Magistrala sistemului

MAGISTRALA SISTEMULUI

Magistrala este o cale prin care pot circula datele in interiorul unui calculator. Aceasta cale este utilizata pentru comunicatie si se stabileste intre doua sau mai multe elemente ale calculatorului. Un PC are multe feluri de magistrale, intre care se afla urmaoarele:

-Magistrala procesorului

-Magistrala de adrese

-Magistrala memoriei

-Magistrala I/O

1) Magistrala I/O

Este numita si magistrala de extensie si este magistrala principala a sistemului si cea pe care circula cele mal multe date. Magistrala I/O este o ,,autostrada' pentru cele mai multe date din sistem. Tot ce vine sau pleaca de la orice dispozitiv, cum ar fi sistemul video, unitatile de disc si imprimanta, “calatoreste' pe aceasta magistrala.

Cea mai incarcata cale de intrare/iesire este spre si dinspre placa video.

2) Magistrala procesorului

Este calea de comunicatie intre CPU (unitatea centrala de prelucrare) si cipurile cu care lucreaza direct. Aceasta magistrala este folosita pentru a transfera date intre CPU si magistrala principala a sistemului sau intre CPU si memoria cache externa.

3) Magistrala procesorului

Deoarece scopul magistralei procesorului este transmiterea si primirea datelor de la CPU cu cea mai mare viteza posibila, aceasta magistrala lucreaza la o viteza mult mai mare decat orice alta magistrala din sistem neexistand strangulari.

Magistrala este compusa din circuite electrice pentru date, pentru adrese si pentru comenzi.

Un sistem Pentium 100 are Un procesor Pentium care lucreaza intern la 100 MHz, dar extern lucreaza la numai 66,6 MHz. Aceeasi frecventa externa de lucru 66.6 MHz o au si procesoarele Pentium 133, Pentium 166 si chiar Pentium Pro 200.

In cele mai multe dintre sistemete, frecventa reala de lucru a procesorulul este un multiplu (de 1,5 ori, de 2 ori, de 2,5 ori etc.) al frecventei magistralei procesorului.

Magistrala procesorului este legata la pinii procesorului si poate transfera un bit de date pe o linie de date la fiecare perioada sau la doua perioade ale ceasului.

Astfel, un sistem 486 poate transfera 32 biti de date simultan, in timp ce un sistem Pentium sau Pentium Pro poate transfera 64 biti de date Ia un moment dat.

Pentru a determina viteza de transfer pe magistrala procesorului, se multiplica latimea datelor (32 de biti pentru 486 sau 64 de biti pentru Pentium si Pentium Pro) cu frecventa ceasului magistralei (aceeasi cu freeventa ceasului de baza al procesorului). Daca folosim un Pentium sau Pentium Pro de 66/100/133/166/200 MHz care ruleaza Ia 66 MHz si poate transfera un bit de date la flecare perioada de ceas pe flecare linie de date, veti avea o viteza maxima instantanee de transfer de 528M pe secunda. Acest rezultat se obtine folosind urmatoarea formula:

LUCRARE: Modelarea sistemelor LUCRARE: Proiect atestat tehnician mecatronist - microprocesoare- evolutii si tipuri

66 MHz x 64 biti = 4,224 megabiti/secunda

4,224 megabiti/secunda : 8 = 528 M/secunda

Aceasta viteza de transfer, este numita latime de banda a magistralei si reprezinta o valoare maxima. Ca toate valorile maxime, aceasta viteza nu reprezinta latimea de banda in functionarea normala; trebuie sa va asteptati intotdeauna la 0 medie mai scazuta a transferului de date

4) Magistrala memoriei

Este utilizata la transferul informatiilor intre CPU si memoria principala -

memoria RAM a sistemului. Aceasta magistrala este o parte din magistrala procesorului sau, de cele mai multe ori, este implementata separat cu un set special de cipuri, care este responsabil cu transferul informatiilor intre magistrala procesorului si memorie. Sistemele cu frecventa placii de baza de 16 MHz sau mai mare lucreaza Ia viteze care depasesc posibilitatile cipurilor DRAM standard. In astfel de sisteme este utilizat un set de cipuri (controllerul memoriei) care realizeaza interfata intre magistrala rapida a procesorulul si memoria principala, mai lenta.

Acest set de cipuri este in general acelasi cu setul de cipuri responsabil cu gestionarea magistralei I/O.

