Контроллеры и системная магистраль

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его опе­ративной памяти находились программа и данные. А попадают они туда с различных устройств компьютера — клавиатуры, дисково­дов для магнитных дисков и других, которые называются внеш­ними устройствами.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен ин­формацией между оперативной памятью и внешними устройства­ми. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно, так как между любым внешним ус­тройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена.

1.Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется элек­тронная схема, которая им управляет. Эта схема называется кон­троллером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устрой­ствами.

2.Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропро­цессором и оперативной памятью через системную магистраль пе­редачи данных, которую обычно называют шиной (см. подразд. 2.3).

Быстродействие различных компонентов компьютера (процес­сора, оперативной памяти и контроллеров периферийных уст­ройств) может существенно различаться.

В процессоре используется внутреннее умножение частоты, так как частота процессора больше, чем частота работы системной шины, по которой производится обмен информацией между про­цессором и оперативной памятью. Умножение частоты началось с процессора 486ВХ2-66, собственная частота которого составляет 66 МГц, а частота шины в два раза меньше — 33 МГц. В современ­ных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (частота процессора 1 ГГц, а частота шины — 100 МГц). Частота работы контроллеров периферийных устройств (например, видео- и звуковой карт), наоборот, мень­ше частоты системной шины. Обмен информацией с такими уст­ройствами производится по специальной шине PCI (Peripheral Component Interconnect bus — шина взаимодействия периферий­ных устройств). Если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI в 3 раза меньше — 33 МГц (в настоящее Время частота системной шины составляет 400 МГц и более).

По мере увеличения разрешающей способности монитора и глубины цвета требования к быстродействию шины, связывающей видеоплату с процессором и оперативной памятью, возрастают. В настоящее время для подключения видеоплаты обычно использу­ется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт) с частотой в несколько раз большей, чем шина PCI.

Для того чтобы можно было соединить друг с другом различ­ные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый ин­терфейс (от англ. inter — между + face — лицо). Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты.

Последовательные порты передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как СОМ1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель си­стемного блока. К последовательным портам обычно подключа­ются мышь и модем.

Параллельный порт передает одновременно восемь электри­ческих импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обо­значается параллельный порт как LPT, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней стенке системного блока. Параллельный порт реализует более высокую скорость передачи информации, чем параллельные порты, и используется для под­ключения принтера.

Последовательный порт обменивается данными с процессо­ром побайтно, а с внешними устройствами — побитно. Парал­лельный порт получает и посылает данные побайтно.

В последние годы широкое распространение получил порт US В (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компь­ютеру сразу нескольких периферийных устройств (сканеры, циф­ровые камеры и др.).

Для подключения к компьютеру дополнительных устройств может использоваться также Small Computer System Interface (ин­терфейс малых вычислительных систем). SCSI-адаптеры устанав­ливаются в слоты расширения системной платы и обеспечивают высокоскоростное подключение до семи различных устройств (вин­честеров, сканеров, CD-ROM дисководов и др.). Для подключе­ния джойстиков, предназначенных для управления играми, ис­пользуется специальный Game-порт (игровой порт), который обычно размещается на звуковой плате.