Bus indirizzi

BUS
(4.4 pag. 201)
Insieme di linee di comunicazione tra
micro-processore (μP) e memoria o periferiche
Bus
dati: insieme di linee che trasmettono dati tra CPU e
memoria o periferiche
Bus
indirizzi: insieme di linee che trasmettono indirizzi
•
Il numero di linee del bus dati determina il PARALLELISMO del
processore (massima dimensione degli operandi di un’istruzione)
•
Il numero linee bus del indirizzi determina lo spazio di
indirizzamento.
Es: 20 linee  220 indirizzi, cioè 1 MByte
BUS DI CONTROLLO
Un terzo gruppo di linee che trasmettono segnali di
controllo generati dal μP o dai dispositivi collegati
Tra queste troviamo:
►
Una linea R/W con la quale il μP controlla le operazioni di
lettura o scrittura
►
Una linea INTR (Interrupt Request) con la quale una periferica o
unità di I/O richiede un’interruzione al μP
►
Una linea INTA (Interrupt Acknowledge) con la quale il μP
avvisa la periferica di aver riconosciuto la richiesta di
interruzione
μP
INTR
Unità
INTA
di I/O
I BUS possono essere
Bus
generalizzati: lo stesso insieme di linee può
trasportare informazioni di tutti e tre i tipi in momenti
diversi
Bus
specializzati: bus dati, bus indirizzi e bus di
controllo sono insiemi distinti di linee di comunicazione
Bus specializzati
Bus generalizzato
DATI
μP
DATI
INDIRIZZI
CONTROLLO
RAM
μP
INDIRIZZI
CONTROLLO
RAM
Tipi di bus standard
(4.5 pag. 204 )
All'interno di un PC sono disponibili degli slot di espansione
per inserire delle schede (componenti aggiuntivi del pc). Gli
slot fanno parte del bus.
6 Slot ISA a 16 bit
Slot VESA
Slot ISA a 8 bit
La velocità di trasferimento dei dati su un bus dipende da:
►
Frequenza di lavoro (in Mhz = milioni di cicli al secondo)
►
Parallelismo del bus (L = lunghezza parola = n. bit trasmessi in parallelo)
Es: se f = 10Mhz, L = 8 bit, la velocità di trasferimento dei dati è:
V = 8 bit * 10 milioni / sec = 80 Mbps = 10MBps
Bus ISA / EISA
( pag. 204 )
Industry Standard Architecture
E' il primo tipo di bus utilizzato nei PC (non più in uso dopo
Pentium III).
In origine ha 8 o 16 bit, successivamente viene potenziato fino
a 32 bit (EISA = Extended I.S.A.).
Frequenza di lavoro: 8,3 Mhz
Scheda madre (Motherboard)
Raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica di interfaccia fra i vari componenti
principali e fra questi e i bus di espansione e le interfacce verso l'esterno.
Socket per CPU
È composta di un circuito
stampato su cui vengono saldati
una serie di circuiti integrati, di
zoccoli e di connettori; gli integrati
più importanti sono il chipset che
svolge la gran parte del lavoro di
interfaccia fra i componenti
principali e i bus di espansione, la
ROM (o PROM, EEPROM o
simile) il Socket per il processore e
i connettori necessari per il
montaggio degli altri componenti
del PC e delle schede di
espansione.
Northbridge o Memory Controller Hub.
Collegato al μP mediante un bus ampio
e veloce.
Scheda madre
Southbridge o I/O Controller Hub.
Serve per controolare le periferiche
2004 K7VT4A Pro[3] motherboard by ASRock
Schema di motherboard
Bus locali
( pag. 205 )
Il passaggio da interfacce a caratteri (DOS) a interfacce
grafiche (Windows) causa un notevole aumento della quantità
di dati che il processore invia al video.
Es:
schermo monocromatico 80 colonne X 25 righe -> 2000 caratteri + 2000 byte per
attributi schermo -> Totale 4000 byte
Schermo grafico 640 X 480 pixel a 256 colori -> circa 300.000 byte
Schermo ad alta risoluzione (1600 X 1200) -> 5,8 milioni di byte
Per incrementare le prestazioni nel traferimento dati video processore viene introdotto il BUS LOCALE (local bus),
ovvero un bus dedicato solo al trasferimento dei dati tra
processore e video.
Bus VESA
( pag. 205 )
(Video Electronic Standard Association)
Il primo tipo di local bus è il VESA Local Bus (VLB).
Parallelismo a 32 bit, Frequenza 33 Mhz
E' un'estensione del bus ISA.
Molto diffuso in schede con CPU Intel 80486.
In seguito abbandonato con i processori Pentium, sostituito da
bus PCI, che supporta il Plug And Play.
Plug and Play
( pag. 206 )
(Connetti e usa)
Per inserire una nuova scheda in un PC , il μP deve conoscere tre parametri:
1) Port
(indirizzo dell'interfaccia)
2) Numero
di interrupt: numero di linea linea assegnata alla periferica per
comunicare con μP.
di comunicazione: scrittura/lettura in memoria gestita dal μP
oppure linea diretta tra periferica e memoria (DMA, Direct Memory
Access)
3) Modalità
Le prime schede richiedevano al momento dell'installazione l'impostazione
dei tre parametri (tramite jumper o via software).
A partire da Windows 95 le schede diventano Plug and Play. La scheda
scambia direttamente informazioni con il S.O. della macchina, che gli
assegna automaticamente i parametri evitando i possibili conflitti tra
schede.
