Speciální číslicové systémy. Paralelní sběrnice, interní sběrnice (PC, ISA, PCI, AGP, SCSI, ATA, vývoj k sériovým PCIe, SATA, SASC)



Podobné dokumenty
Hardware pro multimedia. Interní a externí sběrnice a rozhraní PC

Rozhraní SCSI. Rozhraní SCSI. Architektura SCSI

Informační a komunikační technologie

Komunikace procesoru s okolím

DUM č. 6 v sadě. 31. Inf-7 Technické vybavení počítačů

Pokud je to možné, instalujte každou jednotku zvlášť - komunikace na jednom kanálu probíhá "na střídačku"

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

2007/2008 ZS. operačních systémů

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Rozhraní pevných disků

Metody připojování periferií BI-MPP Přednáška 1

Rozhraní pevných disků. Rozhraní IDE (1) Rozhraní IDE (3) Rozhraní IDE (2) Rozhraní IDE (5) Rozhraní IDE (4)

Rozhraní disků. 1. Paralelní rozhraní

Vnější paměti. Vnější paměti. Dělení podle materiálu a fyzikálních principů

Sbě b r ě n r i n ce

Sběrnice. Parametry sběrnic: a. Přenosová rychlost - určuje max. počet bitů přenesených za 1 sekundu [b/s]

Měřicí systémy. Obsah. Systémy složené z autonomních měřicích přístrojů a modulů Sériová rozhraní. Sériová rozhraní - pokračování 1

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Rozhraní pro HDD, SSD a mechaniky optických pamětí

Z čeho se sběrnice skládá?

Sběrnice a rozhraní. Josef Voltr

Hardware PC Interní a externí interface

Komunikace mikroprocesoru s okolím Josef Horálek

Obvody a architektura počítačů. Sběrnice a rozhraní

Konektory a Kabely. Aneb zařízení integrovaná do základní desky a konektory a kabeláž pro připojení externích zařízení

Programové konstrukce

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Architektura vnějších pamětí

Souborové systémy. Architektura disku

Principy konstrukce rozvodů V/V sběrnic

Další koncepce realizace diskových rozhraní

CHARAKTERISTIKY MODELŮ PC

Sběrnice/sloty pro zásuvné karty

Sběrnice SCSI a její využití

Sběrnice (bus) Sběrnice. Typy sběrnic, charakteristika, použití

PCMCIA(Personal Computer Memory Card PCMCIA (3) PCMCIA (2) PCMCIA (4)

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Zdeněk Dostál Ročník: 1. Hardware.

Principy konstrukce rozvodů V/V sběrnic

Sběrnice SCSI a její využití

Řadiče disků IDE SCSI

Semestrální práce Úvod do architektury počítačů Základní deska (Motherboard)

Rozhraní ATA a ATAPI. Rozhraní ATA a ATAPI. Koncepce ATA. Řadič je součástí diskové jednotky. Původní fyzické rozhraní odvozeno od sběrnice ISA.

PORTY ZLÍNSKÝ KRAJ. Obchodní akademie, Vyšší odborná škola a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Uherské Hradiště

architektura mostů severní / jižní most (angl. north / south bridge) 1. Čipové sady s architekturou severního / jižního mostu

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Metody připojování periferií

AGP - Accelerated Graphics Port

Sběrnice SCSI a její využití

Sběrnice používané pro sběr dat

Seriové ATA, principy, vlastnosti

Cache paměti (1) Cache paměť: V dnešních počítačích se běžně používají dva, popř. tři druhy cache pamětí:

Výstavba PC. Vývoj trhu osobních počítačů

Sběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC

G R A F I C K É K A R T Y

Cache paměti (2) Cache paměti (1) Cache paměti (3) Cache paměti (4) Cache paměti (6) Cache paměti (5) Cache paměť:

Cíl přednášky: Obsah přednášky:

Sériové rozhraní IDE (ATA)

Základní deska (mainboard)

Pevné disky. Diskové plotny

Základní deska (motherboard, mainboard)

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Základní principy konstrukce systémové sběrnice - shrnutí. Shrnout základní principy konstrukce a fungování systémových sběrnic.

