Как найти разрядность шины

Как определить разрядность шины материнской платы

Что такое разрядность системной шины?

Системная шина. … Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна: 64 бит ⋅ 1064 МГц = 68096 Мбит/с ≈ 66 Гбит/с ≈ 8 Гбайт/с .

Что такое частота и разрядность системной шины?

Главными характеристиками шины являются ее разрядность и частота работы. Частота шины — это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и системной шиной компьютера. Естественно, чем выше разрядность и частота системной шины, тем выше производительность процессора.

Как определить разрядность шины данных?

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники.

Что такое разрядность шины?

Разрядность (битность) в информатике — количество разрядов (битов) электронного (в частности, периферийного) устройства или шины, одновременно обрабатываемых этим устройством или передаваемых этой шиной.

Что такое шина на материнской плате?

Внутренняя шина подключает все внутренние компоненты компьютера к материнской плате (и, следовательно, к процессору и памяти). Такой тип шин также называют локальной шиной, поскольку она служит для подключения локальных устройств. Внешняя шина подключает внешнюю периферию к материнской плате.

Что такое шина FSB?

Front Side Bus (FSB, системная шина) — шина, обеспечивающая соединение между x86/x86-64-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами. … Микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру, который обычно называют «северным мостом», (англ. Northbridge).

Как узнать FSB материнской платы?

Коэффициент умножения, на основании которого производится расчет конечной тактовой частоты процессора, методом умножения частоты шины (FSB) на коэффициент (множитель). Например, частота шины (FSB) составляет 200 МГц, а множитель равен 20, получаем тактовую частоту процессора: 200 * 20 = 4 ГГц.

Как вычислить количество адресуемых ячеек памяти?

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (количество однобайтовых ячеек ОП, которые могут иметь уникальные адреса). Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле: N=2i , где i — разрядность шины адреса.

Что больше частота процессора или частота системной шины?

В случае процессора Intel Pentium 4 частота системной шины ровно в четыре раза больше частоты FSB. Поэтому если частота FSB составляет 100 МГц, то частота системной шины 400 МГц, если же частота FSB равна 133 МГц, то частота системной шины соответственно 533 МГц.

Для чего используется шина данных?

Шина данных — часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами компьютера. … На материнской плате шина может также состоять из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников (например, в архитектуре IBM PC).

Как влияет разрядность шины памяти видеокарты?

Ширина шины является важным параметром в производительности видеокарты. Измеряется в битах. Большая битность шины памяти позволяет передавать большее количество информации в единицу времени из видеопамяти в графический процессор и обратно, что обеспечивает большую производительность видеокарты.

Что такое разрядность шины памяти видеокарты?

64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 bit. Шина памяти видеокарты – это канал соединяющий память и графический процессор видеокарты. От ширины шины памяти зависит, сколько данных обработает видеокарта за единицу времени.

Что лучше 128 или 256?

Наибольшей популярностью пользуются шины памяти 128 bit. Если у видеокарты шина 256 бит, частота памяти 2200 Мгц, то пропускная способность равна: 256 бит/8 * 2200 Мгц = 70.4 GB/s.

Как называется шина предназначенная для соединения внешних устройств с компьютерами?

Шина, связывающая только два устройства, называется портом. На рис. 1 дана структура шины. Шина имеет места для подключения внешних устройств – слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.

Какие бывают шины в компьютере?

• Шина ISA.
• Шина MCA.
• Шина EISA.
• Шина VESA.
• Шина PCI.
• Шина AGP.
• PCI-Express.
• PC Card.

Для чего предназначена шина ввода вывода?

Локальная шина ввода-вывода: Эта быстродействующая шина ввода-вывода используется для подключения быстрых периферийных устройств к памяти, чипсету и процессору. Такую шину используют видеокарты, дисковые накопители и сетевые интерфейсы.

Блог о Linux и Windows

Записки по настройке Debian Ubuntu и Microsoft Windows

Ликбез по материнским платам.

Материнская плата (системная плата, mainboard, motherboard, «мамка», «мать») основная плата персонального компьютера (PC), с которой непосредственно (или через «посредников») связаны все устройства PC.

Форм-фактор – это, по сути дела, стандарт, определяющий размеры материнской платы, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а так же тип разъема для подключения блока питания.

Подавляющее большинство персональных компов имеют форм-фактор материнской платы АТХ (разновидности Mini-ATX, Micro-ATX, Flex-ATX)

Этот стандарт разработан компанией Intel в 1995 году Стандарт предусматривает: материнские платы должны иметь порты ввода/вывода в как бы одном блоке в верхнем левом углу. Эта сдвоенная панель имеет размеры 15,4х4,4см. Кроме этого, изменилось расположение процессорного гнезда, разъемов IDE и слотов оперативной памяти, разъем подключения блока питания предотвращающий неправильное подключение электропитания. Малое количество шлейфов способствует лучшей циркуляции воздуха в корпусе. Размеры плат форм-фактора АТХ — 30,5х24,4 см. Впоследствии появились уменьшенные версии материнских плат АТХ: Mini-ATX – 28,4х20,8 см, Micro-ATX – 24,4х24,4 см и Flex-ATX – 22,9х20,3 см.

Элементы составляющие материнскую плату:

Чипсет (Chip Set) — набор микросхем. Это несколько микросхем, основной целью которых является логическая организация взаимодействия между устройствами компьютера по приему, обработке и передаче какой-либо информации. Чипсет включает: контроллер шин, генератор тактовой частоты, системный таймер, контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти, CMOS.

Внешне микросхемы чипсета выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен.

Именно чипсет определяет функциональные возможности платы: типы поддерживамых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п. На одном и том же наборе выпускается несколько моделей системных плат, которые отличаются производителем, функциональностью, производительностью и конечно ценой.

В настоящий момент набор системной логики (чипсет) состоит из двух микросхем (еще говорят: имеет двухуровневую архитектуру): North Bridge (северный мост) и South Bridge (южный мост). North Bridge, кроме всего прочего, содержит: кэш, контроллеры оперативной памяти (ОЗУ), осуществляет взаимодействие между шиной процессора и шинами PCI, AGP. Частота работы этой микросхемы равна тактовой частоте материнской платы. Современные North Bridge работают на высоких тактовых частотах и поэтому в последнее время дополнительно оборудуются устройствами охлаждения (чаще всего радиатор, однако отдельные образцы имеют элемент принудительного охлаждения – вентилятор).

South Bridge является более медленной микросхемой. Этот компонент отвечает за работу шины ISA (в наличии имеется контроллер прямого доступа и контроллер прерываний этой шины), контроллеров IDE и USB, а также реализует функции памяти CMOS и часов и т. д. Следует отметить, что один и тот же тип микросхемы South Bridge может использоваться, как правило, в нескольких наборах системной логики, то есть может работать с несколькими типами North Bridge.

На данный момент чипсеты выпускают Intel, VIA Technologies, SiS и Nvidia.

Socket (сокет) разъем для крепления процессора. Разновидности применяемые в настоящее время:

1. Для процессоров AMD: Socket A (Socket 462) – вымирающий вид, Socket 754, Socket 939 и Socket 940 (широкого распространения не получил).

2. Для процессоров Intel: Socket 478 и Socket LGA 775

Число показывает количество гнезд (на мат. плате) и количество штырьков (на процессоре), которыми они объединяются. Особенностью Socket LGA 775, является, то что штырьки и гнезда расположены наоборот – штырьки на мат. плате, а гнезда на процессоре.

CMOS — это Complementary Metal-Oxide-Semiconductor.

Сия технология позволяет создавать более экономичные микросхемы. Эффект экономии достигается за счет уменьшения потребления энергии, что позволяет использовать в качестве питающего элемента батарейку не большой емкости.

