5. Шины
5.1. Общие сведения о шине
В упрощённом понимании шина- это группа проводников, по которым передаётся информация между устройствами компьютера. На первых персональных компьютерах имелась одна центральная шина, доступ к которой разделялся между всеми устройствами. Достоинством такого подхода была низкая цена персонального компьютера и универсальность- легко подключать новые устройства, одни и те же периферийные устройства можно применять на разных компьютерах, имеющих однотипную шину. Недостаток- в ограничении пропускной способности шины, т.к. все потоки информации между многочисленными устройствами должны проходить через центральную шину.
Рис.5.1. Традиционная архитектура компьютера сцентральной системной шиной
Архитектура современного персонального компьютера много сложнее и предполагает использование нескольких взаимосвязанных шин: процессорная шина, шина памяти, графическая шина, несколько разновидностей шин для подключения дополнительных внешних устройств, а также шина для соединения микросхем набора системной логики.
Рис. 5.2. Блок-схема современного компьютера
5.2. Процессорная шина
Процессорная шина, фронтальная системная шина FSB (Frontal System Bus) или просто системная шина- это названия информационной магистрали, связывающей процессор с памятью и другими устройствами компьютера. Первоначально, на ранних этапах развития персональных компьютеров, процессорная шина не была специализирована и в качестве её использовалась универсальная системная шина компьютера. В настоящее время процессорная шина (FSB) является отдельным устройством, с собственной разрядностью, тактовой частотой и архитектурой, она связывает процессор с микросхемой северного моста чипсета и через него- с видеоподсистемой, памятью и южным мостом, который управляет устройствами ввода-вывода. Существует несколько разновидностей FSB, в зависимости от типа процессора.
Разновидности современных процессорных шин
Таблица 5.1.
Процессор |
Тип FSB |
Разрядность, бит |
Частота, МГц |
Пропускная способность, Гбайт/сек |
Celeron, Pentium, Core 2 Duo, Core 2 Quad |
Quad Pumped Bus |
64 |
100-400 |
3,2- 8,5 |
Sempron, Athlon 64, Athlon x2, Phenom |
Hyper Transport 2.0
Hyper Transport 3.0 |
16x16 |
800- 1000
1800-2000 |
2x(3.2- 4.0)
2x(7.2-8.0) |
На микропроцессорах компании INTEL используется процессорная шина Quad Pumped Bus с частотой 100 - 800 МГц, обеспечивающая передачу данных с учетверённой скоростью 4х(100 – 400) МГц, передачу адресов с удвоенной скоростью 2х(100 - 400Мгц) и передачу команд со скоростью 100 - 400 МГц (для сравнения, у Pentium III передача команд, адресов и данных происходила с одинаковой частотой 133 МГц).
Для процессоров компании AMD (Sempron, Athlon 64, Ahlon x2, Phenom) понятие системной шины несколько меняется, поскольку в этом процессоре есть интегрированный контроллер памяти DDR400 (DDR2-667/800) и системный интерфейс Нурег-Тгаnsport (800 - 4000 МГц). Это означает, что данный процессор взаимодействует с оперативной памятью напрямую, используя два канала передачи данных, обеспечивающих пропускную способность 6,4 Гбайт/с соответственно (у DDR2-800 для 2-х каналов Bandwidth составит 12.8 ГГб/с), минуя системную логику компьютера (чипсет). В то же время обмен информацией с видеоподсистемой и внешними устройствами ввода-вывода происходит традиционно- по FSB Hyper Transport, через северный мост чипсета.
Рис.5.3. Реализация процессорной шины и шины памяти у процессоров компании AMD