anamel
19 Feb 2005, 02:38 AM
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
هذه المقالة من موقع كتاب العرب http://www.arabsbook.com
في قسم الهاردوير
للعضو ahmedelhilaly
--------------------------
الفصل الرابع
خطوط النقل وفتحات التوسعة
4/1 نظام خطوط النقل ومواصفاته
خطوط نقل البيانات عبارة عن وسط ناقل له أكثر من مخرج عند نهايته ، ينقل إشارات كهربية (نبضية) بين المعالج وأجزاء الحاسب وملحقاته من خلال مجموعه توصيلات سلكية مطبوعة علي اللوحة الأم .
وقد أجريت محاولات لتوحيد الناقل وذلك بتحديد مواقع الخطوط بالنسبة لبعضها البعض ووظيفة كل خط والجهد الكهربي المنقول ومقدار السماحية في تذبذب هذا الجهد.
ويتصف نظام خطوط النقل بالمواصفات الآتية:
- يتكون من ثلاث مجموعات من الخطوط هي :
• مجموعه خطوط نقل البيانات
• مجموعه خطوط نقل العناوين (العنونة)
• مجموعه خطوط نقل التحكم
- يختلف عدد الأسلاك في كل مجموعة طبقا لنوع وإمكانات الحاسب
- تنصل الوحدات الملحقة بخطوط النقل عن طريق فتحات التوسعة
وبظهور المعالجات السريعة أصبحت خطوط نقل البيانات هي عنق زجاجة التصميم فتحول الاتجاه الى زيادة عددها -لزيادة كمية البيانات التي يتم إرسالها في زمن محدد -فتغيرت بالتالي فتحات التوسعة التى توصل عليها خطوط النقل
4/2 أنواع خطوط النقل
يوجد العديد من أنواع خطوط النقل نوجزها في الآتي :-
1- خطوط نقل بيانات المعالج
هي المسار الرئيسي الذي تمر به البيانات من والى المعالج الى ومن كل الشرائح المتصلة به . والغرض من هذه الخطوط هو نقل البيانات بأسرع ما يمكن ، لذلك فمعدل نقل بياناته أسرع من أي ناقل اَخرفي الحاسب . ويختلف عددها تبعا لنوع الاجهزة (من 8 خطوط في الحاسبات القديمة إلى 64 خط فى الحاسبات الحديثة وجاري تطويرها لتصل الى 256 خط)
2-خطوط نقل بيانات الذاكرة
وتستخدم لنقل المعلومات بين المعالج و الذاكرة RAM من خلال ما يسمي بشريحة حاكم النقل Bus Controller Chip . والمعلومات التي يتم نقلها من خلال هذا الناقل تكون بمعدل أبطأ من المعلومات التى تنقل علي ناقل بيانات المعالج لسببين هما:-
أولهما: أن ناقل الذاكرة له عدد خطوط نقل أقل من عدد خطوط المعالج
ثانيهما :أن شريحة الذاكرة لا تستطيع التعامل مع البيانات بنفس سرعة شريحة المعالج
3-خطوط نقل العناوين
من المعلوم لدينا أن الحاسب يقوم بإعطاء عنوان Address لكل جزء معلومات يتم وضعه في الذاكرة RAM ، ويكون هذا العنوان مرقما بالنظام الثنائي (النظام السداسي عشر) للوصول الى أي موضع فيها بسرعة كما أن لكل مكان فى الحاسب عنوان مستقل ووحيد .
ويعتبر ناقل العناوين جزء من ناقل المعالج حيث يرسل عليه المعالج العنوان الذي تجرى العمليات فيه ويراد التعامل معه بالقراءة أو الكتابة لتشغيله وتحقيق الاتصال معه فقط أي أن هذه الخطوط تعمل في اتجاه واحد فقط .
وتشبه عملية استخدام ناقل العناوين بعملية الاتصال بأرقام الهاتف المستخدم فى حياتنا اليومية ، فأذا كانت المجموعة تتكون من 3 خطوط مثلا ، نجد أن عدد الأماكن أو المواضع التي يتم الاتصال بها = 8 أماكن و عناوينها هي كالتالي : ( 000 ، 001 ، 010 ، 011 ، 100 ، 111 ، 110 ، 101 ) وهى عبارة عن عدد التباديل للنبضات الكهربية الممثلة للقيم الثنائية التي يمكن وضعها على ثلاثة خطوط ، ومنها نستنتج أن :
-عدد العناوين التي يمكن الاتصال بها بواسطة المعالج = (2)س
حيث س ... عدد خطوط نقل البيانات أو عدد أل bits المتاحة للعنوان
مثال:
- لو أن عدد خطوط نقل العناوين بعرض 8 خطوط / 8bits
تكون العناوين التي يمكن الوصول إليها = (2)8 = 256 عنوان
- ولو أن عدد خطوط النقل = 16 خط / 16 bits
تكون عدد العناوين التي تسمح بالوصول إليها = (2)16 = 256،16 عنوان.
وهى المقدرة الكلية لعنونة الذاكرة مع المعالج في هذه الحالة .
ومن ناحية أخرى نجد أن كمية البيانات التي يتم حفظها في العنوان الواحد يعتمد على تصميم الحاسب ، و بصفة عامة فان كل موضع يحتفظ بنفس كمية ال bits التي يستطيع الحاسب التعامل معها في المرة الواحدة والتي قد تكون مساوية ل (8 بت/ 16 بت/ 32 بت) في المرة الواحدة حسب قدرة المعالج . ففي أجهزة المعالج 80486sx يكون عدد خطوط العنونة = 24 خط عنونة وحجم الذاكرة المسموح بعنوانها في الذاكرة = 16 ميجابت أما في أجهزة المعالج 80486 يكون عدد خطوط العنونة = 32 خط عنونة
وحجم الذاكرة المسموح بعنونتها في الذاكرة = 4000 ميجابت .
