Bitavtoptz.ru

Бит Авто
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Русские Блоги

Русские Блоги

Разница между SPI, I2C и UART тремя протоколами последовательной шины

Концепция шины I2C (Inter-Integrated Circuit):

Связь I2C Нужно всего 2 двунаправленных шины —— Одна линия данных SDA (последовательные данные: линия последовательных данных), одна линия синхронизации SCL (последовательные часы: линия последовательных часов). Линия SDA используется для передачи данных, а линия SCL используется для синхронизации передачи и приема данных. Данные, передаваемые по линии SDA, представляют собой прямую передачу (старший байт байта передается первым), и каждая передача составляет 8 бит, то есть 1 байт. Поддержка мульти-мастеринга в любой момент времени Мастер может быть только один . Каждое устройство, подключенное к шине, имеет один Независимый адресный адрес , Всего 7 бит, хост использует этот адрес для доступа к устройству. Шины SDA и SCL необходимо соединить подтягивающими резисторами.Когда шина свободна, обе линии имеют высокий уровень. Любое устройство, подключенное к шине, будет понижать уровень сигнала шины, когда оно выдает низкий уровень, то есть SDA и SCL каждого устройства находятся в линейной связи. Когда несколько хостов используют шину одновременно, необходим арбитраж, чтобы определить, какое устройство занимает шину, в противном случае данные будут конфликтовать.

Универсальный асинхронный приемник / передатчик, обычно называемый UART, представляет собой асинхронный приемник / передатчик, который является частью компьютерного оборудования. Он будет передавать данные вПоследовательная связьпротивПараллельное общениеЧтобы преобразовать между. Как микросхема, преобразующая параллельные входные сигналы в последовательные выходные сигналы, UART обычно интегрируется в соединение с другими интерфейсами связи.

Последовательный порт во встроенной системе обычно относится к порту UART, но мы часто не знаем разницы между ним и COM-портом, а также отношения между RS232, TTL и т. Д. Фактически, UART, COM относятся к форме физического интерфейса (аппаратного), а TTL, RS-232 относится к стандарту уровня (электрический сигнал).

UART имеет 4 контакта (VCC, GND, RX, TX), используя уровень TTL, низкий уровень — 0 (0 В), высокий уровень — 1 (3,3 В или выше).

Особенности UART: Как правило, контроллеры uart создаются вместе с процессорами во встроенных системах.Как и микросхема Freescale IMX6, существует несколько контроллеров uart.

Введение в интерфейс SPI

В последние несколько дней я наткнулся на флэш-память, использующую интерфейс SPI, и знаю, что флэш-память также может быть последовательной. Кажется, что это действительно была лягушка на дне колодца. Я нашел некоторую информацию об интерфейсе SPI. Позже я нашел информацию на английском языке, перевел ее и добавил Мое личное понимание было собрано в статью, надеюсь, она будет полезна новичкам.

Полное название интерфейса SPI — «Serial Peripheral Interface», что означает последовательный периферийный интерфейс. Впервые он был определен компанией Motorola для процессоров серии MC68HCXX. Интерфейс SPI в основном используется между EEPROM, FLASH, часами реального времени, аналого-цифровым преобразователем, процессором цифрового сигнала и декодером цифрового сигнала.

Интерфейс SPI — это синхронная последовательная передача данных между ЦП и периферийными низкоскоростными устройствами. Под импульсом сдвига ведущего устройства данные передаются в битах, старший бит находится спереди, а положение — сзади. Это полнодуплексная связь, и скорость передачи данных общая. Он быстрее шины I2C, а скорость может достигать нескольких Мбит / с.

Интерфейс SPI работает в режиме ведущий-ведомый. В этом режиме обычно есть ведущее устройство и одно или несколько ведомых устройств. Интерфейс включает следующие четыре сигнала:

(1) Вывод данных MOSI-ведущего устройства, ввод данных ведомого устройства

(2) Ввод данных MISO-ведущего устройства, вывод данных ведомого устройства

(3) Сигнал SCLK-clock, генерируемый ведущим устройством.

(4) / SS — сигнал включения ведомого устройства, управляемый ведущим устройством

В двухточечной связи интерфейс SPI не требует операций адресации и является полнодуплексным, что является простым и эффективным.