Назначение — хранение настроек BIOS, которые можно менять с помощью программы Setup. Хранение настроек даже при длительном НЕ включении питания осуществляется за счет небольшой батарейки, расположенной неподалеку.

Благодаря программе Setup можно изменить параметры конфигурации системы, настроить работу некоторых устройств, защитить компьютер от несанкционированного включения и так далее.

Полное название БИОСа – ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input/Output System – только для чтения основная система ввода/вывода). По-русски это будет – ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство).

Назначение — ПЗУ является связующим звеном, между операционной системой и железом. Не будь ROM BIOS, то операционная система (ОС) была бы через чур привязана к аппаратным средствам и полностью бы от них зависела. А это ни есть хорошо — подгонять операционную систему под каждую конфигурацию аппаратных средств. Любая система укомплектована своей ROM BIOS, а поскольку операционные системы имеют единый интерфейс для работы с различной аппаратурой, то проблем в несовместимости hardware (аппаратной, «железной» части) и software (программная часть), как правило не происходят, так как между ними как раз и стоит BIOS.

Каждая материнская плата оснащена микросхемой BIOS, которых существовало четыре типа:

1. ROM (Read Only Memory) или ПЗУ;

2. PROM (Programmable ROM) или ППЗУ (Программируемое ПЗУ);

3. EPROM (Erasable PROM) или СППЗУ (Стираемое ППЗУ);

4. EEPROM (Electrically EPROM) или ЭСППЗУ (Электронно – Стираемое ППЗУ), второе название – flash ROM.

Три первых присоединились к динозаврам, осталась только

Основное преимущество этих микросхем заключается в том, что для перепрограммирования не требуется их снятия с материнской платы и не требуется никакого дополнительного оборудования. Уже с 1994 года почти все системные платы оснащаются flash ROM, а на данный момент времени другого BIOS и не встретишь.

По сути дела это набор драйверов (драйвер – программа управления устройством), обеспечивающих работу системы при запуске компьютера или при загрузке в безопасном режиме. Дело в том, что когда Вы включаете комп, то еще до загрузки операционной системы можно управлять им с клавиатуры, видеть все действия на мониторе. Кроме этого, если Вы загружаетесь в безопасном режиме, то отказываетесь от драйверов операционной системы и в работе остаются только драйвера BIOS.

При использовании скажем ОС Windows XP после ее загрузки, она берет на себя практически все функции БИОС, а сам БИОС служит лишь для начальной загрузки.

Основные производители ROM BIOS – Phoenix Technologies, и AMI (American Megatrends, Inc).

Шины – магистрали осуществляющие передачу сигналов между устройствами. Однако устройства подключаются не непосредственно к шинам, а к разъемам (слотам), и уже разъемы (слоты) осуществляют подключение к шинам. Разъемы (слоты) – можно охарактеризовать как интерфейс шины.

Существует три основных показателя работы шины. Это тактовая частота, разрядность и скорость передачи данных.

Работа любого цифрового компьютера зависит от тактовой частоты, которую определяет кварцевый резонатор. Он представляет собой оловянный контейнер в который помещен кристалл кварца. Под воздействием электрического напряжения в кристалле возникают колебания электрического тока. Вот эта самая частота колебания и называется тактовой частотой. Все изменения логических сигналов в любой микросхеме компьютера происходят через определенные интервалы, которые называются тактами. Отсюда сделаем вывод, что наименьшей единицей измерения времени для большинства логических устройств компьютера есть такт или еще по другому – период тактовой частоты. Проще говоря – на каждую операцию требуется минимум один такт (хотя некоторые современные устройства успевают выполнить несколько операций за один такт). Тактовая частота, применительно к персональным компьютерам, измеряется в МГц, где Герц – это одно колебание в секунду, соответственно 1 МГц – миллион колебаний в секунду. Теоретически, если системная шина компьютера работает на частоте в 100 МГц, то значит она может выполнять до 100 000 000 операций в секунду. К слову сказать, совсем не обязательно, что бы каждый компонент системы обязательно что-либо выполнял с каждым тактом. Существуют так называемые пустые такты (циклы ожидания), когда устройство находится в процессе ожидания ответа от какого либо другого устройства. Так, например, организована работа оперативной памяти и процессора (СPU), тактовая частота которого значительно выше тактовой частоты ОЗУ.