Vstup řetězce z klávesnice

Základní deska (mainboard, motherboard)

Vestavné systémy BI-VES Přednáška 5

Principy počítačů a operačních systémů

Vrstvy periferních rozhraní

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

2.7 Základní deska. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

Identifikátor materiálu: ICT-1-15

Obsah. Kapitola 1 Skříně počítačů 15. Kapitola 2 Základní deska (mainboard) 19. Kapitola 3 Napájecí zdroj 25. Úvod 11

Ostatní přídavné / rozšiřující karty

HP Compaq Pro 6300 SFF

Základní deska (mainboard)

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

Stručný obsah KAPITOLA 1 KAPITOLA 2 KAPITOLA 3 KAPITOLA 4 KAPITOLA 5 KAPITOLA 6 KAPITOLA 7 KAPITOLA 8 KAPITOLA 9 KAPITOLA 10 KAPITOLA 11 KAPITOLA 12

O autorovi 6 O odborném redaktorovi 7 Úvod 21 Laptop nebo notebook? 21 Co je cílem této knihy 22 Webové stránky autora 23 Osobní poznámka 23

Modemy a síťové karty

1 Technické vybavení osobních počítačů. 1.1 Rozdělení technického vybavení Základní jednotka. Úvod

Základní deska (mainboard, motherboard)

Funkce cache Vnější paměti Signálové přenosy v PC Systémové sběrnice Interface

Pozice sběrnice v počítači

Základní desky Motherboard

Napájecí zdroj. Zdroje AT. Zdroje AT. Josef Jan Horálek

Obsah. Kapitola 1 Paralelní rozhraní port LPT 33. Úvod do rozhraní 9. Obecná struktura počítačů 9 Periferní zařízení 9 Hierarchie připojení 10

Shrnutí předcházející přednášky

Obecný popis základní jednotky

Hardware Základní pojmy. Autor: Ing. Jan Nožička SOŠ a SOU Česká Lípa VY_32_INOVACE_1122_Hardware Základní pojmy_pwp

Sériové komunikace KIV/PD Přenos dat Martin Šimek

Informatika teorie. Vladimír Hradecký

ZÁKLADNÍ DESKA ASUS PRIME X370-PRO ZÁKLADNÍ DESKA, AMD X370, AM4, 4X DIMM DDR4, 1X M.2, ATX

Vnější rozhraní počítače

Příloha č. 1 Zadávací dokumentace Technické podmínky zadavatele na předmět plnění části 1 veřejné zakázky ČÁST A

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

Identifikátor materiálu: ICT-1-08

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Shrnutí Obecné Operační systém Microsoft Windows 7 Ultimate Centrální procesor

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Hardware 1. Přehled platforem podle procesorů

Transkript:

Speciální číslicové systémy Paralelní sběrnice, interní sběrnice (PC, ISA, PCI, AGP, SCSI, ATA, vývoj k sériovým PCIe, SATA, SASC)

Paralelní sběrnice Lokální sběrnice (adresová, datová, řídicí logicky přímo vývody procesoru) Systémové sběrnice (PC, XT, ISA, MCA, EISA, PCI, PCI-X...) Sběrnice pro rozhraní (ATA, SCSI, LPT...)

Interní sběrnice PC PC, XT - odpovídá sběrnici CPU i8088, 4,77 MHz, 8 bitů ISA Industry Standard Architecture, odpovídá sběrnici CPU i80286, 6 MHz, až 8 MHz, 16 bitů, zavedeno s PC/AT MCA Micro Channel Architecture, IBM PS/2 systém, licence nerozšířila se, 16/32 bitů, 8,33 MHz = 33 MB/s

EISA Extended Industry Standard Architecture, open odpověď konkurentů na MCA, nelicencovaná, kompatibilní s AT díky konstrukci konektoru. 32 bitů, 8,33 MHz = 33 MB/s VLB VESA Local Bus, (Video Electronics Standard Association), rozšíření ISA o sběrnici CPU 25, 33, 40, 50 MHz, 32 bitů = 132 MB/s pro 33 MHz, problematická

