Bài giảng Kiến trúc máy tính (TS. Hoàng Xuân Dậu) Chương 7

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

BÀI GIẢNG MƠN

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

Giảng viên:

TS. Hồng Xn Dậu

Điện thoại/E-mail:



Bộ mơn:

Khoa học máy tính - Khoa CNTT1

Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 2 năm học 2009-2010


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

NỘI DUNG

1.
2.
3.

4.
5.
6.
7.

www.ptit.edu.vn

Giới thiệu hệ thống bus
Bus ISA
Bus EISA
Bus PCI
Bus AGP
Bus PCI Express
Câu hỏi ơn tập

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 2


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.1 Giới thiệu hệ thống bus
 Bus là một hệ thống con (subsystem) có nhiệm vụ truyền
dữ liệu giữa các bộ phận trong máy tính;
 Một hệ thống bus thường bao gồm 3 thành phần:
 Bus địa chỉ (Address bus - A Bus)

 Bus dữ liệu (Data bus - D Bus)
 Bus điều khiển (Control bus - C Bus)

 Một số loại bus thông dụng:






ISA, EISA
PCI
AGP
PCI Express (hoặc PCIe)
USB

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 3


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.1 Giới thiệu hệ thống bus – Nguyên lý

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 4


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.1 Giới thiệu hệ thống bus – Hiện đại

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 5


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.2 Bus ISA
 Bus ISA do IBM phát triển năm 1981
 Băng thông: 8 bit (máy XT) hoặc 16 bit (máy AT)
 Số thiết bị max có thể kết nối: 6

 Xung nhịp hoạt động: 4, 6, 8MHz

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 6


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.2 Bus ISA

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 7


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.3 Bus EISA
 EISA là một mở rộng của bus

ISA ra đời vào năm 1988.
 Băng thông: 32 bits
 EISA tương thích với các
thiết bị ISA 8 và 16 bit
 Số lượng thiết bị: 1/khe cắm
 Xung nhịp: 8.33MHz
 Tốc độ truyền dữ liệu:
33MB/s

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 8


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.3 Bus EISA

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 9

BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI
Bus PCI (Peripheral
Component Interconnect)
do Intel phát triển năm
1993
 Băng thông: 32 hoặc 64 bits
 Tốc độ truyền dữ liệu:
 133 MB/s (32bit, 33MHz)
 266 MB/s (32bit, 66MHz hoặc
64bit, 33MHz)
 533 MB/s (64bit, 66MHz)

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 10


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Bus PCI cục bộ

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 11


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – 32 bit và 64 bit

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 12


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Sơ đồ khối

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 13


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Các tín hiệu
 Các tín hiệu khởi tạo một giao dịch:
 REQ#: Initiator (bên khởi tạo) gửi tín hiệu yêu cầu bus
 GNT#: Arbiter (bộ Tuỳ chọn) gửi tín hiệu cho phép sử dụng bus

 Các tín hiệu điều khiển một giao dịch :






FRAME#: Bắt đầu chu kỳ bus
IRDY#: Initiator sẵn sàng
DEVSEL#: Target xác nhận bắt đầu giao dịch
TRDY#: Target sẵn sàng
STOP#: Dừng giao dịch

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 14


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Các pha của giao dịch
 Một giao dịch PCI (một phiên truyền dữ liệu trên bus PCI –
transaction) thường gồm 3 giai đoạn:
 Arbitration (pha tuỳ chọn): khởi tạo giao dịch
 Address (pha địa chỉ): xác định địa chỉ bên tham gia giao dịch
 Data (pha dữ liệu): truyền dữ liệu

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 15


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Pha Tuỳ Chọn
 Thiết bị PCI (Initiator) gửi tín hiệu REQ# đến Arbiter yêu
cầu sử dụng bus
 Nếu bus rỗi, Arbiter gửi tín hiệu cho phép sử dụng bus
GNT# đến Initiator
 Nếu bus bận, yêu cầu sử dụng bus được đưa vào hàng
đợi
 Tín hiệu cho phép sử dụng bus GNT# có thể bị Arbiter
huỷ tại bất kỳ thời điểm nào
 Thiết bị PCI được cấp tín hiệu cho phép sử dụng bus
GNT# có thể bắt phiên truyền dữ liệu nếu bus rỗi.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 16


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Pha Địa Chỉ
 Thiết bị PCI (Initiator) có tín hiệu cho phép sử dụng bus
GNT# có thể bắt đầu một giao dịch PCI bằng việc gửi
tín hiệu FRAME# và gửi địa chỉ thiết bị đích cùng các
lệnh liên quan (Read/Write)
 Mỗi thiết bị PCI sẽ kiểm tra địa chỉ và lệnh kèm theo để

xác định mình có phải là thiết bị đích hay khơng. Thiết bị
đích (có địa chỉ trùng với địa chỉ gửi bởi Initiator) sẽ gửi
tín hiệu trả lời DEVSEL# đến Initiator.
 Thiết bị đích phải gửi tín hiệu trả lời DEVSEL# trong thời
gian 3 chu kỳ đồng hồ.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 17


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Pha Địa Chỉ

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 18


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.4 Bus PCI – Pha Dữ Liệu
 Sau pha địa chỉ
(khi tín hiệu
DEVSEL# ở
mức thấp) là
một hoặc một số
pha dữ liệu.
 Kết thúc pha dữ
liệu, thiết bị đích
gửi tín hiệu
STOP#.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 19


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.5 Bus AGP
 Bus AGP do Intel phát
triển năm 1993
 Băng thơng: 32 bít

 Tốc độ truyền dữ liệu:





1x: 66MHz, 266MB/s
2x: 133MHz, 533MB/s
4x: 266MHz, 1066MB/s
8x: 533MHz, 2133MB/s

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 20


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.5 Bus AGP

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 21


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.5 Bus AGP – AGP Card

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 22


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.6 Bus PCI Express
 Bus PCI Express (còn gọi là PCIe) do Intel phát triển năm
2004.
 Độ rộng bus theo bits: 1-32
 Kiểu truyền thông: nối tiếp (điểm đến điểm)
 Tốc độ truyền dữ liệu:
 Một luồng (lane):
• v1.x: 250 MB/s
• v2.0: 500 MB/s

• v3.0: 1 GB/s

 Kênh 16 làn:
• v1.x: 4 GB/s
• v2.0: 8 GB/s
• v3.0: 16 GB/s

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 23


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.6 Bus PCI Express – Khe Cắm

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 24


BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

CHƯƠNG 7 – HỆ THỐNG BUS

7.6 Bus PCI Express vs PCI

Các thiết bị PCI chia sẻ một bus chung, nhưng mỗi thiết bị PCI Express
có kênh truyền thơng riêng thơng qua bộ chuyển mạch Switch
www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: TS. HỒNG XN DẬU
BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1

Trang 25