1. Организация ЭВМ и систем
Тема: Интерфейсы
• Основные технические характеристики
интерфейсов
• Системные интерфейсы
• Цифровые интерфейсы ввода/вывода
• Параллельный и последовательный интерфейсы
• Шины расширения ввода/вывода
2. ИнтерфейсИнтерфейс –– это аппаратное и программноеэто аппаратное и программное
обеспечение (элементы соединения и вспомогательныеобеспечение (элементы соединения и вспомогательные
схемы управления, их физические, электрические исхемы управления, их физические, электрические и
логические параметры), предназначенное длялогические параметры), предназначенное для
сопряжения систем или частей системы (программ илисопряжения систем или частей системы (программ или
устройств) .устройств) .
ПодПод сопряжениемсопряжением подразумеваются следующиеподразумеваются следующие
функции:функции:
функции выдачи и приема информации;функции выдачи и приема информации;
управление передачей данных;управление передачей данных;
согласование источника и приемника информации.согласование источника и приемника информации.
3. Основные техническиеОсновные технические
характеристики интерфейсовхарактеристики интерфейсов
Режим обменаРежим обмена – дуплексный, полудуплексный,– дуплексный, полудуплексный,
симплексный.симплексный.
ВместимостьВместимость определяетопределяет maxmax возможное количествовозможное количество
абонентов, подключаемых одновременно к контроллеруабонентов, подключаемых одновременно к контроллеру
интерфейса (без расширителей).интерфейса (без расширителей).
Пропускная способностьПропускная способность (скорость передачи)(скорость передачи)
определяется допускаемой скоростью передачи данных,определяется допускаемой скоростью передачи данных,
длительностью выполнения операций установления идлительностью выполнения операций установления и
разъединения связи и степенью совмещения процессов передачиразъединения связи и степенью совмещения процессов передачи
данных.данных.
MaxMax длина линии связидлина линии связи – допустимое удаление.– допустимое удаление.
РазрядностьРазрядность определяет в основном пропускнуюопределяет в основном пропускную
способность и стоимостные затраты.способность и стоимостные затраты.
Топология соединенияТопология соединения..
4. По функциональному назначению можно выделитьПо функциональному назначению можно выделить
системные интерфейсысистемные интерфейсы ии интерфейсы периферийныхинтерфейсы периферийных
устройствустройств..
МикроЭВМ с точки зрения архитектуры можноМикроЭВМ с точки зрения архитектуры можно
разделить на 2 основных класса:разделить на 2 основных класса:
использующиеиспользующие внутренний интерфейс МПвнутренний интерфейс МП
(унифицированный канал);(унифицированный канал);
использующие внешний по отношению к МПиспользующие внешний по отношению к МП
системный интерфейссистемный интерфейс..
Системный интерфейсСистемный интерфейс выполняется обычно в видевыполняется обычно в виде
стандартизированных системных шин, таких как:стандартизированных системных шин, таких как:
UNIBUSUNIBUS фирмыфирмы DECDEC (интерфейс с общей шиной -(интерфейс с общей шиной -
сигналы адреса и данных мультиплексируются).сигналы адреса и данных мультиплексируются).
MULTIBUSMULTIBUS фирмыфирмы INTEL (INTEL (интерфейс синтерфейс с
изолированной шиной - раздельные сигналы данных иизолированной шиной - раздельные сигналы данных и
адресаадреса ))..
5. Интерфейс с общей шинойИнтерфейс с общей шиной UNIBUSUNIBUS
Общая шина для периферийных устройств, памятиОбщая шина для периферийных устройств, памяти
и процессора состоит из 56 двунаправленных линий.и процессора состоит из 56 двунаправленных линий.
Общая шина позволяетОбщая шина позволяет::
Подключать к магистрали большое число устройств.Подключать к магистрали большое число устройств.
Обрабатывать данные регистров внешних устройствОбрабатывать данные регистров внешних устройств
теми же командами, что и данные в памяти.теми же командами, что и данные в памяти.
Работать с модулями различного быстродействияРаботать с модулями различного быстродействия
благодаря асинхронной организации обмена.благодаря асинхронной организации обмена.
Создавать мультипроцессорные сети.Создавать мультипроцессорные сети.
Недостатки:Недостатки:
Увеличенное время установления связи.Увеличенное время установления связи.
Снижение надежности по мере увеличения длины.Снижение надежности по мере увеличения длины.
Сложность технической реализации интерфейсныхСложность технической реализации интерфейсных
модулей, связанных с пересылкой адресов и данных помодулей, связанных с пересылкой адресов и данных по
6. Интерфейс с изолированной шинойИнтерфейс с изолированной шиной
MULTIBUSMULTIBUS
Благодаря разделению шины адреса и шины данных,Благодаря разделению шины адреса и шины данных,
возможны реализации этой архитектуры для процессороввозможны реализации этой архитектуры для процессоров
разной разрядности. Существовали 8-разрядный и 16-разной разрядности. Существовали 8-разрядный и 16-
разрядный варианты архитектурыразрядный варианты архитектуры MultibusMultibus длядля IBM PCIBM PC..
Шина адреса – 20 бит.Шина адреса – 20 бит.
Достоинства:Достоинства:
Большая емкость адресуемой памяти.Большая емкость адресуемой памяти.
Относительная простота аппаратной реализации.Относительная простота аппаратной реализации.
Недостатки:Недостатки:
Невысокая скорость обмена, который производитсяНевысокая скорость обмена, который производится
при участии буферного регистра ЦП.при участии буферного регистра ЦП.
