Čo je miestny autobus?

V tejto časti zvážime problémy súvisiace s používaním moderných systémových lokálnych zberníc pre osobné počítače (PC alebo v angličtine PC), uvedieme ich porovnávacie charakteristiky a prejdeme k problémom používania zbernice PCI, pretože táto zbernica zaberá vedúce postavenie na trhu stolných počítačov.

Pred začatím preskúmania zberníc pre osobné počítače je potrebné povedať pár slov o tom, čo je systémová zbernica a prečo je v počítači potrebná. Zbernica je v najjednoduchšom prípade súbor vodičov na spájanie rôznych komponentov mikropočítača do jedného systému tak, aby ich práca mohla byť koordinovaná. Hlavnou úlohou systémovej zbernice je prenášať informácie medzi základným mikroprocesorom a zvyškom elektronických komponentov počítača. Na tejto zbernici sa neprenášajú len informácie, ale aj adresovanie zariadení, ako aj výmena špeciálnych servisných signálov. Systémová zbernica môže byť teda reprezentovaná ako súbor signálnych liniek kombinovaných podľa ich účelu:

• Riadiace linky (manažment)
• Riadky adresy (adresy)
• Dátové linky (údaje)

Aby sme opísali približnú činnosť zbernice, zoberme si konvenčnú zbernicu PC, ktorá pozostáva z minima adresných liniek, dátových liniek a riadiacich/stroboskopických liniek. Najjednoduchším riešením, ktoré tu možno použiť, sú programovateľné I/O. Riadiace vedenia sa používajú na synchronizáciu prenosu údajov generovaním sledu impulzov. Možné sú dve riadiace schémy, napríklad samostatné riadiace riadky čítania a zápisu, alebo stroboskopický stroboskop a riadok čítania a zápisu v príslušnom stave (vysoká úroveň pre jeden signál, nízka úroveň pre druhý).

Zbernice PC majú tendenciu používať samostatné riadiace linky na čítanie a zápis (v skutočnosti sa 2 z týchto liniek používajú na prístup do pamäte a 2 extra linky na I/O). V tomto prípade centrálna procesorová jednotka (CPU) odosiela dáta do periférnych zariadení pripojených na zbernicu. CPU nastavuje stroboskopický signál na I/O linke. Tento impulz indikuje, že predchádzajúca adresa na adresnom riadku je správna a periféria môže začať čítať z dátovej zbernice. Okrem signálov uvedených vyššie sú na aktuálnej systémovej zbernici prítomné aj ďalšie riadiace signály.

Prehľad lokálnych PC zberníc

Existuje mnoho systémových zberníc, vrátane lokálnych, pre PC a iné typy počítačov. Uvádzame tie hlavné:

• S-100
• S-100 / IEEE696
• Nubus
• Multibus II
• Autobus VL
• Futurebus+
• a množstvo iných pneumatík.

Začnime po poriadku, autobusom S-100. Táto zbernica bola vytvorená pre 8-bitové mikroprocesory a rôzne priemyselné aplikácie. Jeho typické vlastnosti boli nasledovné:

• Rozmery: 134 mm x 254 mm, 100 kolíkov
• Konektor: 50 kolíkov na každej strane dosky
• Neregulované napájacie napätie: +8V, +16V.

Zbernica S-100 bola svojho času veľmi populárna pre širokú škálu periférnych dosiek, vrátane pamäťových dosiek, zariadení so sériovým a paralelným rozhraním, dosiek s radičom diskiet, video dosiek, dosiek hudobných syntetizátorov a ďalších. S-100 poskytoval 16 dátových liniek, 16 adresných liniek (s maximálnym adresným priestorom 64 KB), 3 napájacie linky, 8 prerušovacích liniek a 39 riadiacich liniek. Táto zbernica bola použitá pre mikroprocesory Intel 8080, Zilog Z-80 a Motorola 6500 a 6800. Niektoré spoločnosti vytvorili vlastné štandardy pre takúto zbernicu založenú na S-100.

Jedným z takýchto príkladov je štandard zbernice S-100/IEEE696, ktorý bol vyvinutý v roku 1983. Výsledná pneumatika mala nasledujúce vlastnosti:

• Ďalších 8 bitov adresy umožnilo adresovať až 16 MB pamäte (teda spolu 24 adresných riadkov).
• Podpora pre 16-bitové mikroprocesory pridaním ďalších dvoch šestnástich požiadavkových (SXTRO, riadok 58) a šestnástich potvrdzovacích (SIXTN, riadok 60) signálov.
• Linka 12 bola vyhradená pre signál nemaskovateľného prerušenia (NMI).

Úplná špecifikácia tejto zbernice obsahuje až 100 signálov. Pracovná frekvencia v tomto prípade dosahuje 10 MHz. Zbernica S-100 a jej modifikácie našli využitie pri vývoji malých priemyselných aplikácií. Hlavnými výhodami tohto autobusu je jeho nízka cena a podpora autobusu veľkým počtom priemyselných vývojárov.

Pre počítače IBM PC AT a IBM PC XT bola systémová zbernica navrhnutá tak, aby prenášala iba 8 bitov dát naraz, keďže mikroprocesor i8088 používaný v počítačoch mal 8 dátových liniek. Systémová zbernica navyše obsahovala 20 adresných riadkov, čo obmedzovalo adresný priestor na limit 1 MB. Pre prácu s externými zariadeniami táto zbernica poskytovala aj 4 riadky hardvérových prerušení a 4 linky pre vyžadovanie externých zariadení na priamy prístup do pamäte (DMA - Direct Memory Access). Na pripojenie rozširujúcich dosiek boli použité špeciálne 62-pinové konektory. Všimnite si, že systémová zbernica a mikroprocesor boli synchronizované z jedného hodinového generátora s frekvenciou 4,77 MHz. Teoreticky by teda rýchlosť prenosu dát mohla dosiahnuť viac ako 4,5 MB/s. Počítače PC AT využívajúce mikroprocesor i80286 sú prvé, ktoré používajú novú systémovú zbernicu ISA (Industry Standard Architecture), plne si uvedomujúc schopnosti uvedeného mikroprocesora. Počet adries sa zvýšil o štyri a počet dátových o osem. Paralelne tak bolo možné prenášať 16 bitov dát a vďaka 24 adresným riadkom priamo pristupovať k 16 MB systémovej pamäte. Počet liniek hardvérového prerušenia v tejto zbernici sa zvýšil zo 7 na 15 a DMA kanálov - zo 4 na 7. Je potrebné poznamenať, že nová systémová zbernica ISA plne zahŕňala možnosti starej 8-bitovej zbernice, tj. všetky zariadenia použité v PC XT, sa dali bez problémov použiť aj v PC AT 286. Základné dosky so zbernicou ISA umožňovali synchronizovať chod samotnej zbernice a mikroprocesora na rôznych taktovacích frekvenciách, vďaka čomu sa zariadenia vyrábali na rozširujúcich kartách môže pracovať pomalšie ako základný mikroprocesor. Toto sa stalo obzvlášť dôležitým, keď hodinová frekvencia procesorov presiahla 10-12 MHz. Systémová zbernica ISA teraz beží asynchrónne na 8 MHz; teda teoreticky môže maximálna prenosová rýchlosť dosiahnuť 16 MB/s. Keď zhrnieme zbernicu ISA pre IBM PC XT, môžeme rozlíšiť tieto hlavné vlastnosti:

• 20 riadkov adresy (A0 - A19)
• 8 dátových liniek (obojsmerne)
• Maximálna šírka pásma 1,2 MB/s
• 6 riadkov žiadosti o prerušenie (IRQ2 - IRQ7)
• 3 DMA linky
• Pracovná frekvencia zbernice 4,77 MHz

Zbernica ISA pre IBM PC AT má nasledujúce parametre:

• 16 dátových liniek
• Maximálna adresovateľná pamäť – až 16 MB (224)
• Pridaných ďalších 5 IRQ riadkov (taktovaných na okraji)
• Čiastočná podpora pre viac zbernicových masterov zavedením dodatočných signálov
• Šírka pásma 5,3 MB/s
• Pracovná frekvencia zbernice 8 MHz

