Взаимодействие устройств. Шины. Интерфейсы ввода/вывода
Самые первые ЭВМ для управления имели большие пульты, терминалы. В настоящее время существует всем известный ряд устройств ввода информации (клавиатура, мышь, сканер, джойстик, сенсорный экран) и устройств вывода информации (монитор, принтер). Помимо названного оборудования практически любое устройство оснащено интерфейсами, позволяющими соединить его с другими устройствами: USB, FireWire, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth.
Каждое из названных устройств и интерфейсов проходит свой путь эволюции, но общая тенденция увеличения скорости обработки информации свойственна практически всем устройствам.
Если проанализировать приблизительные скорости работы современных устройств, то можно получить следующие числовые значения:
Тип устройства |
Направление передачи данных |
Скорость передачи данных (Кбайт/с) |
Клавиатура |
Ввод |
~0.01 |
Мышь |
Ввод |
~0.02 |
Голосовой ввод |
Ввод |
~0.02 |
Сканер |
Ввод |
~200.0 |
Голосовой вывод |
Вывод |
~0.06 |
Лазерный принтер |
Вывод |
~100.00 |
Графический дисплей |
Вывод |
~30000.00 |
Оптический диск |
ввод/вывод |
~500.00 |
Fast Ethernet |
ввод/вывод |
~10 000 |
USB 3.0 |
ввод/вывод |
~500 000 |
SATA III |
ввод/вывод |
~600 000 |
PCI-Express 3.0 x16 |
ввод/вывод |
~12 800 000 |
Как видно из таблицы, все устройства и интерфейсы работают на очень сильно различающихся скоростях. Но надо помнить, что все в рамках работы вычислительной системы
может возникнуть необходимость взаимодействия различных устройств с различными скоростями.
Главным управляющим элементом является процессор, скорость работы которого намного выше, чем у большинства перечисленных устройств и интерфейсов.
Вопросы организации оптимального взаимодействия между комплектующими вычислительной системы ложится на компьютерную шину.
Шина в терминах информационных технологий служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий (линии данных, линии адреса и управляющие сигналы), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации.
Шины могут различаться (или характеризоваться) следующими параметрами:
разрядностью,
способом передачи сигнала (последовательные или параллельные, синхронные или асинхронные),
пропускной способностью,
количеством и типами поддерживаемых устройств,
протоколом работы,
назначением (внутренняя или интерфейс c внешним устройством).
Рассмотрим некоторые, наиболее принципиальные характеристики.
Виды связей устройств
По возможности передавать в каком-либо направлении связь бывает
Симплексная: передача информации возможна только в одном направлении в любой момент времени. Примером данного вида связи является практически не используемая сейчас пейджинговая связь, предоставляющая возможность послать сообщение в одностороннем порядке, без получения ответа. В вычислительной технике практически не используется.
Полудуплексная: передача информации возможна в обоих направлениях, но только в одном направлении в любой момент времени. Пример данного вида связи – рации: каждое устройство может в любой момент времени либо передавать, либо слушать, но не одновременно. Именно полудуплексная связь применялась для организации первых сетей. И именно в этом режиме работали первые шины, поддерживающие взаимодействие устройств вычислительной системы.
Дуплексная: передача информации возможна в обоих направлениях в любой момент времени. Примером может служить телефонная связь, дающая возможность и говорить и слушать одновременно. Данный режим является предпочтительнее как для сетей, так и для интерфейсов ввода/вывода информации.
