Интерфейсы АСОИУ. Курс лекций. Писарев А.П. - 3 стр.

     СИСТЕМЫ ВВОДА-ВЫВОДА


     Наиболее наглядно и полно можно проследить и прочувствовать проблемы и тенденции
развития систем ввода-вывода при рассмотрении ретроспективы эволюции интерфейсов и структур
систем ввода-вывода на примере персональных компьютеров типа IBM PC
     В начале эры персональных компьютеров частота работы процессора составляла 10 МГц, при
этом на выполнение даже самых простейших операций процессор затрачивал несколько тактов. В
таких условиях для обеспечения бесперебойной работы процессора было достаточно всего 4
миллионов обращений к памяти в секунду, что соответствовало циклу работы в 250 нс. Этим условиям
удовлетворяла одношинная структура систем ввода-вывода, когда все устройства компьютера,
включая ОЗУ, общались с процессором через общую шину (рис.1a), которую называли системной. Все
интерфейсы ПУ подключались к этой шине. Наиболее распространенной системной шиной в этот
период стала сначала 8 разрядная, затем 16 разрядная шина ISA, работающая на частоте 8 МГц.
     С ростом частоты работы ПК и изменения времени доступа к ОЗУ пропускная способность
шины ISA стала тормозить работу процессора. Решение проблемы нашли в выделении канала
передачи данных МП-ОЗУ в отдельную шину, построенную на базе внешнего интерфейса МП, и
изолированную от медленной шины ISA посредством контроллера шины данных. Это повысило
производительность работы центрального процессора. Все ПУ продолжали взаимодействовать с
центральным процессором через системную шину (см. рис. 1б).
     С дальнейшем ростом частоты работы МП тормозом            в работе стало ОЗУ. Тогда ввели
дополнительную высокоскоростную кэш-память, что уменьшило простои МП. На определенном этапе
развития компьютеров стали широко использовать мультимедиа. Сразу выявилось узкое место во
взаимодействии центрального процессора и видеокарты. Имеющиеся системные шины ISA, ЕISA не
удовлетворяли этим условиям.
     Выход был найден с разработкой и внедрением высокоскоростных локальных шин, посредством
которых можно было связаться с памятью, на этой же шине работали жесткие диски, что также
повышало качество вывода графической информации. Первой такой шиной была шина VL-bus,
практически повторявшая интерфейс МП i486. Затем появилась локальная шина РСI. Она была
процессорно-независимой и поэтому получила наибольшее распространение для последующих типов
МП. Эта шина имела частоту работы 33 МГц и при 32-х разрядных данных обеспечивала пропускную
способность в 132 Мбайт/сек (см. рис. 1.9в). Системная шина ISA по-прежнему использовалась в
компьютерах, что позволяло применять в новых компьютерах огромное количество ранее
разработанных аппаратных и программных средств.