گذرگاه (رایانه)

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

گذرگاه در رایانه به مجوعه سیم‌هایی که قادرند داده‌ها و دستورات را با سرعت از میان واحد پردازشگر مرکزی، حافظه و دستگاههای جانبی رایانه شما حرکت کنند گفته می‌شود. پهنای گدرگاه به تعداد بیت داده‌ای که در یک واحد زمان می‌توانند عبور کنند (۸ و ۱۶ یا ۳۲ بیت داده) اشاره دارد.

PCI منطقه‌ای 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 می‌شناسیم، و با یک شکاف ۳۲ بیتی PIC مقایسه می‌کند. در طراحی کامپیوتر، یک bus عبارتست از: یک سیستم فرعی که داده‌ها را بین عناصر درونی یک کامپیوتر انتقال می‌دهد. بر خلاف یک اتصال نقطه به نقطه، یک bus به طور منطقی می‌تواند چندین محیط را با یک مجموعه مشابه از سیستم‌ها متصل نماید. هر bus مجموعه اتصال دهنده‌های خود را به وسایل دو شاخه فیزیکی، کارتها یا کابل‌ها با همدیگر تعریف نماید. busهای کامپیوترهای اولیه در معنای تحت‌اللفظی 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 می‌شود. busهای رایانه مدرن می‌تواند اتصالهای دو جانبه و اتصالهای با شماره سریال بیت را استفاده نموده، و می‌تواند در یک مکان شناسیچند انتهایی یا مکان شناسی با پردازنده مرکزی متصل شده و یا مانند جعبه USB بوسیله توپی‌های قفل شده اتصال پیداکند.

تاریخچه[ویرایش]

نسل اولیه busهای کامپیوترهای اولیه دسته‌ای از وایرها بودند که حافظه و محیط‌ها را به هم تماس می‌دادند. این busها پس از busهای الکتریکی یا bus bar نامگذاری شدند. همچنین معمولاً یک bus برای حافظه، و یک bus دیگر برای محیط‌ها موجود بود، بوسیله دستورالعملهای مجزا، با پروکتل‌ها 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 می‌آوردند. این برای برنامه‌ها 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 داده‌ها را از دست می‌داد. مهندسان برای محیط‌هایی که CPU را مختل می‌کردند ترتیب داده شدند. اختلال باید در اولویت قرار می‌گرفت به این خاطر که CPU می‌تواند 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 می‌گرفت. را ه ساده و کلایسک برای در اولویت قرار دادن اختلالات یا دست یابی به busبا یک پردازنده مرکزی بود. DEC اشاره می‌کند که داشتن دو busکه برای تولید انبوه میکروکامپیوترها نقشه برداری محیطها درون حافظه busوقت گیر و گران بوده، بنابر این قطعات بنظر می‌رسند که مکانهایی برای حافظه باشند. سیستمهای busمیکروکامپیوترهای اولیه ضرورتاً یک تخته سیم کشی بصورت مستقیم یا از طریق آمپلی فایرهای محافظ به پیچ‌های CPU وصل شده‌اند. حافظه و دیگر قطعات باید با استفاده از چنین دستورالعمل که CPU کنترل می‌شود، که داده‌ها 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 می‌کنند. هنوز، قطعات با استفاده از فرستادن سیگنال روی پینهای CPU مجزا گسیختگی ایجاد می‌کنند. بعنوان مثال یک کنترل کننده راه انداز دیسکی می‌تواند به CPU که داده‌های جدید آماده خواندن هستند سیگنال بفرستد، که در آن نقطه CPU می‌تواند داهها را با خواندن «مکان حافظه» که به راه انداز دیسک متصل است، حرکت دهد. همچنین تمام میکروکامپیوترهای اولیه که به این مدل ساخته می‌شوند با S-۱۰۰ bus در یک ستاده شروع می‌شوند. در بعضی از نمونه‌ها، خیلی قابل توجه‌است مثلاً در IBMPC، طراحی فیزیکی مشابهی بکار بسته شده، ابزارها برای دست یابی به محیط و حافظه، در کل بطور واحد قرار نگرفته‌اند، و هنوز از سیگنالهای CPU مشخصی که می‌تواند برای بکار بستن یک I/ O bus مورد استفاده قرار گیرد، بهره می‌برد. این سیستمهایbus ساده هنگامی که برای کامپیوترهای عمومی استفاده می‌شود، 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 می‌شود، به این خاطر که سرعت تمام قطعات به همین شکل باید افزایش یابد. این موضوع اغلب به یک موقعیت غیر عادی می‌شود 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. عموماً هر کارتی که اضافه می‌شود جهنده‌های زیادی نیاز دارد تا آدرسهای حافظه، آدرس‌های I/O، برنامه‌های متقدم گسیخته، و شماره‌های گسیخته را هماهنگ نمایند.

نسل ثانویه[ویرایش]

نسل ثانویه سیستمهای busنظیر NUBUS بعضی از این مشکلات را نشان می‌دهند. آنها عموماً 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 می‌دهد سرعت خود را بدون تاثیر بر busافزایش دهد. همچنین بیشتر بار برای حرکت داده‌های خارج از CPU و داخل کارتها و کنترل کننده را حرکت می‌دهد، بنابر این قطعات روی busمی توانند با دیگر قطعات بدون دخالت CPU هماهنگ شوند. اینکار به عملکرد بهتر می‌شود، اما همچنین به بیشتر پیچیده تر شدن کارت‌ها نیاز دارد. این busها سرعت را با بزرگ تر شدن اندازه مسیرها داده‌ها، از ۸ بیت busهای دو جانبه در نسل اولیه به ۱۶ یا ۳۲ بیت در نسل ثانویه نشان می‌دهد. 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 شده‌است و سرعت را بدون ترس افزایش دهد، CPUها و حافظه افزایش سریعتر سرعت busها را نسبت به آنچه قبلاً صحبت شد ادامه می‌دهند. نتیجه‌ای 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 داده‌ها خواهند بود. یک مثال متداول این مشلک عبارت است از: ویدئو کارتها سریعاً سیستمهای busجدیدتری مانند CPCI را بطور خود کار راه اندازی می‌کنند، و کامپیوترها شروع به همراهی AGP فقط برای راه اندازی کارت ویدئو می‌کنند. 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. الگو:Http://en.wikipedia.org/wiki/Data bus

نسل سوم[ویرایش]

نسل سوم busها در حال حاضر در حال ورود به بازار هستند که شامل Hypertransport (انتقال فوق العاده) و Infiniband می‌باشند. همچنین به سمت انعطاف بالای آن بر اساس اتصالات فیزیکی حرکت نموده، که به آنها اجازه می‌دهد به عنوان busهای داخلی و اتصال دهنده‌های ماشینهای مختلف با یکدیگر مورد استفاده قرار گیرند. این مسائل می‌تواند منجر به مشکلات پیچیده شود در حالی که سعی در تامین درخواست‌های مختلف داریم. بیشتر کارهایی که در این سیستمها انجام می‌شود با طراحی نرم‌افزار مرتبط است، که همچنان با خود سخت افزار در تضاد است. عموماً این نسل سوم busها به سمت تبدیل شدن به یک شبکه حرکت می‌کنند. busهایی نظیر wishbone بوسیله حرکت سخت افزاری و تلاش به سمت حذف یا نسبت موانع قانونی در طراحی کامپیوتر پیشرفت زیادی نشان داده‌اند.

تشریح یک bus[ویرایش]

در یک زمان bus، به معنای سیستم موازی الکتریکی، با کانکتورهای الکتریکی مشابه یا یکسان با پینهای روی cpu می‌باشد که case یا جعبه را بزرگتر نمی‌کند و سیستم‌های مدرن خطهای بین busها و شبکه‌ها را تیره می‌نماید. busها می‌توانند busهای موازی بوده که کلمات داده‌ای در سیسم‌های موازی و مرکب حمل می‌کند. همچنین busها می‌توانند دنباله دار باشند که داده‌ها را به شکل bit حمل کنند اضافه شدن نیروی اضافی و اتصالات کنترل، درایوهای متفاوت و ارتباطات وایری استفاده می‌شوند دارند. هنگامی که میزان داده افزایش می‌یابد، مشکلات زمانبندی، مصرف انرژی، تداخلات الکترومغناطیسی، تداخل صداها در طول busهای موازی بیشتر می‌شود. یکی از راه حلهای نسبی این مشکل دوبله کردن پمپ bus است. اغلب یک bus دنباله دار می‌تواند واقعاً با میزان داده کلی بالاتری نسبت به یک bus موازی عمل نمایند که بر خلاف داشتن اتصالات الکتریکی کمتر عمل می‌نماید به این خاطر که یک bus دنباله دار می‌تواند واقعاً با میزان داده کلی بالاتری نسبت به یک bus موازی عمل می‌تماید که بر خلاف داشتن اتصالات الکتریکی کمتر عمل می‌نماید 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 می‌باشند. اتصالات چند انتهایی در busهای دنباله دار سریع، خوب کار نمی‌کنند، بنابراین اکثر busهای دنباله دار مدرن از وسیله ارتباطی دستگاهها با پردازنده مرکزی بنام daisy- chainy یا طراحی توپی استفاده می‌کنند. اکثر کامپیوترها دارای busهای داخلی و خارجی هستند. یک bus داخلی تمام عناصر خارجی یک کامپیوتر را به mother board متصل می‌کند. (و بنابراین cpu و حافظه داخلی بهم متصل می‌شوند). این نوع از busها به یک bus مکانی تعبیر می‌شود، به این خاطر که بمنظور اتصال به تجهیزات داخلی می‌باشد و برای اتصال در دیگرماشینها یا تجهیزات خارجی به کامپیوتر نمی‌باشد. یک bus خارجی اتصالات وابسته خارجی را به mother board متصل می‌کند. اتصالات شبکه‌ای مانند اینترنت عموماً به عنوان bus مرتبط نیستند، همچنین تفاوت‌ها عموماً بصورت مفهومی هستند و نه کاربردی. فناوری‌های ورودی مانند hypertransport وInfiniBand، حلقه‌های بین شبکه‌ها و busها را تاریک می‌کنند. حتی خطوط بین busهای داخلی و خارجی بیشتر اوقات مات و کدر هستند بطوریکه I۲c می‌تواند هم در bus داخلی و هم bus خارجی مورد استفاده قرار گیرند که busها با عنوان (Access bus) نام گرفته‌اند Infini Band به منظور جابجایی busهای داخلی نظیر pcI مانند busهای خارجی نظیر Fiber channel طراحی شده‌اند

