Komputery i sieci - podstawy

Załóżmy, że mamy kilka rejestrów R1, R2, ..., Rn, pomiędzy którymi chcemy równolegle przesyłać dane. Przesłania rejestrowe w systemie cyfrowym można zorganizować na 2 sposoby:

• Najprostsza metoda (metoda przesłań bezpośrednich między rejestrami) to połączenie rejestrów na zasadzie każdy z każdym (por. rys. 1). Rozwiązanie takie daje, jak łatwo zauważyć, szybką transmisję, ale jest kłopotliwe w realizacji i kosztowne.

Rys.1. Połączenie rejestrów na zasadzie każdy z każdym

Na rys. 2. pokazana jest organizacja szynowa przesyłania danych w systemie cyfrowym. Szyną lub magistralą (ang. bus) nazywamy wiązkę n przewodów, przez które możemy przesyłać równolegle n-bitowe słowo. Zasada przyjęta w organizacji szynowej przesyłania danych jest taka, że źródło słowa binarnego wystawianego na szynę w danym takcie zegara może być tylko jedno (nadajnik może być tylko jeden). Reszta nadajników powinna być w tym czasie wyłączona (ich wyjścia na szynę powinny znajdować się w stanie trzecim, czyli stanie wysokiej impedancji). Odbierać informację z szyny może natomiast każdy układ. którego wejścia są podłączone do szyny.

W systemie cyfrowym szyn może być kilka (zwiększa to przepustowość transmisji). Mówimy wtedy o organizacji wieloszynowej. Typowym rozwiązaniem stosowanym w systemach komputerowych jest organizacja 3-szynowa. Stosujemy osobne szyny dla danych (szyna danych, ang. data bus), dla adresów (szyna adresowa, ang. address bus) i dla sygnałów sterujących (szyna sterująca, ang. control bus). Szyny stosowane są zarówno wewnątrz mikroprocesora jak i na zewnątrz.

Zaletą organizacji szynowej jest przejrzystość organizacji systemu, znaczna oszczędność miejsca w układzie i łatwość realizacji szyny za pomocą wyjść trójstanowych (najczęściej tak właśnie się robi) lub wyjść typu OC (ang. open collector). Wadą jest ograniczona przepustowość szyny.

Rys.2. Organizacja szynowa przesyłania danych w systemie cyfrowym a) jednoszynowa b) wieloszynowa (tu dwuszynowa); rejestry i szyny są n-bitowe