Komunikace mikroprocesoru s okolím Josef Horálek

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

Informační a komunikační technologie

Komunikace procesoru s okolím

Sbě b r ě n r i n ce

Základní deska (mainboard)

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

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

Základní deska (motherboard, mainboard)

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Základní deska (mainboard)

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

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

Cíl přednášky: Obsah přednášky:

Identifikátor materiálu: ICT-1-08

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

Metody připojování periferií BI-MPP Přednáška 1

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

Semestrální práce Úvod do architektury počítačů Základní deska (Motherboard)

Z čeho se sběrnice skládá?

Sériové komunikace KIV/PD Přenos dat Martin Šimek

Vnější rozhraní počítače

Chipsety AMD a jejich vlastnosti

Universal Serial Bus (USB)

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

Základní deska (1) Parametry procesoru (2) Parametry procesoru (1) Označována také jako mainboard, motherboard

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

Principy činnosti sběrnic

Hardware PC Interní a externí interface

AGP - Accelerated Graphics Port

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

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

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

Architektury počítačů na bázi sběrnice PCI. Cíl přednášky: Obsah přednášky:

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

Fakulta informačních technologií VUT v Brně Ústav počítačových systémů Periferní zařízení, cvičení IPZ Analýza komunikace na sběrnici USB

Základní jednotka - Skříň počítače a základní deska

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

IPZ laboratoře. Analýza komunikace na sběrnici USB L305. Cvičící: Straka Martin, Šimek Václav, Kaštil Jan. Cvičení 2

Základní deska (motherboard, mainboard)

SKŘÍŇ PC. Základní součástí počítačové sestavy je skříň.

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

Základní deska (mainboard, motherboard)

Základní deska (mainboard, motherboard)

Sběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC

Ostatní přídavné / rozšiřující karty

Obsah. Kapitola 1 BIOS 9. Kapitola 2 Start počítače a POST testy 13. Kapitola 3 Setup 21. Úvod 7

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

G R A F I C K É K A R T Y

Obecný popis základní jednotky

Paměti Josef Horálek


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

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

HP Compaq Pro 6300 SFF

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Hardware 1. Přehled platforem podle procesorů

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

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

Vstup řetězce z klávesnice

Hardware ZÁKLADNÍ JEDNOTKA

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

Rozhraní pro HDD, SSD a mechaniky optických pamětí

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

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Základní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard. Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje:

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

Informatika teorie. Vladimír Hradecký

Metody připojování periferií

Předmět: informační a komunikační technologie

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

Hardware 1. Přehled platforem podle procesorů. PC (Wintel) různí výrobci - domácí počítače, pracovní stanice, servery 1-4 procesory Intel, AMD

Distribuované systémy a počítačové sítě

HW počítače co se nalézá uvnitř počítačové skříně

Komunikace procesoru s okolím

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

3. Maturitní otázka PC komponenty 1. Počítačová skříň 2. Základní deska

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Ro R dina procesor pr ů Int In e t l Nehalem Šmída Mojmír, SMI108 PAP PA 2009

Identifikátor materiálu: ICT-1-15

2007/2008 ZS. operačních systémů

Základní desky Motherboard

Systémová sběrnice, souvislost architektury počítače a systémové

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

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

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

Pokročilé architektury počítačů

Rozhraní disků. 1. Paralelní rozhraní

Počítač jako elektronické, Číslicové zařízení

Systémy pro sběr a přenos dat

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Josef Vlach. Dostupné z a

Sběrnice PCI, PCI-X, PCI Express

Systém řízení sběrnice

Úvod do programování a práce s počítačem

Hardware. Příklad převodu čísla: =1*32+0*16+0*8+1*4+0*2+1*1= Převod z dvojkové na desítkovou Sčítání ve dvojkové soustavě

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

KAPITOLA 1 - ZÁKLADNÍ POJMY INFORMAČNÍCH A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

CHARAKTERISTIKY MODELŮ PC

NÁVOD K OBSLUZE. Obj. č.: Zkrácený návod k obsluze

Osobní počítač. Zpracoval: ict Aktualizace:

ŘÍDÍCÍ DESKA SYSTÉMU ZAT-DV

Transkript:

Komunikace mikroprocesoru s okolím Josef Horálek

Základní deska (mainboard) = Fyzicky jde o desku plošného spoje s mnoha elektronickými obvody a konektory připojení dalších periferií = Obvody desky určeny hlavně pro podporu mikroprocesoru a sběrnic = Konektory propojují jednotky mimo mainboard

Lokální sběrnice Anatomie = Bude nás zajímat komunikace s periferiemi Operační paměť Paměť CACHE Řadič klávesnice Řadič přerušení Mikroprocesor Řadič DMA Rozšiřující desky Rozšiřující desky Řadič sběrnice Systémová sběrnice

Komunikace = S okolím mikroprocesor může komunikovat třemi způsoby, které si podrobněji rozebereme: = Sběrnice = Přerušení IRQ = Kanály přímého přístupu do paměti DMA

Sběrnice = Je určena k propojení všech komponent umístěných mimo procesor = přenáší se jí nejvíce dat a je tedy základním komunikačním kanálem = Možné dělení sběrnic: = systémová sběrnice mikroprocesor s obvody základní desky = periferní sběrnice systémová sběrnice mikroprocesoru s okolím zakončena sloty

Systémová sběrnice = Umístěná na základní desce = Přes patici spojena s mikroprocesorem = Sběrnice součástí desky = konstrukce závislá na výrobci nutná kompatibilita - chipsety (obvody základní desky propojující všechny prvky desky) = Existují dva základní modely: = Intel se sběrnicí FSB = AMD se sběrnicí HyperTransport

Intel s FSB a North Bridge = Chipset základní desky = spojovací článek mezi procesorem a okolím, se skládá ze dvou základních částí: = North Bridge = South Bridge Mikroprocesor chipset FSB Pce x 16 2 kanály IDE North Bridge operační paměť audio kanál kanály SATA sběrnice PCI rozhraní LAN flash BIOS South Bridge sběrnice PCI Express USB

North Bridge = North Bridge = někdy označován jako System Controller = přes FSB (Front Side Bus) připojen k procesoru. = Zajišťuje rychlé přesuny dat pro paměťovou sběrnicí (její rychlost je násobkem FSB) = prochází přes ní data k South Bridge.

South Bridge = South Bridge- Pefipheral Bus Controller = připojení dalších periferií k základní desce = vychází z něj sběrnice PCI resp. PCI Express = připojen kompletní diskový subsystém (rozhoduje o přenosové rychlosti pevných disků) = sériové porty, USB, paralelní porty, zvukový subsystém, síťové rozhraní, služby BIOS = sběrnice mezi mosty - závisí na výrobci

Intel s FSB a North Bridge = Nevýhody řešení: = úzké místo mezi North Bridge a mikroprocesorem = částečně vyřešeno FSB, která provádí 4 operace na jeden takt

AMD s HyperTransport = Od jádra K8 výrazné změny: = integrace paměťového řadiče = data do paměti přímým spojem s taktem procesoru = Sběrnice HyperTransport Mikroprocesor operační paměť HyperTransport sběrnice PCIe x 16 kanály IDE HT tunel nebo HT switch chipset audio kanál kanály SATA sběrnice PCI rozhraní LAN flash BIOS HT I/O hub South Bridge sběrnice PCI Express USB

= Šířka 2,4,8,16, 32bitů,na 200MHz 1GHz = vysoká datová propustnost = duplexní provoz Sběrnice HyperTransport

HyperTransport a jeho topologie = Topologie HT je řetězová (daisy chain) = jednotlivé prvky jsou tvořeny tunely = koncovými zařízeními = I/O huby = mosty a switche = Nejmenší řetěz může být tvořen mostem a koncovým zařízením. = Největší řetěz je možné vytvořit z mostu a 31 zařízení = maximum pro HT je celkových 32 prvků na sběrnici = Prvky v HT sběrnici jsou = HT Host - zdroj informací a signálů pro ostatní HT čipy včetně mostů, tunelů a koncových zařízení = obvykle zabudován v řadiči, tedy v procesorech a northbridge čipech. = HT End (Cave) device - koncové zařízení (např. I/O hub, nebo i tunel), tvoří konec HT řetězu

HyperTransport a jeho topologie = HT Tunnel = zařízení s dvěma HT spojeními - upstream a downstream linky, mezi nimiž je samotné zařízení. = jde o základní stavební kameny HT řetězu = logické spojení mezi tunely funguje podobně jako na sběrnicová topologie = zařízení se podívá do hlavičky packetu, který mu po downstream linku přijde a v případě, že je pro něj, packet si ponechá. V případě, že pro něj packet určen není, přepošle ho dalšímu tunelu po upstream lince = HT I/O Hub - klasický southbridge, = ovládá ATA rozhraní, sériové/paralelní porty, USB, FireWire, atd. = HT Switch = stará se o spojení mezi více HT I/O datovými toky a zajišťuje komunikaci mezi HT I/O zařízeními

HyperTransport a jeho topologie = Dokáže řídit množství nezávislých HT linků = HT Host komunikuje přímo s HT Switchem = HT Switchem se stará o zařízení na něj připojená = hostu šetří práci a optimalizuje tok dat v HT sběrnici = HT Bridge most = dokáže do řetězu přidat další větev, tvoří stromovou strukturu = každý most může mít rozdílné přijímací a vysílací datové šířky,

Periferní sběrnice = Začíná v jižním mostu chipsetu a je zakončena rozšiřujícími sloty pro rozšiřující karty = Typy sběrnic: = PCI = AGP = PCI Express = USB = ThunderBolt

PCI Peripheral Component Interconnect = Navržena pro Pentia = Oddělena od procesorové sběrnice mosty (spec. obvody) - taktovací frekvence nezávislá na frekvenci mikroprocesoru = Přinesla PnP = PCI 2.1 = Používá 32 a 64bitový protokol a dvojí napájení 3.3V a 5V = PCI 2.2 drobná vylepšení v definicích přenosového protokolu = PCI 2.3 nepodporuje 5V adaptéry = Existují různé varianty patic PCI

AGP Accelerated Graphics Port = Zvýšení výkonu od Intelu = Určena pro přenos dat do zobrazovací soustavy = Propojuje grafický adaptér přímo s North Bridge -vyhrazená sběrnice pro přenos obrazu = Propustnost 2132 MB/s Mikroprocesor FSB AGP North Bridge operační paměť South Bridge

PCI Express = Nahrazuje PCI a AGP = Přenos dat po virtuální paralelní sběrnici = na vstupu data rozloží a na výstupu složí = Podpora Hot Plug a Hot Swap = výměna hardware za běhu PC = Obousměrná sériová sběrnice = spojuje vždy pouze dva body = Šířka sběrnice je volitelná a liší se počtem komunikačních kanálů a rychlostí přenosu

Topologie PCIe = Topologie podobná jako u sběrnice HyperTransport = Bridge převod mezi PCIe a jinými typy sběrnic = Link duplexní komunikační kanál = Root Complex začátek sběrnice Mikroprocesor End Point End Point End Point End Point End Point Bridge Switch operační paměť End Point End Point End Point End Point

Rozhraní PC (interface) = Rozhraní slouží k výměně dat mezi vnitřkem skříně a periferiemi = Rozhraní obecně popisuje způsob přenosu dat = Konektor je normované zakončení pro fyzické připojení = V principu existují dvě rozhraní = paralelní = sériové

Paralelní rozhraní LPT = Původně určeno pro tiskárny posléze i pro další periferie = Význam LPT klesá = Konektor má 25pólů, na počítači má konektor zdířky a kabel kolíčky

Sériové rozhraní RS 232 (COM) = Nejstarší rozhraní označované také V.24 = Pomalejší než paralelní, ale univerzálnější pro svoji snadnou programovatelnost = Má buď 25 nebo 9 pólů. 25 pólový má stejné provedení jako paralelní, ale na počítači jsou kolíky

= Konektor zavedla IBM. U počítačů se s ním setkáte pro připojení myši a klávesnice = Konektor vyžaduje IRQ 12 PS/2

= USB je externí sběrnice počítače = Má pyramidovou topologickou strukturu USB Universal Serial Bus

USB Universal Serial Bus = Vlastnosti USB: = podporuje až 5 úrovní zařízení = zařízení může být až 5 m od rozbočovače = podpora PnP = používá tři přenosové rychlosti: = Low Speed 1,5Mb/s max. 3m, i nestíněný k. = Full Speed 12Mb/s max. 5m, stíněný kabel = High Speed 480Mb/s norma USB 2 = Super Speed - 5 Gbit/s norma USB 3.0 (má 9 vodičů namísto původních 4)

USB Universal Serial Bus = Podpora více současných přenosů na několika zařízeních = Možnost připojení až 127 zařízení = Možnost připojení zařízení za chodu počítače = Ve vedení i dva vodiče s napájecím napětím 5V k napájení zaříjení s odběrem do 100 ma (na vyžádání do 500mA) = Podpora power managementu (automatické uspávání momentálně nepracujících periferií) = V budoucnu se počítá se standardem PowerUSB s různým napětím (5, 9, 12, 18 a 24V) a celkovou zátěží až do 100W

= USB 2.0 = USB 3.0 USB provedení

IEEE 1394 FireWire = IEEE 1394 je sériovou externí sběrnicí, pro zařízení přenášející velké množství dat = Konektor 6pinový a 4pinový = Připojení až 63 zařízení = Propojení až 1023 sběrnic = Podpora PnP = Podpora rychlostí = S100 (98,304 Mb/s) = S200 (196,608 Mb/s) = S400 (393,216 Mb/s)

IEEE 1394 FireWire

= Spojení PCIe 4x a DisplayPort do jednoho rozhraní = PCIe zajišťuje vysokou propustnost až 10 Gb/s = Umožňuje připojit až 7 zařízení na jeden port ThunderBolt

Spolupráce procesor- sběrnice = Periferie pro přenos dat využívá část sběrnice určenou k řízení provozu = po vodičích periferie zašle upozornění mikroprocesoru, že s ním chce komunikovat = Využívá přerušení IRQ Interrupt Request Levels = při zaslání žádosti přerušení je mikroprocesor požádán o pozornost zařízením, které vyslalo přerušení = rozlišujeme dva druhy přerušení = hardwarové = softwarové = vyvolané přerušení spustí program uložený na určité adrese v paměti = pro zpracování přerušení je určen řadič přerušení = často integrován do jednoho pouzdra s řadičem DMA = linky po nichž jsou vysílány signály přerušení jsou součástí sběrnice

DMA Direct Memory Access = DMA = režim práce s rychlým přenosem dat mezi operační pamětí a periferií = přenos dat řídí řadič DMA nikoli mikroprocesor = linky DMA jsou integrovány do sběrnice = PC používá 8 kanálů DMA = nesmí dvě zařízení používat stejný kanál = volba kanálu DMA se prování stejně prostřednictvím PnP = základní desky DMA sdílí = některé kanály DMA jsou standardně přidělovány některým zařízením např: = řadič pevného disku DMA 7 = řadič disketových jednotek DMA 2 atd.

IRQ Interrupt request = IRQ = Systém priorit přerušení periferiemi = Periferie může vyslat požadavek na přerušení řadiči = Řadič vystaví signál CPU o existenci čekajícího přerušení = Pokud je CPU ve stavu, kdy je možné přijmout přerušení, provede se jeho obsluha = Po dokončení operace informuje řadič o vyřízení přerušení a pokračuje v přerušeném procesu

= IRQ IRQ Interrupt request

Děkuji za pozornost