Фактическая частота шин современных плат находятся в пределах 133-200 Мгц, а эффективная частота (кратное умножение фактической) на уровне 533-1066 Мгц. Именно эффективную частоту указывают в спецификациях и прайс листах.

Разрядность

Шина состоит из нескольких каналов для передачи электрических сигналов. Если говорят, что шина тридцатидвухразрядная, то это означает, что она способна передавать электрические сигналы по тридцати двум каналам одновременно. Здесь есть одна фишка. Дело в том, что шина любой заявленной разрядности (8, 16, 32, 64) имеет, на самом деле, большее количество каналов. То есть, если взять ту же тридцатидвухразрядную шину, то для передачи собственно данных выделено 32 канала, а дополнительные каналы предназначены для передачи специфической информации. Актуальные шины на данный момент 32 и 64 разрядные, также существуют 128 разрядные (например для процессора Intel Itanium).

Скорость передачи данных

Она высчитывается по формуле:

тактовая частота шины * разрядность шины = скорость передачи данных

например: 133*64=8512 Мбит/сек или 1064 Мбайт/сек (8512/8 т.к. 1 байт=8 бит).

Однако это чисто теоретически, а как известно теория и практика часто расходятся.

За работой каждой шины следят специально для этого предназначенные контроллеры. Они входят в состав набора системной логики (чипсета).

Шины материнской платы существующие в настоящее время:

1. FSB (Front Side Bus) — системная шина, считается основной. По этой шине передаются данные между процессором и оперативной памятью, а также между процессором и остальными устройствами персонального компьютера. Вышеприведенные частоты – это частоты именно FSB, так же FSB является процессорной шиной, процессор имеет такую же частоту и разрядность (с одной оговоркой: процессор использует множитель, который «умножая» частоту FSB и выдает частоту процессоры в несколько гига герц (1 Ггц=1024 Мгц).

2. PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных компонентов). Корнями уходит в далекий 1992 г., родителем сего творения стала не мало известная Intel

Тактовая частота PCI может быть равна или 33 МГц или 66 МГц. Разрядность – 32 или 64. Скорость передачи данных – 132 Мбайт/сек или 264 Мбайт/сек. Стандартом PCI предусмотрены три типа плат в зависимости от питания:

1. 5 Вольт – для стационарных компьютеров

2. 3,3 Вольт – для портативных компьютеров

3. Универсальные платы могущие работать в обоих типах компьютеров.

За бесконфликтную работу шины PCI отвечает чипсет, а точнее North Bridge. Но на PCI жизнь не остановила своего течения. Постоянное усовершенствование видеокарт привело к тому, что физических параметров шины PCI стало не хватать, что и привело к появлению AGP. Но это для видеокарт. Для остальных же плат расширения (звуковые карты, внутренние модемы и прочее), производительности PCI вполне достаточно и по сегодняшний день. Разъемов (слотов) PCI на мат. плате обычно от 3до 5. Современным воплощением шины PCI стали PCI Express x16 (вытесняет AGP, высокоскоростная шина предназначена для поддержки видеокарт), PCI Express x4, PCI Express x1

3. AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт)

На материнской плате этот порт существует в единственном виде. Ни физически, ни логически он не зависит от PCI. Первый стандарт AGP 1.0 появился в 1996 году благодаря инженерам все той же Intel.

Тактовая частота от 66,66 до 90 МГц, Сейчас существуют шины AGP с режимом сигнализации 4х и 8х, рабочее напряжение равное 1,5 В.

