Transcript Magistralės - KTU - Kompiuterių katedra

KOMPIUTERIŲ
ELEMENTAI ir
ARCHITEKTŪRA
ŠIUOLAIKINIŲ KOMPIUTERIŲ
ARCHITEKTŪRA
Doc. Stasys Maciulevičius
Kompiuterių katedra
[email protected]
Ankstesnėje paskaitoje






DRAM moduliai
DRAM modulių tipai
Klaidų kontrolė
Klaidų korekcija – Hemingo kodas
1, 2, 4, ... kanalai
Virtualioji atmintis




Atminties segmentavimas
Atminties puslapiavimas
Adresų transliacija
Atminčių laiko parametrai
2011
©S.Maciulevičius
2
Šioje paskaitoje


Duomenų perdavimo operacijos
Kompiuterio magistralės









Lygiagrečiosios ir nuosekliosios
magistralės
FSB
HyperTransport ir QPI
PCI Express magistralė
USB
Magistralės arbitražas
Valdymo schemų rinkiniai
IDE (ATA) ir SATA sąsajos
SCSI sąsaja
2011
©S.Maciulevičius
3
Duomenų perdavimo
operacijos

Multipleksuota rašymo:
Laikas

Adresas
Duomenys
(1 ciklas)
(2 ciklas)
Multipleksuota skaitymo:
Adresas
2011
Kreipties
laikas
©S.Maciulevičius
Duomenys
4
Duomenų perdavimo
operacijos

Nemultipleksuota rašymo:
Adresas
Duomenys

Adresas ir
duomenys
perduodami
skirtingomis
linijomis
Nemultipleksuota skaitymo:
Adresas
Duomenys
2011
©S.Maciulevičius
5
Duomenų perdavimo
operacijos

Skaitymas-modifikacija-rašymas:
Laikas
Perskait.
duomenys
Adresas
(1 ciklas)

Įrašomi
duomenys
Duomenų bloko perdavimas:
Adresas
2011
Duom.1
Duom.2
©S.Maciulevičius
Duom.3
Duom.4
Į turinį
6
Kompiuterio magistralės
Kompiuterių architektūroje magistrale vadinamas posistemis, skirtas duomenims perduoti
kompiuterio viduje arba tarp kompiuterių
Skiriamos


lygiagrečiosios magistralės, kai duomenys
perduodami naudojant kiekvienam bitui atskirą liniją, ir
nuosekliosios magistralės, kai duomenys
perduodami bitas po bito per tą pačią liniją (nuosekliu
kodu)
Apibrėžiant magistralę būtina nurodyti duomenų
perdavimo algoritmą, kuris gali būti pateiktas
laiko diagramos pavidalu
2011
©S.Maciulevičius
7
Lygiagrečiosios magistralės


2011
Lygiagrečiosiose magistralėse sąvoka
“magistralės plotis” atitinka signalinių
linijų skaičių arba, kitais žodžiais, vienu
metu perduodamų informacijos bitų
skaičių
Starto ir duomenų perdavimo ar
priėmimo ciklo pabaigą nurodo
sinchrosignalas
©S.Maciulevičius
8
Lygiagrečiosios magistralės
Lygiagrečiosios magistralės turi didelį linijų
skaičių, todėl dažnai skiriamos trys jų
sudedamosios dalys:



adresų magistralė, kuria perduodamas adresas
(atminties ar periferinio įtaiso); dažniausiai ši
magistralė vienkryptė
duomenų magistralė, kuria perduodami duomenys;
dažniausiai į procesorių ir iš procesoriaus
valdymo magistralė, kuria perduodamos
komandos ir sinchronizacijos signalai, skirti visiems
išoriniams (periferiniams) įtaisams bei atsakai iš jų
2011
©S.Maciulevičius
9
Lygiagrečiosios magistralės

Lygiagrečiosios magistralės turi ribotą
duomenų perdavimo dažnį dėl




signalų sklidimo laiko išsibarstymo (timing skew)
didesnės sunaudojamos galios
elektromagnetinių trukdžių
Nuosekliosios magistralės šių trūkumų
neturi, todėl duomenys perduodami kur kas
didesniu dažniu ir pasiekia didesnį perdavimo
našumą (prisiminkime USB, FireWire, SATA)
2011
©S.Maciulevičius
10
Nuosekliosios magistralės



