Шина данных:мощная подсистема для передачи данных

Вы когда-нибудь задумывались, как работает передача данных? Или способность компьютера передавать данные между его компонентами вызывает у вас любопытство? Шина данных — это то, благодаря чему происходит волшебство.

Интересно, что существуют разные типы шин данных. И эти варианты имеют разные возможности передачи данных. Однако возникает вопрос:как работает шина данных?

Эта статья расскажет вам все о шине данных и о том, как она работает. Вы также узнаете разницу между базой данных и шиной данных.

Начнем!

Что такое шина данных

Шина данных — это подсистема, которая существует с первых дней появления персональных компьютеров. Шины данных отвечают за передачу данных на любую материнскую плату или системную плату. Обычно эти данные передаются от одного компонента к другому, включая ЦП и память.

Материнская плата

Кроме того, шины данных могут инициировать передачу данных между двумя компьютерами. По правде говоря, одна шина данных может обрабатывать множество битов данных. Возможности передачи данных каждой шины данных — это то, что мы называем пропускной способностью.

Кроме того, стандартный размер шины данных обычно составляет 32 бита. Другими словами, шина данных может передавать до 32 бит данных в секунду.

Однако с более продвинутой технологией теперь у нас есть 64-битные и 96-битные шины данных. Кроме того, у нас есть устройства, которые могут работать с более высокими скоростями этих шин данных.

Почему важны контроллеры шины?

Была проблема с ранними материнскими платами персональных компьютеров. Эти материнские платы использовали шины данных, которые не могли отличить память компьютера от периферийных устройств. Почему? Потому что у них были прямые связи.

Прямое соединение вызывало различные проблемы. Например, зажженные устройства вынуждены использовать одну и ту же рабочую скорость. В результате у нас было много медленных компьютеров, которые часто зависали.

Мужчина недоволен медленным ПК

Однако разработчики смогли решить эту проблему с помощью контроллеров шины. Контроллеры шины помогают отделить память компьютера и ЦП от периферийных устройств. Таким образом, ЦП и память могут работать на разных и более высоких скоростях, не затрагивая периферийные устройства.

Это не все. С контроллерами шины карты расширения могут напрямую взаимодействовать друг с другом. Кроме того, это устранило необходимость использования центрального процессора, что позволило ускорить передачу данных.

Кроме того, низкая скорость шины приводит к медленной работе компьютерных систем.

ЦП

Разница между базой данных и шиной данных

Нередко думают, что шины данных имеют базы данных. Хотя это заблуждение кажется правдоподобным, шина данных и база данных — это два разных понятия. Проще говоря, шина данных обрабатывает данные в движении, а база данных обрабатывает данные в режиме ожидания.

По правде говоря, база данных похожа на единицу хранения. То есть он хранит информацию, к которой вы можете получить доступ или найти ее позже. Поэтому основное внимание уделяется хранению, ориентированному на данные.

Единица хранения

Напротив, шина данных ориентирована на передачу. Следовательно, он фокусируется на связи между компонентами и обрабатывает входящие и исходящие данные. Кроме того, он обрабатывает взаимодействие, ориентированное на данные.

Бесспорно, в шине данных нет базы данных. Концепция базы данных относится к хранилищу. С другой стороны, шины данных используют виртуальное глобальное пространство данных и подразумевают передачу данных.

Типы шин данных

Мы разделили типы шин данных на две категории, включая параллельные и последовательные данные, а также внутренние и внешние шины данных. Давайте подробнее рассмотрим эти типы.

Параллельные и последовательные шины данных

Вы можете найти как последовательные, так и параллельные шины данных на более современных компьютерах. Хотя обе шины данных имеют разные функции, они работают вместе на компьютере для более быстрой и надежной передачи данных.

Параллельная шина данных может передавать данные одновременно по многим путям. Однако каждый путь несет только один бит данных. Хорошими примерами параллельных шин данных являются PC Card (плата персонального компьютера), SCSI (интерфейс системы малого компьютера) и ATA (адаптер передовых технологий).

