Interfaces et bus · – Multiplexage temporel du bus : une partie des fils transportent alternativement des données ou des adresses (AD0-AD15) CPU CPU A0 A0 AD0 D0 A3 A19 AD15 D15

Architecture des machines 2004-2005 Joëlle Delacroix 1

Interfaces et bus


Processeur Central

Hor

loge

Cache Niveau 2

CachesNiveau 1

SCSI Ethernet

Bus

P

CI

33

MH

z

Bus

IS

A8

MH

Z

Réseau

Réseau

Car

te p

aral

lèle

Car

te sé

rie Modem RTC

Slots d’extension

Pont

PCI/ISA

Ports USB

ProcesseurGraphique

Mémoire Locale

Pont

PC

I

Bus

AG

P

Mémoire Centrale

100 MHZ

66 MH

Z

Disques IDE


Caractéristiques d’un bus

• Bus : ensemble de fils reliant différents composants

• Caractéristiques :– Largeur du bus : nombre de bits que le bus peut véhiculer en parallèle

– Multiplexage temporel du bus : une partie des fils transportent alternativement des données ou des adresses (AD0-AD15)

CPUCPU

AD0A0 A0D0

A3

AD15A19D15

Mots de 16 bits : AD0-AD15Adresse de 20 bits : AD0-AD15-A0-A3Largeur 20 fils

Mots de 16 bitsAdresse de 20 bitsLargeur 36 fils



• Caractéristiques :

– Débit du bus ou bande passante : nombre d’octets véhiculés par seconde exprimés en Moctets/s

– Cadencement du bus : bus synchrones ou bus asynchrones

• Bus synchrone : dispose d’un horloge propre qui définit le cycle du bus. Les échanges s’effectuent en un nombre entier de cycle de bus.Exemple : F = 66 MHz, cycle = 15 ns.

• Bus asynchone : il n’y a pas d’horloge associée au bus. Les dispositifs dialoguent par le biais de signaux de disponibilité (protocole de la poignée de main handskake)



• Caractéristiques :– Protocole de gestion de bus

Le bus est une ressource partagée entre différents éléments. Un protocole d’arbitrage détermine à un moment donné qui peut prendre possession du bus et devenir le maître.

– Exemple : Bus SCSI (Small computer System Interface)

SCSI ID3

SCSI ID2

SCSI ID1

Arbitre de bus

BR BRBG

Le dispositif de plus fort identifiant voulant émettre obtient le busBR : bus request

BG : bus granted



• Caractéristiques :– Topologie du bus. Elle désigne la configuration du bus et la manière

dont les unités lui sont raccordées.

– Exemples:

AnneauEtoile Bus



type fréquence largeur débit divers

Bus ISA(Industry standard architecture)

synchrone 8,33 MHZ 16 bits 16,7 Mo/s Périphériques lents

Bus PCI(Peripheralcomputer

interface)

synchrone 33 ou 66 MHZ

32 ou 64 bits

132, 264 ou 528 Mo/s

Multiplexé.Périphériques avec des débits plus importants(carte vidéo, carte réseau, etc)Plug and Play

Bus AGP(Advanced graphicport)

synchrone 66 MHZ 32 bits 266 Mo/s528 Mo/s

PCI amélioréDédié au traitement graphique

Bus SCSI(Small computer System Interface)

synchrone 10 à 40 Mhz

8 à 16 bits 40 à 80 Mo/s

7 à 31 périphériques selon la version


Caractéristiques d’un busLes ponts nord et sud

• Deux circuits permettent la gestion et l’interconnexion des bus :

– Pont Nord ou pont PCI : interconnecte le processeur, la mémoire centrale, le bus AGP et le bus PCI;

– Pont Sud ou pont PCI/ISA : interconnecte le bus PCI et le bus ISA, pilote les interfaces séries, parallèles, les disques IDE et les ports USB.