S príchodom nových mikroprocesorov, ako sú i80386 a i486, sa ukázalo, že jednou z úplne prekonateľných prekážok zlepšenia výkonu počítačov s týmito mikroprocesormi je systémová zbernica typu ISA. Faktom je, že možnosti tejto zbernice na budovanie vysokovýkonných systémov novej generácie boli takmer vyčerpané. Nová systémová zbernica mala poskytovať najväčšie možné množstvo adresovateľnej pamäte, 32-bitový prenos dát vrátane v režime DMA, vylepšený systém prerušenia a rozhodovanie DMA, automatickú konfiguráciu systému a rozširujúce karty. Takouto zbernicou pre počítače kompatibilné s IBM PC sa stala EISA (Extended Industry Slandard Architecture). Všimnite si, že základné dosky so zbernicou EISA boli pôvodne zamerané na veľmi špecifickú oblasť použitia novej architektúry. Konkrétne na počítačoch vybavených vysokorýchlostnými externými pamäťovými subsystémami na pevných magnetických diskoch s vyrovnávacou vyrovnávacou pamäťou. Takéto počítače sa stále používajú hlavne ako výkonné súborové servery alebo pracovné stanice. Do EISA konektora na základnej doske počítača je možné okrem samozrejme špeciálnych EISA dosiek vložiť buď 8- alebo 16-bitovú rozširujúcu kartu, určenú pre obyčajný PC AT s ISA zbernicou. Zabezpečuje to skutočne dômyselné, no dizajnovo jednoduché riešenie. Konektory EISA majú dva rady kolíkov, z ktorých jeden (horný) používa signály zbernice ISA a druhý (dolný) - respektíve EISA. Kolíky na konektoroch EISA sú usporiadané tak, že vedľa každého signálneho kolíka je uzemňovací kolík. Tým sa minimalizuje možnosť generovania elektromagnetického rušenia a tiež sa znižuje náchylnosť na takéto rušenie. Zbernica EISA umožňuje adresovanie 4 GB adresného priestoru dostupného pre mikroprocesory i80386/486. Prístup do tohto priestoru však môže mať nielen centrálny procesor, ale aj riadiace dosky typu bus master - hlavný účastník (teda zariadenia schopné riadiť prenos dát na zbernici), ako aj zariadenia organizujúce režim DMA. Štandard EISA podporuje viacprocesorovú architektúru pre „inteligentné“ zariadenia (dosky) vybavené vlastnými mikroprocesormi. Údaje napríklad z radičov pevných diskov, grafických a sieťových radičov je možné spracovávať nezávisle bez zaťaženia hlavného procesora. Teoreticky môže maximálna prenosová rýchlosť na zbernici v takzvanom burst režime (burst mode) dosiahnuť 33 MB / s. V normálnom (štandardnom) režime prenosová rýchlosť na zbernici EISA samozrejme nepresahuje známe hodnoty pre ISA. Zbernica EISA poskytuje metódu centralizovaného riadenia, organizovaného prostredníctvom špeciálneho zariadenia - systémového arbitra. To podporuje použitie masterov v autobuse, ale tiež to zabezpečuje poskytovanie autobusu žiadateľom v cyklickom režime. Rovnako ako zbernica ISA, aj systém EISA má 7 kanálov DMA. Vykonávanie funkcií DMA je plne kompatibilné s podobnými operáciami na zbernici ISA, aj keď môžu byť o niečo rýchlejšie. Radiče DMA majú schopnosť podporovať 8-, 16- a 32-bitové režimy prenosu dát. Vo všeobecnosti je možný jeden zo štyroch cyklov výmeny medzi zariadením DMA a systémovou pamäťou. Ide o cykly kompatibilné s ISA, ktoré na prenos údajov využívajú 8 cyklov zbernice; cykly typu A, vykonávané v 6 cykloch zbernice; cykly typu B, ktoré sa vykonávajú v 4 cykloch zbernice a cykly typu C (alebo burst), v ktorých sa prenos údajov uskutočňuje v jednom cykle zbernice. Typy slučiek A, B a C sú podporované 8-, 16- a 32-bitovými zariadeniami a je možné automaticky meniť veľkosť (šírku) dát pri prenose do nevhodne veľkej pamäte. Väčšina zariadení kompatibilných s ISA, ktoré používajú DMA, môže bežať až dvakrát rýchlejšie, ak sú naprogramované na použitie cyklov A alebo B namiesto štandardných (a pomerne pomalých) cyklov ISA. Tento výkon sa dosiahne iba zlepšením arbitráže zbernice, nie na úkor kompatibility ISA. Priority DMA v systéme môžu byť buď „rotujúce“ (variabilné) alebo pevne zakódované. Linky prerušenia zbernice ISA, na ktorých sa prenášajú požiadavky na prerušenie vo forme úbytkov napätia (hrany signálu), sú veľmi náchylné na prechodný šum. Preto okrem zvyčajných len okrajových prerušení na zbernici ISA poskytuje systém EISA aj prerušenia aktívne na úrovni. Navyše pre každé prerušenie je možné vopred naprogramovať výber jednej alebo druhej schémy činnosti. Skutočné prerušenia aktívne na hrane sa uchovávajú v EISA iba kvôli kompatibilite so „starými“ adaptérmi ISA, ktorých požiadavky na prerušenie sú obsluhované obvodmi citlivými na hrany. Je jasné, že prerušenia aktívne na úrovni sú menej náchylné na šum a rušenie ako bežné. Okrem toho, (teoreticky) môže byť cez rovnakú fyzickú linku prenášaný nekonečný počet úrovní prerušenia. Jedna prerušovacia linka teda môže byť použitá pre viacero požiadaviek. Pre počítače so zbernicou EISA je k dispozícii automatická konfigurácia systému. Každý výrobca rozširujúcich dosiek pre počítače so zbernicou EISA dodáva k týmto doskám aj špeciálne konfiguračné súbory. Informácie z týchto súborov sa využívajú vo fáze prípravy systému na prevádzku, ktorá spočíva v rozdelení počítačových zdrojov medzi samostatné dosky. Pri „starých“ kartách adaptérov si musí užívateľ zvoliť správnu polohu DIP prepínačov a prepojok, avšak servisný program na počítačoch EISA umožňuje zobraziť nastavené polohy príslušných prepínačov na obrazovke monitora a poskytuje niekoľko odporúčaní pre ich správna inštalácia. Okrem toho architektúra EISA umožňuje prideľovanie určitých skupín I/O adries pre konkrétne sloty zbernice – každému rozširujúcemu slotu je priradený rozsah adries 4 kB. Predchádza sa tak aj konfliktom medzi jednotlivými radami EISA. Zbernica je navyše stále taktovaná na cca 8 MHz a prenosová rýchlosť sa zvyšuje najmä vďaka zväčšeniu bitovej šírky dátovej zbernice. Zbernica EISA má teda nasledujúce parametre:

• 32-bitový režim prenosu
• Maximálna šírka pásma - až 33 MB / s
• 32-bitové adresovanie pamäte poskytujúce až 4 GB adresovateľného pamäťového priestoru
• Mnoho majstrov pneumatík
• Programovateľné prerušenia na úrovni alebo na hrane hodín
• Automatická konfigurácia karty

Pneumatika Nubus. Zbernica ISA, ťažké dedičstvo minulosti pre počítače kompatibilné s IBM, má vo svete Apple svoj náprotivok. Toto je pneumatika Nubus, najstaršia existujúca pneumatika. Má približne rovnaké vlastnosti ako ISA.

Na svete je viac ako dva a pol milióna systémov so zbernicou Multibus-II. Táto „exotika“ teda určuje tvár celých odvetví počítačového priemyslu a mimochodom živí asi dvesto vývojárskych firiem. Zbernica Multibus-II bola vyvinutá v roku 1985 ako vývoj štandardu Multibus široko používaného v priemyselnej automatizácii. Multibus-II je 32-bitový a môže bežať rýchlosťou riadiaceho procesora – až do priepustnosti 80 MB/s. Autobus Multibus si armáda veľmi váži - milujú všetko spoľahlivé, seriózne, jednotné. Aj dnes, v časoch totálnej miniaturizácie, majú priemyselné ovládače Multibus rozmery 9x9 palcov – pravdepodobne kvôli solídnosti. Na rozdiel od iných tu diskutovaných zberníc má Multibus schopnosť prenášať správy (takzvané "predávanie správ") medzi rôznymi riadiacimi zariadeniami. Mechanizmus „odovzdávania správ“, dovedený na absolútnu úroveň v transputeroch Inmos a procesoroch rodiny Texas Instruments TMS 320C40, umožňuje organizovať „inteligentnú“ interakciu medzi procesormi a radičmi. To je dôležité najmä pri vytváraní viacprocesorových systémov a budovaní komplexných komplexov priemyselnej elektroniky. Nie je náhoda, že medzi priemyselnými systémami dodnes „kraľuje“ štandard Multibus-II. Mechanizmus „odovzdávania správ“, dovedený na absolútnu úroveň v transputeroch Inmos a procesoroch rodiny Texas Instruments TMS 320C40, umožňuje organizovať „inteligentnú“ interakciu medzi procesormi a radičmi.

A teraz o autobuse MC. IBM, poháňaná ani nie tak nespokojnosťou so zbernicou ISA, ale trpkosťou straty vedúcej pozície na trhu PC so svojím menom v roku 1987. sa pokúsil zmeniť situáciu a uvoľnil systém PS / 2. V počítačoch PS / 2 bolo všetko nové, najmä systémová zbernica MicroChannel (alebo MCA) bola zásadne nová. Dostatočne rýchla (až 20 MHz, až 76 MB/s) a široká (32 bitov) zbernica MicroChannel obsahovala množstvo vydarených architektonických riešení a mohla dobre súťažiť o vedúce postavenie medzi systémovými zbernicami. Zbernica MicroChannel má nasledujúce vlastnosti:

• 8/16/32 - bitové dátové linky
• Prerušenia podľa úrovne signálu (na rozdiel od ISA, kde sú prerušenia okrajom hodinového signálu)
• 24 alebo 32 adresných riadkov (adresovanie až 4 GB pamäte)
• Automatická konfigurácia dosiek (na základe informácií v pamäti ROM týchto dosiek)
• Asynchrónny komunikačný protokol

Žiaľ, predpoklad IBM – vytvoriť niečo nové a nekompatibilné s ostatnými s cieľom dobyť trh, zničil MicroChannel. Zbernica EISA, ktorá si zachovala 100% kontinuitu s ISA, ľahko vytlačila MicroChannel z masového trhu a pripravila o akúkoľvek nádej do budúcnosti. A čo IBM? A IBM nezaháľa a súbežne s výrobou pracovných staníc s architektúrou PCI pracuje na vývoji 64-bitového štandardu MicroChannel.

Sbus. Až do posledných rokov existovali dva sektory trhu – masové počítače a výkonné pracovné stanice – navzájom izolovane. Výrobcovia pracovných staníc bez toho, aby premýšľali o zjednotení, znovu objavili svoje bicykle v oblasti procesorov aj architektúr. a pri vývoji systémových zberníc. Výsledkom je, že každá z popredných rodín pracovných staníc – či už je to Silicon Graphics, HP alebo Intergraph – má svoju vlastnú systémovú zbernicu. Sun mal v tomto zmysle viac šťastia. Pneumatika Ee Sbus, vyvinutá v roku 1989 výhradne pre interné použitie, spadla „do dvora“ – a vo svojich produktoch ju začalo používať takmer 150 spoločností. 32-bitový Sbus, ktorý pracuje pri frekvenciách do 25 MHz, už stratil väčšinu svojich konkurenčných výhod, ale stále vyzerá dobre na pracovných staniciach a serveroch. Spomedzi iných zberníc je Sbus povestný ako inteligentný – dokáže automaticky prekladať virtuálne adresy na fyzické, rozpoznávať chyby pri prenose dát a spúšťať opakované pokusy. Sun bude pokračovať v používaní Sbus - vrátane - v budúcich prenosných počítačoch, ako je Voyager.

Mbus. Ak sa Sbus narodil na Slnku a potom sa rozšíril po celom svete, potom sa Mbus vrátil. Mbus, predstavený v roku 1990 mnohými výrobcami staníc SPARC, si obľúbil Sun a začal sa používať pri jeho vývoji. Mbus je 64-bitová vysokorýchlostná zbernica. Mbus je kompatibilný s inými zbernicami, má prenosné možnosti (dostupné sú 2" x 3" Mbus adaptéry) a zahŕňa možnosti odosielania správ. Pravdepodobne bude Mbus v najbližších rokoch lídrom medzi systémovými zbernicami 64-bitových staníc.

