejsca do drugiego, ale dane są zaangażowane w tym przypadku. Magistrala to połączenie, które wymaga transferu danych lub ścieżki komunikacji między dwoma lub więcej urządzeniami. Charakterystyczną ilustracją jest magistrala komunikacyjna między jednostką przetwarzania a jednostką pamięci systemu komputerowego.
Struktura magistrali obejmuje wiele linii komunikacyjnych lub dróg komunikacyjnych, a w fizycznej reprezentacji będzie ona zbudowana z różnych przewodów (tj. linii sygnałowych).
Informacje przekazywane przez magistralę są skojarzone z miejscem inicjowania danych lub miejscem ich wysłania. Każda z linii kanałów autobusowych /przekazuje jeden bit informacji. W związku z tym im więcej linii ucieleśnionych przez autobus, tym więcej danych może uzyskać /adres.
Jest to określane jako rozmiar lub szerokość magistrali i dramatycznie decyduje, w jakim zakresie/ilości danych mogą być przesyłane naraz. Magistrala 8-bitowa udostępni 8 bitów danych.
W zależności od typu magistrali informacje mogą być przesyłane w trybie szeregowym (tj. sekwencja bitów przesyłanych za pomocą linii) lub w podobny sposób, co oznacza jednoczesny transfer danych/bitów informacyjnych kilka linii.
Zdjęcie 1: Technologia magistrali danych
32-bitowy był pierwszym standardem dla data bus, ale najnowsze systemy data bus mogą przesyłać znacznie więcej dużych ilości danych. Magistrala danych może przenosić dane do i z komputera lub jednostki centralnej (CPU), która jest mózgiem komputera. Magistrala danych może również przesyłać informacje między dwoma komputerami.
Częste używanie terminu "Magistrala danych" w świecie technologii informatycznych (IT) jest średnio podobne do używania innego czasu, "Busbar elektryczny", w świecie elektroniki. Magistrala elektroniczna to kanał przesyłania prądu w taki sam sposób, w jaki magistrala danych umożliwia przesyłanie danych. Systemy obliczeniowe stały się dziś bardziej zaawansowane, ponieważ dane są często przesyłane, przebiegające przez części, komponenty płyty procesora i struktury peryferyjne/fizyczne.
Magistrale danych są podstawowymi narzędziami ułatwiającymi przesyłanie danych, co pozwala na znaczne zapotrzebowanie na transmisję danych w systemach konsumenckich i innych. Dzięki nowym strukturom sieciowym i projektom dane krążą również między różnymi urządzeniami i szerszym podłączonym systemem kablowym lub wirtualnym.
2、Zewnętrzna magistrala danych
Do tej pory dowiedziałeś się, że informacje są przesyłane przez komputer i jego składniki za pomocą kodu binarnego (tj. 0 i 1) podróżującego przez magistrat (magistrala danych). Zewnętrzna magistrala danych (nazywana również zewnętrzną magistralą lub magistralą danych) jest danymi na komputerze. Wszystkie składniki adresowania danych lub inne opcjonalne urządzenia danych są do nich podłączone; w związku z tym wszelkie informacje/dane przesyłane na tej magistrali są dostępne dla wszystkich podłączonych urządzeń do komputera.
Jak wspomniano wcześniej, komputery używają ośmiu przewodów (8-bitowej data bus), która pozwala na przesyłanie tylko informacji 1-bajtowych naraz. Komputery następnie ewoluowały, rozmiar/szerokość zewnętrznej data bus wzrósł z 1 do 16, 32 i wreszcie do obecnego rozmiaru danych/szerokości 64 przewodów. Większy i szerszy autobus daje więcej miejsca na przepływ danych w czasie, podobnie jak dodanie większej liczby pasów ruchu do autostrady pozwala na większy ruch samochodów przez punkt w danym czasie
Podstawowa/CPU/płyta główna jest główną płytą drukowaną komputera, która zawiera zewnętrzną data bus podłączoną do urządzeń rozszerzeń, które nie są częścią podstawowej konstrukcji płyty głównej. Rozszerzeń szczeliny nachylona powierzchnia łącząca dwa urządzenia zewnętrzne z płytą główną komputera za pośrednictwem zewnętrznej magistrali.
