MODULO 09 --> I bus

Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16

I bus

INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16

Francesco Ciclosi

Macerata, 28 ottobre 2015

Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati

© Francesco Ciclosi – Settembre 2015 CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code


Il bus

È un insieme di collegamenti in rame posti sulla

mainboard e pensato per interconnettere tutti i

dispositivi tra di loro

Nei moderni sistemi la memoria centrale è

indirizzata a parte

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/


http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode




Alcuni esempi di bus







Il bus di sistema (1/2)

È costituito da un gruppo di collegamenti che

uniscono la CPU agli altri dispositivi del

computer

L’ampiezza del bus è data dal numero di linee

dei dati

• Più linee disponibili → più bit inviabili

contemporaneamente







Il bus di sistema (2/2)

Il bus di sistema è composto da:

• linee di indirizzi trasmettono l’indirizzo dei dati

in memoria

• linee dati trasmettono i singoli bit che

costituiscono i dati







I bus locali

Nascono per togliere le periferiche dal bus di

sistema e collegarle a una linea di trasmissione

dati più ampia che sia condivisa con CPU e

memoria di sistema

Si possono aumentare le prestazioni del bus:

• Incrementandone la velocità

• Ampliandone la linea di trasmissione dei dati







Le tipologie di bus locali

ISA (Industry Standard Architecture)

EISA (Extended Industry Standard Architecture)

VESA Local Bus

PCI (Peripheral Component Interconnect)

AGP (Accelerated Graphics Port)

PCI-X

PCI Express(PCIe)







Le linee di collegamento dei bus







Le tipologie di bus locali: ISA (1/2)

ISA (Industry Standard Architecture)

• È un bus parallelo per computer destinato al

collegamento di generiche schede d’espansione

6 slot ISA a 16 bit

Uno slot ISA a 8 bit







Le tipologie di bus locali: ISA (2/2)

• Il suo throughput varia dai 4 ai 5 MB/s

• Sulla mainboard prevede degli appositi slot di colore

nero a 62 (bus XT) oppure a 98 contatti (bus AT)

• Inizialmente trasmetteva 8 bit a 4,77 Mhz,

successivamente fu potenziato in modo da

trasmettere 16 bit a 6-8Mhz

• Oramai è superato e non viene più utilizzato







Le tipologie di bus locali: EISA (1/2)

Introdotto nel 1988, è la prima evoluzione dello

standard ISA rispetto a cui offre una larghezza

di bus maggiore

La larghezza di bus è pari a 32 bit, e permette a

più di una CPU di usarlo in contemporanea

È stato usato principalmente come interfaccia

per schede SCSI e soppiantato dal VESA Local

Bus e dal successivo PCI







Le tipologie di bus locali: EISA (2/2)







Le tipologie di bus locali: VESA local bus (1)

Sviluppato dalla Video Electronics Standards

Association

Fu introdotto per eliminare il problema della

bassa larghezza di banda del bus ISA

Fu usato prevalentemente nei computer basati

su processore Intel 80486







Le tipologie di bus locali: VESA local bus (2)

A differenza del bus ISA utilizza un accesso diretto

alla memoria di sistema che lo rende molto più veloce

Il collegamento diretto alla memoria imponeva alcune

limitazioni:

• Numero di slot limitato

a un massimo di 3

• Possibile corruzione dei

dati se era connessa più

di una periferica

↓ 3 slot VESA Local Bus







Le tipologie di bus locali: PCI (1/3)

È stato sviluppato da Intel intorno agli anni ‘90

È usato per collegare la CPU con le più svariate

periferiche interne al computer (schede

elettroniche) attraverso la scheda madre

La sua velocità di trasmissione è rimasta a 133

MBytes/s (trasmissione dati con frequenza di

clock a 33,33 Mhz a 32 bit

• (33.33 MHz × 32 bits × 1 byte/8 bits = 133 MB/s)








Utilizza la modalità sincrona di trasferimento

La versione PCI 3.0 è lo standard definitivo

Non è idoneo per i sistemi (server e workstation) che

richiedono un’altissima velocità per la trasmissione

dei dati

I suoi sostituti sono:

• il PCI X, che aumenta la frequenza da 33 a 66 MHz, per

essere sfruttato sia con interfaccia a 32 che a 64 bit

• il PCI Express







Le tipologie di bus locali: AGP

L’idea alla base della tecnologia AGP (Accelerated

Graphics Port) è quella di permettere un accesso

diretto alla memoria fisica del computer da parte

della scheda grafica, in modo da poter gestire

texture e oggetti 3D molto voluminosi

Viene sviluppata da Intel nel 1996

Nella sua prima versione si basa sullo standard

PCI 2.1 e per questo effettua trasferimenti a 32 bit

alla frequenza base di 66 MHz







AGP Pro (1999) Ideata per risolvere i problemi

di alimentazione di AGP

È retro-compatibile e prodotta

in tre versioni:

• la 1,5V

• la 3,3V

• la Universal

Lo slot assume dimensioni e

configurazioni diverse in modo

da impedire assemblaggi errati







AGP: revisioni (1)

La prima versione raddoppiava la banda passante

rispetto a un normale slot PCI perché ne

raddoppiava la frequenza

• Velocità raggiunta 266 MB/s, in modalità 1x e 533 MB/s

in modalità 2x

• La modalità 2x effettuava due trasferimenti per ciclo di

clock

Le versioni 2.0 e 3.0 hanno introdotto la possibilità

di 4 e 8 trasferimenti per ciclo di clock







AGP: revisioni (2) AGP 1.0

• AGP 1x: 266 x 1 = 266 MB/s

• AGP 2x: 266 x 2 = 533 MB/s

AGP 2.0

• AGP 4x: 266 x 4 = 1066 MB/s

AGP 3.0

• AGP 8x: 266 x 8 = 2133 MB/s

La versione 3.0 è stata l’ultima evoluzione di questo bus

poi rimpiazzato dal più veloce PCI Express







Uno slot di espansione AGP







Le tipologie di bus locali: PCI-X (1/2)

Nasce dalla necessità di sviluppare un successore

del bus PCI che

• sopperisse alle sue mancanze

• che permettesse la retrocompatibilità

L’interfaccia PCI X 66 operava con una larghezza

di banda di oltre 266 MBytes/s

nell’implementazione a 32 bit e 533 MBytes/s

nell’implementazione a 64 bit







Le tipologie di bus locali: PCI-X (2/2)

Lo slot PCI-X è

retrocompatibile

con le schede basate

sullo standard PCI

2.x o superiore,

perciò una scheda

PCI può essere

inserita in uno slot

PCI-X







Le tipologie di bus locali: PCIe (1/2)

Il PCI Express (Peripheral Component Interconnect

Express) è uno standard di interfaccia d’espansione a

bus seriale per computer

È stato progettato per sostituire i vecchi standard PCI,

PCI-X e AGP

Utilizza un trasferimento di dati seriale bidirezionale ed

è costituito da una serie di canali

La connessione opera trasferimenti (da e verso) lungo

una o più corsie (lane) ciascuna da 2,5 Gbps




https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=PCI_Express&oldid=74367007




Le tipologie di bus locali: PCIe (2/2)

Slot PCI Express (Partendo dall'alto: x4, x16, x1 e x16), comparati

ad uno slot PCI tradizionale a 32 bit (ultimo in basso)







I canali in uso nel PCIe

Possono essere aggregati tra di loro

• per aumentare la banda passante disponibile

• per supportare particolari configurazioni

La larghezza di banda di ciascun canale è

indipendente da quella degli altri







PCI Express: le versioni PCI Express 1.0 (2004)

• Utilizza una banda passante di 250 MB/s e un rapporto di

trasferimento di 2,5 GT/s(1) e supporta carichi fino a 75W

PCI Express 2.0 (2007)

• Vedere slide successiva

PCI Express 3.0 (2010)

• È retrocompatibile, ha un’ampiezza di banda del Bus fino a

15.754 GB/s

PCI Express 4.0 (2017?) (1) Giga Transfer al secondo







PCI Express 2.0

Raddoppia l’ampiezza di banda del PCI Express 1.0

che passa:

• da 2,5 Gb/s per ogni via, a 5 Gb/s (in modalità 1x)

• da 8 GB/s a 16 GB/s (in modalità 16x)

Offre slot x1, x4, x8 e x16 analogamente al suo

predecessore, con frequenza di 250 MHz

È pienamente compatibile, dal punto di vista sia

meccanico che elettrico, con la precedente versione







Gli slot di espansione

Sono collegati

direttamente al bus di

sistema

Le schede che vi si

inseriscono operano

come se fossero state da

sempre installate nel PC

Permettono di installare nel computer le schede degli

adattatori che estendono le potenzialità del sistema







La tecnologia Plug and Play

Nasce per semplificare l’installazione e la

configurazione di nuovi dispositivi nel computer

I sistemi operativi che lo supportano sono in

grado di riconoscere e configurare

automaticamente i nuovi dispositivi hardware

Il sistema operativo riconosce il dispositivo e

carica in automatico il driver corrispondente







Plug and Play: requisiti

La tecnologia Plug and Play richiede tre

componenti

• sistema operativo

• BIOS (Basic Input-Output System)

• dispositivi da installare

Tutti i componenti richiesti la devono supportare







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