ЛОКАЛЬНАЯ ШИНА [local bus]

Локальная шина - это, Что такое локальная шина, Определение термина локальная шина, аАдресная шина, Шина ввода-вывода, Шина данных, Шина управления, Шина устройств, Шина I2C, GPIB, Шина ISA, Шина EISA, Шина VESA, Шина PCI, Шина USB, Шина AGP, Шина LPC

В IBM PC функционально специализированный вид шины для связи процессора с отдельными видами периферийных устройств (контроллеров накопителей, видеоадаптеров и т. п.). К категории стандартизованных локальных шин, появившихся в 1992 г., относятся шины VL-bus или VLB Ассоциации по видео электронным стандартам США (VESA, Video Electronics Standards Association) и PCI (Peripheral Component Interconnection) корпорации Intel.
С учетом функционального назначения также различают:
 - адресная шина [address bus] —часть системной шины, предназначенная для передачи адресных данных и представляющая собой электронный проводник или группу проводников, число которых, как правило, равно максимально допустимому числу разрядов адреса;
 - шина ввода-вывода [input-output bus] —шина, предназначенная для параллельного подключения нескольких устройств ввода-вывода. Иногда различают внутренние и внешние шины ввода-вывода;
 - шина данных [data bus] —часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами ЭВМ;
 - шина управления [control bus] —часть системной шины, предназначенная для передачи сигналов управления;
 - шина устройств, сенсорная шина [device bus, sensor bus] — класс шин, предназначенный для подключения периферийных (в том числе измерительных) приборов в автоматизированных системах управления производством типа АСУП, АСУТП и т. п.
 - шина I2C [Inter-IC bus] —ИК шина, по которой осуществляется беспроводная связь между процессором и другими микросхемами ПК или другого электронного устройства. Ряд изготовителей ТВ техники (в том числе и разработчик шины —фирма Philips) выпускают специальные платы для подключения к сервисному разъему, используемому при проведении диагностики и ремонта аппаратуры [988].
 - GPIB (General-Purpose Interface Bus) —"Интерфейсная шина общего назначения": предназначена для подключения к ЭВМ измерительных приборов.
Разработана фирмой Hewlett-Packard.
В IBM PC используются следующие стандартные архитектуры построения системных шин:
 - шина ISA (ISA, Industry Standard Architecture)шина, разработанная в 1984 г. фирмой IBM для PC/AT 286. Она является недорогой, однако рассчитана на работу с низкоскоростными устройствами (клавиатурой, мышью, накопителями, принтерами и модемами). Ее характеристики: частота 8 МГц, пропускная способность 3 Мбайт/с. В современных моделях ПЭВМ она используется только в сочетании с другими видами шин. В объявленной лидерами производства ВТ конфигурации ПК 1999 г. эту шину решено не использовать из-за различного рода аппаратных конфликтов, возникающих при установке периферийных устройств (модемы, аудио- или мультимедиа-устройства и т. п.);
 - шина EISA (EISA, Extended Industry Standard Architecture) —32-разряд-ная шина, разработанная фирмой IBM в 1989 г. для IBM PC с микропроцессорами i386 и i486, оснащенных относительно высокоскоростными подсистемами внешней памяти на жестких магнитных дисках с буферной кэш-памятью. Поскольку стандарт EISA поддерживает многопроцессорную архитектуру для "интеллектуальных!’ устройств (в том числе плат), оснащенных собственными микропроцессорами, данные, передаваемые по этой шине от различных контроллеров (жестких дисков, графических контроллеров, контроллеров сети и т. п.) могут обрабатываться независимо, не загружая при этом центральный процессор. Однако быстродействие этой шины (частота —8,33 МГц, пропускная способность 33 Мбайт/с) уже не обеспечивает решение ряда задач, связанных с обработкой изображений, анимацией, мультимедиа и т.д.;
