PC-Sínrendszerek

( -->forrás<-- )

PC-Sín (Busz-)rendszerek

 

PC és AT-busz

 

A hetvenes évek mikroprocesszorai nemcsak a processzorok különbözõsége miatt voltakinkompatibilisek és heterogének, hanem az egyes mikroprocesszoros funkcionálisrészegységeket (nyomtatott áramköri kártyák) a mikroszámítógép rendszerbuszára illesztõ,csatlakoztató felületek sem voltak egyformák. Noha több szabványosítási törekvés történt, akülönbözõ buszok (pl. S100 busz, Q-busz, Nu-busz, VME busz, stb.) nem váltak szabvánnyá.

Ezen úgynevezett buszrendszerek csak az IBM PC-k (IBM személyi számítógépek) területénés azok elterjedésével váltak egységessé. Az IBM által személyi számítógépnek (PC-nek)szánt számítógépe olyan architektúrának bizonyult, melyet sikere miatt - és szabadalmivédettség hiányában - más gyártók másolni kezdtek. Ennek buszát PC busznak nevezték.Noha maga a processzor (i8088) belsõ architektúrája 16-bites volt, az adatbusz külsõcsatlakozása 8-bites. Így a PC-busz, - mely 1 kártyahelyhez 1 élcsatlakozó-t rendel - 8-bites volt.

A 16-bites i80286-os processzor megjelenésével az IBM az IBM PC-AT (AT: AdvancedTechnology: fejlett technológia) számítógépét hozta piacra, melynek 16-bites busza az AT-busz. Az AT busz (9.73. ábra) fizikailag azt jelentette, hogy a PC-busz 1 élcsatlakozójahelyett egymás mögé helyezett 2 élcsatlakozó alkotja az ISA buszt. A számítógép VLSI ISAr>chipsetje (VLSI chipset= igen nagy integráltságú elemkészlet, az ISA azt jelenti, hogy ISA-r>busz kialakítását támogatja) látja el a buszkialakításának funkcióját. E buszt és a géparchitektúráját még ugyancsak nem védték le a másolókkal ) klóngyártókkal szemben, ígynépszerûsége miatt szinte robbanászerûen elterjedt. E kvázi-standarddá vált buszt késõbb ISAr>busznak (ISA: Industrial Standard Architecture = ipari standard architektúra) nevezték át,mely nevében is jelzi a standarddá válást.

 

32bites buszok

 

Amikor azonban a 16-bites ISA busz kb. fél évtizedes uralkodását követõen a 32-bitesprocesszorok megjelentek, egy idõ után célszerûnek látszott a szûknek bizonyuló 16-bitesr>ISA busz kiváltására 32-bites busz kialakítása.Az IBM nem kívánta elkövetni még egyszer a korábbi hibáját, ezért szabadalmaztatott - azr>ISA-busztól teljesen eltérõ megoldású - új buszt szánt 32-bites IBM PC-AT-jának: ezt a busztMCA-nak(Microchannel Architecture= mikrocsatornás architektúra) nevezték el (1987). APC modellt PS/2-nek nevet kapta.Akkorra már igen sok PC-AT gyártó volt - és ezek között nemcsak ún. névtelen (no name)cégek voltak, hanem számos vezetõ amerikai és európai PC-gyártó is (pl. Compaq, HewlettPackard, Siemens) - akik ellenezték ezt a szabadalommal védett zártságot, más iránybakezdtek gondolkodni. Így jött létre elõször az EISA (E: Extended = kiterjesztett - t.i. 32 bitre)busz-architektúra (1988). Az EISA megoldás az új kibõvített jelleg mellett másfajta - kétmélységi szintû - csatlakozót használt, melybe a 16-bites ISA kártyák (kisebb, csak az 1.szintû mélységig) és a 32-bites EISA-kártyák csatlakozói (teljes mélységig) is belementek. Ezaz anyacsatlakozó kétszintû megoldásával volt lehetséges. Az EISA csatlakozónak a nagyobbcsatlakozási száma miatt természetesen lényegesen sûrûbbnek kellett lennie. A megoldásmagában hordozta hátrányát is: hiszen drága csatlakozókat használt.

A PC-gyátók nyitott és hosszabb távra is megoldást nyújtó, ugyanakkor olcsó megoldásratörekedtek, hogy a kész PC is elfogadható árszinten maradjon. Ez az ún. helyi sínrendszer(Local Bus) kialakítását célozta, vagyis hogy a meglevõ 16-bites ISA busz mellett 32-biteshelyi buszrendszer jöjjön létre.A PC-AT gyártó támogatásával és közremûködésével - és elsõsorban a grafikus lehetõségekgyorsítása érdekében (innen a rövidítés V: video) - megalkották a VLB (Video Logic Bus:video logika busz) vagy más néven VESA (Video Extended Architecture: video kibõvítettarchitektúra) buszt (9.74. ábra).

A VL busz erõsen processzorfüggõ és kevéssé terhelhetõ csatolás, kis túlzással a processzorbuszának kiterjesztése rendszerbusszá. Technikailag a megoldás az ISA busz meglevõ 2csatlakozója mögé még egy csatlakozót tett.Sajnos a VLB-re csatlakoztatható kártyák száma az ilyen PC-alaplapon erõsen korlátozott (3),így elsõsorban a grafikus kártya és a fix-lemezes egység számára szokott illesztési felületetnyújtani. A VLB-s PC-s alaplapokon ISA-s illesztõhelyeket is kialakítottak részben a VLB-shelyek kis száma részben pedig az esetleges korábbi ISA-s kártyák miatt.A VESA szabvány két változata 32- ill. 64-bites adatbuszt támogat, míg a busz sebességeként33 ill. 40 MHz-es órafrekvenciát definiáltak.

A VESA busszal csaknem egyidejûleg egy másik, szisztematikusabb és távlatilag már akkoris elõnyösebbnek lásztó törekvés a PCI buszt (PCI: Peripheral Component Interconnect:periféérikus eszközök összekötése) hozta létre és annak elterjedését szorgalmazta. Etömörülést az Intel vezette és olyan cégek támogatták, mint a Compaq, a NEC és a Dell.A PCI busz (9.75. ábra) kialakítását ugyancsak chipsetek támogatják, ún. PCI-os chipsetek.Ezeket több gyártó gyártja, köztük a processzorgyártó Intel is (pl. Pentium processzorhozi430TX chipset, Pentium II processzorhoz i440BX). A PCI busz elkülönül az adatbusztól,ezért jelei felerõsítettek, így a PCI busz sokkal jobban terhlehetõ, mint a VL busz. A PCI-osszámítógép alaplapon is megmaradtak a 16-bites perifériákhoz az ISA bõvítõhelyek.A PCI-os chipsetek az egyszerû buszillesztésen túl az adatátvitelt segítendõ továbbifunkciókat is ellátnak:

• szekvenciális adatok csomagokban történõ átvitele (burst),

• multiplexelés használata (címbuszon is adatot továbbít),

• átmeneti adattárolás (cache-elés).

Mind a VL, mind a PCI buszrendszer szabványa követte a 32-bites processzorok külsõadatbuszának 32-rõl 64 bitre való növelését.Az 9.14. táblázat a különbözõ buszrendszerek tulajdonságait hasonlítja össze, míg az 9.76.ábra a buszrendszerek idõbeli fejlõdését mutatja.

Az Intel Pentium II processzornál az integrált második szintû cache (L2 cache) adatbuszát(back side bus) szétválasztották a processzor adatbuszától (front side bus). Ezáltal lehetõvévált a megszokott adatbuszi sebességnél lényegesen nagyobb buszsebesség az L2 felé.

 

L2 busz

 

Ez a PII processzornál a belsõ buszsebesség fele, mely lényegesen nagyobb amikroprocesszor külsõ (normál) busz sebességénél. Így például a PII-400-nál a külsõ (normál)busz sebessége 66 vagy 100 MHz, míg az L2 adatbusz sebessége 200 Mhz. A PCI busz pediga perifériák felé a processzor külsõ buszának sebességének felén vagyis 33 ill. 50 Mhz-enüzemelnek.A külsõ adatbusz és az L2 busz szétválasztását mutatja be az 9.77. ábra1. A processzor újfajtatokozása a SEC (Single Edge Connector: egyélû csatlakozójú) kazettába azt is jelenti, hogynem szokványos foglalat hanem a bõvítõhwelyekhez hasonló megoldású alaplapi csatlakozóba kell helyezni a processzor kártyát. E SEC-ben a processzor és az L2 cache egykis nyomtatott áramköri kártyán kap helyet, míg az egész hûtõbordával és ventilátorral kerülegy mûanyagházba betokozásra. Az ábrán az elülsõ (normál) adatbusz áteresztõképessége66,66 MHz * 8 byte = 533 Mbyte/s, míg a hátsó L2 buszé - itt 266 MHz-es belsõórafrekvenciát feltételezve- : 133,33 MHz * 8 byte = 1066 Mbyte/s.

 

AGP port és AGP busz

 

A grafikus interface gyorsítása érdekében az Intel új szabványt dolgozott ki a PIIprocesszoraitól kezdõdõen, ez az ún. AGP. Az AGP-vel (Advanced Graphic Port =továbbfejlesztett grafikus port), vagyis a továbbfejlesztett grafikus porti felülettel kiegészítettr>PCI chipset lehetõvé teszi, hogy a normál PCI felület sebességénél sokkal gyorsabb AGPr>porti felület kerüljön kialakításra. A 9.78. ábrán a szokványos PCI buszos megoldást mutatja,ahol a grafikus vezérlõ (csatoló) kártya egy szabványos PCI kártyahelyet foglal el. Az AGP a sebesség javítás révén lehetõvé teszi a normál memória grafikus memóriaként valófelhasználását képfeldolgozáshoz, vagyis olcsó nagyméretû tömegmemóriát (ú.n. nemlokálisvideo-memória) használhatunk drága és korlátozott méretû grafikus memória helyett /mellett.