نخلص من ذلك إلى أن عدد خطوط العنونة يختلف من جهاز إلى آخر حسب نوع المعالج وطبيعة تصميم اللوحة الام كما أن عددها يحدد حجم ذاكرة الجهاز.
4 -خطوط نقل التحكم
هي خطوط منفصلة لنقل أوامر التحكم ، تستخدم لتحديد اتجاه سريان البيانات على خطوط النقل ، فأحد هذه الخطوط إذا أرسل عليه المعالج نبضة كهربية إلى مكان ما فان النبضة الكهربية تفتح دوائر كهربية في هذا المكان لإرسال صورة من البيانات التي يحتويها هذا المكان / الموضع إلى المعالج و يسمى هذا الخط بخط القراءة read line ، وهناك خط آخر يسمى بخط الكتابة write line إذا أرسل عليه المعالج نبضة كهربية فان الدوائر الكهربية في هذا المكان يتم فتحها لاستقبال بيانات . وتتم عمليات القراءة و الكتابة من خلال حاكم النقل bus controller
4/3 تطور خطوط نقل بيانات المدخلات و المخرجات
نحتاج إلى ناقلات المخرجات و المدخلات لسببين :
أولهما:- استخدامها في اتصال الحاسب بالملحقات و الأطراف التي يتم توصيلها به
ثانيهما:- استخدامها في إضافة مكونات جديدة إلى الحاسب تساعد في زيادة إمكانياته مثل متحكمات مشغل القرص الصلب HDC و كروت الفيديو و الصوت و ذلك بتركيبها في فتحات التوسعة والتي يختلف عددها من جهاز إلى آخر . وفى السنوات الأخيرة تم تصميم العديد من هذه الناقلات لزيادة سرعة الإدخال و الإخراج وبالتالي الحصول على أعلى إمكانيات من الحاسب والتي يمكن الحصول عليها من خلال:-
- زيادة سرعة وحدة المعالجة المركزية CPU
- زيادة طلبات البرامج التي تنفذ
- زيادة متطلبات الفيديو
وجميعها تحتاج لناقل مدخلات ومخرجات أسرع ما يمكن.
وظلت أساليب النقل لفترة طويلة في الحاسب الشخصي تعمل على خطوط نقل سعة 8 بت (أي نقل بايت واحدة) في كل مره في أجهزةXT إلى أن ظهر المعالج 80286 المستخدم في الحاسب المتطور PC/ATمحتويا على 16 خط/16bitمما سمح بنقل عدد 2 بايت في المرة الواحدة ، فظهرت مشكلة استخدام الناقل 8 بيت وكان الحل هو تغيير فتحات التوسعة لتقبل بطاقات /كروت ذات 8بت/بطاقات أو كروت ذات 16 بت وسميت هذه الفتحات بما يسمى ممر AT bus وأصبحت المعيار القياسي وسمى باسم ISA وهو اختصار للعبارة Industry Standard Architecture . وبعد ظهور المعالجات 32 بت ظهرت مشكلة الناقل 16 bit ISA التي لا تستطيع العمل معها فظهرت ناقلات أخري تسمى MCA تمتاز بالسهولة في الاستخدام و التركيب . ثم ظهرت ناقلات EISA تعمل بكفاءة ناقل ISA و ناقل MCA معا .
4/4 أنواع ناقلات المدخلات والمخرجات
توجد أنواع عديدة من ناقلات المدخلات والمخرجات تختلف عن بعضها في سرعة وكمية البيانات التي تقوم بنقلها في زمن محدد والتي يمكن أن نوجزها فيما يأتي:-
1- ناقل ISA
يعتبر الناقل الأساسي والقياسي في كل الأنواع الحديثة من الحاسبات بالرغم من تطور وتقدم هذه الحاسبات وله 3 أنواع :
. ناقل : 8 bit ISA أقصى معدل نقل له 4MB/SEC
وفتحة التوسعة بها عدد (62) ملامس
. ناقل : 16 bit ISA أقصى معدل نقل له SE C/8 MB
وفتحة التوسعة بها عدد (62+36) ملامس
. ناقل 32 bit ISA: يتم استخدامها مع كروت الفيديو والذاكرة الممتدة للحصول
على إمكانيات و أداء أعلى للحاسب .
2- ناقل القناة الدقيقة MCA
كلمة MCA هي اختصار للعبارة Micro Channel Architecture
ويعتبر هذا الناقل اسهل في الاستخدام والتركيب وافضل في الكفاءة من الناقل ISA ولا يوجد أي تعارض conflict عند طلب أي وحدة متصلة بنفس الناقل نظرا لوجود جهاز يسمى ( CACP ) Central Arbitration Control Point يقوم بتنظيم الاتصال بينها وتنظيم العمل و إعطاء أولوية لكل وحدة على حدة حتى لا يتم احتكار الناقل لوحدة واحدة فقط .
وتوجد أنواع مختلفة من فتحات التوسعة MCA وهى :
. فتحات توسعة MCA 16 bit
. فتحات توسعة MCA 32 bit
. فتحات توسعة MCA video extension
وهى عبارة عن فتحات MCA العادية مضافا إليها ملامسات الفيديو لزيادة العرض ودرجة الوضوح وخاصة في دوائر VGA
3- ناقل EISA
كلمة EISAهي اختصار للعبارة Extended ISA
ويتميز هذا الناقل بما يلي :
. عرض الناقل : 32بت
. له كفاءة الناقل MCA والناقل ISA
. يضيف عدد (90تلامس جديد /55اشارة جديدة ) بدون تغيير في الشكل الخارجي للناقل
. معدل النقل : 8,33 MB/SEC
. يستخدم تكنولوجيا تسمى mastering bus لزيادة سرعة النظام وهى عبارة عن موائم ذو معالج خاص لتنفيذ العمليات بدون الاعتماد على المعالج الرئيسي –يوجد شريحة تسمى ISP ( اختصار Integrated System Peripheral ) تمكن Bus mastering
من التحكم في النظام –بصفة مؤقتة - مما يؤدى إلى زيادة السرعة .
4-الناقل المحلى Local bus
يقوم هذا الناقل بحل مشكلة بطء ناقلات المدخلات والمخرجات الثلاثة السابقة بالمقارنة بسر عات ناقلات المعالج والذاكرة .
وتقوم فكرة هذا الناقل على نقل جزء من slotted I/Oإلى مكان يمكن منه ملاحقة سرعة ناقل المعالج ويسمى هذا المكان بالناقل المحلى (الجزء المنقط في الشكل) . وكان أول ظهور لهذا الناقل عام 92 واستخدم مع كروت الفيديو
5- ناقلات VL-BUS
VL-BUS هي اختصار للعبارة VESA Local bus
وهى تعديل للناقل المحلى السابق . ويوفر هذا الناقل للذاكرة سرعة تماثل سرعة المعالج وأقصى معدل يوفره هذا الناقل هو (128-132) MB/SEC
ملحوظة : بطاقة 32 بت VL-BUS هي أطول أنواع البطاقات (8/16 بت)
6- ناقل PCI
كلمة PCI هي اختصار للعبارة Peripheral Component Interconnect (Interface)
وهو تعديل للناقل ISA,EISA ظهر عام 92 . وهو عبارة عن ناقل تم تركيبه بين المعالج وناقل المدخلات والمخرجات ويطلق عليه أيضا اسم Mezzanine حيث انه يضيف طبقة اخرى للناقل التقليدي للجهاز . ويتميز هذا الناقل بالآتي :
- سرعة نقل البيانات تصل إلي :
132 MB/ث فى المعالجات 32 بت
264 MB/ث فى المعالجات 64 بت
- يستخدم نفس ملامسات /تلامسات الناقل MCA القياسية
ملحوظة : بطاقة PCI قصيرة الطول لكن عدد الإبر يزيد عن جميع أنواع البطاقات الأخرى
7- ناقل PC MCIA
يستخدم هذا الناقل فى الاجهزة المفكرة LAP TOP ، ويمكن مع هذا الناقل إضافة كروت (ذاكرة إضافية –موديم –موائم SCSI-شبكة –الخ) حيث تركب فيه بطاقاتPCMCIA الخارجية من الخارج فى فتحات خاصة بها .
شريحة حاكم الناقل Bus Controller Chip
شريحة حاكم /تحكم الناقل عبارة عن دائرة منطقية Logic Circuit تنتج الأوامر والتحكم الزمني Timing Control في خطوط النقل ليتولى عملية تعامل المعالج مع باقي الأجزاء ، ويتم نقل البيانات والمعلومات من خلال ناقل المعالج الى ناقل الذاكرة مباشرة والعكس بدلا من مرورها خلال المعالج فى كل مرة .
ولاتمام عملية نقل البيانات فان المعالج بالتفاعل مع البرامج يستخدم خطوط العنونة للاتصال بالمكان /الموضع المراد نقل البيانات منه /إليه
مثال :- لو أراد المعالج نقل بيانات من الذاكرة فانه يولد نبضات كهربية تحدد عنوان المكان ويرسله على خطوط العنونة فتصل نبضات العنونة الى الذاكرة RAM فتبدأ الدوائر الإلكترونية فى التعرف على النبضات التى تحدد جزءا معينا من الذاكرة (العنوان) وتحدد نبضة التحكم التى تصل عن طريق خط التحكم نوع العملية المطلوبة (قراءة –كتابة ) . وعند وصول نبضة التحكم الى الموضع الذي تم الاتصال به فان دوائر الاستقبال /الإرسال تفتح لاستلام /لإرسال البيانات المرسلة /الى خطوط نقل البيانات (عملية كتابة / عملية قراءة ) .