Systémové rozhranie malých počítačov SCSI (Small Computer System Interface) je regulované normou IEC 9316, ktorá zjednocuje základné úrovne pre základné typy periférnych zariadení, hlavne magnetické diskové mechaniky, ADC, ako aj možnosť rozšírenia funkcií prostredníctvom špeciálne kódy a polia. Rozhranie využíva logické adresovanie všetkých dátových blokov a možnosť čítať informácie o počte dostupných blokov zo zariadení s priamym prístupom. Maximálna rýchlosť prenosu dát je až 4 Mbps, dĺžka kábla je až 6 m pri konvenčných transceiveroch a až 25 m pri diferenciálnych transceiveroch. Architektúra rozhrania poskytuje niekoľko typov organizácie interakcie medzi odosielateľmi (iniciátormi) a vykonávateľmi (príjemcami) pomocou voliteľnej distribuovanej arbitráže. Čas arbitráže nepresahuje 10 μs. Ďalšie funkcie sú: dve možnosti fyzickej implementácie, použitie parity, synchrónny prenos dát atď. Príkazy sú rozdelené na povinné (M), rozšírené (E), voliteľné (0) a jedinečné (U). Zariadenia vykonávajú všetky požadované príkazy pre daný typ príkazu zariadenia, ako aj množstvo ďalších príkazov. Okrem toho. štandard definuje rozšírené príkazy pre zariadenia s priamym prístupom, trvalé príkazy pre všetky typy zariadení, jedinečné príkazy pre pevné disky, páskové mechaniky, tlačiarne, optické mechaniky, procesory, stavové bajty pre všetky typy zariadení. Maximálny počet pripojených zariadení je 8. Každé zariadenie je identifikované zodpovedajúcim bitom umiestneným na dátovej linke. SCSI-2 je jednou zo „starých“ periférnych zberníc, ktoré sa dodnes používajú. Špecifikáciu SCSI vyvinul American National Standards Institute ANSI. O niečo neskôr sa rozšíril na SCSI-2 a SCSI-3. Typický SCSI má nasledujúce vlastnosti:

• 8-bitová paralelná I/O zbernica
• Každý adaptér môže podporovať až 7 zariadení
• Podporované sú rôzne zariadenia (CD-ROM, páskové jednotky, skenery, magnetooptické zariadenia atď.)
• Šírka pásma 4 MB/s
• Podpora pre synchrónne a asynchrónne schémy prenosu údajov

SCSI-2 rozširuje možnosti hlavného štandardu. Má maximálnu priepustnosť až 10 MB/s pri 8-bitovej zbernici a až 40 MB/s pri 32-bitovej zbernici. Existuje niekoľko špecifikácií aplikácie pre SCSI:

• Úzka SCSI 8-bitová verzia SCSI
• Široká verzia SCSI 16-bit a 32-bit SCSI-2
• Rýchly SCSI SCSI-2, ktorý podporuje prenosové rýchlosti až 10 MB/s

Počítačoví dizajnéri, ktorých základné dosky boli založené na mikroprocesoroch i80386/486, začali používať samostatné zbernice pre pamäť a I/O zariadenia. To umožnilo maximalizovať využitie možností pamäte RAM, pretože práve v tomto prípade môže pamäť pracovať pri najvyššej rýchlosti. S týmto prístupom však celý systém nedokáže poskytnúť dostatočný výkon, keďže zariadenia pripojené cez rozširujúce konektory nedokážu dosiahnuť prenosovú rýchlosť porovnateľnú s procesorom. Týka sa to hlavne práce s radičmi úložiska a grafickými adaptérmi. Na vyriešenie tohto problému sa začali používať takzvané lokálne (miestne alebo mezanínové) zbernice, ktoré priamo spájajú procesor s ovládačmi periférnych zariadení. Nedávno sa objavili dve štandardné lokálne zbernice: VL-bus (alebo VLB), navrhnutý VESA (Video Electronics Standards Association), a PCI (Peripheral Component Interconnect), vyvinutý spoločnosťou Intel. Obe tieto zbernice sú vo všeobecnosti určené na to isté - na zvýšenie rýchlosti počítača umožňujú periférnym zariadeniam, ako sú grafické adaptéry a radiče úložiska, pracovať s frekvenciou až 33 MHz. Obe tieto zbernice využívajú MCA konektory. Tu sa však ich podobnosť končí, keďže želaný cieľ sa dosahuje rôznymi prostriedkami. VL-Bus je rozšírením zbernice procesora 486. Piny procesora sú pripojené priamo na piny konektora zbernice. Niektoré karty adaptérov VL-Bus majú vyrovnávacie pamäte na ukladanie údajov počas čakania, kým bude periférne zariadenie pripravené. Takto sa obvodová implementácia VL-bus ukazuje ako lacnejšia, jednoduchšia a lacnejšia ako napríklad PCI. Konkrétne špecifikácia VESA stanovuje, že na zbernicu, ktorá je lokálnou 32-bitovou zbernicou systémového mikroprocesora, možno pripojiť až tri periférne zariadenia. Takýmito zariadeniami sú v súčasnosti ovládače jednotiek, grafické adaptéry a sieťové karty. Konštrukčne VL-bus vyzerá ako krátky MCA konektor (112 pinov), inštalovaný napríklad vedľa rozširujúcich konektorov ISA alebo EISA. V tomto prípade sa 32 riadkov používa na prenos dát a 30 na prenos adries. Maximálna prenosová rýchlosť na VL-bus môže byť teoreticky cca 130 MB/s. Všimnite si, že VL-bus je v súčasnosti relatívne lacným doplnkom k počítačom so zbernicou ISA a so spätnou kompatibilitou. Je vydaná verzia 2.0 architektúry VL-Bus, ktorá prináša inovácie, ako napríklad multiplexovaný 64-bitový dátový kanál, ukladanie signálu do vyrovnávacej pamäte pre prácu s vysokorýchlostnými základnými doskami a vyššiu maximálnu rýchlosť hodín 50 MHz. Počet rozširujúcich slotov sa zvýši na tri pri 40 MHz a dva pri 50 MHz. Predpokladaná prenosová rýchlosť by sa mala teoreticky zvýšiť na 400 MB/s.

Štandard IEEE 896.1-1988 s názvom Futurebus+ tvrdí, že je zbernicou zajtrajška pre masové aplikácie. Štandard Futurebus+ bol vyvinutý spoločnosťou VITA (VFEA International Trade Association) v roku 1988 špeciálne pre systémy vysokorýchlostného prenosu dát. Požiadavky na Futurebus+ boli navrhnuté tak, aby prekonali všetky obmedzenia VME v telekomunikačných systémoch. Šírka Futurebus+ - až 256 bitov, maximálna rýchlosť - 3,2 GB / s, prevádzková frekvencia je obmedzená len možnosťami riadiaceho procesora. Mnoho ľudí si myslí, že čím viac bitov v autobuse, tým je to pohodlnejšie. Vôbec nie. Radič širokej zbernice nikdy nebude taký malý a praktický ako ISA alebo IDE. Pre zložité vysokorýchlostné autobusy sa preto okrem vyššie spomínaných „mostov“ používa aj takzvaný medziposchodový autobus – jednoduchšie a „užšie“ autobusy, ktoré sú spriahnuté s hlavným bez použitia prídavnej riadiacej elektroniky. Pre Futurebus+ sú tieto medziposchodové autobusy Sbus a PCI. Na štandard Futurebus+ sa dnes pozerá mnoho výrobcov pracovných staníc. V ére „informačných superdiaľníc“ nie je rozdiel medzi ústrednou WAN a súborovým serverom veľkej korporácie taký veľký, ako by sa mohlo zdať. Je možné, že čoskoro budú existovať desktopové systémy využívajúce Futurebus + ako systémovú zbernicu. Americké námorníctvo už vyhlásilo Futurebus + ako hlavný štandard pre svoj budúci vývoj.

V kaleidoskope nových slov a pojmov mnohé predtým obľúbené výrazy akosi vybledli a zmizli z obzoru. Medzi nimi aj štandard VME (Versa Module Eurocard). Štandard VME, vyvinutý v roku 1981 konzorciom najuznávanejších elektronických spoločností - Motorola, Philips, Thompson, Signetics atď., v mnohých smeroch predbehol dobu, plnohodnotná 32-bitová zbernica s veľkou šírkou pásma (až do 40 MB/s) a možnosti rozšírenia záznamu (až 21 slotov bez ďalších expandérov) oslovili tvorcov pracovných staníc aj zákazníkov špecializovanej elektroniky – armádu. vedci, lekári. Výsledok - 4500 typov elektronických produktov na báze VME, 280 vývojových spoločností, desiatky tisíc pracovných staníc v prevádzke. Vďaka štandardu VME sa objavili také konštruktívne nálezy ako 64-pinový konektor, 3U euroboard a samozrejme VME - doska 6U (veľkosť 6,3 x 9,2 palca). Ako štandard systémovej zbernice má VME niektoré výhody aj oproti PCI:

• VME obsahuje 7 prerušovacích liniek, PCI - celkovo 4;
• VME podporuje 21 zariadení na zbernici, PCI - až 10;
• 64-bitový VME existuje od roku 1989.

Je bezpečné vymenovať niekoľko aplikácií, v ktorých budú systémy VME v nadchádzajúcich rokoch dominovať:

• priemyselná elektronika;
• vybavenie na vojenské účely;
• lekárske a vedecké nástroje;
• testovacie a kontrolné zariadenia;
• automatizované riadiace systémy;
• "vložené systémy;
• telekomunikačných zariadení.

