Интерфейсы

Интерфейс – это совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенная для осуществления обмена информацией между устройствами. Это означает, что интерфейс – это не просто набор проводников для связи между устройствами, а целый комплекс технических средств.

По способу соединения компонентов интерфейсы делятся на магистральные, радиальные, цепочные и комбинированные.

По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные, последовательные, параллельно-последовательные.

По принципу обмена информацией интерфейсы бывают синхронные и асинхронные.

По режиму передачи информации интерфейсы делятся на односторонние, двухсторонние, двухсторонние поочередные.

По функциональному назначению интерфейсы делятся на основные классы: 1) системные интерфейсы ЭВМ, 2) интерфейсы периферийного оборудования.

Мы уже говорили, что современные ПК построены по архитектуре магистральной, т.е. архитектуре с общей шиной, которая физически включает два типа шин: системную шину и шины ввода-вывода.

Системная шина соединяет процессор с ОЗУ и кэш-памятью 2 уровня. В процессорах Pentium MMX применена двойная независимая шина. При этой архитектуре системная шина физически разделена на две: первичная шина FSB, связывающая процессор с ОЗУ, и ОЗУ с периферийными устройствами, и вторичная шина BSB для связи с кэш-памятью. Использование двойной независимой шины повышает производительность за счет возможности процессору обращаться параллельно к различным уровням памяти.

Шины ввода-вывода соединяют процессор с различными ПУ. ПУ соединяются с системной шиной посредством моста, встроенного в набор микросхем (чипсет), который поддерживает функционирование процессора.

Внутренние интерфейсы.

Основные характеристики внутренних интерфейсов представлены в таблице 2.3.1

стандарт	Типичное применение	Пропускная способность
ISA	Звуковые карты, модемы	2 Мбит/с - 8,33 Мбит/с
PCI	Графические карты, адаптеры, звуковые карты новых поколений	133Мбит/сек (32 битовая шина с частотой 33 МГц)
PCI-X	------------«---------------	1 Гбит/сек (64 битовая шина с частотой 133 МГц)
PCI Express	--------------«---------------	До 16 Гбит/сек
AGP	Графические карты	528 Мбит/сек, 2хграфика
AGP PRO	3D-графика	800 Мбит/сек (4х графика)

Шина ISA стандартная шина формата АТ имеет 16 бит данных и 24 бита адреса, 8 каналов прямого доступа в память (DMA), тактовую частоту 8/16 МГц, пропускную способность 8/16 Мбайт/сек. Максимальная скорость передачи данных составляет (8 МГц*16 бит=128 Мбит/сек/2, т.к. передача требует от 2 до 8 тактов=64 Мбит/сек=8 Мбайт/сек)

В таком виде шина ISA существует и поныне как самая распространенная шина для периферийных адаптеров (адаптер- -устройство сопряжения, иногда называется картой или контроллером). Эта шина используется в современных ПК в сочетании с шиной PCI.

Шина PCI ( ее еще называют локальной шиной) – шина соединения периферийных компонентов. Она занимает особое место, являясь мостом между системной шиной процессора и шиной ввода-вывода. Шина PCI разрабатывалась для процессора Pentium, но сейчас она хорошо сочетается и с другими процессорами, поэтому ее приняли как стандартизованную высокопроизводительную шину расширения ввода-вывода. Частота шины 33 МГц, модификация PCI 2.1 допускает частоту 66 МГц. Теоретически максимальная скорость 264 Мбайт/сек при 33 МГц. Разъем (слот) достаточен для подключения адаптера, на системной плате он может существовать с любой из шин ввода-вывода.

Не считая AGP шина PCI является самой высокоскоростной шиной расширения (ввода-вывода) современных ПК. На одной шине может быть не более 4 устройств (слотов). Мост шины – это аппаратные средства подключения шины PCI к другим шинам. Главный мост используется для подключения PCI к шине процессора. Одноранговый мост используется для соединения двух шин PCI.

Известны более похдние разновидности PCI-X и PCI Express. Эти шины позволяют подключать расширители памяти, контроллеры дисков, сетевые адаптеры. У них увеличена скорость и количество подключаемых устройств. Шина PCI Express может заменить шину AGP и является последовательной шиной. Несмотря на разрядность и скорость шины PCI передача графической информации превышает ее возможности.

AGP – порт ускоренного графического ввода позволяет решить эту проблему. Схемы AGP взаимодействуют непосредственно с 4 источниками информации: процессор, оперативная память, графическая карта, шина PCI. Схема взаимодействия представлена на рис.2.3.5.

Рис.2.3.5. Схема взаимодействия с использованием AGP.

AGP функционирует на скорости процессорной шины, что позволяет достичь пиковой пропускной способности в 264 Мбит/сек. В графических картах передача происходит как по переднему, так и по заднему фронту тактовых импульсов процессора, что позволяет при частоте 133 МГц осуществлять передачу со скоростью до 528 Мбит/сек (2х графика). В дальнейшем была выпущена версия AGP 2.0, которая поддерживала 4х графику, т.е. четырехкратную передачу за один такт.