PCI - Peripheral Component Interconnect, 32 bitů, 33 MHz = 132 MB/s, není přímo svázaná s CPU AGP Accelerated Graphics Port, 1x, 2x, 4x, 8x

PC, XT 1981, IBM PC, později XT 8 datových bitů, 4,77 MHz 20 adresových bitů řídicí sběrnice krátký 2x31 pinů černý konektor, přímo sběrnice CPU

ISA 1984, IBM PC/AT (Advanced Technology), CPU i80286 taktovaný 6 MHz, až 25 MHz 16 datových bitů, 6-10 MHz 24 adresových bitů řídicí sběrnice dlouhý 2x31+2x18 pinů černý konektor, přímo sběrnice CPU, v prodloužení dodatečné bity a s předstihem vyšší adresové bity z PC sběrnice

MCA 1987, IBM PS/2, CPU i80286/386sx a vyšší taktovaná na 10 MHz, asynchronní i synchronní 16 datových bitů pro 286/386SX, jinak 32 bitů, až 33 MB/s 24 nebo 32 adresových bitů řídicí sběrnice, vysoký počet přerušení zvláštní typ konektoru

EISA 1988, CPU i80386, servery, velké datové toky 32 datových bitů, 8,33 MHz 32 adresových bitů ISA kompatibilní konektor, kontakty ve 2 hloubkách, ISA karty jen v první řadě až 33 MB/s jako MCA synchronní, častěji asynchronní

VLB 1992, CPU i80486sx/dx/dx2, odpověď na potřebu velkých datových toků, přímo sběrnice CPU přes oddělovače rozšíření, přívažek na ISA doplněk konektoru 32 datových bitů, 25-50 MHz - synchronní velké problémy s kompatibilitou a stabilitou

PCI 1991-93, CPU i80486 a novější až dosud, velké datové toky 32 datových bitů, 33 MHz 132 MB/s bílý konektor 84 pinů bus master Plug and Play na dlouhou doby vyřešila problém sběrnic

Rozšíření PCI všechny PCI karty sdílejí kapacitu jedné sběrnice problém s grafickými kartami, později SCSI, Gb Ethernet - servery více segmentů PCI, tj. víc šířek pásma PCI-X - 64 bitů, 66, 100, 133 MHz a víc 528, 800 nebo 1064 MB/s, výhled 8 GB/s rozšíření PCI, kompatibilní oběma směry CardBus - PCI pro PC Card (PCMCIA)

AGP není sběrnice, ale jednoúčelové rozhraní připojení grafických karet, odlehčí PCI přímo k severnímu mostu varianty x1, x2, x4, x8 propustnost cca 250 MB/s 2 GB/s dosud většinou stačí

Co dál? Paralelní sběrnice jsou u konce možností! Problémy s časováním při rostoucí frekvenci, nestíhá se handshaking Nutnost přejít od asymetrického SE (Single Ended) k symetrickému LVD (Low Voltage Differential) rychlost přeběhu Problémy s rušením, odrazy

Řešení? Udělat to od základu jinak Přejít na sériové sběrnice, kde není třeba handshaking a kde se nevyžaduje pevný okamžik příchodu signálu Kontrola CRC, příp. opakování přenosu Přenos s taktem v řádu jednotek GHz

PCI-e PCI-express, NENÍ paralelní sběrnice, ale sériová varianty x1, x2, x4, x8, x16, (x32) znamenají N sériových linek přenášejících data současně PCI kompatibilní softwarový model Point to Point není sdílení pásma cca 200 MB/s pro x1 v každém směru

PCI-e hardwarově 2 nízkoúrovňové diferenciální páry pro příjem a vysílání, 8/10 bitů kódování, skryté hodiny každá linka dosahuje v každém směru rychlosti 2,5 Gb/s lze využít oba směry současně očekávaný vývoj do 10 Gb/s v současnosti pro x16 40 Gb/s = 3,2 GB/s

Varianty PCI-e PCI-e x1 PCI-e x4 PCI-e x8

PCI, PCI-e konektory PCI-X PCI-e x8 PCI PCI-e x16

PCI, PCI-e konektory PCI-e x16 PCI-e x1 PCI-e x16 (x4) PCI

Perspektivy vývoje

Sběrnice pro paralelní rozhraní Historická - ST506 pro MFM disky, FDD ATA v mnoha variantách SCSI v mnoha variantách Vnější LPT (tisk), GP-IB (měření) Současný vývoj

ATA ATA AT Attachment, éra PC/AT Podmnožina oddělovači posílené ISA sběrnice Historický název IDE Integrated Device Electronics ve smyslu integrování ST506 řadiče do elektroniky disku, formálně nesprávný 40-žilový plochý kabel

ATA ATA-1, 2, -3,, -7 varianty dle rychlosti a funkcí, vyvinuto 1986, norma 1994 ATA-1, též IDE, cca 3 MB/s max. rychlost, kabel 40 pinů, master/slave ATA-2, 3, rychlejší PIO a DMA režimy, S.M.A.R.T. Self Monitoring, Analysis and Reporting Technology ATA-4 Ultra DMA 33, špičkově 33 MB/s

Podpora ATAPI (ATA Packet Interface) pro připojení CD-ROMů, páskových mechanik apod. Vyšší rychlost přenosu umožněna kabelem s 80 žilami stínění ATA-5, UDMA/66, rychlejší, CSEL (Cable Select) vedle Master/Slave ATA-6, UDMA/100 ATA-7, UDMA/133

SCSI SCSI [skazi], Small Computer System Interface, 1986, sběrnice pro propojení až 8 nebo 16 zařízení, jedním z nich je řadič 8 bitů, 5 MHz 5 MB/s, SE, terminátory Handshaking, komunikaci řídí příjemce, adresování každé zařízení má nastavenou adresu. Signál Control/Data řídí význam datových signálů.

SCSI

SCSI 18 signálových vodičů, zbytek GND, 9x řídicí, 9x data (8 bitů + parita) /BSY(BUSY) SEL(SELECT) C/D (CONTROL/DATA) Montážní OR, indikuje užívání sběrnice Signál použitý iniciátorem k výběru příjemce nebo naopak Signál řízený příjemcem, typ informace na datových linkách, H=control. I/0 (INPUT/OUTPUT) Signál řízený příjemcem, směr přenosu dat. H=směr k iniciátorovi. MSG (MESSAGE) Signál řízený příjemcem, indikuje fázi Message. REQ (REQUEST) Signál řízený příjemcem, A signal driven by a target to request a REO/ACK data transfer handshake. ACK (ACKNOWLEDGE) Signál řízený iniciátorem, potvrzuje přenos. ATN (ATTENTION) Signál řízený iniciátorem, indikuje připravenost k přenosu RST (RESET) Montážní OR, L resetuje všechna zařízení na sběrnici. DB (7-0,P) (DATA BUS) 8 datových bitů (DB), plus paritní signál.

SCSI arbitrace Postup pro převzetí kontroly nad sběrnicí. Zařízení vyčká na Bus Free, nastaví Busy a vlastní ID (datový bit), kontrola, zda totéž nechce zařízení s vyšší prioritou, potom lze vybrat příjemce

Fáze SCSI sběrnice

SCSI-2, Fast, Wide SCSI-2 1994 fronty příkazů, nové příkazy, ale hlavně: Wide 16 datových bitů Fast takt 10 MHz obě vlastnosti ze užívat odděleně, potom Fast SCSI-2 nabízí rychlost 10 MB/s, Fast Wide 20 MB/s Aktivní zakončení, delší sběrnice, HVD

SCSI-3, Ultra2, 3, LVD SCSI-3-1995, zvýšení taktu, Ultra2 na 40 MHz, Ultra3=Ultra160 na 2x40 MHz (40 MHz, jsou využity obě hrany signálu), rychlost je potom 80 nebo 160 MB/s Elektricky vyloučení HVD (High Voltage Dif.), od Ultra3 pouze LVD Ultra320 320 MB/s, 16 bitů

SCSI Ultra320 Lze kombinovat 8 a 16-bitová zařízení, nutné zakončení, nejlépe aktivní, char. Impedance 110 Ohmů. Konektory 25 (nebezpečí!), 50, 68, 80 pinů Kabely s kroucenými páry Snaha o optickou variantu Fibre Channel, SCSI příkazy, sériový přenos optickým vláknem

Co dál? Paralelní rozhraní jsou u konce možností! Problémy s časováním při rostoucí frekvenci, nestíhá se handshaking Nutnost přejít od asymetrického SE (Single Ended) k symetrickému LVD (Low Voltage Differential) rozhraní rychlost přeběhu Problémy s rušením, odrazy

Řešení? Udělat to od základu jinak Přejít na sériová rozhraní, kde není třeba handshaking a kde se nevyžaduje pevný okamžik příchodu signálu Kontrola CRC, příp. opakování přenosu Přenos s taktem v řádu jednotek GHz

SATA Nástupce ATA (nejspíš -7, tj. UATA/133), přejmenovaného s nástupem SATA na PATA, P-ATA Takt 1,5 GHz, špičková přenosová rychlost 150 MB/s Přenos prostřednictvím 2 diferenciálních párů, každý pro jeden směr Nové konektory

SATA-3G SATA-3G, 300 MB/s, 3 Gb/s, poněkud nesprávně SATA II (jméno normotvůrce) Novější varianta, dvojnásobná rychlost Často NCQ - Native Command Queuing fronta příkazů s možností přeskupení pořadí jako u SCSI

SATA konektory data, napájení

SAS SAS Serial Attached SCSI SCSI protokol přenášen přes sériové rozhraní, nízkonapěťové diferenciální páry podobně jako u SATA

Kompatibilita SATA - SAS

Kompatibilita SATA - SAS Podobný konektor, u SAS není výřez mezi napájecím a datovým konektorem, SAS disk nejde připojit k SATA řadiči (hrozí poškození větším napětím na datových párech u SAS), opačně lze SAS zařízení rozumí SATA protokolu, bude normálně fungovat jako SATA

Porovnání rychlosti portů Data Rates: serial port: 115 kbits/s standard parallel port: 115 kbytes/s USB: 12 Mbits/s (1.5MBYTES/s) USB-2: 480 Mbits/s ECP/EPP parallel port: 3 MBYTES/s IDE: 3.3-16.7 MBYTES/s SCSI-1: 5 MBYTES/s SCSI-2 (Fast SCSI, Fast Narrow SCSI): 10 MBYTES/s Fast Wide SCSI (Wide SCSI): 20 MBYTES/s Ultra SCSI (SCSI-3, Fast-20, Ultra Narrow): 20 MBYTES/s UltraIDE: 33 MBYTES/s Wide Ultra SCSI: 40 MBYTES/s Ultra2 SCSI: 40 MBYTES/s IEEE-1394: 100-400 Mbits/s (12.5 50 MBYTES/s) Wide Ultra2 SCSI: 80 MBYTES/s Ultra3 SCSI: 80 MBYTES/s Wide Ultra3 SCSI: 160 MBYTES/s FC-AL Fiber Channel: 100-400 MBYTES/s

Intel 440LX První sada s AGP PCI bus připojuje konektory na MB a jižní most s ATA, USB 1.0 ISA bus připojuje klasické periferie (klávesnice, floppy, myš, LPT )

Intel 865 P4 na 400, 533, 800 MHz AGP 8x PCI ATA 100 2x SATA 150 USB 2.0

Intel 915 P4 PCI-e x16 4x PCI-e x1 PCI 4x SATA150 DDR/DDR2 USB 2.0

Intel 945/955 P4 PCI-e x16 6x PCI-e x1 mj. LAN 6x PCI 4x SATA300 (3 Gb/s) DDR2 USB 2.0