Bus PCI
( pag. 206 )
(Peripheral Component Interconnect)
E'
il local bus attualmente più diffuso.
A differenza
del VLB supporta il bus mastering: un apposito
controller permette di far comunicare i dispositivi connessi al bus
senza passare attraverso la CPU.
Supporta
il Plug and Play.
Consente
di connettere vari tipi di periferiche (non solo video,
come per il VLB)
Inizialmente:
32 bit, 33Mhz.
Successivamente:
64 bit, 66 Mhz
5 slot PCI su scheda madre
AGP
(pag. 207 )
(Accelerated Graphics Port)
E' una connessione (port) sviluppata da Intel per
aumentare le prestazioni delle schede grafiche
connesse al PC.
Permette un accesso diretto alla memoria
fisica del computer da parte della scheda
grafica, in modo da poter gestire oggetti 3D
molto voluminosi.
Versioni successive:
AGP 1.0 (2x = 2 trasf per ciclo di clock) 533 MB/s
AGP 2.0 (4x = 4 trasf per ciclo di clock) 1066 MB/s
AGP 3.0 (8x = 2 trasf per ciclo di clock) 2133 MB/s
In sostituzione: PCI express che sostituirà PCI. Vel trasf. fino a 5,8 GB/s
PCI-Express
(pag. 224 )
Standard aperto sviluppato da Intel
PCI-e x1
PCI-e x4
Possibilità di uso di più canali (lane) indipendenti
Es: scheda grafica con 20 lane
PCI-e x16
PCI-e x16 collegata a North Bridge per scheda grafica
PCI-e x1 |
PCI-e x1 | collegate a South bridge
PCI-e x2 |
Trasferimento seriale anziché parallelo (elimina problemi interferenza
elettromagnetica)
Banda tra 5 e 80 Gbps
Supporto per hot plug e hot swap
Bus SCSI
( pag. 207 )
(Small Computer System Interface)
E' uno standard di collegamento tra periferiche e pc, cioè
un'interfaccia standard progettata per realizzare il trasferimento
di dati fra diversi dispositivi interni di un pc (detti devices)
collegati fra di loro tramite un bus.
L'interfaccia SCSI viene per lo più usata per la comunicazione
con unità hard disk e unità nastro, ma anche per connettere una
vasta gamma di dispositivi, come scanner, lettori e scrittori di
CD e DVD.
Attualmente trova un vasto impiego solamente in
workstation, server e periferiche di fascia alta (cioè
con elevate prestazioni). I computer desktop e portatili
sono invece di solito equipaggiati con l'interfaccia
ATA/IDE per gli hard disk e con l'interfaccia USB
(Universal Serial Bus) per altre periferiche di uso
comune.
Hard Disk SCSI
USB
( pag. 209 )
(Universal Serial Bus)
L'Universal Serial Bus (USB) è uno standard di comunicazione seriale
che consente di collegare diverse periferiche ad un computer.
Caratteristiche:
► Facilità inserimento e sconnessione periferica
► Bassi costi
► Velocità trasferimento fino a 480 Mbps (versione 2.0)
► Collegamento fino a 127 dispositivi
USB può collegare periferiche quali mouse, tastiere, memoria di massa a
stato solido e a disco rigido, scanner d'immagini, macchine fotografiche
digitali, stampanti, casse acustiche, microfoni e altro ancora.
Lo standard USB ha delle limitazioni di carattere tecnico che ne sconsigliano
l'utilizzo su telecamere e dispositivi che manipolano flussi video. Per questi si
utilizza lo standard IEEE 1394 (Firewire).
Serial bus IEEE 1394 (FIREWIRE)
( pag. 213 )
Bus
seriale progettato per applicazioni che prevedono uso di
audio e video.
Introdotto nel
1986 da Apple computer successivamente
approvato come standard da IEEE e inserito anche in PC.
Non
richiede necessariamente l'utilizzo di un PC (es
collegamento tra due videocamere o tra macchina fotografica e
stampante).
Velocità trasferimento fino
Collega
a 3,2 Gbps (vesrione 1394b)
fino a 63 dispositivi.
Massima
lunghezza cavo: 4,5 metri.
Porta seriale e porta parallela
( pag. 214-218 )
La porta seriale standard RS232 è uno
standard che definisce una interfaccia seriale
a bassa velocità (20KBps) per lo scambio di
dati tra dispositivi digitali. Oggi quasi del
tutto sostituita da USB.
Porta seriale RS232
La porta parallela è un'interfaccia usata
inizialmente per collegare un computer a
una stampante o a un plotter e in seguito
impiegata anche per altre periferiche.
Permette il trasferimento di 8 bit in
parallelo.
Detta anche LPT (Line Printer Terminal).
Porta parallela
Porta IDE-EIDE
( pag. 220 )
Lo standard è ATA (Advanced Technology Attachment).
IDE (Integrated Drive Electronics) è un nome alternativo.
EIDE = Enhanced IDE
E' un'interfaccia standard per la connessione di
dispositivi di memorizzazione quali hard disk e unità
CD-ROM all'interno dei personal computer.
L'interfaccia EIDE è in genere integrata
nella scheda madre dei PC
Si utilizza la modalità di tarsferimento DMA
che migliora molto le prestazioni.
Interfaccia ATA -EIDE
Indirizzamento dischi in IDE/ATA
Si utilizza la modalità CHS (Cylinder, Head, Sector =
cilindro, testina, settore).
Un cilindro è costituito
dall'insieme delle tracce
equidistanti dal centro presenti
sui diversi piatti del disco.
Traccia
Settore
Testine (Head)