1. Facoltà di Medicina e Chirurgia
Cdl in Scienze Infermieristiche
P.O. Elena D’Aosta
BUS DI
COMUNICAZIONE
CORSO D’INFORMATICA
2. Sommario
Linguaggio e
comunicazione Concetto di bit e byte
Tipologie di bit
Trasmissione dati
I Bus di comunicazione
Tipologie chip
Progettazione
Storia e sviluppo
Architettura
Tipologie Bus
Tipologie di bus: bus dati
Tipologie bus: indirizzi
Tipologie bus: controlli
Schema funzionale
Gestione ed Utilizzo dati
Meccanismi funzionamento
Transazione bus e ruoli
3. Concetto di bit e byte
Linguaggio e
comunicazione
Ogni informazione o dato debba essere inserito in un
computer, sia esso relativo ad un tasto premuto, alla
scansione di un’immagine o al movimento del mouse,
deve essere espresso in formato binario tramite i “bit”.
Un bit è l'unità di misura dell'informazione (dall'inglese
"binary information unit"), definita come la quantità
minima di informazione che serve a discernere tra due
possibili eventi equiprobabili.
Una stringa di 8 bit rappresenta un "byte", nella cui
struttura 7 bit sequenziano l’informazione mentre 1 bit
funge da controllo, assumendo il nome di bit di parità
o di controllo.
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1
0
Bit
Bit
Byte 01110001
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4. Linguaggio e
comunicazione
L’importanza del bit di parità, all’interno della verifica della trasmissione dei comandi e delle
informazioni, è tale d’aver dato forma a tre tipologie differenti:
None: nessun tipo di parità, cioè
nessun bit aggiunto
Pari / Even: il numero di mark
(incluso il bit di parità) è sempre
pari
Dispari / Odd: il numero di mark
(incluso il bit di parità) è sempre
dispari
Tipologie di bit
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7 bit
Byte con bit di parità
Bit Pari/Even Bit Dispari/Odd
1101001
01101001
11101001
1111111 11111111 01111111
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5. I Bus di comunicazione
Trasmissione dati
La trasmissione dati viene veicolata dalla CPU,
ovvero il processore, le cui caratteristiche
principali si vincolano a velocità ed ampiezza
dei bus dati esterni, incidendo sulla velocità di
trasmissione in entrata ed in uscita.
Tecnicamente la trasmissione dati del
linguaggio avviene su induzione di segnali
elettrici basati sui bit, la cui velocità varia in
funzione del ciclo di clock e del numero di
bit inviati simultaneamente (trasmissione
parrallela o seriale).
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6. Tipologie Chip
Trasmissione dati
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Ciò è consentito da circuiti stampati le cui linee sono state potenziate, ognuna di queste trasmette 1
byte alla volta, ovvero una stringa da 8 bit, dando vita a diverse tipologie di chip:
Bus dati 16 bit: 2 byte alla volta
Bus dati 32 bit: 4 byte alla volta
Bus dati 64 bit: 8 byte alla volta
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7. Storia e sviluppo
Progettazione
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Negli anni i bus dati del processore sono passati da 8 bit a 64 bit di ampiezza. Più collegamenti
abbiamo, più bit possiamo inviare nello stesso intervallo: tutti i processori più moderni hanno bus dati
ampi 64 bit (8 byte), e perciò possono trasferire 64 bit di dati alla volta da, e verso, il chipset della
motherboard o la memoria di sistema.
* Infografica Intel
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8. Storia e sviluppo
Progettazione
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Dopo aver raggiunto bus ampi 64 bit i progettisti dei chip hanno scoperto come non fosse possibile
aumentare ulteriormente la velocità, ciò a causa della difficoltà nel sincronizzare tutti i 64 bit. Si è
però osservato come tornando ad un minor numero di linee fosse possibile aumentare la velocità dei
bit – agendo sul ciclo di clock - in modo da consentire larghezze di banda superiori.
Per questo motivo molti nuovi processori hanno bus dati ampi solo 4 o 16 bit, eppure offrono
larghezze di banda maggiori rispetto ai precedenti bus a 64 bit.
* Infografica Intel
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9. Progettazione
Un altro miglioramento nei nuovi
processori sta nell'uso di bus multipli
separati per operazioni differenti.
Il progetto tradizionale dei processori
richiede che tutti i dati passino da un
singolo bus, mentre i nuovi processori
hanno bus fisici separati per dati, da e
verso il chipset, memoria e slot grafico.
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Storia e sviluppo
* Infografica Intel
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10. Tipologie Bus
Non tutti i bus sono però uguali tra loro ed
a seconda dell’utilizzo vengono effettuate
delle distinzioni.
Un bus che collega 2 componenti
appartenenti alla stessa scheda integrata è
definito bus interno (internal bus,
generalmente proprietario), se collega due
componenti esterni alla stessa scheda è
detto bus esterno (external bus).
