Архітектура сучасної системи введення-виведення

Якщо звернутися до деякого узагальнення структури СВВ сучасного комп'ютера, то можна зробити наступні висновки:

· Через 20-25 років конструктори ЕОМ знову прийшли до многомагістральной структурі СВВс радіально-магістральними інтерфейсами ПУ, тобто зробили крок назад до ЕОМ серії IВМ і їм подібним.

· Будь-хто шини системи введення-виведення об'єднуються в єдину транспортну систему передачі інформації за допомогою спеціальних пристроїв: мостів, хост - контролерів, хост - адаптерів, хабів.

Хаб - спеціальний пристрій, що забезпечує передачу даних між підключеними до нього шинами.

Хост (хост-адаптер) - засіб сполучення інтерфейсу з системною шиною. Хостом називають також комп'ютер з хост - адаптером.

Всі шини систем введення-виведення об'єднуються в єдину транспортну середу передачі інформації за допомогою спеціальних пристроїв: мостів і контролерів вводу-виводу.

Міст - пристрій, що застосовується для об'єднання шин, що використовують різні або однакові протоколи обміну. Міст - це складний пристрій, яке здійснює не тільки комутацію каналів передачі даних, але і проводить управління відповідними шинами. У структурі комп'ютера, що використовує шину РСІ, застосовуються три типи мостів.

Міст шини (РСI Bridge), що виробляє підключення шини РСI до інших шинам, наприклад, ISA або ЕISA. Слід зазначити те, що шина ISA присутній у всіх структурах систем введення-виведення. Це обумовлено прагненням користувачів зберегти спадкоємність нових комп'ютерів з раніше створеними і широко поширеними апаратними та програмними засобами.

Головний міст (Host Bridge), що з'єднує шину РСІ з системною шиною, крім того, цей міст містить контроллер ОЗУ, арбітр і схему автоконфігурації. Спеціальний робочий міст (Peer-to-Peer) для з'єднання двох шин РСI між собою. Це робиться для збільшення числа пристроїв, що підключаються до шини.

Контролер введення-виведення управляє обміном інформацією з ПУ. Він практично являє собою міст між шиною вводу-виводу і інтерфейсом ПУ. У контролер введення-виведення можуть входити спеціальні схеми-адаптери, призначені для перетворення уявлення і швидкості передачі інформації.

Для управління шинами і забезпечення виконання функцій інтерфейсів, що входять в систему введення-виведення, застосовуються спеціальні контролери і схеми. До них можна віднести контролери переривань і прямого доступу, таймер, годинник реального часу, буфери шин даних, дешифратори, мультиплексори, регістри та інші логічні пристрої.

У перших комп'ютерах, побудованих з використанням мікропроцесорів, контролер та інші пристрої будувалися на базі набору інтегральних схем малої, середньої та великої ступеня інтеграції. Адаптери, таймер і ін. Випускалися у вигляді окремих мікросхем.

З підвищенням продуктивності комп'ютерів і збільшенням ступеня інтеграції всі перераховані вище пристрої та схеми стали об'єднуватися в мікросхеми зі надвеликої ступенем інтеграції, утворюючи спеціальні набори інтегральних схем, званих «чіпсет» (ChipSet).

В даний час управління потоками переданих даних проводиться за допомогою мостів і контролерів, що входять в ChipSet. Саме ChipSet визначає основні особливості архітектури комп'ютера і, відповідно, досягається рівень продуктивності в умовах, коли лімітуючим фактором стає процесор, а його оточення - пам'ять і система введення-виведення.

Для комп'ютерів середнього класу, що використовують процесори Celeron, Pentium II і Pentium III, фірма Intel випустила чіпсет з новою архітектурою i810 з трьох мікросхем.

Особливості чіпсета цього типу:

§ в чіпсеті є три мікросхеми - хаби, які об'єднуються не за допомогою повільної шини PCI, як в попередніх розробках, а за допомогою спеціальної внутрішньої шини, що працює на частоті 266 МГц;

§ відсутність шини PCI, як внутрішньої шини, для чіпсета. Вона є зовнішньою шиною, подібної ISA.

Архітектура сучасної системи введення-виведення

Мал. 6.1. Система введення-виведення на основі чіпсета i810.

Цей чіпсет має наступні характеристики:

§ підтримка однопроцессорной конфігурації;

§ системна шина 66 і 100 МГц 64 розряду;

§ інтерфейс пам'яті SDRAM на 100 МГц;

§ інтегроване 2Д / 3Д графічне ядро;

§ підтримка шини PCI на 33 МГц, сумісною зі специфікацією версії 2.2 з числом слот 4 або 8;

§ інтегрований IDE контролер з підтримкою Ultra ATA / 66;

§ підтримка інтерфейсу LPC (Low Pin Count), шина 4 біта, 33 МГц, замінює ISA при підключенні контролера гнучкого диска і портів введення-виведення;

Планується випуск наступних версій даного типу чіпсетів на основі 2 мікросхем з перспективою переходу на 1 НВІС.

Як випливає з вищевикладеного, системи введення-виведення є головними засобами, що дозволяють реалізувати потенційні можливості центральних процесорів. Демпфіровать різницю в швидкості роботи процесорів та ОЗУ.

Схожі статті