Интерфейсы вычислительных систем
Назначение и характеристики интерфейсов
Внутренние интерфейсы персонального компьютера
Архитектура Биология География История 25 Компьютеры Кулинария Культура Литература Математика Медицина Механика Образование Политика Правоведение Психология Религия Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника Интерфейс И — организация взаимодействия различных частей управляющей или вычислительной системы от английского interface — сопрягать, согласовывать. Основными элементами интерфейса являются:. Под стандартным интерфейсом понимается совокупность аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных компонентов в системах и направленные на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости компонентов. Принцип параллельного И — передача набора из N бит по N информационным линиям за 1 такт. Принцип последовательного интерфейса — передача набора из N бит по одной информационной линии за N тактов. Производительность интерфейса оценивается средним числом бит или байт, передаваемых за единицу времени секунду. При одинаковой частоте тактирования приемника и передатчика последовательный интерфейс принципиально медленнее параллельного. МК процессор работает с данными "в параллельном" виде, то есть с байтами, словами и т. Передача данных в этом формате поддержана параллельными связями в виде шин данных, адреса, параллельных портов и т. Хотя параллельный интерфейс в принципе самый высокопроизводительный, сейчас он все больше уступает последовательному интерфейсу для связей вне кристалла. При передаче данных на значительное расстояние экономия числа проводников традиционно определяет преимущества последовательного интерфейса перед параллельным глобальные связи и сети. В последнее десятилетие параллельный интерфейс все более заменяется последовательным и во внутрисистемных локальных связях и сетях. Это связано с перекрестными помехами в параллельных шинах. При малых зазорах между проводниками и большой длине проводников растет влияние паразитных емкостей между ними, быстрое изменение уровня напряжения в одном проводнике вызывает появление ложного импульса в соседних проводниках. Рост тактовых частот на шинах сегодня ограничивает применение параллельного интерфейса в основном только внутри кристалла. Компенсация снижения производительности при переходе от параллельного интерфейса к последовательному идет за счет роста частоты синхронизации. Главная Обратная связь Дисциплины: Эта страница нарушает авторские права.
Интерфейс - это аппаратное и программное обеспечение элементы соединения и вспомогательные схемы управления, их физические, электрические и логические параметры , предназначенное для сопряжения систем или частей системы программ или устройств. Под сопряжением подразумеваются следующие функции:. В связи с понятием интерфейса рассматривают также понятие шина магистраль - это среда передачи сигналов, к которой может параллельно подключаться несколько компонентов вычислительной системы и через которую осуществляется обмен данными. Очевидно, для аппаратных составляющих большинства интерфейсов применим термин шина, поэтому зачастую эти два обозначения выступают как синонимы, хотя интерфейс - понятие более широкое. Для интерфейсов, обеспечивающих соединение "точка-точка" в отличие от шинных интерфейсов , возможны следующие реализации режимов обмена: К дуплексным относят интерфейсы, обеспечивающие возможность одновременной передачи данных между двумя устройствами в обоих направлениях. В случае, когда канал связи между устройствами поддерживает двунаправленный обмен, но в каждый момент времени передача информации может производиться только в одном направлении, режим обмена называется полудуплексным. Важной характеристикой полудуплексного соединения является время реверсирования режима - то время, за которое производится переход от передачи сообщения к приему и наоборот. Если же интерфейс реализует передачу данных только в одном направлении и движение потока данных в противоположном направлении невозможно, такой интерфейс называют симплексным. По функциональному назначению можно выделить системные интерфейсы интерфейсы, связывающие отдельные части компьютера как микропроцессорной системы и интерфейсы периферийных устройств. Системный интерфейс выполняется обычно в виде стандартизированных системных шин. Однако в последнее время наметились тенденции внедрения концепций сетевого взаимодействия в архитектуру системных интерфейсов. Различают два класса системных интерфейсов: Прародителями современных системных шин являются:. Шинная архитектура Unibus была разработана фирмой DEC для мини-ЭВМ серии PDP Общая шина для периферийных устройств, памяти и процессора состоит из 56 двунаправленных линий. Unibus поддерживает пересылку одного разрядного слова за нс. Все пересылки инициируются ведущим устройством и подтверждаются принимающим запоминающим устройством, что позволяет работать с модулями различного быстродействия. Выбор устройства на роль ведущего является динамической процедурой, поэтому в ответ на запрос периферийного устройства процессор может передать ему управление шиной. Благодаря этой особенности, на основе Unibus возможна разработка мультипроцессорных систем. Unibus позволяет подключать к магистрали большое число устройств, хотя необходимо учитывать снижение надежности по мере увеличения длины магистрали. Данные регистров внешних устройств могут обрабатываться теми же командами, что и данные в памяти. Следует, однако, отметить сложность технической реализации интерфейсных модулей, связанных с пересылкой адресов и данных по одним и тем же линиям. Свое развитие архитектура Unibus получила в системном интерфейсе NuBus. Затем, при участии Texas Instruments, архитектура NuBus была стандартизована IEEE 2 стандарт IEEE и применялась фирмой Apple в компьютерах Macintosh. В NuBus также используется мультиплексирование адреса и данных. Возможно использование нескольких задатчиков магистрали с децентрализованным арбитражем. Имеется режим блочной передачи данных. К недостаткам NuBus можно отнести слабые возможности режима ПДП, сложный метод обработки прерываний предусмотрен всего один сигнал запроса прерывания и программный опрос потенциальных источников прерываний. Альтернативная шинная архитектура Multibus была разработана фирмой Intel. Шина также обеспечивает системную архитектуру с одним или несколькими ведущими узлами и с квитированием установления связи между устройствами, работающими с разной скоростью. Благодаря разделению шины адреса и шины данных, возможны реализации этой архитектуры для процессоров разной разрядности. Существовали 8-разрядный и разрядный варианты архитектуры Multibus для IBM PC. Шина адреса - 20 бит. Multibus подразумевает достаточно простую аппаратную реализацию, однако число устройств, одновременно использующих ресурсы шины, ограничено 16 абонентами. Следует отметить, что скорость обмена на шине Multibus была ниже, чем на шине Unibus. Первым стандартным системным интерфейсом для ПК на основе ЦП IA следует считать ISA Industry Standard Architecture - Архитектура промышленного стандарта. ISA представляет собой шину, используемую в IBM PC-совместимых ПК для обеспечения питания и взаимодействия плат расширения с системной платой, в которую они вставляются. Полное описание шины, включая ее временные характеристики, было издано в виде стандарта IEEE P У процессора , применявшегося в IBM PC AT, была разрядная шина данных, поэтому системная шина была расширена дополнительным контактным соединителем, который обеспечивал еще восемь линий данных, еще четыре линии адреса, дополнительные линии прерываний и каналов DMA. На эту шину был выведен тактовый сигнал с частотой 8 МГц. Это значение обусловлено конфликтами на шине с другими устройствами, главным образом, с памятью, а также задержками буферизации из-за асинхронного характера шины быстродействие процессора и шины различается. Появление битных процессоров Intel и Intel показало, что быстродействие магистрали ISA является сдерживающим фактором на пути повышения производительности компьютеров. В году группой компаний Compaq, Hewlett Packard, NEC и др. С одной стороны, EISA имела все преимущества высокопроизводительной битной шины, а с другой - была полностью совместима с ISA "сверху вниз" и не требовала перехода на новую элементарную базу. Разработчики магистрали EISA позаботились не только об информационной и электрической, но и о конструктивной совместимости с ISA. Разъем EISA состоит из двух рядов контактов, один из которых верхний предназначен для сигналов ISA, а другой нижний - для дополнительных сигналов EISA 16 дополнительных разрядов данных, 8 дополнительных разрядов адреса, сигналы управления пакетной передачей данных и сигналы управления арбитражем магистрали. Таким образом, в разъемы EISA можно вставлять также 8- или разрядные платы ISA. Предельная скорость передачи 33 МГц достигается в пакетном режиме, когда адрес предоставляется только в начале пакета и предполагается, что все последующие данные будут поступать в расположенные по порядку ячейки памяти. На магистрали может находиться несколько задатчиков ЦП, контроллер DMA, контроллер регенерации динамической памяти и др. Управление предоставлением магистрали централизованно выполняется специальным арбитром по циклическому принципу. Для арбитража используются особые линии магистрали, индивидуальные для каждого разъема. Основным достоинством MCA по сравнению с ISA было увеличение разрядности шины данных до 32 бит. При мультиплексированном использовании шины адреса 32 бит допускается расширение шины данных до 64 бит. Как и в EISA, в MCA предусмотрена возможность включения многих задатчиков, но арбитраж при этом является не централизованным, а распределенным, причем приоритеты могут устанавливаться программным путем. MCA не зависит от типа процессора и является полностью асинхронной. Для магистрали MCA предусмотрена автоматическая конфигурация системы. При этом пользователь может изменять и назначать приоритеты различных устройств. Для увеличения скорости передачи в режиме DMA используется специальный блочный режим burst mode. Однако эта шина не нашла широкого распространения, возможно, потому, что компания IBM по крайней мере, первоначально взимала слишком большую лицензионную пошлину за ее применение, а также потому, что существовавшие тогда платы адаптеров ПК невозможно было использовать на этой шине, вследствие чего потребителям приходилось приобретать все новые платы, а производителям -заново их разрабатывать. Однако в таком случае устройства, подключенные через описанные системные интерфейсы, не могут достичь скорости обмена, сравнимой с процессором. В основном это требуется для видеоадаптеров и контроллеров накопителей. Для решения проблемы была предложена архитектура на основе локальных шин рис. Типичная система с низкоскоростной шиной устройств ввода-вывода. Система с архитектурой локальной шины VLB. Наиболее распространенными локальными шинами считались VLB и PCI. VLB VESA 1 Local Bus представляет собой расширение шины процессора без промежуточных буферов, что резко ограничивает ее нагрузочную способность устройства. VLB имеет разрядную шину данных и разрядную шину адреса. Арбитр магистрали не предусмотрен. Достоинством VLB является простота и низкая стоимость. Доминирующее положение на рынке ПК занимают системы на основе шины PCI Peripheral Component Interconnect - Взаимодействие периферийных компонентов. Этот интерфейс был предложен фирмой Intel в году стандарт PCI 2. Следует отметить, что разработчики этого интерфейса позиционируют PCI не как локальную, а как промежуточную шину mezzanine bus , так как она не является шиной процессора. Поскольку шина PCI не ориентирована на определенный процессор, ее можно использовать для других процессоров. Шина PCI была адаптирована к таким процессорам, как Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC. Именно PCI сменила NuBus на платформе Apple Macintosh. Шины ISA, EISA или MCA могут управляться шиной PCI с помощью моста сопряжения рис. Например, в чипсете Intel Triton использовалась микросхема PIIX 1 , помимо контроллера IDE предоставляющая мост для шины ISA. Система на основе PCI. Существуют три варианта плат PCI: Ключ в разъеме гарантирует, что платы с одним уровнем сигнала и невзаимозаменяемые не будут по ошибке вставлены в разъем с другим уровнем сигнала. Платы с пониженным напряжением питания в основном используются в мобильных компьютерах. Существует разрядная и разрядная реализация шины PCI. В разрядной реализации используется разъем с дополнительной секцией. Платы и шина определяют тип разъема и работают должным образом. При установке разрядной платы в разрядный разъем остальные выводы не задействуются и просто выступают за пределы разъема. На шине PCI сигналы адреса и данных мультиплексированы, поэтому для передачи каждых 32 или 64 разрядов требуется два шинных цикла: Однако возможен также пакетный режим, при котором вслед за одним циклом передачи адреса разрешается осуществить до четырех циклов передачи данных до 16 байт в PCI После этого устройство должно подать новый запрос на обслуживание и снова получить управление над шиной и выполнить адресный цикл. PCI поддерживает процедуру прямого доступа к памяти ведущего устройства на шине bus mastering DMA , хотя некоторые реализации PCI могут и не предоставлять такую возможность для всех разъемов PCI. Процессор может функционировать параллельно с периферийными устройствами, являющимися ведущими на шине. Персональные компьютеры могут иметь две или больше шин PCI. Каждой шиной управляет свой мост PCI, что позволяет устанавливать в компьютер больше плат PCI вплоть до 16 - ограничение адресации. Если управление второй шиной PCI осуществляется с первой шины, то это называется каскадной или иерархической схемой. В этом случае первая шина будет также нести нагрузку второй шины. Если управление каждой шиной PCI осуществляется непосредственно с шины процессора, это называется равноправной схемой. Обычно мост PCI выполняет также функции контроллера внешней кэш-памяти, контроллера основной памяти и обеспечивает сопряжение с процессором. В году был выпущена улучшенная версия интерфейса - PCI 2. C года в ПК на основе Pentium 4 вместо PCI используют новый системный интерфейс - PCI Express. С повсеместным внедрением технологий мультимедиа пропускной способности шины PCI стало не хватать для производительной работы видеокарты. Чтобы не менять сложившийся стандарт на шину PCI, но, в то же время, ускорить ввод-вывод данных в видеокарту и увеличить производительность обработки трехмерных изображений, в году фирмой Intel был предложен выделенный интерфейс для подключения видеокарты - AGP Accelerated Graphics Port - высокоскоростной графический порт. Впервые порт AGP был представлен в системах на основе Pentium II. В таких системах чипсет был разделен на два моста рис. Северный мост связывал ЦП, память и видеокарту - три устройства в системе, между которыми курсируют наибольшие потоки данных. Таким образом, на северный мост возлагаются функции контроллера основной памяти, моста AGP и устройства сопряжения с фасадной шиной процессора FSB Front-Side Bus. Собственно мост PCI, обслуживающий остальные устройства ввода-вывода в системе, в том числе контроллер IDE PIIX , реализован на основе южного моста. Одной из целей разработчиков AGP было уменьшение стоимости видеокарты, за счет уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel, большие объемы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти. Интерфейс AGP по топологии не является шиной, так как обеспечивает только двухточечное соединение, то есть один порт AGP поддерживает только одну видеокарту. В то же время, порт AGP построен на основе PCI 2. Поскольку порт AGP и основная шина PCI независимы и обслуживаются разными мостами, это позволяет существенно разгрузить последнюю, освобождая пропускную способность, например, для потоков данных с каналов IDE. В то же время, поскольку AGP-порт всегда один, в интерфейсе нет возможностей арбитража, что существенно упрощает его и положительно сказывается на быстродействии. Для повышения пропускной способности AGP предусмотрена возможность передавать данные с помощью специальных сигналов, используемых как стробы, вместо сигнала тактовой частоты 66 МГц табл. В AGP существует возможность отмены механизма мультиплексирования шины адреса и данных - режим адресации по боковой полосе SBA Side-Band Addressing. При использовании SBA задействуются 8 дополнительных линий, по которым передается новый адрес, в то время как по битной шине данных передается пакет от предыдущего запроса. Альтернативный способ повышения эффективности использования пропускной способности AGP - с помощью конвейеризации. На PCI по выставленному адресу после задержки появляются данные. На AGP сначала выставляется пакет адресов, на которые следует ответ пакетом данных рис. Главная обработка трехмерных изображений выполняется в основной памяти компьютера как центральным процессором, так и процессором видеокарты. AGP обеспечивает два механизма доступа процессора видеокарты к памяти:. DMA Direct Memory Access - обычный прямой доступ к памяти. В этом режиме основной памятью считается встроенная видеопамять на карте, текстуры копируются туда из системной памяти компьютера перед использованием их процессором видеокарты;. DIME Direct In Memory Execute - непосредственное выполнение в памяти. В этом режиме основная и видеопамять находятся как бы в общем адресном пространстве. Общее пространство эмулируется с помощью таблицы отображения адресов GARP Graphic Address Remapping Table блоками по 4 Кбайт. Таким образом, процессор видеокарты способен непосредственно работать с текстурами в основной памяти без необходимости их копирования в видеопамять. Этот процесс называется AGP-текстурированием. Чтобы извлечь выгоду из применения порта AGP, помимо требуемой аппаратной поддержки то есть графического адаптера AGP и системной платы , необходимую поддержку должны обеспечивать операционная система и драйвер видеоадаптера, а в прикладной программе должны быть использованы новые возможности порта AGP например, трехмерное проецирование текстур. Применяется на некоторых материнских платах на основе PCI Express для поддержки AGP-видеокарт. В настоящее время порт AGP практически исчерпал свои возможности и активно вытесняется системным интерфейсом PCI Express. Интерфейс PCI Express первоначальное название - 3GIO 1 использует концепцию PCI, однако физическая их реализация кардинально отличается. На физическом уровне PCI Express представляет собой не шину, а некое подобие сетевого взаимодействия на основе последовательного протокола. Высокое быстродействие PCI Express позволяет отказаться от других системных интерфейсов AGP, PCI , что дает возможность также отказаться от деления системного чипсета на северный и южный мосты в пользу единого контроллера PCI Express. Одна из концептуальных особенностей интерфейса PCI Express, позволяющая существенно повысить производительность системы, - использование топологии "звезда". В топологии "шина" рис. При топологии "звезда" рис. Сравнение топологий PCI и PCI Express. Канал link , связывающий устройство с концентратором PCI Express, представляет собой совокупность дуплексных последовательных однобитных линий связи, называемых полосами lane. Дуплексный характер полос также контрастирует с архитектурой PCI, в которой шина данных - полудуплексная в один момент времени передача выполняется только в определенном направлении. На электрическом уровне каждая полоса соответствует двум парам проводников с дифференциальным кодированием сигналов. Одна пара используется для приема, другая - для передачи. Канал может состоять из нескольких полос: Все устройства должны поддерживать работу с однополосным каналом. Однако слот может быть "шире", чем подведенный к нему канал, то есть на слот x16 фактически может быть выведен канал x8 link и т. Карта PCI Express должна физически подходить и корректно работать в слоте, который по размерам не меньше разъема на карте, то есть карта x4 будет работать в слотах x4, x8, x16, даже если реально к ним подведен однополосный канал. Процедура согласования канала PCI Express обеспечивает выбор максимального количества полос, поддерживаемого обеими сторонами. При передаче данных по многополосным каналам используется принцип чередования или "разборки данных" data stripping: В случае канала x2 это означает, что все четные байты передаются по одной полосе, а нечетные - по другой. Как и большинство других высокоскоростных последовательных протоколов, PCI Express использует схему кодирования данных, встраивающую тактирующий сигнал в закодированные данные, то есть обеспечивающую самосинхронизацию. PCI Express обеспечивает передачу управляющих сообщений, в том числе прерываний, по тем же линиям данных. Последовательный протокол не предусматривает блокирование, поэтому легко обеспечивается латентность, сопоставимая с PCI, где имеются выделенные линии для прерываний. Первоначально для подключения накопителей к IBM PC использовались интерфейсы низкого уровня, классифицируемые как интерфейсы на уровне устройства: ST Shugart Technology , ESDI Enhanced Small Device Interface. Для таких интерфейсов характерно, что их сигналы являются функцией генерирующего и использующего их устройства. Это позволяет использовать весьма простую электронику в самом устройстве, а основную нагрузку по обработке данных переложить на контроллер или процессор, что, естественно, негативно отражается на скоростных и прочих характеристиках подобных накопителей. Direction In направление , Step шаг , Head Select выбор головки и т. Более того, сигнал с носителя, включающий в себя данные и биты синхронизации, передавался через интерфейс в аналоговом виде, поскольку разделение этой информации, выполняемое специальным блоком - сепаратором, происходило в контроллере. Появление новых методов кодирования информации RLL 1 вместо MFM 2 привело к необходимости создания ориентированных на эти методы контроллеров RLL-контроллер вместо MFM-контроллера , причем не гарантировалась надежная работа MFM-винчестера с RLL-контроллером. В интерфейсе ESDI эта проблема была решена, поскольку сепаратор был перенесен из контроллера в само устройство. В настоящее время распространены интерфейсы системного уровня, использующие сигналы в логике центрального процессора, что предполагает реализацию функций контроллера накопителя в самом накопителе, а устройство, сопрягающее интерфейс накопителя с системной шиной ПК, выполняет лишь роль адаптера интерфейса моста. Он представляет собой "приставку" к битной шине ISA, иначе называемой AT Bus, поэтому стандарт именуется AT Attachment ATA. Другое название интерфейса - Enhanced Integrated Drive Electronics EIDE. Первая спецификация ATA IDE определяла возможность подключения двух устройств к одному интерфейсу. Спецификация ATA-2 EIDE описывает совместную работу двух интерфейсов, позволяя, таким образом, подключать до четырех устройств. Последующие спецификации добавляли новые скоростные режимы табл. В современной вычислительной технике наблюдается тенденция перехода на высокоскоростные последовательные интерфейсы. Так, для накопителей был предложен последовательный интерфейс SerialATA, по своим характеристикам представляющий собой "приставку" к PCI Express. Каждое устройство работает на отдельном кабеле. Стандарт предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд. SATA-устройства используют два разъема: Передача данных происходит в дуплексном режиме по двум парам проводником одна пара - на прием, другая - на передачу с использованием дифференциального кодирования сигналов. Кроме перечисленных интерфейсов, для подключения накопителей используются универсальные периферийные интерфейсы, речь о которых пойдет в следующей главе - SCSI, USB, FireWire и т. Примерная тематика рефератов по курсу Информационное обеспечение разработки и принятия решений. Источники информации, применяемые для разработки и обоснования управленческих решений Правовые технологии www lawtech 2. Таким образом, на основании проведенного исследования проблем уголовно-правового характера, касающихся ответственности за угон автомобиля или иного т Рименяемая органом дознания, дознавателем, следователем на срок не более 48 часов с момента фактического задержания лица по подозрению в совершении преступления. В Москве с 26 февраля по 11 марта в кинотеатрах "Октябрь", ""35ММ", "Формула кино Горизонт", "Формула кино Ев Сохрани ссылку в одной из сетей: Типы и характеристики интерфейсов Интерфейс - это аппаратное и программное обеспечение элементы соединения и вспомогательные схемы управления, их физические, электрические и логические параметры , предназначенное для сопряжения систем или частей системы программ или устройств. Под сопряжением подразумеваются следующие функции: Интерфейс SCSI был разработан в конце х годов и предложен организацией Shugart Associates. Первый стандарт на этот интерфейс был принят в г. SCSI определяет только логический и физический уровень. Классификация и архитектура вычислительных сетей, техническое, информационное и программное обеспечение сетей, структура и организация функционирования сетей глобальных, региональных, локальных. Техническое оснащение современных рабочих мест в России требует от представителей разных профессий освоения компьютерных программ как основных средств труда. Адресация LBA 24 бита до 8,4 гигабайт. Адресация LBA 28 бит до гигабайт , SMART. Поддержка пакетных команд ATAPI - поддержка CD-ROM. Адресация LBA 48 бит, автоматическое управление акустикой. Потоковое расширение streaming , "длинные" сектора.
Медкомиссия для замены прав в спб
Где можно продать старую монету в ростове
Соус для запеченных роллов в домашних условиях
Археология история земли
Сталь ст3 характеристики применение