7.4 Bus PCI – Các tín hiệu
Các tín hiệu khởi tạo một giao dịch:
REQ#: Initiator (bên khởi tạo) gửi tín hiệu yêu cầu bus
GNT#: Arbiter (bộ Tuỳ chọn) gửi tín hiệu cho phép sử dụng bus
Các tín hiệu điều khiển một giao dịch :
FRAME#: Bắt đầu chu kỳ bus
IRDY#: Initiator sẵn sàng
DEVSEL#: Target xác nhận bắt đầu giao dịch
TRDY#: Target sẵn sàng
STOP#: Dừng giao dịch
28 trang |
Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 535 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Hệ thống BUS - Hoàng Xuân Dậu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI GIẢNG MÔN
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Giảng viên: TS. Hoàng Xuân Dậu
Điện thoại/E-mail: dau@ekabiz.vn
Bộ môn: Khoa học máy tính - Khoa CNTT1
Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 2 năm học 2009-2010
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 2
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
NỘI DUNG
1. Giới thiệu hệ thống bus
2. Bus ISA
3. Bus EISA
4. Bus PCI
5. Bus AGP
6. Bus PCI Express
7. Câu hỏi ôn tập
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 3
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.1 Giới thiệu hệ thống bus
Bus là một hệ thống con (subsystem) có nhiệm vụ truyền
dữ liệu giữa các bộ phận trong máy tính;
Một hệ thống bus thường bao gồm 3 thành phần:
Bus địa chỉ (Address bus - A Bus)
Bus dữ liệu (Data bus - D Bus)
Bus điều khiển (Control bus - C Bus)
Một số loại bus thông dụng:
ISA, EISA
PCI
AGP
PCI Express (hoặc PCIe)
USB
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 4
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.1 Giới thiệu hệ thống bus – Nguyên lý
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 5
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.1 Giới thiệu hệ thống bus – Hiện đại
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 6
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.2 Bus ISA
Bus ISA do IBM phát triển năm 1981
Băng thông: 8 bit (máy XT) hoặc 16 bit (máy AT)
Số thiết bị max có thể kết nối: 6
Xung nhịp hoạt động: 4, 6, 8MHz
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 7
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.2 Bus ISA
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 8
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.3 Bus EISA
EISA là một mở rộng của bus
ISA ra đời vào năm 1988.
Băng thông: 32 bits
EISA tương thích với các
thiết bị ISA 8 và 16 bit
Số lượng thiết bị: 1/khe cắm
Xung nhịp: 8.33MHz
Tốc độ truyền dữ liệu:
33MB/s
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 9
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.3 Bus EISA
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 10
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI
Bus PCI (Peripheral
Component Interconnect)
do Intel phát triển năm
1993
Băng thông: 32 hoặc 64 bits
Tốc độ truyền dữ liệu:
133 MB/s (32bit, 33MHz)
266 MB/s (32bit, 66MHz hoặc
64bit, 33MHz)
533 MB/s (64bit, 66MHz)
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 11
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Bus PCI cục bộ
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 12
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – 32 bit và 64 bit
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 13
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Sơ đồ khối
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 14
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Các tín hiệu
Các tín hiệu khởi tạo một giao dịch:
REQ#: Initiator (bên khởi tạo) gửi tín hiệu yêu cầu bus
GNT#: Arbiter (bộ Tuỳ chọn) gửi tín hiệu cho phép sử dụng bus
Các tín hiệu điều khiển một giao dịch :
FRAME#: Bắt đầu chu kỳ bus
IRDY#: Initiator sẵn sàng
DEVSEL#: Target xác nhận bắt đầu giao dịch
TRDY#: Target sẵn sàng
STOP#: Dừng giao dịch
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 15
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Các pha của giao dịch
Một giao dịch PCI (một phiên truyền dữ liệu trên bus PCI –
transaction) thường gồm 3 giai đoạn:
Arbitration (pha tuỳ chọn): khởi tạo giao dịch
Address (pha địa chỉ): xác định địa chỉ bên tham gia giao dịch
Data (pha dữ liệu): truyền dữ liệu
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 16
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Pha Tuỳ Chọn
Thiết bị PCI (Initiator) gửi tín hiệu REQ# đến Arbiter yêu
cầu sử dụng bus
Nếu bus rỗi, Arbiter gửi tín hiệu cho phép sử dụng bus
GNT# đến Initiator
Nếu bus bận, yêu cầu sử dụng bus được đưa vào hàng
đợi
Tín hiệu cho phép sử dụng bus GNT# có thể bị Arbiter
huỷ tại bất kỳ thời điểm nào
Thiết bị PCI được cấp tín hiệu cho phép sử dụng bus
GNT# có thể bắt phiên truyền dữ liệu nếu bus rỗi.
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 17
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Pha Địa Chỉ
Thiết bị PCI (Initiator) có tín hiệu cho phép sử dụng bus
GNT# có thể bắt đầu một giao dịch PCI bằng việc gửi
tín hiệu FRAME# và gửi địa chỉ thiết bị đích cùng các
lệnh liên quan (Read/Write)
Mỗi thiết bị PCI sẽ kiểm tra địa chỉ và lệnh kèm theo để
xác định mình có phải là thiết bị đích hay không. Thiết bị
đích (có địa chỉ trùng với địa chỉ gửi bởi Initiator) sẽ gửi
tín hiệu trả lời DEVSEL# đến Initiator.
Thiết bị đích phải gửi tín hiệu trả lời DEVSEL# trong thời
gian 3 chu kỳ đồng hồ.
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 18
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Pha Địa Chỉ
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 19
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.4 Bus PCI – Pha Dữ Liệu
Sau pha địa chỉ
(khi tín hiệu
DEVSEL# ở
mức thấp) là
một hoặc một số
pha dữ liệu.
Kết thúc pha dữ
liệu, thiết bị đích
gửi tín hiệu
STOP#.
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 20
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.5 Bus AGP
Bus AGP do Intel phát
triển năm 1993
Băng thông: 32 bít
Tốc độ truyền dữ liệu:
1x: 66MHz, 266MB/s
2x: 133MHz, 533MB/s
4x: 266MHz, 1066MB/s
8x: 533MHz, 2133MB/s
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 21
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.5 Bus AGP
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 22
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.5 Bus AGP – AGP Card
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 23
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.6 Bus PCI Express
Bus PCI Express (còn gọi là PCIe) do Intel phát triển năm
2004.
Độ rộng bus theo bits: 1-32
Kiểu truyền thông: nối tiếp (điểm đến điểm)
Tốc độ truyền dữ liệu:
Một luồng (lane):
• v1.x: 250 MB/s
• v2.0: 500 MB/s
• v3.0: 1 GB/s
Kênh 16 làn:
• v1.x: 4 GB/s
• v2.0: 8 GB/s
• v3.0: 16 GB/s
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 24
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.6 Bus PCI Express – Khe Cắm
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 25
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.6 Bus PCI Express vs PCI
Các thiết bị PCI chia sẻ một bus chung, nhưng mỗi thiết bị PCI Express
có kênh truyền thông riêng thông qua bộ chuyển mạch Switch
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 26
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.6 Bus PCI Express – Kiến trúc
PCI Express được cấu trúc từ các liên kết nối tiếp điểm
đến điểm;
Một cặp liên kết nối tiếp (theo 2 chiều ngược nhau) tạo
thành một luồng (lane);
Các luồng được định tuyến qua một bộ chuyển mạch
(crossbar switch) trên bảng mạch chính;
Các khe cắm PCI Express vật lý có thể chứa từ 1 đến 32
làn.
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 27
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.6 Bus PCI Express – Kiến trúc
PCI Express sử dụng giao thức truyền nối tiếp và tránh
được vấn đề timing skew (lệch thời gian) – một trong
các yếu tố làm giảm tốc độ:
Các loại bus song song (ISA, PCI, AGP) đòi hỏi tất cả các bit
của một đơn vị dữ liệu phải đến đích tại một thời điểm;
Do vấn đề timing skew, các bít của một đơn vị dữ liệu có thể
không đến đích đồng thời gây khó khăn cho việc khôi phục
đơn vị dữ liệu;
Phương thức truyền nối tiếp không gặp phải vấn đề
timing skew do giao thức này không đòi hỏi tất cả các bit
của một đơn vị dữ liệu phải đến đích tại một thời điểm.
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 28
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS
7.7 Câu hỏi ôn tập
1. Các thành phần của hệ thống bus và các
loại bus
2. Nguyên lý làm việc của bus PCI
3. Nguyên lý làm việc của bus PCI Express.