Tehnični pregled: Različni tipi vodil v našem računalniku

Uvod

Vodila lahko v grobem razdelimo na notranja in zunanja vodila. Notranja vodila povezujejo komponente, ki so na sami matični plošči (procesor, pomnilnik), zunanja pa skrbijo za ostale naprave, ki se vstavijo ali priključijo na matično ploščo. Vodila delimo tudi po tipu prenosa in sicer na paralelna (podatke prenašamo po več vzporednih žicah) in na serijska (podatke prenašamo v serijski bitni obliki) ter po načinu sinhrona (čas prenosa je vedno enak) in asinhrona (čas prenosa ni vnaprej določen). Trend v računalniški industriji je odpravljanje zunanjih povezav in čimvečja integracija vodil na sami matični plošči (primer tega so prenosni računalniki).

Dodeljevanje vodila
Če imamo več gospodarjev, je potreben nek mehanizem, s pomočjo katerega se gospodarji dogovorijo, kdo bo imel nadzor nad vodilom. Takemu mehanizmu rečemo ARBITRAŽA. Ločimo centralizirano ali decentralizirano arbitracijo vodila. Pri centralizirani arbitraži samo ena naprava kontrolira dostop do vodila. Ta naprava je lahko del CPE ali pa je samostojna naprava. Decentralizirana: Enota postavi zahtevo po vodilu, če ni zasedene linije. Ko vzpostavi zahtevo na vodilu, postavi zasedeno linijo, ko konča pa postavi zasedeno linijo na 0.

Upravljanje z vodili
Za lažje delo z vodili so vrli znanstveniki izumili tudi prekinitve in neposreden dostop do pomnilnika.

IRQ
IRQ ali Interupt Request (po domače prekinitev) je vrstica strojne opreme, ki se uporablja v PC (ISA vodilo) napravah kot na primer tipkovnice, modemi, zvočne kartice … za pošiljanje prekinitvenih znakov procesorju, da mu povedo, ali je naprava pripravljena za pošiljanje ali sprejetje podatkov. Na žalost je na razpolago samo šestnajst IRQ-jev (0-15) v i386 (PC) arhitekturi za deljenje med različnimi napravami. Veliko strojnih problemov je bilo pred časi ravno rezultat spora zaradi IRQ nastavitev, ko sta dve napravi poskušli uporabljati isti IRQ, ali pa je bila programska oprema slabo nastavljena, tako da je uporabljala različen IRQ, na katerega je naprava pravzaprav nastavljena.

DMA
Direct Memory Access ali krajše DMA kanal je neposredna povezava, ki omogoča napravam prenos podatkov v in iz pomnilnika, brez da bi šli skozi procesor in ga s tem obremenjevali. Tipično imajo i386-arhitekturni sistemi (PC-ji) osem DMA kanalov (0-7).

ISA vodilo
Industry Standard Architecture je eno najstarejših računalniških vodil, saj je bilo implementirano že leta 1974, kot 8-bitno vodilo. Prvotno je bilo zasnovano kot namensko periferijsko vodilo (zanj je IBM pripravljal naprave in vmesnike), a je kmalu po letu 1980 iz njega nastalo splošno vodilo, ki je še nekoliko kasneje (1993) po zaslugi Intela in Microsofta dobilo še PnP podporo, ki je računalniko omogočala avtomatsko prepozanavanje perifernih kartic (modemi, zvočne kartice) s čemer so uporabnikom olajšali njihovo namestitev (nobenih problemov z nastavljanjem skakačev-jumperjev). ISA vodilo je na voljo kot 8-bitno ali 16-bitno vodilo, ki deluje pri frekvenci 8,3 MHz ter omogoča prenose od 7,9 do 15,9 MB/s.

PCI vodilo
Peripheral Component Interconnect je sinhrono 32-bitno vodilo, ki je bilo prvič predstavljeno leta 1992 ter nekajkrat popravljeno (leta 1993 na različico 2.0, ter leta 1995 na različico 2.1). Je trenutno najbolj razširjeno vodilo, saj ga najdemo na prav vsaki matični plošči. Krmilnik za vodilo je vgrajen v sistemski nabor na matični plošči, vodilo pa deluje pri frekvenci 33 MHz, ter ima pasovno širino 127,2 MB/s. Gre za vodilo z več gospodarji in sužnji ter arbiterjem, ki skrbi za dodeljevanje vodila.

AGP vodilo
AGP vodilo oziroma Advanced Graphic Port je uvedel Intel leta 1997 zaradi vedno bolj zmogljivih grafičnih kartic. AGP je 32-bitno vodilo, ki ima direkten dostop do pomnilnika, kamor lahko shranjuje podatke. V osnovi deluje pri frekvenci 66 MHz ter zagotavlja prenose do 254,3 MB/s, vendar so nastale tudi zmogljivejše različice (AGP 2×66 MHz, AGP 4×66 MHz in AGP 8×66 MHz), ki omogočajo prenose od 508,6 MB/s do 1.017,3 MB/s in 2.034,6 MB/s.

PCI Express
PCI Express je vodilo nove generacije in obstaja v različicah 1x, 4x, 8x in 16x. Na vsaki liniji je PCI Express teoretično sposoben prenesti 250 MB/s, kar v teoriji pomeni da bi x16 različica lahko prenesla do 4.000 MB/s podatkov, vendar pa je veliko odvisno od tipa podatkov in vmesnih protokolov, tako da je takšno številko v praksi težko (ali celo nemogoče) doseči.

ATA vodilo
ATA vodilo se uporablja za komunikacijo med matično ploščo in trdim diskom. Poznane so predvsem različice ATA33 ATA66, ATA100 in ATA133 ki se razlikujejo le po hitrostih prenosa. Različica ATA 66 je bila prva, ki je uporabljala širše povezovalne kable, kjer je vsak drug vodnik masa (“ničla”), kar zmanjšuje možnost presluha.

SerialATA vodilo je naslednik standardnega ATA vodila. Omogoča prenose od 150 MB/s do 300 MB/s (t.i. SATA II) in se od navadnega ATA vodila loči predvsem po tanjših priključlkih za napajanje in zaradi specifike prenosa podatkov tudi po tanjšem podatkovnem kablu.

FireWire vodilo
FireWire vodilo se uporablja predvsem za video naprave in je bil prvotno izdelan kot naslednik SCSI vodila. Omogoča prenos podatkov do 400 Mb/s. Podprte so hitrosti 100, 200 in 400 Mb/s. Arhitektura omogoča priklop naprav z različno hitrostjo. Novejša različica FireWire pa podpira prenose do 800 MB/s, ena najboljših strani novinca pa je nizka poraba procesorskega takta za tovrstna opravila – vsaj v primerjavi s konkurenčnimi USB vodili.

USB vodilo
Universal Serial Bus je zunanje vodilo, ki podpira prenose do 12 Mbps (USB 1.0 in USB 1.1) ter omogoča priklop do 127-tih naprav tudi med samim delovanjem (Hot-plug). USB 2.0 omogoča prenose do 480 MB/s ter je nazaj združljiv z USB 1.0 in USB 1.1.

IrDA
Infrardeča povezava se uporablja na oddaljenosti do 1 m od točke do točke v 30 stopinjskem snopu. Je cenovno ugodna rešitev za brezžičen prenos podatkov temu primerne so tudi zmogljivosti.

AMR in CNR vodili
Manj uporabljana vodila so na primer AMR Audio/Modem Riser vodilo (narejeno za zmanjšanje stroškov proizvodnje matičnih plošč saj se zvoćna kartica in modem nahajata na ločeni ploščici) in CNR vodilo ali Communication and Network Riser, ki podpirata priklop čipovij za zvočne kartice, modeme ali mrežne kartice.

Zaključek
O vodilih bi lahko napisali še ogromno, a za začetek upam, da bo tole dovolj za osnovno predstavo o različnih vodilih, ki se nahajajo v našem računalniškem sistemu.