1.Інтерфейс загальна шина фірми dec.
Це перший магістральний системний інтерфейс, який знайшов масове застосування у комп’ютерах подальшим розвитком попереднього інтерфейсу. Це магістральний, паралельний, напівдуплексний асинхронний інтерфейс.
На магістралі можуть взаємодіяти пристрої двох типів: активний ; пасивний;
Активний пристрій, який в даний момент часу керує магістраллю і який ініціює обмін з іншим так званим пасивним пристроєм. Активні пристрої часто називають замовниками, пасивні виконавцями.
Теоретично загальна кількість на магістралі не обмежується. Однак практично ця кількість є відносно невеликою і обмежується в першу чергу навантажувальними можливостями магістральних формувачів. Переважно ця кількість пристроїв не перевищує 20. Необмежене збільшення кількості пристроїв веде до неефективного їх використання так як тоді багато пристроїв мають очікувати на надання їм магістралі. Загальна шина має три групи лінії зв’язку які формуються за функціональними ознаками.
Це такі групи лінії зв’язку які називаються шиною адрес (ША).
Друга група це шина даних яка називається (ШД).
Третя група це шина управління (ШУ)
Узагальнена структурна схема (приводиться структурна схема) має такі компоненти ПРЦ – центральний процесор; АРБ – схема арбітражу; МОП – Модулі основної пам’яті; КВВ – контролери/канали введення/виведення; ПП – периферійні пристрої.
Шина адрес має 18 основних ліній зв’язку та 8 додаткових для сторінкової організації пам’яті. Шина даних має 16 основних ліній зв’язку та 2 додаткові для побайтового контролю пам’яті.
Отже інтерфейс має можливість двобаштового паралельного обміну інформацією, можливий також однобайтовий режим. Шина управління має лінії зв’язку які використовуються для управління безпосередньо обміном інформацією, арбітражу, переривань, загального управління магістраллю і контролю за її станом. В периферійній підсистемі може бути декілька активних пристроїв. Модулі основної пам’яті відносяться до групи пасивних пристроїв. Декілька активних пристроїв в певний момент часу можуть одночасно сформувати запити на захоплення магістралі і для усунення такої конфліктної ситуації в інтерфейс введена схема арбітражу. До цього інтерфейсу розроблена оригінальна схема арбітражу із застосуванням пріоритетності пристроїв на магістралі. Застосована 6-рівнева пріоритетна схема арбітражу із монтажним встановленням пріоритетів на кожному рівні. В інтерфейсі всього 6 пріоритетних рівнів, в тому числі рівень прямого доступу до пам’яті. Це є рівень ППД(прямого доступу до пам’яті) має найвищий пріоритет. На кожному рівні може бути кілька пристроїв пріоритет яких визначається монтажним під’єднанням до схеми арбітражу. Від схеми арбітражу виходить, для кожного рівня, сигнал дозволу захоплення магістралі і цей сигнал ланцюговим способом проходить через усі пристрої даного рівня. В кожному із пристроїв є на цій лінії комутаційний елемент із нормально замкнутим контактом для випадку коли пристрій не виставляє запиту на захоплення магістралі. Якщо пристрій виставляє запит то тоді контакт перемикача розмикається і відповідно перший під’єднаний пристрій до схеми арбітражу має найвищий пріоритет а наступні пристрої зменшують свій пріоритет на одиницю. Арбітраж відбувається коли магістраль вільна (тобто відсутній сигнал зайнятості магістралі). За сигналами синхронізації пристрої подають запити на захоплення магістралі до схеми арбітражу, яка аналізує ці запити і формує сигнал дозволу на захоплення магістралі для найбільш пріоритетного рівня і на цьому рівні сигнал дозволу доходить до найбільш пріоритетного пристрою, який сформував запит на захоплення магістралі. Цей пристрій формує сигнал зайнятості магістралі і починає взаємодіяти із пасивним пристроєм. Після завершення обміном інформацією знімається сигнал зайнятості магістралі і починається наступний цикл арбітражу. Номінальна швидкість обміну інформацією для даного інтерфейсу 4 Мбайт/сек. а максимальна відстань між пристроями до 15 метрів. В сигналах рівнів ТТЛ використовуються прямі та інверсні сигнали. Цей інтерфейс започаткував використання та створення багатьох нових магістральних інтерфейсів.
Інтерфейс Q-bus (МПІ).
МПІ – між модульний паралельний інтерфейс. Цей інтерфейс створений на основі інтерфейсу «загальна шина». Основною метою створення цього інтерфейсу була мінімізація загальної лінії зв’язку в інтерфейсі і можливість його застосування в мікроЕОМ та цифрових системах керування. Також розроблений фірмою DEC.
Це магістральний, паралельний, напівдуплексний, асинхронний інтерфейс. Загальна магістраль (ЗМ) цього інтерфейсу має 2 групи лінії зв’язку:
Мультиплексована шина адрес даних (ША/ШД)
Шина управління(ШУ).
Узагальнена структурна схема з’єднань пристроїв (приводиться схема).
Шина ША/ШД має 16 основних ліній зв’язку, які в різні моменти часу можуть використовуватись для обміну кодами адрес та даними. Ця шина має 8 додаткових ліній зв’язку для адресної інформації для сторінкової організації пам’яті. Шина управління має лінії зв’язку для управління арбітражем безпосереднім обміном даними для переривань, управління станом магістралі. Тут застосований 4-рівневий арбітраж. Введена можливість переривань від зовнішнього джерела, що сприяє можливості використання цього інтерфейсу в цифрових системах керування. Оскільки є мультиплексованою ША/ШД то безпосередня взаємодія між пристроями відбувається за два послідовні у часі етапи.
На першому замовник формує код адреси пасивного пристрою і встановлює логічний зв'язок з ним.
На другому етапі відбувається безпосередній обмін даними за рахунок зменшення загальної кількості лінії зв’язку в даному інтерфейсі і зменшена його продуктивність. Номінальна швидкість обміну для даного інтерфейсу 2Мбайт/сек. максимальна відстань між пристроями обмежена в 0,5 метра. Передбачена можливість використання шинних формувачів на 3 стани. Для рівні сигналів ТТЛ використовується пряма та інверсна логіка. Для цього інтерфейсу є серійні мікросхеми контролерів та адаптерів інтерфейсу. Контролер забезпечує взаємодію між системною магістраллю комп’ютера та інтерфейсною магістраллю а адаптери забезпечують взаємодію між інтерфейсною магістраллю і електронними вузлами периферійних пристроїв.
Інтерфейс ISA (Industry Standard Architectury).
Інтерфейс розроблений IBM під назвою Multy Bus. У зв’язку із масовим застосуванням інтерфейсу він був вдосконалений і названий ISA.
Первинне його призначення це системний інтерфейс персональних комп’ютерів а в даний час використовується як периферійний інтерфейс.
Це магістральний, паралельний, напів-дуплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс паралельний двобаштовий є варіант 1-байтового інтерфейсу який називається ISA8 або xBUS.
Інтерфейс має 3 шини адрес даних управління. Схема з’єднання пристроїв для цього інтерфейсу відповідає схемі загальної шини фірми DEC (3-ох шинна магістраль).
Адресна шина має 24 лінії зв’язку, що передбачає використання адресного простору 16 Мега-адрес. Адресний простір розділено на 2 частини одна з яких невелика на початкових адресах передбачена для використання портами та каналами(контролерами) введення/виведення. Решта адресного поля передбачена для адресування комірок пам’яті переважно 1-байтових. Шина даних має 16 ліній зв’язку, що забезпечує 1-байтовий чи 2-байтовий обмін даними. Шина управління має лінії зв’язку, які використовуються для арбітражу, безпосереднього управління даними, для переривань, підтримки динамічної пам’яті, загального управління магістралю.
Інтерфейс передбачає можливість використання послідовного, паралельного арбітражів та програмного управління обміном. Послідовний арбітраж є децентралізованим при цьому не використовуються центральні засоби арбітражу. Арбітраж побудований на фіксованому (монтажному) з’єднані сигналу дозволу захоплення магістралі який ланцюговим способом проходить через усі пристрої. Перший пристрій у ланцюгу має найвищий пріоритет а наступні зменшуються свій пріоритет на одиницю. Комутуючі елементи кожного пристрою забезпечуються вибірку найбільш пріоритетного пристрою. Недолік цього арбітражу є неможливість оперативної зміни алгоритму обслуговування запитів пристроїв.
Цей недолік усуває паралельний арбітраж із центральною схемою арбітражу до якої приходять запити від пристроїв а центральна схема арбітражу посилає дозвіл на захоплення магістралі тільки одному пристроєві у відповідності із прийнятою дисципліною обслуговування, яка може програмно змінюватись. Найбільш поширеним є циклічне обслуговування запитів із оперативною зміною пріоритетів. Пристроєві, якому надана в даний час магістраль, встановлюється найнижчий пріоритет (тобто ставиться в кінець черги) а іншим пристроям, які до цього мали нижчий пріоритет, покращується рівень пріоритету на одиницю. Наприклад обслуговується 8 пристроїв, магістраль надана 5 пристроєві за пріоритетом, йому встановлюється 8 пріоритет (найгірший) а 6 встановлюється 5, 7 встановлюється 6, 8 встановлюється 7.
При програмному управлінні обміну використовується 15 запитів на переривання на які може видаватись тільки один дозвіл у відповідності із пріоритетністю запиту. Можливі 2 процедури переривань:
векторна;
безвекторна;
При векторній процедурі переривань пристрій запиту переривань виставляє адресу вектору переривань на шину даних. При безверкторній процедурі переривань адреса вектора переривань пристроєм на шину даних не виставляється а ця адреса береться із фіксованої області пам’яті, яку називають таблицею пріоритетних переривань або блоком пріоритетних переривань. В цьому інтерфейсі застосовується дві пари сигналів ідентифікації операції запису/читання даних. Одна пара сигналів для звернень до портів та контролерів введення/виведення а друга пара сигналів управління запису/читання для звернень до комірок пам’яті. Це забезпечує швидку ефективну організацію обміну даними. Активний пристрій замовник формує адресу пасивного пристрою виконавця, формує керуючий сигнал запису чи читання, при записі передає дані виконавцю, при читанні приймає дані від виконавця. Виконавець має підтвердити закінчення операції відповідним керуючим сигналом і уся операція відбувається за 1 такт синхросигналу.
Інтерфейс підтримує можливість використання динамічної пам’яті, тобто її циклічну регенерацію.
Для інтерфейсу передбачена конструктивна сумісність, використовуються стандартні з’єднувачі коли розетки встановлюються на об’єднувальних чи материнських платах а з’єднувачі вилки виконуються друкованим монтажем безпосередньо на платах. Сигнали рівнів ТТЛ використовуються прямі та інверсні сигнали.
Інтерфейс EISA.
Це розширений стандарт індустріальної архітектури, тобто подальший розвиток інтерфейсу ISA. Первинне призначення це інтерфейс комп’ютера а в подальшому периферійний інтерфейс або інтерфейс розширення. Це магістральний, паралельний, напівдуплексний, асинхронний інтерфейс. Розширеними є шина адрес до 32 ліній зв’язку, що забезпечує 4-Гігаадресне поле. Шина даних розширена до 32 ліній зв’язку, що забезпечує можливість обміну 4-, 2-, 1-байтними даними, дещо розширена шина управління забезпечує можливість використання на шині декількох процесорів. Вдосконалений прямий режим доступу до пам’яті (DMA). Вдосконалена підтримка динамічної організації пам’яті, покращений загально-системний контроль за роботою магістралі. Передбачена конструктивна сумісність. У з’єднувачах збільшена кількість контактів і вони реалізовані таким чином що плати(тези) ISA можуть встановлюватись у з’єднувачі EISA і нормально функціонувати а зворотної сумісності немає. Використовується пряма та інверсна логіка. Інші характеристики аналогічно до ISA.
Лекція 2.2. Основні характеристики, склад і призначення ліній зв'язку, особливості обміну інформацією і виконання основних операцій інтерфейсів ІРПР, ІРПР-М, ІЕЕЕ-488, ІРІ
Інтерфейс BS-4421 (ІРПР -інтерфейс радіальний паралельний).
Призначений для під’єднання до комп’ютера швидкодіючих друкуючих пристроїв.
Це радіальний, паралельний, симплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс забезпечує взаємодію між контролером який є складовою частиною комп’ютера і передавача даних та периферійним пристроєм, яким є приймачем даних. Інтерфейс на магістраль має 2 шини: даних і управління. Шина даних має 16 основних ліній зв’язку, які забезпечуються 2-байтовий обмін даними та 2 додаткових ліній зв’язку, для побайтового контролю на непарність. Шина управління має 4 лінії зв’язку для безпосереднього управління обміну даними. 8 ліній зв’язку для передачі інформації про стан від приймача до передавача і 8 ліній зв’язку для передачі інформації про стан в зворотному напрямку.
Інтерфейс використовує досить простий алгоритм взаємодії пристроїв, номінальна швидкість обміну даними 800Кбайт/сек., максимальна відстань між пристроями 15 метрів. Сигнали рівнів ТТЛ переважно інверсна логіка. Конструктивна сумісність неповна.
Centronics (ІРПР-М інтерфейс радіальний паралельний модифікований).
Це модифікація інтерфейсу BS-4421. Призначений для під’єднання до комп'ютера порядкових принтерів (менш продуктивних ніж в попередньому інтерфейсі). Це радіальний, паралельний, симплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс передбачає взаємодію контролера, який є складовою частиною комп’ютера і передавачем, і приймачем даних.
Магістраль інтерфейсу має 2 шини: даних та управління.
ШД має 8 ліній зв’язку, що забезпечує паралельний 1-байтовий обмін даними. ШУ має лінії зв’язку для забезпечення управління обміну даними а також для управління і контролю за режимами друкуючого пристрою в тому числі автоматичне переведення паперу на 1 рядок, контроль за станом паперу, контроль за правильністю функціонування друкуючого пристрою. До ШУ входять 8 ліній зв’язку для передачі інформації про стан від приймача(периферійний пристрій) до передавача (контролер). Алгоритм взаємодії відносно простий. