Полоса пропускания шины – это количество информации, проходящей по шине в единицу времени.

Роль этой шины иногда выполняет системная шина, однако в плане эффективности значительно выгоднее, если обмен между ЦП и ОП ведется по отдельной шине.

К рассматриваемому виду можно отнести также шину, связывающую процессор с кэш-памятью второго уровня, шина заднего плана — BSB (Back-Side Bus). BSB позволяет:

вести обмен с большей скоростью, чем FSB4

полностью реализовать возможности более скоростной кэш-памяти.

В фон-неймановских машинах именно обмен между ЦП ипамятью во многом определяет быстродействие ВМ. Разработчики уделяют связи ЦП с памятью особое внимание.

Для обеспечения максимальной пропускной способности шины «процессор-память» всегда проектируются с учетом особенностей организации системы памяти, а длина шины делается по возможности минимальной.

Шина ввода/вывода

Служит для соединения процессора (памяти) сустройствами ввода/вывода (УВВ).

Учитывая разнообразие таких устройств, шины ввода/вода унифицируются и стандартизируются.

Связи с большинством УВВ (но не видеосистемами) не требуют от шины высокой пропускной способности. При проектировании шин ввода/вывода в учет берутся стоимость конструктива и соединительных разъемов.

Такие шины содержат меньше линий по сравнению с вариантом «процессор-память», но длина линий может быть весьма большой.

Типичными примерами подобных шин могут служить шины PCI и SCSI.

Системная шина

С целью снижения стоимости некоторые ВМ имеют общую шину для памяти и устройств ввода/вывода. Такая шина часто называется системной.

Системная шина для физического и логического объединения всех устройств ВМ. Поскольку основные устройства машины, как правило, размещаются на общей монтажной плате, системную шину часто называют объединительной шиной.(backplane bus), хотя эти термины нельзя считать строго эквивалентными.

Системная шина в состоянии содержать несколько сотен линий.

Совокупность можно подразделить на три функциональные группы (рис. 3.):

шина данных;

шина адреса;

шина управления; сюда же обычно относят также линии для подачи питающего напряжения на подключаемые к системной шине модули

Функционирование системной шины можно описать следующим образом.

Если один из модулей хочет передать данные в другой, он должен выполнить два действия:

получить в свое распоряжение шину;

передать по ней данные.

Если какой-то модуль хочет получить данные от другого модуля, он должен:

получить доступ к шине;

с помощью соответствующих линий управления и адреса передать другой модуль запрос; далее он должен ожидать, пока модуль, получивший запрос, пошлет данные.

Физически системная шина представляет собой совокупность параллельных электрических проводников. Этими проводниками служат металлические полосы на печатной плате.

Шина подводится ко всем модулям, и каждый из них подсоединяется ко всем или некоторым ее линиям. Если ВМ конструктивно выполнена на нескольких платах, то все линии шины выводятся на разъемы, которые затем объединяются проводниками на общем шасси.

Среди стандартизированных системных шин универсальных ВМ наиболее известны Unibus, Fastbus, Futurebus, VME, NuBus, Multibus-II. Персональные компьютеры, как правило, строятся на основе системной шины в стандартах ISA, EISA, MCA.

Распределение линий шины

Любая транзакция на шине начинается с выставления ведущим устройством адресной информации. Адрес позволяет выбрать ведомое устройство и устанавливает соединение между ним и ведущим.

Для передачи адреса используется часть сигнальных линий шины, совокупность которых часто называют шиной адреса(ША).

На ША могут выдаваться адреса ячеек памяти, номера регистров ЦП, адреса портов ввода/вывода и т.п.

Многообразие видов адресов предполагает наличие дополнительной информации, уточняющей вид, используемый в данной транзакции. Такая информация может косвенно содержаться в самом адресе, но чаще передается по специальным управляющим линиям шины.

Разнообразной может быть и структура адреса.

В некоторых шинах предусмотрены адреса специального вида:

broadcast - обеспечивает одновременный выбор определенной группы ведомых либо всех ведомых сразу. Такая возможность обычно практикуется в транзакциях записи (от ведущего к ведомым);

broadcall- специальный вид транзакции чтения (одновременно от нескольких ведомых общему ведущему). Английское название такой транзакции чтения можно перевести как «широковещательный опрос». Информация, возвращаемая ведущему, представляет собой результат побитового логического сложения данных, поступивших от всех адресуемых ведомых.

Число сигнальных линий, выделенных для передачи адреса составляют ширину шины.