Communication entre deux ordinateurs distantsau travers d’une liaison série

Processeur Central

Hor

loge

Cache Niveau 2

CachesNiveau 1

M M U

SCSI Ethernet

Bus

P

CI

Bus

IS

A

RéseauRTC

Modem RTC(ETCD : équipement terminal de circuit de données)

Slots d’extension

Pont

PCI/ISA

Ports USB

ProcesseurGraphique

Mémoire Locale

Pont

PC

I

Bus

AG

P

Mémoire Centrale

U A

R T

Connecteurs V 24C

hips

et A

GP

(ETTD : équipement terminal de traitement de données)

Protocole RS232

PiloteComposer n°téléphone modem distantAttendre acceptation modem distantÉchanger données


Réception

Transmission.

ValiderInterruptions

Statut ligne

Ident.Interruption

Diviseur

Contrôle ligne

Contrôle Modem

Statut Modem

Logiquecommunication

Réceptionà décalage

Transmissionà décalage

Logiqued’interruption

INTR

RTSDTRCTSDSRRSLDRI

Donnée reçue

Donnée transmise

U A R T (universal Asynchronous Receiver Transmitter)

18

BUS


Connecteur V.24signal broche te

rre

contrôle données de vers

terre de protection 1 X

terre de signalisation

7 X

émission de données

2 X ETTD ETCD

réception de données

3 X ETCD ETTD

demande pour émettre RTS

4 X ETTD ETCD

prêt à émettre CTS 5 X ETCD ETTD

poste de données prêt DSR

6 X ETCD ETTD

terminal de données prêt DTR

20 X ETTD ETCD

indicateur d’appel 22 X ETCD ETTD

détection de signal 8 X ETCD ETTD

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14


demande pour émettre RTS

prêt à émettre CTS

poste de données prêt DSR

terminal de données prêt DTR

Protocole RS232

Emission Réception

DTR

DSR

RTS

CTS

Données

E T

T D

E T

C D

DTR

DonnéesE T

T D

E T

C D


Interfaçage contrôleur/périphérique disque

• Rôle : gérer les échanges de données et leur encodage entre le disque et le processeur

• Différents types de contrôleurs

IDE (Integraded Drive Electronic) Disque de 20 à 528 MoTransfert à 8,3 Mo/s

EIDE (ATA-2, Fast ATA 2)

> 500 Mo, 13.3 Mo/s

Ultra-ATA/33 33,3 Mo/s

Ultra-ATA/66 66.6 Mo/s

SCSI De 80 Mo/s à 160 Mo/s



plateau

Face : 20 à 1500 pistes

Piste : ensemble de secteurs (4 à 32)

Adresse d'un secteur : n°face, n°cylindre,n°secteurbloc : ensemble de secteurs : unité de transfert

avec la mémoire

Cylindre : ensemble des pistes accessibles sans déplacement des têtes

Bloc : n secteurs

Secteur : plus petite unité d'information accessible32 à 4096 octets

512



mise en route, initialisationn° secteur sélectionnén° cylindre sélectionné

n° face sélectionnéeordre de lecture

horlogeordre d'écriture

donnéesindicateurs d'états (prêt, occupé, erreurs ...)

indicateur début de pisteindicateur début de secteur

Contrôleur

Unitéde

disque


BUS USB (Universal Serial Bus)

• Né de la volonté de simplifier la manipulation des connecteurs, et de généraliser la reconnaissance automatique des dispositifs connectés.

• Caractéristiques :– Débit au plus 12 Mbits/s (version 1.1) ; 480Mbits (USB 2.0)– Bus série;– Gère de 1 à 127 périphériques.

• Cablage


BUS USB• Un système USB est composé de trois

composants :– Un hôte USB (l’ordinateur en général) ;– Une interconnexion USB formée de

l’ensemble des connecteurs aux unités et concentrateurs (127 au plus);

– Des unités USB.