 - шина VESA (VESA Bus, VLB, Video Local bus, VL-bus) —локальная шина, разработанная Ассоциацией по видео электронным стандартам (VESA, Video Electronics Standards Association). Обеспечивает более эффективное, чем EISA, подключение высокоскоростных внешних устройств, поддерживая непосредственный доступ центрального процессора к контроллерамэтих устройств (видеоконтроллерам, контроллерам накопителей, адаптерам локальной сети и т.п.). Для работы с другими устройствами может потребоваться установка также шины EISA. Благодаря разработанным ассоциацией VESA правилам "шинного арбитража" эти шины могут одновременно работать в одной и той же ЭВМ в комбинации VESA/EISA, не мешая друг другу. Поддерживаемая 32-разрядной шиной Vesa тактовая частота 40 МГц, пропускная способность 132 Мбайт/с. Ее стоимость незначительно превышает стоимость шины ISA, и по этому параметру, она успешно конкурирует с шиной PCI корпорации Intel, хотя несколько уступает ей по быстродействию (порядка 2% при испытаниях с микропроцессором Pentium). В 1994 г. ассоциацией VESA разработан стандарт VESA-2 на шины для более производительных IBM PC с микропроцессорами Pentium;
 - шина PCI (PCI, Peripheral Component Interconnect bus) —локальная шина, разработанная в 1991-1992 гг. корпорацией Intel при поддержке IBM, Compaq, NEC, DEL и др. для перспективных (для того времени) ПК. Выпущенная в апреле 1993 г. спецификация на шину PCI 2.0 определяет ее как процессорнонезависимую и предусматривающую подключение до шести устройств, в том числе контроллера шины PCI и дополнительного контроллера шины расширения ISA, EISA или MCA (для цифровых видеодисков). Реализована также поддержка интерфейсов ISA, EISA и MCA. Тактовая частота шины PCI 2.0 достигает 33 МГц, обмен может осуществляться 32- или 64-разрядными словами. Средняя номинальная скорость передачи данных составляет 120 Мбайт/с, а пиковая — 132 Мбайт/с для 32-разрядного тракта передачи данных и 264 Мбайт/с для 64-разрядного тракта. Шина PCI конкурирует с шиной VESA. Результаты независимого тестирования показывают, что она обеспечивает несколько большее быстродействие по отношению к VESA, но уступает VESA-2;
 - шина PCI/ISA — комбинация на одной системной плате двух шин: PCI и ISA. Используется в связи с необходимостью совмещения в одной IBM-совместимой ПЭВМ как относительно медленно работающих периферийных устройств (со скоростью передачи до 800 Кбит/с), ориентированных на стандарт ISA (например, сетевые и звуковые карты, модемы, сканеры и др.), так и периферийных устройств, требующих высокоскоростного обмена данными — до 120 Мбайт/с (например, графический адаптер, контроллер жесткого диска и др.). Основной шиной в этой системе является PCI, а дополнительной — ISA. Последняя эмулируется при помощи специальной микросхемы — моста IBC (ISA Bridge Controller), включающей в себя набор устройств, необходимых для полной поддержки стандарта ISA.
 - шина PCI-X (PCI Express) — усовершенствованная 64-разрядная версия шины PCI, разработанная во второй половине 1990-х гг. (спецификация принята Консорциумом PCISIG летом 1999 г.). Будучи полностью совместимой с шиной PCI, она может работать на частотах 66 МГц, 100 МГц и 133 МГц. Обеспечиваемая пропускная способность шины составляет при частоте 133 МГц — 1064 Мбайт/с, при частоте 100 МГц —800 Мбайт/с и при частоте 66 МГц-528 Мбайт/с. Все сегменты PCI-Х независимы и каждый из них поддерживает от одного до четырех слотов PCI и/или down device и функции горячей замены. При частоте 66 МГц допустимо использование четырех PCI-слотов, при частоте 100 МГц —двух, а при частоте 133 МГц —одного PCI-слота.
 - шина USB (USB, Universal Serial Bus) —"Универсальная последовательная шина": шина и соответствующий ей стандарт, разработку которых поддерживают фирмы IBM, Intel, Microsoft, Compaq, DEC, Apple и др.
