باس هاي كامپيوتر PC Buses

كامپيوتر ديتاهاي خود را از طريق باس bus ارسال و دريافت مي كند . bus هابه دو نوع زير تقسيم مي می شوند :

1. باس سيستم كه حاوي CPU و RAM مي باشد .

2. I/O باس ها كه ارتباط بين CPU و اجزاي ديگر كامپيوتر مي باشند .

 

system bus يك باس مركزي است و در ضمن به باس هاي I/O نيز مرتبط است . I/O باس ، ديتاها را منتقل مي كنند و تمامي وسايل و ديوايس هاي ورودي خروجي را به CPU و RAM متصل مي كند منظور از I/O مجموعه اجزايي است كه ديتاها را دريافت يا ارسال می کند مثل كليه ديسك درايوها مانيتور كيبورد و ...

 

در مجموعه جديد pentium دو تا سه تفاوت اساسي بين I/O باسها می باشد:

1. باس ISA قديمي ترين ‚ ساده ترين ‚ كم سرعت ترين باس موجود در جهان

2. باس PCI سريعترين و پرسرعت ترين و قوي ترين باس .

3. باس USB جديدترين باس .

 

باس هاي بنيادي PC

 

SYSTEM BUS : سيستم باس وظيفه اتصال RAM و CPU را دارد و شايد هم بافر حافظه L2-cache . باس هاي ديگر از اين باس منشعب مي شوند . باس سيستم روي مادربرد قرار دارد و  براي تطبيق خصوصيات CPU می باشد. اهميت سيستم باس را تكنولوژي پردازشگر تعيين مي كند. در حال حاضر پيشرفت تكنولوژي زيادي بر مادربردها به وجود مي آيد تا سرعت ترافيك را افزایش دهد . باس سيستم سريعتر ، سيستم الكترونيكي بهتري را مي خواهد متوجه مي شويد كه سرعت باس سيستم بستگي به سرعت CPU دارد در ابتدا بعد از نسل چهارم CPU 80486DX2-50 يا استفاده كنندگان از doubled clock speeds كه به CPU يك clock  بالاتر داخلي بر اساس فركانس داد  و clock هاي بسامدي خارجي از باس سيستم استفاده مي كنند از نصف بسامد داخلي  استفاده مي كنند ، یعنی 66 MHz bus  . بعد از آن براي مدت زيادي سيستم هاي pentium از باس هاي 66 يا 60 استفاده مي كردند .

سرعت 100 MHz bus براي سيستم باس در سال 1998 طراحی شد . گرچه صعود از 66 به 100 مگاهرتز كه بزرگترين فشار و فشردگي روي سوكت 7 CPU و برد هاست . در مدلهاي pentium دو حدودا هشتاد درصد ترافيك در SEC مدل است كه از دو كش L1 و L2 استفاده مي كند . چيپ ست هاي اينتل از نوع 820 , 815 كه در pentium سه با RAM  ، 133 MHZ مثل چيپست هاي گوناگون VIA است . معماري باس هاي Athlon AMD عوض شده است كه اصولا يك سيستم باس ديگه نيست . از اين رو چيپ ست هاي آتلون با انواع گوناگوني از RAM ها استفاده مي كنند .

 

باس هاي جديدتر :

تا اينجا در مورد AMD Athlon ها گفتيم سيستم باس ها در مادربردهاي جديد باز هم فراتر رفته اند مثلا باس RAM كلا از باس سيستم جدا شده است كه اين عمل باعث افزايش پهناي باند ميان CPU و RAM مي شود و اينتل از Rambus استفاده مي كند كه با سرعت 400 MHZ كار مي كند مثل PC2100 RAM و DDRAM هم با سرعتي حدود 200 , 266 و 333 MHZ استفاده مي كند

 

مقدمه اي بر باسهاي ورودي و خروجي :

اولين باس روي سيستم system bus مي باشد كه وظيفه ارتباط بين CPU و RAM را داراست . كه در طراحيهاي قبلي به باس هاي محلي يا local bus گفته ميشد . و در طراحي هاي جديد اين باس ها به front side bust يا FSB معروف می باشند .