В системе с несколькими подчиненными устройствами каждое подчиненное устройство нуждается в независимом разрешающем сигнале, который немного сложнее аппаратно, чем система I2C.

Интерфейс SPI на самом деле представляет собой два простых регистра сдвига во внутреннем оборудовании.Передаваемые данные составляют 8 бит.Под сигналом включения ведомого и импульсом сдвига, генерируемым ведущим устройством, он передается бит за битом, причем старший бит находится спереди, а младший бит — сзади. . Как показано на рисунке ниже, данные изменяются по заднему фронту SCLK, и в то же время в регистре сдвига сохраняется один бит данных.

Схема внутреннего оборудования интерфейса SPI:

Наконец, один недостаток интерфейса SPI: нет назначенного управления потоком и нет механизма ответа, подтверждающего, получены ли данные.

Разница между SPI, I2C и UART тремя протоколами последовательной шины:

Первый, разница, конечно же, в названии:

SPI (последовательный периферийный интерфейс: последовательный периферийный интерфейс);

I2C(INTER IC BUS)

UART (универсальный асинхронный приемный передатчик: универсальный асинхронный приемный передатчик)

Во-вторых, разница заключается в линии электрического сигнала:

Шина SPI состоит из трех сигнальных линий Состав: последовательные часы (SCLK), последовательный вывод данных (SDO), последовательный ввод данных (SDI). Шина SPI может соединять несколько устройств SPI друг с другом. Устройство SPI, которое обеспечивает последовательные часы SPI, является ведущим или ведущим SPI, а другие устройства являются ведомыми или ведомыми (ведомыми) SPI. Полнодуплексная связь может быть реализована между ведущими и ведомыми устройствами.При наличии нескольких ведомых устройств может быть добавлена ​​строка выбора ведомого устройства.

Если вы используете универсальный порт ввода-вывода для имитации шины SPI, у вас должен быть выходной порт (SDO), входной порт (SDI), а другой порт зависит от типа реализованного устройства.Если вы хотите реализовать устройство ведущее-ведомое, вам понадобится порт ввода и вывода. , Если реализовано только ведущее устройство, порта вывода достаточно; если реализовано только ведомое устройство, требуется только порт ввода.

Шина I2C — это стандарт двустороннего, двухпроводного (SCL, SDA), последовательного интерфейса и интерфейса с несколькими ведущими устройствами.Он имеет механизм арбитража шины и очень подходит для передачи данных между устройствами на короткие расстояния и нечасто. В его системе протокола адрес устройства-получателя всегда переносится при передаче данных, поэтому может быть реализована сеть устройств.

Читайте так же:
Как подключить компьютер к телевизору LG?

Если порт ввода-вывода общего назначения используется для имитации шины I2C и достижения двунаправленной передачи, требуется порт ввода-вывода (SDA), а также порт вывода (SCL). (Примечание: данные I2C относительно плохо изучены, описание здесь может быть очень неполным)

Шина UART — это асинхронный последовательный порт Следовательно, он, как правило, намного сложнее, чем структура первых двух синхронных последовательных портов. Он обычно состоит из генератора скорости передачи (генерируемая скорость передачи в 16 раз больше скорости передачи), приемника UART и передатчика UART. На оборудовании есть два провода: один для отправки, а другой для приема.

Очевидно, что если универсальный порт ввода-вывода используется для моделирования шины UART, требуются один входной порт и один выходной порт.

В-третьих, из второго пункта очевидно, что SPI и UART могут обеспечить полный дуплекс, а I2C — нет;

В-четвертых, посмотрите на мнение быдла!

Wudanyu: Количество линий I2C меньше. Я думаю, что он более мощный, чем UART и SPI, но технически более проблематичный, потому что I2C требует поддержки двунаправленного ввода-вывода и Используйте подтягивающий резистор , Я думаю, что способность к помехам слабая, обычно используется для связи между чипами на одной плате и меньше используется для междугородной связи. Реализация SPI проще. UART требует фиксированной скорости передачи данных, что означает, что интервал между двумя битами данных должен быть одинаковым. SPI не имеет значения, потому что это синхронизированный протокол.

Quickmouse: скорость I2C немного ниже, чем у SPI, и протокол немного сложнее, чем SPI, но соединение меньше, чем у стандартного SPI.

