งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

Chapter 3 System Buses. Buses อุปกรณ์ต่าง ๆ จะเชื่อมต่อกั น โดยผ่านทางกลุ่มของ สายสัญญาณ ที่เราเรียกว่า “ บัส ” อุปกรณ์ต่าง ๆ จะส่งและรับ สัญญาณผ่านทางกลุ่มสายสัญญาณชุดเดียวกัน.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "Chapter 3 System Buses. Buses อุปกรณ์ต่าง ๆ จะเชื่อมต่อกั น โดยผ่านทางกลุ่มของ สายสัญญาณ ที่เราเรียกว่า “ บัส ” อุปกรณ์ต่าง ๆ จะส่งและรับ สัญญาณผ่านทางกลุ่มสายสัญญาณชุดเดียวกัน."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Chapter 3 System Buses

2 Buses อุปกรณ์ต่าง ๆ จะเชื่อมต่อกั น โดยผ่านทางกลุ่มของ สายสัญญาณ ที่เราเรียกว่า “ บัส ” อุปกรณ์ต่าง ๆ จะส่งและรับ สัญญาณผ่านทางกลุ่มสายสัญญาณชุดเดียวกัน (เป็นเส้นทาง เชื่อมต่อกันระหว่างอุปกรณ์)

3 เราสามารถแบ่งกลุ่มของบัสออกเป็น 3 กลุ่ม คือ (Data bus) บัสข้อมูล (Address bus) บัสตำแหน่ง หรือ แอดเดรสบัส (Control bus) บัสควบคุม

4 Data Bus ใช้สำหรับส่งรับข้อมูลระหว่างหน่วยต่างๆ ในระบบ คอมพิวเตอร์ Width is a key determinant of performance —8, 16, 32, 64 bit จำนวนเส้นของสายสัญญาณใน Data Bus เรียกว่าความกว้าง (Width) ของ Data Bus และบอกถึงขนาด data word ของ คอมพิวเตอร์นั้นด้วย

5 Address bus Identify the source or destination of data e.g. CPU needs to read an instruction (data) from a given location in memory Bus width determines maximum memory capacity of system ใช้สำหรับแสดงตัวเลขระบุตำแหน่ง (Location) ใน หน่วยความจำที่จะเข้าทำงาน ดังนั้นจำนวนเส้นของ สายสัญญาณใน Address Bus (จำนวน n เส้น) จึงบอกถึง ขนาดของหน่วยความจำมากที่สุดที่คอมพิวเตอร์นี้จะอ้างถึงได้ คือ 2 n Bytes

6 Control Bus Control and timing information —Memory read/write signal —Interrupt request —Clock signals ประกอบขึ้นด้วยสายสัญญาณที่ใช้ส่งสัญญาณไป ควบคุมหน่วยต่าง ๆ ในคอมพิวเตอร์ให้ทำงานอย่าง ถูกต้องตามเวลาที่กำหนด (ใช้สำหรับส่งสัญญาณ ควบคุม

7 Control Bus ตัวอย่างของสัญญาณ ควบคุม Memory Write เขียนข้อมูลที่อยู่ใน Data Bus ลงใน หน่วยความจำ ที่ระบุตำแหน่งโดย Address Bus Memory Read อ่านข้อมูลที่เก็บอยู่ในหน่วยความจำ ณ ตำแหน่ง ที่ระบุโดย Address Bus เข้ามาไว้ใน Data Bus I/O Write เขียนหรือส่งข้อมูลใน Data Bus ออกไปให้แก่ I/O Port ที่ระบุโดย Address Bus I/O Read อ่านข้อมูลจาก I/O port ที่ระบุโดย Address Bus มาไว้ใน Data Bus

8 Control Bus ตัวอย่างของสัญญาณ ควบคุม Transfer ACK สัญญาณสำหรับแจ้งว่าข้อมูลได้เข้ามา อยู่ใน Data Bus แล้ว Bus Request สัญญาณสำหรับแจ้งว่ามีอุปกรณ์ ต้องการเข้าควบคุมบัส Interrupt Request สัญญาณแจ้งขออินเตอร์รัพท์การ ทำงาน CPU Interrupt ACK สัญญาณแจ้งรับทราบการอินเตอร์รัพท์ Clock สัญญาณนาฬิกา Reset เซ้ทค่าเริ่มต้นสำหรับหน่วยต่าง ๆ

9 Bus Interconnection Scheme

10 รู้จักกับ Mainboard อุปกรณ์ทางอิเลคชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการ ติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ซึ่งส่วนประกอบ ที่สำคัญบน Mainboard มีดังนี้ Socket for CPU, Chip Set, Socket for Memory, System Bus&Slot, Bios Clock, Battery, ขั้วต่ออุปกรณ์ต่างๆ, Port ต่างๆ ที่ เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ I/O

