Практическая работа №8
Цель работы: изучить: 1) Шины ISA, MCA, EISA, VESA, PCI, AGP, USB, IEEE 1394;
2) характеристики и использование шин расширения.
Оборудование: методическое пособие по практической работе, различные устройства.
Ход работы: 1) прочитать и записать в тетрадь краткую теорию по теме практической работы;
2) получить допуск на выполнение практической работы, ответив преподавателю на контрольные вопросы;
3) выполнить самостоятельное задание;
4) написать вывод о проделанной работе.
Краткая теория:
Шины расширения – это наиболее консервативная часть системой платы. Например, окончательно устаревшая шина ISA не сдаётся из-за наличия у пользователей огромного числа различных карт, предназначенных для установки в слот ISA, поэтому до сих пор выпускаются системные платы, на которых можно найти от 1 до 3 таких слотов.
Шина расширения ISA (Industry Standart Architecture) имеет два основных исполнения и несколько модификаций. Первый вариант – это оригинальная 8-разрядная шина расширения IBM PC, второй – 16-разрядный, появился в компьютерах IBM PC AT. Длительное время шина ISA была основным промышленным стандартом для подключения самой разнообразной периферии, когда не требуется особое быстродействие. Тактовая частота шины ISA составляет 8,33 МГц (для IBM PC XT – 4,77 МГц).
Все устройства, подключенные к шине ISA, могут пользоваться аппаратными прерываниями и каналами прямого доступа к памяти.
Для увеличения производительности шины ISA одно время совместно с ней использовалась шина VLB (VESA Local BUS). При этом питание и ряд сигналов управления плата расширения получала через шину ISA, а обмен данными происходил через шину VLB, которая непосредственно подключалась к системной шине процессора. В основном шина VLB использовалась видеоадаптерами в компьютерах с процессором 486. Тактовая частота шины VLB достигала 40 МГц, что позволяло эффективно использовать её с процессорами 486, имеющими тактовую 50 МГц.
Также для расширения возможностей шины ISA одно время применялся стандарт EISA (Extended ISA), позволяющий использовать32-разрядные данные. Хотя тактовая частота расширенной шины составляла те же 8,33 МГц, но за счет расширения разрядности удалось увеличить скорость обмена данными до 33 Мбайт/с.
Шина PCI. Для компьютеров с процессорами Pentium корпорацией Intel в 1992 г. была разработана шина расширения PCI (Peripheral Component Interconnect), которая являлась в то время совершено новой независимой шиной, а не просто модернизацией шины ISA.
В основе принципа организации шины PCI лежит идея применения мостов между разными шинами в компьютере, например, она применяется для согласования протоколов между шиной PCI (PCI to ISA Bridge). Шина PCI является независимой от других шин и позволяет осуществлять связь между любыми узлами.
Наиболее интересной особенностью шины PCI является принцип Bus Mastering, когда внешнее устройство без помощи центрального процессора может управлять шиной, становясь главным устройством при передаче данных. То есть в компьютере может одновременно выполняться, например, две задачи – процессор занимается одной задачей, а контроллер винчестера загружает данные в память через шину PCI (в какой-то степени это похоже на режим прямого доступа к памяти DMA).
Фактически, шина PCI “стержнем” в персональном компьютере с процессором Х86, на который “подвешиваются” все остальные узлы.
Шина AGP(Accelerated Graphic Port - ускоренный графический порт),32-разрядная шина предназначена для подключения видеоадаптера (графического ускорителя, акселератора) к системной шине, минуя низкоскоростную шину PCI.
Основная идея шины AGP - работа на тактовой частоте системной шины и использование основной оперативной памяти для хранения текстур, что должно дать возможность применять высококачественную 3D-графику и уменьшить цену видеоадаптера за счет уменьшения требований к объёму видеопамяти, устанавливаемой на плате видеоадаптера.
При разработке нового стандарта за основу была взята шина PCI. Хотя спецификация на шину AGP появилась в 1997 г., к настоящему времени существует уже версия 3.0. Основные изменения коснулись скорости передачи по шине, уровней напряжения сигналов, а также протоколов обмена по интерфейсу. В первоначальном варианте тактовая частота по шине AGP составляла 66 МГц. В дальнейшем для увеличения производительности использовался принцип чтения двух слов за один такт (2Х). В спецификации 2.0 предусмотрено чтение 4 слов за один такт и повышение тактовой частоты до 100 МГц.
В разъёме AGP контакты установлены в два ряда по высоте. На рисунке схематически показана часть краевого разъёма AGP-платы видеоадаптера. Обратите внимание, что справа от контактного поля в печатной плате вырезан крючок, предназначенный для дополнительного крепления видеоадаптера на системной плате. Данная доработка оказалась необходимой из-за того, что в процессе эксплуатации компьютера плата AGP может выходить из разъёма, так как нежесткая конструкция компьютера и удалённость разъёма AGP от точки крепления AGP-платы (задняя стена компьютера) позволяют ей перекашиваться, когда системная плата изгибается при установке различных внешних устройств и интерфейсных разъёмов.
В большинстве случаев корпуса слотов расширения изготавливаются из цветной пластмассы. Для слотов ISA почти всегда используют черный цвет, для PCI – белый, для AGP – коричневый. (Впрочем, иногда встречаются и другие варианты раскраски.)
Шина USB. В USB реализована возможность подключения большого количества периферийных устройств к компьютеру. При подключении устройств к USB не нужно устанавливать платы в разъёмы системной платы и реконфигурировать систему; кроме того, экономно используются такие ресурсы как IRQ (запросы прерывания). При подключении периферийного оборудования к ПК, оснащенными шиной USB, его настройка происходит автоматически, сразу после подключения, без перегрузки или установки. Шина USB позволяет одновременно использовать до 127 устройств, причем такие периферийные устройства, как монитор или клавиатура, могут предоставлять дополнительные разъёмы и выступать в качестве концентраторов USB. Кабели, разъёмы, концентраторы и периферийные устройства, поддерживающие USB, можно определить по значку, показанному на рис.?. Обратите внимание на символ плюса, добавленный ко второму значку - он означает стандарт USB 2.0 (высокоскоростной стандарт)
поддержка USB 1.х поддержка USB 2.0 и 1.х
рис.?
Контрольные вопросы:
1) По каким причинам произошел отказ от шины расширения ISA?
2) Что лежит в основе организации шины PCI?
3) Основная идея шины AGP?
4) В чем заключается преимущества шины USB?
Самостоятельное задание:
Подключение различных устройств к шинам расширения ISA, PCI, AGP, USB.
