Bus hệ thống bao gồm các bus con nào năm 2024

Chủ đề: Tìm hiểu về hệ thống Bus trong máy tính. Nhóm 2 ST T Họ và Tên MSSV Phân công công việc 1 Nguyễn Duy Ân [Nhóm trưởng] 2001220276 Tìm tài liệu + soạn word 2 Trần Quốc Huy 2001221608 Thuyết trình 3 Nguyễn Hoàng Phúc 2001223756 Thuyết trình 4 Nguyễn Phi Hùng Vĩ 2033225834 Thuyết trình + soạn word [lần 2] 5 Nguyễn Hoàng Phi Hưng 2001221797 Thuyết trình 6 Đường Xuân Thành Tài 2033224213 Làm powerpoint

Danh sách hình ảnh - 2.6: Bus đồng bộ [Synchoronous Bus]......................................................... - 2.6: Bus không đồng bộ[ Asynchronous Bus]..............................................

• 2 .7: Một số cấu trúc Bus và một số chuẩn Bus mở rộng.....................................
  • 2.7: Bus PC/XT............................................................................................
  • 2.7: Bus ISA [Industry Standard Architecture].............................................
  • 2.7: Bus EISA [Extended ISA].....................................................................
  • 2.7: Bus MCA [Micro Channel Architecture]..............................................
  • 2.7: Bus PCI [Peripheral Component Interconnect].....................................
  • 2.7: Bus VL [VESA local Bus].....................................................................
  • 2.7: Bus nối tiếp đa năng USB [Universal Serial Bus].................................
  • 2.7: Bus FireWire.........................................................................................
• Phần 3: Kết luận......................................................................................................
• Hình 1: Cách bố trí chipset điển hình.......................................................................
• Hình 2: Back Side Bus [BSB]..................................................................................
• Hình 3: Bus hệ thống [Font Side Bus - FSB].........................................................
• Hình 4: Trọng tài Bus tập trung một mức...............................................................
• Hình 5: Trọng tài Bus tập trung nhiều mức............................................................
• Hình 6: Trọng tài Bus không tập trung trong Multibus..........................................
• Hình 7: Bus PC/XT................................................................................................
• Hình 8: Bus ISA [Industry Standard Architecture].................................................
• Hình 9: Bus EISA [Extended ISA].........................................................................
• Hình 10: Bus MCA [Micro Channel Architecture]................................................
• Hình 11: Bus PCI [Peripheral Component Interconnect].......................................
• Hình 12: Bus VL [VESA local Bus].......................................................................
• Hình 13: Bus nối tiếp đa năng USB [Universal Serial Bus]...................................
• Hình 14: Bus FireWire...........................................................................................

máy tính với các thiết bị ngoại vi. Đề tài sẽ cung cấp cho các bạn những kiến thức sâu hơn về hệ thống Bus bao gồm: khái niệm, các thông số của Bus, cơ chế hoạt động, phân loại... 1.2: Nhiệm vụ đề tài Hiểu và nắm vững lịch sử phát triển hệ thống Bus trong máy tính. Hiểu và nắm vững chức năng và thông số của Bus. Hiểu và nắm vững cơ chế hoạt động của Bus. Hiểu và nắm vững cách phân loại Bus. Hiểu và nắm vững một số cấu trúc và chuẩn Bus mở rộng. 1: Các phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập tài liệu: thu thập tài liệu từ những bài báo khoa học, các trang web tin học và các bài luận về đề tài nghiên cứu, giáo trình và các tài liệu học tập khác. Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: từ những tài liệu đã thu thập tiến hành tìm hiểu, phân tích và tổng hợp nội dung liên quan đến đề tài. Phương pháp chuyên gia: trong quá trình nghiên cứu có sự góp ý, điều chỉnh từ giáo viên bộ môn. Phương pháp phân tích và tổng hợp kinh nghiệm: sau quá trình tìm hiểu và đúc kết kinh nghiệm, tiến hành tổng hợp và hoàn thiện đề tài.

