دنیای فناوری اطلاعات

در اين بخش با مفهوم گذرگاه، انواع آن و وظايف هركدام آشنا مي‌شويم.

تعريف گذرگاه (Bus): داده‌ها و آدرس‌ها از طريق گذرگاه به پردازنده مي‌رسند. گذرگاه، به خطوط ارتباطي ميان اجزاي داخلي كامپيوتر گفته مي‌شود. اين خطوط ارتباطي مسيرهايي سخت‌افزاري هستند كه از سيم‌هاي ظريفي ساخته شده‌اند و ارتباط بين پردازنده و اجزاي ديگر مانند حافظه را برقرار مي‌كنند. Bus به مسيرهاي ارتباطي ريزپردازنده با حافظه اصلي (RAM)  و دستگاه‌هاي I/O گفته مي‌شود. گذرگاه وظيفه ارتباط بين بلوك‌هاي اصلي تشكيل دهندهCPU  و كنترل عملكرد صحيح آن‌ها را بر عهده دارد. هنگامي كه CPU مي خواهد اطلاعات خانه‌اي از حافظه را بخواند سيگنال Memory Read را فعال مي‌كند و هنگامي كه مي‌خواهد بر روي خانه‌اي از حافظه بنويسد سيگنال (خط كنترلي) Memory Write را فعال مي‌كند. به اين خطوط، خطوط كنترلي گفته مي شود.

با توجه به توضيحات فوق خطوط كامپيوتر به سه دسته تقسيم مي‌شوند كه عبارتند از:

1-‌ خطوط داده Data Bus)): گذرگاه‌هايي كه داده‌هاي بازيابي شده از حافظه را در اختيار CPU قرار مي‌دهند و داده‌هاي پردازش شده را به كامپيوتر منتقل مي‌كنند، گذرگاه داده ناميده مي‌شوند. به كمك گذرگاه داده‌ها اطلاعات بين CPU و RAM و وسايل I/O رد و بدل مي‌شود. كامپيوتري كه 16 بيتي است يعني عرض Data Bus آن 16 بيت است يعني در هر بار خواندن و نوشتن دو بايت منتقل ميگردد. پردازنده 80286 يك پردارنده 16 بيتي است. هر چقدر عرض Data Bus  بزرگتر باشد كامپيوتر سريع‌تر است. عرض ديتا باس يك پردازنده را با اصطلاح كلمه يا Word نيز بيان مي‌كنند. هرچه خطوط اين گذرگاه بيشتر باشد، داده‌هاي بيشتري به صورت همزمان منتل مي‌شوند و در نتيجه سرعت انتقال و پردازش داده‌ها بيشتر مي‌شود.

تعريف ديگر: گذرگاه داده به مجموعه‌اي از سيم‌ها و مدارات كنترلي گفته مي‌شود كه وظيفه انتقال داده به داخل و يا خارج از ریزپردازنده را بر عهده دارند. گذرگاه داده در واقع مسير اطلاعات است كه اين اطلاعات يا از بلوك‌هاي حافظه یا I/O  خوانده شده و يا در آن‌ها نوشته مي‌شوند، لذا گذرگاه داده يك مسير دو طرفه محسوب مي‌شود.

پهناي گذرگاه داده براساس بيت مشخص مي شود. تعداد بيت‌هاي كه در هر انتقال داده توسط پردازنده ارسال يا دريافت مي‌شود را مشخص مي‌كند. فرض كنيد پهناي گذرگاه داده m بيتي باشد؛ در آن صورت نواحي (Location) حافظه را m بيتي در نظر مي‌گيرند تا در هر بار مراجعه به حافظه يك ناحيه (Location) m بيتي قابل دسترسي باشد.

2- خطوط آدرس (Address Bus): براي آن كه CPU به اطلاعات درون خانه‌هاي حافظه دسترسي پيدا كند، بايد آدرس آن خانه‌ها را مشخص كند و براي اين منظور، اين آدرس‌ها را در گذرگاه‌ آدرس قرار مي‌دهد. ريزپردازنده به كمك خطوط آدرس، آدرس خاصي از حافظه را جهت خواندن يا نوشتن مشخص مي سازد. هرچه خطوط گذرگاه آدرس بيشتر باشد، حافظه‌هاي اصلي با ضظرفيت بيشتري آدرس‌دهي مي‌شوند. اگر كامپيوتري N خط آدرس داشته باشد حداكثر داراي   خانه حافظه مي‌باشد. شماره خانه‌ها از صفر شروع مي‌شود. كامپيوتر 8086 حداكثر يك مگابايت حافظه دارد پس اين كامپيوتر داراي 20 خط آدرس است.

