Забравена парола?
Начало на реферати

[b]Какво е AGP





Какво е HDD (Хард Диск)

[b]Всеки съвременен персонален компютър или сървър има твърд диск. Вече има дори преносими устройства (MP3 player-и с голям капацитет), които използват твърди дискове. Хард дискът изпълнява една основна роля съхранява енерго независимо големи обеми от данни. Те са нещото, което помни, дори когато захранването е изключено.



Основни положения при твърдите дискове

Твърдите дискове са били изобретени през петдесетте години на миналия век. Първите представители са били с диаметър над 50cm и са имали капацитет от няколко мегабайта (огромно за онова време количество данни). Тогава са били известни като "Winchester" (по името на търговската марка на IBM). Хард дисковете имат твърда подложка, върху която е нанесена магнитната среда.

На най просто ниво твърдият диск не е много по-различен от магнитната лента. И двете използват идентични начини за запис на информация. При положение, че и двете са магнитни споделят и еднакви недостатъци и предимства.

Магнитни ленти срещу твърди дискове

Големите разлики между двете са следните:


При лентата магнитната среда е нанесена върху гъвкава подложка, докато при хард диска е върху твърда керамична повърхност.
Лентата е с последователен достъп и може да се наложи да пренавивате доста време, докато намерите нужната ви информация, при твърдият диск този достъп се осъществява почни мигновено.
Четенето и записът при лентата се извършват като се осъществява директен контакт между главата и повърхността, при твърдите дискове не е така.
Главата при лентите се движи със скорост около 5cm/s. За твърдият диск тази скорост е 272 km/h).
Магнитните участъци, носители на информация при диска са пъти по малки от тези при лентата.


Капацитет и възможности

Стандартната потребителска машина има дискове между 40 и 120 GB. На диска информацията се съхранява във вид на файлове. Файлът не е нищо повече от именувана последователност от байтове.

Има три начина да се измерят възможностите на твърдия диск:


Скорост на трансфер количеството данни за секунда, които могат да бъдат обменени с процесора.
Време за търсене времето, което минава от момента на заявката, до момента, в който първите данни биват получени.
Капацитет на диска колко данни могат да се съхранят върху него


Поглед отвътре: платката

Най ясно се вижда как работят нещата, когато се разглобят. (Разглобяването на твърдия диск го прави неизползваем, така че не правете това в къщи).



Дискът представлява херметизирна метална кутия, на която е поставена управляваща платка. Въпросната платка управлява мотора, който движи плочите, а също така и главите. Другата важна задача на платката е да превръща електрическите и магнитни сигнали в байти и обратно.



Поглед отвътре: под платката

Под платката се намират контактите с двигателя, който върти плочите, както и вентилационен отвор, за изравняване на налягането:



След премахване на металния капак се вижда доста проста, но съвършена механика:



На картинката се виждат:


Плочите обикновено се въртят с 3 600, 4 500 или 7 200 оборота в минута (rpm). Плочите се правят с изключителна точност и се полират до огледална гладкост.
Рамото и главите те се контролират от механизъм в горния ляв ъгъл. Рамото може да придвижва главите средно по 50 пъти в секунда!

Поглед отвътре: плочи и глави

За да се увеличи капацитета на твърдия диск се слагат няколко плочи. Дискът от снимката е с 3 плочи и 6 глави



Механизмът, който движи рамото с главите и изключително бърз и точен, за което използва червячна предавка.



Съхранение на данните

Данните се съхраняват на повърхността на плочите в сектори и пътечки. Пътечките са концентрични кръгове, а секторите са части от пътечките:



В жълто е показана пътечка, а в синьо - сектор. Секторът съдържа фиксиран брой байтове например 256 или 512. На по високо ниво секторите се обединяват в клъстери (гроздове).

Процесът на форматиране в ниско ниво на твърдия диск представлява създаване на пътечките и секторите. Началната и крайната точка на сектора се записва по определен начин, известен като форматиране, при което се създава и файловата система.

Няма значение за какво използвате компютъра си, запаметяващите устроиства са неделима част от системата ви. Факт е, че повечето от персоналните компютри имат по едно или повече от тези запаметяващи устроиства:

Флопи дисково устроиство
Твърд диск
Копмакт диск


Твърд диск и контролер

Обикновенно, тези устроиства се свързват с останалата част от компютъра посредством Integrated Drive Electronics (IDE) интерфейс. По същество IDE интерфеиса е стандартния начин засвързване на запаметяващите устроиства с компютъра. IDE не е официалното техническо име на стандартния интерфейс. Оргиналното име AT Attachment (ATA) показва, че интерфейсът първоначално е развит от IBM AT computer. В тази статия ще научите за развиването на IDE/ATA и малко какво означава slave" и "master" при IDE.

Развитието на IDE

DE е направен, за да стандартизира използването на твърдите дискове в компютрите. Общата идея за свързване преди появата на IDE е, че твърдия диск и контролера трябва да бъдат комбинирани. Контролертъ е малък кръг от чипове които се грижат за управлението на това как точно твърдия диск да съхранява данните. Повечето контролери също притежават и памет , като буфер, с която да ускоряват работата на твърдия диск.

Преди появата на IDE, контролерите и твърдите дискове са били отделно. С други думи контролер от 1 производител може би няма да работят с твърд диск от друг производител. Разминаването между контролерите и твърдите дискове е резултат от некачествените сигнали и взаимодеиствия. Очевидно това е ненужно и рефлектира само върху потребителите.


