KIẾN TRÚC MÁY TÍNH. Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn. v

Transcription

1 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn 1

2 BÀI 4 CẤU TRÚCBUS TRONG MÁY VI TÍNH Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn 2

3 MỤC TIÊU BÀI HỌC Liệt kêđược cácloại bus trong hệ thống. Mô tảđược các bus cơ bản như ISA, PCI, Phân biệt cácloại bus trong hệ thống máy tính. 3

4 CÁC KIẾN THỨC CẦN CÓ Để hiểu rõ bài này, yêu cầu học viêncần cócáckiến thức cơ bản liênquanđến cácmônhọc sau: Kỹ thuật số; Kỹ thuật điện tử. 4

5 HƯỚNG DẪN HỌC Đọc tàiliệu vàtómtắt những nội dung chính của từng bài. Luôn liên hệ và lấy vídụ thực tế khi học đến từng vấn đề và khái niệm. Sử dụng các ngôn ngữ lập trìnhcơbản như Pascal, C,... Làm bài tập vàluyện thitrắc nghiệm theo yêu cầutừng bài. 5

6 CẤU TRÚC NỘI DUNG 4.1. Băng thông và các loại bus trong máy tính 4.2. Các loại máyvitínhvàcáccấu trúc bus tương ứng 6

7 4.1. BĂNG THÔNG VÀ CÁC LOẠI BUS TRONG MÁY TÍNH 7

8 4.1. BĂNG THÔNG VÀ CÁC LOẠI BUS TRONG MÁY TÍNH Bus là thành phần kết nối các thành phần trong hệ thống máy tính. Chu kỳ bus là quá trình xảy ratrênbusđể truyền tải dữ liệu. Lượng dữ liệu tối đa được chuyển qua bus trong một khoảng thời giangọi làtốc độ truyền tải tối đa (băng thông bandwidth). Băng thông là yếu tốảnh hưởng đến tốc độ của máy tính. Bd V n m Bd: Băng thông (MB/s); V: Tốc độ bus (MHz); N: Số byte trong 1 lần truyền; M: Số chu kỳ đồng hồ cho mỗi lần truyền. 8

9 4.1. BĂNG THÔNG VÀ CÁC LOẠI BUS TRONG MÁY TÍNH (tiếp theo) Một Bus hệ vào/ra thống (bus máy mởtính rộng): thường Phốicó ghépvới nhiều loại cácthiết bus. bị ngoại vi. Bus của bộ vi xử lí (Back Side Bus BSB): Là các đường truyền giữa bộ VXL và các mạch đệm trung gian; Tốc độ nhanh nhất trong các loại bus; Chia làm 3 thành phần: bus dữ liệu, bus địa chỉ, bus điều khiển. Bus hệ thống (Front Side Bus FSB): Là đường truyền giữa bộ VXL và bộ nhớ RAM; Tốc độ chậm hơn BSB; Độ rộng luôn bằng độ rộng bus dữ liệu của bộ VXL. Ví dụ: Bộ VXL Pentium II có FSB: 66/100MHz, băng thông: 533/800MB/s. Pentium II có FSB: 100/130MHz, băng thông: 800/1066MB/s. Pentium IV có FSB: 100/133/200/266MHz, băng thông: 3200/4200/6400/8533 MB/s. 9

10 4.2. CÁC LOẠI MÁY VI TÍNH VÀ CẤU TRÚC BUS TƯƠNG ỨNG Máy PC/XT và bus PC Máy PC/AT và bus ISA Bus MCA Bus EISA Bus cục bộ Bus PCI Bus nối tiếp đa năng Bus IEEE

11 MÁY PC/XT VÀ BUS PC Bus PC ra đời phục vụ kiến trúc intel Tần số xung nhịp trênbus:8.33mhz. Độ rộng bus: 8bit. Băng thông tối đa: 8.33 MB/s. Bus địa chỉ: 20 dây. Input Output Unit (I/O Unit) Data Bus Address Bus Control Bus Central Processing Unit (CPU) Registers Control Unit (CU) Anthmetic & Logic Unit (ALU) Data Bus Address Bus Control Bus Memcry Co-Processor (e.g Floating point unit) Processor Bus 11

12 MÁY PC/AT VÀ BUS ISA ISA: Industry Standard Architecture. Bus ISA ra đời phục vụ kiến trúc Intel Tốc độ bus: 6MHz. Tốc độ bus mở rộng = tốc độ bus trên bộ VXL. Được điều khiển bởi các chíp điều khiển Bus. Bus dữ liệu cóđộ rộng: 2 byte. Bus địa chỉ: 24 dây. Băng thông: 16.66MB/s. 12

13 BUS MCA MCA: Micro Interface Architecture. Được phát triển bởi hãng IBM. Bộđiềukhiểnbus hoạt động độc lập với bộ VXL. Hỗ trợ tự động cấu hìnhthiết bị (Plug And Play). Độ rộng dữ liệu: 16/32 bit. Bus không đồng bộ. Băng thông: 160MB/s. 13

