Elektronski fakultet u Nišu Katedra za elektroniku. Portovi i magistrale. Milan Jovanović PDF

Description
Elektronski fakultet u Nišu Katedra za elektroniku Portovi i magistrale Student: Vladimir Stefanović Milan Jovanović10236 Mentor: prof. dr Mile Stočev Sadržaj Uvod 3 1.Magistrale 4 2.Portovi dati

Please download to get full document.

View again

of 173
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Information
Category:

Government & Nonprofit

Publish on:

Views: 29 | Pages: 173

Extension: PDF | Download: 1

Share
Transcript
Elektronski fakultet u Nišu Katedra za elektroniku Portovi i magistrale Student: Vladimir Stefanović Milan Jovanović10236 Mentor: prof. dr Mile Stočev Sadržaj Uvod 3 1.Magistrale 4 2.Portovi dati alfabetnim redom 36 3.Portovi personalnih računara 50 4.Poređenja i opisi PC interfejsa i portova 59 5.Hardver mehaničke komponente 126 2 Uvod Sam rad se sastoji iz 5 dela u kojima su detaljno opisani PC portovi, magistrale, kao i razlike i sličnosti koje među njima postoje. U prvom poglavlju data je opšta podela magistrala, ukratko je opisan njihov način funkcionisanja, dati su odgovarajući standardi, generacije, a ukratko su opisane i suerbrze magistrale. U drugom poglavlju dat je alfabetni spisak portova, od kojih je većina obuhvaćena ovim radom. Treće poglavlje odnosi se na portove personalnih računara, kako Pentium tako i Apple i Mackintosh. Četvrti deo odnosi se na opisane portove i interfejse i njihovo međusobno poređenje. U ovom poglavlju date su i detaljne tabele u kojima su navedene i opisane neke od najvažnijih funkcija. I konačno, peto poglavlje se odnosi na hardver USB portove, memorijske kartice SCSI portove. U Nišu, godine 3 1. Magistrale Prilagodljivost personalnog računara - njegova sposobnost da se proširi pomoću više vrsta interfejsa dozvoljavajući priključivanje mnogo različitih klasa dodatnih sastavnih delova i periferijskih uredjaja - bila je jedan od ključnnih razloga njegovog uspeha. U suštini, moderni PC računarski sistem malo se razlikuje od originalne IBM konstrukcije - to je skup komponenata, kako unutrašnjih tako i spoljašnjih, medjusobno povezanih pomoću elektronskih magistrala, preko kojih podaci putuju, dok se obavlja ciklus obrade koji ih pretvara od podataka ulaza u podatke izlaza. Ove magistrale povezuju sve unutrašnje sastavne delove i spoljašnje uredjaje i periferale PC računara sa njegovom centralnom procesorskom jedinicom (CPU) i glavnom memorijom (RAM). Najbrža od svih magistrala je veza izmedju procesora i njegove primarne keš memorije i ona se nalazi u samom čipu centralne procesorske jedinice. Na sledećem nivou naniže je sistemska magistrala, koja povezuje procesor sa memorijom, i to kako sa malom sekundarnom keš statičkom RAM (SRAM) memorijom, tako i sa daleko većom dinamičkom RAM (DRAM) memorijom. Sistemska magistrala je široka 64 bita i, za računare zasnovane na INTEL-ovoj konstrukciji, ograničavana je na 66 MHz do početka godine, kada je nov skup čipova Pentijum II to podigao na 100 MHz. Centralna procesorska jedinica ne komunicira sa memorijom direktno, već posredstvom čipa sistemskog kontrolera, koji upravlja glavnom magistralom i mostom izmedju nje i, u modernim PC računarima, PCI magistrale. Procesori koji koriste arhitekturu udvojenih nezavisnih magistrala (Dual Independent Bus - DIB) - što je prisutno na Intelovim konstrukcijama od Pentijuma II nadalje - zamenili su jednostruku sistemsku magistralu sa dve nezavisne magistrale, jednom za pristupanje 4 glavnoj memoriji i drugom za pristupanje keš memoriji drugog nivoa. Ove magistrale se nazivaju čeona i pozadinska magistrala, respektivno. Ključni koncept bio je otvorena arhitektura zasnovana na jednostavnoj magistrali za proširenje koja je olakšavala priključenje dodatnih sastavnih delova i uredjaja. Gotovo dve dekade posle njegovog uvodjenja, bilo je još uvek moguće uključiti originalne dodatne kartice u moderni PC računar što je danak opstanku snage konstrukcije. Dok je bilo mnogo ćorsokaka u tom periodu, evolucija konstrukcija standardne magistrale za proširenje je bila izuzetno zdrava tokom svih tih godina. Terminologija magistrala Savremen sistem može da se posmatra kao da sadrži samo dve klase magistrala: sistemsku magistralu, koja povezuje centralnu procesorsku jedinicu sa glavnom memorijom i keš memorijom drugog nivoa, i izvestan broj ulazno/izlaznih (I/O) magistrala, koje povezuju različite periferijske uredjaje sa centralnom procesorskom jedinicom, dok je ova poslednja povezana sa sistemskom magistralom putem mosta , implementiranog u procesorskom skupu čipova. 