Раждането на IDE интерфейса води до обединяването на
контролера с хардиска, както този на снимката

BM представя АТ компютъра през 1984г. с много изменения.
Слотовете в компютъра за слагане на карти ползват новаверсия на the Industry Standard Architecture (ISA) шина. Новата шина може да преадава 16 битови данни, докато оргиналната позволявала само 8 бита.
IBM също предлага твърд диск за АТ който изполва нов комбиниран диск/контролер. Лентов кабел за контролер/диск-а използва ISA карта за да се свърже с компютъра.
През 1986г. Compaq представи IDE устроиство за техния Deskpro 386. Тази диск/контролер комбинация е базирана на стандартната АТА развита от IBM. Много преди другите фирми да започнат предлагане на IDE устройтва.


Контролери, дискове, адаптери

Повечето дънни платки идват с IDE интерфейс. Този интерфейс често се нарича контролер, което е абсолютно неправилно. Всъщност интерфейса на дъното е просто място, където се включва кабела. Самият контролер се намира на твърдия диск. Това е и причината да се нарича IDE.



На по-късен етап IDE се развива и като средство за закачане на CD-ROM устройства. IDE рядко се използва и за закачане на външни устройства.

Има няколко ATA стандарта, всеки от които разширява възможностите на предходните.

Стандартите са:

ATA-1 Оригиналът направен от Compaq за Deskpro 386. Използва се master slave архитектура. ATA-1 е базирана на стандарта ISA 96-pin конектор, който използва 40 или 44 пинови конектори и кабели. При 44 пиновата версия 4те допълнителни пина служат за захранване. Освен това ATA-1 стандарта поддържа сигнализация за DMA (Direct Memory Access) и PIO (Programmed Input/Output) функции. При DMA информация се изпраща/получава директно към/от паметта, а PIO означава, че информационният трансфер се контролира от CPU. ATA-1е по известна като IDE.
ATA-2 DMA е напълно развит в ATA-2. DMA трансфера при ATA-1 е 4.16 MBps, а при ATA 2 - 16.67 MBps. ATA-2 има поддръжка на PCMCI и на външни носители. ATA-2 е позната като EIDE (Enhanced IDE), Fast ATA или Fast ATA-2. Общото дисково пространство, което се поддържа е 137.4 GGB. ATA-2 предоставя стандартни методи за четене на Cylinder Head Sector (CHS) за твърди дискове до 8.4 GB. CHS показва къде всъщност се намират данните върху твърдия диск. Разликата между общия дисков обем и CHS поддръжката ще се обсъди в друга статия по - подробно. CHS има фиксирана дължина за всеки адрес:



Вероятно сте забелязали, че броят на секторите е 63, а не 64. Така е, защото секторът не може да започва с нула. Всеки сектор съдържа 512B. Ако умножите 1 024 x 256 x 63 x 512, ще получите 8 455 716 864B или около 8.4GB. Новите BIOS-и поддържат пълния размер от 137.4 GB.
ATA-3 Поддържа Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART технология за самонаблюдение, анализ и рапорти), IDE устройствата са доста по-надеждни. ATA-3 включва и поддръжка на пароли за защитаване на устройствата.
ATA-4 Двете най големи подобрения към стандарта са Ultra DMA поддръжката и поддръжката на AT Attachment Program Interface (ATAPI). ATAPI предоставя интерфейс за CD-ROM-и, лентови устройства и др. Преди ATA-4, ATAPI е бил изцяло отделен стандарт. С включването на ATAPI, ATA-4 веднага подобрява производителността и надеждността на ATA устройствата. Ultra DMA увеличава DMA трансфера от 16.67 MBps при ATA-2 до 33.33 MBps. В тази ревизия на ATA стандарта е включена поддръжка на 80 пинов кабел. Допълнителните 40 пина са маси, като така се подобрява качеството на сигнала. ATA-4 е познат като Ultra DMA, Ultra ATA и Ultra ATA/33.
ATA-5 Поддържа автоматично засичане на вида на кабела. Ultra DMA е увеличена до 66.67 MB/sec с помощта на 80-проводвия кабел. ATA-5 е познат като Ultra ATA/66.

Преглед на кабела

IDE устройствата използват лентов кабел. При лентовите кабели всички проводници са наредени в една равнина. IDE лентовите кабели са 40 и 80 проводни. Кабела не може да надвишана 18 инча (46 cm) като цяло (12 инча от първото до второто устройство, и 6 от второто до края).

От едната страна кабела е оцветен. Тази страна показва кой е пин 1. Пин 20 не е включен. На това място дори няма пин, а служи само за правилно поставяне на кабела. Друг начин за осигуряване на правилно включване е с някакъв допълнителен пластмасов елемент.




Забележете, че последните 4 пина служат за захранване на устройства, като малки твърди дискове (2.5 инча).

Master и Slave

Един IDE интерфейс може да поддържа две устройства. Повечето дънни платки идват с два IDE интерфейса, на които могат да се включат до 4 устройства. Тъй като контролера е вграден в устройството, на дънната платка няма кой да реши с кое устройство се работи в момента. Това не е проблем, когато всяко устройство е на отделен канал, но когато на един кабел се свържат две устройства се появяват някой проблеми.

За да работят две устройства на един кабел се налага въвеждане на системата master slave (главен - подчинен). Това позволява на едното устройство (контролер) да управлява другото. Какво става, когато подчиненото устройство направи запитване към главното дали може да предава информация. Ако master устройството не върши нищо, то дава достъп на slave. Ако главното е заето, slave устройството изчаква разрешение.

Компютъра разбира дали има второ устройство със сигнал на пин 39. По този пин се предава специален сигнал наречен DASP (Drive Active/Slave Present).

Въпреки, че ще работи и иначе, се препоръчва master устройството да се включва в първия конектор. След това се поставя jumper-а в правилната позиция. Прекъсвача (jumper) на slave устройството също трябва да се постави на подходяща позиция.

Много устройства вече работят в режим Cable Select (CS). В този режим устройствата се конфигурират като master и slave автоматично. CS работи по следния начин: Прекъсвачите (jumpers) на всяко от устройствата се поставят на CS позиция. Пин 28 е свързан само с master устройството. Когато се включи компютъра, се изпраща сигнал по пин 28. Само устройството, което ще е master получава този сигнал. Другото устройство става slave.

[b]Какво е FDD (Флопи)

Ако някога сте използвали компютър няма начин да не сте ползвали флопи дисковото устройство (FDD floppy disk drive). Преди навлизането на CD-ROM-ите флопитата бяха основния начин за пренос на информация. На практика FDD се използва от повече от 20 години.

Като цяло флопито чете и записва данни върху малък пластмасов диск, подобно на аудио касета.

История на флопито

Флопито е измислено от инженера на IBM Алън Шугарт през 1967. Първото флопи е използвало 8 инчови дискети, а през 1981 устройството намалява до 5.25 инчово (с големината на CD-ROM). 5.25 инчовите дискети събираха 360 KB информация.

От 5.25 инчовите дискети дойде и наименованието флопи (floppy) заради гъвкавия полимерен плик, в който се съхраняваха дискетите (flexible plastic envelope).

В средата на осемдесетте години на миналия век напредъка в технологиите доведе до появата на 1.44MB, 3.5 инчови дискови устройства, които се използват дори и днес.

Терминология

Дискета общоприетия 3.5 инчов носител.
Флопи Устройството, което чете и записва дискети.
Пътечка концентричен кръг върху повърхността, в който се записват данни.
Сектор най малката част от пътечката, която може да се адресира самостоятелно.

Частите на флопи системата

Дискетата

В много отношения дискетата е като магнитната лента:


И двете използват тънка полимерна основа, покрита с железен окис, който по същество е феромагнит, т.е. може постоянно да се намагнетизира под влияние на външно поле.
И двете могат да записват информация веднага.
И двете могат да се използват многократно.
И двете са доста евтини.


Ако някога сте ползвали аудиокасета, сигурно сте забелязали, че тя има един огромен недостатък достъпът до нея е последователен. За да достигнете до песен, която е в средата на лентата се налага да я превъртите. За по-дълга лента (с повече време за запис) превъртането отнема доста време

Дискетата, както и аудиокасетата е направена от полимерна подложка с нанесен отгоре магнитен слой. Разликата е, че дискетата е с дисковидна форма, което премахва проблема с последователния достъп.


Дискетата е разделена на пътечки (в кафяво) и сектори (жълто)

Флопито

Основните части на FDD са:


Четящи/записващи глави: намират се от двете страни на дискетата и се движат заедно, той като са поставени върху общо рамо. Главите не сочат точно една срещу друга, за да не си влияят взаимно. Една и съща глава и чете и записва, докато друга се използва за триене.
Основен електромотор: върти дискетата с 300 или 360 оборота в минута.
Степерен електромотор: отговаря за положението на главата спрямо дискетата.
Механична рамка: механичната система, която отваря капачето и която изважда дискетата при натискане на бутона.
Платка: съдържа цялата електроника на устройството.
Главите не докосват повърхността, когато се местят между пътечките. Оптичен елемент проверява за отвор в единия ъгъл на дискетата, за да провери дали данните са защитени от изтриване.



Записване на данни

Изброените по-долу стъпки важат както за запис, така и за четене:


1. Компютъра праща инструкция за запис до флопито.
2. Контролера на флопито пуска мотора, който движи дискетата.
3. Степерният мотор задвижва червячната предавка и премества главите.
4. Времето необходимо за придвижване до пътечката с данните са нарича време за достъп.
5. Главата спира върху съответната пътечка. Четящата глава гледа адреса, записан при форматиране на дискетата, за да се увери, че това е правилната страна.
6. Преди да се запишат данните, изтриващата намотка обработва повърхността, като изтритата повърхност е по голяма от необходимата за запис, като така се осигурява стабилност на записа.
7. Записващата глава намагнетизира определени участъци, като така записва данните.
8. Дискетата спира да се движи и флопито чака следващата команда.



Флопи дисковото устройство факти.

Някой интересни факти за флопито:


Две дискети поставени една до друга не си взаимодействат, поради слабото намагнитване.
Лентовия кабел, който свързва флопито с дънната платка е с разменени пинове от двете страни, като така се съобщава на компютъра дали флопито е A или B.
Икономически неизгодно е да си ремонтирате флопито по евтино е да си купите ново.
В ъгъла на 3.5 инчовите дискети има малък плъзгач, чието положение определя дали флопито е защитено от запис и изтриване.

[b]Как работи CD-то

CD-тата и DVD-тата са основните носители на информация в днешно време, без значение дали става дума за видео, звук или други данни. Ниската им цена, големия обем данни, малкият им размер и възможността всеки да записва на тях бързо ги наложи като основна среда за съхранение на данни.



