INTERFACES

Рис. 8.3. Разъем PS/2­Mouse

Мышь может работать в одном из двух режимов. В потоковом режиме (stream mode) мышь посылает данные по любому изменению состояния; в режиме опроса (remote mode) мышь передает данные только по запросу процессора. Есть еще диагностический режим (wrap mode), в котором мышь возвращает эхом данные, посылаемые ей контроллером. По приему пакета от мыши контроллер устанавливает флаг Mouse_OBF и вырабатывает прерывание IRQ12, если оно не запрещено командным байтом 8242.

Устройства­указатели с интерфейсом PS/2 (мышь PS/2) имеют поддержку BIOS, обеспечивающую настройку параметров мыши (посылку вышеперечисленных команд). Собственно драйвер мыши (обработчик прерывания по вектору 74h от запроса IRQ12), обрабатывающий ее информационные посылки, входит лишь в состав ОС или загружается отдельно. Поддержка мыши вызывается через

BIOS Int 15h с кодами функций C200­C209h.

8.2.3. Мышь Bus Mouse

Bus Mouse (шинная мышь) — вариант, применявшийся в первых мышах. Здесь мышь содержит только датчики и кнопки, а обработка их сигналов производится на специализированной плате адаптера (обычно ISA). Кабель 9­ проводный, разъем специальный (рис. 8.4), хотя на первый взгляд и напоминающий разъем PS/2­Mouse. Главный недостаток такой системы заключается в том, что адаптер занимает слот системной шины, адреса ввода­ вывода и линию запроса прерывания. Иногда встречались мультипортовые карты ISA (COM­, LPT­ и GAME­порты), на которых установлен и адаптер Bus Mouse. Поскольку компания Microsoft одна из первых выпустила такую мышь, снабдив ее своим логотипом, с понятием Bus Mouse иногда отождествляют и MS­Mouse, хотя последние могут иметь любой из трех видов интерфейсов.

37) ATA (англ. Advanced Technology Attachment) —

параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 90­е годы XX века был стандартом на платформе IBM PC; в настоящее время вытесняется своим последователем ­ SATA. Разные версии ATA известны под синонимами IDE, EIDE, UDMA, ATAPI; с появлением SATA также получил название PATA (Parallel ATA).

Поначалу этот интерфейс использовался с жёсткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, в основном ­ использующими сменные носители. К числу таких устройств относятся приводы CD­ROM и DVD­ROM, ленточные накопители, а также дискеты большой ёмкости, такие, как ZIP и магнитооптические диски.

Долгое время шлейф ATA содержал 40 проводников, но с введением режима Ultra DMA/66 (UDMA4) появилась его 80­проводная версия. Все дополнительные проводники ­ это проводники заземления, чередующиеся с информационными проводниками. Такое чередование проводников уменьшает ёмкостную связь между ними, тем самым сокращая взаимные наводки. Ёмкостная связь является проблемой при высоких скоростях передачи, поэтому данное нововведение было необходимо для обеспечения нормальной работы установленной спецификацией UDMA4 скорости передачи 66 МБ/с (мегабайт в секунду). Более быстрые режимы UDMA5 и UDMA6 также требуют 80­проводного кабеля.

Хотя число проводников удвоилось, число контактов осталось прежним, как и внешний вид разъёмов. Внутренняя же разводка, конечно, другая. Разъёмы для 80­проводного кабеля должны присоединять большое число проводников заземления к небольшому числу контактов заземления, в то время, как в 40­проводном кабеле проводники присоединяются каждый к своему контакту. У 80­проводных кабелей разъёмы обычно имеют различную расцветку (синий, серый и чёрный), в отличие от 40­проводных, где обычно все разъёмы одного цвета (чаще чёрные).

38) SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

SATA использует 7­контактный разъём вместо 40­контактного разъёма у PATA. SATA­кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока. SATA­кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA­устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA

и Molex.

Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA­шлейфов.

Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 1.0a[источник не указан 747 дней]).

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)

39. Проектирование систем ввода вывода аналоговой информации.