• Sa topologie est un arbre :– Un nœud est un concentrateur (hub);– Une feuille est une unité USB;– Chaque unité à une adresse unique,

l’adresse 0 est pour l’Hôte racine de l’arbre.

• Un concentrateur dispose :– Un port amont pour le connecter à la

racine– Un ou plusieurs ports aval pour le relier

aux unités USB;– Détecte automatique les connexions et

déconnexions sur ses ports aval;– Contient un contrôleur (registres

d’interface pour la communication avec l’hôte) et un répéteur.


BUS USB : protocole

• Le bus a un maître unique : l’hôte. Ce maître initie toutes les transactions sur le bus. Il scrute les différents ports de l’arborescence à un rythme régulier (ms)

• Les concentrateurs et unités USB disposent de registres (appelésterminaisons) pour stocker les informations à destination ou en provenance de l’hôte :

– Terminaison de données– Terminaison de contrôle– Terminaison d’interruptions

• Le dialogue (transaction) sur le bus est régi par un protocole.


BUS USB : protocole

• Le bus a un maître unique : l’hôte. Ce maître initie toutes les transactions sur le bus. Il scrute les différents ports de l’arborescence à un rythme régulier (ms)

• Les concentrateurs et unités USB disposent de registres (appelésterminaisons) pour stocker les informations à destination ou en provenance de l’hôte :

– Terminaison de données– Terminaison de contrôle– Terminaison d’interruptions

• Le dialogue (transaction) sur le bus est régi par un protocole.


BUS USB : protocole

• Le protocole s’appuie sur l’échange d’un ensemble de paquets groupés dans des trames:

Paquets de commandes

SOF Début de trame.

IN Paquet d’interrogation d’un périphérique

OUT Paquet d’émission vers le périphérique

SETUP Paquet d’initialisation

Paquets de données DATA Contiennent les données (8 octets max)

Paquets d’acquittement

ACK Transmission OK

NACK Transmission NOK

STALL Attente, périphérique occupé


BUS USB : protocole

• Exemple 1 : Identification d’un nouveau périphérique.

• On appelle énumération le processus de détection d’un nouvel appareil. Ce processus comporte les étapes suivantes initialisées par l’hôte:

– Détection de la connexion via les résistances de l’appareil liées aux fils de données;

– Emission d’une commande RESET mettant l’appareil dans l’état par défaut (l’appareil répond à l’adresse 0).

– Assignation d’une adresse à l’appareil (numéro entre 1 et 127);

– Demande du descripteur d’appareil;

– Chargement d’un pilote pour le périphérique identifié.


BUS USB : protocole

• Exemple 1 : Identification d’un nouveau périphérique (lecture du descripteur d’appareil) .

PériphériqueHôte

SOF SOF SOF

Demande d’identification au périphériqueSOF SYN DATA demande descripteur d’appareil CRC

Lecture du périphérique pour récupérer le paquet d’identificationSOF SYN IN ADDR CRC

Validation de la demandeSYN ACK


Réponse envoi du descripteurSYN DATA descripteur CRC


BUS USB : protocole

• Exemple 2 : Lecture de données depuis un périphérique (appareil photo)

Hôte Périphérique

SOF SOF SOF

Lecture du périphérique SOF SYN IN ADDR CRC


Réponse envoi du descripteurSYN DATA données CRC


BUS USB : protocole

• Exemple 3 : Envoi de données vers un périphérique (imprimante)


SOF SOF SOF

Lecture du périphérique SOF SYN OUT ADDR données CRC



BUS USB : protocole

• Exemple 4 : Relevé d’interruption en provenance d’un périphérique

• Un descripteur de terminaison est associé à la terminaison d’interruption. Il spécifie le rythme avec lequel le relevé d’interruption doit être fait.


SOF SOF SOF

Lecture du périphérique SOF SYN IN ADDR CRC


Réponse envoi des données d’interruptionSYN DATA données IRQCRC

Documents

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