11 Socket สำหรับ CPU Pentium 4 Northwood (Socket 478) ปัจจุบันจะใช้ชนิดนี้ Pentium 4 Willamette (Socket 432) Athlon XP และ Duron ของ AMD (Socket A) ปัจจุบันจะใช้ชนิดนี้ Via C3 (Socket 370) Pentium III Tualatin/Coppermine & Celeron (Socket 370) Pentium MMX, IBM/Cyric MII (Socket 7)

12 Components The Control Unit and the Arithmetic and Logic Unit constitute the Central Processing Unit Arithmetic and Login Unit Control Unit Internal CPU Interconnection Registers CPU

13 Components Data and instructions need to get into the system and results out —Input/output Temporary storage of code and results is needed —Main memory

14 Computer Components: Top Level View

15 หน้าที่ของคอมพิวเตอร์ หน้าที่พื้นฐานของคอมพิวเตอร์คือ การประมวลผล โปรแกรมซึ่งบรรจุไว้ด้วยข้อมูล การประมวลผลคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยขั้นตอน 2 ขั้นตอน คือ Instruction fetch จากหน่วยความจำมาที ละคำสั่ง และ Excute instruction ประมวลผลคำสั่ง นั้น

16 Instruction Cycle Two steps: —Fetch คือ CPU อ่านชุดคำสั่งจาก Memory เข้ามาเก็บไว้ใน Register —Execute คือ ทำกระบวนการจาก instruction ว่าโปรแกรม ให้ทำอะไร —HALT จบการทำงานของโปรแกรม

17 Fetch Cycle ขั้นตอนการ fetch ว่ามีการกระทำอะไรบ้าง Program Counter (PC) holds address of next instruction to fetch Processor fetches instruction from memory location pointed to by PC Increment PC —Unless told otherwise Instruction loaded into Instruction Register (IR) Processor interprets instruction and performs required actions

18 Fetch Cycle ขั้นตอนการ fetch ว่ามีการกระทำอะไรบ้าง PC IRMBR Execute CPU Memory Control Signal

19 Execute Cycle โดยทั่วไป สิ่งที่ CPU มีดังนี้(คล้ายๆ กับ ชุดคำสั่งทำอะไรบ้างนั่นเอง) Processor-memory — data transfer between CPU and main memory Processor - I/O — Data transfer between CPU and I/O module Data processing — Some arithmetic or logical operation on data Control — Alteration of sequence of operations — e.g. jump

20 Example of Program Execution (a) instruction format ประกอบด้วย 16 บิตโดย 4 บิตแรกเป็น OpCode ที่เหลือเป็น Address ดังรูป (b) Register ที่ใช้ประกอบไปด้วย - Program Counter(PC) = Address of instruction - Instruction Register(IR) = Instruction Being Executed - Accumulator(AC) = Temporary Storage (c) Partial List of OpCodes = Load AC from Memory = Store AC to Memory = Add to AC from Memory OpCode0-3Address

21

22 โปรแกรมที่จะทำการ execute คือ :: Memory

23 Example of Program Execution

24 Instruction Cycle - State Diagram

25 Interrupts Interrupt เป็นกลไกที่จัดเตรียมไว้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการ ทำงานเช่น อุปกรณ์ภายนอกส่วนใหญ่ทำงานได้ช้ากว่าความเร็ว CPU สมมุตว่า CPU กำลังถ่ายโอนข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์หลังจาก การบันทึกข้อมูล CPU ก็จะไม่มีงานทำ ต้องรอจนกว่าจะเสร็จ ชนิดของการ interrupt Program —e.g. overflow, division by zero Timer —Generated by internal processor timer —Used in pre-emptive multi-tasking I/O —from I/O controller Hardware failure —e.g. memory parity error

26 Transfer of Control via Interrupts

27 Program Flow Control

28 Interrupt Cycle ( เมื่อเพิ่มการ interupt จะทำอะไร ) Added to instruction cycle Processor checks for interrupt —Indicated by an interrupt signal If no interrupt, fetch next instruction If interrupt pending:(ถ้า interrupt ค้างอยู่) —Suspend execution of current program (พัก execution) —Save context —Set PC to start address of interrupt handler routine —Process interrupt —Restore context and continue interrupted program

29 Instruction Cycle with Interrupts

30 Program Timing Short I/O Wait

31 Program Timing Long I/O Wait

32 Instruction Cycle (with Interrupts) - State Diagram

33 Multiple Interrupts( ในกรณีที่เกิดอินเตอร์รัพซ้อน ) Disable interrupts —Processor will ignore further interrupts whilst processing one interrupt —Interrupts remain pending and are checked after first interrupt has been processed —Interrupts handled in sequence as they occur Define priorities —Low priority interrupts can be interrupted by higher priority interrupts —When higher priority interrupt has been processed, processor returns to previous interrupt