Miestna zbernica PCI

Špecifikácia zbernice PCI má oproti bežnej zbernici VL-Bus niekoľko výhod. Na zbernicu je možné pripojiť až 10 zariadení podľa špecifikácie PCI. Neznamená to však použitie rovnakého počtu rozširujúcich slotov – obmedzenie sa týka celkového počtu komponentov vrátane tých, ktoré sa nachádzajú na základnej doske. Keďže každú rozširujúcu kartu PCI možno zdieľať medzi dvoma periférnymi zariadeniami, celkový počet nainštalovaných slotov sa zníži. Zbernica PCI môže využívať 124-pinový konektor (32-bit) alebo 188-pinový konektor (64-bitový prenos dát), pričom teoreticky možný výmenný kurz je 132, respektíve 264 MB/s. Základné dosky zvyčajne nemajú viac ako tri konektory.

Predpokladá sa, že štandard PCI bude lepšie spĺňať rastúce potreby vysokorýchlostného spracovania na stolných počítačoch, pretože v komplexnosti, flexibilite a bohatosti prekonáva štandard VL-Bus. A ak si uvedomíte, že takí giganti ako IBM, Compaq, NEC a Dell sú jej zarytými zástancami, stáva sa vážnym protivníkom aj pre „zakorenený“ autobus VL-Bus. Systém Windows priniesol do sveta počítačov plnofarebnú grafiku. Procesor 486 vykonáva dátové prenosy na 32-bitovej zbernici taktovanej na 33 MHz. Akonáhle výkonný grafický dátový tok, ktorý produkuje, narazí na zbernicu ISA, narazí na prekážku. Táto zbernica bola vytvorená pred 10 rokmi a pracuje na frekvencii iba 8 MHz a jej šírka je 16. Keďže aplikačné programy začínajú čoraz viac využívať viacfarebnú grafiku, živé video a 3D vykresľovanie, zbernica ISA zaostáva a ešte viac. Na vyriešenie tohto problému museli dizajnéri systémov a periférnych zariadení poskytnúť iný spôsob komunikácie s uzlami stroja, ktoré si vyžadujú najväčšiu výmenu údajov. Pripojením grafického adaptéra a niektorých periférií priamo k procesoru otvorili široký a rýchly komunikačný kanál medzi tými uzlami, pre ktoré je rýchlosť najdôležitejšia. Na tento účel boli vyvinuté rôzne štandardy miestnych zberníc, vrátane VL-Bus. Štandardná lokálna zbernica poskytuje konzistentný spôsob pripojenia zariadení k rýchlej zbernici procesora, čím odstraňuje prekážky vo všetkých nových počítačoch. Zbernica PCI podporuje 32-bitový kanál prenosu dát medzi procesorom a perifériami, pracuje na vysokej frekvencii hodín (33 MHz) a má maximálnu šírku pásma 120 MB/s. Okrem toho zbernica PCI poskytuje určitý stupeň spätnej kompatibility s existujúcimi perifériami založenými na ISA. Štandard PCI poskytuje radič a urýchľovač, ktoré tvoria lokálnu zbernicu, ktorá nie je pripojená k zbernici procesora. Existuje niekoľko spôsobov, ako zvýšiť priepustnosť. Jedným z nich je blokový sériový prenos dát. Ak údaje nie sú sekvenčné, na nastavenie adresy každého prvku je potrebný ďalší čas. Zbernica PCI vytvára medzivrstvu medzi CPU a perifériami. Výsledkom je zbernica nezávislá od procesora, ako ju nazýva Intel. Je ľahké ho pripojiť k širokej škále procesorov vrátane procesorov Intel Pentium, DEC Alpha, MIPS R4400 a PowerPC od Motoroly, Apple a IBM. Pre výrobcov systémov to znamená zníženie nákladov na vývoj, keďže rovnaké prvky a zariadenia možno použiť s rôznymi typmi procesorov. Štandard PC1 poskytuje rozsiahly zoznam ďalších funkcií. Medzi ne patrí automatická konfigurácia periférií, ktorá používateľovi umožňuje bez problémov inštalovať nové zariadenia.

PCI je zbernica pre výrobcov počítačov: sofistikované, elegantné, všestranné technické riešenie, ktoré umožňuje vývojárom rýchlo a efektívne vytvárať rôzne systémy. Okrem toho je to zbernica pre tých, ktorí používajú veľké diskové polia na výkonných serveroch, budujú multitaskingové komplexy na báze NT alebo OS/2 alebo zostavujú vysokovýkonné pracovné stanice na „brúsenie“ veľkého množstva grafiky, videa a iných typov dát. . ISA bola nahradená PCI a EISA a práca so zariadeniami riadenými ISA (napríklad sériové porty a streamery) sa vykonáva cez špeciálne zbernicové prevodníky - "mosty"; (mosty). Napríklad Intel vyrába PCI/ISA most – to je čip i82387. Zbernica PCI je nezávislá na procesore a dnes sa používa s rôznymi procesormi - i486 a Pentium, PowerPC a DEC, Alpha atď. Podporuje širokú škálu periférnych zariadení a disponuje nástrojmi na riadenie prenosu dát (čo oslobodzuje procesor od rutiny rozruch s dopravou). Netreba dodávať, že všetky autobusové výmeny sú uložené vo vyrovnávacej pamäti. PCI je ľahko kompatibilný s väčšinou známych zberníc. Početné "mosty" boli vyvinuté a implementované vo forme štandardných mikroobvodov; PCI/ISA, PCI/EISA, PPC/PCI a iné. Mnoho výrobcov počítačov tiež používa dvojúčelové sloty - napríklad PCI / ISA, čo vám umožňuje inštalovať I / O zariadenia v rôznych štandardoch na rovnakom mieste. Pokiaľ ide o organizáciu operácií skupinovej výmeny, PCI zašiel ďalej ako VLB - implementuje skupinový režim pre čítanie aj zápis. Maximálna priepustnosť je 132 MB/s. Zbernica PCI má teda v blízkej budúcnosti dobré vyhliadky.

Všeobecné charakteristiky všetkých uvedených miestnych autobusov sú vizualizované vo forme nasledujúcej tabuľky:

možnosti	ISA	EISA	VL autobus	PCI	budúci autobus	SCSI	Nubus	MCA	M-II	Sbus	Mbus	VME
Prevádzková frekvencia (MHz)	8	8-33	až do 33	až do 33	CPU	5-10	10	10-20	CPU	20-25	40-50	CPU
Šírka pásma (MB/s)	2	8	80	50	80	10	20	20	64	80	200	40
burst mód(MB/s)	4	33	132	132	3,2 GB/s	10 (20 rýchlo)	40	76	80	-	320	320 (64-bit)
Bitová hĺbka (bity)	16	32	32(64)	32(64)	32-256	32	32	16;32	32	64	64	32;64
Max. počet spojení zariadení	6	15(10)	4	10	14	7-15	-	15	21	-	6	21

Literatúra

• Vyšetrovanie zbernicových systémov v PC, Stephen Mulcahy, 9234076 Grad Dip Comp Eng.
• Špecifikácia miestnej zbernice PCI. Revízia 2.0, 1993, PCI SIG
• Špecifikácia PCI BIOS. Revízia 1.0, 1992, Intel Corporation
• PCI Multimedia Design Guide. Revízia 1.0, 1994, PCI MWG
• S-100 v komerčných aplikáciách, Micro&Microsyst, vol.10 No2, marec 86
• Inside EISA, Byte, november 1989, s. 417 - 425
• Webová stránka podpory Intel
• Počítačové rozhrania, encyklopedická príručka, A. A. Myachev, M.: Rádio a komunikácia, 1993
• ComputerPress, No1, M.: 1994
• PC World, No12, M.: 1993

VLB SVGA mapa

Priradenie pinov VLB konektora

Miestny autobus VESA(VL-Bus alebo VLB) je typ lokálnej zbernice vyvinutý asociáciou VESA pre osobné počítače. Zbernica VLB je v podstate rozšírením internej zbernice mikroprocesora Intel 80486 na komunikáciu s grafickým adaptérom a menej často s radičom HDD. Skutočná rýchlosť prenosu dát cez VLB je 80 MB/s (teoreticky dosiahnuteľná rýchlosť je 132 MB/s).

Príbeh

Ako vyzerá autobusový slot?

Slot VLB bol rozšírením zbernice ISA. Do VLB slotu by sa teda dali vložiť karty pre ISA zbernicu a fungovať. To spôsobilo, že konektor bol dosť dlhý, a preto bola skratka VLB vtipne dešifrovaná ako Very Long Bus (Very Long Bus). Dodatočná časť konektora VLB bola natretá svetlohnedou farbou a používala rovnaký 116-pinový konektor ako MicroChannel. Fyzický konektor (slot, tvarový faktor) zbernice PCI je takmer rovnaký ako prídavná časť konektora VLB, ale nachádza sa na zadnej hrane základnej dosky a má rôzne priradenia pinov.

Technické detaily

VLB bola rozšírením zbernice ISA len pre procesory Intel 80486 a využívala jej technické vlastnosti. V skutočnosti fyzické linky systémovej zbernice (procesor-pamäť) išli na kontakty dodatočného slotu. Procesor by teda mohol priamo pristupovať k vyrovnávacím pamäťám a pamäti radičov bežiacich na VLB. Pre procesor to vyzeralo ako ďalšie konvenčné pamäťové moduly (zdieľaný adresný priestor). Procesor teda so zariadením pracoval na rovnakých rýchlostiach ako s pamäťou (zatiaľ čo ISA využívala taktovací frekvenciu 8 MHz a 16-bitovú zbernicu), čo zaisťovalo vysoký výkon.

V prípade procesorov Pentium a NexGen bola funkcionalita zbernice VLB implementovaná pomocou dodatočných mostíkov v čipsete, čo viedlo ku katastrofálnemu poklesu výkonu.

V zberniciach video ovládačov (AGP, PCI-Express) sa tento prístup stále používa ("severný most" - mikroobvod, ktorý spája procesor, pamäť a grafickú zbernicu).

V novších procesoroch Intel a AMD je prístup k pamäťovej a grafickej zbernici riešený priamo cez radič zabudovaný priamo v procesore.

Zbernica VLB sa prakticky prestala používať spolu s procesorom i486 a základnou zbernicou ISA, ktorej elektrické a časovacie parametre využívala a bola nadstavbou.

