گذرگاه رایانه

[SoHeIl]

گذرگاه در رایانه به مجوعه سیم*هایی که قادرند داده*ها و دستورات را با سرعت از میان واحد پردازشگر مرکزی، حافظه و دستگاههای جانبی رایانه شما حرکت کنند گفته می*شود. پهنای گدرگاه به تعداد بیت داده*ای که در یک واحد زمان می*توانند عبور کنند (۸ و ۱۶ یا ۳۲ بیت داده) اشاره دارد.

PCI منطقه*ای از یک کارت دسته بندی شده با دست جهت متصل ساختن دو یا چند سوراخ راهنما که در BUS قرار دارند (از نوک تا کف که عبارتند از: X۱۶ و X۱ X۱۶ X۴) را بیان نموده که این منطقه را با عنوان شکاف از این پس می*شناسیم، و با یک شکاف ۳۲ بیتی PIC مقایسه می*کند. در طراحی کامپیوتر، یک bus عبارتست از: یک سیستم فرعی که داده*ها را بین عناصر درونی یک کامپیوتر انتقال می*دهد. بر خلاف یک اتصال نقطه به نقطه، یک bus به طور منطقی می*تواند چندین محیط را با یک مجموعه مشابه از سیستم*ها متصل نماید. هر bus مجموعه اتصال دهنده*های خود را به وسایل دو شاخه فیزیکی، کارتها یا کابل*ها با همدیگر تعریف نماید. busهای کامپیوترهای اولیه در معنای تحت اللفظی busهای الکتریکی دو طرفه با اتصالهای مرکب بودند، اما امروزه این اصطلاح برای هر مجموعه منظم فیزیکی که نقشهای منطقی مشابهی را مانند یک bus الکتریکی دو جانبه انجام دهد، اطلاق می*شود. busهای رایانه مدرن می*تواند اتصالهای دو جانبه و اتصالهای با شماره سریال بیت را استفاده نموده، و می*تواند در یک مکان شناسیچند انتهایی یا مکان شناسی با پردازنده مرکزی متصل شده و یا مانند جعبه USB بوسیله توپی*های قفل شده اتصال پیداکند.

 

[SoHeIl]

تاریخچه نسل اولیه busهای کامپیوترهای اولیه دسته*ای از وایرها بودند که حافظه و محیط*ها را به هم تماس می*دادند. این busها پس از busهای الکتریکی یا bus bar نامگذاری شدند. همچنین معمولا یک bus برای حافظه، و یک bus دیگر برای محیط*ها موجود بود، بوسیله دستورالعملهای مجزا، با پروکتل*ها و زمانهای مختلف قابل دستیلبی بودند. یکی از مشکلات اولیه استفاده نا منظم آنها بود. کامپیوترهای اولیه I/O را با انتظار در یک حلقه تا آماده شدن محیط به اجرا در می*آوردند. این برای برنامه*ها که خود وظایف دیگری دارند از ذست دادن زمان بود. همچین اگر برنامه سعی در اجرای دگر وظایف خود داشت، بررسی دوباره توسط برنامه ممکن بود وقت زیادی را تلف نموده، در نتیجه داده*ها را از دست می*داد. مهندسان برای محیط*هایی که CPU را مختل می*کردند ترتیب داده شدند. اختلال باید در اولویت قرار می*گرفت به این خاطر که CPU می*تواند کد را برای یک محیط در یک زمان به اجرا در آورد، و تعدادی از تجهیزات وقت زیادی را نسبت به تجهیزات دیگر نیاز دارد. مدتی بعد از این، تعدادی از کامپیوترها شروع به اشتراک حافظه ما بین CPUهای مختلف نمودند. در این کامپیوترها، دستیابی به bus باید در اولویت قرار می*گرفت. را ه ساده و کلایسک برای در اولویت قرار دادن اختلالات یا دست یابی به busبا یک پردازنده مرکزی بود. DEC اشاره می*کند که داشتن دو busکه برای تولید انبوه میکروکامپیوترها نقشه برداری محیطها درون حافظه busوقت گیر و گران بوده، بنابر این قطعات بنظر می*رسند که مکانهایی برای حافظه باشند. سیستمهای busمیکروکامپیوترهای اولیه ضرورتا یک تخته سیم کشی بصورت مستقیم یا از طریق آمپلی فایرهای محافظ به پیچ*های CPU وصل شده*اند. حافظه و دیگر قطعات باید با استفاده از چنین دستورالعمل که CPU کنترل می*شود، که داده*ها را از قطعات خوانده و یا نوشته و در صورتی که حافظه را مسدود نمایند، با استفاده از دستورالعملی مشبه بصورت تمام وقت بوسیله یک ساعت مرکزی سرعت CPU را کنترل می*کنند. هنوز، قطعات با استفاده از فرستادن سیگنال روی پینهای CPU مجزا گسیختگی ایجاد می*کنند. بعنوان مثال یک کنترل کننده راه انداز دیسکی می*تواند به CPU که داده*های جدید آماده خواندن هستند سیگنال بفرستد، که در آن نقطه CPU می*تواند داهها را با خواندن «مکان حافظه» که به راه انداز دیسک متصل است، حرکت دهد. همچنین تمام میکروکامپیوترهای اولیه که به این مدل ساخته می*شوند با S-۱۰۰ bus در یک ستاده شروع می*شوند. در بعضی از نمونه*ها، خیلی قابل توجه*است مثلا در IBMPC، طراحی فیزیکی مشابهی بکار بسته شده، ابزارها برای دست یابی به محیط و حافظه، در کل بطور واحد قرار نگرفته*اند، و هنوز از سیگنالهای CPU مشخصی که می*تواند برای بکار بستن یک I/ O bus مورد استفاده قرار گیرد، بهره می*برد. این سیستمهایbus ساده هنگامی که برای کامپیوترهای عمومی استفاده می*شود، دارای یک نقطه ضعف جدی است. تمام تجهیزات روی busدر صورتی که یک ساعت سیگنال مشترک داشته باشند، باید با سرعت مشابه عمل نمایند. افزایش سرعت CPU سخت تر می*شود، به این خاطر که سرعت تمام قطعات به همین شکل باید افزایش یابد. این موضوع اغلب به یک موقعیت غیر عادی می*شود که CPUهای خیلی سریع بمنظور همخوانی با دیگر قطعات کامپیوتر باید کند شود. در حالیکه تغییر شکل چنین سیستمهایی وقتی که از تجهیزات غیر مفید استفاده کرده باشند، مشکل است. عموما هر کارتی که اضافه می*شود جهنده*های زیادی نیاز دارد تا آدرسهای حافظه، آدرس*های I/O، برنامه*های متقدم گسیخته، و شماره*های گسیخته را هماهنگ نمایند.