نوعي از باس محلي سرعت و پهناي ارسال اطلاعات در آن به CPU متصل مادر برد بستگي دارد . مثلا يك باس 64 bits و سرعت 66 , 100, 133 مگاهرتز دارد . البته در زمانهاي قديم جالب است بدانيد كه كامپيوتر ها فقط يك باس داشتند و اين باس وظيفه ارتباط بين CPU و RAM , I/O Units داشتند .

يك IO/BUS سيپس سو را به ديگر اجزاي كامپيوتر متصل مي كند البته جز RAM . و ديتاها برروي اين باس ها جابجا مي شوند . وسرعت آنها هميشه كمتر از باس هاي سيستم می باشد.

 

ISA BUS يك باس قديمي و ضعيف كه خيلي زود از چرخه توليد دور شد .

PCI BUS يك باس جديد و سرعت زياد

USB BUS مخفف Universal Serial Bus يك باس جديد البته با سرعت كم است .

AGP BUS كه منحصرا براي كارتهاي گرافيكي كاربرد دارد و روي مادربرد باس سيستم به يك چيپ كنترل كننده ختم مي شود . كه نقش پل را براي ورودي خروجي ها دارد . به صورت فيزيكي يك I/O BUS شامل ترک هايي می باشد كه بر روي مدارهاي برد هستند . اين ترك ها كاربرد زير را دارند .

Data Tracks كه باعث تبادل بيتها در يك لحظه هستند .

Address Tracks كه مشخص مي كند كه كدام ديتا به كجا برود .

و تركهاي ديگري براي ساعت . ولتاژ و سيگنالهاي مميزي و غيره ...

وقتي ديتاها به يك باس منتقل مي شوند بايد با يك رسيور تامين شوند. بنابراين هر ديوايس روي باس داراي يك ادرس هست . همينطوز RAM هم به بخشهاي مختلفي تجزيه مي شود كه حاوي هر كدام از اين ادرسهاست . قبل از ارسال ديتا يك عدد به ترك ادرس ويژه فرستاده مي شود تا بگويد كه ديتا بايد به كجا برود .

 

پهناي باند باس :

به تعداد ديتاهايي كه منتقل ميشوند مشخص مي شود كه گنجايش تبادل اطلاعات چقدر است . مثلا باس ISA خيلي اروم هست چون 16 تا ديتا ترك بيشتر نداره . در پي سي هاي نوين 32 بيتس در يك تيك زماني فرستاده مي شود . و براي ايزيا باس ها مثلا 32 بيت بايد به دو بخش تقسيم شوند 16 بيت 16 بيت . و اين باعث تاخير در تبادل اطلاعات مي كند .

Wait states

يك وقفه كوتاه هستند . اگر اداپتور ايزا نتواند ديتاهاي ورودي را كنترل كند به سبب زياد بودن كنترلر ان يك wait states به cpu ميفرستد . كه مثلا به cpu ميگويد يك ثانيه صبر كن ببينم دارم چه غلطي ميكنم ! و اما بعدي هم سيكناالهاي IRQ هست كه مثلا به سي پي يو ميكه جان بچه ات حواست به منم باشه !.

Usb 2.0 سال 2001 راه افتاد و پهناي باندش از نوع سري هست . 12-40 MBps

Firewire سال 1999 امد سرعت 80 mbps

PCI intelligent سرعت 132 MBPS پهناي 32 بيت .

ISA 8 مگابايت در ثانيه


باس ISA همزمان با CPU كار ميكنه . باس ايزا گنجايش انتقال 8 مگابايت در ثانيه رو داره . اگر چه اسما انقدر هست و در واقع 1-2 مگابايت رو بيشتر انتقال نميده .

ISA باس دو نوع هست . باس داخلي كه مثل پورت ها كار ميكنه مثل كيبورد و درسك درايو و سريال و پارالل پورت ها و نوع دومي خارجي هست كه كه به يه اداپتور 16 بيتي متصل هست .

اسلاتهاي isa بيشتر براي soundblaster 16 بيتي كاربرد دارد .

يه مقايسه بين باس ISA و PCI بكني ميبيني كه سرعت انتقال به ترتيب 371 ns , 30 ns هست اولي16 بيت و دومي 32 بيت هست .

يه مشكل ديگه اي هم كه داره اينه كه باس ايزا يه ريزه گيج هست بنابراين cpu بايد كنترل تبادل اطالاعات اين بنده خدا رو بر عهده بگيره . و تا وقتي ديتا به مقصد نرسد سي پي يو نمي تواند ديتا ديگه رو بر عهده بگيرد . اين باس با IRQ و DMA هم مشكل داره چون براي هر ديوايس يك IRQ و يك كانال DMA جداگانه نياز دارد .

اگه يه وقتي شنيديد ميگن MCA EISA VLB بدونيد كه اينها بعد از ISA امدند
اين باس بر خلاف قبلي كه در موردش صحبت كرديم سرعت بالايي دارد . در سال 1990 وارد بازار شد مخفف كلمه Peripheral Component Interconnect ساخت شركت intel امروزه در تمامي سيستم هاي كامپيوتري براي اتصال اداپتور ها يي مثل كنترل كننده هاي شبكه و كارتهاي گرافيكي و كارتهاي صوتي به كار ميرود

البته بعضي كارتهاي گرافيكي از باس AGP استفاده ميكنند . كه بعدا اگه عمري بود توضيح ميدم . عملا يك باس PCI پهناي عبور 32 بيت داده رو در خودش داره اما در عمل ميتونه 64 بيت هم داده از خودش عبود بدهد . اگر در 33 مگاهرتز اجرا شود مي تواند پهناي ماكسيموم 132 mbps رو هم عبور بده . در ضمن با انواع پروسسور 32 بيت و 64 بيت هم سازگاري دارد . در ضمن اين باس با isa هم سازگاري دارد و مي تواند در برابر سيگنال هاي ايزا واكنش نشان دهد و IRQ هاي مشابهي داشته باشند .

باس PCI با اجزاي وابسته به CPU مي تواند از طريق بافرينگ ارتباط برقرار كند يعني CPU مي تواند ديتاها را به بافر ارسال كند بعد از ان براي انجام كارهاي ديگر اقدام كند و باس اطلاعات انتقالي بعدي را به tempo خودش منتقل كند . برعكس اداپتور هاي PCI مي تواند ديتاها را به بافر منتقل كنند صرف نظر از اينكه ايا cpu ازادي عمل براي پردازش انها دارد يا نه . كه در صفي از اطلاعات قرار ميگيرند تا وقتي كه باس سيستم بتواند انها را به cpu منتقل كند . در شرايط بهينه باس pci 32 بيت را در دو يك تيك زماني عوض مي كند البته گاهي به دو تيك زماني نياز دارد .

بدين سبب يونيت هاي pci به صورت غير همزمان عمل ميكنند . بنابراين بر خلاف vl bus يك باس محلي بدقلق نيست . در اخر pci يك باس هوشمند نسبي براي ايجاد ارتباط با اجزا محيطي درست مي كند .در سيستم هاي مدرن باس هاي PCI مثل ISA ها به دو صورت زير مي توانند قرار بگيرند :

باس PCI داخلي كه با كانال EIDE مادربرد ارتباط برقرار مي كند

باس توسعه يافته كه عموما 3-4 ايلات براي اداپتور PCI دارد .

باس PCI به هر حال به صورت پيوسته توسعه بيشتري پيدا مي كند . كه هم اكنون هم گرو ههاي زيادي هستند كه از پر اهميت ترين اين شركت ها به intel IBM apple و ديگران مي توان اشاره كرد .به زودي شاهد باس PCI با سرعت هاي بالاتر (66 MHz) و پهناي باند بيشتر (64 bit)_ خواهيم بود . گرچه انواع ديگري باس هم توليد شده اند كه يكي از انها براي مثال باس AGP ويدئويي مي باشد كه مخفف Accelerated Graphics Port مي باشد . كه AGP اساسا يك باس 66 mhz ‌مي باشد البته ورژن 2.1 ان را ميگم كه براي بالا بردن كيفيت هاي گرافيكي به كار ميرو د.

يك نوع ديگر از PCI-x مي باشد كه به نام پروژه اول معروt است براي واحدهاي ورودي خروجي كه پهناي باند 1 gb در ثانيه را با باس 64 بيتي و سرعت 133 مگاهرتز ساپورت مي كند .