این خلاصه ای از اطلاعات کلاس استاد صفری درس معمار کامپیوتر دانشگاه تهران میباشد
به همراه سوالات پایانترم :
این بخش اینتراپت ها برای بخش توزیع شده بود
برای bus arbitration هم میتواند کار کند
این دیوایش های ای او عمدتا کند هستند
آداپتور باس یک قطعهای است که در سیستمهای کامپیوتری برای امکانپذیر کردن ارتباط بین باسها یا رابطهای مختلف استفاده میشود. در ادامه به توضیح بیشتر درباره انواع آداپتورهای باس میپردازم:
انواع آداپتورهای باس
- آداپتورهای PCI (Peripheral Component Interconnect):
- PCI به PCIe (PCI Express): آداپتورهایی که اسلاتهای قدیمی PCI را به کارتهای جدیدتر PCIe تطبیق میدهند.
- PCIe به PCI: آداپتورهایی که اسلاتهای جدیدتر PCIe را به کارتهای قدیمی PCI تطبیق میدهند.
- آداپتورهای USB (Universal Serial Bus):
- USB به اترنت: فراهم کردن اتصال شبکه از طریق یک پورت USB.
- USB به سریال (RS-232): اتصال دستگاههای سریال به یک پورت USB.
- آداپتورهای SATA (Serial ATA):
- SATA به USB: اتصال هارد دیسکها یا SSDهای SATA به یک پورت USB.
- SATA به eSATA: امکان اتصال درایوهای داخلی SATA به پورتهای خارجی eSATA.
- آداپتورهای Thunderbolt:
- Thunderbolt به اترنت: فراهم کردن اتصال اترنت از طریق پورت Thunderbolt.
انواع باس ها :
باس همزمان (Synchronous Bus)
- تعریف:
- باس همزمان بر اساس یک سیگنال ساعت مشترک عمل میکند. تمامی انتقالات داده با این ساعت همگام میشوند و انتقال داده در فواصل منظم و قابل پیشبینی صورت میگیرد.
- ویژگیها:
- سیگنال ساعت: باس دارای یک خط ساعت است که زمانبندی تمامی انتقالات داده را تعیین میکند.
- زمانبندی قابل پیشبینی: انتقال داده در چرخههای مشخص ساعت انجام میشود، که زمانبندی انتقالات داده را قابل پیشبینی میسازد.
- هماهنگی: تمامی دستگاههای متصل به باس بر اساس سیگنال ساعت اقدامات خود را هماهنگ میکنند.
- مزایا:
- پیشبینیپذیری: از آنجا که تمامی انتقالات با سیگنال ساعت زمانبندی میشوند، مدیریت و طراحی سیستمها آسانتر است.
- سادگی: منطق کنترلی سادهتر به دلیل عملیات همگامشده.
- معایب:
- محدودیت سرعت: سرعت باس توسط کندترین دستگاه متصل به آن محدود میشود.
- مقیاسپذیری: با افزایش تعداد دستگاهها، مدیریت سیگنال ساعت پیچیدهتر میشود.
باس ناهمزمان (Asynchronous Bus)
- تعریف:
- باس ناهمزمان بدون یک سیگنال ساعت مشترک عمل میکند. در عوض، انتقالات داده از طریق سیگنالهای هماهنگکننده بین فرستنده و گیرنده مدیریت میشود.
- ویژگیها:
- بدون سیگنال ساعت: انتقالات داده با یک ساعت مرکزی زمانبندی نمیشوند بلکه از سیگنالهای کنترلی برای نشان دادن آمادگی و تأیید استفاده میکنند.
- زمانبندی متغیر: زمان انتقال داده میتواند متغیر باشد، زیرا هر انتقال به طور مستقل آغاز و تکمیل میشود.
- مزایا:
- انعطافپذیری: دستگاهها میتوانند با سرعتهای خود عمل کنند بدون اینکه توسط یک ساعت مرکزی محدود شوند.
- مقیاسپذیری: افزودن دستگاههای بیشتر آسانتر است زیرا نیازی به مدیریت سیگنال ساعت مشترک نیست.
- معایب:
- منطق کنترلی پیچیده: نیاز به منطق کنترلی پیچیدهتر برای مدیریت فرآیند هماهنگی دارد.
- زمانبندی غیرقابل پیشبینی: زمان انتقال داده میتواند غیرقابل پیشبینی باشد که ممکن است طراحی سیستم را پیچیدهتر کند.
تفاوتهای کلیدی
- همگامسازی:
- همزمان: بر اساس یک سیگنال ساعت مشترک عمل میکند.
- ناهمزمان: بر اساس سیگنالهای هماهنگکننده بدون ساعت مرکزی عمل میکند.
- زمانبندی:
- همزمان: زمانبندی قابل پیشبینی، با انتقال داده در فواصل منظم.
- ناهمزمان: زمانبندی متغیر، با انتقال داده در زمان آمادگی دستگاهها.
- پیچیدگی:
- همزمان: منطق کنترلی سادهتر به دلیل عملیات همگامشده.
- ناهمزمان: منطق کنترلی پیچیدهتر به دلیل نیاز به هماهنگی.
- مقیاسپذیری:
- همزمان: با افزایش تعداد دستگاهها پیچیدهتر میشود به دلیل نیاز به مدیریت سیگنال ساعت.
- ناهمزمان: مقیاسپذیری آسانتر زیرا نیازی به سیگنال ساعت مشترک نیست.
انواع پروتکلهای باس
پروتکلهای باس در سیستمهای کامپیوتری برای انتقال دادهها بین دستگاههای مختلف استفاده میشوند. در زیر به برخی از مهمترین پروتکلهای باس اشاره میکنیم:
- PCI (Peripheral Component Interconnect):
- PCI: پروتکلی قدیمی که برای اتصال دستگاههای جانبی به مادربورد استفاده میشود.
- PCI-X: نسخه بهبودیافته PCI که سرعت بالاتری دارد.
- PCIe (PCI Express): پروتکل جدیدتر و سریعتری که به طور گسترده در سیستمهای مدرن استفاده میشود.
- USB (Universal Serial Bus):
- USB 1.x: پروتکل اولیه USB با سرعتهای پایینتر.
- USB 2.0: پروتکل ارتقا یافته با سرعت بالاتر (480 مگابیت در ثانیه).
- USB 3.x: پروتکل جدیدتر با سرعتهای بالاتر (تا 20 گیگابیت در ثانیه در USB 3.2).
- USB-C: نوع جدیدتر و چندمنظوره کانکتور USB که با سرعت بالا و قابلیتهای متنوع عرضه میشود.
- SATA (Serial ATA):
- SATA I: نسخه اولیه با سرعت 1.5 گیگابیت در ثانیه.
- SATA II: نسخه ارتقا یافته با سرعت 3 گیگابیت در ثانیه.
- SATA III: نسخه جدیدتر با سرعت 6 گیگابیت در ثانیه.
- Thunderbolt:
- Thunderbolt 1: پروتکل با سرعت 10 گیگابیت در ثانیه.
- Thunderbolt 2: نسخه ارتقا یافته با سرعت 20 گیگابیت در ثانیه.
- Thunderbolt 3: پروتکل جدیدتر با سرعت 40 گیگابیت در ثانیه و استفاده از کانکتور USB-C.
- Ethernet:
- Fast Ethernet: با سرعت 100 مگابیت در ثانیه.
- Gigabit Ethernet: با سرعت 1 گیگابیت در ثانیه.
- 10 Gigabit Ethernet: با سرعت 10 گیگابیت در ثانیه.
- I2C (Inter-Integrated Circuit):
- پروتکل ارتباطی برای دستگاههای داخلی مثل سنسورها و میکروکنترلرها که سرعت و پیچیدگی کمتری دارد.
- SPI (Serial Peripheral Interface):
- پروتکل سریالی برای ارتباط بین میکروکنترلرها و دستگاههای جانبی که نیاز به سرعت بالا دارند.
- CAN (Controller Area Network):
- پروتکلی برای ارتباط بین کنترلرهای مختلف در خودروها و سیستمهای صنعتی که به تحمل خطا بالا نیاز دارند.
- FireWire (IEEE 1394):
- پروتکلی برای انتقال داده با سرعت بالا بین دستگاههای چندرسانهای و کامپیوترها.
- MIPI (Mobile Industry Processor Interface):
- پروتکلهایی برای ارتباط بین اجزای مختلف دستگاههای موبایل، مانند دوربینها و نمایشگرها.
این پروتکلها هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شدهاند و ویژگیها و مزایای خاص خود را دارند.
به ترتیب ما این مراحل را در این جا داریم
در اینجا به خوبی توضیح داده شده که چجوری کار میکند :
حال پهنای باند ان این گونه است :
پهنای باند (Bandwidth)
تعریف:
- پهنای باند به حداکثر نرخ انتقال داده در یک مسیر مشخص گفته میشود. معمولاً بر حسب بیت بر ثانیه (bps) اندازهگیری میشود و نشاندهنده ظرفیت شبکه یا کانال ارتباطی برای انتقال داده است.
مفاهیم کلیدی:
- نرخ داده (Data Rate):
- پهنای باند اغلب به صورت نرخ داده بیان میشود، مانند کیلوبیت بر ثانیه (Kbps)، مگابیت بر ثانیه (Mbps)، گیگابیت بر ثانیه (Gbps) و غیره.
- بازده (Throughput):
- بازده نرخ واقعی انتقال دادهای است که به طور موفقیتآمیز از طریق یک کانال ارتباطی منتقل میشود. در حالی که پهنای باند ظرفیت نظری حداکثر را نشان میدهد، بازده عملکرد واقعی را نشان میدهد که میتواند تحت تأثیر عواملی مانند ازدحام شبکه، تأخیر و خطاها قرار گیرد.
- تأخیر (Latency):
- تأخیر زمانی است که قبل از شروع انتقال داده پس از دستور انتقال آن رخ میدهد. در حالی که پهنای باند مقدار دادهای را که در یک بازه زمانی مشخص میتواند منتقل شود، اندازهگیری میکند، تأخیر اندازهگیری میکند که دادهها چقدر سریع میتوانند از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل شوند.
- نوسان (Jitter):
- نوسان به تغییرات در زمانهای رسیدن بستهها اشاره دارد. نوسان بالا میتواند باعث شود بستهها از ترتیب خارج شوند که بر کیفیت ارتباطات زمان واقعی مانند VoIP یا کنفرانس ویدیویی تأثیر میگذارد.
- پهنای باند متقارن و نامتقارن:
- پهنای باند متقارن: سرعتهای بارگذاری و دانلود یکسان هستند. این معمولاً در خدمات اینترنت تجاری رایج است.
- پهنای باند نامتقارن: سرعتهای بارگذاری و دانلود متفاوت هستند، معمولاً سرعت دانلود سریعتر است. این معمولاً در خدمات اینترنت مسکونی رایج است.
عوامل مؤثر بر پهنای باند:
- زیرساخت شبکه:
- نوع و کیفیت کابلها (مانند فیبر نوری در مقابل مس)، روترها، سوئیچها و سایر سختافزارهای شبکه میتواند به طور قابل توجهی بر پهنای باند تأثیر بگذارد.
- پروتکلهای شبکه:
- پروتکلهایی که برای مدیریت و انتقال دادهها استفاده میشوند نیز میتوانند بر کارایی پهنای باند تأثیرگذار باشند.
حال اگر که syncreness باشد ؟
در این جا برای هر hand shake کردن باید زمانی را بپردازیم فقط :
این پاسخ برای حالت سکنرون بود