Режимы 4х и 8х означают что передача данных происходит четыре и восемь раза за каждый цикл (такт) соответственно (основной (базовый) режим AGP называется 1х, так же был вариант 2х, но и первый и второй найти уже можно только в музеях .

Разрядность (ширина) шины AGP – 32 бита. Большим достижением AGP является возможность получить быстрый доступ к оперативной. Как было сказано выше на смену ей приходит PCI Express x16

4. USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная магистраль (шина)- интерфейс для подключения различных внешних устройств. Поддерживается горячее (на ходу, не выключая комп.) подключение/отключение и питание от шины. Функционирует на скоростях 1.5 Мбит/с, 12 Мбит/с и 480 Мбит/с (последнее для версии 2.0)

В настоящее время существуют две разновидности USB – USB 1.1 и USB 2.0, вторая более современная, может работать с устройствами поддерживающими USB 1.1, но не наоборот. Правило совместимости «сверху вниз» присуще практически для всех шин).

IDE (Integrated Device Electronics) – интегрированная в устройство электроника. Интерфейс для подключения жестких дисков. Доживает свой век, на смену приходит SATA (Serial Advanced Technology Attachment — высокоскоростной последовательный интерфейс, предназначенный для устройств хранения информации.

Слоты памяти.

Если не обращаться к музейным экспонатам, то сейчас использует два вида разъемов для памяти DIMM и RIMM, исходя из того, что память предназначенная для RIMM (Rambus Inline Memory Modules) из за своей стоимости широкого распространения не получила, остается лишь DIMM (Dual In-line Memory Module — Модуль памяти с двусторонним расположением выводов). Именно на плечи данного слота и пало нелегкое бремя поддержки памяти типа SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки (работа памяти синхронизирована с шиной), DDR (Double Data Rate) SDRAM (изредка можно встретить такую аббревиатуру SDRAM 2), и наконец третьего вида памяти DDR2.

Разъем имеет 184 контакта и 168 для устаревшей SDRAM, рабочие частоты шины – это частоты FSB.

Источник

Что называют шинами процессора?

Ш инами процессора называются специальные линии, которые обеспечивают обмен информацией между ним и всеми остальными компонентами компьютера. Шины подразделяются на несколько видов. Давайте рассмотрим каждый вид в отдельности.

За копирование данных между регистрами процессора и оперативной памятью отвечает шина данных.

Чтобы процессор имел возможность считывать данные из « оперативки » у него имеется специальная адресная шина. Через эту шину процессор указывает ОЗУ адрес той ячейки, информация из которой нужна ему в данный момент, чтобы оперативная память считала её и передала ему.

Адресная шина это дорога с односторонним движением, так как она служит для передачи сигналов только от процессора к ОЗУ, но не обратно.

Чтобы процессор имел возможность обрабатывать информацию ему необходимо знать, что делать с байтами данных, которые на данный момент присутствуют в его регистрах. А для этого ему нужно передавать команды, именно этой цели служит шина команд.

Все команды поступают в процессор от « оперативки » из тех областей, где базируются программы. Все команды передаются в виде байтов – простые занимают всего 1 байт, но есть и такие, для передачи которых нужно занять несколько байтов.

Каждая шина — это как отдельный канал, который служит для скоростного обмена информацией с процессором .

Количество бит данных, которые можно передать за единицу времени определяют разрядность шины, а от разрядности зависит её пропускная способность. Разрядность разных шин может быть различной, чаще всего различается разрядность у адресной шины и шины данных.

В современных материнских платах чаще всего применяются 32 и 64-разрядные шины данных и 32-разрядная адресная шина. От разрядности адресной шины зависит объём адресного пространства – количество ячеек памяти, которые может занять процессор.

Разрядность шин определяет величину такого параметра как разрядность процессора.

Разрядность шины

Delphi site: daily Delphi-news, documentation, articles, review, interview, computer humor.