 

[SoHeIl]

نسل ثانویه نسل ثانویه سیستمهای busنظیر NUBUS بعضی از این مشکلات را نشان می*دهند. آنها عموما کامپیوترها را به دو دنیای مجزا تقسیم میکنند که عبارتند از: CPU و حافظه در یک طرف و قطعات مختلف در دیگر و یک کنترل کننده busمابین آنها قرار دارند که به CPU اجازه می*دهد سرعت خود را بدون تاثیر بر busافزایش دهد. همچنین بیشتر بار برای حرکت داده*های خارج از CPU و داخل کارتها و کنترل کننده را حرکت می*دهد، بنابر این قطعات روی busمی توانند با دیگر قطعات بدون دخالت CPU هماهنگ شوند. اینکار به عملکرد بهتر می*شود، اما همچنین به بیشتر پیچیده تر شدن کارت*ها نیاز دارد. این busها سرعت را با بزرگ تر شدن اندازه مسیرها داده*ها، از ۸ بیت busهای دو جانبه در نسل اولیه به ۱۶ یا ۳۲ بیت در نسل ثانویه نشان می*دهد. با این وجود، این سیستمهای جدید تر خصوصیاتی را با نسل اولیه خود بطور مشترک دارند، که در آن هر چیزی روی busبا سرعت مشابه باید هماهنگ شوند. در حالیکه CPU امروزه مجزا شده*است و سرعت را بدون ترس افزایش دهد، CPUها و حافظه افزایش سریعتر سرعت busها را نسبت به آنچه قبلا صحبت شد ادامه می*دهند. نتیجه*ای که حاصل شد عبارت بود از اینکه: سرعتهای busدر حال حاضر خیلی آهسته تر از آن چیزی است که سیستمهای مدرن نیاز دارد، و ماشینها نیازمند داده*ها خواهند بود. یک مثال متداول این مشلک عبارت است از: ویدئو کارتها سریعا سیستمهای busجدیدتری مانند CPCI را بطور خود کار راه اندازی می*کنند، و کامپیوترها شروع به همراهی AGP فقط برای راه اندازی کارت ویدئو می*کنند. در سال ۲۰۰۴، AGP با استفاده از کارت ویدئوهای نا محدود دوباره رشد نمودند و به busهای جدید تغییر یافتند. تعداد زیادی از قطعات خارجی شروع به بکار گیری سیستمهای busخودشان نمودند.

---

 

[SoHeIl]

نسل سوم نسل سوم busها در حال حاضر در حال ورود به بازار هستند که شامل Hypertransport (انتقال فوق العاده) و Infiniband می*باشند. همچنین به سمت انعطاف بالای آن بر اساس اتصالات فیزیکی حرکت نموده، که به آنها اجازه می*دهد به عنوان busهای داخلی و اتصال دهنده*های ماشینهای مختلف با یکدیگر مورد استفاده قرار گیرند. این مسائل می*تواند منجر به مشکلات پیچیده شود در حالی که سعی در تامین درخواست*های مختلف داریم. بیشتر کارهایی که در این سیستمها انجام می*شود با طراحی نرم افزار مرتبط است، که همچنان با خود سخت افزار در تضاد است. عموما این نسل سوم busها به سمت تبدیل شدن به یک شبکه حرکت می*کنند. busهایی نظیر wishbone بوسیله حرکت سخت افزاری و تلاش به سمت حذف یا نسبت موانع قانونی در طراحی کامپیوتر پیشرفت زیادی نشان داده*اند.

 

[SoHeIl]

تشریح یک bus در یک زمان bus، به معنای سیستم موازی الکتریکی، با کانکتورهای الکتریکی مشابه یا یکسان با پینهای روی cpu می*باشد که case یا جعبه را بزرگتر نمی*کند و سیستم*های مدرن خطهای بین busها و شبکه*ها را تیره می*نماید. busها می*توانند busهای موازی بوده که کلمات داده*ای در سیسم*های موازی و مرکب حمل می*کند. همچنین busها می*توانند دنباله دار باشند که داده*ها را به شکل bit حمل کنند اضافه شدن نیروی اضافی و اتصالات کنترل، درایوهای متفاوت و ارتباطات وایری استفاده می*شوند دارند. هنگامی که میزان داده افزایش می*یابد، مشکلات زمانبندی، مصرف انرژی، تداخلات الکترومغناطیسی، تداخل صداها در طول busهای موازی بیشتر می*شود. یکی از راه حلهای نسبی این مشکل دوبله کردن پمپ bus است. اغلب یک bus دنباله دار می*تواند واقعا با میزان داده کلی بالاتری نسبت به یک bus موازی عمل نمایند که بر خلاف داشتن اتصالات الکتریکی کمتر عمل می*نماید به این خاطر که یک bus دنباله دار می*تواند واقعا با میزان داده کلی بالاتری نسبت به یک bus موازی عمل می*تماید که بر خلاف داشتن اتصالات الکتریکی کمتر عمل می*نماید به این خاطر که یک bus دنباله دار بطور ذاتی مشکل زمانبندی و تداخل صدا را ندارد. ata ,firewire ,USB از این دسته دنباله دارها می*باشند. اتصالات چند انتهایی در busهای دنباله دار سریع، خوب کار نمی*کنند، بنابراین اکثر busهای دنباله دار مدرن از وسیله ارتباطی دستگاهها با پردازنده مرکزی بنام daisy- chainy یا طراحی توپی استفاده می*کنند. اکثر کامپیوترها دارای busهای داخلی و خارجی هستند. یک bus داخلی تمام عناصر خارجی یک کامپیوتر را به mother board متصل می*کند. (و بنابراین cpu و حافظه داخلی بهم متصل می*شوند). این نوع از busها به یک bus مکانی تعبیر می*شود، به این خاطر که بمنظور اتصال به تجهیزات داخلی می*باشد و برای اتصال در دیگرماشینها یا تجهیزات خارجی به کامپیوتر نمی*باشد. یک bus خارجی اتصالات وابسته خارجی را به mother board متصل می*کند. اتصالات شبکه*ای مانند اینترنت عموما به عنوان bus مرتبط نیستند، همچنین تفاوت*ها عموما بصورت مفهومی هستند و نه کاربردی. فن آوری*های ورودی مانند hypertransport وInfiniBand، حلقه*های بین شبکه*ها و busها را تاریک می*کنند. حتی خطوط بین busهای داخلی و خارجی بیشتر اوقات مات و کدر هستند بطوریکه I۲c می*تواند هم در bus داخلی و هم bus خارجی مورد استفاده قرار گیرند که busها با عنوان (Access bus) نام گرفته*اند Infini Band به منظور جابجایی busهای داخلی نظیر pcI مانند busهای خارجی نظیر Fiber channel طراحی شده*اند

 

[SoHeIl]

شبکه BUS مکان شناسی شبکه bus یک طراح شبکه می*باشد که در آن مجموعه*ای از مشتریان از طریق یک خط ارتباطی مشترک بنام bus، ارتباط دارند، چندین مثال مشترک از طراحی bus شامل mother board که در اکثر کامپیوترها موجود است، و نسخه*هایی از شبکه*های اینترنت می*باشد. شبکه*های bus ساده ترین راه برای اتصال مشتریان چندگانه*است، اما اغلب اتصال همزمان دو مشتری با یک bus مشترک با مشکلاتی همراه ست. بنابر این سیستم*هایی که از طراحی شبکه bus استفاده می*کتتد بصورت نرمال شکلهایی از پرهیز برخورد یا پرهیز حمل را برای ارتباط در bus نشان می*دهند که اغلب از (carriersensemultiple) استفاده یا حضور یک کنترل کننده bus که پذیرش bus را به منابع bus مشترک امکان می*دهد استفاده می*نمایند. یک شبکه bus سالم غیر فعال است – کامپیوترهای روی bus به سادگی برای یک سیگنال گوش می*دهند. و مسئول حرکت سیگنال نیستند. با این وجود اکثر طراحان فعال می*توانند بعنوان یک bus تشریح شوند البته هنگامی که نقش*های مشابه فعالی را مانند یک bus غیر فعال مهیا کنند. بعنوان مثال، اینترنت روشن هنوز هم می*تواند بعنوان یک شبکه bus منطقی در نظر گرفته شود، و نه یک شبکه فیزیکی. در واقع سخت افزار ممکن است در مورد یک bus نرم افزار مورد استخراج قرار می*گیرد. با تسلط اینترنت روشن بر اینترنت غیر فعال، شبکه*های bus غیر فعال بطور معمول در شبکه*های سیمی هستند. با این حال تقریبا تمام شبکه*های بدون سیم رایج مانند مثالهای شبکه*های bus غیر فعال، با سروینگ انتشلرات رادیویی مانند متوسط غیز فعال مشترک قابل مشاهده هستند. مکان شناسی bus راندن تجهیزات جدید را به سمت جلو ممکن ساخته*است. واژه*ای که برای تشریح مشتریان استفاده می*شود، در این نوع شبکه ایستگاه یا ایستگاه کار است. مکان شناسی شبکه bus از این کانال وسیع استفاده می*کند که بمعنای تمام ایستگاه*هایی است که می*توانند هر انتقالی را بشنود و تمام ایستگاه*ها از تقدم مساوی در استفاده از شبکه برای انتقال داده*ها برخوردار هستند.

 

[SoHeIl]

BUS الکتریکی نمایش سمبولیک یک bus: خط نازک bus است، که نشان دهنده ۳ سیم است. یک bus الکتریکی سطح الکتریکی فیزیکی است که قطعا ت زیادی اتصال الکتریکی مشابهی را به اشتراک دارند که اجازه می*دهد تا سیگنالها مابین قطعات انتقال یابند (اجازه می*دهد تا اطلاعات یا انرژی تقسیم شوئد) یک bus اغلب شکل یک مجموعه سیم متصل به یک رابط است که اجازه می*دهد یک قطعه به bus وصل شود.
busها برای اتصال عناصر یک کامپیوتر استفاده می*شوند:

یک مثال رایج bus (PIC) در (PC) می*باشد
busها برای ارتباط بین کامپیوترها استفاده می*شود (اغلب می*کروپردازشگرها)
busها برای توزیع نیروی الکتریکی به عناصر یک سیستم یا اجزای یک سیستم استفاده می*شود. کنداکتورهای نازک که استفاده می*شوند busbar نام دارد در یک لابراتوار الکتریکی یک busbar اغلب روی دیوار خط کشی شده که برای ظرفیت حمل رایج انرژی الکتریکی بالای آن توسط مهندسان و تکنسینها استفاده شده
در تجزیه و تحلیل یک شبکه انرژی الکتریکی یک bus نشانی از نمودار خطی تنها می*باشد که در آن ولتاژ جریان انرژی و دیگر کمیتها قابل محاسبه می*باشد این ممکن است با کنداکتورهای الکتریکی سنگین در ایستگاههای زیر مجموعه نشان داده شود

 

[SoHeIl]

سرعت گذرگاه سرعت گذرگاه در رایانه به این مطلب اشاره می*کند که داده*ها و دستورات با چه سرعتی قادرند از میان واحد پردازشگر مرکزی، حافظه و دستگاه*های جانبی رایانه شما حرکت کنند. بخشی از سرعت گذرگاه تحت تأثیر پهنای گذرگاه و سرعت گذرگاه مزبور قراردارد. پهنای گدرگاه به تعداد بیت داده*ای که در یک واحد زمان می*توانند عبور کنند (۸ و ۱۶ یا ۳۲ بیت داده) اشاره دارد. مسلماً گذرگاهی که بتواند ۳۲ بیت داده را در یک لحظه عبور دهد سریعتر از گذرگاهی است که فقط ۸ بیت داده در یک لحظه عبور می*دهد. برای آنکه این قیاس را به صورت یک موضوع قابل لمس تر مطرح کنیم، لوله آبی با قطر یک اینچ و لوله آبی با قطر ۱۴ اینچ را تصور کنید. لوله آب با قطر ۱۴ اینچ نسبت با قطر یک اینچ اجازه عبور آب بیشتری را در یک ثانیه می*دهد.