شبکه BUS[ویرایش]

مکان شناسی شبکه bus یک طراح شبکه می‌باشد که در آن مجموعه‌ای 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 نسخه‌هایی از شبکه‌های اینترنت می‌باشد. شبکه‌های bus ساده ترین راه برای اتصال مشتریان چندگانه‌است، اما اغلب اتصال همزمان دو مشتری با یک bus مشترک با مشکلاتی همراه ست. بنابر این سیستم‌هایی که از طراحی شبکه bus استفاده می‌کتتد بصورت نرمال شکلهایی از پرهیز برخورد یا پرهیز حمل را برای ارتباط در bus نشان می‌دهند که اغلب از (carriersensemultiple) استفاده یا حضور یک کنترل کننده bus که پذیرش bus را به منابع bus مشترک امکان می‌دهد استفاده می‌نمایند. یک شبکه bus سالم غیر فعال است – کامپیوترهای روی bus به سادگی برای یک سیگنال گوش می‌دهند. و مسئول حرکت سیگنال نیستند. با این وجود اکثر طراحان فعال می‌توانند بعنوان یک bus تشریح شوند البته هنگامی که نقش‌های مشابه فعالی را مانند یک bus غیر فعال مهیا کنند. بعنوان مثال، اینترنت روشن هنوز هم می‌تواند بعنوان یک شبکه bus منطقی در نظر گرفته شود، و نه یک شبکه فیزیکی. در واقع سخت افزار ممکن است در مورد یک bus نرم‌افزار مورد استخراج قرار می‌گیرد. با تسلط اینترنت روشن بر اینترنت غیر فعال، شبکه‌های bus غیر فعال بطور معمول در شبکه‌های سیمی هستند. با این حال تقریباً تمام شبکه‌های بدون سیم رایج مانند مثالهای شبکه‌های 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 ساخته‌است. واژه‌ای که برای تشریح مشتریان استفاده می‌شود، در این نوع شبکه ایستگاه یا ایستگاه کار است. مکان شناسی شبکه bus از این کانال وسیع استفاده می‌کند که بمعنای تمام ایستگاه‌هایی است که می‌توانند هر انتقالی را بشنود و تمام ایستگاه‌ها از تقدم مساوی در استفاده از شبکه برای انتقال داده‌ها برخوردار هستند.

BUS الکتریکی[ویرایش]

نمایش سمبولیک یک bus: خط نازک bus است، که نشان دهنده ۳ سیم است. یک bus الکتریکی سطح الکتریکی فیزیکی است که قطعاً ت زیادی اتصال الکتریکی مشابهی را به اشتراک دارند که اجازه می‌دهد تا سیگنالها مابین قطعات انتقال یابند (اجازه می‌دهد تا اطلاعات یا انرژی تقسیم شوئد) یک bus اغلب شکل یک مجموعه سیم متصل به یک رابط است که اجازه می‌دهد یک قطعه به bus وصل شود.

  • busها برای اتصال عناصر یک کامپیوتر استفاده می‌شوند:

یک مثال رایج bus (PIC) در (PC) می‌باشد

  • busها برای ارتباط بین کامپیوترها استفاده می‌شود (اغلب می‌کروپردازشگرها)
  • busها برای توزیع نیروی الکتریکی به عناصر یک سیستم یا اجزای یک سیستم استفاده می‌شود. کنداکتورهای نازک که استفاده می‌شوند 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 می‌باشد که در آن ولتاژ جریان انرژی و دیگر کمیتها قابل محاسبه می‌باشد این ممکن است با کنداکتورهای الکتریکی سنگین در ایستگاههای زیر مجموعه نشان داده شود.

سرعت گذرگاه[ویرایش]

سرعت گذرگاه در رایانه به این مطلب اشاره می‌کند که داده‌ها و دستورات با چه سرعتی قادرند از میان واحد پردازشگر مرکزی، حافظه و دستگاه‌های جانبی رایانه شما حرکت کنند. بخشی از سرعت گذرگاه تحت تأثیر پهنای گذرگاه و سرعت گذرگاه مزبور قراردارد. پهنای گدرگاه به تعداد بیت داده‌ای که در یک واحد زمان می‌توانند 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 می‌دهد. 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 می‌دهد.