Racunarstvo i informatika III

1
Racunarstvo i informatika III

• Lekcija 5 Maticne ploce, ekspanzioni slotovi i
  karakteristike I/O magistrala

2
Šta cemo uciti

• Maticna ploca
• Sistemski cipovi
• BIOS
• Portovi i konektori
• Magistrale
• Namena ulazno/izlaznih (I/O) magistrala
• Interni ulazno/izlazni portovi i ekspanzioni
  slotovi
• Sistemski resursi I/O adrese, IRQ-ovi i DMA
  kanali
• Arhitektura I/O magistrala
• Karakteristike ISA, PCI, AGP i USB magistrala
• Karakteristike SCSI i FireWire magistrala

3
Maticna ploca
4
Komponente maticne ploce
5
Maticna ploca
6
Ležišta za centralne procesore
7
Pakovanje mikroprocesora
8
Multiprocesiranje
9
Sistemski cipovi (Chipset)
10
Cipset
11
Funkcije koje podržava cipset
12
North/South Bridge arhitektura
13
Graficki prikaz North/South Bridge arhitekture
14
Hub arhitektura
15
Graficki prikaz Hub arhitekture
16
BIOS (Basic Input/Output System)
17
Portovi
18
Ulazno/izlazni konektori i konektori na ploci
19
Namena ulazno/izlaznih magistrala

• Povezuju CPU sa svim drugim komponentama (osim
  RAM-a)
• Mogu da upravljaju
• internim portovima
• eksternim portovima
• drugim U/I magistralama
• U modernim PC racunarima koriste se 4 tipa I/O
  magistrala
• ISA, zastarela i uskoro ce potpuno nestati
• PCI, novija multifunkcionalna I/O magistrala
  velike brzine
• AGP, koristi se jedino za graficke adaptere
• USB, novi I/O bus za povezivanje sporih uredaja,
  zamenjuje ISA
• Obe magistrale ISA i PCI završavaju se dvostrukim
  izlazom
• Internim I/O portovima (LPT, KBD, COM1, COM2,
  EIDE i sl.)
• Ekspanzionim slotovima na maticnoj ploci u koje
  se umecu adapteri

20
Interni ulazno/izlazni portovi

• USB postaje glavni bus za povezivanje sporih
  uredaja
• Medutim na ISA bus se i dalje povezuje mnogo
  internih komponenti
• flopi kontroler
• serijski portovi
• paralelni port (ovi)
• Kontroler tastature
• Ove komponente zauzimaju IRQ-ove ( i druge
  sistemske resurse kao što su I/O adrese i DMA
  kanali)

21
Sistemski resursi

• I/O adrese - ulazno/izlazne adrese
• Adrese koje kartica koristi da bi komunicirala s
  procesorom
• IRQ (interrupt request) - zahtevi za prekidom
• Hardverske komponente moraju da šalju procesoru
  zahteve za prekidom kako bi ga pozvale da na
  vreme obradi njihove zahteve. Svaki uredaj ima
  sopstveni zahtev za prekidom kojim privlaci
  pažnju procesora.
• DMA kanali
• Koriste ih neki uredaji za ubrzavanje upisa i
  citanja sistemske memorije. Ima ih malo, pa je
  ogranicen broj instaliranih uredaja koji mogu da
  koriste DMA kanale.

22
Ulazno/izlazne adrese

• Kod Intelovih procesora razdvojen je
  ulazno/izlazni od memorijskog adresnog prostora
• Svaki 80x86 procesor može da adresira samo 64 KB
  portova (U/I adresa), bez obzira koliko je velik
  njegov memorijski adresni prostor
• Kontroleri imaju grupu registara kojima procesor
  može da pristupi preko adresa portova
  (ulazno/izlaznih adresa) pridruženih kontroleru
• Registri kontrolera vrše
• funkciju bafera - prihvatne memorije (port
  podataka)
• statusnih registara uredaja kojima kontroler
  upravlja (statusni port)
• prihvatanje komandi koje šalje procesor u cilju
  upravljanja radom i/O interfejsa ili I/O uredaja
  (upravljacki port)

23
Izbor IRQ linija

• Istu prekidnu liniju može da zajednicki koristi
  više PCI uredaja
• Tehnika PnP omogucava automatsko podešavanje
  deljenja prekidne linije
• Ako operativni sistem ne podržava PnP mora se
  procitati dokumentacija uredaja da bi se utvrdilo
  da li dozvoljava deljenje prekidne linije
• ISA uredaji ne dozvoljavaju deljenje prekidnih
  linija

24
DMA kanali

• Kontrolne linije magistrale koje omogucavaju
  direktan pristup memoriji
• DREQ (DMA request) - DMA zahtev
• Kartica preko linije DREQ upucuje zahtev za DMA
• DACK (DMA acknowledge) - dozvola za DMA prenos
• Procesor odobrava zahtev preko linije DACK
• Da bi više perifernih uredaja moglo direktno da
  pristupa memoriji postoji više linija za DMA
  zahtev/odobrenje koje se nazivaju DMA kanali
• Uobicajen raspored korišcenja DMA kanala na PC
  racunarima
• Kanal Primena
• 0 Osvežavanje DRAM (samo na XT)
• 1 HDD kontroler (samo na XT)
• 2 flopi kontroler
• 3 Neiskorišcen ili zvucna karta ili ECP
  paralelni port
• 4-7 slobodni u modernim racunarima

25
Arhitektura ulazno/izlaznih magistrala
26
Povezivanje uredaja na U/I magistrale
27
ISA (Industry Standard Arhitecture)

• samo 16 linija za podatke
• maksimalna brzina od 4MB/s (8-bitne), odnosno
  8MB/s (16-bitne)
• nemogucnost deljenja IRQ linija i DMA kanala
  izmedu kartica koje se utaknute u razlicite
  slotove
• nemogucnost da sistem konfiguriše njihovo
  korišcenje delova glavne memorije, adresa U/I
  portova, IRQ linija, DMA kanala
• nemogucnost da ih sistem iskljuci u slucaju
  zahteva za resursom koji je vec zauzet.

28
PCI Local Bus (Peripheral Component Interconnect)

• Predstavlja redizajniranu PC magistralu
  ubacivanjem pomocne magistrale izmedu CPU i
  izvorne I/O magistrale sa namenom mosta, pa se za
  nju koristi i naziv meduspratna magistrala
  (mezzanine bus)
• Može da radi konkurentno sa procesorskom
  magistralom
• Podržava Intelovu PnP specifikaciju
• nema džampere i prekidace, podešava se softverski
• Radi na taktu od 33 MHz
• 32-bitni omogucava transfer od 334 132 MBps
• 64-bitni omogucava transfer od 338 264 MBps

29
Konceptualni dijagram PCI magistrale
30
AGP (Advanced Graphics Port) - ubrzani graficki
port

• Specijalizovan za video adaptere - samo jedan u
  sistemu
• Zasniva se na PCI, ali fizicki, elektricno i
  logicki je nezavisan od njega
• Prednost - PCI bus se oslobada rada sa grafickim
  podacima i koncentriše se na zahteve za prenosom
  podataka npr. sa mrežnih adaptera i hard diskova
• AGP ukljucuje više specifikacija
• AGP 1.0 (1996) - 33 MHz, moguce 2x, napajanje3,3
  V
• AGP 2.0 (1998) - 66 MHz, moguce 4x, moguce da
  radi na 1,5 V

31
USB

• 12Mb/s transfer podataka
• Plug and Play
• Mogucnost prikljucivanja uredaja bez potrebe za
  restratovanjem sistema
• Ulancavanje ili rad više od jednog uredaja na
  jednom kablu, odnosno magistrali
• Samoiskljucivanje i detekcija

32
Povezivanje uredaja na USB magistralu
33
SCSI ekspanzioni slotovi
34
Vrste SCSI magistrala
Širina magistrale Standardni SCSI Fast SCSI Fast-20 (Ultra) Fast-40 (Ultra 2) Vrsta kabla
8-bitna 5 M/sec 10 M/sec 20 M/sec 40 M/sec A (50-izvoda)
16-bitna (Wide) 10 M/sec 20 M/sec 40 M/sec 80 M/sec P (68-izvoda)
Opšte oznake za nesimetricni i diferencijalni
SCSI
35
FireWire ekspanzioni slotovi
36
FireWire (IEEE-1394)

• Transfer podataka od 100, 200 i 400 Mb/s (a
  moguca je i brzina od 800 Mb/s kod novog 1394.b
  standarda)
• Plug and Play
• Mogucnost prikljucivanja uredaja bez potrebe za
  restartovanjem sistema
• Može da poveže maksimalno 63 uredaja na jednu
  IEEE-1394 adaptersku karticu uz pomoc ulancavanja
• Samoiskljucivanje i detekcija

37
Sumarni pregled karakteristike I/O magistrala
38
Brzine prenosa na razlicitim magistralama

• Prikaz rasporeda I brzina magistrala kod Intel
  86xx chipseta
• CPU MCH 400/533/800MHz
• MCH
• DDR 2.1-3.2 GB/s
• AGP 2.1 GB/s
• GbLAN 266 MB/s
• southbrdge 266 MB/s
• SOUTHBRIDGE
• - PCI 133 MB/s
• - ATA133 133 MB/s
• - USB 2.0 480 MB/s
• - sATA 150 MB/s
• BIOS
• Super IO
• Power Management
• Clock Generator

39
Pitanja i zadaci

1. Po cemu se razlikuju procesorska i memorijska od
   U/I magistrala?
2. Kako se definiše širina opsega (nivo transfera)
   magistrale?
3. Koji tipovi U/I magistrala se koriste kod
   savremenih MRS?
4. Cime mogu da upravljaju U/I magistrala ?
5. Šta je I/O port i kakve vrste može biti?
6. Cemu služe kontroleri perifernih uredaja?
7. Koje sistemske resurse koriste periferni uredaji?
8. Koje funkcije vrše registri kontrolera i kako se
   nazivaju odgovarajuci portovi preko kojih su ovi
   registri povezani sa CPU?
9. Šta se dešava ako se iste I/O adrese pridruže
   razlicitim uredajima?
10. Kakva je razlika izmedu upravljanja perifernim
    uredajima prozivanjem i korišcenjem prekida?
11. Od cega zavisi da li razliciti uredaji mogu da
    koriste iste IRQ-ove?

40
Pitanja i zadaci

1. Šta je DMA kanal?
2. Koji je raspored korišcenja DMA kanala na PC
   racunarima uobicajen?
3. Koji se uredaji obicno povezuju na ISA U/I
   magistrale?
4. Navedite karakteristike ISA U/I magistrale.
5. Koji se uredaji obicno povezuju na PCI U/I
   magistrale?
6. Navedite karakteristike PCI U/I magistrale.
7. Navedite karakteristike AGP U/I magistrale?
8. Navedite karakteristike USB U/I magistrale.
9. Šta je karakteristicno SCSI magistrale?
10. Šta je karakteristicno za FireWire magistrale?
11. Uporedite karakteristike U/I magistrala.

41
(No Transcript)