2011
Nuosekliosiose magistralėse naudojama
viena signalinė linija (gali būti naudojami
du atskiri kanalai perdavimo ir priėmimo
srautams atskirti)
Informacijos bitai perduodami nuosekliai
Duomenys dažniausiai apjungiami į
paketus, į kuriuos įeina ir tarnybinė
informacija: starto bitai, paketų
antraštės, sinchrosignalai, lyginumo bitai
ar kontrolinės sumos, stop-bitai
©S.Maciulevičius
11
Nuosekliosios magistralės


2011
Nuoseklus informacijos perdavimas
šiuolaikinių technologijų sąlygomis
duoda joms esminį pranašumą –
galimybę praktiškai be didelių sąnaudų
didinti perdavimo dažnį tokiose ribose,
kurios nepasiekiamos gremėzdiškoms
lygiagrečiosioms magistralėms
Taip yra todėl, kad kiekviena magistralės
linija turi tam tikrą ilgį, parazitinį talpumą
ir induktyvumą
Į turinį
©S.Maciulevičius
12
Kompiuterio magistralės
Kompiuteriuose sutinkamos
vidinės magistralės, jungiančios tarpusavyje
vidinius kompiuterio komponentus
pagrindinėje plokštėje
 išorinės magistralės, jungiančios įvairius
kompiuterio išorinius (periferinius) įtaisus prie
pagrindinės plokštės
Jei ryšys jungia tarpusavyje tik du aparatinės
įrangos komponentus, jį vadiname prievadu
(port) - nuosekliu ar lygiagrečiu

2011
©S.Maciulevičius
13
Kompiuterio magistralės



Procesoriaus magistralė. Ją naudoja valdymo
schemų rinkinys (chipset) informacijos mainams su
procesoriumi. Kai kurie šaltiniai ją vadina
sistemine magistrale. Dabar dažniausiai ji
vadinama FSB (Front Side Bus)
Kešo magistralė. Šiuolaikiniuose procesoriuose
naudojama dideliam pralaidumui užtikrinti. Čia ji
dažniausiai vadinama BSB - Back Side Bus.
Atminties magistralė. Taip vadinama magistralė,
jungianti atminties posistemį su valdymo schemų
rinkiniu (chipset) ir procesoriumi. Kai kuriose
sistemose tai ta pati procesoriaus magistralė.
2011
©S.Maciulevičius
14
Kompiuterio magistralės




Lokalinė I/O magistralė. Taip vadinama didelės spartos
įvesties ir išvesties magistralė, jungianti sparčius I/O
įtaisus su atminties posistemiu, su valdymo schemų
rinkiniu (chipset) ir procesoriumi. Dabar populiariausia –
PCI.
Standartinė I/O magistralė. Tai nedidelės spartos
įvesties ir išvesties magistralė, jungianti tokius I/O
įtaisus, kaip pelė, klaviatūra. Gera seniems įtaisams
prijungti. Populiariausia anksčiau – ISA, dabar - USB.
Greitoji grafikos magistralė (AGP – Accelerated
Graphics Port). Taip vadinama didelės spartos
magistralė, jungianti grafikos posistemį su valdymo
schemų rinkiniu (chipset) ir procesoriumi.
Naujoji grafikos magistralė (PCIe – PCI Express). Taip
vadinama didelės spartos magistralė, pakeitusi AGP
2011
©S.Maciulevičius
15
FSB (Front Side Bus)




Taip vadinama Intel firmos procesoriuose esanti
magistralė
P-M, P-M2, P-4 ir P8 procesoriuose naudojama
identiška (organizacijos ir protokolo atžvilgiu) 64
bitų magistralė su keturguba perdavimo sparta
(QDR - Quad Data Rate)
FSB vieną ar kelis procesorius jungia su VSR
“šiaurine” mikroschema (Northbridge)
Kiekviename takte per ją perduodama komanda
arba 4 duomenų porcijos po 8 baitus
2011
©S.Maciulevičius
16
FSB (Front Side Bus)



FSB sinchronizacijos dažnis yra nuo 200-266
MHz (P-4/P-4E ) iki 266-400 MHz (Core 2)
(2008 m.)
Tai atitinka 800-1066 ir 1066-1600 MHz, arba
6,4-8,5 GB/s ir 8,5-12,8 GB/s
FSB trūkumas kelių branduolių ar kelių
procesorių sistemoje – nepakankamas
pralaidumas dirbant su atmintimi arba išore
(pvz., klasterių ryšių sistemoje)
2011
©S.Maciulevičius
17
Tradicinė magistralių sistema
CPU
FSB (Procesoriaus
magistralė)
PCI-e
(AGP)
Šiaurinis
tiltas
SATA
(PATA)
Pietinis
tiltas
Atminties
magistralė
PCI
USB
2011
©S.Maciulevičius
Į turinį
18
HyperTransport technologija
AMD sukūrė didele sparta pasižyminčią
tiesioginio ryšio tarp schemų sąsają
kompiuteriams, serveriams ir kt. įrangai.
Kuriant buvo iškelti tikslai:



užtikrinti žymiai didesnį pralaidumą lyginant su
turimomis technologijomis;
sumažinti kontaktų skaičių ir atsako vėlinimo
laiką;
pasiekti skaidrumą operacinių sistemų požiūriu ir
minimalų poveikį periferinių įtaisų tvarkyklėms
Licencijuoja ir prižiūri HyperTransport
Technology Consortium
2011
©S.Maciulevičius
19
AMD magistralių sistema
Ryšys su
kitais CPU
Atminties
magistralė
CPU
HyperTransport x16
Magistralė Nr.1
Tunelis
Nr.1
HyperTransport
HyperTransport
Magistralė Nr.n
Tunelis
Nr.n
HyperTransport
SATA
2011
Pietinis
tiltas
©S.Maciulevičius
PCI
USB
20
HyperTransport savybės
Savybė / funkcija
Apibūdinimas
Magistralės tipas
Magistralės plotis
Duali, vienkryptė, jungianti “tašką su
tašku”
2, 4, 8, 16 arba 32 bitai
Protokolas
Paketinis, paketo dydis – nx4 baitų
Pralaidumas (esant
200 MHz dažniui)
Nuo 100 iki 6500 MB/s kiekviena
kryptimi
Dažnis gali būti pasiektas ir didesnis – iki 400 MHz.
2011
©S.Maciulevičius
21
HyperTransport ir AMD
2011
©S.Maciulevičius
22
HyperTransport pavyzdys
CPU
CPU
Lokali
magistralė
AGP
HT
Lokali
magistralė
HT AGP
HyperTransport
Atm.
kontrol.
(HT)
Atm.
kontrol.
DDR
DDR
HyperTransport
Įvesties ir išvesties
sąsajos
2011
©S.Maciulevičius
23
HyperTransport serveryje
2011
©S.Maciulevičius
24
QuickPath Interconnect (QPI)



Intel procesoriuje Nehalem įvedė QuickPath
Interconnect (QPI - vietoj anksčiau
naudotos FSB)
Ji tai padarė 5 metais vėliau nei AMD,
įvedusi HyperTransport
Pirmą kartą tokio tipo magistralė pasirodė
dar anksčiau, kai DEC inžinieriai sukūrė
Alpha 21364 (EV7)
2011
©S.Maciulevičius
25
QuickPath Interconnect
2011
©S.Maciulevičius
26
QuickPath Interconnect



QPI naudoja dvi 20 bitų magistrales (atskiras
kiekvienai krypčiai). Iš 20 bitų 16 skirti
duomenims perduoti, o likę 4 – kontrolei ar
protokolo tarnybinei informacijai
Tai duoda 6,4 GT/s spartą (arba 12,8 GB/s)
kiekviena kryptimi
FSB maksimalus dažnis šiuolaikiniuose Intel
procesoriuose lygus 400 MHz; adresams
perduoti reikia dviejų taktų (200 MT/s), o
duomenys perduodami QDR režimu, pasiekiant
1,6 GT/s spartą. Kadangi duomenų magistralė
64 bitų, FSB duoda sumarinį 12,8 GB/s
pralaidumą, tačiau tik viena kryptimi
2011
©S.Maciulevičius
Į turinį
27
PCI Express magistralė
PCI tolesnio vystymo kryptis – perėjimas
prie didelės spartos nuoseklaus duomenų
perdavimo. Tad buvo pasiūlyta kurti
trečiosios kartos įvesties ir išvesties
magistralę 3GIO (3rd Generation IO), kuri
vėliau buvo pavadinta PCI Express
Ją palaiko visi naujieji valdymo schemų
rinkiniai, Windows Vista
2011
©S.Maciulevičius
28
PCI Express magistralė
Siekiama, kad ji būtų naudojama įvairiuose
rinkos segmentuose – stalo ir
mobiliuosiuose kompiuteriuose, serveriuose,
darbo stotyse, ryšio priemonėse
Būdama nuosekli, ši magistralė turėtų būti ne
brangesnė už PCI, dėl mažesnio laidininkų
skaičiaus užimtų mažiau vietos plokštėse
Programiniu požiūriu ji suderinama su PCI
2011
©S.Maciulevičius
29
PCI Express magistralė
Nauja sąvoka –
komutatorius,
pakeičiantis
magistralę su
daugeliu
prisijungimo vietų:
2011
©S.Maciulevičius
30
PCI Express magistralė
Svarbi jos funkcija – galimybė keisti
perdavimo spartą keičiant linijų skaičių: x1,
x2, x4, x8, x12, x16, x32
x1 variantas minimaliausias, jį ketinama
įstatyti plokštėse šalia PCI lizdo, kad būtų
galima įstatyti tiek paprastą PCI plokštę,
tiek ir naująją PCI Express
Dauguma VSR naudoja x16 grafikai,
pasiekiant 4 GB/s spartą, o tai daugiau
AGP 8X galimybes
2011 nei du kartus viršija
©S.Maciulevičius
31
PCI Express magistralė
Kiti PCI Express privalumai:





2011
žemas sunaudojamos energijos kiekis;
“karšto pakeitimo” palaikymas;
kokybiškos aptarnavimo strategijos;
klaidų aptikimo galimybė keliuose
lygmenyse;
kelių lygmenų technologija, palaikanti
paketų komutavimą.
©S.Maciulevičius
Į turinį
32
USB magistralė
USB – nuosekli magistralė, pasižyminti
vidutine perdavimo sparta. Ji skirta
įvairiems periferiniams įtaisams
(klaviatūrai, spausdintuvams, skeneriams,
garso sistemoms, ...) prijungti.
Sisteminėje plokštėje dažniausiai būna 2
USB jungtys. Kompiuterio korpuse
anksčiau jas rasdavome užpakalinėje
sienelėje, dabartiniu metu - priekyje.
2011
©S.Maciulevičius
33
USB magistralė
USB 1.0 (pirmoji jos versija) pasižymi:





lengvai realizuojamu periferijos išplėtimu,
kabelių sistemos ir prijungimo paprastumu,
vidutine perdavimo sparta – iki 12 Mb/s,
nedidele kaina,
duomenų perdavimo protokolo lankstumu.
PC su įdėtu USB kontroleriu išleidžiami nuo
1996 metų.
2011
©S.Maciulevičius
34
USB magistralė
USB įtaisai gali būti:



šakotuvais (Hub), kurie užtikrina
papildomus įtaisų prijungimo taškus;
funkcijomis (Functions), kurie realizuoja
tam tikras sistemos funkcijas (pvz.,
prijungimą prie ISDN, akustinę sistemą su
skaitmenine sąsaja ir pan.),
šakotuvų ir funkcijų kombinacija.
Visos sistemos darbą valdo pagrindinis
kontroleris (host controller), kuris yra
PC techninis-programinis posistemis.
2011
©S.Maciulevičius
35
USB įtaisų prijungimas
Komutatorius/
“funkcija”
Komutatorius/
“funkcija”
Klaviatūra
2011
Komutatorius/
“šeimininkas”
PC
Monitorius
Šviesos
plunksna
Pelė
Garsiakalbiai
“Funkcija”
“Funkcija”
“Funkcija”
©S.Maciulevičius
Mikrofonas
“Funkcija”
Telefonas
“Funkcija”
36
USB magistralė
Informaciniai signalai ir maitinimas
perduodami 4 linijų kabeliu:


2011
dvi linijos skirtos signalams perduoti
nuosekliu kodu; signalų lygiai <0,3V (0) arba >2,8V (1).
dvi linijos skirtos maitinimui; leistina
srovė – 0,5A; ji gali būti pakankama
paprastiems įtaisams maitinti.
©S.Maciulevičius
37
USB 2.0
Nuo 2001 metų vidurio pradėti gaminti
įtaisai, skirti jungimui per magistralę USB
2.0. Tačiau lūžis įvyko po metų, kai Intel
išleido pirmuosius valdymo schemų
rinkinius (chipsets), palaikančius šią
magistralę.
Naujoji USB versija pasižymi daug kartų
didesne sparta (480 Mb/s), nei USB 1.1,
ir didesne sparta, nei jos pagrindinė
konkurentė - FireWire.
2011
©S.Maciulevičius
38
USB 3.0
USB 3.0 sparta (4,8 Gbit/s) 10 kartų didesnė
nei USB 2.0. Be to, USB 3.0 – dvikryptė;
ja duomenis vienu metu galima perduoti
abiem kryptimis (ankstesnėse – tik viena).
Patobulintas duomenų mainų protokolas,
padidinta leistina srovė (iki 0,9 A), didesnis
efektyvumas energijos naudojimo požiūriu
USB 3.0 palaikys ir įtaisus, skirtus darbui per
USB 2.0
2011
©S.Maciulevičius
39
USB 3.0 testai
2011
©S.Maciulevičius
40
USB 3.0 testai
2011
©S.Maciulevičius
41
Belaidė USB
Ekspertų nuomone, belaidė USB Wireless
USB 1.1 šiuo metu yra sėkmingiausia
sąsaja pasaulyje.
USB veikimo spindulys – 10 metrų
Jei atstumas neviršija 3 m. – duomenų
perdavimo sparta – iki 480 Mb/s, jei
didesnis – sparta mažesnė – 110 Mb/s
2011
©S.Maciulevičius
Į turinį
42
Keli šaltiniai magistralėje
S1
S2
I1
2011
Sk
Im
©S.Maciulevičius
43
Magistralės arbitražas

Kas bus, jei :




2011
tuo pačiu metu mainus norės atlikti keli
iniciatoriai?
vykstant mainams tarp dviejų įtaisų, prisireiks
skubiai perduoti informaciją kitam įtaisui?
Tvarkai palaikyti ir mainams organizuoti
naudojamas magistralės arbitražas
Magistralės arbitražas būna nuoseklus
(paskirstytas) arba lygiagretus
(centralizuotas)
©S.Maciulevičius
44
Nuoseklus magistralės
arbitražas
Užkl.
IN#
Leid.
Magistralės OUT#
arbitras 0
Užkl.
IN#
Leid.
Magistralės OUT#
arbitras 1
BUSY#
Leidimas naudotis mag.
2011
©S.Maciulevičius
45
Nuoseklus magistralės arbitras
SYSB/RESB#
AEN#
S2 S1 S0
8289
BCLK# BUSY# CBRQ# BPRN# BPRO#
BCLK#
BUSY#
CBRQ#
2011
SYSB/RESB# - užklausimas
AEN#
- leidžiama naudoti
magistralę
S2 S1 S0 - būsenos signalai
BCLK# - magistr.
sinchrosignalai
BUSY# - magistr užimta
CBRQ# - yra aukšt. prior.
užklaus.
BPRN# - Bus Priority In(IN)
BPRO# - Bus Priority Out (OUT)
©S.Maciulevičius
46
Lygiagretus magistralės
arbitražas
Užkl.
Magistralės
arbitras
REQUEST3
REQUEST2
REQUEST1
REQUEST0
Leid. Užkl.
Naud.
magistrale
vald.
3
Leid. Užkl.
Naud.
magistrale
vald.
2
Leid.
Naud.
magistrale
vald.
1
GRANT3
GRANT2
GRANT1
GRANT0
2011
©S.Maciulevičius
47
Lygiagretus magistralės arbitras
MC68452:
• 8 įėjimai DBR7# - DBR0#
• 8 išėjimai DBG7# - DBG0#
• leidimo patvirtinimas BGACK#
• magistralės “valymas” BCLR#
DBR0#
DBG0 #
BGACK #
DBR1 #
DBG1 #
BCLR #
2011
©S.Maciulevičius
Į turinį
48
Kompiuterio kontroleriai ir VSR
Anksčiau kompiuteryje kontrolei ir valdymui buvo
naudojamos atskiros mikroschemos –
kontroleriai:





dinaminės atminties (RAM) kontroleris;
pertraukčių kontroleris;
tiesioginių mainų su atmintimi kontroleris;
kešo kontroleris;
sistemos kontroleris ir pan.
Laikui bėgant buvo imta šiuos kontrolerius
integruoti į mikroschemų rinkinį, kurį sudarė dvi
ar daugiau mikroschemų
Tad VSR – iš tiesų valdymo schemų rinkinys.
2011
©S.Maciulevičius
49
Pirmieji valdymo schemų
rinkiniai
Valdymo schemų rinkiniai apjungia
kompiuterio sisteminėje plokštėje esančius
elementus – procesorių, atmintį, magistrales,
L3 kešą – į vieningą sistemą.
Jų vietą sisteminėje plokštėje rodo sekančioje
skaidrėje pateikta funkcinė schema su Intel
Triton 430X:



2011
sistemos kontroleris TSC 82437FX
duomenų komutatoriai TDP 82371FB
PCI IDE ISA spartintuvas PIIX (tiltas)
©S.Maciulevičius
50
Pirmieji valdymo schemų
rinkiniai
Procesorius
Procesoriaus (sisteminė)
magistralė
V
A
D
Adr.
L2 (L3)
kešas
Vald.
Sistemos
kontroleris
(TSC)
Vald.
Pagrindinė
atmintis
D
Vald.
PCI
IDE
IDE
2011
Tiltas
(PIIX)
Duomenų
komutat.
(TDP)
V
A/D
PCI įtaisai
ISA įtaisai
©S.Maciulevičius
51
Valdymo schemų rinkiniai
Ką apibūdina ar nustato VSR:









2011
palaikomų procesorių tipus ir dažnius,
palaikomą FSB dažnį,
dinaminės atminties modulių tipus, apimtis ir kiekį,
duomenų mainų spartą,
video sistemai prijungti naudojamą magistralę ir jos
spartą,
PCI dažnį, magistralės kontrolerių skaičių,
USB prievadų skaičių,
prijungiamų diskų sąsają, diskų masyvo realizacijos
galimybes,
audio sistemos galimybes,
...
©S.Maciulevičius
52
Valdymo schemų rinkiniai
VSR paprastai sudaro dvi dalys:


MCH (Memory Control Hub, northbridge) –
atminties kontroleris ir komutatorius, šiaurinis
tiltas ir
ICH (Input/Output Control Hub, southbridge) –
įvesties ir išvesties kontroleris ir komutatorius,
pietinis tiltas
Jie sudaro kompiuterio “stuburą”:
2011
©S.Maciulevičius
53
Valdymo schemų rinkinys
CPU
FSB (Procesoriaus
magistralė)
PCI-e
(AGP)
Šiaurinis
tiltas
SATA
(PATA)
Pietinis
tiltas
USB
2011
©S.Maciulevičius
Atminties
magistralė
PCI
Į turinį
54
Magnetinių diskų sąsajos
Sąsaja
IDE
EIDE
SCSI
2011
Savybės
Paprasta, primityvi sąsaja. Duomenys
perduodami per ISA magistralę, todėl lėtai.
Talpa nedidelė, naujuose PC nenaudojama
Pagerinta IDE. Duomenys perduodami per
PCI magistralę, todėl sparčiai. Diskų talpa
didelė, nebrangūs ir efektyvūs. Ultra DMA –
geriausias iš EIDE variantų
Našiausia, diskai jungiami per brangų
kontrolerį. Paprastai MD yra aukščiausios
kokybės, spartūs. SCSI kontroleris gali
valdyti iki 7 MD, kurių talpa 45GB.
©S.Maciulevičius
55
IDE sąsaja
IDE (Integrated Drive Electronics) – vienas iš
anksčiausiai (1986) priimtų svarbių PC
aparatūros standartų, apibrėžiančių duomenų
perdavimą tarp procesoriaus ir standžiojo disko.
IDE reiškia, kad kontrolerio funkcijos realizuojamos
standžiojo disko įtaise, todėl diskas jungiamas
tiesiai prie sistemos magistralės.
IDE žinomas ir kitu vardu – ATA (AT Attachment).
Pagal IDE specifikaciją galima prijungti ne daugiau
kaip du diskus, kurių kiekvieno talpa siekia
528MB (1986 atrodė, kad to pakaks).
2011
©S.Maciulevičius
56
IDE sąsaja
EIDE (Enhanced IDE) standartas buvo priimtas 1993
metais, siekiant peržengti IDE ribojimus
Kiekviename iš 2 kanalų gali dirbti du diskai - vedantysis
(master) ir vedamasis (slave)
EIDE žymiai išplėtė ir disko talpos ribą – iki 8,4 GB, o vėliau
– iki 137 GB
Diskuose imta naudoti diskų kešus, kurie priima ar
perduoda duomenis blokais (paprastai 4 KB)
Kad būtų galima prijungti ne tik diskus (ir CD-ROM), įvesta
ATAPI (AT Attachment Packet Interface) specifikacija,
kurioje yra specialios komandos, reikalingos CD-ROM.
ATAPI naudoja ir ciklinę kontrolę (CRC)
2011
©S.Maciulevičius
57
ATA variantai
Specifikacija
Kitaip
Maks.
Įvesta
pralaidumas
ATA-1
ATA, IDE
1994
4 MB/s
ATA-2
EIDE, Fast ATA,
Fast IDE, Ultra ATA
1996
16 MB/s
ATA-3
EIDE
1997
16 MB/s
ATA-4, Ultra ATA/33
1998
33 MB/s
ATA-5, Ultra ATA/66
2000
66 MB/s
ATA/
ATAPI-4
ATA/
ATAPI-5
2011
©S.Maciulevičius
58
ATA variantai
Specifikacija
ATA/
ATAPI-6
ATA/
ATAPI-7
ATA/
ATAPI-8
Kitaip
Įvesta
Maks.
pralaidumas
ATA-6, Ultra ATA/100
2002
100 MB/s
ATA-7, Ultra ATA/133
2005
133 MB/s
ATA-8
????
ATA/ ATAPI-6 vėl išplėtė disko talpos ribą – iki 128 PB.
2011
©S.Maciulevičius
59
Lygiagrečioji ATA
Lygiagrečioji ATA sąsaja buvo plačiai naudojama dėl
jos paprastumo ir palyginus nedidelės realizacijos
kainos
Nors našumu ji nusileidia SCSI, tačiau šio našumo
pakako daugumoje taikymo paprastuose
kompiuteriuose atvejų
Tačiau tolesnis jos spartos didinimas pasidarė sunkiai
įmanomas dėl įvairių technologinių priežasčių
2011
©S.Maciulevičius
60
Serial ATA sąsaja
2000 metais buvo patvirtinta SerialATA (SATA)
specifikacija. SATA – nuoseklioji sąsaja.
Pirmieji produktai pasirodė 2001 metais, o masinė jų
gamyba - 2002-2003.
SATA sparta – 150 MB/s ir daugiau. Jos privalumas –
ne tik didesnė sparta, bet ir ploni kabeliai
(lygiagrečiųjų sąsajų kabeliuose 40 ir net 80
laidininkų!!!).
Šių kabelių ilgis gali siekti 1 m, tuo tarpu kai
lygiagrečiųjų – iki 40 cm.
2011
©S.Maciulevičius
61
Serial ATA sąsajos variantai
Pirmoji SATA karta, dar vadinama SATA/150,
užtikrina maksimalų pralaidumą 1,5 Gb/s.
Įvertinant papildomus bitus, informacijos
perdavimo sparta – 1,2 Gb/s arba 150 MB/s
Kadangi SATA/150 turi kai kurių trūkumų (nepalaiko
NCQ - Native command queuing), buvo parengta
nauja specifikacija SATA/300, palaikanti paketinio
informacijos perdavimo spartą 3 Gb/s arba 300
MB/s
Ši specifikacija dar vadinama Serial ATA II (SATA II)
2011
©S.Maciulevičius
62
SATA ir eSATA
Netrukus buvo paskelbta spartesnės SATA
specifikacija - SATA 3.0 Gb/s, o 2009
metais - SATA 6.0 Gb/s specifikacija
Plintant išoriniams atminties įtaisams, 2004
m. paskelbtas eSATA standartas, numatęs
kiek kitokius nei SATA įtampų lygius,
kabelių ilgius.
eSATA sparta 3 kartus didesnė, nei USB 2.0
2011
©S.Maciulevičius
63
External SATA (eSATA)
2004 metais buvo patvirtintas išorinių įtaisų
prijungimą apibrėžiantis standartas eSATA
Jo skirtumai:




2011
padidintas minimalus siunčiamų signalų potencialų
skirtumas: 500–600 mV vietoj 400–600 mV;
sumažintas minimalus gaunamų signalų potencialų
skirtumas: 240–600 mV vietoj 325–600 mV;
identiškas protokolas ir signalai, leidžiantys SATA įtaisus
naudoti kaip išorinius minimaliai modifikavus;
maksimalus kabelio ilgis - 2 m (USB ir FireWire leidžia
didesnį)
©S.Maciulevičius
Į turinį
64
SCSI sąsaja
Alan Shugart, įkūręs kompanijas Shugart
Associates ir Seagate Technology, 1979
metais pasiūlė Shugart Associates Systems
Interface (SASI).
Kadangi autorius palaikė atvirųjų standartų
principus, jis 1986 m. padavė paraišką į ANSI
ir taip pasirodė SCSI - Small Computer
System Interface.
2011
©S.Maciulevičius
65
SCSI sąsaja
Per SCSI galima prijungti iki 8 įrenginių.
Vienas iš šių įrenginių – adapterio plokštė, įstatyta kompiuteryje;
7 likusieji – periferiniai įrenginiai. Prie vieno adapterio galima
prijungti standžiųjų diskų kaupiklius, CD-ROM kaupiklius,
skenerius ir kitus įrenginius (iš viso ne daugiau kaip 7).
2011
©S.Maciulevičius
66
SCSI variantai
STA Terms
SCSI-1
Wide SCSI
Fast SCSI
Fast Wide
SCSI
Ultra SCSI
Ultra SCSI
2011
Clock
(MHz)
Bus
Speed, Bus Width Max. Device
MB/Sec. Max
(in bits)
Support
5
5
10
5
10
10
8
16
8
8
8
8
10
20
16
16
20
20
20
20
8
8
8
4
©S.Maciulevičius
67
SCSI variantai
Clock
(MHz)
Bus Speed,
MB/Sec. Max
Bus
Width (in
bits)
Max. Device
Support
Wide Ultra SCSI
20
40
16
16
Wide Ultra SCSI
20
40
16
8
Wide Ultra SCSI
20
40
16
4
Ultra2 SCSI
40
40
8
8
Wide Ultra2 SCSI
40
80
16
16
80
160
16
16
160
320
16
16
STA Terms
Ultra3 SCSI
(ULTRA 160)
Ultra320 SCSI
2011
©S.Maciulevičius
Į turinį
68
Kontroliniai klausimai
1. Kokius duomenų perdavimo operacijų tipus žinote?
2. Ką vadiname magistrale?
3. Kuo ypatingos lygiagrečiosisos ir nuosekliosios
magistralės?
4. Ką vadiname FSB?
5. Kas dabar pakeitė FSB?
6. Apibūdinkite HyperTransport ir QuickPath
Interconnect
7. Apibūdinkite PCI Express magistralę
8. Kas yra USB? Kokia jos darbo sparta? Kur ji
naudojama?
2011
©S.Maciulevičius
69
Kontroliniai klausimai
9. Kam reikalingas magistralės arbitražas?
10. Apibūdinkite nuoseklųjį ir lygiagretųjį arbitražus?
11. Ką vadiname valdymo schemų rinkiniais?
12. Kas yra valdymo schemų rinkinių viduje?
13. Kokias magnetinių diskų sąsajas žinote?
14. Apibūdinkite IDE (ATA) sąsają
15. Kokia sąsaja populiari šiuolaikiniuose PC? Kodėl?
16. Apibūdinkite SCSI sąsają
2011
©S.Maciulevičius
70