
- •Глава 13 Интерфейсная часть пк
- •13.1 Интерфейсы
- •13.2 Классификация интерфейсов
- •13.3 Шины расширений
- •13.4 Локальные шины
- •13.5 Периферийные шины
- •13.6 Универсальные последовательные интерфейсы
- •13.7 Прикладные программные интерфейсы
- •13.8 Беспроводные интерфейсы
- •13.9 Прочие интерфейсы
- •8 Дополнительные интегральные микросхемы
- •9 Элементы конструкции пк
- •10 Функциональные характеристики эвм
- •Глава 10 Системы команд и соответствующие классы процессоров
- •10.1 Классы команд
- •10.2 Классы процессоров
- •Глава 12 Системные платы и чипсеты
- •12.1 Разновидности системных плат
- •12.2 Чипсеты системных плат
- •14.6 Логическая структура основной памяти
- •Глава 17 Информационно-вычислительные системы
- •17.1 Классификация информационно-вычислительных систем
- •17.2 Функциональная и структурная организация информационно-вычислительных систем
- •Глава 14 Запоминающие устройства пк
- •14.1 Статическая и динамическая оперативная память
- •14.3 Физическая структура основной памяти
- •14.4 Оперативные запоминающие устройства
- •14.5 Постоянные запоминающие устройства
- •14.6 Логическая структура основной памяти
- •Глава 15 Внешние запоминающие устройства
- •15.1 Файлы, их виды и организация
- •15.2 Атрибуты файлов
- •15.3 Накопители на жестких магнитных дисках
- •15.4 Накопители на гибких магнитных дисках
- •15.5 Накопители на оптических дисках
- •15.6 Накопители на магнитооптических дисках
- •15.7 Накопители на магнитной ленте
- •15.8 Устройства флэш-памяти
- •Часть 1 создание и эволюция эвм
- •Глава 1 Научные предпосылки создания эвм
- •1.1 Управление и информация
- •1.2 Информация и ее особенности
- •Глава 2 Технические предпосылки и практические потребности создания эвм
- •2.1 Механические счетные машины
- •2.2 Электромеханические счетные машины
- •2.3 Электронные вычислительные машины
- •Глава 3 Эволюция эвм
- •3.1 Первое поколение эвм: 1950-1960 годы
- •3.2 Второе поколение эвм: 1960-1970 годы
- •3.3 Третье поколение эвм: 1970-1980 годы
- •3.4 Четвертое поколение эвм: 1980-1990 годы
- •3.5 Пятое поколение эвм: 1990 год – настоящее время
- •3.6 Шестое и последующие поколения эвм
- •Глава 4 Основные классы современных эвм
- •4.1 Большие компьютеры
- •4.2 Малые компьютеры
- •4.3 Микрокомпьютеры
- •4.4 Суперкомпьютеры
13.2 Классификация интерфейсов
Выделяют следующие основные классификационные признаки:
способ соединения компонентов (магистральный, радиальный, цепочный, комбинированный);
способ передачи информации (параллельный, последовательный, параллельно-последовательный);
принцип обмена информацией (синхронный, асинхронный);
режим передачи информации (односторонняя, двухсторонняя, двухсторонняя поочередная).
В соответствии с функциональным назначением интерфейсы можно поделить на следующие основные классы:
системные интерфейсы ЭВМ;
интерфейсы периферийного оборудования (общего назначения и специализированные);
программно-управляемых модульных систем и приборов;
интерфейсы сетей передачи данных и др.
Современные системы включают два типа шин:
системная шина, соединяющая процессор с ОЗУ и кэш-памятью 2-го уровня;
множество шин ввода-вывода, соединяющие процессор с различными периферийными устройствами.
13.3 Шины расширений
Шина расширения ISA (Industry Standard Architecture – промышленная стандартная архитектура) представлена в двух версиях: для IBM PC XT (1981 год) и для IBM PC AT (1984 год).
Шина PC/XT – 8-разрядная шина данных и 20-разрядная шина адреса, рассчитанная на тактовую частоту 4,77 МГц; имеет 4 линии для аппаратных прерываний и 4 канала для прямого доступа в память (каналы DMA – Direct Memory Access). Шина адреса ограничивала адресное пространство микропроцессора величиной 1 Мбайт, использовалась с микропроцессором (МП) 8086, 8088.
Шина PC/AT – 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, рабочая тактовая частота до 8 МГц; имеет 7 линий для аппаратных прерываний и 4 канала DMA.
Шина EISA (Extended ISA) – 32-разрядная шина данных и 32-разрядная шина адреса, создана в 1989 году как функциональное и конструктивное расширение ISA. Адресное пространство шины 4 Гбайт. Шина работает на частоте 8-10 МГц. Теоретическая пропускная способность – 33 Мбайт/с, причем скорость обмена по каналу МП – кэш – ОП определяется параметрами микросхем памяти; увеличено число разъемов расширений – теоретически может подключаться до 15 устройств (практически только до 10). Улучшена система прерываний, поддерживается Bus Mastering – режим единоличного управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств к шине.
Шина MCA (Micro Channel Architecture) – 32-разрядная шина, созданная фирмой IBM в 1987 году для машин PS/2, пропускная способность 76 Мбайт/с, рабочая частота 10-20 МГц. По своим прочим характеристикам близка к шине EISA, но не совместима ни с ISA, ни с EISA. Поскольку компьютеры PS/2 не получили широкого распространения, в основном, ввиду отсутствия наработанного обилия прикладных программ, шина МСА также использовалась не очень широко.
13.4 Локальные шины
Современные вычислительные системы характеризуются:
стремительным ростом быстродействия микропроцессоров и некоторых внешних устройств (так, для отображения цифрового полноэкранного видео с высоким качеством необходима пропускная способность 22 Мбайт/с);
появлением программ, требующих выполнения большого количества интерфейсных операций (например, программы обработки графики в Windows, мультимедиа).
Есть три основных стандарта универсальных параллельных локальных шин: VLB, PCI и AGP.
Интерфейс VLB
Шина VLB (VL-bus, VESA Local Bus) представлена в 1992 году ассоциацией стандартов видеоэлектроники (VESA – торговая марка Video Electronics Standards Association) и поэтому часто ее называют шиной VESA. Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины МП для связи с видеоадаптером и реже с жестким диском, платами мультимедиа, сетевым адаптером. Разрядность шины для данных – 32 бита, для адреса – 30, реальная скорость передачи данных по VLB – 80 Мбайт/с, теоретически достижимая – 132 Мбайт/с (в версии 2 – 400 Мбайт/с).
Недостатки шины VLB:
ориентация только на МП 80386, 80486 (не адаптирована для МП класса Pentium);
жесткая зависимость от тактовой частоты МП (каждая шина VLB рассчитана только на конкретную частоту до 33 МГц);
малое количество подключаемых устройств (только 4 устройства);
отсутствует арбитраж шины – могут быть конфликты между подключаемыми устройствами.
Интерфейсы PCI
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, соединение внешних компонентов) – самый распространенный и универсальный интерфейс для подключения различных устройств. Тактовая частота PCI 1.0-33 МГц, разрядность – 32 разряда для данных и 32 разряда для адреса с возможностью расширения до 64 разрядов, теоретическая пропускная способность 132 Мбайт/с, а в 64-разрядном варианте – 264 Мбайт/с.
Конструктивно разъем шины на системной плате состоит из двух секций по 64 контакта (каждая со своим ключом. С помощью этого интерфейса к материнской плате подключаются видеокарты, звуковые карты, модемы, контроллеры SCSI и другие устройства.
Интерфейс AGP
Шина AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт) – интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей выход непосредственно на системную память. Разработана шина на основе стандарта PCI v2.1.
Шина AGP может работать с частотой системной шины до 133 МГц и обеспечивает высочайшую скорость передачи графических данных. Ее пиковая пропускная способность в режиме четырехкратного умножения AGP 4 х (передаются 4 блока данных за один такт) имеет величину 1066 Мбайт/с, а в режиме восьмикратного умножения AGP 8 х – 2112 Мбайт/с.
Шина AGP имеет два режима работы: DMA и Execute. В режиме DMA основной является память видеокарты. Графические объекты хранятся в системной памяти, но перед использованием копируются в локальную память видеокарты. Обмен ведется большими последовательными пакетами. В режиме Execute системная память и локальная память видеокарты логически равноправны. Графические объекты не копируются в локальную память, а выбираются непосредственно из системной. При этом приходится выбирать из памяти относительно малые случайно расположенные куски. Поскольку системная память выделяется динамически, блоками по 4 Кбайт, в этом режиме для обеспечения приемлемого быстродействия предусмотрен механизм, отображающий последовательные адреса фрагментов на реальные адреса 4-килобайтовых блоков в системной памяти. Эта процедура выполняется с использованием специальной таблицы (Graphic Address Re-mapping Table или GART), расположенной в памяти.