34 Multiple Interrupts - Sequential Non Masakable interupt

35 Multiple Interrupts – Nested Masakable interupt

36 Time Sequence of Multiple Interrupts

37 Interconnection structure ลักษณะการติดต่อสื่อสารแต่ละอุปกรณ์ All the units must be connected Different type of connection for different type of unit —Memory —Input/Output —CPU

38 Computer Modules

39 Memory Connection Receives and sends data Receives addresses (of locations) Receives control signals —Read —Write —Timing

40 Input/Output Connection(1) Similar to memory from computer ’ s viewpoint Output —Receive data from computer —Send data to peripheral Input —Receive data from peripheral —Send data to computer

41 Input/Output Connection(2) Receive control signals from computer Send control signals to peripherals —e.g. spin disk Receive addresses from computer —e.g. port number to identify peripheral Send interrupt signals (control)

42 CPU Connection Reads instruction and data Writes out data (after processing) Sends control signals to other units Receives (& acts on) interrupts

43 Single Bus และ Multiple Bus Single Bus เป็นระบบ bus ที่มีเส้นทางเดียวในการ ติดต่อกับอุปกรณ์ทั้งหมด ทำให้ระบบติดต่อกันช้า —Propagation delays –Long data paths mean that co-ordination of bus use can adversely affect performance –If aggregate data transfer approaches bus capacity Multiple Bus (Most systems use multiple buses) เพื่อแก้ปัญหาในระบบ Single Bus

44 การใช้บัสหลายระดับ (Multiple- Bus )  อุปกรณ์บางชนิดอาจจะทำงานช้า ซึ่งถ้าให้เข้าควบคุม บัสก็จะทำให้การทำงานของบัสช้าไปด้วย  ความเร็วของบัสอาจจะไม่พอที่จะให้บริการอุปกรณ์ จำนวนมาก ๆ ได้  ดังนั้น เพื่อที่จะแก้ปัญหาเหล่านนี้ จึงมีการแยกเป็น ระบบหลายบัส (Multiple bused) และมีการจัดลำดับ ความเร็วของบัสไว้ด้วย เพื่อให้บริการแก่อุปกรณ์ต่าง ชนิดกันดังตัวอย่างในรูป

45 Traditional (ISA) (with cache) Small Computer System Interface (SCSI)

46 High Performance Bus

47 Bus Types มี 2 ชนิด Dedicated (คือจะแยกสาย data และ address) —Separate data & address lines Multiplexed (ใช้สายร่วมกันทั้งหมด) —Shared lines —Address valid or data valid control line —Advantage - fewer lines —Disadvantages –More complex control –Ultimate performance

48 เทคโนโลยีระบบบัส ISA Bus ส่งข้อมูลได้เร็ว 8 Mb – 12 Mb ต่อวินาที (ตั้งแต่ CPU รุ่น เป็นต้นมา ได้มีการเปลี่ยนแปลง ขนาดของ เส้นทางข้อมูล จาก 8 bit ไปเป็น 16 bit ทำให้ IBM ต้องมาทำการออกแบบระบบ Bus ใหม่ เพื่อให้ สามารถส่งผ่านข้อมูลทีละ 16 bit ได้ แน่นอนว่า การ ออกแบบใหม่นั้น ก็ต้องทำให้เข้ากันได้ย้อนหลังด้วย (Compatble) คือ ต้องสามารถใช้ งานกับ PC Bus ได้ด้วย จึงเป็นต้นแบบของ ISA Bus) MCA Bus ส่งข้อมูลได้เร็ว 20 Mb ต่อวินาที แต่ไม่เป็นที่ นิยมเพราะเข้ากันไม่ได้กับ ISA บัส (ใช้กับเครื่อง IBM PS/2 ดังนั้น ในเครื่อง PS/2 นี้ก็จะไม่มี ISA และ Card ISA ก็ไม่สามารถนำมาใช้กับ PS/2 ได้ )

49 เทคโนโลยีระบบบัส EISA ใช้พื้นฐานหลักมาจาก ISA แต่ได้เพิ่มขีด ความสามารถบางอย่างขึ้น ส่งข้อมูลได้เร็ว 33 Mb ต่อ วินาที Local Bus เป็น Bus เฉพาะที่ เพราะใช้สัญญาณนาฬิกา เดียวกับ CPU ไม่ต้องพึ่งสัญญาณนาฬิกาพิเศษ ข้อดีของ มันก็คือ ทำให้สามารถใช้สัญญาณนาฬิกาเดียวกันกับ CPU ในขณะนั้นได้ ซึ่งก็มักจะนำมาใช้กับหน่วยความจำหลัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

50 เทคโนโลยีระบบบัส PCI Bus (Peripheral Computer Interconnect) ก็เป็น Local Bus อีกแบบหนึ่ง - แรกเริ่มที่เปิดตัวนั้น PCI จะเป็นบัสแบบ 32 bit ที่ทำงานด้วย ความเร็ว 33 MHz ซึ่งสามารถให้อัตราเร็ว ในการส่งผ่านข้อมูลถึง 133 M/s - ต่อมา Intel Pentium ซึ่งเป็น CPU ขนาด 32 bit ทาง Intel ก็ได้ ทำการกำหนดมาตราฐาน ของ PCI เสียใหม่ เป็น PCI 2.0 ซึ่ง PCI 2.0 มีความกว้างของเส้นทางข้อมูลถึง 64 bit ซึ่งหากใช้งานกับ Card 64 bit แล้ว ก็จะสามารถให้อัตราเร็วใน การส่งผ่านข้อมูลสูงสุด ถึง 266 M/s - จุดเด่นของ PCI ที่เห็นได้ชัด คือสามารถทำให้ผลิต Mainboard ทีมีทั้ง Slot ISA, EISA และ PCI รวมกันได้ และ ยังสนับสนุนระบบ Plug-and-Play อีกด้วย

51 ตัวอย่างการใช้ PCI Bus กับ Single-processor system

52 ตัวอย่างการใช้ PCI Bus กับ Multiple-processor system

53 เทคโนโลยีระบบบัส AGP Bus (Accelerated Graphics Port ) เป็น สถาปัตยกรรมที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ของหน่วย แสดงผลด้วย - สาเหตุหนึ่งที่ระบบบัสแบบ AGP ทำได้ดีกว่า PCI เพราะ เป็น Slot แบบเอกเทศ ไม่ต้องไปใช้ Bandwidth ร่วมกับใคร (เพราะเครื่อง ๆ หนึ่งมี Display Card เพียงตัวเดียวก็เพียงพอแล้ว ดังนั้น ใน Mainboard จึงมี Slot AGP เพียง Slot เดียว) ในปัจจุบัน ระบบบัสแบบ AGP ได้พัฒนามาถึง AGP 4X แล้ว ซึ่งช่วยให้เพิ่มอัตราการส่งผ่านข้อมูลได้สูงขึ้น อีกเท่าตัวจาก 2X เลยทีเดียว

54

55 วิธีการเข้าควบคุมบัส (Method of Arbitration) เนื่องจากในแต่ละขณะเวลา อาจจะมีอุปกรณ์หลายอัน ต้องการเข้าใช้บัสพร้อม ๆ กัน ดังนั้นจึงต้องมีการ ออกแบบการจัดการให้อุปกรณ์ต่าง ๆ เข้าควบคุมบัส ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็นสองวิธีใหญ่ ๆ คือ 1. Centralized Arbiter จัดให้มีหน่วยควบคุมเพียงหน่วย เดียว ทำการจัดการในการเข้าใช้บัสของหน่วยต่าง ๆ 2. Distribute Arbiter ไม่มีหน่วยควบคุมกลาง แต่ให้แต่ ละอุปกรณ์มีวงจรควบคุมเป็นของตนเอง

56 แบบฝึกหัด จากตัวอย่างการ execute program ดังนี้ (เหมือนตัวอย่าง) (a) instruction format ประกอบด้วย 16 บิตโดย 4 บิตแรกเป็น OpCode ที่เหลือเป็น Address ดังรูป (b) Register ที่ใช้ประกอบไปด้วย - Program Counter(PC) = Address of instruction - Instruction Register(IR) = Instruction Being Executed - Accumulator(AC) = Temporary Storage (c) Partial List of OpCodes = Load AC from Memory = Store AC to Memory = Add to AC from Memory ให้เพิ่มชุดคำสั่ง 0011 = Load AC from I/O และ 0111 = Store AC to I/O และให้แสดงภาพการ Execute โดยมีลำดับการ Execute ดังนี้ 1.Load AC from Device 5 2.Add Contents of memory location Store AC to Device 6


ดาวน์โหลด ppt Chapter 3 System Buses. Buses อุปกรณ์ต่าง ๆ จะเชื่อมต่อกั น โดยผ่านทางกลุ่มของ สายสัญญาณ ที่เราเรียกว่า “ บัส ” อุปกรณ์ต่าง ๆ จะส่งและรับ สัญญาณผ่านทางกลุ่มสายสัญญาณชุดเดียวกัน.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google