Введение

Системная шина — это единая компьютерная шина, соединяющая основные компоненты компьютерной системы, объединяя функции шины данных для передачи информации, адресной шины для определения места отправки или чтения данных, и управляющей шины для управления операциями. Эта технология была разработана для снижения стоимости и повышения модульности, и хотя она была популярна в 1970-х и 1980-х годах, в современных компьютерах чаще используются различные отдельные шины, адаптированные к более специфическим задачам. Системная шина (в отличие от внутренних шин передачи данных процессора) соединяет процессор с памятью и устройствами ввода-вывода. Как правило, системная шина предназначена для использования в качестве материнской платы (backplane).

Сценарий

Многие из компьютеров были основаны на первом проекте отчета о EDVAC, опубликованном в 1945 году. В архитектуре, получившей название архитектура фон Неймана, центральный блок управления и арифметико-логическое устройство (ALU, которое он называл центральной арифметической частью) были объединены с компьютерной памятью и функциями ввода-вывода для создания компьютера с хранимой программой. Отчет представлял общую организацию и теоретическую модель компьютера, но не реализацию этой модели. Вскоре конструкции объединили блок управления и ALU в то, что стало известно как центральный процессор (CPU). Компьютеры 1950-х и 1960-х годов, как правило, создавались по индивидуальным проектам. Например, CPU, память и устройства ввода-вывода представляли собой отдельные шкафы или несколько шкафов, соединенных кабелями. Инженеры использовали распространенные методы стандартизированных кабельных жгутов и развили эту концепцию, поскольку в этих ранних машинах для крепления печатных плат использовались монтажные панели. Название "шина" уже использовалось для обозначения "шинных стержней", которые передавали электрическую энергию в различные части электрических машин, включая ранние механические калькуляторы. Изобретение интегральных схем значительно уменьшило размер каждого компьютерного блока, а шины стали более стандартизированными. Стандартные модули можно было соединять более единообразно, что упрощало их разработку и обслуживание.

Автобус с двумя независимыми двигателями

Intel использовала термин "двойная независимая шина" (DIB) в двух различных контекстах. Первый возник, когда Intel перешла от единой локальной шины к DIB, используя внешнюю шину передней стороны для подключения основной системной памяти и устройств ввода-вывода, а внутреннюю шину задней стороны – для кэша L2 процессора. Это было реализовано в Pentium Pro в 1995 году. В 2005 и 2006 годах Intel представила чипсеты 8500 и 5000, где DIB обозначало две шины передней стороны на чипсете, что удваивало пропускную способность системы по сравнению с использованием одной общей FSB для всех процессоров. Однако, для обеспечения согласованности кэша общих данных, расположенных в разных кэшах, требовалось передавать информацию в широковещательном режиме (с прослушиванием) для проверки состояния кэша других процессоров, подключенных к FSB, что снижало доступную пропускную способность. Для уменьшения трафика, связанного с обеспечением согласованности, в чипсеты более высокого уровня был добавлен фильтр прослушивания, обеспечивающий доступ к информации о состоянии кэша непосредственно на чипсете. В 2007 году Intel расширила концепцию использования нескольких шин в чипсете 7300, реализовав четыре независимые FSB и назвав это выделенными высокоскоростными соединениями (DHSI). Подход, основанный на системной шине, устарел в современных персональных и серверных компьютерах, которые вместо этого используют более производительные технологии межсоединений, такие как HyperTransport и Intel QuickPath Interconnect, в то время как архитектура системной шины продолжает применяться в более простых встраиваемых микропроцессорах. Системная шина может быть даже интегрирована внутрь одной интегральной схемы, формируя систему на кристалле. Примерами служат AMBA, CoreConnect и Wishbone.

Интерфейс Intel Direct Media

Direct Media Interface — это пример системной шины (помимо прямого доступа к линиям PCIe), реализованный компанией Intel и известный как минимум с 2004 года. Он используется главным образом для доступа к устройствам ввода-вывода, отображаемым в память, и для связи между процессором и чипсетом.