5 U sistemima sa arhitekturom udvojenih nezavisnih magistrala (DIB), jedna sistemska magistrala je zamenjena sa dve: čeonom magistralom ( frontside bus ) za razmenu podataka izmedju centralne procesorske jedinice i glavne memorije i izmedju centralne procesorske jedinice i periferijskih magistrala, i pozadinskom magistralom ( backside bus ) za pristupanje keš memoriji drugog nivoa. Upotreba udvojenih nezavisnih magistrala podiže performansu, omogućavajući centralnoj procesorskoj jedinici da pristupa podacima sa svake od njenih magistrala simultano i paralelno. Evolucija sistema magistrala za PC računare u periodu od više od jedne dekade rezultovala je pojavom mnoštva termina, od kojih je najveći broj zbunjujući, redundantan ili zastareo. Sistemska magistrala se često naziva glavna magistrala , procesorska magistrala ili lokalna magistrala . Alternativna generička terminologija za I/O magistralu uključuje magistralu za proširenje , spoljašnju magistralu , host magistralu kao i, sasvim zbunjujuće, lokalnu magistralu . Dati sistem može da koristi izvestan broj različitih ulazno/izlaznih (I/O) sistema magistrala i tipično se mogu konkurentno implementirati sledeći: ISA magistrala, najstarija, najsporija ulazno/izlazna (I/O) magistrala, koja će uskoro postati zastarela; PCI magistrala, prisutna na sistemima klase Pentijum od sredine 90-ih godina; USB magistrala, zamena za PC serijski port, koja dozvoljava da se priključi do 127 uredjaja, upotrebom čvorišta ili zrakastog ulančavanja. ISA magistrala Kada se pojavila na prvom PC računaru, 8-bitna ISA magistrala je radila na učestanosti od skromnih 4,77 MHz - istom brzinom kao i procesor. Ona je godinama poboljšavana, da bi na kraju postala magistrala Industrijske Standardne Arhitekture (ISA) u godini, dolaskom računara IBM PC/AT koji je koristio procesor Intel i 16-bitnu magistralu za podatke. Na tom stepenu razvoja, ona je uspešno držala korak sa sistemskom magistralom, prvo na 6 MHz, a kasnije i na 8 MHz. ISA magistrala definiše 16-bitnu vezu koju pokreće generator takta od 8 MHz, što izgleda primitivno poredjeno sa brzinom današnjih procesora. Ona ima teoretsku brzinu prenosa podataka do 16 Mbajta u sekundi. Funkcionalno, ova brzina bi bila prepolovljena na 8 Mbajta u sekundi, zato što je jedan ciklus magistrale potreban za adresiranje, a još jedan ciklus magistrale za prenos 16 bitova podataka. U stvarnosti, magistrala može da prenosi oko 5 Mbajta u sekundi - još uvek dovoljno za mnoge periferijske uredjaje - i veliki broj ISA kartica za proširenje je osigurao njeno prisustvo u kasnim 90-im godinama. Kako su procesori postali brži i dobili šire staze za podatke, osnovna ISA konstrukcija nije bila u stanju da se promeni da bi držala korak. Čak i danas, većina ISA kartica ostaje na 8-bitnoj tehnologiji. Manji broj tipova sa stazama podataka od 16-bita - kontroleri čvrstih diskova, grafički adapteri i pojedini mrežni adapteri - ograničeni su niskim nivoima propusne moći ISA magistrale, pa ovi procesi mogu bolje da se opslužuju pomoću kartica za proširenje u priključcima bržih magistrala. Vodič za konstrukciju sistema PC99 - koji su zajedno napisale svemoćne firme Intel i Microsoft - kategorički zahtevaju uklanjanje priključaka ISA magistrale, što čini njeno preživljavanje u sledećem milenijumu veoma neverovatnim. 