تعريفي ديگر: يك كانال الكترونيكى داخلى از ريزپردازنده تا حافظه دستيابى مستقيم (RAM) كه از طريق آن آدرس‌هاى محل ذخيره‌ سازى حافظه منتقل مى‌شوند. گذرگاه آدرس براى اين كه ريزپردازنده بتواند دستورالعمل‌هاى برنامه و داده‌هاي ذخيره شده در حافظه را جا دهد، ضرورى است همانند اداره پست هر مكان حافظه داراى يك عدد يا آدرس مشخص است.

پهناي گذرگاه آدرس براساس بيت مشخص مي‌شود و تعداد بيت‌هاي مشخص كننده آدرس را نشان مي‌دهد مثلا اگر n بيتي باشد، يعني اين پردازنده مي‌تواند  ناحيه از حافظه را آدرس‌دهي نمايد. پهناي گذرگاه داده و آدرس از اساسي‌ترين مشخصه‌هاي يك پردازنده مي‌باشند. ولي پردازنده‌ها از مشخصه‌هاي ديگري نيز برخوردارهستند مانند، تكنولوژي ساخت آن‌ها يا تعداد ترانزيستور به كار رفته در آن‌ها، تعداد واندازه رجيسترهاي موجود در پردازنده و يا پهناي پالس.

گذرگاه محلي: يك نوع معمارى كامپيوتر شخصى كه با فراهم نمودن امكان برقرارى ارتباط مستقيم آداپتورهاى گسترشى با ريزپردازنده جداى ازگذرگاه معمولى سيستم، سرعت عمليات را افزايش مى‌دهد.

3- خطوط كنترل (Control Bus): مسيرهايي هستند كه سيگنال‌هاي كنترلي براي نظارت بر كليه عمليات كامپيوتر از طريق آن‌ها ارسال مي‌شود. واحد كنترل براي اعمال نظارت بر بخش‌هاي مختلف كامپيوتر، از اين خطوط استفاده مي‌كند.

سيگنال‌هاي كنترلي را مي توان به سه گروه عمده تقسيم كرد:

1- سيگنال‌هاي كنترلي مربوط به وقفه: در PC براي ارتباط CPU با برخي از ادوات جانبي، به خصوص دستگاه‌هاي ورودي و خروجي از وقفه (Interrupt) استفاده مي‌شود. در اين روش، دستگاه مورد نظر از طريق يكي از پايه‌هاي ریزپردازنده كه مربوط به وقفه است، از CPU مي‌خواهد كه عمليات مورد نیاز اين دستگاه را انجام دهد. ریزپردازنده با توجه به برنامه فعلي خود و تقدم اين وقفه، اجراي برنامه‌هاي جاري خود را قطع كرده و به سراغ برنامه‌اي مي‌رود كه وقفه مورد نظر به آن نياز دارد. به اين برنامه، اصطلاحاً برنامه سرويس دهنده وقفه (ISR) يا Interrupt Service Routine گفته مي‌شود پس از اجراي برنامه ISR ریزپردازنده به حالت عادي خود باز مي‌گردد و روال كار عادي خود را ادامه مي‌دهد. ضمن اينكه ریزپردازنده علاوه بر پايه‌هايي كه به درخواست وقفه اختصاص مي‌دهد، پايه‌هايي را نيز به اين امر مختص مي‌كند تا به دستگاه مورد نظر بگويد كه وقفه درخواستي را دريافت كرده است. وقفه‌ها در عمل بسيار مورد استفاده قرار مي‌گيرند و بسياري از ادوات جانبي، از اين روش براي ارتباط با Cpu استفاده مي‌كنند.

2- سيگنال‌هاي كنترلي مربوط به DMA :DMA مخفف Direct Memory Access است و قابليتي است كه در پردازنده‌هاي جديد مورد استفاده قرار گرفته است. اين ويژگي، امكان ارتباط مستقيم بين حافظه و ادوات جانبي بدون دخالت CPU را فراهم مي‌آورد.

3- سيگنال‌هاي كنترلي مربوط به كنترل گذرگاه: اين سيگنالهاي كنترلي بر ورود و خروج داده و آدرس از طريق گذرگاهاي داده و همچنين آدرس و كانالهاي DMA نظارت مي كند.

نكته: هرچه سرعت و قدرت اين واحدها بيشتر باشد؛ سرعت و قدرت پردازش ريزپردازنده هم بيشتر است.

*نظرخود را در مورد این مطلب با ما در میان بگذارید*