Karty rozszerzeń zwane również kartami córki, są mini kartami obwodowymi zamontowanymi w gniazdach magistrali rozszerzeń na płycie głównej. Inne formy to gniazda, które przechowują i mieszczą pamięć komputera.
Różne złącza znajdujące się na płycie głównej dają dostęp do data bus dla urządzeń peryferyjnych, na przykład drukarek, skanerów, modemu .c i niektórych urządzeń zewnętrznych, takich jak klawiatury, myszy.
Zdjęcie 2: Urządzenie magistrali danych
Aby w pełni zrozumieć, w jaki sposób komputer przesyła dane między jego składnikami, obraz każde urządzenie na data bus podłączonej do magistrali jako zbiór przełączników włączania/wyłączania. Patrząc na to, które z przewodów mają moc, a które nie, urządzenie może odczytać dane, ponieważ odbiera dane wysyłane przez inne urządzenie. Tryb włączania i wyłączania wiersza jest reprezentowany przez wartość 0, która jest "wł." i która jest "wyłączona". Przewody upraszczają kod liczb binarnych, które komputer interpretuje.c, a następnie wysyłają go do innego komponentu systemowego lub użytkownika za pośrednictwem urządzenia wyjściowego, np. Komunikacja następuje, gdy napięcie jest wystarczająco stosowane lub odczytywane z któregokolwiek z przewodów przez system.
Zaszyfrowane wiadomości mogą być przesyłane do lub z wszystkich podłączonych urządzeń podłączonych do zewnętrznej data bus. Pomyśl o data bus jako o gigantycznej autostradzie z równoległymi pasami ruchu. Na tej analogii, bity są samochody podróżujące obok siebie niosąc część zakodowane wiadomości. Mikroprocesory skompilował zakodowane wiadomości do danych, które wykonują zadania, które mają znaczenie dla użytkownika komputera.
Zdjęcie 3: Magistrale komputerowe
3、Autobus adresowy
Dane, zgodnie z wcześniejszym zdefiniowaniem, przenoszą dane w systemie komputerowym, podczas gdy magistrala adresowa określa, gdzie dane powinny być przesyłane. Tak więc, w tym, zapalamy definiujem magistralę adresową jako strukturę magistrali komputerowej używaną do przesyłania danych między urządzeniami, które są opisane przez adres sprzętowy pamięci fizycznej, która jest umieszczana w postaci liczb binarnych (tj. 0 i 1), aby umożliwić data bus dostęp do pamięci masowej.
Jednostka centralna wykorzystuje magistralę adresową lub inny typ dostępu do pamięci, określany jako bezpośredni dostęp do pamięci, który umożliwia niektórym urządzeniom zlokalizowanie adresu w celu przekazania poleceń odczytu/zapisu. Jednostka centralna wykonuje zapis i odczyt wszystkich magistrali adresowych w postaci bitów.
Magistrala adresowa została wbudowana w płytę główną komputera, aby uczynić komputer kompatybilnym, mniej kosztownym i umożliwić wiele innym urządzeniom podłączenie do komputera.
Zdjęcie 4: Magistrala ISA
Magistrala adresowa jest oceniana na podstawie ilości pamięci, która system jest w stanie odzyskać. System z 32-bitową magistralią adresową może zaas memory 4096 mebibates (odpowiednik 4 gibibytów). Komputery z 64-bitową magistrali adresowej o stanie posiadania systemu operacyjnego, który może obsługiwać magistrala adresowa, za adres 16 384 pebibajtów (odpowiednik 16 ekbisbów) lokalizacji pamięci są uważane za bardzo duże.
Zgodnie z innym wydaniem magistrala adresowa jest uważana za zbiór linii lub przewodów używanych do przesyłania adresów pamięci lub urządzeń własno-wyz.According to another release, the address Bus is considered a collection of lines or wires used to transmit the addresses of memory or on and off (I//O) devices. Jest to podstawowa cecha atrybutu niekierunkowego. Przykładem tego jest mikroprocesor Intel 88085, który ma 16-bitową magistrali adresowej.
Konsekwencją tego jest to, że ten mikroprocesor (Intel 88085) może przesyłać do 16 bitów adresu (tj. może rozwiązać 665 5536 różnych lokalizacji pamięci). Ta magistrala łączy kilka sygnałów w pojedynczy znak data bus 8 bitów. W związku z tym najbardziej znaczące fragmenty adresu przechodzą przez magistrala adresowa ((A7-A0). Ponadto LSB przechodzi przez multipleksowane data bus (AD0-AD7)).
4、Magistrala sterowania
Pamiętaj, że rozmawialiśmy o trzech głównych typach magistrali komputerowych: data bus, magistrali adresowej, a teraz magistrali sterowania. Po wysłaniu data bus i lokalizacji dane są znane przez magistrat adresowy; następnie do prawidłowego wykonania danych potrzebna jest magistrala sterowania.
Magistrala sterowania jest wówczas szczególnym rodzajem magistrali komputerowej używanej przez centralny procesor do komunikowania się z innymi komponentami i urządzeniami podłączonymi do systemu komputerowego. Ten rodzaj komunikacji jest możliwy dzięki połączeniom kablowym i obwodom/płytom drukowanym.
Magistrala sterowania jest najważniejsza w tym sensie, że sterowanie wszystkimi podłączonymi urządzeniami. A także, komponenty systemu komputerowego, za pomocą odmian sygnału sterującego przesyłanego przez jednostkę centralną, są możliwe dzięki tej magistrali sterowania. Nie zapominając, jednym z głównych celów magistrali jest zminimalizowanie linii, które są potrzebne do komunikacji w systemie komputerowym.
W przeciwieństwie do pojedynczej magistrali, która umożliwia komunikację między urządzeniami za pomocą jednej linii danych (tj. jednokierunkowej), magistrala sterowania jest bardzo dwukierunkowa, ponieważ umożliwia dwukierunkową komunikację data bus między komponentami komputera. I jego urządzeń, a także pomaga jednostki centralnej koordynować i ujednolicić sygnały sterujące w wewnętrznych narzędzi i funkcji zewnętrznych. Magistrala sterowania składa się z linii przerwania, bajt umożliwia linie, sygnały odczytu/zapisu i linie stanu.
aluzja: Niektóre kontrole są wspólne dla wszystkich jednostek centralnych
Wiersze żądania przerwania (IRQ): Jest to określony typ linii sprzętowej używanej przez urządzenia do przerywania bieżącego strumienia danych, które mają być zakorzenione w jednostce centralnej. Pozwala komputerowi wykonywać tak wiele zadań jednocześnie, przerywając trwający proces szybkiego uzyskania zadania ze względu na jego wysoki priorytet. Większość autobusów systemowych składa się z 50 do 100 dyskretnych linii do komunikacji.
Komunikacja między centralną jednostką przetwarzania komputera a magistrali sterującej ma ogromne znaczenie, aby system komputerowy mógł działać prawidłowo i sprawnie.
Jednostka centralna nie może wiedzieć, czy system wysyła lub odbiera dane bez magistrali sterowania. Gdzie zapis i odczyt informacji muszą iść jest zarządzany i regulowany przez magistrali sterowania. W magistrali sterowania znajduje się dedykowana ścieżka sterująca/linia, aby uzyskać instrukcje dotyczące polecenia zapisu i odrębną ścieżkę/linię dla formantu polecenia odczytu. Sygnał jest natychmiast przesyłany do wiersza polecenia zapisu. Jednostka centralna zapisuje dane lub polecenie zaadresowane do centralnej pamięci komputera, a sygnał jest również wysyłany przez jednostkę centralną, gdy musi odczytać z pamięci systemowej. Ten sygnał umożliwia procesorowi odbieranie lub przesyłanie danych z pamięci głównej.
Za pomocą magistrali sterowania dane procesu mikroprocesora są tym, co zrobić z wybraną lokalizacją pamięci. Niektóre sygnały sterujące obejmują odczyt, zapis i pobieranie opcode. Polecenia. Zaznacz tutaj, że mikroprocesor wykonuje różnego rodzaju operacje za pomocą tej samej magistrali sterowania. Magistrala sterująca jest przeznaczona do wszystkich sygnałów czasowych i jest zarządzana zgodnie z sygnałem sterującym z magistrali sterowania.