Zbernica PCI nebola konštrukčne kompatibilná so žiadnym zo svojich predchodcov, bola vyvinutá ako ďalší vývoj zberníc MicroChannel a SBus) a zásadne sa líši od VLB veľkým množstvom funkcií ako v automatickej konfigurácii hardvéru, tak v jednoduchosti použitia. , napríklad prítomnosť priameho prístupu do pamäte (priamy prístup do pamäte, DMA) - schopnosť zbernice na pozadí (bez účasti procesora) prenášať dáta medzi externou vyrovnávacou pamäťou dosky a RAM. Navyše PCI zbernica nebola až tak viazaná na konkrétny typ CPU a mohla obsluhovať väčší počet konektorov. To predurčilo posunutie zbernice VLB zbernicou PCI.

VLB dosky až na ojedinelé výnimky nemohli fungovať len v ISA slote.

Moderné výpočtové systémy sa vyznačujú:

□ rýchly rast rýchlosti mikroprocesorov a niektorých externých zariadení (napríklad na zobrazenie digitálneho videa na celej obrazovke vo vysokej kvalite je potrebná šírka pásma 22 MB/s);

□ vznik programov, ktoré vyžadujú veľký počet operácií rozhrania (napríklad programy na spracovanie grafiky v systéme Windows, multimédiá).

Za týchto podmienok sa šírka pásma rozširujúcich zberníc obsluhujúcich niekoľko zariadení súčasne ukázala ako nedostatočná pre pohodlnú prácu používateľov, pretože počítače začali „myslieť“ na dlhú dobu. Vývojári rozhrania zvolili cestu vytvárania lokálnych zberníc pripojených priamo k MP zbernici, pracujúcich na MP hodinovej frekvencii (ale nie na jej internej prevádzkovej frekvencii) a zabezpečujúcich komunikáciu s niektorými vysokorýchlostnými externými zariadeniami vo vzťahu k MP: hlavným a externým pamäť, video systémy atď. d.

V súčasnosti existujú tri hlavné univerzálne štandardy miestnej zbernice: VLB, PCI a AGP.

Autobus VLB(VL-bus, VESA Local Bus) Zavedené v roku 1992 asociáciou Video Electronics Standards Association (VESA je ochranná známka asociácie Video Electronics Standards Association) a preto sa často označuje ako zbernica VESA. Zbernica VLB je v podstate rozšírením internej zbernice MP na komunikáciu s grafickým adaptérom a menej často s pevným diskom, multimediálnymi kartami a sieťovým adaptérom. Šírka zbernice pre dáta je 32 bitov, pre adresu - 30, skutočná rýchlosť prenosu dát cez VLB je 80 MB / s, teoreticky dosiahnuteľná - 132 MB / s (vo verzii 2 - 400 MB / s).

Nevýhody autobusu VLB:

□ orientácia len na MP 80386, 80486 (nie je prispôsobená pre procesory triedy Pentium);

□ tuhá závislosť od frekvencie hodín MP (každá zbernica VLB je navrhnutá len pre konkrétnu frekvenciu do 33 MHz);

□ malý počet pripojených zariadení - na zbernicu VLB je možné pripojiť iba 4 zariadenia;

□ žiadne rozhodovanie o zbernici – medzi pripojenými zariadeniami môžu byť konflikty.

PCI zbernica(prepojenie periférnych komponentov, pripojenie externých komponentov) je najbežnejším a najuniverzálnejším rozhraním na pripojenie rôznych zariadení. Vyvinutý v roku 1993 spoločnosťou Intel. PCI zbernica je oveľa všestrannejšia ako VLB; umožňuje pripojenie až 10 zariadení; má vlastný adaptér, ktorý umožňuje jeho konfiguráciu na prácu s akýmkoľvek MP od 80486 až po moderné Pentium. Frekvencia hodín PCI - 33 MHz, bitová hĺbka - 32 bitov pre dáta a 32 bitov pre adresu, rozšíriteľné na 64 bitov, teoretická šírka pásma je 132 MB / s av 64-bitovej verzii - 264 MB / s. Modifikácia 2.1 lokálnej PCI zbernice pracuje s taktovacou frekvenciou až 66 MHz a má priepustnosť až 528 MB/s pri 64 bitovej hĺbke. Bola implementovaná podpora pre Plug and Play, Bus Mastering a automatickú konfiguráciu adaptérov.

Štrukturálne pozostáva konektor zbernice na systémovej doske z dvoch po sebe idúcich častí so 64 kolíkmi (každá s vlastným kľúčom). Pomocou tohto rozhrania sú k základnej doske pripojené grafické karty, zvukové karty, modemy, radiče SCSI a ďalšie zariadenia. Základná doska má zvyčajne viacero slotov PCI. Zbernica PCI, hoci je lokálna, plní aj mnohé funkcie rozširujúcej zbernice. Rozširujúce zbernice ISA, EISA, MCA (a je s nimi kompatibilná) sa v prítomnosti PCI zbernice nepripájajú priamo k MP (ako je to pri použití VLB zbernice), ale k samotnej PCI zbernici (cez rozširujúce rozhranie). Vďaka tomuto riešeniu je zbernica nezávislá od procesora (na rozdiel od VLB) a môže pracovať paralelne so zbernicou procesora bez toho, aby sa jej pýtala na požiadavky. Výrazne sa tak zníži zaťaženie zbernice procesora. Napríklad procesor pracuje so systémovou pamäťou alebo s vyrovnávacou pamäťou av tomto čase sa informácie zapisujú na pevný disk cez sieť. Konfigurácia systému so zbernicou PCI je znázornená na obr. 5.8.

Autobus AGP(Accelerated Graphics Port - zrýchlený grafický port) - rozhranie na pripojenie grafického adaptéra k samostatnému kmeňu AGP, ktorý má

Kapitola 5 Mikroprocesory a základné dosky

výstup priamo do systémovej pamäte. Bola vyvinutá zbernica založená na štandarde PCI v2.1. Zbernica AGP môže pracovať pri rýchlostiach systémovej zbernice až 133 MHz a poskytuje najvyššie rýchlosti prenosu grafických dát. Jeho špičková priepustnosť v režime AGP4x quad (prenesú sa 4 dátové bloky za takt) je 1066 MB/s a v režime AGP8x octuple je to 2112 MB/s. V porovnaní so zbernicou PCI zbernica AGP eliminovala multiplexovanie adries a dátových liniek (v PCI, aby sa znížili náklady na dizajn, adresa a dáta sa prenášajú cez rovnaké linky) a vylepšené prepojenie na čítanie a zápis, čo eliminuje vplyv oneskorení v pamäťových moduloch na rýchlosť vykonávania týchto operácií.

Ryža. 5.8. Konfigurácia systému zbernice PCI

Zbernica AGP má dva režimy prevádzky: DMA a Vykonať. V režime DMA je hlavnou pamäťou pamäť grafickej karty. Grafické objekty sú uložené v systémovej pamäti, ale pred použitím sa skopírujú do lokálnej pamäte karty. Výmena sa uskutočňuje vo veľkých po sebe nasledujúcich paketoch. V režime Execute sú systémová pamäť a lokálna pamäť grafickej karty logicky rovnaké. Grafické objekty sa nekopírujú do lokálnej pamäte, ale vyberajú sa priamo zo systémovej pamäte. V tomto prípade sa musia z pamäte vybrať relatívne malé náhodne umiestnené kusy. Keďže systémová pamäť je prideľovaná dynamicky v 4K blokoch, tento režim poskytuje mechanizmus na zabezpečenie prijateľného výkonu mapovaním adries sekvenčných fragmentov na skutočné adresy 4K blokov v systémovej pamäti. Tento postup sa vykonáva pomocou špeciálnej tabuľky (Graphic Address Re-mapping Table alebo GART) umiestnenej v pamäti. Rozhranie je vytvorené vo forme samostatného konektora, do ktorého je nainštalovaný grafický adaptér AGP. Konfigurácia systému so zbernicou AGP je znázornená na obr. 5.9.

Vnútorný systém a periférne rozhrania

Ryža. 5.9. Konfigurácia systému so zbernicou AGP

Všetky vyššie uvedené skutočnosti týkajúce sa pneumatík sú zhrnuté v tabuľke. 5.4. Tabuľka 5.4. Hlavné vlastnosti pneumatík

Miestny autobus VLB

Miestny autobus štandardu VLB (VESA Local Bus, VESA - Video Equipment Standard Association - Video Equipment Standards Association) bol vyvinutý v roku 1992. Hlavnou nevýhodou zbernice VLB je, že ju nemožno použiť s procesormi, ktoré prišli nahradiť 80486 MP alebo existujú paralelne s ňou (Alpha, PowerPC atď.).

I/O zbernice ISA, MCA, EISA majú nízky výkon vzhľadom na ich miesto v štruktúre PC. Moderné aplikácie (najmä tie grafické) vyžadujú výrazné zvýšenie priepustnosti, ktorú dokážu zabezpečiť moderné procesory. Jedným z riešení problému zvyšovania priepustnosti bolo použitie lokálnej zbernice procesora 80486 ako zbernice pre pripojenie periférií. Procesorová zbernica bola použitá ako miesto pre pripojenie vstavaných periférií základnej dosky (radič disku, grafický adaptér).

VLB je štandardizovaná 32-bitová lokálna zbernica, prakticky reprezentujúca signály systémovej zbernice procesora 486, vyvedená na prídavné konektory základnej dosky. Zbernica je silne zameraná na procesory 486, aj keď ju možno použiť aj s procesormi triedy 386. Pre procesory Pentium bola prijatá špecifikácia 2.0, v ktorej bola zväčšená šírka dátovej zbernice na 64, ktorá sa však veľmi nepoužívala. Hardvérové ​​konvertory zberníc nových procesorov na zbernicu VLB, ktoré sú umelými „výrastkami“ na architektúre zbernice, sa nepresadili a VLB sa nedočkalo ďalšieho vývoja.

Konštrukčne je slot VLB podobný 16-bitovému klasickému slotu MCA, ide však o rozšírenie systémového slotu zbernice ISA-16, EISA alebo MCA, umiestneného za ním v blízkosti procesora. Kvôli obmedzenej zaťažiteľnosti procesorovej zbernice nie sú na základnej doske nainštalované viac ako tri VLB sloty. Maximálna hodinová frekvencia zbernice je 66 MHz, aj keď zbernica pracuje spoľahlivejšie na 33 MHz. To si nárokuje špičkovú priepustnosť 132 MB/s (33 MHz x 4 bajty), ale to je dosiahnuté iba v rámci burst cyklu počas prenosu dát. V realite v burst cykle vyžaduje prenos 4 x 4 = 16 bajtov dát 5 cyklov zbernice, takže aj v burst režime je priepustnosť 105,6 MB/s a v normálnom režime (takty na fázu adresy a takt na dátová fáza) - iba 66 MB / s, aj keď je to oveľa viac ako pri ISA. Prísne požiadavky na charakteristiky časovania procesorovej zbernice pri veľkom zaťažení (vrátane externých vyrovnávacích čipov) môžu viesť k nestabilnej prevádzke: všetky tri VLB sloty je možné použiť len na frekvencii 40 MHz, so zaťaženou základnou doskou na 50 MHz, iba jeden slot. Zbernica v princípe umožňuje aj použitie aktívnych (Bus-Master) adaptérov, ale arbitráž požiadaviek je priradená samotným adaptérom. Zvyčajne zbernica umožňuje inštaláciu najviac dvoch adaptérov Bus-Master, z ktorých jeden je nainštalovaný v slote "Master".

Zbernica VLB sa bežne používala na pripojenie grafického adaptéra a radiča disku. LAN adaptéry pre VLB takmer neexistujú. Niekedy sa vyskytujú základné dosky, ktorých popis naznačuje, že majú integrovaný grafický a diskový adaptér so zbernicou VLB, ale samotné sloty VLB nie sú. To znamená, že doska obsahuje mikročipy uvedených adaptérov určených pre pripojenie na VLB zbernicu. Takáto implicitná zbernica samozrejme nie je z hľadiska výkonu nižšia ako zbernica s explicitnými slotmi. Z hľadiska spoľahlivosti a kompatibility je to ešte lepšie, pretože problémy s kompatibilitou kariet a základných dosiek VLB sú obzvlášť akútne.

Accelerated Graphics Port (AGP)

Štandard AGP (Accelerated Graphics Port - zrýchlený grafický port) vyvinula spoločnosť Intel s cieľom urýchliť vstup / výstup dát na grafickú kartu bez zmeny zaužívaného štandardu pre zbernicu PCI a navyše zvýšiť výkon počítača pri spracovaní troch- rozmerné obrázky bez inštalácie drahých dvojprocesorových grafických kariet s veľkým množstvom video pamäte aj pamäte pre textúry, z-buffer atď. Tento štandard podporilo veľké množstvo spoločností, ktoré sú členmi organizácie AGP Implementors Forum vytvorené na dobrovoľnom základe na implementáciu tohto štandardu. Preto bol vývoj AGP pomerne rýchly. Počiatočná verzia štandardu je AGP 1.0.

Dizajnom je samostatný slot s 3,3 V napájaním, pripomínajúci PCI slot, no v skutočnosti s ním nie je vôbec kompatibilný. Do tohto slotu nie je možné nainštalovať bežnú grafickú kartu a naopak.

Rýchlosť prenosu dát je až 532 MB/s, kvôli frekvencii zbernice AGP až 132 MHz, absencii multiplexovania adresovej a dátovej zbernice (na PCI sa adresa najskôr vydáva na rovnakých fyzických linkách a potom dáta). AGP má frekvenciu zbernice 66 MHz a rovnakú bitovú hĺbku a v štandardnom režime (presnejšie režime „1x“) dokáže preskočiť 266 MB/s. Pre zvýšenie priepustnosti zbernice AGP štandard obsahuje možnosť prenášať dáta pomocou nábežnej aj zostupnej hrany hodinového signálu – režim 2x. V režime 2x je priepustnosť 532 MB/s. Keď frekvencia zbernice dosiahne 100 MHz, výmenný kurz sa zvýši na 800 MB / s.

Okrem „klasickej“ metódy adresovania, ako na PCI, môže AGP používať režim adresovania postranného pásma, nazývaný „adresovanie postranného pásma“. V tomto prípade sa používajú špeciálne signály SBA (SideBand Addressing), ktoré v PCI chýbajú. Na rozdiel od zbernice PCI má AGP zreťazené spracovanie dát.

Hlavné spracovanie 3D obrázkov sa vykonáva v hlavnej pamäti počítača procesorom aj procesorom grafickej karty. Mechanizmus prístupu procesora grafickej karty k pamäti sa nazýva DIrect Memory Execute (DIME - priame spustenie pamäte). Je potrebné spomenúť, že nie všetky grafické karty štandardu AGP v súčasnosti podporujú tento mechanizmus. Niektoré karty majú zatiaľ len mechanizmus podobný bus masteru na PCI zbernici. Tento princíp by sa nemal zamieňať s UMA, ktorý sa používa v lacných grafických kartách, zvyčajne umiestnených na základnej doske. Hlavné rozdiely: . Oblasť hlavnej pamäte počítača, ktorú môže používať karta AGP (označovaná aj ako „pamäť AGP“), nenahrádza pamäť obrazovky. AT

Hlavná pamäť UMA sa používa ako pamäť obrazovky a pamäť AGP ju iba dopĺňa. . Šírka pásma pamäte na grafickej karte UMA je menšia ako pri zbernici

PCI. . Pri výpočtoch textúr sú zapojené iba centrálny procesor a procesor grafickej karty. . CPU zapisuje dáta pre grafickú kartu priamo do oblasti konvenčnej pamäte, ku ktorej má prístup aj procesor grafickej karty. . Vykonávajú sa iba operácie čítania/zápisu pamäte. Žiadne rozhodovanie na zbernici (vždy je tam jeden AGP port) a žiadny čas strávený na ňom

Bežná pamäť (aj SDRAM) je výrazne lacnejšia ako video pamäť pre grafické karty.

V decembri 1997 Intel vydal predbežnú verziu štandardu AGP 2.0 a v máji 1998 finálnu verziu. Hlavné rozdiely oproti predchádzajúcej verzii: . Prenosová rýchlosť sa môže zdvojnásobiť viac ako

1.0 - tento režim sa nazýva "4x" - a dosahuje hodnotu 1064

MB/s . Rýchlosť prenosu adresy v režime "adresovania postranného pásma" sa môže tiež zdvojnásobiť. Pridaný mechanizmus rýchleho zápisu (FW). Hlavnou myšlienkou je zapisovanie údajov/riadiacich príkazov priamo do zariadenia AGP, čím sa obíde medzisklad údajov v hlavnej pamäti. Aby sa eliminovali možné chyby, nový signál WBF# (Write

Buffer Full – vyrovnávacia pamäť pre zápis je plná). Ak je signál aktívny, režim FW nie je možný.

V júli 1998 Intel vydal verziu 0.9 špecifikácie pre AGP Pro, ktorá bola štrukturálne odlišná od AGP 2.0. Stručné zhrnutie rozdielov je nasledovné: . Konektor AGP bol zmenený - po okrajoch existujúceho konektora boli pridané kolíky pre pripojenie ďalších 12V a 3,3V napájacích obvodov. Kompatibilita s AGP 2.0 len zdola nahor - dosky s AGP 2.0 je možné nainštalovať do AGP Pro slotu, ale nie naopak. . AGP Pro je navrhnutý len pre systémy formátu ATX. . Keďže AGP Pro karta má povolenú spotrebu až 110 Wt (!!), výška prvkov na doske (vrátane prípadných chladiacich prvkov) môže dosiahnuť 55 mm, takže dva susedné PCI sloty musia zostať voľné. Navyše, dva susediace PCI sloty môže doska AGP Pro využiť pre svoje vlastné účely. . Z pohľadu obvodov nová špecifikácia nič nepridáva, okrem špeciálnych pinov, ktoré vypovedajú systému o spotrebe dosky AGP Pro.

AGP sa rýchlo udomácnilo v bežných desktopových systémoch vďaka svojej lacnosti a rýchlosti a grafické karty založené na AGP takmer nahradili bežné PCI grafické karty.

Edícia: PC Architecture, Hardware, Multimedia

5. Počítačová zbernica

Zbernica PC je kanál (chrbtica), ktorý prepája procesor, RAM, vyrovnávaciu pamäť, radiče PC zariadení, ako aj rozširujúce konektory (sloty) na základnej doske na pripojenie rôznych radičov I/O zariadení. Pre zachovanie kompatibility však musia byť tieto sloty mechanicky a elektricky identické v rôznych modeloch počítačov kompatibilných s IBM.
Zbernica prenáša dáta aj riadiace signály.
Prevádzka autobusu sa vykonáva v súlade s určitými pravidlami, ktoré upravujú normy.
Najdôležitejšie vlastnosti zberníc: frekvencia, bitová hĺbka, rýchlosť prenosu dát. V tomto prípade sa frekvencia spravidla meria v megahertzoch, bitová hĺbka je v bitoch, rýchlosť je v megabajtoch za sekundu alebo megabitoch za sekundu.

Pneumatiky ISA, EISA, MCA

Tri najbežnejšie štandardy systémovej zbernice pre počítače kompatibilné s IBM sú:

• priemyselná štandardná architektúra (ISA);
• Extended Industry Standard Architecture (EISA);
• Micro Channel Architecture (MCA).