4/5 مصادر النظام System Resources
هي شفرات مطلوبة لوحدات النظام حتى تتمكن من تحقيق الاتصال بينها من خلال الناقلات التى سبق شرحها فى هذا الفصل وأنواع المصادر هي :-
- عناوين I/O Port المدخلات والمخرجات
- أرقام IRQ
- قنوات DMA
- الذاكرة المستخدمة
وتختلف شفرة كل مصدر عن الآخر وكلما زادت إمكانيات الجهاز كلما زادت التعارض فى طلب هذه المصادر لذلك توجد مفاتيح للتحكم لازالتة على الكروت المختلفة التى تطلبه هذه المصادر
- عناوين I/O Port
كل منفذ (متتالي – متوازي ) له عنوان يخزن فى الذاكرة لاستخدامه فى الاتصال بين نظام التشغيل والجهاز المراد التوصيل به
- أرقام IRQ
IRQ عبارة عن قنوات ممثلة بأسلاك موجودة على اللوحة الأم يستخدم بواسطة آل H/W لتنبيه اللوحة الأم بضرورة تحقيق طلب معين Request
- قنواتDMA
كلمة DMA هي اختصار للعبارة Direct Memory Access
وتستخدم لزيادة سرعة اتصال الأجهزة والمشغلات التي ترسل وتستقبل على سر عات عالية مثل كروت الموديم التي تعمل مع الشبكات ولا تستخدم مع serial / parallel ports . ويمكن مشاركة عدة أجهزة منها في قناة واحدة ولكن يتم العمل مع واحدة منها فقط في وقت واحد وتوجد عدة أنواع من قنوات DMA هي كالتالي :-
• قنوات 8 bit bus DMA ISA مع ناقل ISA 8bit
توجد 4قنوات للنقل السريع بين الذاكرة و أجهزه I/O
( 3 قنوات منهم متاحة لفتحات التوسعة )
• قنوات ISA 16 bit DMA مع ناقل ISA 16 bit
توجد 8 قنوات DMA (7 قنوات منهم متاحة لفتحات التوسعة )
• قنوات EISA DMA مع ناقل EISA
توجد 3 أنواع من هذه القنوات ( 8,16,32 bit )
- الذاكرة المستخدمة
جميع الكروت المستخدمة بالحاسب تستخدم أجزاء مختلفة من الذاكرة مثل :
• كروت الفيديو
وتستخدم جزء من الذاكرة لتخزين الرسوم أو معلومات الحروف لإظهارها وتداولها فيما بعد ( video buffer) .
ومعظم موائمات ( VGA ,SVGA ) لها ذاكرة موجودة على الكارت ON-BOARD لزيادة سرعة تحديثها
• بعض كروت الموائمات
التي تستخدم جزء من الذاكرة لمتحكمات ROM BIOS كأماكن ضرورية للبرامج التي تتحكم في كيفية تشغيل هذه الكروت
4/6 فتحات التوسعة Expansion Slots
هي فتحات داخل صندوق الجهاز موجودة على اللوحة الأم وهي عبارة عن فتحات فارغة لا يوجد عليها سوى توصيلات للإشارة الكهربية .
وتستخدم فتحات التوسعة لتوصيل أي ملحقات أو إضافات لنظام الحاسب مثل الشاشة / الطابعة والأقراص المدمجة والموديم ( ما لم تكن هذه البطاقات مدمجة في صميم بنية اللوحة الأم ) وغيرها عن طريق وضع بطاقة إلكترونية / كارت في فتحة التوسعة . وتحتوي هذه البطاقة / هذا الكرت على مكونات تعمل على التوفيق Interface بين الوحدة الملحقة وبين الحاسب وتسمى البطاقات الإلكترونية / الكروت بأسماء مختلفة منها
- طبقا لطبيعة المهمة التي تقوم بها البطاقة
مثل بطاقة / كارت الموائم / الحاكم / الموفق
- طبقا لاسم الملحق المتصل بها
مثل بطاقة الشاشة / كرت الصوت
- حسب استخدامها
مثل بطاقة متعددة الاستعمال MULTI I/O
- طبقا لأطراف التوصيل
مثل بطاقة PCI / ISA أو غيرها
وتختلف عدد فتحات التوسعة وشكلها واسمها وعدد أطراف التوصيل بها على نوع الحاسب وجهة إنتاجه .
ففي الأجهزة الحديثة IBM AT تتواجد نوعيات مختلفة من هذه الفتحات منها :-
- فتحات قديمة من نوع ISA تعمل مع على معدل نقل بيانات (8 بت / 16 بت )
- فتحات موسعه لنقل البيانات بنظام VL-BUS تعمل على معدل نقل بيانات 32 بت
- فتحات توسعه لنقل البيانات تعمل على 64 بت PCI
كما تحتوي فتحة توسعه على أطراف توصيل منها
- خطوط نقل ( 8بت/ 16 بت / 32 بت /64 بت )
- خطوط نقل العناوين ( 20 /24 / 32 ) خط حسب تصميم اللوحة الام
- خطوط المقاطعة
- خطوط نقل التحكم ( للذاكرة / للقراءة والكتابة / للإدخال والإخراج )
- خطوط نقل التحكم ( للساعة – التوقيت – النتيجة )
- خطوط وصول مباشر للذاكرة DMA (3 خطوط )
- نبضة توقيت إنعاش الذاكرة
- مصادر التغذية الكهربية بار بعه مصادر جهد مستمر ثابت
( 5V / - 5V / 12 V / -12 V )
ويمكن زيادة عدد فتحات التوسعة بإضافة وحدة توسعة بها فتحات في إحدى فتحات التوسعة .
وتختلف فتحات التوسعة عن فتحات الارتقاء في أن فتحات الارتقاء هي أماكن تستخدم لإضافة مكون يسمح بزيادة قدرة المعالجة على الحاسب مثل أماكن إضافة معالج آخر على اللوحة الأم.
4/7 إزالة التعارض
قد يحدث تعارض من زيادة عدد كروت الموائمة التي تركب في الحاسب ، وبفرض عدم وجود ناقل يمنع هذا التعارض فالحل هو إزالة التعارض يدويا .
4/8 مظاهر التعارض
- عدم دقة البيانات المنقولة
- توقف متقطع للحاسب
- توقف كامل للحاسب
- الصوت الناتج من كارت الصوت غير سليم
- توقف مل الفأرة
- ظهور شوشرة على الشاشة
- طباعة أرقام أو رموز غير مفهومة على ورقة الطباعة
ويمكن إزالة التعارض يدويا بتغيير الـ setting الخاصة بكروت الموائمة ثم إعادة تشغيل الجهاز
---------------------------------------
السلام عليك ورحمة الله وبركاته
هذه المقالة من موقع كتاب العرب http://www.arabsbook.com
في قسم الهاردوير
للعضو ahmedelhilaly
--------------------------
الفصل الرابع
خطوط النقل وفتحات التوسعة
4/1 نظام خطوط النقل ومواصفاته
خطوط نقل البيانات عبارة عن وسط ناقل له أكثر من مخرج عند نهايته ، ينقل إشارات كهربية (نبضية) بين المعالج وأجزاء الحاسب وملحقاته من خلال مجموعه توصيلات سلكية مطبوعة علي اللوحة الأم .
وقد أجريت محاولات لتوحيد الناقل وذلك بتحديد مواقع الخطوط بالنسبة لبعضها البعض ووظيفة كل خط والجهد الكهربي المنقول ومقدار السماحية في تذبذب هذا الجهد.
ويتصف نظام خطوط النقل بالمواصفات الآتية:
- يتكون من ثلاث مجموعات من الخطوط هي :
• مجموعه خطوط نقل البيانات
• مجموعه خطوط نقل العناوين (العنونة)
• مجموعه خطوط نقل التحكم
- يختلف عدد الأسلاك في كل مجموعة طبقا لنوع وإمكانات الحاسب
- تنصل الوحدات الملحقة بخطوط النقل عن طريق فتحات التوسعة
وبظهور المعالجات السريعة أصبحت خطوط نقل البيانات هي عنق زجاجة التصميم فتحول الاتجاه الى زيادة عددها -لزيادة كمية البيانات التي يتم إرسالها في زمن محدد -فتغيرت بالتالي فتحات التوسعة التى توصل عليها خطوط النقل
4/2 أنواع خطوط النقل
يوجد العديد من أنواع خطوط النقل نوجزها في الآتي :-
1- خطوط نقل بيانات المعالج
هي المسار الرئيسي الذي تمر به البيانات من والى المعالج الى ومن كل الشرائح المتصلة به . والغرض من هذه الخطوط هو نقل البيانات بأسرع ما يمكن ، لذلك فمعدل نقل بياناته أسرع من أي ناقل اَخرفي الحاسب . ويختلف عددها تبعا لنوع الاجهزة (من 8 خطوط في الحاسبات القديمة إلى 64 خط فى الحاسبات الحديثة وجاري تطويرها لتصل الى 256 خط)
2-خطوط نقل بيانات الذاكرة
وتستخدم لنقل المعلومات بين المعالج و الذاكرة RAM من خلال ما يسمي بشريحة حاكم النقل Bus Controller Chip . والمعلومات التي يتم نقلها من خلال هذا الناقل تكون بمعدل أبطأ من المعلومات التى تنقل علي ناقل بيانات المعالج لسببين هما:-
أولهما: أن ناقل الذاكرة له عدد خطوط نقل أقل من عدد خطوط المعالج
ثانيهما :أن شريحة الذاكرة لا تستطيع التعامل مع البيانات بنفس سرعة شريحة المعالج
3-خطوط نقل العناوين
من المعلوم لدينا أن الحاسب يقوم بإعطاء عنوان Address لكل جزء معلومات يتم وضعه في الذاكرة RAM ، ويكون هذا العنوان مرقما بالنظام الثنائي (النظام السداسي عشر) للوصول الى أي موضع فيها بسرعة كما أن لكل مكان فى الحاسب عنوان مستقل ووحيد .
ويعتبر ناقل العناوين جزء من ناقل المعالج حيث يرسل عليه المعالج العنوان الذي تجرى العمليات فيه ويراد التعامل معه بالقراءة أو الكتابة لتشغيله وتحقيق الاتصال معه فقط أي أن هذه الخطوط تعمل في اتجاه واحد فقط .
وتشبه عملية استخدام ناقل العناوين بعملية الاتصال بأرقام الهاتف المستخدم فى حياتنا اليومية ، فأذا كانت المجموعة تتكون من 3 خطوط مثلا ، نجد أن عدد الأماكن أو المواضع التي يتم الاتصال بها = 8 أماكن و عناوينها هي كالتالي : ( 000 ، 001 ، 010 ، 011 ، 100 ، 111 ، 110 ، 101 ) وهى عبارة عن عدد التباديل للنبضات الكهربية الممثلة للقيم الثنائية التي يمكن وضعها على ثلاثة خطوط ، ومنها نستنتج أن :
-عدد العناوين التي يمكن الاتصال بها بواسطة المعالج = (2)س
حيث س ... عدد خطوط نقل البيانات أو عدد أل bits المتاحة للعنوان
مثال:
- لو أن عدد خطوط نقل العناوين بعرض 8 خطوط / 8bits
تكون العناوين التي يمكن الوصول إليها = (2)8 = 256 عنوان
- ولو أن عدد خطوط النقل = 16 خط / 16 bits
تكون عدد العناوين التي تسمح بالوصول إليها = (2)16 = 256،16 عنوان.
وهى المقدرة الكلية لعنونة الذاكرة مع المعالج في هذه الحالة .
ومن ناحية أخرى نجد أن كمية البيانات التي يتم حفظها في العنوان الواحد يعتمد على تصميم الحاسب ، و بصفة عامة فان كل موضع يحتفظ بنفس كمية ال bits التي يستطيع الحاسب التعامل معها في المرة الواحدة والتي قد تكون مساوية ل (8 بت/ 16 بت/ 32 بت) في المرة الواحدة حسب قدرة المعالج . ففي أجهزة المعالج 80486sx يكون عدد خطوط العنونة = 24 خط عنونة وحجم الذاكرة المسموح بعنوانها في الذاكرة = 16 ميجابت أما في أجهزة المعالج 80486 يكون عدد خطوط العنونة = 32 خط عنونة
وحجم الذاكرة المسموح بعنونتها في الذاكرة = 4000 ميجابت .
نخلص من ذلك إلى أن عدد خطوط العنونة يختلف من جهاز إلى آخر حسب نوع المعالج وطبيعة تصميم اللوحة الام كما أن عددها يحدد حجم ذاكرة الجهاز.
4 -خطوط نقل التحكم
هي خطوط منفصلة لنقل أوامر التحكم ، تستخدم لتحديد اتجاه سريان البيانات على خطوط النقل ، فأحد هذه الخطوط إذا أرسل عليه المعالج نبضة كهربية إلى مكان ما فان النبضة الكهربية تفتح دوائر كهربية في هذا المكان لإرسال صورة من البيانات التي يحتويها هذا المكان / الموضع إلى المعالج و يسمى هذا الخط بخط القراءة read line ، وهناك خط آخر يسمى بخط الكتابة write line إذا أرسل عليه المعالج نبضة كهربية فان الدوائر الكهربية في هذا المكان يتم فتحها لاستقبال بيانات . وتتم عمليات القراءة و الكتابة من خلال حاكم النقل bus controller
4/3 تطور خطوط نقل بيانات المدخلات و المخرجات
نحتاج إلى ناقلات المخرجات و المدخلات لسببين :
أولهما:- استخدامها في اتصال الحاسب بالملحقات و الأطراف التي يتم توصيلها به
ثانيهما:- استخدامها في إضافة مكونات جديدة إلى الحاسب تساعد في زيادة إمكانياته مثل متحكمات مشغل القرص الصلب HDC و كروت الفيديو و الصوت و ذلك بتركيبها في فتحات التوسعة والتي يختلف عددها من جهاز إلى آخر . وفى السنوات الأخيرة تم تصميم العديد من هذه الناقلات لزيادة سرعة الإدخال و الإخراج وبالتالي الحصول على أعلى إمكانيات من الحاسب والتي يمكن الحصول عليها من خلال:-
- زيادة سرعة وحدة المعالجة المركزية CPU
- زيادة طلبات البرامج التي تنفذ
- زيادة متطلبات الفيديو
وجميعها تحتاج لناقل مدخلات ومخرجات أسرع ما يمكن.
وظلت أساليب النقل لفترة طويلة في الحاسب الشخصي تعمل على خطوط نقل سعة 8 بت (أي نقل بايت واحدة) في كل مره في أجهزةXT إلى أن ظهر المعالج 80286 المستخدم في الحاسب المتطور PC/ATمحتويا على 16 خط/16bitمما سمح بنقل عدد 2 بايت في المرة الواحدة ، فظهرت مشكلة استخدام الناقل 8 بيت وكان الحل هو تغيير فتحات التوسعة لتقبل بطاقات /كروت ذات 8بت/بطاقات أو كروت ذات 16 بت وسميت هذه الفتحات بما يسمى ممر AT bus وأصبحت المعيار القياسي وسمى باسم ISA وهو اختصار للعبارة Industry Standard Architecture . وبعد ظهور المعالجات 32 بت ظهرت مشكلة الناقل 16 bit ISA التي لا تستطيع العمل معها فظهرت ناقلات أخري تسمى MCA تمتاز بالسهولة في الاستخدام و التركيب . ثم ظهرت ناقلات EISA تعمل بكفاءة ناقل ISA و ناقل MCA معا .
4/4 أنواع ناقلات المدخلات والمخرجات
توجد أنواع عديدة من ناقلات المدخلات والمخرجات تختلف عن بعضها في سرعة وكمية البيانات التي تقوم بنقلها في زمن محدد والتي يمكن أن نوجزها فيما يأتي:-
1- ناقل ISA
يعتبر الناقل الأساسي والقياسي في كل الأنواع الحديثة من الحاسبات بالرغم من تطور وتقدم هذه الحاسبات وله 3 أنواع :
. ناقل : 8 bit ISA أقصى معدل نقل له 4MB/SEC
وفتحة التوسعة بها عدد (62) ملامس
. ناقل : 16 bit ISA أقصى معدل نقل له SE C/8 MB
وفتحة التوسعة بها عدد (62+36) ملامس
. ناقل 32 bit ISA: يتم استخدامها مع كروت الفيديو والذاكرة الممتدة للحصول
على إمكانيات و أداء أعلى للحاسب .
2- ناقل القناة الدقيقة MCA
كلمة MCA هي اختصار للعبارة Micro Channel Architecture
ويعتبر هذا الناقل اسهل في الاستخدام والتركيب وافضل في الكفاءة من الناقل ISA ولا يوجد أي تعارض conflict عند طلب أي وحدة متصلة بنفس الناقل نظرا لوجود جهاز يسمى ( CACP ) Central Arbitration Control Point يقوم بتنظيم الاتصال بينها وتنظيم العمل و إعطاء أولوية لكل وحدة على حدة حتى لا يتم احتكار الناقل لوحدة واحدة فقط .