Стандартиния CD-ROM съхранява 74 минути музика, което ще рече:
44,100 канала/секунда x 2 байта/канал x 2 канала x 74 минути x 60 секунди/минута = 783,216,000 байта

За да се поберат повече от 700MB върху носител с диаметър 12cm се налага физическият размер на байта да е много малък.
Компакт диска е просто парче пластмаса, дебело около 1.2mm. При CDтата, които се правят чрез печат в момента на производство се нанася записа с пресоване на матрица. След това се полага отражателоно покритие от алуминий. След това се добавя акрилен слой, който да предпазва алуминия. Най накрай се печата етикета:



Спиралата

CDто има единствена спирала, на която са нанесени данните. Тя започва от вътрешността към външната част. Това, че спиралата започва от центъра на диска означава, че той може да бъде направен по-малък от 12 cm, като цената е лишаване от обем за данни.
Въпросната спирала е около 0.5 микрона широка, а разстоянието между две съседни пътечки е 1.6 микрона.



Данните

Данните се записват като нехомогенности върху повърхността. Тяхната ширина е 0.5 микрона, дължината е поне 0.83 микрона, а височината е 125 нанометра.



Малките размери на нехомогенностите правят спиралата много дълга около 5km.
За да работите с нещо с подобни размери ще ви трябва доста прецизен механизъм.

Части на CD-ROM устройството

Работата на CD-ROMът е да намери и прочете данните върху носителя. Основните му части са:


Електромотор, който върти диска. Скоростта е от 200 до 500 оборота в минута, според пътечката, която се чете.
Лазер и система от лещи, които четат данните.
Система за придвижване на четящия механизъм.



Какво прави CDто: Лазерът

Основна задача на устройството е да фокусира лазерът върху нехомогенностите по повърхността. Лъчът прониква през пластмасата, отразява се от алуминия и се връща върху фоточувствителен елемент, който чете данните.


Какво прави CDто: четене на данни

Най сложната задача е да се държи лъча центриран върху пътечката. С четенето на диска, лъча се измества навън и скоростта, с която данните минават под лазера става по-висока. Ето защо с изместване на лъча навън, диска се движи по-бавно, като така скоростта на четене остава постоянна.


Кодиране

Ако имате CD-R устройство и искате да си записвате собствени CDта подходящият софтуер ще се погрижи за това. Въпреки това кодирането е доста сложен проблем, който ще се опитаме да обасним накратко.

CD-RW

За да разберете как се съхраняват данните на CD, трябва да се запознаете със следния списък:

Тъй като лазерът се отразява в нехомогенностите, не може да има големи участъци без неравности. За да се реши този проблем, кодирането използва EFM (eight-fourteen modulation 8-14 модулация). При EFM, 8 битовите байтове, се кодират с 14 бита.
Тъй като потребителя иска да си прехвърля песните се налага да се знае къде какво е записано върху диска. Използва се адресация на данните, която се кодира в началото на диска.
Може да възникнат грешки при четене, така че се налага да има кодове за корекция. Това става с добавяне на битове.

CD формати данни

Когато се съхраняват данни върху CD се използват няколко формата. Най популярните са CD-DA (звук) и CD-ROM (данни).

[b]Какво е USB

Всеки съвременен компютър идва с поне един USB (Universal Serial Bus) порт. Тези портове позволяват да се включва всичко от принтери до мишки.



Всеки, който се е занимавал с компютри повече от един ден знае каквъв фундаментален проблем решава USB интерфейса.
Принтерите се връзват на паралелен порт, а повечето компютри имат само един такъв (все по голяма част от лаптопите изобщо нямат). Високоскоростни устройства като външни дискове в миналото също са използвали паралелния порт.
Външните модеми използват серийния порт, като същото правят и маса устройства като Palm Pilot, някой мишки, мобилни телефони и пр. Повечето компютри имат най много два такива порта, които на всичко отгоре са бавни.
Повечето високоскоростни устройства се включват чрез интерфейсна карта, като броя слотове за такива карти също е ограничен.

Целта на USB е да реши тези проблеми. USB ви дава възможност по много прост начин да свържете с високоскоростна връзка до 127 устройства към вашето PC.

USB връзки

Връзването на USB устройство към компютъра е просто намирате USB конектора на компютъра и включвате.




USB "A" конектор

Ако устройството, което сте включили е ново, операционната система го засича и иска драйвъри (или ги инсталира сама, ако може). Ако устройството е вече инсталирано, то директно започва да работи. USB устройствата могат да се включват и изключват по всяко време.
USB интерфейса от страна на компютъра е тип A, а от страта на устройството тип B.


USB "B" конектор

Ако ви свършат портовете?

Голяма част от компютрите идват с 2 до 4 USB порта. Къде тогава се включват всичките тия 127 устройства?

Най простото разрешение е евтин USB hub. USB hubа също се брои за устройство от 127те възможни!




С помощта на хъбове свързани едни с други може да се постигне голям брой USB портове.

Хъбовете могат да са със собствено захранване или без. Както ще видите по нататък USB порта може да захранва устройства. Това разбира се важи за устройства с малка консумация като мишки например. Мощността (до 500 mA при 5 V) идва от компютъра. Ако имате много устройства със собствено захранване (като принтери и скенери), то вашия хъб не се нуждае от захранване.

USB характеристики

USB има следните характеристики:

Компютърът играе роля на host.
До 127 устройства могат да се свържат към USB.
Самостоятелните USB кабели могат да предават сигнал до 5 метра, ако се използват хъбове до 30 метра.
При USB 2.0 информацията, която се предава е 480 Mbps.
USB кабелът има 2 жици за захранване (+5 V и маса) и усукана двойка за данни.
На захранващите кабели могат да се пуснат 500mA при 5V.
Устройства с ниска консумация могат да се захранват направо от USB порта.
USB устройствата са hot-swap, т.е. могат да се включват и работят по всяко време, без да се прекъсва работата на компютъра.
Повечето USB устройства могат да излизат в sleep mode, при команда от host-а.