ISA je systémová zbernica (ISA-bus), ktorá bola špeciálne vyvinutá v roku 1984 pre schopnosti procesorov i80286 pre IBM PC/AT286. Ďalším často používaným názvom pre zbernicu ISA je zbernica AT. Táto zbernica mala nahradiť XT zbernicu IBM PC/XT a podobných IBM kompatibilných PC založených na procesoroch i8086, i8088 a ich ekvivalentoch. Vzhľadom na neperspektívnosť zastaralej pneumatiky XT sa jej vlastnosti a schopnosti tu neoplatí zvážiť. Zbernica ISA umožňuje prenášať 16-bitové dáta a príkazy na frekvencii 8 MHz, čo zodpovedá rýchlosti 16 MB/s. Hodnoty týchto parametrov boli pomerne vysoké a postačujúce nielen pre danú úroveň rozvoja výpočtovej techniky, ale aj v súčasnosti často spĺňajú požiadavky PC na riešenie úloh, ktoré nevyžadujú vysoký výkon a nie sú kritické z hľadiska čas ich vykonania. Táto zbernica sa na dlhú dobu stala štandardom pre PC kompatibilné s IBM.
Systémová zbernica EISA (EISA-bus) je vlastne rozšírením zbernice ISA. Frekvencia zbernice EISA - 8 MHz. Táto zbernica sa však vyznačuje väčšou kapacitou – 32 bitov a vyššou rýchlosťou prenosu dát – až 33 MB/s. Zbernica EISA je kompatibilná so zbernicou ISA: okrem skutočných 32-bitových dosiek radiča EISA je možné na zbernicu EISA nainštalovať aj štandardné 16-bitové dosky ISA. V súčasnosti sa zbernica EISA používa najmä v niektorých variantoch súborových serverov počítačovej siete.
MCA - systémová zbernica s vysokou rýchlosťou prenosu dát - až 160 MB/s a šírkou dátovej zbernice od 16 do 64 bitov. Vývoj a výhradné právo na jeho používanie patrí IBM. To je pravdepodobne dôvod, prečo pre počítače používajúce MCA trh ponúka relatívne málo periférií a za relatívne vysoké ceny. V dôsledku toho je obľúbenosť tejto zbernice pomerne nízka a výroba počítačov so zbernicou MCA sa prakticky zastavila.
Rozvoj výpočtovej techniky a rozšírenie pôsobnosti PC sú sprevádzané nárastom informačných tokov a rýchlostí prenosu dát medzi procesorom, internou a externou pamäťou, vstupnými/výstupnými zariadeniami atď. Tento nárast je však obmedzený obmedzená šírka pásma týchto systémových zberníc. To všetko si vyžaduje nové architektonické riešenia na zlepšenie výkonu počítača.

Autobusy VLB, PCI

Jedným z týchto riešení bolo zavedenie samostatnej zbernice do architektúry PC pre prichádzajúce dáta pre zvýšenie rýchlosti ich prenosu s obchádzaním systémovej zbernice (ISA, MCA, EISA), napríklad pre pripojenie procesor-pamäť tzv. nazývaný miestny autobus - Local Bus (LB) . Lokálna zbernica je rýchlejšia ako zbernice ISA, EISA, pretože dáta sa cez ňu prenášajú na externej hodinovej frekvencii procesora použitého v PC. Napríklad 33 MHz v prípade Intel 486DX2-66, pričom štandardná ISA zbernica beží na 8 MHz.
Štandard miestnej zbernice VESA bol vyvinutý a predstavený v roku 1992 výrobcami počítačových zariadení, ktorí sú členmi združenia VESA (Video Electronics Standard). Pri vývoji nového štandardu sa súčasne riešili dve úlohy. Prvým je zvýšenie výkonu počítačov zvýšením šírky pásma systémových zberníc. Druhým je zachovanie kontinuity vo využívaní štandardného vybavenia. V dôsledku toho vznikla 32-bitová lokálna zbernica - VESA local bus (VLB), ktorá dopĺňa štandardnú systémovú zbernicu ISA pri výmene dát procesora s radičmi monitora, pevným diskom, vyrovnávacou pamäťou, sieťou a pod. , maximálny počet ovládačov pripojených k tejto lokálnej zbernici, bol inštalovaný v množstve nie viac ako tri. Hodinová frekvencia VLB zodpovedala frekvencii procesora. S frekvenciou externého procesora 33 MHz poskytovala VLB zbernica rýchlosť prenosu dát až 132 MB/s.
Medzi hlavné nevýhody zbernice VLB patria: nekompatibilita a slabá zaťažiteľnosť VLB. Pretože rýchlosť VLB súvisí s rýchlosťou hodín procesora, radiče pripojené na zbernicu VLB museli zabezpečiť prevádzku na tejto frekvencii. Na iných počítačoch môže byť frekvencia iná. Slabá zaťažiteľnosť VLB bola spôsobená najmä tým, že táto zbernica bola vlastne pokračovaním kontaktov vlastnej zbernice PC procesora, ktorá je znázornená na obrázku. To mimochodom vysvetľuje zhodu frekvencie zbernice VLB a externej taktovacej frekvencie procesora. Každé pripojené zariadenie je prídavnou záťažou a skresľuje tvar signálov prenášaných procesorom (ich predné strany). Preto je počet zariadení pripojených na lokálnu zbernicu VLB obmedzený: štandard VLB poskytuje maximálne tri zariadenia pripojené na túto zbernicu, zvyčajne jedno alebo dve zariadenia. Spravidla ide o ovládače monitora a pevného disku.

Obrázok

Intel vyvinul alternatívnu verziu lokálnej zbernice - zbernicu PCI (Peripheral Component Interconnect). Táto zbernica tvorí 32-bitový kanál medzi procesorom a periférnymi radičmi. Pre PCI je frekvencia obmedzená na 33 MHz, čo umožňuje prenos dát po zbernici, podobne ako v prípade použitia VESA zbernice, rýchlosťou až 132 MB/s. PCI zbernica má teda pri frekvencii procesora 33 MHz prakticky rovnaké rýchlostné vlastnosti ako VLB zbernica. Počet ovládačov však nie je obmedzený na tri, ako pri VLB, ale môže byť až desať. Štandard zbernice PCI podporuje špecifikácie VESA pre BIOS a grafické adaptéry. Lokálna zbernica PCI navyše optimálne zodpovedá 64-bitovej technológii moderných procesorov. Obrázok

Štandard PCI zabezpečuje konfiguráciu zariadení pripojených k počítaču softvérovým spôsobom, ktorý zodpovedá konceptu plug-and-play (plug and play). Zároveň musí osobný počítač v momente detekcie nového zariadenia nastaviť parametre potrebné na prevádzku zariadení v systéme bez reštartu a ukončenia aktuálnej aplikácie: čísla prerušení IRQ, čísla kanálov priameho prístupu DMA atď. Pre implementáciu tejto funkcie je potrebné, aby hardvér - PC softvér (BIOS a OS) podporoval plug-and-play. Operačné systémy, ktoré podporujú množstvo špecifikácií plug-and-play, zahŕňajú napríklad Windows 95, Windows 98 a OS/2 Warp.
Zbernica PCI je architektonicky zložitejšia. Intel však vydal množstvo špecializovaných čipov pre zbernicu PCI, čím zjednodušil jej implementáciu. To umožnilo zbernici PCI úplne nahradiť zbernicu VLB z architektúry PC.
Architektúra moderných PC, zameraná na využitie lokálnych zberníc, prispieva k zvýšeniu celkového výkonu počítačov. Výsledkom je, že systémové a aplikačné programy bežia oveľa rýchlejšie.
Tradične sa VLB zbernica používala hlavne v PC s 486 procesormi, zatiaľ čo PCI sa používala v PC počínajúc procesormi Pentium. Aj keď pre 486 počítačov existovali možnosti PCI. Mimochodom, treba poznamenať, že pre 486 PC by v niektorých prípadoch mohlo byť použitie VLB dokonca výhodnejšie ako PCI zbernica. V skutočnosti pre PCI, ako už bolo uvedené, štandard nastavuje frekvenciu hodín na 33 MHz a pre VLB sa frekvencia zbernice rovná externej frekvencii hodín procesora. Preto pri použití procesorov s externým taktom 40 MHz, napríklad Am486DX/40, Am486DX2/80, Am486DX4/120, mali počítače s VLB určité výhody. Radiče zariadení pripojené k VLB procesora s externou frekvenciou 40 MHz – video adaptéry, pevné disky, sieťové karty atď. – teda poskytovali vyššiu rýchlosť v porovnaní s použitím PCI alebo VLB s procesorom s externou frekvenciou 33 MHz. . Dôvodom je skutočnosť, že prevádzka ovládačov a výmena údajov sa vykonávajú v súlade s frekvenciou použitej miestnej zbernice.
Mimochodom, treba poznamenať, že v moderných základných doskách je frekvencia zbernice PCI nastavená prostredníctvom frekvencie zbernice procesora.
Konfigurácie PC s viacerými zbernicami, ako sú ISA a PCI, umožnili kombinovať vysokovýkonné počítače s hardvérovou a softvérovou kompatibilitou širokej škály ovládačov a PC uzlov s rôznou rýchlosťou a elektrickými charakteristikami.
V súčasnosti sa už lokálne pneumatiky nerozlišujú ako samostatný typ. Tieto zbernice sa považujú za rovnaké systémové zbernice ako tradičné ISA.

hostiteľský autobus

Architektúra procesorov, osobných počítačov, základných dosiek a systémových zberníc, vyhradené podporné čipy a štandardy zberníc VLB a PCI sa neustále vyvíjajú. Už boli navrhnuté vylepšené verzie týchto štandardov, ktoré poskytujú ďalšie zvýšenie priepustnosti týchto lokálnych zberníc a tým aj zvýšenie výkonu PC. Zároveň je vývoj PC subsystémov zameraný tak na univerzalizáciu niektorých prvkov, ako aj na špecializáciu iných. Za účelom zvýšenia výkonu a funkčnosti PC pri znížení nákladov dochádza jednak k integrácii jednotlivých subsystémov a jednak k ich oddeleniu. To platí aj pre architektúru zbernice PC.
Generácia procesorov Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II má vyššie externé frekvencie v porovnaní s procesormi 486. U najbežnejších variantov procesorov 486 nepresahuje externá frekvencia nasledovné hodnoty: pre 486 procesory od Intelu - 33 MHz , pre 486 procesorov od AMD - 40 MHz.