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Il bus di sistema si divide in 3 bus minori:
Bus di
sistema
Bus dati
Bus
indirizzi
Bus
controlli
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Tipologie Bus: bus dati
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Il bus dati è bidirezionale poiché consente di leggere o di scrivere informazioni sulla memoria o sulle
unità periferiche, è quindi usufruibile da tutti i componenti di sistema sia in lettura che in scrittura.
Tra i più comuni troviamo:
USB (Universal Serial Bus): diretto al collegamento di periferiche lente, vanta come caratteristiche principali
flessibilità e la semplicità. Non sono necessari dispositivi di controllo, è facilmente espandibile, economico,
possiede connessioni a caldo e supporto dispositivi in tempo reale. Il cavo è composto da 4 fili: massa,
alimentazione (5V), dati+ e dati-.
PCI, PCI-Express, SCSI, IDE
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Tipologie Bus: bus indirizzi
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Il bus indirizzi è il bus attraverso il quale la CPU decide in quale indirizzo andare a leggere o scrivere le
informazioni, operazioni di read and write, dopo aver comunicato gli indirizzi di locazione le operazioni vengono
svolte tramite il ricorso al bus dati. Naturalmente questo bus è utilizzabile in fase di scrittura solo dalla CPU, ed in
fase di lettura dagli altri componenti, poiché svolge il solo compito d’indicare l’indirizzo della cella, che è decisa
dalla CPU.
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13. Architettura
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Rappresenta quindi un elemento importante nella struttura dei moderni processori, ciò grazie alla
sua struttura realizzata su di un insieme di fili o “piste” che trasportano l'informazione, descrivendo
la locazione di memoria nella quale il dato è stato inviato o da cui il dato è stato recuperato.
Similmente al bus
dati, ogni filo in un
bus indirizzi trasporta
un singolo bit
d'informazione.
Tipologie Bus: bus indirizzi
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14. Architettura
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Il bus dati e ed il bus indirizzi sono indipendenti ed i progettisti dei chip possono ricorrere alla
dimensione ritenuta più opportuna in base alle proprie valutazioni, tenendo presente come chip con
bus dati ampi presentino bus indirizzi più grandi. Proprio la dimensione può fornire un'importante
informazione circa la potenza del chip, valutandola sui:
Bus dati
• Indica la capacità del
chip di spostare
l’informazione
Bus Indirizzi
• Indica la capacità del
chip in termini di
gestione memoria
Tipologie Bus: bus indirizzi
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15. Tipologie Bus: bus controlli
Architettura
Il bus controlli può essere inteso come un insieme di collegamenti il cui scopo è quello di
coordinare le attività di sistema. Tramite quest ultimo, infatti, la CPU può decidere a quale
componente assegnare una singola operazione evitando conflitti.
La memoria e tutti gli altri
componenti comunicano con la CPU
attraverso un unico BUS condiviso,
ciò significa che senza controllo della
CPU si creerebbero conflitti i collisioni.
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Esempio: selezione del componente
che scrive sul bus dati in un periodo di
tempo, indicare quale può leggere sul
bus indirizzi, ecc..
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16. Tipologie Bus: schema funzionale
Architettura
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UNITA’ DI
I/O
SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DEI BUS
CPU
MEMORIA
CENTRALE
BUS INDIRIZZI
BUS CONTROLLI
BUS DATI
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17. Meccanismi di funzionamento
Gestione ed utilizzo dati
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La maggior parte dei calcolatori moderni si dota, nella propria architettura, di due bus esterni:
• Bus di memoria per collegare CPU ed unità funzionali
• Bus di I/O per collegare CPU ed unità periferiche I/O
In ogni istante, e durante qualsiasi processo, soltanto una sola unità funzionale assume il controllo del bus,
decidendo quali operazione eseguire. Generalmente tale compito è assunto dalla CPU, ma non è esclusa la
cessione del ruolo, temporaneamente, ad altre unità funzionali secondo un preciso schema che svela
l’andamento per cicli di dati.
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18. Facoltà di Medicina e Chirurgia
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Transazioni bus e ruoli
Gestione ed utilizzo dati
In ogni transazione sul bus:
Un dispositivo prende il controllo del bus
Invia una richiesta (I/O) ad un secondo dispositivo
Svolta la richiesta, il bus viene liberato per un’altra
comunicazione.
I ruoli, nelle varie fasi, assumono i nomi di:
• Master: dispositivo che prende il controllo del bus,
inizia l’interazione
• Slave: dispositivo che risponde al master
Il ruolo di un dispositivo può cambiare nel tempo; un
dispositivo può comportarsi da master o da slave in
contesti differenti. Lo standard che definisce il bus deve
fornire le regole per gestire tali condizioni o vietarle.
Ruolo
Master
Ruolo
Slave
Operazione
conclusa.
Bus libero
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19. Autori
Daniela Di Petrillo
Ciro Lentano
Giovanni Rebbecchi
Vincenzo Palladino
Annadonata Sorrentino
Valeria Vignone
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