USB кабел: +5 V (червена) и маса (кафява) и усукана
двойка (жълт и син). Освен това кабелът е екраниран

USB в действие

Когато хостът (компютърът) започне да работи, той назначава на всяко от устройствата адрес. Този прозес е известен като номериране, то се извършва и когато се включва ново устройство. Хостът също установява по какъв начин устройствата искат да предават:
Interrupt (прекъсване) за устройство, което изпраща малко количество информация.
Bulk Устройство като принтер, което получава данните на големи порции, комуникира по този начин. Блок от данни се праща към принтера (на 64 байтови парчета) и се проверява дали е коректно.
Isochronous (изохронен)- Устройства, които работят с поток от данни (като говорители) използват изохронен режим. Непрекъснато текат данни между компютъра и устройството и няма проверка за грешка.

Хостът може да изпраща и контролни пакети.

Когато се номерират устройствата, компютърът следи за честотната лента на изохронните устройства и тези, които работят с прекъсване. Те могат да консумират до 90% от честотната лента. При превишаване на този лимит се отказва достъп. Контролните пакети и bulk устройствата използват останалия ресурс.

USB разделя честотната лента на кадри, а хоста ги контролира. Кадрите са с капацитет 1 500 байта и всеки нов кадър стартира всяка милисекунда. По време на квант изохронните устройства и тези, които работят с прекъсване получават гарантирано необходимият им канал с определена ширина. Bulk устройствата и контролните данни използват остатака от честотната лента.

USB 2.0

USB 2.0 стандарта излезе през април 2000.

USB 2.0 (високоскоростен USB) има по-широка честотна лента и предава данни 40 пъти по бързо от USB 1.1. USB 2.0 е напълно съвместим с USB 1.1.

USB 2.0 работи на три режима 1.5, 12 и 480 Mbps, като така поддържа всякакви устройства от мишки и клавиатури, през скенери и принтери до обемни външни дискове.

[b]Какво е PCI

Очевидна е тенденцията в увеличаването на скоростта на настолните машини. Софтуерните приложения се нуждаят от все повече изчислителен ресурс, а хардуера става все по мощен.

Един елемент, обаче остава някак си в страни - шините. Като цяло шината свързва два отделни компютърни компоненти. Да имате високоскоростна шина е толкова необходимо, колкото да имате добра трансмисия в автомобила си. В тази статия ще се спрем на една определена шина позната като PCI (Peripheral Component Interconnect).

Да се качиш на магистралата

Идеята на шината (магистралата) е проста да свърже два компютърни компонента. Например графичната карта с процесора, паметта и пр.

Голямото предимство на шините е, че те пранят частите заменяеми. Ако искате по мощна видеокарта, просто махате старата от AGP магистралата и слагате нова.

Преди около 30 години процесорите бяха толкова слаби, че работеха на честотата на шината, т.е. синхронно. Броят на шините по онова време е бил точно една! Днес процесорите са толкова бързи, че се налага асинхронна работа, а броят на магистралите постоянно нараства.

Един обикновен съвременен компютър използва две основни магистрали:

Първата е известна като FSB (Front Side Bus), или системна шина и свързва процесора с паметта. Това е най бързата магистрала в системата.
Втората шина е по бавна и се използва за комуникация с устройства като твърди дискове, звукови контролери и пр. Една много популярна магистрала с това предназначение е PCI. Тези магистрали се свързват към процесора през южния мост.

Има и други магистрали. Например Universal Serial Bus (USB), Firewire и пр.


Свързване на магистрали към процесора

Историческа справка

Първата шина в първото IBM PC (от 1982) е била 16 битова и е паботела на 4.77 MHz. Наричала се е ISA. Пропусквателната и способност е била 9 MBps.

ISA шината се задържа като стандарт в продължение на доста години. Причините за дълголетието и бяха:

Съвместимост с многото производители, които правеха ISA карти.
Появата на нов стандарт преди години не се приемаше добре от потребителите.

С напредване на технологията ISA магистралата стана прекалено бавна. Така се появиха нови стандарти. Такива бяха Extended Industry Standard Architecture (EISA) - 32 битов @ 8 MHz и Vesa Local Bus (VL-Bus). Готиното нещо при VL-Bus (по късно наречен VESA, Video Electronics Standards Association) е, че беше 32 битов и работеше на честотата на процесора.

Появата на PCI

През началото на деведесетте на миналия век Intel представя Peripheral Component Interconnect (PCI) шината. PCI представляна хибрид между добрите страни на ISA и VL-Bus. PCI осигурява директен достъп до паметта на устройствата, които са закачени за нея, но се свързва с процесора през FSB шината използвайки отделен чип.

FSB свързва процесора с паметта и останалите устройства. Обичайните честоти на които паботи в днешни дни са от 400MHz до 800MHz.

Друга магистрала свързва процесора с L2 кеша. Тя работи на честотата на процесора. Този тип магистрала доста се разви през последните години. В началото тя представляваше жица, която свързваше процесора с чип памет, който беше доста скъп. Днес L2 кешът е интегриран към процесора, което увеличава производителността и намалява цената. Тъй като L2 cache-ът се намира върху процесора, тази магистрала всъщност вече дори не е магистралаSmile

PCI може да свързва до 5 устройства външно или 10 върху платката. Също така е възможно да има повече от една PCI шина на компютър, макар това да се среща рядко. PCI чипът контролира скоростта на шината.


