egenskaper och arbete på en PC –

Oavsett om vi ansluter en skrivare till en USB-port, ett grafikkort till en PCI Express-port eller en hårddisk till en SATA-port, följer de alla en uppsättning vanliga standarder som gör att de kan samverka med resten av systemet, vilket vi är på väg att definiera här så att du bättre känner till expansionsportar i allmänhet, inte bara en i synnerhet.

Första expansionsbussregeln: seriell eller parallell

Expansionsporten kan överföra data seriellt eller parallellt. När vi säger att den sänder data sekventiellt säger vi att porten har ett datastift som skickar en bit information per klocka.

Å andra sidan skickar den parallella expansionsporten flera bitar samtidigt, men den kräver fler stift och därför är dess gränssnitt mycket bredare. Följaktligen kommer det fysiska gränssnittet för den specificerade porten att ta upp mycket fler stift och därför ett större område. Som en konsekvens är mikrokretsarna större, eftersom dessa gränssnitt är belägna längs den yttre omkretsen.

Eftersom dataöverföringsförbrukningen ökar exponentiellt med ökande bandbredd, används ofta parallella gränssnitt för hög bandbredd och seriella gränssnitt för låg bandbredd. Alla gränssnitt innehåller dock ett SerDes-gränssnitt som följer med det inuti processorn, det angivna gränssnittet omvandlar signalen från parallell till seriell och serialiserar därför, liksom i motsatt fall. Detta händer inuti processorn och innan signaler skickas eller tas emot, eftersom strömförbrukningen inuti CPU:n är mycket lägre.

2:a regeln för expansionsbuss: adress

Duplex lägenhet Simplex Puertos Expansión

Tidiga gränssnitt fungerade vanligtvis bara i en riktning, särskilt för ingående kringutrustning som möss och tangentbord var anslutna till. Tangentbordet behöver trots allt inte bearbeta data, och samma sak hände med utgångsportar som videoutgång.

Men för vissa kringutrustningar är det nödvändigt att ha kommunikation i båda riktningarna, och att ha stift för att skicka data och stift för att ta emot data är ett enormt slöseri med utrymme och hårdvarukomplexitet. Lösning? Genom att få stiften att fungera i båda riktningarna har två typer av konfigurationer som kallas duplex uppnåtts, nämligen:

  • Halv duplex : Data överförs endast i en riktning, vilket indikeras genom att en signal skickas till en eller två intilliggande stift. Om ett stift används för val, tillåter det bara en datariktning, om det tillåter båda kan vi kopiera, det vill säga överföra data till Full duplex Läge.
  • Vissa kommunikationsgränssnitt överför alltid data i båda riktningarna, detta är rent Full duplex men de använder inte specifika stift för att överföra data.

Många av de mer avancerade systemen av den andra typen har vanligtvis både en mottagare och en sändare i vardera änden för att kunna överföra data i båda riktningarna.

Expansionsbussregel 3: Kanaler

Pinout USB-C

Och eftersom vi pratar om datakanaler finns det expansionsportar som kan bära flera olika dataströmmar, beroende på närvaron av flera sändare (TX), mottagare (RX) eller sändtagare som arbetar samtidigt på deras gränssnitt. Detta gör att de kan skicka inte en dataström, utan flera olika samtidigt.

Detta är fallet med USB-C Alt DP, där olika datakanaler kan användas för att både överföra data och skicka video till skärmens DisplayPort-ingång. En annan fördel som detta ger är möjligheten att skapa hubbar som tillåter flera kringutrustning att dela samma gemensamma gränssnitt.

Dataöverföringsmetod

Binario system

Nästa punkt är dataöverföringsmetoden, som varierar beroende på det valda gränssnittet. I några av de enklare gränssnitten har vi ett stift som när en signal tas emot direkt överför data från en del av gränssnittet till en annan. Många av de primitiva gränssnitten är beroende av att allokera data från en specifik minnesadress och låta hårdvaran ta hand om dataöverföringen.

Men sedan PC-processorer började använda virtuell adressering har detta blivit omöjligt, därför behövde dataöverföringssystem med kringutrustning, såväl som RAM, minne tillägg av så kallade IOMMUs, delar som, som MMU:er, översätter virtuella adresser till fysiska adresser men denna gång med kringutrustning.

De flesta gränssnitt fungerar idag som ett nätverksgränssnitt. IOMMU kan direkt veta vilken kringutrustning som kommunicerar genom arten av varje skickat paket. Men inte all in- och utdata går genom IOMMU, som är fallet med videosignalen, eftersom den i detta fall bearbetas av grafikkortet.

DMA för anslutning av kringutrustning och minne

DMA-diagram

En av funktionerna i x86-arkitekturen är att den inte har differentierade stift för att kommunicera med minne och kringutrustning, så kringutrustning tilldelas en serie minnesadresser för kommunikation mellan processorn och kringutrustningen. Problem? Minnesgränssnittet finns på CPU:n. Hur interagerar kringutrustning med RAM?

Tja, tack vare Direct Memory Access eller DMA-mekanismen är den här mekanismen ett RAM-gränssnitt till en kringutrustning som tillfälligt inaktiverar en av minneskanalerna från CPU till RAM för att tilldela den till kringutrustningen och kunna skriva data till eller läs ur minnet henne. Detta är viktigt eftersom CPU:n kräver att data finns i RAM-minnet för att fungera med den.

Relaterade artiklar

Back to top button