Phần 2: Nội dung 2: Khái niệm Bus Mục đích chính của Bus là lưu thông, vận chuyển tín hiệu, dữ liệu. Trong máy tính, người ta coi Bus như kênh, tuyến đường dẫn nội bộ đề truyền tín hiệu giữa bộ vi xử lý và các bộ phận khác, hoặc thiết bị này và các thiết bị khác trong hệ thống máy tính. 2: Lịch sử phát triển 2.2: Thế hệ đầu tiên Trong những máy tính đầu tiên Bus là bó dây gắn vào bộ nhớ máy tính và thiết bị ngoại vi, Aneedotally gọi là “Thân cây số”, chúng được đặt tên theo các Bus cung cấp điện, hoặc các Busbar. Hầu như luôn luôn có một Bus cho bộ nhớ, và một hoặc nhiều Bus riêng biệt cho thiết bị ngoại vi. Chúng được truy cập bằng cách hướng dẫn riêng biệt, với định thời và các giao thức hoàn toàn khác nhau. Một trong những biến chứng đầu tiên là việc sử dụng các ngắt. Các chương trình máy tính đầu tiên thực hiện việc nhập/xuất bằng cách chờ đợi trong một vòng lặp cho đến khi các thiết bị ngoại vi sẵn sàng. Đây là một sự lãng phí thời gian cho các chương trình có các nhiệm vụ khác để làm. Ngoài ra, nếu chương trình đã cố gắng thực hiện những nhiệm vụ khác, nó có thể mất quá nhiều thời gian cho chương trình để kiểm tra một lần nữa, dẫn đến mất dữ liệu. Kỹ sư do đó bố trí cho các thiết bị ngoại vi làm gián đoạn các CPU. Các ngắt phải được ưu tiên, bởi vì CPU chỉ có thể thực thi mã cho một thiết bị ngoại vi tại một thời điểm, và một số thiết bị quan trọng thời gian hơn những thiết bị khác. Hệ thống cao cấp đã giới thiệu ý tưởng của bộ điều khiển kênh, mà chủ yếu là máy tính nhỏ dành riêng cho bàn giao các đầu vào và đầu ra của một bus. IBM đã giới thiệu chúng trên IBM 709 năm 1958, và chúng đã trở thành một tính năng

Các Bus như Wishbone được phát triển bởi các phần cứng mã mở nhằm nỗ lực loại bỏ các hạn chế về mặt pháp lý cũng như các bằng sáng chế từ việc chế tạo máy tính. 2: Chức năng và các thông số của bus 2.3: Chức năng Truyền dữ liệu: Bus cho phép truyền dữ liệu giữa các thành phần khác nhau của hệ thống máy tính, bao gồm truyền dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ, giữa CPU và các thiết bị ngoại vi, hoặc giữa các thiết bị ngoại vi khác nhau. Đồng bộ hóa: Bus đảm bảo rằng các thiết bị trong hệ thống có thể giao tiếp và hoạt động cùng nhau một cách hiệu quả thông qua việc đồng bộ hóa tín hiệu và dữ liệu. Điều khiển lưu lượng thông tin: Bus cũng chịu trách nhiệm điều khiển lưu lượng thông tin giữa các thành phần khác nhau, đảm bảo rằng dữ liệu được truyền đi và nhận về một cách chính xác và an toàn. 2.3: Các thông số của Bus Trở kháng [KΩ]: là điện trở thuần của Bus. Thường thì Bus có điện trở thuần khoảng vài KΩ là th ỏa mãn yêu cầầu c ủa output. Dung kháng [pF]: là đ ại l ượng đ ặc tr ưng cho m ức đ ộ c ản tr ở tăng tốốc độ biêốn thiên c ủa các m ức đi ện áp trên Bus. Dung kháng c ủa Bus gầy khó khăn cho các thiêốt b output, do đó dung kháng đị ược xem là thống sốố đ ặc tr ưng c ủa Bus. Băng thông [Bandwidth]: Đo lường khả năng truyền dữ liệu của bus trong một đơn vị thời gian nhất định. Băng thông càng lớn thì khả năng truyền dữ liệu càng nhanh.

Tần số Bus [Bus Frequency]: Xác định tần số tối đa mà bus có thể hoạt động hiệu quả, được đo bằng đơn vị hertz [Hz]. Tần số cao thường đi kèm với tốc độ truyền dữ liệu cao. Độ rộng Bus [Bus Width]: Đây là số lượng bit dữ liệu có thể được truyền qua bus trong một chu kỳ thời gian. Độ rộng bus lớn cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn. 2: Hệ thống Bus trong máy tính Trong hệ thống Bus của máy tính thì CPU là Bus master nắm quyền điều hành toàn bộ hệ thống Bus. Tuy nhiên, không chỉ CPU nắm quyền điều hành hệ thống Bus mà có lúc CPU cũng phải nhường quyền điều khiển Bus cho các chip I/0 [Chipset]. Hình 1 : Cách bố trí chipset điển hình

Hình 2 : Back Side Bus [BSB] 2.4: Bus hệ thống [Font Side Bus – FBS] Là hệ thống Bus trao đổi dữ liệu giữa vi xử lý với bộ nhớ chính và các ổ đĩa. Tuy nhiên các thiết bị này thường là không được thay đổi trực tiếp với bộ vi xử lý mà phải thông qua bộ nhứo đệm do sự chênh lệch tốc độ giữa các thiết bị này và bộ vi xử lý là quá lớn. độ rộng Bus dữ liệu ở đây luôn bằng độ rộng Bus của bộ vi xử lý.

Hình 3 : Bus hệ thống [Font Side Bus - FSB] 2.4: Bus vào ra [Bus mở rộng] Các Bus này dùng để trao đổi với thiết bị ngoại vi, có tốc độ rất hạn chế. Độ rộng Bus có thể thay đổi. Giao tiếp này có thể là song song hoặc nối tiếp. Riêng giao tiếp nối tiếp chúng ta cần phải có bộ chuyển đổi song song sang nối tiếp và nối tiếp sang song song. Các Bus này phải có các chuẩn nhất định.

Chip này đóng vai trò ghép nối và thường là các thiết bị có ba trạng thái, có thể cho phép trạng thái thứ ba – hở mạch [ thả nổi]. 2.5: Trọng tài Bus [Bus arbitration] Trong hệ thống máy tính không chỉ có CPU làm Bus master, thực tế các chip I/0 cũng có lúc phải làm chủ Bus để có thể đọc hoặc ghi vào bộ nhớ và để gọi ngắt; các bộ đồng xử lý cũng có thể làm chủ Bus. Như vậy cần phải giải quyết vấn đề tranh chấp khi có từ hai thiết bị trở lên đồng thời muốn làm chủ Bus. Để giải quyết vấn đề này cần có một cơ chế trọng tài để tránh sự xung đột. Cơ chết trọng tài có thể là tập trung hoặc không tập trung. Trọng tài Bus tập trung: Hình 4 là một ví dụ dơn giản về trọng tài Bus tập trung. Ở đây, một trọng tài Bus duy nhất sẽ quyết định thiết bị nào được là chủ Bus tiếp theo. Nhiều bộ vi xử lý có đơn vị trọng tài Bus được thiết kế ngay trong chip, trong một số máy tính mini, đơn vị trong tài Bus nằm ngoài CPU. Hình 4 : Trọng tài Bus tập trung một mức Theo cơ chế này, trọng tài chỉ có thể biết là có yêu cầu chiếm dụng Bus hay không, chứ không biết có bao nhiêu đơn vị muốn chiếm Bus. Khi trọng tài Bus nhận được một yêu cầu, nó sẽ phát ra một tín hiệu cho phép trên đường dây Bus

grant [cho dùng Bus]. Đường dây này nối qua tất cả các thiết bị I/0 theo kiểu nối tiếp. Khi thiết bị nằm gần trọng tài nhất nhận được tín hiệu cho phép, nó sẽ kiểm tra xem có phải chính nó đã phát ra yêu cầu chiếm Bus không. Nếu dúng thì nó sẽ chiếm lấy Bus và không truyền tiếp tín hiệu cho phép trên đường dây. Nếu nó kiểm tra thấy không phải yêu cầu của mình thì tiếp tục truyền tín hiệu cho phép tới thiết bị kế tiếp trên đường dây. Một số loại Bus có nhiều mức độ ưu tiên, với mỗi mức ưu tiên có một đường dây yêu cầu Bus và một đường dây cho phép chiếm Bus. Hình 5 là một ví dụ về Bus có hai mức [các Bus trong thực tế thường có 4 ,8 hay 16 mức]. Mỗi thiết bị trong hệ thống máy tính nối với một trong các mức yêu cầu Bus, các thiết bị thường được sử dụng hơn được gắn với đường dây có mức ưu tiên cao hơn. Hình 5 : Trọng tài Bus tập trung nhiều mức Nếu có một số thiết bị ở các mức ưu tiên khác nhau cùng yêu cầu, trọng tài Bus sẽ chỉ phát tín hiệu cho phép đối với yêu cầu có mức ưu tiên cao nhất. Trong số các thiết bị có cùng mức ưu tiên, thiết bị gần trọng tài Bus hơn sẽ có quyền ưu tiên cao hơn.

Trong MultiBus, người ta cho phép có thể lựa chọn cơ chế trọng tài Bus tập trung hoặc không tập trung, cơ chế trọng tài Bus không tập trung được thể hiện theo sơ đồ trên hình 6. Người ta chỉ sử dụng 3 đường dây, không phụ thuộc vào số lượng thiết bị nối với Bus, bao gồm: ⁻ Yêu cầu chiếm dụng Bus [Bus request]. ⁻ Trạng thái Bus [Bus busy], được Bus master đặt ở mức tích cực. ⁻ Trọng tài Bus, được mắc nối tiếp qua các thiết bị. Khi không có thiết bị nào yêu cầu chiếm dụng, đường dây trọng tài Bus truyền mức tích cực đến tất cả các thiết bị. Khi một đơn vị nào đó muốn chiếm dụng Bus, đầu tiên nó kiểm tra Bus có rỗi không và kiểm tra đầu vào của đường trọng tài Bus, nếu thấy có điện áp IN = 5V thì nó có thể xin Bus bằng cách đưa tín hiệu yêu cầu Bus [Request] và xóa tín hiệu OUT, tức là đặt OUT = 0V. Do đó các thiết bị ưu tiên thấp hơn sẽ không xin được Bus. Lúc này nó trở thành Bus master. 2.5: Xử lý ngắt Một chức năng quan trọng của Bus là xử lý ngắt. Khi CPU ra lệnh cho một thiết bị trong máy tính thực hiện việc đọc, ghi hay xử lý tin, nó thường chờ đợi tín hiệu ngắt do thiết bị I/0 phát ra khi hoàn thành công việc được CPU yêu cầu. Khi nhận được tín hiệu ngắt, CPU đáp ứng ngay, đó có thể là việc nhận dữ liệu do thiết bị I/0 trả về, cũng có thể là việc tiếp tục gửi dữ liệu tới thiết bị I/0 hoặc CPU sử dụng Bus cho một thao tác khác. Như vậy chính ngắt phát ra tín hiệu yêu cầu Bus. Vì có thể có nhiều thiết bị ngoại vi cùng phát ra tín hiệu ngắt, cho nên cũng cần có một cơ chế trọng tài giống như đối với các Bus thông thường. Giải pháp thường dùng là gán các mức độ ưu tiên cho các thiết bị và sử dụng một trọng tài

tập trung để trao quyền ưu tiên cho các thiết bị quan trọng thường xuyên được sử dụng. 2: Phân loại Bus Người ta thường phân loại Bus theo 3 cách: ⁻ Theo tổ chức phần cứng: phân loại dựa trên tổ chức phần cứng mà Bus làm việc. Nói chung là các Bus có tổ chức phần cứng khác nhau không tương thích với nhau. ⁻ Theo loại tín hiệu truyền trên Bus: tùy thuộc vào tín hiệu được truyền trên Bus là tín hiệu địa chỉ, dữ liệu hay tín hiệu điều khiển mà người ta phân ra các loại Bus tương ứng là Bus địa chỉ, Bus dữ liệu hay là Bus điều khiển. ⁻ Theo giao thức truyền thông: tùy thuộc vào Bus hoạt động có cần xung đồng bộ [Bus clocking] hay không mà người ta phân ra Bus đồng bộ [cần có xung đồng bộ mới có thể hoạt động được] và Bus không đồng bộ [có thể hoạt động được mà không cần xung đồng bộ]. Để phối hợp hoạt động giữa các bộ phận khác nhau của hệ thống, các Bus phải tuân theo một loạt các tiêu chuẩn về tín hiệu và định thời. Thuật ngữ Giao thức Bus muốn đề cập tới các tiêu chuẩn này. Có hai giao thức Bus chính là: đồng bộ và không đồng bộ.

Bus đồng bộ có một đường điều khiển bởi một bộ dao động thạch anh, tín hiệu trên đường dây này có dạng sóng vuông, với tần số thường nằm trong khoảng 5MHz ÷ 50MHz. Mọi hoạt động bus xảy ra trong một số nguyên lần chu kỳ này và được gọi là chu kỳ bus.