PCI картите използват 47 пина

PCI отвачало рабоше на 33MHz @ 32bits. Следващите версии на стандарта качват честотата от 33 MHz на 66 MHz и дължината на думата от 32 на 64 бита. Понастоящем, PCI-X осигурява 64-bit трансфер при скорост 133 MHz и 1-GBps!

PCI картите използват 47 пина (49 пина за master карти, които могат да контролират шината без намесата на процесора). PCI може да работи с толкова малко пинове, заради хардуерното мултиплексиране, което ще рече, че устройството може да изпраща повече от един сигнал по даден пин. PCI работи с устройства на 3.3V и 5V.



Въпреки, че Intel пуска PCI стандарта през 1991 година, той не печели популярност до излизането на Windows 95. Причината за това е, че Windows 95 поддържа функция наречена Plug and Play.

PCI срещу AGP

PCI дълго време осигуряваше нужната скорост на всичси устройства. На всички без едно: видеокартите. През средата на деведесетте 3D игрите набират все повече популярност. PCI вече не беше достатъчно бърз. В резултат на това Intel разработват Accelerated Graphics Port (AGP). AGP е шина направена изцяло за видеокарти. Но на последък се появи нова технология, която скоро ще измести изцяло AGP

Plug and Play

Plug and Play (PnP) означава, че можете да включите устройство към системата си и то автоматично да бъде разпознато и конфигурирано. PnP. Intel прави своето отроче PCI PnP съвестимо. Появата на PnP окончателно позволи на PCI да измести ISA.

За да бъде напълно функзионален PnP изисква три неща:

PnP BIOS нещото, което засича устройствата.
Extended System Configuration Data (ESCD) Файл, който съдържа данни за PnP устройствата.
PnP операционна система операционната система извършва няколко основни неща, които преди PnP се извършваха или ръчно или от някаква програва:
o Interrupt requests (IRQ) IRQ, познато още като хардуерно прекъсване, се използва за привличане на вниманието на процесора. Например мишката изпраща прекъсване всеки път щом се движи или клика, за да уведоми процесора, че нещо се случва. Преди PCI всеки компонент се нуждаеше от отделно хардуерно прекъсване.
o Direct memory access (DMA) означава, че устройствата могат да получават достъп до паметта без намесата на процесора.
o Адреси на паметта могат да се заделят адреси за определени устройства, като така се гарантира нужната памет.
o Input/Output (I/O) тази опция се грижи за входно изходния ресурс.

Как работи

Нека си представим, че сте си сложили нова PCI звукова карта. Ето какво се случва:

1. Поставяте картата в празен PCI слот.
2. Включвате захранването.
3. Системния BIOS инициализира PnP BIOS-а.



4. PnP BIOS сканира PCI шината. Изпраща сигнал до всяко от устройствата, за да го попита какво е.
5. Звуковата карта се представя на BIOS.
6. PnP BIOS проверява ESCD, дали вече няма конфигурация. Тъй като картата е нова в ESCD няма информация за него.
7. PnP BIOS назначава IRQ, DMA, адрес на паметта и I/O и запазва данните в ESCD.
8. Операционната система зарежда. Проверява ESCD и PCI шината. Вижда, че има ново устройство и издава съответното съобщение.
9. В повечето случаи орерационната система ще открие драйвъри и ще конфигурира устройството вместо вас. Ако не успее да го направи, ще получите подсказка, че трябва да свършите тази работа сами.
10. След инсталацията на драйвърите устройството е готово за работа. Някой устройства се нуждаят от рестарт.

PCI Express

С увеличаване на скоростите при съвременните компютри PCI, също както ISA преди време, се оказва догонващ стандарт, който скоро ще бъде изместен. Заместителят на PCI е PCI Express.

Стремежът е да се скъса с общата шина характерна за PCI и да се премине към point-to-point превключвания. Това ще рече, че когато две устройства комуникират, между тях се осъществява директна връзка. Посредством превключване се гарантира, че едновременните комуникации между двойки устройства няма да пречи на останалите.

HyperTransport, стандарт предложен от Advanced Micro Devices (AMD), се представя като естествена еволюция на PCI. За всяка сесия между две устройства се установяват два канала. Всеки канал може да бъде от 2 до 32 битов и да поддържа максимум 6.4GBps. HyperTransport е създаден, за да свързва устройства вътре в компютъра, а не твърди дискове, CD-ROM-и и пр.

PCI-Express, разработен от Intel (и познат като 3GIO или 3rd Generation I/O), изглежда че ще направи бум в преноса на данни. Причината за това е ниската му цена, която позволява употребата му от домашни потребители и факта, че слота е разширяем. Основният PCI-Express слот е 1x. Това ще рече, че има само една шина за данни, което прави слота по къс, но достатъчно бърз за пренос на данни от интернет например (LAN карти). Ако е необходима по висока скорост, може да се прави PCI-Express 2x, 4x, 16x (за видеокарти).

[b]Какво е PCI-Express

PCI слотовете са дотолкова значима част от съвременните компютри, че потребителите са ги възприели като даденост.

Но PCI има някой недостатъци. С увеличаване на скоростта на компонентите, PCI започна да изостава. Той има фиксирана ширина от 32 бита и може да поеме едновременно най - много до 5 устройства. Новият 64 битов стандарт PCI-X осигурява по-голяма дължина на думата, но въпреки това не решава някой основни проблеми.

PCI Express решава повечето от фундаменталните проблеми на PCI и PCI-X, осигурява по широка честотна лента и пр.

Високоскоростна серийна връзка

В първите дни на компютърната техника голяма част от устройствата предаваха данни серийно. Този начин даваше надеждност, но скоростта не беше висока. Затова започна употребата на паралелен пренос.

Оказа се, че паралелния пренос има свои проблеми, които ставаха все по големи с нарастване на скоростите (например отделните линии си взаимодействат електромагнитно и се получават смущения).

PCI Express е сериен интерфейс, който работи повече като мрежа, отколкото като магистрала. Вместо обща шина да провежда данните от различни източници, PCI-E има превключвател, който комутира множество серийни линии от точка до точка. Всяко устройство си има своя point-to-point линия и не дели честотна лента с останалите устройства

Когато компютъра стартира, PCI-E определя кои устройства са свързани към дъното. След това се определят връзките между устройствата и се създава карта на трафика и ширитите на честотните ленти. Протоколът, който извършва тези неща е почти същия като при PCI, така че не се налагат сериозни промени в операционните системи.

Размери
По-късите PCI-Е карти влизат в по-дългите PCI-E слотове. Излишните линии просто се игнорират. Например, 4х карта може да влезе в 16х слот. 16х карта, обаче е твърде голяма за 4х слот.



Всяка линия от PCI-E се състои от два чифта проводници един за приемане и един за предаване. 1х връзка, най малката възможна, има една линия от 4 проводника. Пренася по един бит за цикъл по всяка. 2х връзка има 8 проводника и пренася по 2 бита едновременно и т.н.

PCI-E се използва вече и при настолни и преносими компютри. Употребата на PCI-E може да намали цената на дънната платка, тъй като ще трябва да се изработва само един интерфейс.

Две по две

PCI - Е конекторите се делят на степените на 2 (2, 4, 8 и т.н.)

По високи скорости, по малко връзки

32 битовата PCI шина има максимална скорост от 33MHz или 133MBps. 64 битовата PCI-X магистрала предава със скорост между 512MBps и 1GBps.

Единична PCI E пътечка, може да пренася до 200MBps. Един x16 PCI-E конектор има пропусквателна способност от 6.4 GBps. При тези скорости x1 конектор може да се справи с гигабитова етернет връзка, както и с аудио устройства, а x16 да отговори и на най капризните видеокарти.
Няколко прости технологични решения са направили възможни тези невероятни скорости:


Приоритизация на данните, която позволява по важната информация да се предава и обработва първа.
Трансфери в реално време
Подобрения в материалите
По добра откриваемост и корекция на грешките
По добри методи за разделяне на данните на пакети и събирането им отново.
Устройствата не използват обща шина.


Да разделиш и да сглобиш отново
PCI E разделя данните на пакети, маркира ги и после отново ги събира нацяло.
Забавяне на шината
Смущенията и взаимодействията (отрицателни) между сигналите са обичайно явление при паралелните конекции. Некачествените материали също дават своето в забавянето на шината. PCI-X работи при по-висока честота, което значи и повече смущения. PCI не определя приоритет на данните и така се получава допълнително забавяне на важниата информация.

PCI E и сложната графика

PCI-E премахва напълно нуждата от AGP слот. x16 PCI-E може да пренесе много повече данни от x8 AGP слот. Освен това x16 PCI-E дава 75W мощност, докато x8 AGP дава 25W/42W. Не на последно място пред PCI-E има огромна перспектива, нещо което не може да се каже за AGP.

С подходящо проектиране една дънна платка може да има два x16 PCI-E слота и така да поддържа 2 видеокарти:

NVIDIA Scalable Link Interface (SLI): с дъно, което поддържа SLI, две видеокарти и SLI конектор, можете да си сложите 2 видеокарти. Картите работят заедно, разделяйки монитора на две. Всяка карта отговаря за половин екран, а SLI конектора се грижи за синхронизацията.


NVIDIA SLI конектор

ATI CrossFire: Две ATI Radeon^ видеокарти могат да се включат в едно дъно. Технологията на ATI се концентрира върху качеството на изображението и не изисква еднакви видеокарти. Crossfire разделя работата по рендирането по три начина:


o По половин екран се дава на всяка карта т.нар. "scissoring".
o Разделя се екрана на квадрати, както шахматна дъска.
o Всяка карта пресмята отделни кадри


Alienware Video Array: Две видеокарти (по специални, не купени за 30 USD) и т.нар. Video Merger Hub. Тази система поддържа до 4 видеокарти, но има специални изисквания към охлаждане.

За момента PCI, PCI-X и PCI-E съществуват съвместно, но поради огромните си предимства се очаква PCI-E да измести останалите два стандарта и скоро да стане основен стандарт при компютрите.

[b]Какво е AGP

Файлове се отварят и затварят в различни прозорци. Филми се възпроизвеждат и видео игри изпълват екрана, поглъщайки Ви в света на 3D графиките. Това са нещата които сте свикнали да виждате на компютра си.

Всичко е започнало през 1973, когато Xerox са конструирали Alto първият компютър, който използва графичен интерфейс. Това нововъведение е променило завинаги начина, по който хората са използвали компютрите си.

Днес всеки аспект на компютрите, от създаването на анимация до прости задачи като писане на писмо, използват много графики, за да създадат по-интуитивна работна среда на потребителите. Компонентът, който възпроизвежда тези графики се нарича видео (графична) карта. Начинът, по който тя е свързана към компютъра определя възможностите й. В тази статия ще научите за AGP или Accelerated Graphics Port. AGP използва отделен канал за връзка с видео картата, който увеличава скороста на предавана на данни и подобрява картината.