Историческая справка
Широкое производство шин USB начато в 1997 г. Поскольку скорость передачи шины составляет не менее 12 Мбит/с, что значительно выше быстродействия, обеспечиваемого обычными параллельными и последовательными портами, она пригодна для подключения периферийных устройств с широкой полосой пропускания (таких, как видеокамеры, принтеры с высокой разрешающей способностью, большого объема накопители и т.д.). Указанные устройства хорошо работают в соединениях типа SCSI и соединениях, соответствующих стандарту IEEE-1394 (известного также под именем FireWire и i.LINK — соответственно зарегистрированный товарный знак фирмы Apple, используемый для ее изделий, а также торговый знак и логотип для обозначения упрощенной шины соединения по интерфейсу IEEE-1394). Физически шина USB представляет собой две скрученные пары проводов для передачи данных в каждом направлении (так называемое дифференциальное включение) и линию питания (+5 В).
Один порт адресует до 63 или 127 устройств со скоростью до 12 Мбит/с. С целью оптимизации трафика предусмотрен специальный субканал для низкоскоростной периферии (1,5 Мбит/с). Таким образом, к ЭВМ может быть подсоединено одно периферийное устройство, а все остальные (например, клавиатура, принтер, мышь, модем и т.д.) соединяются с концентратором, который встроен в монитор, клавиатуру или иное поддерживающее USB устройство. Схема соединения периферийных устройств — "звезда". Допускается также последовательное соединение USB-устройств (так называемая дэйзи-цепочка). В устройствах для шины USB используются недорогие соединители, размеры которых соизмеримы с телефонным разъемом типа RJ-11.
В апреле 2000 г. организацией "USB Implements Forum" утверждена спецификация USB 2.0, которая позволяет в десятки раз повысить пропускную способность соответствующего интерфейса для подключения периферийных устройств. Основным отличием USB 2.0 от предыдущей версии (USB 1.1) является возросшая в 40 раз пропускная способность, достигшая 480 Мбит/с. Благодаря совместимости со старой версией интерфейса возможна одновременная работа устройств, оснащенных USB 1.1 и USB 2.0. При этом каждое устройство может работать с максимальной скоростью (разные виды концентраторов могут работать на разных скоростях), а согласование скорости передачи данных происходит автоматический при подключении к концентратору. 2002 г. организацией USB Implements Forum объявлен "Годом USB 2.0".
 - шина AGP (AGP, Accelerated Graphics Port)шина "Ускоренный графический порт" и соответствующая ей технология разработаны и выпущены фирмой Intel в 1997 г. с целью повышения производительности видеосистемы и качества воспроизведения трехмерных изображений (ЗD-графики), в частности, при работе с игровыми программами. По замыслу разработчиков она также должна уменьшить нагрузку на шину PCI, к разъемам которой подключается видеоадаптер и значительная часть периферийных устройств (в том числе сетевые адаптеры и звуковые платы). Для реализации преимущества этой технологии необходим ПК, оборудованный либо шиной и разъемом AGP, либо видеосистемой AGP, встроенной в системную плату.
Первые подобные ПК поступили на рынок в сентябре 1997 г. Они созданы на базе микропроцессора Pentium II и использования набора микросхем Intel 440LX и ОС Microsoft Windows 95 OSR 2.1 (OEM Service Release 2.1). Применение микросхем 440LX поддерживается AGP и допускает использование в машинах на базе Pentium II быстродействующей памяти SDRAM. Тестирование первых образцов ПК с указанной шиной показало, что качество изображений, выполненных в трехмерной графике, существенно повышается, однако повышение скорости воспроизведения видео, а также качества графики двухмерных изображений не подтверждено. Тем не менее, во второй половине 2002 г. выпущен ряд новых моделей микросхем и адаптеров на их основе, совместимых со стандартом AGP 8Х, что повысило пропускную способность шины до 2 Гбайт/с.
 - шина LPC (LPC, Low Pin Count)шина "Малое количество контактов" и соответствующий ей стандарт разработаны и приняты взамен шины ISA, использование которой в спецификации РС98 было признано нецелесообразным. С 1999 г. интерфейс LPC корпорация Intel начала встраивать в выпускаемые ею чипсеты. В соответствии с наименованием, эта шина содержит небольшое количество контактов: семь обязательных для передачи данных и шесть дополнительных для подключения устройств, выполняющих функцию задатчика и управления мощностью.