Логические элементы компьютера

Логические элементы – устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательность сигналов высокого – 1 и низкого – 0 уровней в двоичной логике, последовательность 0, 1 и 2 в троичной логике, последовательности 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 в десятичной логике).

Логические элементы выполняют логическую функцию (операцию) над входными сигналами (операндами, данными).

Всего возможно логических функций и соответствующих им логических элементов, где x – основание системы счисления; n – число входов (аргументов); m – число выходов, т. е. бесконечное число логических элементов.

Будем рассматривать только простейшие и важнейшие логические элементы.

Всего возможно двоичных двухвходовых логических элементов и двоичных трехвходовых логических элементов (булева функция).

Кроме 16 двоичных двухвходовых логических элементов и 256 трехвходовых двоичных логических элементов возможны 19 683 двухвходовых троичных логических элементов и 7 625 597 484 987 трехвходовых троичных логических элементов (троичные функции).

Логический элемент компьютера – это часть электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую функцию.

Логическими элементами компьютеров являются такие электронные схемы, как И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ и другие (называемые также вентилями), а также триггер.

Работу логических элементов описывают с помощью таблиц истинности.

Схема И реализует конъюнкцию двух или более логических значений.

x	y	x·y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Единица на выходе схемы И будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут единицы.

Если хотя бы на одном входе будет 0, на выходе также будет 0.

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается соотношением: z = x ˄ y (читается как «x и y»).

Операцию конъюнкции на функциональных схемах обозначают знаком &.

 

Схема ИЛИ реализует дизъюнкцию двух или более логических значений.

Если хотя бы на одном входе схемы ИЛИ будет 1, то на ее выходе также будет 1.

x	y	x ˅ y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Знак «1» на схеме (устаревшее обозначение дизъюнкции) означает, что значение дизъюнкции равно 1, если сумма значений операндов больше или равна 1.

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывают соотношением: z = x ˅ y (читается как «x или y»).

 

Схема НЕ (инвертор) реализует операцию отрицания.

Связь между входом x этой схемы и выходом z можно записать соотношением z = ( читается как «не x» или «инверсия х»).

x
0	1
1	0

Если на входе схемы 0, то на выходе 1, если на входе 1, то на выходе 0.

 

Схема И-НЕ состоит из элемента И и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы И.

Связь между выходом z и входами x и y схемы записывают следующим образом: ( читается как «инверсия x и y»).

x	y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

 

Схема ИЛИ-НЕ состоит из элемента ИЛИ и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы ИЛИ.

Связь между выходом z и входами x и y схемы записывают следующим образом: ( читается как «инверсия x или y»).

x	y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

 

Вентиль представляет собой выполняющий элементарную логическую операцию логический элемент, который принимает одни двоичные значения и выдает другие в зависимости от своей реализации.

Есть вентили, реализующие логическое умножение (конъюнкцию), сложение (дизъюнкцию) и отрицание.

Логика работы вентиля основана на битовых операциях с входными цифровыми сигналами в качестве операндов.

При создании цифровой схемы вентили соединяют между собой, при этом выход используемого вентиля должен быть подключен к одному или к нескольким входам других вентилей.

Сумматоры и триггеры – это относительно сложные устройства, состоящие из более простых элементов – вентилей.

Сумматор – это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

Многоразрядный двоичный сумматор, предназначенный для сложения многоразрядных двоичных чисел, представляет собой комбинацию одноразрядных сумматоров.

Условное обозначение и соответствующая таблица истинности:

Входы			Выходы
Первое слагаемое	Второе слагаемое	Перенос	Сумма	Перенос
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

Сложение чисел A и B в одном i-м разряде осуществляется с помощью:

ü цифры a_i первого слагаемого;

ü цифры b_i второго слагаемого;

ü переноса p_i-1 из младшего разряда.

В результате сложения получают две цифры:

ü цифра c_i для суммы;

ü перенос p_i из данного разряда в старший.

Таким образом, одноразрядный двоичный сумматор есть устройство с тремя входами и двумя выходами.

Триггер – это электронная схема, широко применяемая в регистрах компьютера для надежного запоминания одного разряда двоичного кода.

Триггер имеет два устойчивых состояния, одно из которых соответствует двоичной единице, а другое – двоичному нулю.

Термин «триггер» происходит от английского слова trigger – защелка, спусковой крючок.

Для обозначения этой схемы в английском языке чаще употребляется термин flip – flop, что в переводе означает «хлопанье». Это звукоподражательное название электронной схемы указывает на ее способность почти мгновенно переходить из одного электрического состояния в другое и наоборот.

Самый распространенный тип триггера – так называемый RS – триггер (S и R соответственно от английских слов set – установка и reset – сброс).

Он имеет два симметричных входа S и R и два симметричных выхода Q и , причем выходной сигнал Q является логическим отрицанием сигнала .

На каждый из двух входов S и R могут подаваться входные сигналы в виде кратковременных импульсов.

Наличие импульса на входе будем считать единицей, а его отсутствие – нулем.

Условное обозначение триггера:

На рисунке показаны реализация триггера с помощью вентилей ИЛИ-НЕ и соответствующая таблица истинности.

Проанализируем возможные комбинации значений входов R и S триггера, используя его схему и таблицу истинности схемы ИЛИ-НЕ.

Если на входы триггера подать S = 1, R = 0, то независимо от состояния на выходе Q верхнего вентиля появится 0. После этого на входах нижнего вентиля окажется R = 0, Q = 0 и выход Q станет равным 1.

При подаче 0 на вход S и 1 на вход R на выходе Q появится 0, а на Q – 1.

Если на входы R и S подана логическая единица, то состояние Q и Q не меняется.

Подача на оба входа R и S логического нуля может привести к неоднозначному результату, поэтому эта комбинация входных сигналов запрещена.

Поскольку один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно 8 триггеров, а для килобайта – соответственно 8 2¹⁰ = 8192 триггера.

Связь с электрическими схемами

В ЭВМ применяют электрические схемы, состоящие из множества переключателей.

Переключатель может находиться только в двух состояниях: замкнутом и разомкнутом.

В первом случае ток проходит, во втором – нет. В зависимости от положения переключателей можно получить или не получить сигналы на выходах.

Электрические схемы, содержащие сотни и тысячи переключательных элементов (реле, выключатели и т. п.), широко применяют и в других автоматических устройствах. Разработка таких схем весьма трудоемка.

Описывать работу этих схем очень удобно с помощью алгебры логики.

Переключательная схема – это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из переключателей и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подается и с которых снимается электрический сигнал.

Будем считать, что два переключателя Х и связаны таким образом, что когда Х замкнут, то разомкнут, и наоборот.

Следовательно, если переключателю Х поставлена в соответствие логическая переменная х, то переключателю должна соответствовать переменная .

Всей переключательной схеме также можно поставить в соответствие логическую переменную, равную 1, если схема проводит ток, и равную 0, если не проводит.

Эта переменная является функцией от переменных, соответствующих всем переключателям схемы, и называется функцией проводимости.

Найдем функции проводимости F некоторых переключательных схем:

a)

Cхема не содержит переключателей и проводит ток всегда, следовательно F = 1;

б)

Cхема содержит один постоянно разомкнутый контакт, следовательно F = 0);

в)

Cхема проводит ток, когда переключатель х замкнут, и не проводит, когда х разомкнут, следовательно F(x) = x;

г)

Cхема проводит ток, когда переключатель х разомкнут, и не проводит, когда х замкнут, следовательно, F(x) = );

д)

Cхема проводит ток, когда оба переключателя замкнуты, следовательно F(x) = x ∙ y);

е)

Cхема проводит ток, когда хотя бы один из переключателей замкнут, следовательно F(x) = x ˅ y);

ж)

Cхема состоит из двух параллельных ветвей и описывается функцией F(x, y, z) = (x ∙ ) ˅ z ˅ ( ∙ y) ∙ ).

Две схемы называют равносильными, если через одну из них проходит ток тогда и только тогда, когда он проходит через другую (при одном и том же входном сигнале).

Из двух равносильных схем более простой считают ту схему, функция проводимости которой содержит меньшее число логических операций или переключателей.

При этом очень важной является задача нахождения среди равносильных схем наиболее простых.

При рассмотрении переключательных схем возникают две основные задачи: синтез и анализ схемы.

Синтез схемы по заданным условиям ее работы сводится к следующим трем этапам:

1) составление функции проводимости по таблице истинности, отражающей эти условия;

2) упрощение этой функции;

3) построение соответствующей схемы.

Анализ схемы сводится к определению значений ее функции проводимости при всех возможных наборах входящих в эту функцию переменных и получению упрощенной формулы.

 

 

Подтема №13-14 «Архитектура и структура компьютера. Типы архитектур.»

 

Человек существует в "океане" информации, он постоянно получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, хранит ее в своей памяти, анализирует с помощью мышления и обменивается информацией с другими людьми.

Компьютер, так же как и человек, получает информацию, хранит и обрабатывает ее, обменивается ею с другими компьютерами.

Компьютер является инструментом, который помогает человеку ориентироваться в этом "океане" информации.

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя.

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали, соединяющей все устройства компьютера.

Архитектура ЭВМ – совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций.

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя.

Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины.

Основные функции определяют назначение персонального компьютера: обработка и хранение информации, обмен информации с внешними объектами.

Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность.

Названные функции персонального компьютера реализуются с помощью аппаратных и программных средств.

Типы архитектур

1. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа.

Это однопроцессорный компьютер.

К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

2.Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

 

 

3. Многомашинная вычислительная система (ММВС) – система (комплекс), включающая в себя две или более ЭВМ (каждая из которых имеет процессор, ОЗУ, набор периферийных устройств и работает под управлением собственной ОС), связи между которыми обеспечивают выполнение функций, возложенных на ММВС.

 

4.Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе - то есть по одному потоку команд.

Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

Структура компьютера

 

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Обычно минимальная конфигурация персонального компьютера содержит элементы:

- системный блок;

- клавиатура;

- монитор;

- мышь.

Из перечисленных частей компьютера «главным» является системный блок. В нем размещены все основные аппаратные компоненты компьютера: микропроцессор, оперативная память, счетчик времени, электронные схемы, управляющие элементами компьютера и обменом данными между памятью и другими устройствами (диском, монитором, принтером), накопители на гибких и жестких магнитных дисках.

С помощью клавиатуры вводятся алфавитно-цифровые данные и выполняется управление работой компьютера.

Монитор предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации.

Любой персональный компьютер сегодня может работать с разным набором внешних устройств. Внешние устройства расширяют функциональные возможности компьютера.

Рассмотрим кратко внешние устройства, подключаемые к системному блоку персонального компьютера

Принтер – выводит на печать текстовую и графическую информацию.

Мышь – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер.

Джойстик – манипулятор в виде укрепленной шарнире ножки с кнопкой, используемой для ручного управления курсором на экране. Используется в основном для компьютерных игр.

Сканер – устройство, способное воспринимать печатный, а иногда и рукописный текст непосредственно с листа.

Стример – для хранения данных на магнитной ленте.

Модем – устройство обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть.

Структура компьютера

 

 

 

Подтема №15 «Основные компоненты компьютера»

 

Любой компьютер состоит из 4 основных частей:

ü устройства ввода информации;

ü устройства обработки информации;

ü устройства хранения информации;

ü устройства вывода информации;

Конструктивно эти части могут объединяться в одном корпусе (в компьютерах класса Notebook – записная книжка) или же каждая может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств.

С конструктивной точки зрения в компьютере можно выделить следующие основные устройства:

ü системный блок;

ü видеомонитор;

ü клавиатура;

ü принтер;

ü мышь.

Для решения ряда специальных задач компьютер может быть оснащен звуковыми колонками, сканером для ввода графических изображений с помощью специальных цветных фломастеров, дигитайзеров для автоматизированного ввода в компьютер чертежей, схем, географических карт.

Для хранения больших объемов информации на специальной магнитной ленте ПК может быть укомплектован стриммером.

В современных мощных ПК в качестве устройства ввода информации используются устройства CD-ROM, считывающие ее с компакт-дисков.

Такие накопители позволяют работать с большими объемами информации, но не позволяют изменить ее.

Системный блок компьютера

Системный блок - это элемент персонального компьютера, который защищает компоненты компьютера, находящиеся внутри, от механических повреждений и внешнего воздействия.

Он поддерживает внутри себя температуру, необходимую для стабильной работы, экранирует электромагнитное излучение, которое создается внутренними элементами.

Состав системного блока

Системный блок включает в себя множество частей и компонентов.

Рассмотрим большинство из них.

1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали.

Корпуса различаются между собой размерами и форм-факторами.

 

 

Чем корпус больше, тем проще в нем будет разместить остальные элементы системного блока.

Чем тяжелее, тем толще стенки он имеет, что позволит наладить хорошее охлаждение и невысокий уровень шума.

2. Блок питания – самая важная деталь системного блока ПК. Качественные компоненты блока питания: радиаторы, конденсаторы и трансформаторы.

 

 

Блок питания занимается обеспечением электрического питание всех остальных компонентов компьютера. От него напрямую зависит, как долго проработают все остальные комплектующие.

Из-за недостаточно качественного блока питания работа всего компьютера может быть нестабильной, также это может стать причиной поломки дорогостоящих элементов.

3. Процессор (CPU - центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера.

Все программы состоят из огромной последовательности микрокоманд, и именно процессор выполняет эти команды. От быстродействия процессора в первую очередь зависит производительность и быстрота работы всего ПК.

Тактовая частота, на которой работает процессор, архитектура и количество ядер определяют быстродействие процессора.

 

Многие годы на мировом рынке процессоров безраздельно доминируют два основных конкурента: AMD и Intel.

4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных.

Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.

 

 

Неправильно подобранная материнская плата может негативным образом сказаться на работе ПК в целом, несмотря на то, что остальные комплектующие будут мощными сами по себе.

5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системного блока. Он желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.

 

6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) - это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется.

 

Учитывая возрастающие потребности современных программ, игр и приложений, можно считать, что чем больше объём оперативной памяти, тем будет лучше.

На сегодняшний день минимальный объемом оперативной памяти, устанавливаемой в новый компьютер, будет 4 Гигабайта.

7. Видеокарта - устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор.

Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D.

Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU (центральный процессор).

8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет.

Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.

9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.

 

10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) - это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются.

Быстрота работы жесткого диска намного ниже, чем у оперативной памяти, а объём намного выше.

 

 

Операционная система, установленные программы, документы, фотографии, музыка и фильмы хранятся на жестком диске.

Объём HDD (жесткого диска) измеряется в Гигабайтах.

Передняя панель системного блока ПК, как правило, содержит две кнопки:

ü Power – используется для включения компьютера;

ü Reset - используется при необходимости экстренной перезагрузки компьютера, если он завис.

На передней панели можно найти такие элементы:

ü индикаторы – светодиоды и лампочки, отображающие работу ПК: индикация работы компьютера, индикация состояния жесткого диска.

ü дисководы и оптические накопители - это устройства, предназначенные для работы с такими носителями информации как дискеты и оптические диски.

ü разъемы - предназначены для подключения некоторых внешних устройств. Чаще всего это разъемы USB, а также гнездо для подключения наушников и микрофона.

 

 

Подтема №16 «Системная плата. Процессоры. Память»

Системная, или материнская (motherboard — MB) плата — это важнейшая часть компьютера, содержащая основные электронные компоненты машины.

С помо­щью материнской платы осуществляется взаимодействие между большинством устройств машины.

Конструктивно системная плата представляет собой печатную плату площадью 100-150 кв. см, на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов.

Существует две основные разновидности конструкции системной пла­ты (СП):

ü на плате жестко закреплены все необходимые для работы микросхемы — сей­час такие платы используются лишь в простейших домашних компьютерах, называемых одноплатными;

ü на системной плате размещается лишь минимальное количе­ство микросхем, а все остальные компоненты объединяются при помощи сис­темной шины и конструктивно устанавливаются на дополнительных платах (платах расширения), устанавливаемых в специальные разъемы (слоты), име­ющиеся на материнской плате; компьютеры, использующие такую технологию, относятся к вычислительным системам с шинной архитектурой.

Современные профессиональные персональные компьютеры имеют именно шин­ную архитектуру.

На системной плате непосредственно расположены:

ü разъем для подключения микропроцессора;

ü набор системных микросхем (чипсет, chipset), обеспечивающих работу микро­процессора и других узлов машины;

ü микросхема постоянного запоминающего устройства, содержащего программы базовой системы ввода-вывода (basic input-output system — BIOS);

ü микросхема энергонезависимой памяти (питается от автономного, расположен­ного на MB аккумулятора), по технологии изготовления называемая CMOS;

ü микросхемы кэш-памяти 2-го уровня (если они отсутствуют на плате микро­процессора);

ü разъемы (слоты) для подключения модулей оперативной памяти;

ü наборы микросхем и разъемы для системных, локальных и периферийных ин­терфейсов;

ü микросхемы мультимедийных устройств и т. д.

В качестве примера на рисунке показано размещение основных компонентов материнской платы ASUS M4A77T-USB3.

 

 

 

На рисунке показаны:

1 – разъемы для подключения вентиляторов;

2 – разъемы для блока питания;

3 – процессорный разъем;

4 – разъемы для оперативной памяти;

5 – кнопка режима, снижающего вероятность ошибок памяти (для энтузиастов разгона компьютера, фирменная технология ASUS);

6 – светодиод, загорающийся при ошибке в памяти (только на платах ASUS этой серии);

7 – разъем IDE для накопителей старого поколения;

8 – разъемы SATA для накопителей нового поколения;

9 – светодиод, показывающий, что плата под напряжением;

10 – разъем для подключения органов управления на передней панели корпуса компьютера;

11 – разъемы для подключения дополнительных выносных разъемов USB (на переднюю или заднюю панель) или внутренних USB устройств;

12 – перемычка, перестановка которой сбрасывает настройки материнской платы; 13 – разъем параллельного порта LPT;

14 – разъем цифрового входа звука от плат расширения;

15 – разъем вывода звука на разъемы передней панели корпуса компьютера.

Ниже разъема процессора, цифрами не отмечены: главный системный контроллер; разъемы PCI Express X1, X16, еще один X1; правее – батарейка для хранения настроек материнской платы и вспомогательный системный контроллер; ниже три разъема шины PCI.

В левой верхней части платы собраны разъемы, выходящие на заднюю часть системного блока.

Существуют различные базовые типоразмеры (форм-факторы) плат.

Форм-фактор определяет не только внешние размеры системных плат, но и ряд специфических параметров, характеризующих функциональные и эксплуатационные свойства системной платы.

 

 

Системная шина

Системная шина – совокупность линий передачи всех видов сигналов (в том числе данных, адресов и управления), идущих параллельно и имеющих одинаковое функциональное назначение, предназначенных для передачи информации между микропроцессором и остальными электронными устройствами компьютера.

Компьютерная шина в архитектуре компьютера – подсистема, служащая для передачи данных между функциональными блоками компьютера.

С помощью шины происходит как обмен информацией, так и передача адресов, служебных сигналов.

В цифровой технике многоразрядные шины используют для передачи параллельных двоичных кодов с одного устройства на другое.

Системная шина находится на системной плате.

В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни.

 

 

Большинство компьютеров имеет как внутренние, так и внешние шины.

Внутренняя шина подключает все внутренние компоненты компьютера к материнской плате. Такой тип шин также называют локальной шиной, поскольку она служит для подключения локальных устройств.

Внешняя шина подключает внешнюю периферию к материнской плате.

Важной характеристикой системной шины, влияющей на производительность персонального компьютера, является тактовая частота системной шины – FSB (Frequency System Bus).

Все блоки, входящие в микроЭВМ, соединены при помощи трех шин: шины адреса, шины данных и шины управления.

 

Подобную архитектуру микропроцессорной системы называют общей шиной, т. е. это совокупность линий (соединительных проводов), которая является общей для всех подключенных к ней устройств и служит для передачи информации.

Общая магистраль представлена совокупностью трех специализированных шин: шины данных, шины адреса и шины управления.

Шина данных предназначена для пересылки кодов обрабатываемых данных, а также машинных кодов команд между устройствами ЭВМ. По шине данных передается информация в микропроцессор и из него.

Шина адреса несет адрес (номер) той ячейки памяти или того порта ввода-вывода, который взаимодействует с микропроцессором.

На шину адреса микропроцессор выводит информацию о номере (адресе) той ячейки памяти или устройства, с которым он собирается производить обмен информацией.

Шина управления несет сигналы управления, обеспечивающие правильное взаимодействие блоков микро ЭВМ друг с другом и с внешней средой.

В состав шины управления входят сигналы, управляющие процессом передачи информации, например:

ü запись (Write, WR);

ü чтение (Read, RD; запись или чтение определяется от лица процессора);

ü обмен с памятью (Memory Require, MREQ);

ü обмен с устройством ввода-вывода (I/O Require, Ioreq, или их комбинации).

Шина входит в состав материнской платы компьютера и осуществляет обмен данными между процессором или оперативной памятью и контроллерами внешних устройств компьютера: клавиатуры, монитора, дисков и т. д.

Все контроллеры внешних устройств, кроме размещенных непосредственно на материнской плате, подключаются к компьютеру путем вставки этих контроллеров в свободные разъемы (слоты) шины.

Типы системных шин

 

В последнее время в персональных компьютерах реализуются следующие виды шин:

1. Различные сверхскоростные процессорные шины для связи центрального процессора с системным контроллером.

Подключение других устройств к таким шинам невозможно;

2. PCI (англ. Peripheral Component Interconnect – «Взаимосвязь периферийных компонентов»).

Наиболее популярная шина в прошлом. До сих пор на многих материнских платах предусмотрены разъемы PCI для старых плат расширения, нетребовательных к скорости передачи данных.

3. PCI Express – более современная шина, пришедшая на смену шине PCI. Это последовательная шина (в отличие от параллельной шины PCI) – передача данных осуществляется по трем парам проводников (линии) бит за битом.

Скорость передачи данных (для версии 1.0) приблизительно в два раза больше, чем у шины PCI. С электрической точки зрения PCI Express – не шина.

К линии PCI Express можно подключить только одно устройство. Однако из чипсета выходит несколько линий (до 50 у современных чипсетов), поэтому к каждой плате расширения подводится своя линия PCI Express.

Видеоадаптеры могут использовать до 16 линий одновременно.

Через некоторое время после появления шины PCI Express 1.0 появился стандарт 2.0 с вдвое большей скоростью передачи данных.

Недавно появился стандарт 3.0, где скорость передачи данных снова удвоилась.

4. USB (англ. Universal Serial Bus – «Универсальная последовательная шина»). Весьма популярная шина для подключения к компьютеру внешних устройств. USB-устройства могут также устанавливаются внутри системного блока.

В настоящее время по шине USB подключаются клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, радиомодули Bluetooth и Wi-Fi, портативные жесткие диски, Flash-накопители, приводы для работы со сменными дисками, цифровые фотоаппараты, web-камеры, мобильные телефоны, различное специализированное оборудование.