Аналоговые модули ввода 1769­IF4 и ­IF8 преобразуют в цифровую форму и сохраняют аналоговые данные, которые затем могут быть получены контроллерами CompactLogix™ или MicroLogix™ 1500. К модулю 1769­IF4 может быть подключено до четырех аналоговых датчиков, выходные сигналы которых могут иметь вид напряжения или тока, к модулю 1769­IF8 ­ до восьми датчиков. Входные каналы высокого сопротивления могут быть как однополярными, так и к дифференциальными. Модуль выхода 1769­OF2 имеет два однополярных аналоговых выходных канала, каждый из которых может быть настроен на напряжение или на ток. Модули вывода 1769­ OF8C и ­OF8V имеют по восемь однополярных каналов. Модули обеспечивают следующие типы/диапазоны ввода/вывода: Данные, с которыми работают модули, могут представлять собой:

−величины, выраженные в определенных единицах измерения;

−масштабированные данные для ПИД­управления;

−величины, выраженные в процентах;

−необработанные/пропорциональные данные.

При запуске системы модуль осуществляет проверку внутренних цепей, памяти и основных функций. В течение этого времени светодиодный индикатор состояния модуля остается выключенным. Если никаких неисправностей во время включения обнаружено не было, индикатор состояния включается.После завершения проверок модуль переходит в режим

ожидания данных настройки каналов. Если поступают неправильные данные, модуль генерирует ошибку настройки. Когда настройка канала будет закончена, а его работа ­ разрешена, модуль переходит к аналого­ цифровому или цифро­аналоговому преобразованию сигналов. Модули вводаПри каждом чтении данных во входном канале модуль проверяет соответствие аналогового сигнала входному диапазону. При выходе сигнала за пределы этого

диапазона (в ту или иную сторону), устанавливается соответствующий бит в слове состояния канала. Слово состояния канала описано в разделе Файл входных данных модуля 1769­IF4 и Файл

входных данных модуля 1769­IF8. Контроллер получает от модуля дополнительный код преобразованного в двоичную форму значения аналогового сигнала. Обычно это происходит в конце программного цикла, либо по команде из управляющей программы. Если ни контроллер, ни модуль не находят ошибок в ходе передачи данных, последние используются для обработки программой. Модули выводаМодули вывода контролируют соответствие сигнала выходному диапазону канала, а также проверяют выходные линии на обрыв и чрезмерное сопротивление нагрузки (только в токовом режиме). В любом из перечисленных случаев устанавливается соответствующий бит в слове состояния канала. Слово состояния канала описано в разделе Файл выходных данных модуля 1769­OF2 и Файл

выходных данных модулей 1769­OF8C и ­OF8V. Модуль вывода принимает от контроллера шины дополнительный код двоичного значения. Обычно это происходит в конце программного цикла, либо по команде из управляющей программы. Если ни контроллер, ни

модуль не находят ошибок в ходе передачи данных, модуль вывода преобразует данные в выходной аналоговый сигнал.

40. Типы шин расширения. Разновидности внутренних и внешних шин. Характеристики шин.

Устройства, подключаемые к шине, разделяются на два основных типа: bus masters и bus slaves. Bus masters ­ это устройства, способные управлять работой шины, то есть инициировать запись/чтение и т. п. Bus slaves ­ соответственно, устройства, которые могут только отвечать на запросы. Важнейшей характеристикой шины является ее разрядность, которая определяет количество данных, передаваемых по шине одновременно (за один такт). Чем больше разрядность шины, тем больше ее производительность, хотя, правда, это и не всегда так, так как количество передаваемой в секунду информации зависит еще и от собственно ее частоты. По назначению шины можно разделить на три категории:

Шина данных Адресная шина Шина управления

Шины стали разделять на внутренние (local bus) и внешние (external bus). Первые разработаны для подключения внутренних устройств, таких как видеоадаптеры и звуковые платы, а вторые предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров. IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера. Характеристика внутренних шин:

Примеры внутренних компьютерных шин Параллельные

Проприетарная ASUS Media Bus, использовалась на некоторых материнских платах ASUS с Socket 7 и представляла собой шину ISA в специфическом разьеме, размещенном в одну линию с разьемом шины PCI.

CAMAC для измерительных систем (instrumentation systems)

Extended ISA или EISA

Industry Standard Architecture или ISA

Low Pin Count или LPC

MicroChannel или MCA

MBus

Multibus для промышленных систем

NuBus или IEEE 1196

OPTi local bus, использовалась для ранних материнских плат для Intel 80486

Peripheral Component Interconnect или PCI, также PCI­X

S­100 bus или IEEE 696, использовалась в Altair и похожих микрокомпьютерах

SBus или IEEE 1496

VESA Local Bus или VLB или VL­bus, использовалась в основном на материнских платах для 80486 процессоров и была подключена непосредственно к выводам микропроцессора. Однако встречалась и реализация этой шины в сочетании с ЦПУ IBM BL3 (аналог i386SX) и ранними

Pentium

VMEbus, VERSAmodule Eurocard bus

STD Bus для 8­ми и 16­ти битных микропроцессорных систем

Unibus

Q­Bus

Последовательные

1­Wire

HyperTransport

I²C

PCI Express или PCIe

Serial Peripheral Interface Bus или шина SPI

USB, Universal Serial Bus, чаще используется как внешняя

FireWire, i.Link, IEEE 1394, чаще используется как внешняя

Примеры внешних компьютерных шин

Advanced Technology Attachment или ATA (также известна, как PATA, IDE, EIDE, ATAPI) —

шина для подключения дисковой и ленточной периферии.

SATA, Serial ATA — современный вариант ATA

USB, Universal Serial Bus, используется для множества внешних устройств

HIPPI HIgh Performance Parallel Interface

IEEE­488, GPIB (General­Purpose Instrumentation Bus), HPIB, (Hewlett­Packard Instrumentation

Bus)

PC card, ранее известная как PCMCIA, часто используется в ноутбуках и других портативных компьютерах, но теряет своё значение с появлением USB и встраиванием сетевых карт и модемов

SCSI, Small Computer System Interface, шина для подключения дисковых и ленточных накопителей

Serial Attached SCSI, SAS — современный вариант SCSI

41.Системная шина ISA. Основные режимы работы.

Шина ISA (Industry Standart Architekture) 8­битную шину ISA разработала компания IBM в 1981

году для использования в компьютерах серии PC/XT. В 1984 году, при создании архитектуры АТ, разрядность этой шины была расширена до 16 бит, и в таком виде она и дожила до нынешних времен, в течение 15 лет являясь отраслевым стандартом. Шина представляла собой синхронную 16­битную шину с раздельными линиями адреса и данных, работающую на частоте 8,33 Мгц, с контролем четности и двухуровневыми прерываниями (trigger­edge interrupts), при использовании которых устройства запрашивают прерывания по переднему или заднему фронтам сигнала на линии соответствующего IRQ. Такая организация запросов прерываний позволяет использовать каждое прерывание только одному устройству. Основной особенностью шины ISA является простота ее реализации и, как ни странно это звучит, низкая рабочая частота, что позволяет до сих пор использовать ее при создании нестандартных периферийных устройств самого различного назначения. До самого последнего времени шина ISA была единственной, для которой изготовлялись внутренние модемы с аппаратной реализацией управляющих схем, да и многие недорогие SCSI­сканеры комплектовались интерфейсными картами, рассчитанными именно под эту шину. Но, тем не менее, в настоящий момент шина ISA практически закончила

45. Шина PCI. Адресация устройств PCI. Протокол шины PCI.

PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus — шина соединения периферийных компонентов является основной шиной расширения современных компьютеров. Она разрабатывалась в расчете на Pentium, но хорошо сочеталась и с процессорами 486. Сейчас PCI является четко стандартизованной высокопроизводительной и надежной шиной расширения. Первая версия PCI 1.0 появилась в 1992 г. В PCI 2.0 (1993 г.) введена спецификация коннекторов и карт расширения. В версии 2.1 (1995 г.) введена частота 66 МГц. В настоящее время действует спецификация PCI 2.2 (декабрь 1998 г.), которая уточняет и разъясняет некоторые положения предшествующей версии

2.1. Данное описание основано на тексте стандарта «PCI Local Bus Specification. Revision 2.2» от 18.12.1998, опубликованного организацией PCI SIG (Special Interest Group).

Поначалу шина PCI вводилась как пристройка (mezzanine bus) к системам с основной шиной ISA, став позже центральной шиной: она соединяется с системной шиной процессора высокопроизводительным мостом («северным»), входящим в состав чипсета системной платы. Остальные шины расширения ввода­вывода (ISA/EISA или МСА), а также локальная ISA­подобная шина X­BUS и интерфейс LPC, к которым подключаются микросхемы системной платы (ROM BIOS, контроллеры прерываний, клавиатуры, DMA, портов СОМ и LPT, НГМД и прочие «мелочи»), подключаются к шине PCI через «южный» мост. В современных системных платах с хабовой архитектурой шину PCI отодвинули на периферию, не ущемляя ее в мощности канала связи с процессором и памятью, но и не нагружая транзитным трафиком устройств других шин.

Шина является синхронной — фиксация всех сигналов выполняется по положительному перепаду (фронту) сигнала CLK. Номинальной частотой синхронизации считается 33 МГц, при необходимости частота может быть понижена (на машинах с процессором 486 использовали частоты 20­33 МГц). Во многих случаях частоту успешно разгоняют и до 41,5 МГц (половина типовой частоты системной шины 83 МГц). Начиная с версии 2.1 допускается повышение частоты до 66 МГц при согласии всех устройств на шине.

Номинальная разрядность шины данных — 32 бита, спецификация определяет и расширение разрядности до 64 бит. При частоте шины 33 МГц теоретическая пропускная способность достигает 132 Мбайт/с для 32­битной шины и 264 Мбайт/с для 64­битной; при частоте синхронизации 66 МГц — 264 и 528 соответственно. Однако эти пиковые значения достигаются лишь во время передачи пакета, а из­за протокольных накладных расходов реальная средняя суммарная (для всех задатчиков) пропускная способность шины оказывается ниже.

Адресация устройств PCI.

Для шины PCI принята иерархия понятий адресации: шина, устройство, функция. Эти понятия фигурируют только при обращении к регистрам конфигурационного пространства . К этим регистрам обращаются на этапе конфигурирования — переучета обнаруженных устройств, выделения им непересекающихся ресурсов (областей памяти и пространства ввода­вывода) и назначения номеров аппаратных прерываний. При дальнейшей регулярной работе устройства будут отзываться на обращения по назначенным им адресам памяти и ввода­вывода, доведенным до сведения связанных с ними модулей ПО. Эти адреса принимаются с шины AD в начале каждой транзакции. Для доступа к конфигурационному пространству используются отдельные линии IDSEL.

Устройством PCI называется микросхема или карта расширения, подключенная к одной из шин PCI и использующая для идентификации выделенную ей линию IDSEL, принадлежащую этой шине. Устройство может быть многофункциональным, то есть состоять из множества (от 1 до 8)

так называемых функций. Каждой функции отводится конфигурационное пространство в 256 байт

. Многофункциональные устройства должны отзываться только на конфигурационные циклы с номерами функций, для которых имеется конфигурационное пространство. При этом функция с номером 0 должна быть обязательно, номера остальных функций назначаются разработчиком устройства произвольно (в диапазоне 1­7). Простые (однофункциональные) устройства, в зависимости от реализации, могут отзываться либо на любой номер функции, либо только на номер функции 0.

Шина PCI — набор сигнальных линий , непосредственно соединяющих интерфейсные выводы группы устройств (слотов, микросхем на системной плате). В системе может присутствовать несколько шин PCI, соединенных мостами PCI . Мосты электрически отделяют интерфейсные