Architektura komputerów

Transkrypt

1 Architektura komputerów Tydzień 8 Magistrale systemowe

2 Magistrala Układy składające się na komputer (procesor, pamięć, układy we/wy) muszą się ze sobą komunikować, czyli być połączone. Układy łączymy ze sobą ścieżkami zapewniającymi przesyłanie danych między nimi. Magistrala to zestaw ścieżek łączących różne układy. Jest ona wspólna dla wszystkich lub części układów.

3 Struktura magistrali Magistrala systemowa składa się z kilkudziesięciu lub nawet kilkuset oddzielnych linii. Linie te dzielimy na trzy zasadnicze grupy: danych ścieżki do przesyłania danych adresowe określają źródło lub przeznaczenie dla danych (adres pamięci lub urządzenie wejścia/wyjścia) sterowania regulują dostęp do magistrali

4 Linie sterowania Zapis w pamięci Odczyt z pamięci Zapis do wyjścia Odczyt z wejścia Potwierdzenie przesłania Zapotrzebowanie na magistralę Rezygnacja z magistrali Żądanie przerwania Potwierdzenie przerwania Zegar

5 Hierarchiczne struktury wielomagistralowe Im więcej urządzeń dołączonych do magistrali, tym większe opóźnienia propagacji, co może zauważalnie zmniejszyć wydajność. Jeśli zapotrzebowanie na przesyłanie danych jest bliskie pojemności magistrali, staje się ona wąskim gardłem wprowadza opóźnienia. Rozwiązaniem jest stosowanie wielu magistral odpowiednio połączonych.

6 Szybkie magistrale hierarchiczne Procesor Magistrala lokalna Pamięć podręczna Sterownik pamięci Magistrala systemowa Pamięć główna SCSI IEEE 1394 Grafika LAN Magistrala szybkiego przesyłania Porty szeregowe Porty równoległe Interfejs szyny Porty PS/2 Szyna rozszerzeń

7 Rodzaje magistral Linie magistrali można podzielić na dwa rodzaje: specjalizowane multipleksowane Linie specjalizowane są przeznaczine do realizowania jednej, wyznaczonej funkcji, np. linia adresowa lub danych. Linie multipleksowane mogą spełniać różne role, np. podanie adresu w jednej jednostce czasu, a w następnej danych.

8 Arbitraż Jeśli do magistrali może być przyłączonych więcej niż dwa układy musi istnieć sterownik zwany arbitrem. Arbiter przydziela czas magistrali poszczególnym układom zgłaszającym zapotrzebowanie na przesłanie danych. Czas przydzielony może być koordynowany asynchronicznie lub synchronicznie.

9 Magistrala PCI PCI to skrót od Peripheral Component Interconnect Magistrala PCI może mieć 32 lub 64 linie danych. Może pracować z częstotliwością 33 lub 66 MHz. Magistrala PCI jest zestandaryzowana i może być używana w komputerach o różnych architekturach (Intel x86, PowerPC i innych).

10 PCI w komputerach biurowych Procesor Pamięć podręczna Sterownik pamięci Pamięć główna Magistrala PCI LAN IDE Most szyny rozszerzeń Grafika Magistrala rozszerzeń Porty szeregowe Port równoległy

11 PCI w serwerach Procesor 0 Pamięć podręczna Procesor 1 Pamięć podręczna Pamięć główna Sterownik pamięci Magistrala systemowa Most PCI Most PCI Magistrala PCI Magistrala PCI LAN SCSI Grafika Most szyny rozszerzeń Porty szeregowe Port równoległy Magistrala rozszerzeń

12 Struktura magistrali PCI Linie magistrali PCI można podzielić na następujące grupy: systemowe (zegar, zerowanie) adresu i danych (32 multipleksowane linie dla adresów i danych) sterowania interfejsu arbitrażowe informacje o błędach opcjonalne linie przerwań opcjonalne rozszerzenia 64 bitowe (dodatkowe 32 multipleksowane linie adresów i danych) opcjonalne obsługi pamięci podręcznej opcjonalne testowania

13 Działanie magistrali PCI Przesyłanie danych odbywa się w formie transakcji między inicjatorem transmisji a celem. Inicjator domagając się sterowania magistralą określa typ transakcji do przeprowadzenia wysyłając jeden z rozkazów PCI. Każde przesłanie danych to jedna transakcja składająca się z jednego cyklu adresowego i jednego lub więcej faz przesyłania danych.

14 Rozkazy PCI potwierdzenie przerwania cykl specjalny odczyt wejścia-wyjścia zapis wejścia-wyjścia odczyt pamięci linia odczytu pamięci zwielokrotniony odczyt pamięci zapis w pamięci zapis w pamięci i unieważnienie odczyt konfiguracji zapis konfiguracji cykl podwójnego adresu

15 Arbitraż PCI Każdy moduł ma przypisane oddzielne sygnały zapotrzebowania (REQ) i udostępniania (GNT) do arbitra. Arbiter PCI GNT REQ Urządzenie PCI GNT REQ Urządzenie PCI GNT REQ Urządzenie PCI GNT REQ Urządzenie PCI