5、Harmonogram data bus
Niniejsze ujawnienie zasadniczo odnosi się do łączności elektronicznej. W szczególności niniejsze ujawnienie odnosi się do systemów i metod kodowania DBI w oparciu o szybkość działania.
Inwersja data bus (DBI) jest stosowana, gdy ma na celu zwiększenie integralności mocy i sygnału, a jednocześnie zmniejszenie zużycia energii. Nie możemy przecenić inwersji data bus, gdy musimy przenieść dużą ilość danych z maksymalną prędkością, jaką kiedykolwiek było to możliwe.
Zdjęcie 5: Harmonogram magistrali danych
konkluzja
Proste systemy magistrali miały krytyczne niepowodzenia, gdy były używane w komputerach ogólnego przeznaczenia. Całe urządzenia umieszczone bezpośrednio w autobusie musiały działać z taką samą prędkością podyktowany przez autobus, jak wszystkie one wspólne jeden system zegara. Stało się to trudnym zadaniem, gdy celem jest zwiększenie szybkości jednostki centralnej. Ponieważ, aby to osiągnąć, szybkość wszystkich urządzeń w autobusie równie dobrze być zwiększona.
Następnie stało się prawie nie praktyczne lub ekonomiczne, aby wszystkie komponenty komputera / urządzenia mają taką samą prędkość jak procesor. Tak, procesor musi czekać lub pracować na bardzo śmieszne wolniej częstotliwości zegara do komunikowania się z innymi urządzeniami w systemie komputerowym. Chociaż dopuszczalne w systemach wbudowanych, problem ten nie był długo tolerowany w ogólnego przeznaczenia i komputerów rozszerzalnych przez użytkownika. Takie systemy magistrali są również trudne do skonfigurowania, gdy są zbudowane ze standardowych gotowych narzędzi/wyposażenia.
Zdjęcie 6: Kontroler magistrali lokalnej
Mikroprocesor konwencjonalnie jest pojedynczym chipem, który ma wiele połączeń elektrycznych na swoich pinach.
Może służyć do wybierania "adresu" w pamięci głównej i innego zestawu pinów do odczytania. Zapisz dane przechowywane w tej lokalizacji. W większości przypadków procesora CPU i pamięci współużytkują charakterystykę sygnalizacji i działają w synchronizacji.
Magistrala łącząca procesor i pamięć jest jedną z cech definiujących system i jest często określana tylko jako magistrala systemowa. Możliwe jest umożliwienie urządzeń peryferyjnych do komunikowania się z pamięcią w ten sam sposób, dołączając adaptery w postaci kart rozszerzeń bezpośrednio do magistrali systemowej. Jest to często realizowane za pośrednictwem niektórych standardowych złącza elektrycznego, tworząc magistralę rozszerzeń lub magistrali lokalnej.
Jednak różnice w wydajności między procesorem a urządzeniami peryferyjnymi są bardzo zróżnicowane. Niektóre rozwiązania są zazwyczaj potrzebne, aby zapewnić, że urządzenia peryferyjne nie spowalniają ogólnej wydajności systemu i bezpośredniego dostępu do pamięci. W stosownych przypadkach większość nowoczesnych systemów łączy oba rozwiązania. Wraz ze wzrostem liczby potencjalnych urządzeń peryferyjnych, używanie karty rozszerzeń dla każdego urządzenia peryferyjnego stawało się coraz bardziej nie do utrzymania.
Doprowadziło to do wprowadzenia systemów autobusowych wyraźnie zaprojektowanych do obsługi wielu urządzeń peryferyjnych. Jednak te systemy o wysokiej wydajności są na ogół zbyt drogie do wdrożenia w urządzeniach niskiej klasy, takich jak mysz. Doprowadziło to do równoległego rozwoju niektórych niskowydajnych systemów magistrali dla tych rozwiązań. Najczęstszym przykładem jest standaryzowana uniwersalna magistrala szeregowa (USB).