Ограниченное число подключений ВУ.Ограниченное число подключений ВУ.
РазновидностиРазновидности MULTIBUS –MULTIBUS – интерфейсыинтерфейсы IBM PCIBM PC ии
U4U41, КОП1, КОП MICROBUSMICROBUS..
7. Цифровые интерфейсы вводаЦифровые интерфейсы ввода//выводавывода
Должно быть предусмотрено:Должно быть предусмотрено:
1.1. Преобразование данных из последовательного вПреобразование данных из последовательного в
параллельный формат и наоборот.параллельный формат и наоборот.
2.2. Синхронизация взаимодействующих устройств. ВСинхронизация взаимодействующих устройств. В
цифровом интерфейсе устройства должны работатьцифровом интерфейсе устройства должны работать
синхронно.синхронно.
3.3. Согласование приемника и передатчика по рабочимСогласование приемника и передатчика по рабочим
уровням напряжения, токовым и потенциальнымуровням напряжения, токовым и потенциальным
выходам, длине слов, специальным сигналамвыходам, длине слов, специальным сигналам
управления, формату данных.управления, формату данных.
8. Стандартный асинхронныйСтандартный асинхронный
последовательный интерфейспоследовательный интерфейс
RS – 232CRS – 232C опубликован в 1969г., до начала 80-х гг.опубликован в 1969г., до начала 80-х гг.
оставался единственным стандартом наоставался единственным стандартом на
последовательный интерфейс для подключения ЭВМ ипоследовательный интерфейс для подключения ЭВМ и
терминалов к системе связи через модемы, а так же длятерминалов к системе связи через модемы, а так же для
непосредственного подключения терминалов к машинам.непосредственного подключения терминалов к машинам.
СтандартСтандарт RS – 232CRS – 232C определяет уровень средыопределяет уровень среды
межсоединений и физические уровнимежсоединений и физические уровни путем задания:путем задания:
•Электрических характеристик сигналов (разд.2).Электрических характеристик сигналов (разд.2).
•Механических характеристик интерфейса (разд.1).Механических характеристик интерфейса (разд.1).
•Функционального описания интерфейсных схемФункционального описания интерфейсных схем
(разд.4).(разд.4).
•Стандартных интерфейсов для выбранныхСтандартных интерфейсов для выбранных
конфигураций систем связи (разд.5).конфигураций систем связи (разд.5).
9. Стандарты Ассоциации электронной промышленностиСтандарты Ассоциации электронной промышленности
(EIA) RS – 422(EIA) RS – 422 ии RS – 423RS – 423 были опубликованы в 1975г.были опубликованы в 1975г.
• RS – 422RS – 422 определяет электрические характеристикиопределяет электрические характеристики
симметричных цепей цифрового интерфейса.симметричных цепей цифрового интерфейса.
• RS – 423RS – 423 определяет электрические характеристикиопределяет электрические характеристики
несимметричных цепей цифрового интерфейса.несимметричных цепей цифрового интерфейса.
В различных ПК портыВ различных ПК порты RS – 232CRS – 232C могут иметь от 4-хмогут иметь от 4-х
до 25 контактов (типовой разъем - 25).до 25 контактов (типовой разъем - 25).
Асинхронная связьАсинхронная связь (8 байт от передатчика к(8 байт от передатчика к
приемнику и наоборот). Явной синхронизации нет.приемнику и наоборот). Явной синхронизации нет.
В соответствии с принятым правиломВ соответствии с принятым правилом припри
синхронной передаче используется контроль насинхронной передаче используется контроль на
нечетность, при асинхронной – на четность.нечетность, при асинхронной – на четность.
Обычно PC имеют в своем составе два интерфейсаОбычно PC имеют в своем составе два интерфейса
RS232C, которые обозначаются COM1 и COM2.RS232C, которые обозначаются COM1 и COM2.
Возможна установка дополнительного оборудования,Возможна установка дополнительного оборудования,
которое обеспечивает функционирование в составе PCкоторое обеспечивает функционирование в составе PC
четырех, восьми и шестнадцати интерфейсов RS232C.четырех, восьми и шестнадцати интерфейсов RS232C.
10. Интерфейс RS232C обеспечивает следующиеИнтерфейс RS232C обеспечивает следующие
возможности:возможности:
• применение PC в качестве абонентского пункта вприменение PC в качестве абонентского пункта в
системах телеобработки данных. В этом случае PCсистемах телеобработки данных. В этом случае PC
подключается через этот интерфейс к устройствамподключается через этот интерфейс к устройствам
преобразования сигналов (модемам), которые в своюпреобразования сигналов (модемам), которые в свою
очередь подключаются к каналам связи;очередь подключаются к каналам связи;
• подключение к PC различных устройств ввода-выводаподключение к PC различных устройств ввода-вывода
(графопостроителей, принтеров, графических(графопостроителей, принтеров, графических
манипуляторов, внешних НГМД, стримеров и т.д.);манипуляторов, внешних НГМД, стримеров и т.д.);
• объединение нескольких PC между собой и с другимиобъединение нескольких PC между собой и с другими
ЭВМ для организации перекачки файлов между ними.ЭВМ для организации перекачки файлов между ними.
11. Основные принципы обмена информацией поОсновные принципы обмена информацией по
интерфейсу RS232C заключаются в следующем:интерфейсу RS232C заключаются в следующем:
•обмен данными обеспечивается по двум цепямобмен данными обеспечивается по двум цепям,,
каждая из которых является для одной из сторонкаждая из которых является для одной из сторон
передающей, а для другой приемной;передающей, а для другой приемной;
•в исходном состоянии по каждой из этих цепейв исходном состоянии по каждой из этих цепей
передаетсяпередается двоичная единицадвоичная единица,, т.е. стоповая посылкат.е. стоповая посылка..
Передача стоповой посылки может выполняться сколькоПередача стоповой посылки может выполняться сколько
угодно;угодно;
•передаче каждого бита данных предшествуетпередаче каждого бита данных предшествует
передача стартовой посылкипередача стартовой посылки, т.е. передача двоичного, т.е. передача двоичного
нуля в течение временим равного времени передачи одногонуля в течение временим равного времени передачи одного
бита данных;бита данных;
•после передачи стартовой посылки обеспечиваетсяпосле передачи стартовой посылки обеспечивается
последовательная передача всех разрядов данных,последовательная передача всех разрядов данных,
начиная с младшего разряданачиная с младшего разряда.. Количество битов можетКоличество битов может
быть 5, 6, 7 или 8;быть 5, 6, 7 или 8;
12. • после передачи последнего бита данныхпосле передачи последнего бита данных
возможна передача контрольного разрядавозможна передача контрольного разряда, который, который
дополняет сумму по модулю 2 переданных разрядов додополняет сумму по модулю 2 переданных разрядов до
четности или нечетности. В некоторых системахчетности или нечетности. В некоторых системах
передача контрольного бита не выполняется;передача контрольного бита не выполняется;
• после передачи контрольного разряда илипосле передачи контрольного разряда или
последнего бита, если формирование контрольногопоследнего бита, если формирование контрольного
разряда не предусмотрено, обеспечивается передачаразряда не предусмотрено, обеспечивается передача
стоповой посылки. Минимальная длительность посылкистоповой посылки. Минимальная длительность посылки
может быть равной длительности передачи одного,может быть равной длительности передачи одного,
полутора или двух бит данных.полутора или двух бит данных.
Обмен данными по описанным выше принципамОбмен данными по описанным выше принципам
требует предварительного согласования приемника итребует предварительного согласования приемника и
передатчика по количеству используемых разрядов впередатчика по количеству используемых разрядов в
символе, правилам формирования контрольного разрядасимволе, правилам формирования контрольного разряда
и длительности передачи бита данных.и длительности передачи бита данных.
13. В стандартеВ стандарте RS – 232RS – 232 определены высокий и низкийопределены высокий и низкий
уровни напряжения:уровни напряжения: любое напряжениелюбое напряжение >>+3В+3В
считается двоичным «0», асчитается двоичным «0», а <<--33В – «1».В – «1». Напряжение вНапряжение в
диапазоне от -3 до +3 В считается бессмысленным.диапазоне от -3 до +3 В считается бессмысленным.
Логические уровни можно использовать в любомЛогические уровни можно использовать в любом
диапазонедиапазоне >> +3В и+3В и << -3В. Обычно используется-3В. Обычно используется +12 В и+12 В и
-12 В.-12 В.
+12В
+3В
0
-3В
-12В
0
1 1 11 1
0 0 0 0
14. Для передачи данных чаше всего используютсяДля передачи данных чаше всего используются
следующие коды:следующие коды:
• пятиразрядный код МТК-2пятиразрядный код МТК-2 по ГОСТ 15607-84.по ГОСТ 15607-84.
Этот кодЭтот код не использует контрольный разрядне использует контрольный разряд..
Длительность стоповойДлительность стоповой посылкипосылки равна длительностиравна длительности
передачипередачи полутора битполутора бит;;
• семиразрядный код КОИ-7семиразрядный код КОИ-7 по ГОСТ 27463-87.по ГОСТ 27463-87.
Этот кодЭтот код использует контрольный разрядиспользует контрольный разряд, который, который
дополняет переданные знаки до четности.дополняет переданные знаки до четности.
Длительность стоповой посылкиДлительность стоповой посылки равна длительностиравна длительности
передачипередачи одного или двух бит данныходного или двух бит данных..
16. Интерфейс RS232C имеет восемь сигналов и цепьИнтерфейс RS232C имеет восемь сигналов и цепь
сигнальной земли GNDсигнальной земли GND. В ряде случаев не все эти цепи. В ряде случаев не все эти цепи
используются.используются.
Алгоритм взаимодействия сигналов в интерфейсеАлгоритм взаимодействия сигналов в интерфейсе
RS2З2С существенно зависит от типа подключаемогоRS2З2С существенно зависит от типа подключаемого
оборудования, поэтому ниже описано только назначениеоборудования, поэтому ниже описано только назначение
отдельных сигналов:отдельных сигналов:
•сигнал ВА (цепь 103) обеспечивает передачу данныхсигнал ВА (цепь 103) обеспечивает передачу данных
от PC;от PC;
•сигнал ВВ (цепь 104) обеспечивает прием данных всигнал ВВ (цепь 104) обеспечивает прием данных в
PC;PC;
•состояние "Включено" СD (цепь 106) указываетсостояние "Включено" СD (цепь 106) указывает
подключаемому оборудованию, что PC готов к работе;подключаемому оборудованию, что PC готов к работе;
•состояние "Включено" сигнала СС (цепь 107)состояние "Включено" сигнала СС (цепь 107)
указывает PC , что подключаемое оборудование готово куказывает PC , что подключаемое оборудование готово к
работе;работе;
•состояние "Включено" сигнала СА (цепь 105)состояние "Включено" сигнала СА (цепь 105)
указывает подключаемому оборудованию, что PCуказывает подключаемому оборудованию, что PC
запрашивает разрешение на передачу данных;запрашивает разрешение на передачу данных;
17. • состояние "Включено" сигнала СВ (цепь 106)состояние "Включено" сигнала СВ (цепь 106)
указывает PC что он может передавать данныеуказывает PC что он может передавать данные
сигналами ВА;сигналами ВА;
•состояние "Включено" сигнала CF (цепь 109)состояние "Включено" сигнала CF (цепь 109)
указывает PC , что сигналы поступающие на входуказывает PC , что сигналы поступающие на вход
модема из канала связи, имеют необходимый уровень;модема из канала связи, имеют необходимый уровень;
•состояние "Включено" сигнала СЕ (цепь 125)состояние "Включено" сигнала СЕ (цепь 125)
указывает компьютеру, что изуказывает компьютеру, что из канала связи в модемканала связи в модем
поступает входящий вызов (на телефонном аппарате ,поступает входящий вызов (на телефонном аппарате ,
подключенном к данному модему, должен быть звонок).подключенном к данному модему, должен быть звонок).
Оборудование интерфейса RS232C неОборудование интерфейса RS232C не
накладывает никаких ограничений на состояниенакладывает никаких ограничений на состояние
сигналов интерфейсасигналов интерфейса. Это значит, что. Это значит, что управляющаяуправляющая
программа может использовать любые комбинациипрограмма может использовать любые комбинации
из перечисленных выше сигналов для организациииз перечисленных выше сигналов для организации
обмена данными.обмена данными.
18. Параллельный интерфейсПараллельный интерфейс
LPT (Line Printer –LPT (Line Printer – построчный принтерпострочный принтер))..
Адаптер параллельного интерфейса представляетАдаптер параллельного интерфейса представляет
собой набор регистров, расположенных всобой набор регистров, расположенных в
пространстве вводапространстве ввода//выводавывода. Регистры порта адресуются. Регистры порта адресуются
относительно базового адреса порта (относительно базового адреса порта (3BCh, 378h3BCh, 378h ии 278h278h ––
стандартные значения).стандартные значения).
Порт имеетПорт имеет 8 – разрядную ШД8 – разрядную ШД,, 5 – разрядную шину5 – разрядную шину
сигналов состояниясигналов состояния ии 4-битную ШУ4-битную ШУ..
BIOSBIOS поддерживает до 4-хподдерживает до 4-х LPTLPT – портов (– портов (LPT1-LPT4LPT1-LPT4))
своим сервисомсвоим сервисом INT17hINT17h, обеспечивающим через них связь, обеспечивающим через них связь
с принтерами по интерфейсус принтерами по интерфейсу Centronics.Centronics.
ПонятиеПонятие CentronicsCentronics относится как к набору сигналов иотносится как к набору сигналов и
протоколу взаимодействия, так и к 36 – контактномупротоколу взаимодействия, так и к 36 – контактному
разъему принтеров.разъему принтеров.
19. Стандартный портСтандартный порт SPP (Standard Parallel Port)SPP (Standard Parallel Port)
является однонаправленным портомявляется однонаправленным портом, на базе которого, на базе которого
программно реализуется протокол обменапрограммно реализуется протокол обмена Centronics.Centronics.
Стандартный порт имеет 3 8-битных регистра:Стандартный порт имеет 3 8-битных регистра:
•Регистр данных (адрес =Регистр данных (адрес = BASEBASE).).
•Регистр состояния, представляющий собой 5-битныйРегистр состояния, представляющий собой 5-битный
порт ввода сигналов состояния принтерапорт ввода сигналов состояния принтера (4-7(4-7 биты, адресбиты, адрес
== BASE+1)BASE+1)..
•Регистр управления, 4-битный порт вывода (0-3 биты,Регистр управления, 4-битный порт вывода (0-3 биты,
адрес =адрес = BASE+2BASE+2))..
20. Сигналы интерфейсаСигналы интерфейса CentronicsCentronics
Наименова-Наименова-
ние сигналание сигнала
ИсточникИсточник
сигналасигнала
Номер контактаНомер контакта
соединителясоединителя
PCPC
принтерапринтера
Назначение сигналаНазначение сигнала
--
AUTOFEEDAUTOFEED
PCPC 1414 1212 Низкий уровень сигналаНизкий уровень сигнала
обеспечивает перемещениеобеспечивает перемещение
бумаги на одну строкубумаги на одну строку
-- INITIALIZEINITIALIZE
PRINTERPRINTER
PCPC 1616 3131 Обеспечивает установкуОбеспечивает установку
принтера в исходноепринтера в исходное
состояние и очистку егосостояние и очистку его
буферной памятибуферной памяти
BUSYBUSY ПринтерПринтер 1111 1111 УказываетУказывает PCPC, что принтер, что принтер
не может приниматьне может принимать
данныеданные
- ERROR- ERROR ПринтерПринтер 1515 3232 Принтер установлен вПринтер установлен в
режим «режим «Off LineOff Line», нарушена», нарушена
его работоспособность илиего работоспособность или
отсутствует бумагаотсутствует бумага
SELECTSELECT PCPC 1717 3636 Разрешает работу принтераРазрешает работу принтера
21. Наименова-Наименова-
ние сигналание сигнала
ИсточникИсточник
сигналасигнала
Номер контактаНомер контакта
соединителясоединителя
PCPC
принтерапринтера
Назначение сигналаНазначение сигнала
GNDGND -- 18 - 2518 - 25 16, 19 –16, 19 –
30, 3330, 33
«Схемная» земля«Схемная» земля
- STROBE- STROBE PCPC 11 11 Принтер долженПринтер должен
принимать данные изпринимать данные из PCPC
во время действия сигналаво время действия сигнала
- STROBE- STROBE
DATA1DATA1
--DATA8DATA8
PCPC 2 - 92 - 9 2 – 92 – 9 Информационные разрядыИнформационные разряды
байта данныхбайта данных
- ACXNLG- ACXNLG ПринтерПринтер 1010 1010 Принтер готов к приемуПринтер готов к приему
очередного байтаочередного байта
PAPER ENDPAPER END ПринтерПринтер 1212 1212 Отсутствует бумага вОтсутствует бумага в
принтерепринтере
SELECTSELECT ПринтерПринтер 1313 1313 Принтер готов к работеПринтер готов к работе
22. Интерфейс «токовая петля»Интерфейс «токовая петля»
В этом интерфейсеВ этом интерфейсе электрическим сигналомэлектрическим сигналом
является ток в двухпроводной линииявляется ток в двухпроводной линии, соединяющий, соединяющий
приемник и передатчик.приемник и передатчик.
•«1» - 20 мА«1» - 20 мА
•«0» - нет тока«0» - нет тока
Токовая петля обычно предполагаетТоковая петля обычно предполагает гальваническуюгальваническую
развязкуразвязку входных цепей приемника от схемы устройствавходных цепей приемника от схемы устройства
(в этом случае можно передавать сигналы на расстояние(в этом случае можно передавать сигналы на расстояние
до 10 километров).до 10 километров).
23. Инфракрасный интерфейсИнфракрасный интерфейс
В 1994 году Ассоциацией инфракрасной передачиВ 1994 году Ассоциацией инфракрасной передачи
данных (Infra-данных (Infra-RRed Data Assotiation) была принята перваяed Data Assotiation) была принята первая
версия стандартаверсия стандарта IrDAIrDA. Интерфейс. Интерфейс IrDAIrDA позволяетпозволяет
соединяться с периферийным оборудованием безсоединяться с периферийным оборудованием без
кабеля при помощи ИК-излучения с длиной волны 850-кабеля при помощи ИК-излучения с длиной волны 850-
900 нм (номинально – 880 нм)900 нм (номинально – 880 нм). Порт IrDA дает. Порт IrDA дает
возможность устанавливать связь на коротком расстояниивозможность устанавливать связь на коротком расстоянии
до 1 метра в режиме точка-точка.до 1 метра в режиме точка-точка.
Различают инфракрасные системы связи:Различают инфракрасные системы связи:
•низкой скорости до 115,2 Кбитнизкой скорости до 115,2 Кбит//с.с.
•средней скорости до 1,152 Мбитсредней скорости до 1,152 Мбит//с.с.
•высокой скорости до 4 Мбитвысокой скорости до 4 Мбит//с (для обмена файламис (для обмена файлами
между ПК, подключенным к локальной (или глобальной)между ПК, подключенным к локальной (или глобальной)
сети, вывода информации на принтере, проекционныесети, вывода информации на принтере, проекционные
аппараты и т.д. )аппараты и т.д. )
24. ПортПорт IrDAIrDA основан на архитектуре коммуникационногооснован на архитектуре коммуникационного
порта и использует универсальный асинхронный приемо-порта и использует универсальный асинхронный приемо-
передатчикпередатчик UARTUART ((Universal Asynchronous ReceiverUniversal Asynchronous Receiver
TransmitterTransmitter), позволяющий работать со скоростью передачи), позволяющий работать со скоростью передачи
данных 2400-115200 бит/с.данных 2400-115200 бит/с. Данные передаются 10-битнымДанные передаются 10-битным
символами: 8 бит данных, один стартовый бит в начале и одинсимволами: 8 бит данных, один стартовый бит в начале и один
стоповый бит в конце посылки.стоповый бит в конце посылки. СвязьСвязь в IrDAв IrDA полудуплекснаяполудуплексная,,
т. к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает приемныйт. к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает приемный
фотодиод. Воздушный промежуток между устройствамифотодиод. Воздушный промежуток между устройствами
позволяет принять ИК-энергию только от одного источника впозволяет принять ИК-энергию только от одного источника в
данный момент.данный момент.
На физическом уровне стандарт IrDA определяетНа физическом уровне стандарт IrDA определяет
следующий способ кодирования:следующий способ кодирования: логический "0" передаетсялогический "0" передается
одиночным ИК-импульсом длиной от 1,6 мкс до 3/16одиночным ИК-импульсом длиной от 1,6 мкс до 3/16
периода передачи битовой ячейки, а логическая "1"периода передачи битовой ячейки, а логическая "1"
передается как отсутствие ИК-импульса.передается как отсутствие ИК-импульса. МинимальнаяМинимальная
мощность потребления гарантируется при фиксированноймощность потребления гарантируется при фиксированной
длине импульса 1,6 мкс.длине импульса 1,6 мкс.
25. ИнтерфейсИнтерфейс MIDIMIDI
Цифровой интерфейс музыкальных инструментовЦифровой интерфейс музыкальных инструментов
((Musical Instrument Digital InterfaceMusical Instrument Digital Interface)) –– двунаправленныйдвунаправленный
асинхронный интерфейсасинхронный интерфейс с частотой передачи 31,25с частотой передачи 31,25
КбитКбит//с (1983г.) для сопряжения ПК, синтезаторов,с (1983г.) для сопряжения ПК, синтезаторов,
электромузыкальной техники.электромузыкальной техники.
ВВ MIDIMIDI применяется токовая петля 10 мАприменяется токовая петля 10 мА (возможно(возможно
и 5мА)и 5мА) с гальванической развязкой входной цепис гальванической развязкой входной цепи..
29. ИнтерфейсИнтерфейс PCIPCI
ИнтерфейсИнтерфейс PCIPCI (Peripheral Component Interconnect(Peripheral Component Interconnect
– Взаимодействие периферийных компонентов)– Взаимодействие периферийных компонентов) былбыл
предложен фирмойпредложен фирмой IntelIntel в 1992 году (стандартв 1992 году (стандарт PCIPCI 2.0 – в2.0 – в
1993) в качестве альтернативы локальной шине1993) в качестве альтернативы локальной шине VLBVLB//VLBVLB2.2.
Шина PCI была адаптирована к таким процессорам, какШина PCI была адаптирована к таким процессорам, как
Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC.Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC.
ШиныШины ISAISA,, EISAEISA илиили MCAMCA могут управляться шиноймогут управляться шиной PCIPCI
с помощью моста сопряжения, что позволяетс помощью моста сопряжения, что позволяет
устанавливать в ПК платы устройств ввода-вывода сустанавливать в ПК платы устройств ввода-вывода с
различными системными интерфейсами.различными системными интерфейсами.
СуществуютСуществуют три варианта плат PCIтри варианта плат PCI:: с уровнямис уровнями
сигналов 3,3 В, с уровнями сигналов 5 В исигналов 3,3 В, с уровнями сигналов 5 В и
универсальныеуниверсальные..
Существует 32-разрядная и 64-разряднаяСуществует 32-разрядная и 64-разрядная
реализация шиныреализация шины PCIPCI.. В 64-разрядной реализацииВ 64-разрядной реализации
используется разъем с дополнительной секцией.используется разъем с дополнительной секцией.
31. На шинеНа шине PCIPCI сигналы адреса и данных мультиплексированысигналы адреса и данных мультиплексированы,,
поэтому для передачи каждых 32 или 64 разрядов требуется двапоэтому для передачи каждых 32 или 64 разрядов требуется два
шинных цикла: один – для пересылки адреса, а второй – дляшинных цикла: один – для пересылки адреса, а второй – для
пересылки данных. Возможен такжепересылки данных. Возможен также пакетный режим передачипакетный режим передачи..
PCIPCI поддерживает процедуру прямого доступа к памятиподдерживает процедуру прямого доступа к памяти
ведущего устройства на шине (bus mastering DMA), хотя некоторыеведущего устройства на шине (bus mastering DMA), хотя некоторые
реализации PCI могут и не предоставлять такую возможность дляреализации PCI могут и не предоставлять такую возможность для
всех разъемов PCI. Процессор может функционироватьвсех разъемов PCI. Процессор может функционировать
параллельно с периферийными устройствами, являющимисяпараллельно с периферийными устройствами, являющимися
ведущими на шине.ведущими на шине.
Кроме того, платыКроме того, платы PCIPCI поддерживают:поддерживают:
•автоматическую конфигурациюавтоматическую конфигурацию PlugPlug&&PlayPlay (не требуют(не требуют
назначения адресов расширенийназначения адресов расширений BIOSBIOS вручную);вручную);
•совместное использование прерыванийсовместное использование прерываний (когда один и тот же(когда один и тот же
номер прерывания может использоваться разными устройствами);номер прерывания может использоваться разными устройствами);
•контроль четностиконтроль четности сигналов шины данных и адресной шины;сигналов шины данных и адресной шины;
•конфигурационную памятьконфигурационную память от 64 до 256 байт (кодот 64 до 256 байт (код
производителя, код устройства, код класса (функции) устройства ипроизводителя, код устройства, код класса (функции) устройства и
др.)др.)
32. В 1995 году был выпущенаВ 1995 году был выпущена улучшенная версияулучшенная версия
интерфейса –интерфейса – PCIPCI 2.12.1, которая предоставила следующие, которая предоставила следующие
возможности:возможности:
•поддержка тактовой частоты шины 66 МГц;поддержка тактовой частоты шины 66 МГц;
•таймер обработки множественных запросовтаймер обработки множественных запросов MTTMTT
(Multi-(Multi-TTransactionransaction TTimer) позволяет устройствам,imer) позволяет устройствам,
осуществляющим прямой доступ к памяти, удерживатьосуществляющим прямой доступ к памяти, удерживать
шину для «прерывистой» передачи пакетов, при этом нешину для «прерывистой» передачи пакетов, при этом не
требуется повторно добиваться права управления шиной,требуется повторно добиваться права управления шиной,
что полезно при передаче видеоданных;что полезно при передаче видеоданных;
•пассивное разъединениепассивное разъединение (Passive Release) позволяет(Passive Release) позволяет
устройствам, осуществляющим прямой доступ к памяти поустройствам, осуществляющим прямой доступ к памяти по
шине PCI, передавать данные в то время, когда ведетсяшине PCI, передавать данные в то время, когда ведется
передача данных по шине ISA (обычно это приводило кпередача данных по шине ISA (обычно это приводило к
блокированию передачи по шине PCI, поскольку онаблокированию передачи по шине PCI, поскольку она
использовалась для подключения центральногоиспользовалась для подключения центрального
процессора к шине ISA);процессора к шине ISA);
33. •задержанные транзакции PCIзадержанные транзакции PCI позволяютпозволяют
передаваемым данным ведущего устройства на шине PCIпередаваемым данным ведущего устройства на шине PCI
получать приоритет над ожидающими в очереди даннымиполучать приоритет над ожидающими в очереди данными
для передачи с PCI на ISA;для передачи с PCI на ISA;
•повышение производительности записиповышение производительности записи благодаряблагодаря
оснащению PCI-чипсета буферами большего объема,оснащению PCI-чипсета буферами большего объема,
поэтому транзакции могут выстраиваться в очередь, когдапоэтому транзакции могут выстраиваться в очередь, когда
шина PCI занята, и происходит сбор байтов, слов ишина PCI занята, и происходит сбор байтов, слов и
двойных слов, которые могут объединяться в единую 8-двойных слов, которые могут объединяться в единую 8-
байтную операцию записи.байтную операцию записи.
34. ПортПорт AGPAGP
В 1996 году фирмойВ 1996 году фирмой IntelIntel был предложенбыл предложен выделенныйвыделенный
интерфейс для подключения видеокарты –интерфейс для подключения видеокарты – AGPAGP
((Accelerated Graphics PortAccelerated Graphics Port – высокоскоростной– высокоскоростной
графический порт)графический порт)..
1 2
Графическая
плата
ЦП
Набор
микросхем
AGP
PCI - шина
Текстуры
Системная
память
1 – графический процессор1 – графический процессор
2 – кадровый буфер2 – кадровый буфер
36. • ВВ AGPAGP существует возможность отменысуществует возможность отмены
механизма мультиплексирования шины адреса имеханизма мультиплексирования шины адреса и
данных – режим адресации по боковой полоседанных – режим адресации по боковой полосе SBASBA
((SSide-ide-BBandand AAddressing).ddressing). При использованииПри использовании SBASBA
задействуются 8 дополнительных линий, по которымзадействуются 8 дополнительных линий, по которым
передается новый адрес, в то время как по 32-битнойпередается новый адрес, в то время как по 32-битной
шине данных передается пакет от предыдущего запроса.шине данных передается пакет от предыдущего запроса.
• КонвейеризацияКонвейеризация позволяетпозволяет AGPAGP плате отдавать вплате отдавать в
быстрой последовательности несколько команд, небыстрой последовательности несколько команд, не
ожидая ответа.ожидая ответа.
На PCI по выставленному адресу после задержкиНа PCI по выставленному адресу после задержки
появляются данные. На AGP сначала выставляется пакетпоявляются данные. На AGP сначала выставляется пакет
адресов, на которые следует ответ пакетом данных.адресов, на которые следует ответ пакетом данных.
• AGPAGP – текстурирование– текстурирование..
37. AGPAGP обеспечиваетобеспечивает два механизма доступа процессорадва механизма доступа процессора
видеокарты к памяти:видеокарты к памяти:
• DMA (Direct Memory Access) – обычный прямойDMA (Direct Memory Access) – обычный прямой
доступ к памятидоступ к памяти. В этом режиме основной памятью. В этом режиме основной памятью
считается встроенная видеопамять на карте, текстурысчитается встроенная видеопамять на карте, текстуры
копируются туда из системной памяти компьютера передкопируются туда из системной памяти компьютера перед
использованием их процессором видеокарты;использованием их процессором видеокарты;
• DDIIME (DirectME (Direct IIn Memory Execute) –n Memory Execute) –
непосредственное выполнение в памятинепосредственное выполнение в памяти. В этом режиме. В этом режиме
основная и видеопамять находятся как бы в общемосновная и видеопамять находятся как бы в общем
адресном пространстве. Общее пространство эмулируетсяадресном пространстве. Общее пространство эмулируется
с помощью таблицы отображения адресов GARP (Graphicс помощью таблицы отображения адресов GARP (Graphic
Address Remapping Table) блоками по 4 Кбайт. ТакимAddress Remapping Table) блоками по 4 Кбайт. Таким
образом, процессор видеокарты способен непосредственнообразом, процессор видеокарты способен непосредственно
работать с текстурами в основной памяти безработать с текстурами в основной памяти без
необходимости их копирования в видеопамять. Этотнеобходимости их копирования в видеопамять. Этот
процесс называетсяпроцесс называется AGP-текстурированием.AGP-текстурированием.
38. Существуют модификации портаСуществуют модификации порта AGPAGP::
•спецификацияспецификация AGP ProAGP Pro для видеокарт с большойдля видеокарт с большой
потребляемой мощностью (до 110 Вт), включающаяпотребляемой мощностью (до 110 Вт), включающая
дополнительные разъемы питания;дополнительные разъемы питания;
•64-битный порт64-битный порт AGPAGP, используемый для, используемый для
профессиональных графических адаптеров;профессиональных графических адаптеров;
•интерфейсинтерфейс AGP ExpressAGP Express, представляющий собой, представляющий собой
эмуляцию портаэмуляцию порта AGPAGP при помощи сдвоенного слотапри помощи сдвоенного слота PCIPCI вв
форм-фактореформ-факторе AGPAGP. - Применяется на некоторых. - Применяется на некоторых
материнских платах на основематеринских платах на основе PCI ExpressPCI Express для поддержкидля поддержки
AGPAGP-видеокарт.-видеокарт.
В настоящее время портВ настоящее время порт AGPAGP практически исчерпалпрактически исчерпал
свои возможности и активно вытесняется системнымсвои возможности и активно вытесняется системным
интерфейсоминтерфейсом PCI ExpressPCI Express..
39. PCI ExpressPCI Express
ИнтерфейсИнтерфейс PCI ExpressPCI Express (первоначальное название –(первоначальное название –
33GIO (3rd Generation I/O –GIO (3rd Generation I/O – Ввод-вывод 3-го поколения))Ввод-вывод 3-го поколения))
использует концепциюиспользует концепцию PCIPCI, однако физическая их, однако физическая их
реализация кардинально отличается. На физическомреализация кардинально отличается. На физическом
уровнеуровне PCI ExpressPCI Express представляет собой не шину, апредставляет собой не шину, а
некое подобие сетевого взаимодействия на основенекое подобие сетевого взаимодействия на основе
последовательного протоколапоследовательного протокола. Высокое быстродействие. Высокое быстродействие
PCI ExpressPCI Express позволяет отказаться от других системныхпозволяет отказаться от других системных
интерфейсов (интерфейсов (AGPAGP,, PCIPCI), что дает возможность также), что дает возможность также
отказаться от деления системного чипсета на северный иотказаться от деления системного чипсета на северный и
южный мосты в пользу единого контроллераюжный мосты в пользу единого контроллера PCI ExpressPCI Express..
Одна из концептуальных особенностей интерфейсаОдна из концептуальных особенностей интерфейса
PCI ExpressPCI Express, позволяющая существенно повысить, позволяющая существенно повысить
производительность системы, —- использованиепроизводительность системы, —- использование
топологии «звезда».топологии «звезда».
40. Топология «звезда» в интерфейсеТопология «звезда» в интерфейсе
PCI ExpressPCI Express
41. КаналКанал ((linklink), связывающий устройство с), связывающий устройство с
концентраторомконцентратором PCI ExpressPCI Express, представляет собой, представляет собой
совокупность дуплексных последовательныхсовокупность дуплексных последовательных
(однобитных) линий связи, называемых(однобитных) линий связи, называемых полосамиполосами
((lanelane).).
На электрическом уровнеНа электрическом уровне каждая полосакаждая полоса
соответствует двум парам проводников ссоответствует двум парам проводников с
дифференциальным кодированием сигналов.дифференциальным кодированием сигналов. ОднаОдна
пара используется для приема, другая – для передачи.пара используется для приема, другая – для передачи. PCIPCI
ExpressExpress первого поколения декларирует скорость передачипервого поколения декларирует скорость передачи
одной полосы 2,5 Гбит/с в каждом направлении. В будущемодной полосы 2,5 Гбит/с в каждом направлении. В будущем
планируется увеличить скорость до 5 и 10 Гбит/с.планируется увеличить скорость до 5 и 10 Гбит/с.
Канал может состоять из нескольких полос: одной (Канал может состоять из нескольких полос: одной (xx11
linklink), двух (), двух (xx22 linklink), четырех (), четырех (xx44 linklink), восьми (), восьми (xx88 linklink),),
шестнадцати (шестнадцати (xx1616 linklink) или тридцати двух () или тридцати двух (xx3232 linklink). Все). Все
устройства должны поддерживать работу с однополоснымустройства должны поддерживать работу с однополосным
каналом. Аналогично, различают слоты:каналом. Аналогично, различают слоты: xx1,1, xx2,2, xx4,4, xx8,8, xx16,16,
xx32.32.
42. При передаче данных по многополосным каналамПри передаче данных по многополосным каналам
используетсяиспользуется принцип чередования или «разборкипринцип чередования или «разборки
данных»данных» ((data strippingdata stripping): каждый последующий байт): каждый последующий байт
передается по другой полосе. В случае каналапередается по другой полосе. В случае канала xx2 это2 это
означает, что все четные байты передаются по однойозначает, что все четные байты передаются по одной
полосе, а нечетные – по другой.полосе, а нечетные – по другой.
PCI ExpressPCI Express использует схему кодирования данных,использует схему кодирования данных,
встраивающую тактирующий сигнал в закодированныевстраивающую тактирующий сигнал в закодированные
данные, т. е. обеспечивающую самосинхронизацию.данные, т. е. обеспечивающую самосинхронизацию.
Применяемый вПрименяемый в PCI ExpressPCI Express алгоритм 8алгоритм 8 BB / 10/ 10 BB (8 бит в 10(8 бит в 10
бит) обеспечивает разбиение длинныхбит) обеспечивает разбиение длинных
последовательностей нулей или единиц так, чтобыпоследовательностей нулей или единиц так, чтобы
приемная сторона не потеряла границы битов. С учетомприемная сторона не потеряла границы битов. С учетом
кодирования 8кодирования 8 BB // 1010 BB пропускную способностьпропускную способность
однополосного каналаоднополосного канала PCI ExpressPCI Express можно оценить, какможно оценить, как
2500 Мбит/с / 10 бит/байт = 250 Мегабайт/с (238 Мбайт/с).2500 Мбит/с / 10 бит/байт = 250 Мегабайт/с (238 Мбайт/с).
43. Шинная архитектура системы наШинная архитектура системы на
основе МПоснове МП Pentium II, IIIPentium II, III
CPU-SLOT 1
Control
Address
Data
AGP
SLOT
PMC
82443BX
Main
Memory
(DRAM)
Addr
Cntrl
PCI BUS
Control
Address/Data
PIIX4E
USB1
USB2
PCI IDE
HEADER
ISA BUS
ISA
SLOT(s)
83977F
FDC
Buffer
X BUS
KBC
RTC
Flash BIOS
Serial
LPT
IrDA