Informatia care circula prin magistrala memoriei este transferata Ia o viteza mult mai mica decat viteza de transfer a informatiei pe magistrala procesorului.

Soclurile cipurilor sau conectorii modulelor SIMM sunt conectati la magistrala memoriei Ia fel cum sunt legati conectorii de extensie Ia magistrala I/O.

5) Magistrala de adrese

Este in realitate, o parte a magistralei procesorului si a celei de memorie si este folosita pentru a indica adresa de memorie sau adresa de pe magistala sistemului care va fi utilizata in cadrul operatiei de transfer al datelor. Magistrala de adrese indica precis locul in care va avea loc urmatorul transfer: in memorie sau pe magistrala.

Dimensiunea ei determina marimea memoriei pe care CPU o poate adresa direct.

6) Functiile magistralei

Cea mai importanta functie este de a asigura o cale de date ce leaga

componentele PC-ului si o modsalitate de a ajunge datele la destinatie.

Deasemenea, trebuie sa asigure semnale speciale care sa sincronizeze

semnalele circuitelor de pe placi cu cele din restul calculatorului.

Principalele functii sunt:

- liniile de date, este de fapt cea mai importanta. Conexiunile folosite pentru transferarea datelor pe magistrala de extensie se numesc linii de date. Principalul element de descriere a magistralei este numarul acestor linii. Magistralele de date folosesc transferul paralel al informatiilor deoarece este mai rapid decat cel serial

- liniile de adrese, pentru a fi mai flexibila, magistrala trebuie sa transmita si informatii referitoare la adresle de memorie, pentru a permite transferarea informatiuilor mapate in memorie si accesul aleator la acestea si transportul bitilor de date la o adresa exacta. Acestea determina domeniul maxim de memorie ce poate fi adresata: ex. ISA are 24 de linii de adres deci acceseaza maxim 16 MB de memorie.

- alimentarea cu energie, magistrala de extensie alimenteaza celelalte

dispozitive la tensiuni intre 3.3 si 5 V C.C. Pot asigura atat tensiuni negative cat si pozitive, de pana la 12 V. Ex. ISA nu asigura tensiuni de 3.3 a de regula mai multe linii de alimentare.

- sincronizarea, multe placi de extensie lucreaza sincronizat cu circuitele calculatorului gazda. O magistrala sincronizata cu ceasul calculatorului se numeste sincrona. Cele avansate sunt mai flexibile ca viteza si pot opera asincron, existand o relatie matematica intre frecventa de ceas a sistemului si cea a magistralei. Ex. PCI la 33 MHz in sisteme la 66 MHz.

- controlul fluxului, pentru evitarea unor pierderi de date la aparitia unor

diferente de viteza intre placile de extensie si calculatorul gazda. Magistrala trimite un semnal NOT READY, cerand sistemului sa astepte pana la recuperarea intarzierilor. magistralele moderne trec la moduri de viteza mai mari burst mode (in rafale) unde datele sunt transferate dupa un ciclu de transferare.

- controlul sistemului, echipamentele periferice trebuie deseori sa comunice cu microprocesorul, pentru aceasta asigurandu-se una sau mai multe linii pentru semnale de intrerupere. PC-urile moderne permit partajarea intreruperilor, ba chiar si accesul direct la memorie. Ultimile tipuri se bazeaza pe protocoale de transfer pentru controlul sistemului DMA.

- controlul si arbitrarea magistralei, la primele sisteme magistrala era

controlata de microprocesorul sistemului, cele mai noi transfera controlul unor circuite logice – controllere de magistrala. Dispozitivul care preia controlul magistralei se numeste master de magistrala, iar cel care primeste date slave.

- semnale specifice sloturilor, sunt legate impreuna, conectate direct prin cablare, pot astfel sa utilizez orice slot. La cele mai noi exista semnale specifice pentru sloturi.

- puntile, utilizate odata cu introducerea magistralei PCI pentru legarea

acestora. Doua PCI legate se numesc punte PCI to PCI, este foarte des intalnita.

Cele mai importante aspecte fizice ale magistralelor sunt:

- tipurile de conectori

- organizarea conectorilor

- dimensiunile placilor

- spatiul intre placi

- limitele sloturilor

Un element foarte important este compatibilitatea magistralei de date cu

placile de extensie. Cel mai important este nivelul de compatibilitate cu placile de

extensie ale PC-urilor obisnuite.