Siin

Allikas: Vikipeedia

Neli PCI Express laiendussiini (ülevalt x4, x16, x1 ja x16) ning traditsiooniline 32-bitine välisseadmeühenduse laiendussiin (alumine).

Siin[1], arvutiarhitektuurilises mõistes, tähendab elektriliste ühenduste andmesidesüsteemi. Termin siin kirjeldab kõiki selliseid sidekanaleid arvutisüsteemide komponentide vahel, samuti ka andmesidesiinide protokolle. Siine eristatakse peamiselt nende tööülesannete ja arhitektuuriliste iseärasuste poolest.

Tutvustus ja mõisted[muuda | muuda lähteteksti]

Arvutisüsteemid koosnevad kolmest olulisest osast: andmeid töötlevast protsessorist, programme ja andmeid talletavast mälust ning muudest väliste süsteemidega suhtlevatest lisaseadmetest.

Traditsioonilises arvutiarhitektuuris on protsessor ja põhimälu üksteisele lähestikku. Mikroprotsessori kiibil on hulganisti väljaviike, mis on mõeldud mäluaadressile viitamiseks mälul ning teine hulk viike eesmärgiga valitud mäluaadressile andmete kirjutamiseks või sealt andmete lugemiseks. Üldjuhul töötavad mälud ja protsessor sünkroonis. Siini, mis ühendab omavahel põhiprotsessori, mälu ning välisseadmed, nimetatakse süsteemisiiniks.[2][3]

Sarnaselt põhimäluga on võimalik ühendada väliseid seadmeid protsessoriga,[4] kasutades selleks süsteemisiiniga ühendatud laiendussiini. Paraku erinevad väliste seadmete töökiirused märkimisväärselt protsessori omadest ning selleks, et vältida protsessoritöö pärssimist, on loodud erinevaid kontseptsioone. Esimeseks on dünaamiline mäluhaldus ning teiseks väljaviikide lisamine protsessorile mäluga suhtlemiseks, sealjuures on väljaviigid võimelised suhtlema väga erinevatel töökiirustel, kasutades erinevaid protokolle. Tänapäeva arvutisüsteemides kasutatakse vastavalt tööiseloomule ja vajadusele nende kahe lahenduse kombinatsiooni.

Välisseadmete arvu järkjärguline suurenemine arvutis on viinud uue siinisüsteemi väljaarendamiseni, mis on mõeldud spetsiaalselt mitmete välisseadmete ühendamiseks ning välistab olukorra, kus emaplaadil on iga seadme jaoks eraldi laiendussiin. Modernsetes arvutites on selleks jada-ATA liides, mis lubab näiteks mitmete kõvaketaste ühendamist ilma selleks vajamineva kaardita. Kuna see liides on mõeldud pigem ressursinõudlikumate seadmete jaoks ning näiteks hiire ühendamiseks on see liiga kallis, siis on seetõttu väljatöötatud sihtotstarbelised välissiinid, millest tuntuimaks saab pidada jadasiini USB.

Kuna jõudlus mälu ja protsessori vahel üha suureneb, siis on tänapäeva protsessorite külge ehitatud eraldi ülikiired vahemälud. Selline süsteem lubab protsessoril suhelda seadmetega, kasutades ülikiiret siini, mis on palju kiirem võrreldes põhimälu siiniga. Nende süsteemisiinide kaudu suheldakse ka välisseadmetega, kasutades vastavaid adaptereid. Sellised süsteemid on arhitektuurilt sarnased hajusarvutust kasutavate süsteemidega, kus suhtluseks kasutatakse võrgu asemel siine. Sellise süsteemi puhul on laiendusiinid protsessorist iseseisvad ja ei ole seotud protsessori arhitektuuriga ning see, mis oli varem süsteemisiin, on nüüd esisiin.

Nende muutuste valguses ei saa üheselt eristada klassikalist süsteemisiini, laiendussiini ning välissiini, sest neil puudub mõtteline seos reaalsete siinidega. Peamine siinide kategoriseerimisviise baseerub siini tööiseloomul, kas siin ühendab välimisi või sisemisi seadmeid, näiteks SCSI ning PCI siinid. Samas paljusid tuntuid siine kasutatakse mõlema otstarbe jaoks. SATAt ja eSATAt võis varem lugeda peamiselt sisemisteks siinideks ning IEEE 1394 siini, mis oli peamiselt loodud välissiini otstarbega, kasutatakse nüüd autotööstuses süsteemisiinina. On ka siine, mis on väljaarenduse algusest saadik mõeldud mõlemat rolli täitma, näiteks I²C.

Sisemised siinid[muuda | muuda lähteteksti]

Sisemised siinid nagu mälusiin, andmesidesiin, süsteemisiin ühendavad üksteisega arvuti sisemised komponendid. Protsessor ja mälud ühendatakse emaplaadile. Sisemisi siine nimetatakse ka lokaalsiinideks, kuna need on mõeldud ühendamaks lokaalseid seadmeid emaplaadile. Need siinid on kiired ja iseseisvad ülejäänud arvuti tööst.

Välised siinid[muuda | muuda lähteteksti]

Välised siinid on mõeldud väliste seadmete ühendamiseks arvutiga laiendussiini abil. Näiteks printerid, klaviatuur jne. Lisaks kasutatakse välissiine välkmäluseadmete, näiteks mälupulgad, ühendamiseks protsessoriga. Populaarsemate välissiinide seas on lisaks ka PCI ja IEEE 1294.

Kasutus ja variatsioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Siine jagatakse arhitektuuriliselt peamiselt parelleelsiinideks ja jadasiinideks.[5] Paralleelsiin edastab andmeid üheaegselt mitme paralleelselt ühendatud juhtme kaudu. Jadasiini puhul edastatakse andmed biti-jadana. Andmesidekiiruste kasvades suurenevad paralleelsiinidel probleemid ajastamisel, elektromagneetilisel ühilduvusel, energia tarbimisel. Neid probleem on siinil raske vältida ning need tekitavad müra väljundandmetesse. Osaline lahendus sellele probleemile on andmete saatmine siinile nii tõusval kui ka langeval taktsignaalil. Kuigi jadasiinidel on võrreldes paralleelsiiniga vähem elektrilisiühendusi andmete edastamiseks, on jadasiinidel võimalik saavutada kiiremaid andmeedastuskiiruseid, sest jadasiinil puuduvad paralleelsiinile omased probleemid. Näited kiiretest jadasiinidest on USB, Firewire ja jada-ATA liidesed.

Kontseptuaalselt ei peeta võrguühendusi nagu Ethernet siinideks. See põhimõte tuleneb ühest peamisest siini kirjeldavast nõudest, et siin toidab enda külge ühendatavat seadet. See omadus välistab mitmed liidesed nagu Ethernet, RS-232 ja IEEE 1284, kuna neil liidestel on vajalik eraldi toiteallikas. USB liideste puhul saab kasutada siini pakutavat toidet, kuid tihti kasutatakse ka eraldiseisvat toiteallikat.

Siini topoloogia[muuda | muuda lähteteksti]

Võrgus juhib andmete liikumist ülem plaanur. Andmeid sooviv arvuti saadab plaanurile teate ja plaanur paneb selle järjekorda. Teatel on identifikaator, mis edastatakse kõigile sõlmedele võrgus. Plaanur määrab prioriteedid ja edastab andmed vastuvõtjale niipea, kui siin vabaneb. Määratud sõlm edastab sõnumi teisele arvutile. Pärast andmeedastuse lõppu siin vabaneb ja seejärel saab siin vastu võtta plaanuri järjekorrast järgmise andmepaketi.

Siini niisuguse organiseerimise eeliseks on see, et iga arvutiga saab suhelda otse ning sõnumeid saab saata suhteliselt lihtsalt ja kiiresti. Puuduseks on see, et liikluse korraldamiseks võrgus on vaja plaanurit, mis määrab iga signaali sageduse ja prioriteedi.

Arvutisiseste siinide näiteid[muuda | muuda lähteteksti]

Paralleelsiin[muuda | muuda lähteteksti]

Jadasiin[muuda | muuda lähteteksti]

Näited arvutivälistest siinidest[muuda | muuda lähteteksti]

Paralleelsiin[muuda | muuda lähteteksti]

  • HIPPI;
  • IEEE-488 ehk GPIB;
  • PC card ehk PCMCIA on kasutusel sülearvutites ja teistes mobiilsetes seadmetes, kuid kaotab populaarsust USB ja integreeritud võrguseadmete leviku tõttu.

Jadasiin[muuda | muuda lähteteksti]

Näited mõlemaotstarbelistest siinidest[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. "bus Definition from PC Magazine Encyclopedia". pcmag.com. 
  2. Linda Null; Julia Lobur (2006). The essentials of computer organization and architecture (trükk: 2nd). Jones & Bartlett Learning. pp. 33,179–181. ISBN 978-0-7637-3769-6. 
  3. Vangie Beal (2005). What is bus?. www.webopedia.com. 
  4. Drago Radic. I/O Ports and Peripherals (trükk: 3). IT - Informatics Alphabet. 
  5. Clifton, Carl (1987). What Every Engineer Should Know about Data Communications. CRC Press. p. 27. ISBN 0-8247-7534-1. "The internal computer bus is a parallel transmission scheme; within the computer...." 

Kirjandus[muuda | muuda lähteteksti]