14 BUS EISA Phiên bản cải tiến của bus ISA. Hỗ trợ thiết bị ngoại vi32bit. Tốc độ cao hơn bus ISA. Hỗ trợ khe cắm EISA (Extented ISA). Tương thích với chuẩn ISA. 14

15 BUS EISA Tần số xung nhịp: 8.33MHz. Độ rộng bus: 32. Băng thông: 33.32MB/s. Quản lí không gian bộ nhớ: 4GB. Kích thước tiêu chuẩn EISA: cao 127 mm (5 inch), dài mm (13.13 inch), rộng: 12.7 mm (0.5 inch). 15

16 BUS CỤC BỘ VL Khắc phục hiện tượng nghẽn cổ chai của các bus: PC,ISA,EISA, Đáp ứng các bộ VXL tốc độ cao. Hỗ trợ các thiết bị 32, 64 bit. Tần số xung nhịp: 50MHz. Băng thông: 107MB/s. 16

17 BUS PCI Chuẩn kếtnối thành phần ngoại vi (Peripheral Component Interconnect). Ra đời Khe cắm PCI không tương thích với chuẩn ISA và EISA. Tần số xung nhịp: 33MHz hoặc 66MHz. Độ rộng bus: 32/64 bit. Băng thông: 132 MB/s, hoặc 264 MB/s. Processor/Main Memory System Coprocessor CPU Cache Main Memory PCI Bridge PCI Bus Audio Motion Video SCSI host adapter Interface to Expansion Bus LAN adapter I/O Graphics adapter Expansin Bus (ISA/EISA) Bus Slot Bus Slot Bus Slot Bus Slot 17

18 BUS PCI Nâng cấp PCI thành PCI-X cho phép nâng tốc độ trao đổi dữ liệu gấp đôi so với PCI. Ra đời Tần số xung nhịp: 133MHz. Băng thông: 1GB/s. 18

19 BUS NỐI TIẾP ĐA NĂNG Bus USB (Univeral Serial Bus). Cho phép kết nối với nhiều loại thiết bị: Bàn phím, con chuột, màn hình, ổđĩa, Cho phép kết nối 127 thiết bị theo kiểu móc xích. Chuẩn USB 1.0 và 1.1 có băng thông: 12Mbps. Chuẩn USB 2.0 băng thông: 480Mbps. Chuẩn USB tự nhận diện thiết bị. Gắn thêm thiết bị không cần khởi động lại máy. 19

20 BUS NỐI TIẾP ĐA NĂNG USB tuân theo chuẩn truyền thông nối tiếp đồng bộ (Synchronuos serial). Thông tin trên USB gồm 3 gói: Gói thẻ (token packet); Gói dữ liệu (data packet); Gói thông tin móc nối (handshack packet). 20

21 BUS NỐI TIẾP ĐA NĂNG (tiếp theo) Bắt đầu truyền tin,máychủ sẽ gửi đi 1 gói thẻ (token packet). Mỗi gói thẻ có cấu trúcnhư sau: 8 bit nhận dạng PID; 7bitđịa chỉ; 4 bit số hiệu điểm cuối và hướng truyền; 5bitkiểm tralỗi CRC. (lsb) (msb) Field PID ADDR ENDP CRC5 Bits

22 BUS NỐI TIẾP ĐA NĂNG (tiếp theo) Thiết bị ngoại vitrả lời bằng gói có định dạng như sau: 8bitnhận dạng PID; Các byte dữ liệu (1024 byte); 16 bit kiểm tralỗi CRC. (lsb) (msb) Field PID DATA CRC16 Bits (msb) 16 22

23 BUS NỐI TIẾP ĐA NĂNG (tiếp theo) Khi nhận được dữ liệu phía chủ sẽ trả lời bằng tín hiệu mócnối ACK: Chấp nhận; NACK: Không chấp nhận; STALL: Tắc nghẽn. Host Device IN Data IN Token Handshake Token Packet PID Address Data Packet Endpoint CRC5 PID Data CRC16 OUT Token Handshake Packet OUT Data Handshake PID 23

24 BUS IEEE 1394 Bus hỗ trợ truyền thông đa phương tiện. Ra đời Băng thông: 100Mbps, 200Mbps, 400 Mbps. Tối đa63thiếtbịđượckếtnối theo kiểu móc xích. Hỗ trợ 2phương thức truyền: không đồng bộ và đồng bộ. 24

25 TÓM LƯỢC CUỐI BÀI Trong bài này chúng ta đã tìm hiểu các nội dung sau: Tác dụng của bus và các loại bus khác nhau trong hệ thống máy tính. Các thông số cơ bản của bus như độ rộng, tốc độ, băng thông, Quá trình phát triển của các chuẩn bus qua các đời PC khác nhau như: Chuẩn PC, chuẩn ISA, EISA, PCI, 25