Важнейшей характеристикой шины является ее разрядность (иногда говорят ширина шины), которая определяется количеством данных, параллельно «проходящих» через нее. Здесь и в самом деле напрашивается прямое сравне ние с автобусом (bus — автобус, шина). Чем больше в автобусе посадочных мест, тем больше людей можно в нем перевезти.

Примечание Здесь и далее в книге под разрядностью шины понимается разрядность шины данных.

Первая шина ISA для IBM PC была 8-разрядной, т. е. по ней можно было одновременно передавать лишь 8 бит. Шина ISA — 16-разрядная, а шины ввода/ вывода VLB и РС1- 32-разрядные. Системные шины современных PC на базе процессоров, начиная с пятого и шестого поколения, — 64-разрядные. В современных видеоадаптерах, которые представляют собой специализированный компьютер, разрядность шины данных может достигать 512 и 1024 бит.

Разрядность шины или битность: что это и на что влияет в видеокарте?

Приветствую, дорогие друзья! А вы уже читали публикацию о том, из чего состоит современная видеокарта для ПК? Если еще нет, советую незамедлительно ознакомиться для более глубокого понимания сегодняшней темы.

Вероятно, вы уже слышали о таком параметре, как разрядность шины памяти на видеокарте, что это такое, на что влияет, как узнать или посмотреть и можно ли ее как-нибудь изменить, вы узнаете из этой статьи.

Понятие разрядности

Вероятно, вы уже знаете, как устроена видеокарта, поэтому сильно углубляться в эту тематику я не буду. Графический процессор и видеопамять – отдельные блоки, каждый из которых выполняет свою задачу. Для обмена данных они связаны между собой специальной шиной. Естественно, как любая электроника, у этого компонента есть определенные ограничения.

В этом случае производительность видеокарты в целом, ограничена пропускной способностью канала, или битностью. Чаще всего в продаже можно найти графические ускорители со следующей производительностью:

• Бюджетные – 64 бит;
• Среднего класса – 128, 192 или 256 бит;
• Топовые – 256 бит или 512 бит.

От разрядности, как и от некоторых прочих показателей, зависит конечная стоимость видеокарты. При прочих равных параметрах модель с большей битностью обойдется дороже, однако и производительность ее будут выше.

Можно компенсировать недостаток пропускной способности повышением частоты ядра и видеопамяти, для чего придется использовать более качественные компоненты. В итоге цена будет все равно выше.

Такое решение впервые применила компания AMD в линейке Radeon HD 5xxx (вероятно, вы о них слышали и раньше), которые на момент выпуска, продемонстрировали очень неплохие результаты.

Хочу также отметить, что по производительности видеокарта с памятью DDR5 и шириной канала 128 бит, не уступает устройству с шириной канала 256 бит, где используется память DDR3.

Самыми популярными сегодня являются карты среднего класса, с шириной канала 128 бит и 192 – их больше всего представлено на рынке. И да, можно собрать средний по параметрам игровой компьютер и на такой видеокарте, если на эту затею не хочется тратить слишком много денег.

Как узнать разрядность

Этот параметр указан в спецификации на видеокарту, которую всегда можно найти на сайте производителя. Кроме того, характеристику указывают в интернет-магазинах, да и на ценнике в оффлайновом магазине обычно тоже.

Если же вы хотите узнать разрядность, которая уже используется на вашем компьютере, самый простой способ – установить бесплатную утилиту GPU-Z. Интересующую характеристику можно найти во вкладке «Видеокарта», напротив пункта «Ширина шины».

Учитывайте, что программа не предназначена для разгона или проведения тестов – она только определяет заводские характеристики устройства.

Можно ли повысить эту характеристику

Увы, нет. Ширина шины – фиксированная величина, которая зависит от конструкции графического ускорителя. Но это совсем не означает, что нельзя разогнать по другим параметрам – многие модели поддерживают повышение частоты ядра и видеопамяти.

