Внешние интерфейсы.
Внешние интерфейсы позволяют расширять функциональные возможности системы за счет подключения периферийного оборудования и обеспечение коммуникаций с другими компьютерами.
К внешним интерфейсам относятся:
традиционные интерфейсы.
LPT- порт
COM - порт
MIDI – порт
SCSI
USB
FIRE WIRE
Интерфейсы локальных сетей
Вспомогательные интерфейсы
I2C
JTAG
Основные характеристики:
Назначение
Тип организации связей (топология)
Принципы обмена информацией
Способы обмена (асинхронный и синхронный)
Режимы обмена
Количество линий
Быстродействие
Длина
Число подключаемых устройств
Тип линий связей
Асинхронный обмен – характеризуется наличием управляющих сигналов. Рациональное соотношение между скоростью передачи данных и временем задержки сигнала в КС. Синхронный режим – задается временной интервал в течение которого считывается информация. Как правило, временной интервал определяется max временем задержки в системе передачи данных и max временем преобразования сигнала в цифровой.
3 режима обмена:
Симплексный (в 1 сторону передает)
Триплексный (2направленная передача, но в разные моменты времени)
Дуплексный
Виды линий связи:
витая пара
оптоволокно
коаксиальный кабель
1. Снижается влияние электромагнитных полей на сигналы. Средняя помехозащищенность, невысокая скорость передачи данных, дешевизна
2. Позволяет передавать скорость до 500 Мбит/с, повышенная помехозащищенность, высокая стоимость.
3. Не подвержен электромагнитным излучениям, самый дорогой вид связи, высокая скорость передачи.
Channel: 1. до 1 Гб/с; 2. до 4Гб/с.
Наиболее распространенные топологии соединений:
Радиальная
Магистральная
Радиально-магистральная
Матричная
Гальваническая развязка – отсутствие физического соединения (MIDI и FireWire).
LPT порт – параллельный интерфейс, поддержка через БИОС при помощи прерываний. Последовательные интерфейсы:COM – порт с симплексным режимом обмена, может быть синхронным и асинхронным.
«Токовая петля». Здесь в качестве электрического сигнала не уровень напряжения, а наличие тока в двухпроводной линии, соединяющей передатчик с приёмником. Обеспечивает защиту устройств друг от друга, благодаря наличию гальванической развязки. Используется для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные. Помимо комплексных систем можно подключать промышленное оборудование.
«+»: гальваническая развязка, дальность передачи данных до 1000 метров, низкая стоимость, высокий уровень надежности, легко позволяет обнаружить обрыв линии.
Инфракрасный интерфейс обеспечивает беспроводную коммуникацию между двумя устройствами (3 см-1м): Низкоскоростные 1,152 Мб/с, Высокоскоростные 4Мб/с
«+»:ИК излучатели не создают помехи в радиочастотном диапазоне.
SCSI (скази - интерфейс). Один из промышленных стандартов для подключения периферийных устройств. Синхронный или асинхронный, параллельный обмен.
«+»: гибкая архитектура, высокая скорость передачи данных, хорошо приспосабливается к усовершенствованию технических средств.
SCSI является логическим интерфейсом, команды являются аппаратно-независимыми. Сигналы имеют TTL- уровень с отрицательной логикой, некоторые версии имеют токовую петлю.
Шина USB последовательна.
«+»: легко реализует расширение периферийных устройств, поддерживает в реальном времени аудио данных и сжатых видео данных, обеспечивает стандартный интерфейс, возможность динамического подключения и реконфигурирования периферии.
Топология: «Многоярусная звезда»
Fire Wire (IEE T1334)
«+»: обеспечивает цифровую связь до 63 устройств без применения дополнительной аппаратуры, обмен данными может происходить не только с компьютером, но и между периферией, высокая скорость обмена, min 100Мб/с, относительно низкая цена, поддерживает систему PnP, легко устанавливается, имеет собственное питание, шиной может управлять не только компьютер, но и другие интеллектуальные устройства.
I2C. Используется как внутренняя вспомогательная шина системной платы для работы с энергонезависимой памятью идентификации установленных компонентов.
«+»: простота реализации.
«-»: низкая производительность
Шина управляется программным способом (он пока не стандартизирован). Тип интерфейса – последовательный, синхронный протокол I2C обеспечивает арбитраж очень простым способом: если два передатчика пытаются установить на линии данных разные уровни сигналов, то работа идет с устройством с низким активным уровнем.
JTAG. Используется для контроля и отладки, может применяться при подключении внешнего тестирующего контроллера. Может тестировать современные процессоры, функциональные узлы системных плат, платы расширения, логические схемы. Использует собственный специальный язык описания устройств. Строится на базе сдвиговых регистров RG. В процессорах класса Pentium возможно использование однотипного сигнала прерывания, по которому процессор переходит в режим отладки. В этом режиме интерфейс JTAG может общаться непосредственно с регистрами процессора с помощью дополнительных инструкций. Т.о. могут быть реализованы отладочные средства, абсолютно не зависящие и не блокируемые программным кодом процессора.