Глава 10. Интерфейсные системы эвм

Универсальные последовательные шины

177

полняет функции обмена данными между устройством и компьютером — часто в автономном режиме, без участия центрального процессора (режимы DMA — прямого доступа к памяти или Bus Mastering — «захватчика», главного абонента шины).

Интерфейсы SCSI-1 имеют 8-битовую шину; SCSI-2 и SCSI-3 - 16- или 32-би­товую и рассчитаны на использование в мощных машинах-серверах и рабочих станциях. Существует много различных спецификаций данного интерфейса, раз­личающихся пиковой пропускной способностью, максимальным числом под­ключаемых устройств, предельной длиной кабеля. Так, максимальная пропуск­ная способность может достигать 80 и даже 160 Мбайт/с. В интерфейс SCSI включены средства поддержки технологии Plug&Play — автоматического опо­знания типа и функционального назначения устройств, настройки без помощи пользователя или при минимальном его участии. Это обеспечивает возможность замены устройств во время работы и т. п.

Все SCSI-устройства управляются специальным SCSI-контроллером, реализо­ванным чаще в виде отдельной платы расширения, устанавливаемой в свобод­ный разъем на материнской плате. Однако выпускаются и материнские платы со встроенными контроллерами SCSI.

• RS-232 — интерфейс обмена данными по последовательному коммуникаци­онному порту (СОМ-порту). Управление работой СОМ-портов (число которых ограничено четырьмя) осуществляет специальная микросхема UART16550A, расположенная на материнской плате. Физически разъем СОМ-порта может быть 25- или 9-контактным. С помощью данного интерфейса осуществляется подключение и работа таких устройств, как внешний модем, мышь и т. д.

• IEEE 1284 — стандарт, описывающий спецификации параллельных скорост­ных интерфейсов SPP (Standard Parallel Port — стандартный параллельный порт), EPP (Enhanced Parallel Port — улучшенный параллельный порт), ЕСР (Extended Capabilities Port — порт с расширенными возможностями), как правило, используемых для подключения через параллельные порты компью­тера (LPT-порты) таких устройств, как принтеры, внешние запоминающие устройства, сканеры, цифровые камеры. Со стороны LPT-порта установлен стандартный разъем DB-25 (25 контактов), а со стороны устройства исполь­зуется разъем типа Centronics. Контроллер параллельного порта размещен на материнской плате.

Универсальные последовательные шины

В 2003-2004 '-одах произошли революционные изменения в интерфейсных сис­темах ЭВМ: сначала произошел переворот в сторону последовательных интер­фейсов, а в 2004 году стали активно развиваться и беспроводные интерфейсы.

Тенденция перехода на последовательные и беспроводные интерфейсы связана с усложнением функциональности интегральных микросхем (специальным ко-

дированием и декодированием данных, устранением сложных процедур синхро­низации каналов, эффективной защитой от ошибок, оптимизацией маршрутиза­ции^ поддержкой режима «горячего» подключения устройств и др.).

Последовательные интерфейсы используют вместо широченных многожильных (до 64 жил) шлейфов и кабелей 2-8-жильные. То есть они проще и удобнее па­раллельных и, как это ни парадоксально, могут быть и существенно более скоро­стными. Пропускная способность последовательных интерфейсов увеличивается ввиду соединений с устройствами по типу «точка—точка» вместо общей шины и уменьшения паразитных индуктивностей и емкостей проводов, а следовательно, и возможности работы на более высоких рабочих частотах. Так, рабочие частоты параллельных интерфейсов лежат в пределах десятков- сотен мегагерц, а после­довательных — до десятка гигагерц (например, последовательный интерфейс PCI Express имеет рабочую частоту 2,5 ГГц).

Первыми на последовательные интерфейсы перебрались клавиатуры, мыши, мо­демы, принтеры и сканеры, а с 2003 года эта тенденция наблюдается и для про­чих внешних устройств, включая дискЪвую память (интерфейсы USB, SATA, SAS и др.). Есть попытки перевода на эти интерфейсы и системы оперативной памя­ти (технология Rambus).

Основные достоинства последовательных интерфейсов:

• большая гибкость и функциональность шин;

• удобство отладки и использования ввиду переноса «центра тяжести» выпол­нения этих технологий на микросхемы;

• высокая пропускная способность из-за снижения паразитных индуктивностей и емкостей в линиях связи и отсутствия сложных процедур синхронизации;

• миниатюризация и снижение стоимости монтажа, сокращение количества контактов, проводов, экранов;

• возможность «горячего» подключения устройств, то есть динамического кон­фигурирования системы и ее масштабирования;

• облегчение арбитража шин и организации прерываний;

• лучшая помехозащищенность и надежность работы.

Последовательная шина USB

Первая и самая распространенная сейчас последовательная шина — это USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина. Она появилась в 1995 году и была призвана заменить такие устаревшие интерфейсы, как RS-232 (СОМ-порт) и параллельный интерфейс IEEE 1284 (LPT-порт), то есть прийти на смену последовательным и параллельным клавиатурным и «мышиным» пор­там — все устройства подключаются к одному разъему, допускающему установ­ку многочисленных устройств с легкостью технологии Plug&Play («включай и работай»), которая позволяет производить «горячую» замену устройств без не­обходимости выключения и перезагрузки компьютера.

178