وتوجد أنواع مختلفة من فتحات التوسعة MCA وهى :
. فتحات توسعة MCA 16 bit
. فتحات توسعة MCA 32 bit
. فتحات توسعة MCA video extension
وهى عبارة عن فتحات MCA العادية مضافا إليها ملامسات الفيديو لزيادة العرض ودرجة الوضوح وخاصة في دوائر VGA
3- ناقل EISA
كلمة EISAهي اختصار للعبارة Extended ISA
ويتميز هذا الناقل بما يلي :
. عرض الناقل : 32بت
. له كفاءة الناقل MCA والناقل ISA
. يضيف عدد (90تلامس جديد /55اشارة جديدة ) بدون تغيير في الشكل الخارجي للناقل
. معدل النقل : 8,33 MB/SEC
. يستخدم تكنولوجيا تسمى mastering bus لزيادة سرعة النظام وهى عبارة عن موائم ذو معالج خاص لتنفيذ العمليات بدون الاعتماد على المعالج الرئيسي –يوجد شريحة تسمى ISP ( اختصار Integrated System Peripheral ) تمكن Bus mastering
من التحكم في النظام –بصفة مؤقتة - مما يؤدى إلى زيادة السرعة .
4-الناقل المحلى Local bus
يقوم هذا الناقل بحل مشكلة بطء ناقلات المدخلات والمخرجات الثلاثة السابقة بالمقارنة بسر عات ناقلات المعالج والذاكرة .
وتقوم فكرة هذا الناقل على نقل جزء من slotted I/Oإلى مكان يمكن منه ملاحقة سرعة ناقل المعالج ويسمى هذا المكان بالناقل المحلى (الجزء المنقط في الشكل) . وكان أول ظهور لهذا الناقل عام 92 واستخدم مع كروت الفيديو
5- ناقلات VL-BUS
VL-BUS هي اختصار للعبارة VESA Local bus
وهى تعديل للناقل المحلى السابق . ويوفر هذا الناقل للذاكرة سرعة تماثل سرعة المعالج وأقصى معدل يوفره هذا الناقل هو (128-132) MB/SEC
ملحوظة : بطاقة 32 بت VL-BUS هي أطول أنواع البطاقات (8/16 بت)
6- ناقل PCI
كلمة PCI هي اختصار للعبارة Peripheral Component Interconnect (Interface)
وهو تعديل للناقل ISA,EISA ظهر عام 92 . وهو عبارة عن ناقل تم تركيبه بين المعالج وناقل المدخلات والمخرجات ويطلق عليه أيضا اسم Mezzanine حيث انه يضيف طبقة اخرى للناقل التقليدي للجهاز . ويتميز هذا الناقل بالآتي :
- سرعة نقل البيانات تصل إلي :
132 MB/ث فى المعالجات 32 بت
264 MB/ث فى المعالجات 64 بت
- يستخدم نفس ملامسات /تلامسات الناقل MCA القياسية
ملحوظة : بطاقة PCI قصيرة الطول لكن عدد الإبر يزيد عن جميع أنواع البطاقات الأخرى
7- ناقل PC MCIA
يستخدم هذا الناقل فى الاجهزة المفكرة LAP TOP ، ويمكن مع هذا الناقل إضافة كروت (ذاكرة إضافية –موديم –موائم SCSI-شبكة –الخ) حيث تركب فيه بطاقاتPCMCIA الخارجية من الخارج فى فتحات خاصة بها .
شريحة حاكم الناقل Bus Controller Chip
شريحة حاكم /تحكم الناقل عبارة عن دائرة منطقية Logic Circuit تنتج الأوامر والتحكم الزمني Timing Control في خطوط النقل ليتولى عملية تعامل المعالج مع باقي الأجزاء ، ويتم نقل البيانات والمعلومات من خلال ناقل المعالج الى ناقل الذاكرة مباشرة والعكس بدلا من مرورها خلال المعالج فى كل مرة .
ولاتمام عملية نقل البيانات فان المعالج بالتفاعل مع البرامج يستخدم خطوط العنونة للاتصال بالمكان /الموضع المراد نقل البيانات منه /إليه
مثال :- لو أراد المعالج نقل بيانات من الذاكرة فانه يولد نبضات كهربية تحدد عنوان المكان ويرسله على خطوط العنونة فتصل نبضات العنونة الى الذاكرة RAM فتبدأ الدوائر الإلكترونية فى التعرف على النبضات التى تحدد جزءا معينا من الذاكرة (العنوان) وتحدد نبضة التحكم التى تصل عن طريق خط التحكم نوع العملية المطلوبة (قراءة –كتابة ) . وعند وصول نبضة التحكم الى الموضع الذي تم الاتصال به فان دوائر الاستقبال /الإرسال تفتح لاستلام /لإرسال البيانات المرسلة /الى خطوط نقل البيانات (عملية كتابة / عملية قراءة ) .
4/5 مصادر النظام System Resources
هي شفرات مطلوبة لوحدات النظام حتى تتمكن من تحقيق الاتصال بينها من خلال الناقلات التى سبق شرحها فى هذا الفصل وأنواع المصادر هي :-
- عناوين I/O Port المدخلات والمخرجات
- أرقام IRQ
- قنوات DMA
- الذاكرة المستخدمة
وتختلف شفرة كل مصدر عن الآخر وكلما زادت إمكانيات الجهاز كلما زادت التعارض فى طلب هذه المصادر لذلك توجد مفاتيح للتحكم لازالتة على الكروت المختلفة التى تطلبه هذه المصادر
- عناوين I/O Port
كل منفذ (متتالي – متوازي ) له عنوان يخزن فى الذاكرة لاستخدامه فى الاتصال بين نظام التشغيل والجهاز المراد التوصيل به
- أرقام IRQ
IRQ عبارة عن قنوات ممثلة بأسلاك موجودة على اللوحة الأم يستخدم بواسطة آل H/W لتنبيه اللوحة الأم بضرورة تحقيق طلب معين Request
- قنواتDMA
كلمة DMA هي اختصار للعبارة Direct Memory Access
وتستخدم لزيادة سرعة اتصال الأجهزة والمشغلات التي ترسل وتستقبل على سر عات عالية مثل كروت الموديم التي تعمل مع الشبكات ولا تستخدم مع serial / parallel ports . ويمكن مشاركة عدة أجهزة منها في قناة واحدة ولكن يتم العمل مع واحدة منها فقط في وقت واحد وتوجد عدة أنواع من قنوات DMA هي كالتالي :-
• قنوات 8 bit bus DMA ISA مع ناقل ISA 8bit
توجد 4قنوات للنقل السريع بين الذاكرة و أجهزه I/O
( 3 قنوات منهم متاحة لفتحات التوسعة )
• قنوات ISA 16 bit DMA مع ناقل ISA 16 bit
توجد 8 قنوات DMA (7 قنوات منهم متاحة لفتحات التوسعة )
• قنوات EISA DMA مع ناقل EISA
توجد 3 أنواع من هذه القنوات ( 8,16,32 bit )
- الذاكرة المستخدمة
جميع الكروت المستخدمة بالحاسب تستخدم أجزاء مختلفة من الذاكرة مثل :
• كروت الفيديو
وتستخدم جزء من الذاكرة لتخزين الرسوم أو معلومات الحروف لإظهارها وتداولها فيما بعد ( video buffer) .
ومعظم موائمات ( VGA ,SVGA ) لها ذاكرة موجودة على الكارت ON-BOARD لزيادة سرعة تحديثها
• بعض كروت الموائمات
التي تستخدم جزء من الذاكرة لمتحكمات ROM BIOS كأماكن ضرورية للبرامج التي تتحكم في كيفية تشغيل هذه الكروت
4/6 فتحات التوسعة Expansion Slots
هي فتحات داخل صندوق الجهاز موجودة على اللوحة الأم وهي عبارة عن فتحات فارغة لا يوجد عليها سوى توصيلات للإشارة الكهربية .
وتستخدم فتحات التوسعة لتوصيل أي ملحقات أو إضافات لنظام الحاسب مثل الشاشة / الطابعة والأقراص المدمجة والموديم ( ما لم تكن هذه البطاقات مدمجة في صميم بنية اللوحة الأم ) وغيرها عن طريق وضع بطاقة إلكترونية / كارت في فتحة التوسعة . وتحتوي هذه البطاقة / هذا الكرت على مكونات تعمل على التوفيق Interface بين الوحدة الملحقة وبين الحاسب وتسمى البطاقات الإلكترونية / الكروت بأسماء مختلفة منها
- طبقا لطبيعة المهمة التي تقوم بها البطاقة
مثل بطاقة / كارت الموائم / الحاكم / الموفق
- طبقا لاسم الملحق المتصل بها
مثل بطاقة الشاشة / كرت الصوت
- حسب استخدامها
مثل بطاقة متعددة الاستعمال MULTI I/O
- طبقا لأطراف التوصيل
مثل بطاقة PCI / ISA أو غيرها
وتختلف عدد فتحات التوسعة وشكلها واسمها وعدد أطراف التوصيل بها على نوع الحاسب وجهة إنتاجه .
ففي الأجهزة الحديثة IBM AT تتواجد نوعيات مختلفة من هذه الفتحات منها :-
- فتحات قديمة من نوع ISA تعمل مع على معدل نقل بيانات (8 بت / 16 بت )
- فتحات موسعه لنقل البيانات بنظام VL-BUS تعمل على معدل نقل بيانات 32 بت
- فتحات توسعه لنقل البيانات تعمل على 64 بت PCI
كما تحتوي فتحة توسعه على أطراف توصيل منها
- خطوط نقل ( 8بت/ 16 بت / 32 بت /64 بت )
- خطوط نقل العناوين ( 20 /24 / 32 ) خط حسب تصميم اللوحة الام
- خطوط المقاطعة
- خطوط نقل التحكم ( للذاكرة / للقراءة والكتابة / للإدخال والإخراج )
- خطوط نقل التحكم ( للساعة – التوقيت – النتيجة )
- خطوط وصول مباشر للذاكرة DMA (3 خطوط )
- نبضة توقيت إنعاش الذاكرة
- مصادر التغذية الكهربية بار بعه مصادر جهد مستمر ثابت
( 5V / - 5V / 12 V / -12 V )
ويمكن زيادة عدد فتحات التوسعة بإضافة وحدة توسعة بها فتحات في إحدى فتحات التوسعة .
وتختلف فتحات التوسعة عن فتحات الارتقاء في أن فتحات الارتقاء هي أماكن تستخدم لإضافة مكون يسمح بزيادة قدرة المعالجة على الحاسب مثل أماكن إضافة معالج آخر على اللوحة الأم.
4/7 إزالة التعارض
قد يحدث تعارض من زيادة عدد كروت الموائمة التي تركب في الحاسب ، وبفرض عدم وجود ناقل يمنع هذا التعارض فالحل هو إزالة التعارض يدويا .
4/8 مظاهر التعارض
- عدم دقة البيانات المنقولة
- توقف متقطع للحاسب
- توقف كامل للحاسب
- الصوت الناتج من كارت الصوت غير سليم
- توقف مل الفأرة
- ظهور شوشرة على الشاشة
- طباعة أرقام أو رموز غير مفهومة على ورقة الطباعة
ويمكن إزالة التعارض يدويا بتغيير الـ setting الخاصة بكروت الموائمة ثم إعادة تشغيل الجهاز
---------------------------------------
السلام عليك ورحمة الله وبركاته