VERİ YOLLARI

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 yolu ve Standart veri 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 KUZEY KÖPRÜSÜ Grafik Altsistemi DDR SDRAM DDR SDRAM Ses ATA Portları GÜNEY KÖPRÜSÜ USB LAN Bios Desteği KLAVYE/FARE

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. 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.

VERİ TÜRLERİ

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 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. 16 adet veri aktarım bitine sahip bu veri yolunun sadece ilk bölümü kullanıldığında 8 bit olarak çalışabilmektedir. Teorik olarak saniyede 8 Megabit transfer yapabilmektedir. Pratikteyse en fazla 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 Hayır Dinamik Hafıza yenileme 1 Evet Add-on cards 2 Disket Sürücü denetleyici 3 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 MCA SLOT 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.

Veri Yolları VESA SLOT ISA veri yolundan daha hızlı bilgi aktaran veri yoludur. ISA elemanlarının kullanmış olduğu iletişim kanallarını atlayarak direkt olarak CPU ile iletişim kurar.

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 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 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 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.