Bus di comunicazione

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    04-Aug-2015
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1. Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaBUS DICOMUNICAZIONECORSO DINFORMATICA 2. SommarioLinguaggio ecomunicazione Concetto di bit e byteTipologie di bitTrasmissione datiI Bus di comunicazioneTipologie chipProgettazioneStoria e sviluppoArchitetturaTipologie BusTipologie di bus: bus datiTipologie bus: indirizziTipologie bus: controlliSchema funzionaleGestione ed Utilizzo datiMeccanismi funzionamentoTransazione bus e ruoli 3. Concetto di bit e byteLinguaggio ecomunicazioneOgni informazione o dato debba essere inserito in uncomputer, sia esso relativo ad un tasto premuto, allascansione di unimmagine o al movimento del mouse,deve essere espresso in formato binario tramite i bit.Un bit l'unit di misura dell'informazione (dall'inglese"binary information unit"), definita come la quantitminima di informazione che serve a discernere tra duepossibili eventi equiprobabili.Una stringa di 8 bit rappresenta un "byte", nella cuistruttura 7 bit sequenziano linformazione mentre 1 bitfunge da controllo, assumendo il nome di bit di parito di controllo.Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAosta10BitBitByte 01110001Torna al Sommario 4. Linguaggio ecomunicazioneLimportanza del bit di parit, allinterno della verifica della trasmissione dei comandi e delleinformazioni, tale daver dato forma a tre tipologie differenti: None: nessun tipo di parit, cionessun bit aggiunto Pari / Even: il numero di mark(incluso il bit di parit) semprepari Dispari / Odd: il numero di mark(incluso il bit di parit) sempredispariTipologie di bitFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAosta7 bitByte con bit di paritBit Pari/Even Bit Dispari/Odd110100101101001111010011111111 11111111 01111111Torna al Sommario 5. I Bus di comunicazioneTrasmissione datiLa trasmissione dati viene veicolata dalla CPU,ovvero il processore, le cui caratteristicheprincipali si vincolano a velocit ed ampiezzadei bus dati esterni, incidendo sulla velocit ditrasmissione in entrata ed in uscita.Tecnicamente la trasmissione dati dellinguaggio avviene su induzione di segnalielettrici basati sui bit, la cui velocit varia infunzione del ciclo di clock e del numero dibit inviati simultaneamente (trasmissioneparrallela o seriale).Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaTorna al Sommario 6. Tipologie ChipTrasmissione datiFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaCi consentito da circuiti stampati le cui linee sono state potenziate, ognuna di queste trasmette 1byte alla volta, ovvero una stringa da 8 bit, dando vita a diverse tipologie di chip:Bus dati 16 bit: 2 byte alla voltaBus dati 32 bit: 4 byte alla voltaBus dati 64 bit: 8 byte alla voltaTorna al Sommario 7. Storia e sviluppoProgettazioneFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaNegli anni i bus dati del processore sono passati da 8 bit a 64 bit di ampiezza. Pi collegamentiabbiamo, pi bit possiamo inviare nello stesso intervallo: tutti i processori pi moderni hanno bus datiampi 64 bit (8 byte), e perci possono trasferire 64 bit di dati alla volta da, e verso, il chipset dellamotherboard o la memoria di sistema.* Infografica IntelTorna al Sommario 8. Storia e sviluppoProgettazioneFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaDopo aver raggiunto bus ampi 64 bit i progettisti dei chip hanno scoperto come non fosse possibileaumentare ulteriormente la velocit, ci a causa della difficolt nel sincronizzare tutti i 64 bit. Si per osservato come tornando ad un minor numero di linee fosse possibile aumentare la velocit deibit agendo sul ciclo di clock - in modo da consentire larghezze di banda superiori.Per questo motivo molti nuovi processori hanno bus dati ampi solo 4 o 16 bit, eppure offronolarghezze di banda maggiori rispetto ai precedenti bus a 64 bit.* Infografica IntelTorna al Sommario 9. ProgettazioneUn altro miglioramento nei nuoviprocessori sta nell'uso di bus multipliseparati per operazioni differenti.Il progetto tradizionale dei processoririchiede che tutti i dati passino da unsingolo bus, mentre i nuovi processorihanno bus fisici separati per dati, da everso il chipset, memoria e slot grafico.Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaStoria e sviluppo* Infografica IntelTorna al Sommario 10. Tipologie BusNon tutti i bus sono per uguali tra loro eda seconda dellutilizzo vengono effettuatedelle distinzioni.Un bus che collega 2 componentiappartenenti alla stessa scheda integrata definito bus interno (internal bus,generalmente proprietario), se collega duecomponenti esterni alla stessa scheda detto bus esterno (external bus).Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheArchitettura P.O. Elena DAostaIl bus di sistema si divide in 3 bus minori:Bus disistemaBus datiBusindirizziBuscontrolliTorna al Sommario 11. Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheTipologie Bus: bus datiArchitettura P.O. Elena DAostaIl bus dati bidirezionale poich consente di leggere o di scrivere informazioni sulla memoria o sulleunit periferiche, quindi usufruibile da tutti i componenti di sistema sia in lettura che in scrittura.Tra i pi comuni troviamo: USB (Universal Serial Bus): diretto al collegamento di periferiche lente, vanta come caratteristiche principaliflessibilit e la semplicit. Non sono necessari dispositivi di controllo, facilmente espandibile, economico,possiede connessioni a caldo e supporto dispositivi in tempo reale. Il cavo composto da 4 fili: massa,alimentazione (5V), dati+ e dati-. PCI, PCI-Express, SCSI, IDETorna al Sommario 12. Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheTipologie Bus: bus indirizziArchitettura P.O. Elena DAostaIl bus indirizzi il bus attraverso il quale la CPU decide in quale indirizzo andare a leggere o scrivere leinformazioni, operazioni di read and write, dopo aver comunicato gli indirizzi di locazione le operazioni vengonosvolte tramite il ricorso al bus dati. Naturalmente questo bus utilizzabile in fase di scrittura solo dalla CPU, ed infase di lettura dagli altri componenti, poich svolge il solo compito dindicare lindirizzo della cella, che decisadalla CPU.Torna al Sommario 13. ArchitetturaFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaRappresenta quindi un elemento importante nella struttura dei moderni processori, ci grazie allasua struttura realizzata su di un insieme di fili o piste che trasportano l'informazione, descrivendola locazione di memoria nella quale il dato stato inviato o da cui il dato stato recuperato.Similmente al busdati, ogni filo in unbus indirizzi trasportaun singolo bitd'informazione.Tipologie Bus: bus indirizziTorna al Sommario 14. ArchitetturaFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaIl bus dati e ed il bus indirizzi sono indipendenti ed i progettisti dei chip possono ricorrere alladimensione ritenuta pi opportuna in base alle proprie valutazioni, tenendo presente come chip conbus dati ampi presentino bus indirizzi pi grandi. Proprio la dimensione pu fornire un'importanteinformazione circa la potenza del chip, valutandola sui:Bus dati Indica la capacit delchip di spostarelinformazioneBus Indirizzi Indica la capacit delchip in termini digestione memoriaTipologie Bus: bus indirizziTorna al Sommario 15. Tipologie Bus: bus controlliArchitetturaIl bus controlli pu essere inteso come un insieme di collegamenti il cui scopo quello dicoordinare le attivit di sistema. Tramite quest ultimo, infatti, la CPU pu decidere a qualecomponente assegnare una singola operazione evitando conflitti.La memoria e tutti gli altricomponenti comunicano con la CPUattraverso un unico BUS condiviso,ci significa che senza controllo dellaCPU si creerebbero conflitti i collisioni.Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaEsempio: selezione del componenteche scrive sul bus dati in un periodo ditempo, indicare quale pu leggere sulbus indirizzi, ecc..Torna al Sommario 16. Tipologie Bus: schema funzionaleArchitetturaFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaUNITA DII/OSCHEMA DI FUNZIONAMENTO DEI BUSCPUMEMORIACENTRALEBUS INDIRIZZIBUS CONTROLLIBUS DATITorna al Sommario 17. Meccanismi di funzionamentoGestione ed utilizzo datiFacolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaLa maggior parte dei calcolatori moderni si dota, nella propria architettura, di due bus esterni: Bus di memoria per collegare CPU ed unit funzionali Bus di I/O per collegare CPU ed unit periferiche I/OIn ogni istante, e durante qualsiasi processo, soltanto una sola unit funzionale assume il controllo del bus,decidendo quali operazione eseguire. Generalmente tale compito assunto dalla CPU, ma non esclusa lacessione del ruolo, temporaneamente, ad altre unit funzionali secondo un preciso schema che svelalandamento per cicli di dati.Torna al Sommario 18. Facolt di Medicina e ChirurgiaCdl in Scienze InfermieristicheP.O. Elena DAostaTransazioni bus e ruoliGestione ed utilizzo datiIn ogni transazione sul bus: Un dispositivo prende il controllo del bus Invia una richiesta (I/O) ad un secondo dispositivo Svolta la richiesta, il bus viene liberato per unaltracomunicazione.I ruoli, nelle varie fasi, assumono i nomi di: Master: dispositivo che prende il controllo del bus,inizia linterazione Slave: dispositivo che risponde al masterIl ruolo di un dispositivo pu cambiare nel tempo; undispositivo pu comportarsi da master o da slave incontesti differenti. Lo standard che definisce il bus devefornire le regole per gestire tali condizioni o vietarle.RuoloMasterRuoloSlaveOperazioneconclusa.Bus liberoTorna al Sommario 19. AutoriDaniela Di PetrilloCiro LentanoGiovanni RebbecchiVincenzo PalladinoAnnadonata SorrentinoV