Структура и стандарты шин ПК

Основным компонентом каждого ПК является материнская (системная) плата. На ней размещены все его основные элементы – процессор, оперативная память, видеокарта, контроллеры, а также слоты и разъёмы для подключения внешних периферийных устройств. Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной. Шина, связывающая только два устройства, называется портом. В качестве примера, рассмотрим структуру, например, такой шины ПК:

Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью, так называемых мостов, реализованных на одной из микросхем Chipset.

Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:

системная шина используется микросхемами Chipset для пересылки информации к процессору и обратно;

шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между процессором и внешней кэш-памятью;

шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью и процессором;

шины ввода-вывода используются для обмена информацией с периферийными устройствами.

Шины ввода-вывода подразделяются на локальные и стандартные. Локальная шина ввода-вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами и др.) и процессором. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI Express (в прошлом использовалась шина AGP – Accelerated Graphics Port).

Стандартная шина ввода-вывода используется для подключения более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время широко используется шина USB.

Компоненты шины

Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:

линии для обмена данными (шина данных). Шина данных обеспечивает обмен данными между процессором, картами расширения, установленными в слоты и памятью. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК. Компьютеры с процессором семейства Pentium имеют 64-разрядную шину данных.

линии для адресации данных (шина адреса). Шина адреса служит для указания адреса какого-либо устройства, с которым процессор производит обмен данными. Каждый компонент ПК, каждый порт ввода-вывода и ячейка RAM имеют свой адрес.

линии управления данными (шина управления). По шине управления передается ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждение приема данных, аппаратного прерывания , управления и других. Все сигналы шины управления предназначены для обеспечения передачи данных.

контроллер шины, осуществляет управление процессом обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы, либо в виде совместимого набора микросхем – Chipset.

Основные характеристики шины

Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в неё. Первая шина ISA для IBM PC была 8-разрядной, т.е. по ней можно было одновременно передавать 8 бит. Системные шины для современных ПК, например, Pentium IV – 64 – разрядные.

Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, если разрядность шины 64, а тактовая частота 66 МГц, то пропускная способность = 8 (байт) * 66 МГц = 528 Мбайт/сек.

Частота шины — это тактовая частота, с которой происходит обмен данными по шине.

Внешние устройства подключаются к шинам посредством интерфейса.

Стандарты шин ПК

Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры.

Системная шина (FSB – Front Side Bus) это шина предназначена для обмена информацией между процессором, памятью и другими устройствами, входящими в систему. К системным шинам относятся GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц; EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.

Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК.

Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, однако и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. Вначале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключать дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM, DVD-ROM – к шине IEEE 1394.

Читайте так же:
Какое масло заливать в двигатель Honda Jazz?

Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направлении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.

Шина VESA или VLB, предназначена для связи процессора с быстрыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными. Во времена преобладания на компьютерном рынке процессора CPU 80486, шина VLB была достаточно популярна, однако в настоящее время ее вытеснила более производительная шина PCI.

Шина РСI (Peripheral Component Interconnect bus – взаимосвязь периферийных компонентов) была разработана фирмой Intel для процессора Pentium. Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия процессора). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода.

Шина AGP — высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер с системной памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот. Если в стандартном варианте 32-разрядная шина PCI имеет тактовую частоту 33 МГц, что обеспечивает теоретическую пропускную способность PCI 33 х 32= 1056 Мбит/с = 132 Мбайт/с, то шина AGP тактируется сигналом с частотой 66 МГц, поэтому ее пропускная способность в режиме 1х составляет, 66 х 32 = 264 Мбайт/сек; в режиме 2х эквивалентная тактовая частота составляет 132 МГц, а пропускная способность — 528 Мбайт/сек.; в режиме 4х пропускная способность около 1 Гбайт/сек.

PCI Express – В 2004 году компанией Intel была разработана последовательная шина PCI-Express с пропускной способностью около 4 Гб/сек. Каждому устройству, подключенному к этой шине отводится собственный канал со скоростным показателем 250Мб/сек. При этом можно использовать сразу несколько каналов, например, при передаче данных к видеокарте. Также к плюсам данной шины можно отнести "горячую замену" любого подключенного к ней устройства, даже не выключая питания системного блока. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и PCI, ожидается, что PCI Express заменит эти шины в персональных компьютерах.

