Базовая организация ЭВМ

Магистральная вычислительная структура

Подробности

Родительская категория: Архитектура ЭВМ

Категория: Базовая организация ЭВМ

Принципы Фон-Неймана применимы и к магистральной или шинной архитектуре. В этом случае ЭВМ включает четвёртый элемент — магистраль, которая связывает отдельные элементы и влияет на выполнение команд.

 

 

Магистраль/канал — унифицированная подсистема связи структурных частей ЭВМ. Унификация магистрали состоит в том, что все устройства подключаются к магистрали одинаково (используют один и тот же набор сигналов, один и тот же алгоритм обмена). Унификация позволяет легко заменять, добавлять или удалять отдельные части, входящие в состав ЭВМ, без нарушения её работоспособности. Основные конструктивные компоненты магистрали — линии связи (провода), которые можно подразделить на три группы (шины) — адреса данных и управления.

Линии связи — провод, по которому передаётся логический сигнал.

Шина - группа линий однотипных сигналов.

Шина адреса — предназначена для передачи из процессора в память параллельным кодом двоичного слова, представляющего собой начальный адрес участка памяти, к которому требуется обращение. Количество линий (ширина шины адреса) определяет размер физического адресного пространства, т.е. максимальное количество различных адресов в ОЗУ. Адрес по шине передаётся от процессора в память или во внешнее устройство. В процессор адрес передаётся только в мультипроцессорных системах, для поддержания правильно работы КЭЩей.

Шина данных - предназначена для передачи команд и данных между процессором, памятью и переферийными устройствами. Передача слов осуществляется также параллельным кодом, а "ширина" шины данных в реальных системах может составлять от 1 до 4 и более байтов. Шина данных является двунаправленной и имеет наибольшую пропускную способность.

В некоторых ЭВМ шина адреса и шина данных объединены в одну мультиплексируемую шину адреса/данных. Такая шина функционирует в режиме разделения времени: цикл шины разбит на временной интервал передачи адреса и на временной интервал передачи данных. Мультиплексирование позволяет сократить общее число линий, но требует усложнения логики связи с шиной. Кроме того, ого может привести к потере производительности.

Шина управления - предназначена для передачи управляющих сигналов из процессора в прочие устройства, подключённые к магистрали.

Любое устройство, подключённое к магистрали, должно быть способно:

• распознать "свой адрес", формируемый процессором на адресной шине;
• распознать по сигналам на шине управления действие, которого ждёт от устройства процессор;
• выполнить это действие: передать в процессор либо принять из процессора через шину данных двоичное слово.

Последовательность трёх перечисленных шагов составляет "цикл магистрали" ("канальный цикл"). Канальные циклы могут следовать на магистрали непрерывно, либо с интервалами. Они происходят под управлением процессора или внешних устройств, и, таким образом, обеспечивают обмен информацией между частями ЭВМ.

• < Назад
• Вперёд >