6 Kasniji standardi Medjutim, postoje oblasti gde je veća brzina prenosa podataka od suštinske važnosti. Grafički displeji visoke rezolucije zahtevaju masivne količine podataka, posebno da bi se prikazale animacija ili video punog pokreta. Moderni čvrsti diskovi i mrežni priključci su svakako sposobni za veće brzine. Prvi pokušaj da se zasnuje novi standard bio je Arhitektura mikro kanala (Micro Channel Architecture - MCA), uvedena od firme IBM. Ubrzo je sledio Prošireni ISA (Extended ISA - EISA), razvijen od strane konzorcijuma koji su osnovali IBM-ovi glavni suparnici. Mada oba ova sistema rade na brzinama generatora takta od 10 MHz i 8 MHz respektivno, oni su oba od 32 bita i sposobni su za brzine prenosa znatno iznad 20 Mbajta u sekundi. Kako i samo ime sugeriše, EISA slot može takodje da prihvati i konvencionalnu ISA karticu. Medjutim, MCA uopšte nije kompatibilan sa ISA. Nijedan od ovih sistema nije doživeo procvet, najviše zbog toga što su bili suviše skupi da bi se upotrebili na većini računara, pa su podržani samo na najmoćnijim serverima datoteka. Lokalna magistrala Matične ploče Intel mogle su da podržavaju rad procesora i slotova za proširenje na različitim brzinama preko iste magistrale. Medjutim, od uvodjenja čipa 386 u godini, na matičnim pločama postoje dva sistema magistrale. Pored zvanične magistrale - bila to ISA, EISA ili MCA - tu je bila takodje i sistemska magistrala koja povezuje sam procesor sa glavnom memorijom. Porast popularnosti Grafičke korisničke sprege (Graphical User Interface - GUI) - kao kod Microsoft-ovog operativnog sistema Windows - i, kao posledica, potreba za bržom grafikom, pokrenuli su koncept periferijskih uredjaja na lokalnoj magistrali. Magistrala putem koje su oni na početku bili povezani bila je opšte poznata kao lokalna magistrala , zato što je njena velika brzina i osetrljiva priroda procesora značila da to može da radi samo na kratkim rastojanjima. Početni napori da se poveća brzina bili su vlasnički: proizvodjači su integrisali grafiku i kontroler čvrstog diska u sistemsku magistralu. To je omogućilo značajna poboljšanja performanse ali je, sa druge strane, ograničilo mogućnost nadgradnje sistema. Kao rezultat, u ranim 90-im godinama grupa proizvodjača grafičkih čipova i adaptera Video Electronics Standard Association (VESA), osnovala je ne-vlasnički standard za magistralu visokih performansi. U suštini, to je proširilo elektroniku sistemske magistrale 486 da bi se uključila dva ili tri slota za proširenje: VESA lokalna magistrala (VL-Bus). VL magistrala je dobro radila i mnoge kartice su postale dostupne, uglavnom grafički i IDE kontroleri. Najveći problem sa VL magistralom bio je u njenoj bliskoj spregnutosti sa glavnim procesorom. Povezivanje suviše uredjaja unosilo je rizik interferencije sa samim procesorom, posebno ako su signali išli kroz slot. VESA standard je preporučivao da se koriste samo dva slota na frekvencijama do 33 MHz, ili tri ako su oni bili električki baferovani u odnosu na magistralu. Na višim frekvencijama nije trebalo priključivati više od dva uredjaja, a na 50 MHz ili više, trebalo ih je oba ugraditi u matičnu ploču. Činjenica da je VL magistrala radila na istoj frekvenciji generatora takta kao i centralna procesorska jedinica glavnog računara, postala je problem kako se brzina procesora 7 povećavala. Što se od periferijskih uredjaja zahtevalo da rade na većim brzinama, to su oni postajali skuplji, zbog teškoća koje su išle uz proizvodnju sastavnih delova velikih brzina. Kao posledicu, teškoće u implementaciji VL magistrale na novijim čipovima, kao što su 486 na 40 MHz i 50 MHz i novi Pentijum 60/66 MHz, stvorile su savršene uslove za novi Intelov standard za medjusobno povezivanje periferijskih komponenata PCI (Peripheral Component Interconnect). PCI magistrala Intelov originalni rad na standardu PCI bio je objavljen kao revizija 1.0 i prepušten posebnoj organizaciji, Specijalnoj interesnoj grupi za PCI (Special Interest Group - PCI SIG). Organizacija SIG je proizvela PCI lokalnu magistralu revizija 2.0 u maju godine: ona je uzela u obzir inženjerske zahteve od članova i dala potpunu definiciju sastavnih delova i konektora za proširenje, dakle nešto što bi moglo biti upotrebljeno