Для чего это делать? Рано или поздно наступает момент, когда видеокарта, которая прекрасно запускала любимые игры и необходимые программы, не вытягивает очередную новинку игропрома.

Вот, собственно, и все на эту тему. Теперь вы знаете, что значит понятие разрядности шины и за что отвечает эта характеристика. Тем, кто всерьез заинтересовался видеокартами. Также советую почитать статьи моего блога «Техпроцесс: его влияние и что это такое» и «Дискретная карта в ПК и что это такое».

А тем, кто уже направляется в магазин, с целью приобретения нового девайса, советую обратить внимание на Asus PCI-Ex GeForce GTX 1060 Dual 3GB (DUAL-GTX1060-O3G), с помощью которой можно комфортно поиграть во все современные игры.

Спасибо за внимание и до следующих встреч, друзья! Не забудьте поделиться этой публикацией в социальных сетях и подписаться на новостную рассылку.

Это продолжение “Цифровая электроника для начинающих”

В предыдущей главе я рассказывал про цифровую электронику и общее устройство микроконтроллера (МК). А также, что  он состоит из процессора, устройств ввода-вывода (УВВ) и устройства памяти. Но я практически ничего не сказал о том, как они общаются между собой. А это весьма важная тема, в которую я и посвящу тебя в этот раз. 

Шины и разряды

Как ты уже знаешь, вся информация в цифровой технике стараниями инженеров и математиков представляется в виде двоичных чисел, которые записываются с помощью всего двух цифр: “0” и “1”. Обычное десятичное число “3” в двоичной записи будет выглядеть как “11”, т.е. 3₁₀ = 11₂. Нижние индексы указывают в какой системе счисления записано число, т.е. 10 – десятичная, а 2 – двоичная. Одна цифра в двоичном числе называется разрядом. У разрядов есть старшинство. Самый правый разряд называется младшим, а самый левый – старшим. Старшинство разряда растет справа налево:

Двоичное число, состоящее из 8 разрядов называется 8-ми разрядным, из 16 – шестнадцатиразрядным и т.д. Разрядность двоичного числа имеет самое прямое отношение к взаимодействию между процессором, памятью и устройствами ввода-вывода.

Дело в том, что в твоем МК бегают такие же двоичные числа. Они ходят от памяти к процессору, от процессора назад к памяти или УВВ, а от последних к процессору. Бегают они естественно по проводам (в МК эти шины спрятаны внутри микросхемы). Каждый провод в определённый момент времени может передавать только один разряд со значением “0” или “1”. Поэтому, чтобы передать, к примеру, 8-ми разрядное число от процессора к памяти или назад понадобится минимум 8 таких поводов.

Несколько таких проводов, объединенных вместе называются шиной. Шины бывают нескольких видов: шина адреса, шина данных и шина управления. По шине адреса бегают числа, которые обозначают адрес ячейки памяти или устройства ввода-вывода, откуда ты хочешь получить или куда хочешь записать данные. А сами данные будут передаваться уже по шине данных. Это похоже на почтовую посылку. У посылки есть адрес и есть содержание. Так вот в микропроцессорной системе, каковой МК также является, адрес и данные передаются по разным путям, именуемым шинами.

Сколько проводов должно быть в шине?

Это напрямую зависит от конструкции процессора. Процессор может иметь 32-разрядную шину данных и 16-ти разрядное АЛУ. Такие случаи в истории процессоров и МК встречаются многократно. Поэтому разрядность процессора не определяет 100% разрядность шин данных и шин адреса. Всё зависит от конкретной конструкции.

На что влияет разрядность шины адреса

Самым главным, на что она влияет, является количество адресов, которые можно по ней передавать. Например, в 4-разрядной системе это будет всего 2⁴ = 16 адресов, в 64-разрядной числов сдресов будет уже 2⁶⁴=18 446 744 073 709 551 616. Таким образом, чем выше разрядность шины адреса, тем к больше объем памяти и больше устройств ввода-вывода, с которыми может работать процессор. Это важно.

