Magistrale (Szyny)

Komputer zbudowanych jest z 3 podstawowych modułów (procesora, pamięci i urządzeń
wejścia/wyjścia), między którymi musi istnieć komunikacja. Połączenie między modułami
mają najczęściej charakter magistralowy.

Magistralą - nazywamy zestaw linii oraz układów przełączających, łączących dwa lub więcej
układów mogących być nadajnikami lub odbiornikami informacji. Przesyłanie informacji
zachodzi zawsze pomiędzy dokładnie jednym układem będącym nadajnikiem a dokładnie
jednym układem będącym odbiornikiem, przy pozostałych układach odseparowanych od linii
przesyłających.

Pojedyncze linie przekazują sygnały binarne (0/1) Sposób wykorzystania linii określają
specjalne protokoły, opisujące dozwolone sekwencje sygnałów.
Do magistral dołączonych może być wiele urządzeń, odbierających sygnały wysyłane przez
jedno z nich. W tym samym czasie nadawać sygnały może tylko jedno urządzenie.
Linie magistral mogą być:



jednokierunkowe



dwukierunkowe

Komunikacja między modułami dotyczy:



Adresów (komórek pamięci, rejestrów portów we/wy)



Danych (odczyt/zapis, z/do RAM, z/do urządzeń we/wy, z/do procesora)



Sygnałów sterujących (ustalenie kierunku zapisu, aktywowanie modułów
funkcjonalnych, wyboru funkcji wykonywanej przez moduł, przerwania,
synchronizacja, zgłoszenie zapotrzebowania na dostęp, zwolnienie dostępu)

Stąd w magistralach wyróżnić można grupy linii (szyny):



Szyna adresowa stanowi wiązkę jednokierunkowych linii, których liczba wyznacza
możliwości adresowania (8, 16, 24, 32, 64 linie --> jedna linia = jeden bit)



Szyna danych stanowi dwukierunkową wiązkę linii, których liczba określa długość
słowa procesora (np. 8, 16, 32, .... + bit detekcji i korekcji błędów. Jeśli szyna danych
jest np. 8 bitowa a rozkaz procesora 16- bitowy, to w czasie jednego cyklu procesor
musi łączyć się z pamięcią dwukrotnie - obniżenie wydajności systemu)



Szyna sterowania, którą stanowi dwukierunkowa wiązka linii (zwykle kilkanaście -
kilkadziesiąt linii)

System komputerowy zawiera zwykle kilka różnych magistral (struktura

wielomagistralowa), które łączą zespoły komputera na różnych poziomach hierarchii.
Tradycyjny system komputerowy opiera się na dwóch magistralach: lokalnej i systemowej.
Magistrala lokalna łączy procesor z pamięcią podręczną.
Magistrala systemowa (FSB – Front Side Bus) - łączy wszystkie bloki pamięci systemowej z
procesorem i chipsetem płyty głównej za pośrednictwem sterownika pamięci podręcznej.

Do magistrali systemowej dołączony jest również moduł urządzeń wejścia/wyjścia.

Efektywność połączeń zwiększa się przy wykorzystaniu jednej lub więcej szyn rozszerzenia
(expansion bus). Interfejs szyny rozszerzenia buforuje dane przesyłane między magistralą
systemową a sterownikami We/Wy dołączonymi do szyny rozszerzenia. Umożliwia to
systemowi wiele operacji we/wy i komunikacji między urządzeniami we/wy bez angażowania
procesora.

Wraz z pojawieniem się urządzeń o dużych wymaganiach dotyczących prędkości

transmisji danych, pojawiła się tzw. magistrala szybkiego przesyłania. System komputerowy
wykorzystujący tą magistrale ma zazwyczaj architekturę międzypiętrową (mezzanine
architecture) (Rys.4)

Sterownik pamięci podręcznej jest zintegrowany z mostem (urządzenie buforujące i

sterujące ruchem na magistralach).

Most

łączy

magistralę

lokalną

z

magistralą

szybkiego

przesyłania.

Magistrala szybkiego przesyłania obsługuje połączenia z siecią LAN (np. 100 Mbit/s),
sterowniki urządzeń graficznych, sterowniki interfejsów z lokalnymi magistralami
peryferyjnymi (SCSI, P 1394).

Magistrala szybkiego przesyłania sprzęga procesor z urządzeniami o wysokich

wymaganiach, ale jest niezależna od procesora (tolerowane są różnice prędkości i definicje
linii sygnałowych)