Оглавление 
 
 

Введение 2

Глава 1. Основные понятия шины данных 3

1.1.Основное понятие интерфейса и перифкрии 3

1.2.История возникновения 11

Глава 2. Сравнительная характеристика PCI Express и  PCI 14

2.1. Основные характеристики  PCI Express  и PCI. 14

2.2. Принципы применения PCI Express 21

Заключение 27

Список используемой литературы 28 
 
 
 
 

Введение

 

 Помимо  процессора (процессоров) и основной памяти, образующих  ее  ядро, вычислительная  машина содержит многочисленные  и  разнообразные по выполняемым функциям и принципам  действия периферийные устройства (ПУ), которые предназначены  для хранения больших объемов  информации (внешние запоминающие устройства) и для ввода в ЭВМ и вывода из нее информации, в том числе  для ее регистрации и отображения (устройства ввода-вывода). Передача информации с периферийного устройства  в ядро ЭВМ (память или процессор) называется операцией ввода, а передача  из  ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода. В качестве конкретного примера рассмотрим в работе  шины PCI (Peripheral Component Interconnect) и PCI Express.

     Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) широко использовалась в качестве универсальной шины ввода / вывода на протяжении более десяти лет, но сегодня она приблизилась к своим пределам. Расширения стандартного PCI, такие как 64-разрядных слота и 66 МГц или 100 МГц, слишком дороги и вряд ли есть время, чтобы идти в ногу с растущим спросом на высокую пропускную способность в течение ближайших нескольких лет. В качестве замены для стареющей шины PCI передовых ввода / вывода третьего поколения (3rd Generation IO, 3GIO), которая вскоре была переименована в PCI Express. PCI Express — шина последовательная, а не параллельная. Основные преимущества — снижение стоимости, миниатюризация, лучшее масштабирование, более выгодные электрические и частотные параметры (нет необходимости синхронизировать все сигнальные линии); Актуальность темы  показывает необходимость понятия шины в процессе функционирования компьютера. 

Глава 1.  Основные понятия  шины данных

1. Основное  понятие интерфейса и периферии

 Производительность  и эффективность использования  ЭВМ определяется не только возможностями  ее   процессора  и характеристиками основной памяти, но преимущественно составом ее ПУ, их техническими данными и способом организации их совместной работы с ядром (процессором и основной памятью) ЭВМ. Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике  называются  интерфейсами.

 Интерфейс - представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, которая предназначена для осуществления обмена  информацией  между  устройствами. Надежность вычислительной машины во многом зависит от производительности и от характеристик интерфейсов. 

 При разработке   систем      ввода-вывода    должны    быть      решены

 следующие проблемы:

• Должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования (машин с переменной конфигурацией), в первую очередь с различным набором периферийных устройств, для того чтобы пользователь мог выбирать состав оборудования (конфигурацию) машины в соответствии с ее назначением, легко дополнять машину новыми устройствами.
• Для эффективного и высокопроизводительного использования оборудования ЭВМ должны реализовываться параллельная во времени работа процессора над программой и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода.
• Необходимо упростить для пользователя и стандартизовать программирование операций ввода-вывода, обеспечить независимость программирования ввода-вывода от особенностей того или иного периферийного устройства.
• Необходимо  обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готовность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы и др.).

 

 Создание  современных средств вычислительной техники связано с задачей  объединения в единый комплекс различных блоков ЭВМ, устройств хранения и отображения информации, измерительных приборов, устройств для связи с объектом (УСО), аппаратуры передачи данных и непосредственно ЭВМ. Эта задача возлагается       на унифицированные     системы сопряжения –

 интерфейсы. Термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжения» и понимается как совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов устройства, системы. Нередко это определение используется для обозначения составных компонентов интерфейса. В одних случаях под интерфейсом понимают программные средства, обеспечивающие взаимодействие программ операционной системы, в других – устройства сопряжения, обеспечивающие взаимосвязь между составным функциональными блоками или устройствами системы. Для акцентирования внимания на комплексной характере интерфейса используются термины «интерфейсная система», «программный интерфейс», «физический интерфейс», «аппаратный интерфейс», и т.п.

      Под стандартным интерфейсом  понимается совокупность унифицированных  аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при

 условиях,    предписанных   стандартом   и   направленных   на    обеспечение   информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

         Средства интерфейса обеспечивают  совместную работу независимых  разнородных функциональных блоков системы. Условно ИБ можно разделить на две части: часть, обращенная к ФБ и учитывающая его специфику, и часть, поддерживающая взаимодействие с другими устройствами в рамках требований интерфейса.

      Проектирование интерфейсов выполняется  на основе четырех основных  взаимосвязанных принципов:

• Группового
• Агрегатирования
• Унификации
• Взаимозаменяемости.

      Принцип        группового    проектирования    заключается     в     создании   ряда     (семейства) функционального и конструктивно подобранных устройств (модулей, систем) определенного назначения, соответствующих разнообразным условиям их использования. Основная задача группового проектирования – достижение максимальной универсальности и совместимости ЭВМ, вычислительных       комплексов    (ВК)   внутри   проектируемого       ряда.   Примером    эффективного использования принципа группового проецирования являются разработки IBM РС – техники, Macintosh Apple .

      Принцип агрегатирования (модульного построения) состоит в рациональном разделении системы, устройства на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков (модулей) с целью совершенствования их технических характеристик, а также обеспечения высокопроизводительных способов производства и обслуживания.

      Принцип унификации заключается в минимизации номенклатуры составных узлов, блоков устройства, модулей связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования устройства или системы. Интерфейс можно рассматривать

 как практический пример унификации связей и устройств составных элементов  ЭВМ и систем.

      Принцип взаимозаменяемости основывается на способности модуля выполнять в устройстве различные    установочные         функции    без    дополнительной        конструкторской     доработки.

 Взаимозаменяемость  является следствием процесса унификации. Эта характеристика определяет степень универсальности устройства. 

 Эффективное использование рассмотренных принципов  проектирования при разработке и внедрении интерфейсов и устройств сопряжения позволяет:

• организовать крупносерийное производство;
• повысить качество;
• сократить сроки изготовления;
• снизить стоимость производства, отладки и эксплуатации;
• осуществить преемственность технических решений и удлинить сроки

 морального  старения средств ВТ.

    

 Основной  целью интерфейсов является стандартизация внутрисистемных и  межсистемных соединений и интерфейсов с целью  эффективной реализации прогрессивных методов проектирования функциональных элементов компьютерных систем.

      Качество стандарта на интерфейс  может быть оценено соотношением, устанавливаемым между ограничениями на реализацию интерфейса и устройств сопряжения и возможностями варьирования тех или иных технических характеристик интерфейса с целью наиболее эффективного приспособления его к конкретной системе. Слишком жесткая регламентация условий совместимости ограничивает область применения интерфейса или же вызывает неоптимальное его использование.

 Тем не менее, это упрощает задачу проектирования интерфейсов. В противном случае увеличивается вероятность несовместимости  интерфейсного оборудования, разработанных разными производителями.

    Жесткая зависимость интерфейсов  от архитектурных особенностей  ЭВМ является одной из причин, препятствующих унификации многочисленных модификаций интерфейсов. Однако на определенном этапе развития технологии тенденция сохранения интерфейса снижает эффективность

 использования средств ВТ и возможность внедрения новых принципов построения ЭВМ и систем на их основе.

 Опыт  показывает, что унификация и стандартизация наиболее широко используемых интерфейсов  обеспечивают значительный экономический  эффект. Этот эффект достигается в  сфере производства (сокращение ассортимента продукции, большое увеличение производства и др.) при проектировании и эксплуатации операционных систем.

  

 Современные темпы развития микроэлектронной технологии, а также тенденции и практика строения микропроцессорных систем в настоящее время определены следующими  направлениями развития интерфейсов:

        1. Дальнейшее повышение уровня унификации и стандартизации аппаратного интерфейса совместимости существующих условиях наиболее распространенных интерфейсов на основе обобщения опыта их широкого применения. Это улучшение  направлено на создание новых стандартных интерфейсов или повышения существующего уровня стандартизации.

       2. Модернизация и расширение функциональных  возможностей существующих интерфейсов  без нарушения условий совместимости  благодаря новейшим достижениям  в микроэлектронной технологии  и технологии разработки средств  передачи информации. Основная цель  этого направления- удлинение сроков морального старения стандартных интерфейсов и расширение области их применения.

        3. Создание новых интерфейсов и разработка требований к их унификации и стандартизации. Эта тенденция объясняет прежде всего развитие систем с параллельной распределенной обработкой информации на основе качественно новых принципов организации вычислительного процесса, а также интегрированных распределенных систем.

Периферийные  устройства