На что влияет разрядность шины данных

Её разрядность определяет сколько данных процессор может считать за один раз. Чем выше разрядность, тем больше данных можно считывать за один раз. Её разрядность, как и разрядность шины адреса целиком определяется конструкцией конкретного процессора или МК. Но при этом всегда кратна восьми. Связано это с тем, что практически во всех устройствах памяти минимальной единицей информации является байт, т.е. двоичное число из 8-ми разрядов.

Зачем было нужно вводить ещё одно название: байт? Оно служит для обозначения количества информации. Если количество разрядов говорит просто о длине двоичного числа, то битность говорит о количестве информации, которую это число несет. Считается, что один разряд двоичного числа может передавать 1 бит информации. При этом биты группируются в байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.

Кстати, 1 байт = 8 бит, 1 килобайт = 1024 байтам, 1 мегабайт = 1024 килобайтам и т.д. Почему именно 1024? Все это связано с тем, что размер памяти всегда кратен степени двойки: 2³ = 8, 2¹⁰=1024. В свою очередь кратность двойке была выбрана благодаря тому, что она упрощает техническую реализацию устройств памяти. Устройство памяти представляет.

Алгоритм работы микроконтроллера

Давай теперь попробуем посмотреть как взаимодействует процессор с памятью и разберёмся зачем нужна шина управления. Любой процессор помимо выполнения арифметических и логических команд умеет делать ещё несколько важных операций: чтение из ячейки памяти, запись в ячейку памяти, чтение из порта ВВ, запись в порт ВВ:

• чтение из ячейки памяти
• запись в ячейку памяти
• чтение из порта ВВ
• запись в порта ВВ 

Для того, чтобы указывать какую из этих операций производить используется шина управления. По этой шине от процессора к памяти или портам ввода-вывода передаются сигналы:

RD (read)	сигнал на чтение
WR (write)	сигнал на запись
MREQ (memory request)	запрос обращения к памяти
IORQ (input/output request)	запрос обращения к портам в/в
READY	сигнал готовности
RESET	сигнал сброса

Когда процессору требуется обратиться к памяти он выставляет на шине управления сигнал MREQ, при этом будет выставлен одновременно с ним сигнал RD/WR. Если процессор будет писать в память, то выставляется сигнал WR, если чтение – RD. Тоже самое происходит, если процессор обращается к портам ввода-вывода.

А вот сигнал READY нужен для того, чтобы сообщить процессору, что чтение/запись завершены. Всё довольно просто. Если тебя одолевают вопросы почему несмотря на то, что и память и порты ввода-вывода, через которые подключены внешние устройства, не конфликтуют, то разгадка будет довольно простой. В каждый момент времени процессор обращается только к одному конкретному устройству: либо памяти, либо через порты к портам ввода-вывода. И шина управления обеспечивает правильное разделение доступа.

Все описанное – упрощенная модель микропроцессорной системы, каковой является и персональный компьютер, и микроконтроллер.

Теперь вырисовывается уточнение к алгоритму работу микроконтроллера, который я описывал в прошлой главе. Когда ты подаёшь питание на МК, то он выставляет сигнал на шине управления MREQ, RD, а на шине адреса адрес, по которому в ячейке памяти программ должна находиться первая команда его программы (чаще всего это нулевой адрес памяти программ). Затем МК её выполнит и в зависимости от этой и последующих команд на шине управления, адреса и данных будут появляться соответствующие сигналы и данные.

Подведу итоги:

1. Процессор, память и порты ввода-вывода общаются между собой с помощью шин. 
2. Основные шины бывают нескольких видов: шина данных, шина адреса, шина управления
3. Разрядность шины адреса и шины данных определяется конструкцией процессора

Теперь ты продвинулся ещё на шаг в понимании  того, как работает цифровая техника и в частности микропроцессорные системы. В следующий раз мы продвинемся еще на шаг к нашей цели — пониманию как устроен мир электроники