31. Организация интерфейсов ввода-вывода (должно дорабатываться)

Для реализации связей концепция интерфейса. Она предполагала построение единой системы шин для связи с различными периферийными устройствами. Для этой системы шин оговаривались:

расположение и функциональное назначение шин,

протоколы обмена,

электрические и физические параметры линий и передаваемых по ним сигналов.

Такая унификация позволяла осуществлять стандартное подключение к ЭВМ любого периферийного устройства, поддерживающего параметры интерфейса.

Кроме того, должны были быть унифицированы форматы данных, передаваемых по интерфейсу, а также, в первоначальной концепции, команды процессора, управляющие интерфейсом.

Синхронный, асинхронный, изохронный (стробирование - квитирование)

Параллельный, последовательный (с мультиплексированием шин)

Арбитраж шины – централизованный, распределенный

Специализированный, универсальный

Системные, внутренние, периферийные

Специализация интерфейсов

Идея универсального интерфейса для подключения периферийных устройств является достаточно продуктивной архитектурной концепцией в ЭВМ. Однако любая крайность в технике редко имеет место. Следует помнить, что внешние устройства разного вида значительно различаются по скорости передачи данных, а в ряде случаев и по характеру режимов передачи (равномерный, пакетный). Поэтому подключать к одинаковому интерфейсу низко- и высокоскоростные устройства экономически нецелесообразно. Кроме того, существовали специализированные интерфейсы, используемые в ряде применений, отказ от которых не мог быть оправдан.

Строго говоря, один и тот же интерфейс никогда не и использовался для связи с абсолютно всеми внешними устройствами. Например, пульт оператора в системе ЕС ЭВМ подключался отдельно от единого интерфейса. В управляющих ЭВМ использовали различные интерфейсы, в особенности для связи с объектами управления.

Поэтому развитие интерфейсов привело к сосуществованию, как минимум, двух уровней интерфейсов: системного и периферийного. (Вообще, поскольку понятие интерфейс стало одним из системообразующих в ЭВМ, то к этим уровням можно добавить и внутренние интерфейсы (шины), связывающие процессор с системными контроллерами, а также сами эти контроллеры между собой.)

Первый уровень включает в себя интерфейсы рассмотренного выше вида. К ним можно отнести единый интерфейс ЕС ЭВМ, общую шину СМ ЭВМ, AT-шину ранних ПЭВМ, интерфейсыISA,PCI(с ее модификациями),AGP, а также, с некоторыми оговорками,IDE(ATA),LPC, широко распространенные в современных ЭВМ. Эти интерфейсы используются для внутреннего или стационарного подключения контроллеров типовых периферийных устройств, а также некоторых внутрисистемных устройств.

Интерфейсы второго из названных уровней используются для внешнего коммутируемого подключения периферийных устройств. К ним относятся шины USB,IEEE-1384 (FireWire),COM,LPTиGameпорты. Кроме того, к данному уровню можно отнести и интерфейсы внешнийSATAиSCSI. Сюда же можно отнести и интерфейсы для подключения мониторов, клавиатуры и мыши. Реализация этих интерфейсов возлагается на специальные контроллеры, подключаемые к системному интерфейсу, т.е. с помощью еще одного уровня управления операциями ввода-вывода.

Кроме того, в последние годы получил распространение и несколько иной принцип построения интерфейсов: не набор шин, к которым подключаются параллельно различные устройства (точнее, их контроллеры), а попарные соединения (точка-точка) устройств с мостами и коммутаторами или даже друг с другом.

(Так был сделан следующий шаг в развитии архитектуры средств ввода-вывода: теперь от универсальных интерфейсов к специализированным.)