"Institute of Educational Policy" Books

Search

Go
Show

Ο διάδρομος του προσωπικού υπολογιστή

Στον πρώτο προσωπικό υπολογιστή της IBM υπήρχε ένας κοινός επίπεδος διάδρομος πάνω στον οποίο συνδέονταν ο κεντρικός επεξεργαστής, η μνήμη και οι υπόλοιπες περιφερειακές μονάδες. Ο διάδρομος αυτός είχε εύρος 8 bit και δυνατότητα μετάδοσης 4,7 εκατομμυρίων bits το δευτερόλεπτο, με άλλα λόγια η ταχύτητά του ήταν 4,7 MHz. Στη συνέχεια, με την αύξηση της ταχύτητας των επεξεργαστών, επήλθε αντίστοιχη αύξηση τόσο στο εύρος του διαδρόμου όσο και στην ταχύτητά του.

Ακολούθησε ο διάδρομος τύπου AT (ISA-Industry Standard Architecture) με εύρος 16 bit και ταχύτητες 6 και 8 MHz. Ο διάδρομος αυτός είχε συμβατότητα με περιφερειακά που απαιτούσαν εύρος 8 bits. Στη συνέχεια, με την εμφάνιση του επεξεργαστή 80386 της Intel, δημιουργήθηκε το πρότυπο EISA (Extended ISA) με εύρος 32 bits, διατηρώντας όμως την δυνατότητα σύνδεσης με περιφερειακές συσκευές παλαιότερου τύπου των 8 και 16 bits. Η IBM πρότεινε την αρχιτεκτονική MCA (MicroChannel Architecture) με αντίστοιχα χαρακτηριστικά (32 bits εύρος και ταχύτητα 10MHz), αλλά διαφορετικό τύπο διασύνδεσης· το πρότυπο αυτό τελικά απέτυχε.

Η επόμενη εξέλιξη στην τεχνολογία των διαδρόμων στους προσωπικούς υπολογιστές ήταν η εισαγωγή του τοπικού διαδρόμου ή VL-Bus (VESA Local Bus). O διάδρομος αυτός ανήκει στην κατηγορία διαδρόμου μνήμης-επεξεργαστή, αλλά επέτρεπε και την διασύνδεση έως και τριών συσκευών πάνω σε αυτόν. Η ταχύτητα λειτουργίας του ήταν 66 MHz και το εύρος 32 bits. Οι συσκευές που διασυνδέονταν πάνω στο VL-bus ήταν κυρίως το υποσύστημα γραφικών και ο ελεγκτής δίσκων. Το μεγαλύτερο μειονέκτημά του ήταν ότι λόγω του τρόπου ελέγχου του διαδρόμου από κάθε συσκευή, όσο περισσότερες συσκευές διασυνδέονταν, τόσο μειωνόταν η απόδοσή του. Έτσι οι περισσότερες υλοποιήσεις του VL-bus είχαν μέχρι 3 υποδοχές διασύνδεσης.

Το πρότυπο που τελικά επικράτησε, δίνοντας λύση στις μεγάλες ταχύτητες των επεξεργαστών και των μνημών και επιτρέποντας την διασύνδεση και άλλων γρήγορων περιφερειακών, χωρίς τα μειονεκτήματα του VL-bus, ήταν το PCI (Peripheral Component Interconnect). Οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές έχουν διάδρομο τύπου PCI με εύρος 32 ή 64 bit και ταχύτητες που φτάνουν τα 100MHz για να υποστηρίζουν επεξεργαστές των 350+ MHz.

Αρχικά, ο διάδρομος τύπου PCI είχε εύρος 32 bit και ταχύτητα 66MHz. Ανήκε στην κατηγορία των διαδρόμων μνήμης-επεξεργαστή, καθώς λίγες περιφερειακές συσκευές είχαν ανάγκη για την αυξημένη ταχύτητα που παρείχε το νέο αυτό πρότυπο. Έτσι οι μητρικές κάρτες των υπολογιστών είχαν, εκτός του διαδρόμου PCI και διάδρομο EISA ή ISA για διασύνδεση των υπολοίπων συσκευών. Καθώς όμως οι απαιτήσεις σε ταχύτητα των περιφερειακών συσκευών μεγάλωναν, ειδικά των καρτών δικτύου και των ελεγκτών σκληρών δίσκων, ο διάδρομος PCI έγινε επίπεδος διάδρομος.

Στις μέρες μας υπάρχουν πολλών ειδών κάρτες περιφερειακών για απευθείας διασύνδεση στο PCI. Η αύξηση στην ταχύτητα των επεξεργαστών στους προσωπικούς υπολογιστές επανέφερε ακόμα μια φορά το πρόβλημα της ύπαρξης ενός τοπικού διαδρόμου που να διασυνδέει τον επεξεργαστή, τη μνήμη και κάποιες εξίσου γρήγορες μονάδες. Η τεχνολογία απεικόνισης τρισδιάστατων γραφικών στους υπολογιστές και η μεγάλη υπολογιστική ισχύς που αυτή απαιτεί, δημιούργησε το πρότυπο διαδρόμου AGP (Accelerated Graphics Port). Ο διάδρομος AGP είναι ένας τοπικός διάδρομος που επιτρέπει την απευθείας επικοινωνία με τη μνήμη και τον επεξεργαστή με ταχύτητα 66MHz και εύρος 32 bits. Από την άλλη πλευρά, υπάρχει ένας διάδρομος PCI κατηγορίας μνήμης-επεξεργαστή που συνδέει τον επεξεργαστή, τη λανθάνουσα μνήμη και την κεντρική μνήμη με ταχύτητες 66 έως 100MHz και εύρος 32 bit. Επιπλέον υπάρχει ένας επίπεδος διάδρομος PCI πάνω στον οποίο διασυνδέονται τα υπόλοιπα περιφερειακά τύπου PCI, ενώ υπάρχουν και προσαρμοστές για τους διαδρόμους ISA, EISA, πάνω στους οποίους συνδέονται λιγότερο γρήγορες συσκευές.

Αρχιτεκτονική σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή

Βλέπουμε λοιπόν ότι η οργάνωση των διαδρόμων ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή πλησιάζει σε πολυπλοκότητα και σε πλήθος επιπέδων αυτή ενός υπερυπολογιστή. Υπάρχουν διαφόρων κατηγοριών διάδρομοι, με διαφορετικά χαρακτηριστικά ώστε να προσαρμόζονται καλύτερα οι αντίστοιχες συσκευές και να γίνεται πλήρης εκμετάλλευση της ταχύτητάς τους. Οι προσαρμοστικές μονάδες πλέον παίζουν καθοριστικό ρόλο στην συνολική απόδοση ενός υπολογιστή.