С другой стороны, последовательные шины данных имеют только один путь. Но этот путь может нести все биты по отдельности. Примеры последовательных шин данных, которые вы можете найти сегодня, включают SCSI с последовательным подключением, FireWire, Serial ATA и известную универсальную последовательную шину (USB).

USB

Внутренние и внешние шины данных

Практически нет компьютеров без внутренних и внешних шин данных. Внутренняя шина данных или локальная шина создает соединения между всеми компонентами на материнской плате.

Интересно, что внешняя шина данных обслуживает все периферийные устройства на материнской плате. Большинство компьютеров поставляются с различными внешними шинами. Однако рассматриваемые внешние устройства определяют тип внешнего кабеля, например соединения HDMI и VGA.

HDMI

Шина управления и адреса

Системная шина компьютера

Шины управления и адреса являются другими типами компьютерных шин. Всякий раз, когда шина данных отправляет данные, адресная шина сначала принимает их, прежде чем разрешить шине управления выполнять данные. Давайте подробнее рассмотрим, как работают эти две компьютерные шины.

Шина управления

ЦП используют шину управления для связи с другими компонентами на материнской плате. Однако вы можете использовать только кабельные соединения и печатные платы для осуществления этой связи. Кроме того, шина управления является одним из важнейших элементов компьютеров.

Шины управления также являются двунаправленными и обеспечивают двустороннюю передачу данных между компонентами. Кроме того, эти шины помогают ЦП распределять управляющие сигналы для внешних функций и внутренних инструментов.

Кроме того, несколько линий составляют шину управления. Эти линии включают в себя линии включения байтов, состояния, прерывания и сигнальные линии чтения/записи.

Что еще более важно, шина управления подобна разуму процессора. ЦП не будет обнаруживать, когда система получает или отправляет данные независимо. Следовательно, для правильной работы компьютерной системе требуется управляющая шина.

Адресная шина

Адресная шина также важна для компьютерной системы. В то время как шина данных отправляет/принимает данные, а шина управления выполняет их, шина адреса принимает и определяет передачу.

ЦП также нуждается в адресной шине, чтобы знать, куда отправлять команды чтения/записи. Кроме того, процессоры могут записывать и читать все адресные шины в виде битов.

Интересно, что системы с 32-разрядными адресными шинами могут адресовать максимум четыре гигабайта памяти. Наоборот, системы с 64-битными адресными шинами могут обращаться к большим пространствам памяти, до 16 384 пебибайт. Однако операционная система должна поддерживать работу с такими адресными шинами.

Некоторые разработчики считают, что адресная шина представляет собой набор проводов, по которым можно передавать адреса устройств ввода-вывода (включенных и выключенных) или памяти компьютера. Отсюда следует, что адресные шины являются ненаправленными.

В качестве примера мы можем использовать микропроцессор Intel 88085 с 16-битной адресной шиной. Поскольку процессор использует 16-разрядную адресную шину, он может адресовать до 665 5536 ячеек памяти. Он также объединяет различные сигналы в одну 8-битную шину данных.

Таким образом, все значащие биты адреса передаются через адресную шину, а младший разряд передается через мультиплексированные шины данных.

Мультиплекс

Последние слова

Шинная система

Подсистема шины данных существует уже некоторое время. К счастью, мы заметили значительные улучшения, которые помогают разрабатывать более быстрые системы обработки данных.

Несомненно, проблемы со скоростью, вызванные простыми шинными системами, недостаточны для современных компьютеров. Более того, прямое подключение шин данных означало, что все компоненты работали с одинаковой скоростью. Таким образом, увеличение скорости ЦП и памяти было довольно сложной задачей.

Однако контроллер шины и другие шинные системы являются эффективными решениями, решившими проблему скорости. Следовательно, у нас есть высокопроизводительные системы с большими шинами данных (до 96 бит).

Свяжитесь с нами, если у вас есть какие-либо вопросы.