Frekvenčné parametre procesorov Pentium

CPU	Frekvencia procesora, MHz
	interné	externé
Pentium-200	200	66
Pentium-166	166	66
Pentium-150	150	60
Pentium-133	133	66
Pentium-120	120	60
Pentium-100	100	66/50
Pentium-90	90	60
Pentium-75	75	50

Objavili sa teda procesory so zvýšenou externou frekvenciou. To viedlo k potrebe prehodnotiť niektoré koncepcie architektonického vývoja osobných počítačov, najmä štruktúru a topológiu základných dosiek, ako aj miesto a význam predtým vyvinutých lokálnych zberníc. Lokálna zbernica PCI, pevne zavedená v počítačoch s procesormi Pentium a Pentium Pro, je dnes štandardizovaná a pracuje spravidla na frekvencii 33 MHz. Efektívny chod PCI zbernice zabezpečujú príslušné špecializované čipsety - čipsety. Táto zbernica sa úspešne používa na komunikáciu s radičmi monitorov, pevnými diskami, lokálnymi sieťami pomocou vysokorýchlostných protokolov atď. Na realizáciu vysokorýchlostných možností Pentia však bolo potrebné zaviesť do procesora Pentium ďalšiu zbernicu. Architektúra PC okrem zberníc PCI a ISA. Táto prídavná zbernica, v technickej literatúre nazývaná host-bus, je určená na vysokorýchlostný prenos dát (64 bitov) a riadiace signály medzi procesorom, RAM a externou vyrovnávacou pamäťou (L2). Okrem toho táto zbernica zabezpečuje komunikáciu s radičom zbernice PCI integrovaným na základnej doske. Často sa táto zbernica nazýva zbernica procesora (CPU Bus), systémová zbernica (System Bus) alebo zbernica FSB (Front Side Bus).
S príchodom hostiteľskej zbernice sa teda v PC vytvorila určitá hierarchia zberníc: hostiteľská zbernica (50/60/66 MHz), PCI zbernica (25/30/33 MHz), ISA zbernica (8 MHz). To zaisťuje maximálnu realizáciu významného potenciálu moderných elektronických komponentov a dosiahnutie vysokovýkonných počítačov. Zvýšená frekvencia a bitová hĺbka prenášaných dát pre procesor, RAM, cache pamäť (L2) a PCI radič umožnili výrazne zvýšiť rýchlosť týchto zariadení a celkový výkon moderného PC s procesorom Pentium.

POZNÁMKA Pri výbere procesora do PC je vhodné brať do úvahy nielen vnútornú frekvenciu procesora Pentium, ale aj externú - frekvenciu zbernice. Táto frekvencia ovplyvňuje šírku pásma zbernice a tým aj celkový výkon počítača.

Majte na pamäti, že zníženie výkonu počítača v dôsledku zníženia externej frekvencie procesora a zbernice môže byť výraznejšie ako zvýšenie celkového výkonu v dôsledku zvýšenia vnútornej frekvencie procesora.

Duálny nezávislý autobus

Ďalšie zvýšenie výkonu procesorov a PC sa dosiahlo zavedením architektúry zbernice DIB (Dual Independent Bus). Táto zbernica rieši problém obmedzenia šírky pásma zbernice medzi procesorom a pamäťou. DIB zvyšuje šírku pásma zbernice trojnásobne v porovnaní s konvenčným riešením. Architektúra DIB pozostáva z dvoch zberníc: zbernice vyrovnávacej pamäte L2 a systémovej zbernice medzi procesorom a hlavnou pamäťou. Šírka pásma medzi procesorom Pentium II a vyrovnávacou pamäťou L2 sa mení podľa frekvencie procesora. Napríklad zbernica cache procesora s frekvenciou 266 MHz beží na frekvencii 133 MHz, čo je dvakrát rýchlejšie ako pevná vyrovnávacia pamäť L2 procesora Pentium s frekvenciou 66 MHz. S rastúcou vnútornou frekvenciou procesora sa zvyšuje aj rozdiel.
Zbernica medzi procesorom a RAM ďalej zlepšuje výkon podporou simultánnych paralelných transakcií, na rozdiel od predchádzajúcich generácií procesorov, ktoré používali jednotlivé sekvenčné transakcie.

AGP

AGP (Accelerated Graphics Port - zrýchlený grafický port) je nová 32-bitová zbernica na prenos informácií v počítači. Poskytuje prenos veľkého množstva obrazových informácií (3D grafika, video na celú obrazovku atď.) vysokou rýchlosťou, ktorá bola predtým nedostupná pomocou zbernice PCI. Rozhranie AGP bolo optimalizované na dosiahnutie maximálneho výkonu pre počítače s vysokovýkonnými procesormi triedy Pentium II s vysokými internými a externými hodinami.
Hodinová frekvencia AGP, ktorá určuje rýchlosť prenosu informácií, je štandardne 66 MHz, PCI - 33 MHz. Väčšina moderných základných dosiek podporuje AGP, okrem frekvencie 66 MHz, rýchlosť prenosu dát 133 MHz: AGP 1.0 Compliance Interface podporuje 1x a 2x režim rýchlosti, v režime AGP 2x sa informácie prenášajú o vzostupnom a poklese hrany hodinových impulzov, čo vám umožňuje skutočne zdvojnásobiť šírku pásma zbernice AGP. Pracuje sa na implementácii režimu 4x.
Frekvencia AGP zvyčajne súvisí s frekvenciou zbernice procesora - hostiteľskej zbernice (FSB). Rýchlosť prenosu informácií pri hodinovej frekvencii AGP 66 MHz v režime 1x dosahuje 264 MB/s a v režime 2x - 528 MB/s (66 MHz ´ 4 bajty ´ 2), tradičné PCI - 132 MB/s (33 MHz ґ 4 bajty = 132 MB/s). Pri použití vysokých frekvencií pre hostiteľskú zbernicu, ktoré presahujú štandardné pre používané čipsety (overckloking), sa spravidla zvyšuje prevádzková frekvencia AGP a rýchlosť prenosu dát.
Použitie AGP rieši problém s ukladaním máp textúr potrebných pri 3D zobrazovaní. V súčasnosti sú časté prípady, keď mapy textúr vyžadujú niekoľko desiatok megabajtov na uloženie, aby vytvorili kvalitný obraz, teda oveľa viac, ako je množstvo pamäte zvyčajne inštalovanej na video adaptéri. Vytváranie, ukladanie a následný prenos takýchto informácií z pamäte RAM do grafického adaptéra generuje významné informačné toky, s ktorými si tradičná zbernica PCI často nevie poradiť. Okrem toho je zbernica PCI často preťažená novými vysokorýchlostnými zariadeniami pripojenými k tejto zbernici, ako sú jednotky UltraDMA alebo sieťové adaptéry so šírkou pásma 100 MB/s. Odstránením intenzívnych video dátových tokov zo zbernice PCI sa zvyšuje rýchlosť zariadení pripojených na túto zbernicu a zvyšuje sa celkový výkon a stabilita celého počítačového systému.

Obrázok

Pre plné odomknutie potenciálu AGP zbernice je vhodné použiť výkonný procesor a zodpovedajúci čipset, ako napríklad Pentium II s frekvenciou 400 MHz a i440BX s frekvenciou hostiteľskej zbernice (FSB) 100 MHz.

USB, IEEE 1394

Špecifikáciu periférnej zbernice USB vyvinuli spoločnosti Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Northern Telecom. USB zbernica umožňuje externé pripojenie periférnych zariadení k počítaču pomocou špeciálnych portov v architektúre moderných počítačov. Pripojenie prebieha cez špeciálne USB konektory na základnej doske, vyvedené na zadnú stenu počítačovej skrine, podobne ako tradičné COM a LPT konektory. Na rozdiel od nich však USB využíva zbernicovú architektúru, ktorá umožňuje sériovo pripojiť až 127 rôznych zariadení, ktoré spĺňajú túto špecifikáciu, ku každému USB portu.
USB zbernica má veľkú šírku pásma, dosahujúcu 12 Mbit/s, čo je takmer 100-krát viac ako možnosti COM portu a 20-krát viac ako LPT. To vám umožní pripojiť veľké množstvo zariadení bez zníženia kvality ich práce. Podľa akceptovaných špecifikácií pre USB môže byť dĺžka prepojovacieho kábla až 5 metrov.
Moderné operačné systémy ľahko rozpoznajú pridané USB zariadenia implementáciou technológie plug-and-play. V prípade použitia zbernice USB je možné zmeniť konfiguráciu počítača povolením alebo zakázaním externých zariadení bez reštartovania systému. Pre USB typické reťazenie zariadení navyše eliminuje veľké množstvo prepojovacích káblov používaných v tradičných prípadoch.
Takmer všetky moderné ATX základné dosky určené pre procesory Pentium II, Celeron a Pentium III majú dva USB porty. Softvérovú podporu poskytujú operačné systémy Windows 95 OSR 2.1 a Windows 98, čo sú najbežnejšie systémy.
V súčasnosti je táto metóda štandardným spôsobom pripojenia periférií k počítaču. Existujú desiatky zariadení, ktoré spĺňajú tento štandard. Mnoho spoločností predáva a udržiava zariadenia s týmto rozhraním.
Spoločnosť Sony navrhla špecifikáciu vysokorýchlostnej sériovej zbernice IEEE 1394 (FireWire). Rovnako ako USB, poskytuje externé pripojenie pre periférne zariadenia k vášmu počítaču. Rýchlosť prenosu dát - 100, 200, 400 Mbit / s, vzdialenosť - do 4,5 m, počet zariadení - do 63. Zbernica IEEE 1394 poskytuje možnosť rekonfigurácie bez vypnutia počítača.
Ak je zbernica USB zameraná na vstupné zariadenia, telekomunikačné zariadenia, tlačiarne, audio/video zariadenia, potom je IEEE 1394 zameraná na vysokorýchlostné zariadenia, ako sú pamäťové zariadenia a digitálna video elektronika.
Spôsoby pripojenia zariadení, zbernice a ich špecifikácie sa neustále zdokonaľujú. Výsledkom je zvýšenie prevádzkových dátových rýchlostí. Takže napríklad pre USB 2 dosahovala rýchlosť 480 Mbps. Nová špecifikácia IEEE 1394 poskytuje zvýšenie rýchlosti na 800 Mbps a 1600 Mbps.

vyhliadky

Intel Corporation vyvíja čipsety, ktorých prevádzkové frekvencie sú 133 MHz alebo viac. Vydanie takýchto zostáv sa očakáva v roku 2000. Použitie takýchto čipsetov, modulov RIMM, procesorov Pentium III, navrhnutých pre frekvenciu zbernice 133 MHz, zvýši celkový výkon počítača.
Podobné štúdie o vývoji a výrobe vysokovýkonných čipsetov vykonávajú také spoločnosti ako SiS a VIA.
Tieto práce sú podporované výrobcami základných dosiek.
Spoločnosti IBM, Hewlett-Packard, Compaq navrhli nový štandard pre zbernicu PCI. Konvenčný názov pre zbernicu je PCIX, pracovná frekvencia zbernice je 133 MHz. Tým sa zvýši rýchlosť prenosu dát až na 1 GB/s.