Шина USB (Universal Serial Bus) была разработана для подключения среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Например, скорость обмена информацией по шине USB 2.0 составляет 45 Мбайт/с – 60 Мбайт/сек. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Шина USB поддерживает технологию Plug & Play. При подсоединении периферийного устройства его конфигурирование осуществляется автоматически.

Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Существует широкий диапазон версий SCSI, начиная от первой версии SCSI I, обеспечивающей максимальную пропускную способность 5 Мбайт/с, и до версии Ultra 320 с максимальной пропускной способностью 320 Мбайт/сек.

Шина UDMA (Ultra Direct Memory Access – прямое подключение к памяти). UDMA обеспечивает передачу данных с жесткого диска, со скоростью до 33,3 Мб/сек в режиме 2 и 66,7 Мб/сек в режиме 4.

Шина IEEE 1394 — это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбит/сек, работать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI. Как и USB, шина IEEE 1394 полностью поддерживает технологию Plug & Play, включая возможность установки компонентов без отключения питания ПК. Подключать к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройства, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устройства записи на магнитную ленту и многие другие периферийные устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой.

Последовательный и параллельный порты

Такие устройства ввода и вывода, как клавиатура, мышь, монитор и принтер, входят в стандартную комплектацию ПК. Все периферийные устройства ввода должны коммутироваться с ПК таким образом, чтобы данные, вводимые пользователем, могли не только корректно поступать в компьютер, но и в дальнейшем эффективно обрабатываться. Для обмена данными и связи между периферией (устройствами ввода/вывода) и модулем обработки данных (материнской платой) может быть организована параллельная или последовательная передача данных.

Параллельный порт. В ПК, как правило, 2 параллельных порта: LPT1 и LPT2. К ним можно подключать принтеры и сканеры. В настоящее время LPT порты используются редко, современные принтеры и сканеры в основном подключаются к универсальным USB портам.

Читайте так же:
Какую тормозную жидкость нужно заливать в ваз 2107?

Последовательные порты.В ПК, как правило, 4 последовательных порта: COM1 COM4. Это устаревшие порты, они редко используются в современных ПК. К ним можно подключать: мышь старой конструкции (с механическим шариком) и некоторые другие медленные устройства.

PS/2 – порт для подключения клавиатуры и мыши, получивший в своё время широкое рас­про­стра­не­ние и до сих пор имеющийся во многих современных компьютерах.

Универсальный USBпорт.К USB-портам подключаются разнообразные устройства, от принтеров и сканеров до флэш-накопителей и внешних дисков, а также видеокамеры и веб-камеры, фотоаппараты, телефоны, музыкальные плейеры и пр.

Слоты ПК

Для того, чтобы системная плата могла взаимодействовать с другими, отдельно вставляющимся платами, используются специальные гнезда, которые называются слотами.

Слоты стандарта PCI. PCI – это стандарт не только слота, но и самой шины (канал, по которому передается информация между устройствами компьютера). Уже долгое время слоты PCI служат для подключения внешних устройств (звуковая плата, сетевая карта и др. контроллеры). Слотов PCI на современных платах три, четыре. Найти их очень легко – они самые короткие и обычно белого цвета, разделенные перемычкой на две неравные части. Сегодня слоты PCI сочетаются с новыми слотами PCI-Express (используются для подключения видеокарт).

Слоты стандарта PCI Express. PCI-Express имеет два типа слотов для подключения дополнительных плат:

— короткие PCI-Express x1 (скорость передачи данных – 250 Мб/с)

— длинные PCI-Express x16 (до 4 Гб/с) – для подсоединения видеокарты.

Слоты для установки оперативной памяти – их легко различить среди всех разъемов, они снабжены специальными замочками-защелками. На плате их может быть от двух до четырех, что позволяет установить от 512 Мб до 4 Гб оперативной памяти. Слоты жестко привязаны к типу оперативной памяти, т.е. в слот, предназначенный для памяти DDR2 нельзя вставить память типа DDR3. Иногда на одной системной плате бывает установлено несколько слотов для разных типов памяти.

Основные характеристики шины данных

Шина — это магистраль, связывающая некоторые компоненты компьютера между собой.

Электрически шина — это провода, обеспечивающие передачу электрического сигнала. Естественно характеризовать шину скоростью, с которой по ней могут передаваться данные.

С целью снижения стоимости некоторые ВМ имеют общую шину для памяти и устройств ввода/вывода. Такая шина часто называется системной.

Системная шина для физического и логического объединения всех устройств ВМ. Поскольку основные устройства машины, как правило, размещаются на общей монтажной плате, системную шину часто называют объединительной. Системная шина в состоянии содержать несколько сотен линий.

Совокупность можно подразделить на три функциональные группы:

Совокупность линий, служащих для пересылки данных между модулями системы, называют шиной данных (ШД).

Важнейшие характеристики шины данных — ширина и пропускная способность.

Ширина шины данных определяется количеством битов информации, которое может быть передано по шине за одну транзакцию (цикл шины).

Цикл шины следует отличать от периода тактовых импульсов — одна транзакция на шине может занимать несколько тактовых периодов.

В середине 1970-х годов типовая ширина шины данных составляла 8 бит. В наше время это обычно 32,64 или 128 бит. В любом случае ширину шины данных выбирают кратной целому числу байтов, причем это число, как правило, представляет собой целую степень числа 2.

Элемент данных, задействующий всю ширину ШД, принято называть словом. Ширина шины данных существенно влияет на производительность ВМ. Так, если шина данных имеет ширину вдвое меньшую, чем длина команды, ЦП в течение каждого цикла команды вынужден осуществлять доступ к памяти дважды.

Пропускная способность шины характеризуется количеством единиц информации (байтов), которые допускается передать по шине за единицу времени (секунду), определяется физическим построением шины и природой подключаемых к ней устройств. Очевидно, что чем шире шина, тем выше ее пропускная способность.

Применение раздельных шин адреса и данных позволяет повысить эффективность использования шины, особенно в транзакциях записи, поскольку адрес ячейки памяти и записываемые данные могут передаваться одновременно.

1. Перевести заданное число в десятичной системе счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления. В дробной части числа взять 4 знака после запятой. Проверить полученный результат для целой и дробной частей числа.

Переводим целую часть в двоичную систему счисления:

Используя связь двоичной системы с восьмеричной и шестнадцатеричной, переводим целую часть из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления:

Разбиваем число по три бита:

Разбиваем число по четыре бита:

Переводим дробную часть в двоичную систему счисления:

Умножаем дробную часть несколько раз на два:

0,8970,7940,5880,176
1,7941,5881,1760,352

Переводим дробную часть из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления:

Проверка целой части:

10000101012 = (1*2 9 +0*2 8 +0*2 7 +0*2 6 +0*2 5 +1*2 4 +0*2 3 +1*2 2 +0*2 1 +1*2 0 )10=

Проверка дробной части:

Дробная часть рассчитана с точностью, заданной условием задания (4 знака после запятой).

2. Перевести заданное число в шестнадцатеричной системе счисления в восьмеричную, используя их связь с двоичной системой. Проверить целую часть чисел в восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления.

Переводим целую часть в двоичную систему, а затем в восьмеричную:

Е 7 С 5 16
1110 0111 1100 0101 2

1 6 3 7 0 5 8
001 110 011 111 000 101 2

Переводим дробную часть в двоичную систему, а затем в восьмеричную:

E7C516 = (14*16 3 +7*16 2 +12*16 1 +5*16 0 )10 = (14*4096+7*256+12*16+5)10 =

1637058 = (1*8 5 +6*8 4 +3*8 3 +7*8 2 +0*8 1 +5*8 0 )10 = (1*32768+6*4096+3*512+7*64+5)10 = (32768+24576+1536+448+5) = 5933310

3. Перевести указанные числа в десятичной системе счисления в двоичную. Выполнить указанные арифметические действия как над двоичными числами без знака. Выполнить проверку результата. Перевод и проверку результата выполнить, пользуясь таблицей 1.

1001101,112 = (2 6 +2 3 +2 2 +2 0 +2 -1 +2 -2 )10 = (64+8+4+1+0,5+0,25)10 = 77,7510

110111,0100
11111,1001
10111,1011
Читайте так же:
Какое давление в шинах на Опель Астра?
55,2500
31,5625
23,6875

10111,10112 = (2 4 +2 2 +2 1 +2 0 +2 -1 +2 -3 +2 -4 )10 = (16+4+2+1+0,5+0,125+0,0625)10 = = 23,687510

1,
1,
0,
19,25
7,625
146,78125

10010010,110012 = (2 7 +2 4 +2 1 +2 -1 +2 -2 +2 -5 )10 = (128+16+2+0,5+,025+0,03125)10 = = 146,7812510

0,
110,1
85,3125
13,125
6,5

4. Представить заданные числа как восьмиразрядные двоичные положительные и отрицательные числа в дополнительном коде. Представление отрицательных чисел выполнить с помощью операции отрицания таблица 3.

+5=
Операция отрицания
+
-5
+14=
Операция отрицания
+
-14
+21=
Операция отрицания
+
-21
+37=
Операция отрицания
+
-37
+57=
Операция отрицания
+
-57
+61=
Операция отрицания
+
-61
+71=
Операция отрицания
+
-71
+92=
Операция отрицания
+
-92
+101=
Операция отрицания
+
-101
+121=
Операция отрицания
+
-121

5. Выполнить сложение и вычитание над числами в дополнительном коде воспользоваться результатами п 1.4.

S1
S2
+97
S1-57
S2-101
-158-158Переполнение
S1-37
S2
1+84
S1
S2-71
-10-10
Проверка:
операция
отрицания+
=+10
S1
S2

Для выполнения операции вычитания необходимо предварительно выполнить операцию отрицания над вычитаемым, а затем сложить результат с уменьшаемым по правилам сложения чисел в дополнительном коде.

— число в дополнительном коде.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.007 с) .

Шина — королева джунглей. Просто и ясно о шинах и памяти

Теория и практика
Термин «пропускная способность» определяет количество данных, передаваемых шиной за единицу времени. Пропускная способность измеряется в мегабайтах в секунду (Мбайт/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с). Здесь важно не путать эти два значения, поскольку скорость в мегабайтах в восемь раз больше скорости в мегабитах (1 байт = 8 бит).
Существует два типа шин: последовательные и параллельные. Для наглядности представим кусочки информации в виде автомобилей, а шину — дорогой. Последовательная шина — это узкое шоссе в две полосы. По первой полосе машины движутся в одном направлении, по второй — в обратном. Параллельная шина — это многополосное шоссе, где по каждой полосе движутся автомобили.
Современные параллельные шины очень широкие — число полос в них может достигать 64 или даже 128! Правда, прокладывать 128 полос в одном направлении, а затем в другом — очень накладно. Поэтому параллельные шины часто используют одни и те же полосы для передачи данных в обоих направлениях. Скажем, в первую секунду шина работает в одном направлении, во вторую — в обратном. Стоит отметить, что не все полосы передают данные. Многие шины используют часть полос для передачи “служебной информации” — адреса, управления шиной и так далее.
Скорость работы последовательных шин принято выражать в мегабитах в секунду, а параллельных — в мегабайтах в секунду.
Если в жизни мы всю свою работу сверяем по часам, то в компьютере для этой цели используются тактовые импульсы. Компьютер — это целый мир, где все комплектующие живут тактами. Легче всего представить импульсы в виде звонков в школе: между двумя звонками проходит один урок. За это время все ученики должны выполнить определенную работу. Так и в компьютере. За период одного такта (промежутка между импульсами) процессор должен выполнить задачу и выдать ответ. За такт шина передает данные с одного конца на другой. И так по кругу.
Количество тактов за единицу времени называется частотой — она измеряется в герцах. Скажем, частота процессора 1 ГГц соответствует одному миллиарду тактов в секунду. Чтобы процессор работал быстрее, можно поднять тактовую частоту. За счет этого уменьшатся промежутки между тактовыми импульсами. Но увеличивать тактовую частоту можно лишь до какого-то предела. Рано или поздно процессор перестанет успевать выполнять работу в отведенный срок, и компьютер даст сбой.

Memento
Теоретическая пиковая пропускная способность, которую производители железа любят указывать везде, где только можно, на самом деле не соответствует реальным показателям. На практике на производительность любой шины влияет множество факторов, и самый значимый — задержка доступа.
Инженеры придумали множество способов для повышения эффективности работы шины. Один из самых популярных подходов заключается в использовании пакетного режима. В этом случае задержки чтения будут максимальными только для первой порции данных, а все остальные следуют с минимальными задержками.
Другое решение для повышения эффективности работы шины — банальное увеличение ее пропускной способности. Это достигается с помощью повышения частоты шины, увеличения ее ширины, а также перехода на технологию DDR.
Но, как бы хороши ни были эти способы, добиться от шины идеальной пропускной способности практически невозможно. Так что при выборе памяти всегда помните, что важно учитывать не только ее теоретическую пиковую пропускную способность, но также ее задержки и частоту.

Типы систем ПК

Классифицировать персональный компьютер можно по многим категориям. Для меня предпочтительнее делать это двумя способами: по типу программного обеспечения, которое они могут выполнять, и по типу главной шины компьютера, т.е. по типу шины процессора и ее разрядности.

Процессор считывает данные, поступающие через внешнюю соединительную шину данных процессора, которая непосредственно соединена с главной шиной на системной плате. Шина данных процессора (или главная шина) также иногда называется локальной шиной, поскольку процессор соединен непосредственно с ней.

Шина данных процессора

Шина данных процессора

Любые другие устройства, соединенные с главной шиной, по существу, могут использоваться так, как при непосредственном соединении с процессором. Если процессор имеет 32-разрядную шину данных, то главная шина процессора на системной плате также должна быть 32-разрядной. Это означает, что система может пересылать в процессор или из процессора за один цикл 32 разряда (бита) данных.

У процессоров разных типов разрядность шины данных различается, причем разрядность главной шины на системной плате должна совпадать с разрядностью устанавливаемых процессоров.

Ниже в таблице приведены Intel и Intel-совместимые процессоры, указана разрядность их шины данных и внутренних регистров.

Читайте так же:
Какие диски на VW Polo?

Intel и Intel-совместимые процессоры, их разрядность и шины данных

ПроцессорРазрядность шины данныхРазрядность внутренних регистров
80888-bit16-bit
808616-bit16-bit
28616-bit16-bit
386SX16-bit32-bit
386DX/486/5×8632-bit32-bit
Intel/AMD x86 w/FSB64-bit32-bit
AMD x86 w/HyperTransport16-bit32-bit
AMD x86-64 w/HT16-bit64-bit
Intel x86-64 w/FSB64-bit64-bit
Intel x86-64 w/QPI20-bit64-bit

FSB = Front Side Bus (параллельная шина)
HT = HyperTransport (последовательная двухточечная шина)
QPI = QuickPath Interconnect (последовательная двухточечная шина)

Зачастую возникают разногласия в обсуждениях «ширины» процессора. Некоторые люди принимают за «ширину» то, сколько битов данных могут быть считаны или записаны за один раз, тогда как другие обращаются к размеру внутренних регистров, которые контролируют, сколько данных можно обработать за один раз.

Многие процессоры имели и имеют разные ширину шины данных и разрядность внутренних регистров, что главным образом, приводит к путанице.

Например, у большинства процессоров Pentium есть 64-разрядная шины данных и внутренние регистры, которые только 32-бита шириной. Более новые процессоры AMD и Intel с архитектурой x86-64 имеет 64-разрядные внутренние регистры и могут работать и в 32-разрядных и в 64-разрядных режимах.

Таким образом, с точки зрения программного обеспечения есть процессоры PC, способные к выполнению 16-разрядных, 32-разрядных, и 64-разрядных инструкции. Для обратной совместимости те, которые имеют 64-разрядные регистры, могут также работать с 32-разрядными и 16-разрядными инструкциями, а те у которых 32-разрядные регистры могут выполнять 16-разрядные инструкции.

Принимая во внимание, что размер (разрядность) регистра диктует, какие инструкции программного обеспечения процессор может выполнить, ширина (разрядность) шины данных – является основном фактором в проектировке системной платы и чипсета, поскольку он диктует, сколько бит входит и выходит из чипа за один цикл.

На основе аппаратных средств можно выделить следующие категории систем:

  • 8-разрядные;
  • 16- разрядные;
  • 32- разрядные;
  • 64-разрядные.

С точки зрения разработчика, если не принимать во внимание разрядность шины, архитектура всех систем — от 16- до 64-разрядных — в своей основе практически не изменялась.

Можно выделить два основных типа систем (или два класса аппаратных средств):

  • 8-разрядные системы (класс РС/XT);
  • 16/32/64-разрядные системы (класс АТ).

Здесь РС — это аббревиатура, образованная от personal computer (персональный компьютер), XT — eXTended PC (расширенный ПК), а AT — advanced technology РС (усовершенствованная технология ПК).

