Veri yolu (BUS)

Veri yolu (BUS), anakarttaki tüm aygıtlar arası veri

iletişimini sağlayan devrelerdir. Yani bilgisayarın bir

bileşeninden diğerine verileri iletmek için kullanılan

devrelere veri yolu (Bus) adı verilir.

Aygıtların belli bir fonksiyonu yerine getirmeleri için birlikte çalışmaları gerekir. Her bir

aygıtın diğerleriyle bağlantısı olması gerektiği düşünülürse

veri yolunun önemi ortaya çıkar.

Veri yolu (BUS)

Tüm veri yolları Adres veri yoluAdres veri yolu ve Standart Standart veri yoluveri yolu olmak üzere iki bölümden oluşur.

Veri yolunun kapasitesi önemlidir,çünkü bir seferde ne kadar veri transfer edileceğini belirtir.

Standart veri yolu bilgisayarda yapılan işlemlerle ilgili verileri aktarırken, adres veri yolu, verilerin nerelere gideceğini belirler.

CPU L1 Cashe L2 Cashe

Grafik AltsistemiKUZEY KÖPRÜSÜ

GÜNEY KÖPRÜSÜ

DDR SDRAM

DDR SDRAM

KLAVYE/FARE

ATA Portları

Bios Desteği

USB

Ses

LAN

1.1 Veri Yolu Hiyerarşisi

Modern PC'lerin çoğunda en azından dört veriyolu bulunmaktadır. Herbiri bir üst seviyedekine bağlanır ve herbiri bir üst

seviyedekinden daha yavaştır. A.İşlemci Veriyolu (Processor bus):Bu veri yolu chipsetin işlemciye bilgi göndermek ve işlemciden bilgi almak

için kullandığı en üst seviye veri yoludur.

B. Ön Bellek Veriyolu (Cache bus):

Pentium Pro ve PentiumII gibi yüksek seviyeli mimarilerin önbelleğe ulaşabilmek

için kullandıkları özel bir veri yoludur.

C. Bellek Veriyolu (Memory bus):

Bellek veriyolu bellek alt sistemlerinin çipset yada işlemciyle bağlantısını

sağlayan ikinci_seviye bir veriyoludur

D. Yerel Giriş/Çıkış Veriyolu (Local I/O Bus):

Yüksek hızlı giriş/çıkış (input /output) veriyoludur ve yüksek hız gerektiren

aygıtların bellek, chipset ve işlemciyle bağlantısını sağlar.

Örnek olarak video kartları, yüksek hızlı network arabirimleri genellikle bu tip bir

veriyolu kullanırlar.

E. Standart Giriş/Çıkış Veriyolu (Standard I/O Bus) :

Yukarıdaki üç veriyolunu birbirine bağlayan standart giriş çıkış (I/O)

veriyoludur. Genellikle daha yavaş aygıtlar için kullanılır (fareler, standart

modemler....)

1.2 Veriyolu Bant Genişliği (Bus Bandwith ):

Bus bandwith (bant genişliği) teorik olarak birim zamanda veriyolu

üzerinden transfer edilebilen bilgi miktarı olarak açıklanabilir.

1.3 Veriyolu Hızı (Bus Speed) : Veriyolu hızı saniyede kaç bitlik bilgi

gönderilebildiğine karşılık gelir.

1.4 Veriyolu Arabirimi (Bus interfacing):

Birden fazla veriyoluna sahip sistemlerde aygıtların birbirleriyle

haberleşmelerindeki organizasyon chipsetin bir parçası olan (bridge)

köprüler tarafından sağlanır. Bunların en yaygın olanı ise Pentium ve Pentium

Pro PC ‘lerde kullanılan chipsetin bir parçası olan PCI-ISA koprülerdir

Veriyolu Yönetimi (Bus Mastering):

Yüksek bant genişliğine sahip veri yollarında her saniye çok büyük

boyutlarda bilgi akışı olmaktadır.Veri transferinin standard metodu olarak her tür bilginin işlemci üzerinden transferi

gerekirken bazı aygıtlar direkt olarak bilgi akışını sağlayabilmektedirler.

Veri yolu kontrolünü elinde bulundurabilen aygıtlara veriyolu yöneticileri (bus masters) adı verilmektedir.Bilgisayar dünyasında veriyolu yöneticiliği PCI veriyolu tarafından yapılsa da belirli koşullar altında IDE/ATA sabit disk sürücülerinin de PCI üzerine veriyolu yöneticiliği yapabilmeleri mümkündür.

1.6 Yerel Veriyolu Kavramı: Yazılım dünyasındaki text formatından grafik

formatına geçiş daha geniş programlara geçişle birlikte büyük boyutlardaki bilgiyi transfer edebilmek için video kartlarına giren ve çıkan veri yollarının bant genişliğinin artmasını ayrıca daha büyük ve daha hızlı sabit disk sürücü kavramını da beraberinde getirdi.

Bu sıralarda kullanılmakta olan ISA veri yolları sorunun çözümünde yetersiz kalınca işlemcinin yakınına yada üzerine yerleştirilebilen ve işlemcinin hızına yaklaşabilen ve işlemci ile aygıtlar arasında çok yavaş kalan Isa ‘nın yerini alabilecek yerel veri yolları kullanılmaya başlandı.

ISA(Industry Standard Architecture) ISA 1981 yılında, IBM PC’lerinde 8-bit’lik bir sistem olarak ortaya çıkmış ve 1983 yılında XT veri yolu mimarisi olarak genişletilmiştir.

Daha yeni olan 16-bit standardı 1984 yılında tanıtılmıştır. Çevre kartlarını ana karta bağlamak üzere tasarlanmış olan bu protokol, her ne kadar, ana belleğin sadece ilk 16MB’I doğrudan erişime tahsis edilmişse de, veri yolu idaresi imkânı da sağlamaktadır.

8-bit veri yolu 4.77 MHz’de çalışırken, 16-bit veri yolu 8 MHz’de çalışmaktaydı. XT veri yolu ile ilgili olarak, bazen AT veri yolu mimarisi olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca, AT&T Hobbit ve daha sonra PowerPC tabanlı BeBox gibi kısa ömürlü, IBM uyumlu olmayan bazı makinelerde de yer almıştır.

uzun ve siyah olarak görüntülenen veri yoludur. 16adet veri aktarım bitine sahip bu veri yolununsadece ilk bölümü kullanıldığında 8 bit olarakçalışabilmektedir. Teorik olarak saniyede 8Megabit transfer yapabilmektedir. Pratikteyse enfazla 1 ya da 2 Megabit hızında çalışabilmektedir.

İlk tak-çalıştır(plug-play) standardı 1993 yılında ISA slot üzerinde çalışan kartlar için geliştirilmiştir.Bu veri yolu her seferde 16 bit veri transfer edebildiği için sistemde beklemeye neden olmaktadır.

8-bit ISA (XT veri yolu mimarisi):

XT veri yolu mimarisi 1980’lerde, IBM PC ve IBM PC XT’lerde Intel 8086 ve Intel 8088 sistemleri tarafından kullanılan sekiz bitlik ISA veri yoludur.

XT veri yolunun dört DMA kanalı vardır, bunların üç tanesi genişleme yuvalarına çıkarılmıştır. Bu üç taneden iki tanesi normal olarak, makine fonksiyonlarına tahsis edilmektedir.

DMA Kanalı Genişleme Standart Fonksiyon

0 Hayır Dinamik Hafıza yenileme

1 Evet Add-on cards

2 Evet Disket Sürücü denetleyici

3 Evet Sabit Disk denetleyici

16-bit ISA (AT veri yolu mimarisi):

AT veri yolu mimarisi, IBM PC/AT/’larda Intel 8086 tarafından kullanılan 16-bit’lik bir veri yoludur.

Mevcut kullanım Uzmanlaşmış endüstriyel kullanım dışında,

ISA bugün neredeyse kaybolmuştur. Bulunduğu yerlerde bile, sistem üreticileri

genellikle müşterilerini “ISA veri yolu” teriminden korumakta, ona sadece “miras yolu” (bakınız miras sistemi) demektedir.

Sanayi ve tümleşik uygulamalarda kullanılan PC/104 veri yolu, ISA veri

yolunun bir türevi olup, farklı konektörlerle aynı sinyal hatlarını kullanmaktadır.

LPC veri yolu, yakın zamanlarda çıkan ana kartlarda, miras I/O cihazlarına bağlantı

yolu olarak ISA’nın yerini almıştır; fiziksel olarak oldukça farklı olmasına rağmen,

LPC yazılım olarak tıpatıp ISA’ya benzemektedir, bu nedenle, ISA’nın 16MB

DMA limiti gibi tuhaflıklarının, bir süre daha ortada kalacağı sanılmaktadır.

Veri Yolları

Bus hızı 10 MHZ’dir ve bus genişliği de 32 bittir. Ayrıca

MCA standardına uygun kartlar kolayca konfigüre

edilebiliyordu. Ama MCA’nın hem ISA ile

uyumlu olmaması hem de IBM’ in bu yeni teknolojinin

lisansı için ücret talep etmesi bu mimarinin

piyasada kabul görmemesine neden oldu.

MCA SLOT

Veri Yolları

ISA veri yolundan daha hızlı bilgi

aktaran veri yoludur. ISA

elemanlarının kullanmış olduğu iletişim kanallarını

atlayarak direkt olarak CPU ile iletişim kurar.

VESA SLOT

Tarihçe Intel'in PCI üzerindeki çalışmaları 1990 yılında

başlamıştır. Sadece bileşen seviyesi spesifikasyonları içeren ve VESA yerel

veriyoluna (VESA Local Bus=VLB) benzeyen PCI 1.0, 22 Haziran 1992 tarihinde yayınlandı.

Daha sonra, ana kart yuvası ve bağlantı standartlarını da ilk defa belirleyerek yerel

veriyolu görünümünden çıkıp işlemci tasarımlarından bağımsız hale gelen PCI 2.0, 30

Mayıs 1993 tarihinde piyasaya sürüldü.

PCI (Peripheral Component Interconnect)

Intel tarafından geliştirilen yerel veriyolu standartıdır.

Çoğu modern bilgisayarların ana kartında PCI yuvalari, ISA yuvalarinin hemen yanında

bulunur; beyaz renkte ve ISA'dan biraz daha kisadir. PCI veriyolu Tak Çalıştır desteklidir.

PCI slotları LAN, SCSI, USB ve diğer kartları desteklemektedir. PCI veri yolu tak çalışır

desteklidir.

1993'te Intel tarafindan gelistirilen bu veriyolu 64 bit'liktir, ama uyumluluk problemleri nedeniyle uygulamada genelde 32 bit'lik bir veri yolu olarak kullanilir. İşlemci ile senkron 33 veya 66 MHz saat hızlarında çalışır. 32 bit ve 33 MHz PCI veri yolunun kapasitesi 133 MB/sn'dir.

Üst-uç sunucularda MCA ve EISA yerine PCI, sunucu genişleme veriyolu olarak kısa sürede kullanıma sunuldu. PCI veriyolunun, genel kullanıma yönelik (mainstream) PC'lerde VESA yerel veriyolunun yerini alması daha yavaş gerçekleşti ve PCI,1994 sonuna kadar ikinci nesil Pentium PC'lerde kayda değer bir piyasa atılımı gerçekleştiremedi.

1996 yılına kadar PCI veriyolunun 486 makinalarına bile uyarlanmasıyla VLB nesli nerdeyse tamamen tükendi. Diğer taraftan ISA, PCI ile birlikte 2000 yılına kadar kullanılmaya devam etti. 1995 yılının ortalarında Apple, Professional Power Macintosh bilgisayarları için PCI veri yolunu NuBus'ın yerine kullanmaya başladı.

PCI Kartları

PCI spesifikasyonları iki farklı kart uzunluğu tanımlar. Tam boyutlu PCI kartının biçim katsayısı 312 milimetre uzunluğundadır; kısa PCI kartları 119 ve 167 milimetre arasındadır ve yer sorunu olan daha küçük yuvalara uyumludur. Büyük PCI gibi küçük PCI da yüksek bant genişliği gerektiren cihazların kullanabilmesi için dinamik olarak konfigüre edilebilir yüksek performanslı bir G/Ç veriyoludur.

Çoğu PCI kartları yarım boyutlu veya daha küçüktür.

PCI Genişleme Yuvaları (PCI Expansion Slots) :

VLB’lerin ortaya çıkan elektrik problemleri nedeniyle enfazla iki slota

izin vermesine rağman birçok PCI sistemde 3 yada 4 PCI slotu sorunsuz

olarak birarada kullanabilmek mümkündür.

PCI ‘ın üstülüklerinden biri de başta Video kartlar , scsi adaptörleri, yüksek hızlı network kartları olmak üzere, her

alanda çok yaygın olarak kullanılmakta olmasıdır. Fakat şu da belirtilmelidir ki seri ve paralel portlar gibi bazı belirli

özellikler hala yalnızca ISA veri yolları üzerinden sağlanabilmektedir.

PCI IDE Veriyolu Yönetimi (PCI IDE Bus mastering):

PCI veriyolu IDE/ATA sabit disk sürücülerinin veriyolu yönetimini alabilmelerine olanak sağlar.PCI

veriyolu yönetimi devredeyken IDE/ATA aygıtlar PIA (IDE/ATA aygıtların bilgi transfer edebilmek için kullandıkları standart yol) yerine DMA modunu

kullanırlar.

IDE veriyolu yönetiminin sorunsuz olarak işlevini yerine getirebilmesi için aşağıdaki koşulların tamamıyla sağlanması gerekir.

Veriyolu yönetimini destekleyen donanım:Veriyolu,anakart,chipset ve BIOS

Veri yolunu yönetebilen sabit disk sürücü (Bus mastering harddisk)

32 bit multitasking işletim sistemi

PCI Protokolü

PCI 124-bacaklı bağlantı ile bir defada 32-bit iletim yapabilir (fazladan bacaklar güç ve topraklamadır) ve daha genişletilmiş

uygulamalarda 188-bacaklı bağlantı ile 64-bit iletim yapabilir.

PCI tüm aktif hatlarını hem adres hem de veri iletimi için kullanır. Bir saat çevriminde

adresi; bir sonraki çevrimde veriyi iletir. Veri dizisinin iletimi, ilk saat çevriminde

adres; birbirini takip eden saat cevrimlerinde sadece verilerin iletimi ile

gerçekleşir.

PCI Veriyolu Spesifikasyonları

Senkron iletim yapan 33.33 MHz saat hızı en fazla saniyede 133MB veri iletim oranı 32-bit veya 64-bit veriyolu genişliği 32-bit adresleme alanı (4GB) 16-bit bağlantı alanı 256 byte konfigürasyon alanı 3.3 veya 5 Volt reflected-wave switching

PCI Çeşitleri

PCI 2.2 66MHz iletim hızını destekler.(3.3 volt sinyalleme gerektirir)(en fazla iletim hızı 533 MB/s)

PCI-X protokolü değiştirir ve iletim hızını 133 MHz yapar. (maksimum iletim hızı 1066 MB/s)

PCI-X 2.0 266MHz hızındadır (maksimum iletim 2133 MB/s de gerçekleşir), konfigürasyon alanı 4096 byte'a çıkmıştır. 16-bit veriyolu varyantına sahiptir ve 1.5 Volt sinyallemeye izin verir.

Mini PCI dizüstü bilgisayarlar için tasarlanmış yeni bir biçim katsayısıdır.

Cardbus, 32-bit, 33MHz PCI için PCMCIA biçim katsayısıdır

Compact PCI, PCI arkaplan genişleme yuvalarına takılabilen Eurocard boyutlu modüllerdir.

PCI Veriyolu Performansı:

PCI aşagıda sayılan özelikleri nedeniyle şu anda piyasadaki en yaygın giriş/çıkış veriyoludur.

Burst Mode: Veriyolu yönetimi (Bus Mastering):PCI daha

üstün performans için ,gerekli tüm veriyolu yönetim desteğini sağlar.

High Bandwith Options: 64 bitlik ve 66 MHz hızında PCİ ‘lar geliştirilmesine rağmen bazı uyum problemleri yüzünden 32 bitlik ve 33 MHZ’ lik PCI veri yolları kullanılmaktadır

PCI Express

PCI Express x16 saniyede 8GB veri aktarımı ile AGP 8x

den 4 kat daha fazla veri taşıyabilen yeni bir grafik standardıdır. Yüksek seri

bağlantı teknolojisini kullanır.

Intel 915, 925x serisi yongalara sahip anakartlarla

beraber kullanılmaya başlanmıştır.

PCI Express Slot

PCI Express

Çift yönlü veri aktarımı sağlayan PCI-Express veri

yolu ile bu özellikteki grafik

kartlarından daha yüksek performans

alınarak, görüntünün daha

akıcı, gerçekçi ve 3 boyutlu grafik

tasarımların ise daha kısa sürede

oluşturulması sağlanabilmektedir.

AGP (Accelerated Graphics Port

Hızlandırılmış grafik port‘u anlamına gelen AGP, ekran kartları için kullanılan yeni bir veri yoludur. AGP veri yolları Pentium II ve üstünü destekleyen ana kartlarda bulunmaktadır.

PCI veri yolu ile aralarındaki temel fark: AGP‘ler 128 KB’a varan büyük grafik dokularını (texture) ekran kartı belleğinin dışında, sistem belleğinden de yararlanarak işler. Bu sayede performansta artış sağlanır.

AGP veri yolunun performansta bu şekilde bir artış sağlamasına “Doğrudan Bellek Kullanımı” DIME (Direct Memory Execute) denir. Ancak her AGP kartı bu özelliği kullanamaz. Bunun için bilgisayarda USB (Universal Serial Bus)’nin yüklenmiş olması gerekmektedir; çünkü veri aktarımı bu mantık çerçevesine yakın gelişmektedir.

AGP veri yolunu sadece ekran kartları kullanmaktadır. Bu nedenle veri yolunun tüm bant genişliği ekran kartları için çalışmış olmaktadır. Tüm bant genişliği sadece ekran kartı için kullanıldığından, bu yolu kullanan ekran kartlarının performansı pci veri yolunu kullanan ekran kartlarına nazaran oldukça yüksek olmaktadır.

AGP veri yolu, standart olarak 66MHz bir saat frekansı ile çalışır. Bu çalışma hızı, saat frekansının inen ve çıkan kenarları beraber kullanılarak AGP 2X şeklinde geliştirilmiştir. Aynı anda birbiri ile çakışmayan birden fazla saat frekansı kullanılarak da AGP 4X ve AGP 8X veri yoları kullanılmıştır.

Aşağıdaki tabloda AGP veri yolunun PCI veri yoluna göre hız farkı görülmektedir.