za izradu sistema spremnih za proizvodnju, zasnovanih na tehnologiji 5 V. Van potreba za performansom, PCI je tragao da napravi lakše implementiranje proširivanja, ponudivši priključi i radi ( plug and play - PnP) hardver - sistem koji omogućava personalnom računaru da se automatski podesi prema novim karticama kada se one priključe, izbegavajući potrebu da se proveravaju postavljanja kratkospojnika i nivoa prekida. Operativni sistem Windows 95, uveden leta te godine, obezbedio je softver operativnog sistema za podršku PnP hardvera, i sve tadašnje matične ploče su imale ugradjen BIOS posebno projektovan da radi sa PnP mogućnostima takvih sistema. Do godine PCI je bio zasnovan kao dominantan standard za lokalnu magistralu. Dok je VL magistrala bila u suštini proširenje magistrale, ili staze, koju je centralna procesorska jedinica koristila da pristupi glavnoj memoriji, PCI je posebna magistrala, izolovana od centralne procesorske jedinice, ali ima pristup glavnoj memoriji. Kao takva, PCI magistrala je otpornija i više performanse od VL magistrale i, za razliku od ove poslednje koja je bila projektovana da radi brzinom sistemske magistrale, PCI magistrala se povezuje sa sistemskom magistralom putem elektronskih kola posebnog mosta i radi stalnom brzinom, nezavisno od procesorskog generatora takta. PCI standard je ograničen na pet konektora, mada svaki od njih može biti zamenjen sa dva uredjaja ugradjenih u matičnu ploču. Moguće je, takodje, da procesor podržava više od jednog čipa za most. Strožije je definisana od VL magistrale i nudi izvestan broj dodatnih osobina. Posebno, može da podržava kartice koje se napajaju iz obe vrste izvora od 5 V i 3,3 V, koristeći različite priključke - ključeve da bi se sprečilo da se kartica stavi u pogrešan slot. 8 U originalnoj implementaciji, PCI magistrala je radila na 33 MHz. To je kasnijom specifikacijom PCI 2.1 bilo podignuto na 66 MHz, udvostručujući efektivno teorijsku propusnu moć na 266 Mbajta u sekundi - 33 puta brže od ISA magistrale. Ona može da se konfiguriše i kao 32-bitna i kao 64-bitna magistrala, tako da mogu da se koriste bilo 32- bitne, bilo 64-bitne kartice. Implementacije od 64-bita koje rade na 66 MHz - još uvek retke sredinom godine - povećavaju propusni opseg na teorijskih 524 Mbajta u sekundi. PCI magistrala je takodje i mnogo pametnija od njene prethodnice ISA, jer dozvoljava deobu zahteva za prekidima (IRQ). To je korisno, jer najskuplji i najmoćniji sistemi mogu brzo da osete nedostatak zahteva za prekidima. Takodje, upravljanje PCI magistralom smanjuje vreme kašnjenja i ima za posledicu povećane brzine sistema. Od sredine godine, glavni po performansama kritični delovi personalnih računara su medjusobno komunicirali preko PCI magistrale. Najčešći uredjaji za PCI magistralu su kontroleri za disk i grafiku, koji su montirani direktno na matičnu ploču, ili na karticama za proširenje u PCI slotovima. PCI-X PCI-X verzija 1.0, dodatak visoke performanse specifikaciji PCI lokalne magistrale, razvijen zajedničkim naporima od strane firmi IBM, Hewlett-Packard i Compaq - inače konkurenata na tržištu PC servera - bio je jednoglasno odobren od strane Specijalne interesne grupe za periferijske komponente (PCI SIG) u jesen godine. Poptuno unazad kompatibilan sa PCI standardom, PCI-X je vidjen kao trenutno rešenje za povećane zahteve za ulazom/izlazom od strane aplikacija velikog propusnog opsega za preduzeća, kao što su Gigabit Ethernet, Fibre Channel, Ultra3 SCSI i grafika visoke performanse. PCI-X ne povećava samo brzinu PCI magistrale, nego i broj slotova velike brzine. U sadašnjoj konstrukciji, PCI slotovi rade na 33 MHz, a jedan slot može da radi na 66 MHz. PCI-X udvostručava sadašnju performansu standardnog PCI sistema, podržavajući jedan slot od 64-bita na 133 MHz, što daje ukupnu propusnu moć od 1 Gbajta u sekundi. Nova specifikacija takodje ima pojačani protokol radi povećanja efikasnosti prenosa podataka i pojednostavljenja električnih vremenskih zahteva, što je važan činilac na višim učestanostima generatora takta. Zbog svih tih dobitaka u performansi, PCI-X je bio postavljen kao privremena tehnologija, dok sva tri prodavca razvijaju dugoročniju arhitekturu ulazno/izlazne magistrale koja je nazvana Future I/O. Mada je moguća upotreba širom cele računarske industrije, očekuje se da početna primena PCI-X bude u proizvodima tipa servera i radnih stanica, ugradjenih sistema i u okruženju komunikacije podataka. Kao značajan razvoj, vidjen je simbolizam kartela proizvodjača koji stvaraju promene u arhitekturi PC servera, bez konsultovanja firme Intel. Suština spora je u tome ko će dobiti kontrolu nad budućom ulazno/izlaznom tehnologijom servera. Grupa PCI-X - već zabrinuta zbog Intelove rastuće dominacije u poslovanju sa hardverom - očekuje da otme deo kontrole razvijanjem i definisanjem ulazno/izlaznih standarda sledeće generacije, za koji se nadaju da će ih Intel eventualno podržati. Da li će to uspeti - ili otvoriti rat standarda - veliko je pitanje, obzirom da izgleda je trenutni efekat samo provociranje 9 Intela da se stavi na čelo druge grupe prodavaca koji razvijaju suparničku ulazno/izlaznu tehnologiju, koju oni nazivaju Sledeća generacija ulaza/izlaza (Next Generation I/O). PCI Express U prethodnom poglavlju opisani su opšti principi za rešavanje problema koje stvaraju prenosne linije i tehnike za postizanje vecih brzina prenosa podataka. U ovom poglavlju bice opisana jedna konkretna arhitektura za brzi U/I prenos - PCI Express. PCI Express predstavlja trecu generaciju brzih U/I magistrala (stariji naziv 3GIO - 3rd Generation I/O) koje se koriste za medusobno povezivanje perifernih uređaja. Prvu generaciju predstavljaju magistrale ISA, EISA, VESA i Micro Channel (MCA), dok bi drugu generaciju cinile PCI, AGP i PCI-X magistrale. Naslednik PCI magistrale PCI (Peripheral Component Interconnect) arhitekture su neprikosnoveno vladale tržištem PC računara više od jedne decenije. Međutim, sa porastom brzine procesora, memorije, kao i sa napretkom grafickih i mrežnih interfejsa, narasle su potrebe za vecom propusnošcu U/I magistrale. Konvencionalna PCI arhitektura, uprkos stalnom usavršavanju, nije u stanju da zadovolji ove potrebe. Zato je bilo potrebno razviti novu arhitekturu. PCI Express arhitekutra preuzela je sve kljucne karakteristike prethodne generacije magistrala, ali je donela i neka nova poboljšanja. PCI Express je u potpunosti softverski kompatibilna sa PCI i PCI-X što znači da stari operativni sistemi, drajveri i korisnički programi mogu bez ikakvih promena da rade na novim arhitekturama. Međutim, u hardverskom domenu, PCI Express se drasticno rezlikuje od svojih prethodnika. PCI i PCI-X su paralelne višetačkaste (multi-drop) magistrale, što znači da veci broj uređaja deli zajednicku magistralu. Za razliku od njih PCI Express je serijska magistrala kod koje se komunikacija ostvaruje po principu tačka-ka-tački (point-topoint). To praktično znači, da su jednom vezom povezana samo dva uređaja, čime se smanjuje električno opterećenje na vezi, a time se stvaraju uslovi za primenu viših taktnih frekvencija, odnosno za veću brzinu prenosa. Trenutno su na tržištu dostupni sistemi čija brzina prenosa iznosi 2,5 Gbit/s, mada je početkom ove godine (2007.) definisan novi standard PCI Express 2.0 sa brzinom prenosa od 5 Gbit/s. Serijska veza između dva uređaja ima za posledicu manji broj linija na štamapnim plocama čime se pojednostavljuje njihovo projektovanje i cena. Ono po cemu se PCI Express takođe razlikuje od svojih prethodnika jeste proširivost (skalabilnost). U zavisnosti od potreba broj traka za prenos podataka (Lanes) može se uvišestručavati i na taj način se može postici veca propusnost. Osim ovih, PCI Express nudi i neke nove mogućnosti kao što su kvalitet usluge (Quality of Service - QoS), Hot Plug/Hot Swap, kao i unapredene tehnike za upravljanje potrošnjom (power management). Kvalitet usluge omogućava da se performnse magistrale menjaju u zavisnosti od potreba konkretnog uređaja. Hot
Related Search
Similar documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks