Собирница (информатика)

''Оваа страница се однесува на информатичка собирница. За други значења види Собирница (појаснување)''
Собирница или магистрала – комуникациски систем кој пренесува податоци меѓу компонентите во сметачот или меѓу сметачите. Поимот ги опфаќа хардверски компоненти (жица, оптика, итн.) и софтвер, вклучувајќи ги и комуникациските протоколи.
Првичните сметачки собирници биле паралелни електрични жици со повеќекратни врски, но поимот денес се користи за која било физичка врска која ја обезбедува истата логичка функција како паралелната електрична собирница. Модерните компјутерски собирници може да користат паралелна и сериска комуникација, и може да бидат ожичени во паралелна или сериска топологија, или да бидат поврзани на комутациски концентратори (хабови), како во случајот со универзалната сериска собирница (УСБ).
1 Историја
Начинот на изработка или избор на собирницата има влијание на начинот на кој сметачот работи (брзина) како и на можноста за проширување и користење на стандардизирани компоненти кои се достапни на пазарот.
Првите собирници за сметачи се состоеле од паралелни жици кои ги спојувале централната обработувачка единица со сметачката меморија и останатите периферни единици. Заради сличноста со собирниците при дистрибуција на напон, името е прифатено во информатиката. Во првата и втората генерација на сметачи постоеле посебни собирници за главната меморија, како и за останатите единици кои го сочинувале сметачкиот систем. Дизајнерот имал задача да го осмисли начинот на спојување на сите главни составни системи, врзувајќи ги на централната единица или микрообработувачот со низа напоредни жици или споеви на печатена плочка земајќи ја предвид брзината и разните протоколи кои постоеле меѓу меморијата, периферните единици кои подоцна се поврзани на централната единица.
Со појавата на прекин (|interrupt), работата на дизајнерот се усложнува бидејќи во текот на прекинот централната единица на сметачот мора да обработува повик од периферната единица, т.е. да работи на пониска брзина и така ја успорува работата на целиот сметачки систем. Овој монолитен начин на поврзување се покажал недоволно флексибилен бидејќи многу одлуки на дизајнерот во творењето на собирницата може да доведат до одредени проблеми, кои може да бидат физички и функционални. Од физичка страна, ако собирницата е доволно долга, тогаш заради отпорот и електромагнетните ефекти, собирницата станува понеефективна заради грешки, па е потребно да се засили висината на сигналот заради загубите што некогаш не е практично бидејќи вклучува многу жици. Одредени технологии како TTL имаат граници колку исти уреди во низа е можно да се поврзат пред да се воведат засилувачи или некои други мерки. Некогаш работата на монолитната собирница била непредвидлива заради надворешни или внатрешни пречки и дизајнерот понекогаш бил принуден да компромиси, т.е. успорување на работата на целиот сметачки систем заради воведување на стабилност на работата. Во првата генерација собирници главната улога во контролирање на работата на собирниците имале централните единици.
Согледувајќи ги овие проблеми, следниот чекор во дизајнот на собирниците е направен на NuBus кој се смета за пресвртница во изведбата на сметачките собирници. Се прави поделба меѓу централната единица и меморијата на една страна, додека на другата се периферните единици. Работата со периферните единици ја врши контролер на собирницата (|bus controller), кој го решил проблемот на трошење на циклуси на централната единица и со тоа овозможувал негова поголема брзина на работа. Исто така, NuBus им овозможил на дизајнерите користење на собирница која не зависиле од видот и архитектурата на микрообработувачот, што овозможувало поголема слобода на работа. NuBus исто така го вовел терминот „плаг енд плеј“ (|plug-and-play), со што се избегнала потребата од користење на тврди поврзници (жичени спојки), кои претходно биле потребни за користење на нови периферни единици на собирницата. Претставници на втората генерација собирници се: PCI, AGP, SCSI, IDE.
Со зголемување на работниот такт на микрообработувачите, како и ширината на собирниците за адреси и податоци (од 16/32 бита на 64/128 бита), дизајнерите биле соочени со разни проблеми особено при пренос на податоци и смалување на растојанието меѓу иглиците на собирниците. Претставници на третата генерација собирници се HyperTransport и InfiniBand. Истите овозможуваат поголеми брзини на пренос на податоци и полесно поврзување на разни подединици во сметачот.
2 Поделба според начинот на пренос
Според начинот на пренос и контролните сигнали собирниците се делат на:
* сериски – на пример USB, Firewire
* паралелни - AGP, PCI
* мешовити - HyperTransport, InfiniBand, PCIe
Порано паралелните собирници имале примат како начин на пренос на податоци и сигнали, а сериските собирници главно се користеле кај системи каде брзината на пренос на податоци не била толку важна, или оддалеченоста меѓу периферната единица и сметачот била голема или постоеле посебни надворешни фактори како и електромагнетни пречки. Со пробивот на нови технологии во обработката на сигнали како и поголемите работни брзини на централните единици, бил овозможен развој на сериски собирници.
2.1 Стандардизирани собирници
Постојат повеќе стандардизирани собирници за сметачи за кои податоците се достапни или биле користени при изработка на сметачи.
* VMEbus
* VXI
* VESA
* ISA
* EISA
* PCMCIA
* NuBus
* Cardbus
* MCA или MicroChannel Architecture
* PCI
* PCI-X
* PC/104
* AGP
* GPIB
* SCSI
* USB
* IEEE-1394 ili Firewire
* Q-BUS
* S-100
* Hypertransport