Слезте от магистралата

През 1996, Intel представи AGP като по-ефективен начин за трансфер на потоково видео и 3-D графики, които стават все по-разпространени. Преди това стандартният метод бе Peripheral Component Interconnect (PCI). PCI шината се използва за пренос на данни от видео картата до процесора (CPU). Шината позволява множество пакети от данни от различни източници да бъдат пренасяни едновременно. Информацията от видео картата минава през шината заедно с информацията от всяко друго устройство свързано с PCI шината. Когато цялата информация стигне до CPU, тя трябва да чака на опашка докато бъде обработена него.

Тази система работеше добре доста време, но PCI шината стана прекалено натоварена. Интернет и другите приложения станаха доста графично обогатени и нуждата от приоритет на видео картата пред другите устройства нарастна.


Типичен пример на AGP-базирана видео карта

AGP е базиран на принципа на PCI шината, но осигурява директна връзка между видео картата и CPU. По този начин се осигурява по-бърз и по-ефективен начин за обработка на графичните обекти.

Изхвърлете старите...

AGP е създадена върху идеята за подобряване на начина на предаване на данни към CPU. Intel постигна това като разгледа всичките места където PCI трансферът съдаваше задръствания от данни. Чрез изчистване на пътните задръствания, AGP увеличава скоростта, с която машините могат да обработват графичните данни като използва по-рационално системните ресурси. Ето как става това:


Dedicated Port Няма други устройства които да са вързани към AGP шината освен видео картата. С директната връзка към CPU, видео картата използва пълният й капацитет.

Pipelining този метод на организация на данните позволява на видео картата да получава и отговаря на множество пакети от данни с една заявка. Ето един опростен пример:

С AGP, видео картата може да получи заявка за цялата информация необходима за възпроизвеждането на една картинка и да я изпрати едновременно. С PCI, видео картата ще получи информация за височината на картината и изчаква, след това дължината на картината, и изчаква, след това ширината на картината, и изчаква, комбиниране на информацията, и чак тогава я изпраща наведнъж.

Sideband addressing - Както писмо, всички заявки и информация изпратени от една част от вашия компютър до друга имат адрес със съдържание "До" и "От". Проблемът с PCI е това, че тази "До" и "От" информация е изпратена с работещите данни всички заедно в един пакет. Това е еквивалентно на слагане на визитка вътре в пощенският плик когато вие изпращате писмо към приятел. Сега пощата трябва да отвори плика да види визитката, за да знае къде да изпрати писмото. Това отнема на пощата доста време. В допълнение, самата визитка заема място в плика като намалява сумарното количество информация което можете да изпратите на вашия приятел.



При sideband addressing, AGP използва 8 допълнителни линии само за адресация. Това поставя адреса от външната страна на пощенският плик. Така се отпушват системните ресурси които преди са били използвани за отваряне на плика и четене на адреса.

PCI: Загуба на RAM

Скоростта не единствената зона където AGP превъзхожда своя предшественик. Тя опростява процеса на възпроизвеждане на картината чрез по-ефикасно използване на системната памет.

Всяка 3-D графика, която виждате на компютъра е построена карта на текстурите. Те са като опаковъчна хартия. Компютърът взема плоска 2-D картина и я прегъва на места показани му от видео картата, за да се създаде 3-D картина. Например обвиване на невидима кутия с опаковъчна хартия за да се види нейния размер. Текстурните карти са основните неща, които използват паметта на системата и на видео картата.

С PCI-базирана видео карта всяка текстурна карта се съхранява два пъти. Първо, текстурната карта се зарежда в системната памет. Когато трябва да се използва, тя се дърпа от системната памет и се изпраща на процесора, за да бъде обработена. Веднъж обработена, тя се изпраща през PCI към видео картата, където се съхранява отново във framebuffer-а на картата. Framebuffer е мястото, където видео картата държи образа на съхранение щом като вече е обработен, за да може да го възпроизвежда всеки път когато това е необходимо. Цялото това съхраняване и изпращане между системата и видео картата е много затормозяващо за работата на компютъра.


С PCI, картите на текстурите се зареждат от твърдият диск в системна памет, след това обработени от централния процесор и тогава заредени в framebuffer-а на видео карта.

AGP: Спестяване RAM

AGP подобрява процеса на съхранение на текстурните карти като позволява на операционната система да предназначи определено количество RAM за употреба само от видео картата. Тази памет се нарича AGP memory или не-локална видео памет. Използването на доста по-голямата по обем и по-бърза системна памет намалява броя на картите, които се съхраняват във видео паметта. Освен това количеството текстурни карти, които компютъра е способен да обработва вече не е ограничен от количеството видео памет на видео картата.

Другият начин, по който AGP спестява RAM е като съхранява текстурните карти само веднъж. Това става с един малък трик. Този трик представлява един чип наречен Graphics Address Remapping Table (GART). GART взима част от системната памет, която AGP е взела за съхранение на текстурните карти за видео картата и я преадресира. Новият адрес осигурен от GART кара процесора да мисли, че текстурната карта е записана във framebuffer-а на видео картата. GART може да поставя части от текстурните карти навсякаде из заделения й RAM; но когато потрябват на CPU, те са там където трябва да бъдат.


Диаграма на стандартна архиктектура на Pentium III базирана система използваща AGP.

AGP и AGP видео картите днес вече са стандарт за обработка на графични изображения на компютъра. Като всяко нещо, технологиите и спесификациите постоянно се подобряват. Трябва да се отбележи, че AGP технологията достигна своя връх и скоро ще бъде заменена от PCI Express.





[b]Какво е AGP facebook image
Публикувано от: Параскева Димитрова

Увод във функционалното програмиране 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.