Нет большого смысла говорить о компьютерах класса РС/XT, так как их место уже давно на стендах в музеях. Стоит лишь сказать, что эти компьютеры работали на 8-разрядных процессорах 8088 и с 8-разрядной шиной ISA (Industry Standard Architecture — архитектура промышленного стандарта).

Компьютеры, в которых разрядность шины равна 16 или больше, называются компьютерами класса АТ, причем слово «advanced» указывает, что их стандарты усовершенствованы по сравнению с базовым проектом, и эти нововведения впервые были реализованы в компьютере IBM AT.

Обозначение «AT» применялось IBM для компьютеров, в которых использовались усовершенствованные разъемы расширения и процессоры (сначала 16-, а позже 32- и 64-разрядные).

В первых компьютерах AT использовался 16-разрядный вариант шины ISA, который расширил возможности первоначальной 8-разрядной шины, применявшейся в компьютерах класса РС/XT. Со временем для компьютеров AT было разработано несколько версий системной шины и разъемов расширения, в частности следующие:

  • 16-разрядная шина ISA/AT;
  • 16-разрядная шина РСMCIA (Personal Computer Memory Card International Associa»
  • tion), она же PC Card;
  • 16/32-разрядная шина EISA (Extended ISA);
  • 16/32-разрядная PS/2 шина MCA (Micro Channel Architecture);
  • 32-разрядная шина VL-Bus (VESA Local Bus);
  • 32/64-разрядная шина РСI (Peripheral Component Interconnect);
  • 32-разрядная шина РСMCIA, она же Cardbus;
  • Шина РСI Express (последовательная);
  • Шина ExpressCard (последовательная).

Компьютер с любой из упомянутых системных шин по определению относится к классу AT, независимо от того, установлен в нем процессор Intel или совместимый с ним.

Долгое время компьютерные системы продолжали оснащаться 16-разрядным разъемами ISA для обеспечения обратной совместимости с устаревшими адаптерами. Однако практически все современные материнские платы лишены этого разъема и содержат только разъемы PCI/PCI Express или порт AGP. Однако как только материнские платы прекратили поддержку ISA, пришло время выбора между старыми интерфейсами PCI и AGP и новым PCI Express (предпочтение отдается последнему).

Основные различия между стандартами компьютеров классов РС/XT и AT приведены ниже в таблице. Эта информация относится ко всем РС-совместимым моделям ПК.

Различия между компьютерами классов РС/XT и AT

Параметр компьютераКласс РС/XT (8-разрядный)Класс AT (16/32/64-разрядный)
Поддерживаемый тип процессораx86 или x88286 или выше
Режим процессораРеальныйРеальный/защищенный/виртуальныйреальный
Поддерживаемое программное обеспечениеТолько 16-разрядное16-, 32- и 64-разрядное
Разрядность шин (разъемов) расширения816/32/64
Тип шинТолько ISAISA, EISA, MCA, РС Card, Cardbus, VL-Bus, РСI, PCI Express, AGP
Аппаратные прерывания8 (используется 6)16 (используется 11)
Каналы прямого доступа к памяти (DMA)4 (используется 3)8 (используется 7)
Максимальный объем ОЗУ1 Мбайт16 Мбайт или 4 Гбайт и более
Скорость передачи данных(быстродействие) контроллера гибкого диска250 Кбит/с250/300/500/1000 Кбит/с
Стандартный загрузочный накопитель360 или 720 Кбайт1,2/1,44/2,88 Мбайт
Интерфейс клавиатурыОднонаправленныйДвунаправленный
Стандарт на CMOS-память/часыОтсутствуетСовместимость с MC146818
Тип последовательных портов UART8250B16450/16550A или выше
  • 2 июня 2012 | Автор: Евгений Серов
  • Рубрика: Персональный компьютер (ПК) Просмотров: 5288 —>

Поделиться в:

  • of your page —>

Комментарий (3) Оставить комментарий

Я за 2 гoдa paбoты в крупной kомпании стoлbko нe заpaботалa сkoлbкo здеcb. Арceний спaсибo тебe бoльшое. Тепepb я точнo брoшу зaнимaтьcя еpундoй с этими тaблeтkaми)))) А тo и на детeй вpeмeни не xваталo c такой пoдpабoтkой. Teпepь подaрков смогу вcем нakупить и пoкaзатb что финансы в нете можно полyчать!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector