# 04 — Sběrnice a komunikace periférií > [!abstract] O tématu > ==**Sběrnice (bus)**== = sada vodičů, která ==**propojuje komponenty počítače**== a umožňuje jim **vyměňovat data, adresy a řídicí signály**. > [!info] Maturitní otázka > **a)** Rozdělení a vlastnosti sběrnic > **b)** Konektory sběrnic > **c)** Komunikace periférií > **d)** Základní systémové prostředky --- ## a) Rozdělení a vlastnosti sběrnic ### Podle účelu Klasická sběrnice se dělí na **tři části**: - ==**Datová sběrnice**== — přenáší **vlastní data** (obousměrná). Šířka v bitech (8, 16, 32, 64). - ==**Adresová sběrnice**== — přenáší **adresu** paměti nebo zařízení (jednosměrná z CPU). Šířka určuje **maximum adresovatelné paměti**. - ==**Řídicí sběrnice**== — přenáší **řídicí signály** (čtení/zápis, hodiny, přerušení). ### Podle způsobu přenosu | Typ | Princip | Příklad | |---|---|---| | ==**Paralelní**== | více bitů **najednou** po několika vodičích | starší (PCI, IDE, paralelní port) | | ==**Sériová**== | bity **postupně** po jednom vodiči | moderní (PCIe, USB, SATA) | > [!info] Proč moderní = sériová? > ==**Paralelní sběrnice trpí zpožděním**== mezi vodiči (skew) — při vysokých frekvencích nelze synchronizovat. Sériový přenos používá ==**diferenciální páry**== a může běžet na **mnohem vyšších frekvencích**. ### Podle umístění - ==**Systémové (interní/vnitřní)**== — uvnitř PC: **PCIe, DMI, FSB** (starší), DIMM (RAM), SATA - ==**Periferní (externí/vnější)**== — pro připojení zařízení: **USB, Thunderbolt, eSATA** ### Přehled hlavních typů sběrnic | Sběrnice | Typ | Použití | |---|---|---| | ==**ISA**== | paralelní, vnitřní | **starší** standard, dnes nepoužívaná | | ==**PCI**== | paralelní, vnitřní | rozšiřovací karty (zvukovka, síťovka…) | | ==**PCIe**== | sériová, vnitřní | **moderní**, grafiky, NVMe SSD | | ==**SATA**== | sériová, vnitřní | HDD, SSD, optické mechaniky | | ==**USB**== | sériová, vnější | univerzální periferie | | ==**FireWire (IEEE 1394)**== | sériová, vnější | multimédia (kamery) | ### Parametry sběrnic - ==**Šířka**== (v bitech) — kolik bitů přenese najednou - ==**Frekvence**== (MHz/GHz) — taktovací rychlost - ==**Propustnost**== (MB/s, GB/s) — kolik dat za sekundu (= šířka × frekvence / 8) - ==**Latence**== — zpoždění mezi požadavkem a odpovědí - ==**Kompatibilita**== — univerzální (USB) vs specifická (SATA jen pro disky) --- ## b) Konektory sběrnic ### Vnitřní — datové (na základní desce) | Konektor | Použití | |---|---| | ==**PCIe**== (x1, x4, x16) | rozšiřovací karty, grafika | | ==**M.2**== | NVMe SSD, Wi-Fi karty | | ==**SATA**== | HDD, SATA SSD, optické mechaniky | | ==**IDE / EIDE (ATA)**== | **starší** ploché konektory pro HDD a CD/DVD | | ==**DIMM**== | RAM moduly | ### Vnitřní — napájecí - ==**ATX (24-pin)**== — hlavní napájení základní desky - ==**ATX12V / EPS (4+4 pin)**== — napájení CPU - ==**SATA power**== — napájení disků a SSD - ==**Molex**== — starší 4-pin, ventilátory, staré HDD - ==**Berg**== — malý 4-pin pro disketové mechaniky - ==**P8 a P9**== — staré napájení AT (předchůdce ATX) - ==**Fan konektor**== (3/4-pin PWM) — ventilátory ### Vnější (vyvedené ze skříně) | Konektor | Použití | |---|---| | ==**USB-A**== | klasický obdélníkový, periferie | | ==**USB-C**== | moderní oboustranný, USB4/Thunderbolt | | ==**USB-B**== | čtvercový, tiskárny | | ==**HDMI**== / ==**DisplayPort (DP)**== | digitální video — monitor, TV | | ==**VGA**== / ==**DVI-A**== | **analogový** video signál | | ==**DVI**== (DVI-D / DVI-I) | digitální/kombinovaný video | | ==**Ethernet RJ-45**== | LAN síť | | ==**RJ-11**== | telefonní linka, modem | | ==**BNC**== | starší koaxiální síť, monitory | | ==**Audio jack 3,5 mm**== | sluchátka, mikrofon, reproduktory | | ==**S/PDIF**== | digitální zvuk (optický TOSLINK / koax) | | **Thunderbolt** | USB-C s rychlostí 40 Gb/s | ### Starší a historické konektory - ==**PS/2**== — staré klávesnice a myši (dnes USB) - ==**DIN**== — předchůdce PS/2 (staré klávesnice) - ==**Sériový port (RS-232)**== — staré periferie, modemy - ==**Paralelní port (LPT)**== — staré tiskárny - ==**FireWire (IEEE 1394)**== — videokamery (90.–2000. léta) - ==**eSATA**== — externí SATA pro disky --- ## c) Komunikace periférií ### Způsoby komunikace - ==**Synchronní**== — komunikace **podle společného hodinového signálu**. Rychlejší, ale vyžaduje synchronizaci. - ==**Asynchronní**== — bez společných hodin, používá **start/stop bity**. Jednodušší, pomalejší. ### Jak procesor zjistí, že má pracovat s periferií - ==**Polling**== (dotazování) — CPU **pravidelně kontroluje** stav periferie. **Plýtvá výkonem**. - ==**Přerušení (Interrupt, IRQ)**== — ==**periferie sama upozorní CPU**== signálem, že má data. **Efektivnější**. - ==**DMA**== (Direct Memory Access) — ==**periferie komunikuje přímo s RAM bez účasti CPU**==. CPU může mezitím dělat jinou práci. Používá se u rychlých zařízení (disky, síťovka, zvukovka). ### Adresace periferií - Každá periferie má **unikátní adresu**, kterou používá pro komunikaci s CPU. - Sběrnice **řídí periferie**, aby pracovaly **synchronně** s počítačem. ### Další koncepty - ==**Plug & Play (PnP)**== — systém **automaticky rozpozná a nakonfiguruje** připojené zařízení. - ==**Hot swap / hot plug**== — možnost **připojit/odpojit zařízení za chodu** PC (USB, SATA, USB-C). > [!tip] Budoucnost sběrnic > Vývoj směřuje k ==**bezdrátové komunikaci**== (Wi-Fi, Bluetooth) a ==**optickým sběrnicím**== s extrémně vysokou rychlostí přenosu. --- ## d) Základní systémové prostředky Když je periferie připojená, potřebuje **vyhrazené systémové prostředky** ke komunikaci s OS a CPU. ### Čtyři typy prostředků - ==**IRQ**== (Interrupt Request) — ==**číslo přerušení**==, kterým periferie upozorní CPU. Historicky 16 IRQ linek (IRQ 0–15), dnes APIC s mnohem více. - ==**I/O adresy**== (porty) — ==**adresy v I/O prostoru**==, přes které CPU komunikuje s periferií (čte/zapisuje registry). - ==**DMA kanály**== — pro **přímý přístup do paměti** bez CPU. Klasické PC měly 8 DMA kanálů. - ==**Paměťové rozsahy**== — část **RAM rezervovaná pro periferii** (např. videopaměť, BIOS). > [!info] Plug & Play přiřazuje automaticky > Dříve se prostředky nastavovaly **ručně** přes přepínače (jumpery) na kartách — vznikaly konflikty (dvě zařízení na stejném IRQ). ==**Plug & Play s pomocí BIOSu/UEFI a OS přiděluje prostředky automaticky**==. ### Příklad konfliktu Pokud dvě zařízení dostala stejné IRQ, ==**systém se zasekl nebo zařízení nefungovalo**==. Dnes díky APIC a virtualizaci IRQ je to vzácné. --- ## Shrnutí > [!summary] Co si pamatovat > **a) Rozdělení:** Podle účelu = ==**datová, adresová, řídicí**==. Podle přenosu = ==**sériová** (moderní) vs **paralelní**== (starší). Podle umístění = systémová vs periferní. Parametry: šířka, frekvence, propustnost. > > **b) Konektory:** Vnitřní datové = ==PCIe, M.2, SATA, IDE/EIDE, DIMM==. Vnitřní napájecí = ==ATX, ATX12V, SATA power, Molex, Berg==. Vnější = ==USB-A/C, HDMI, DP, VGA, RJ-45, audio jack, S/PDIF==. Starší = PS/2, DIN, RS-232, LPT, FireWire, eSATA. > > **c) Komunikace:** ==**Synchronní vs asynchronní**==. Způsoby zjištění: ==**polling, IRQ (přerušení), DMA**==. ==**Plug & Play**== + hot swap. > > **d) Systémové prostředky:** ==**IRQ** (přerušení)==, ==**I/O adresy** (porty)==, ==**DMA kanály**==, ==**paměťové rozsahy**==. Plug & Play přiděluje automaticky.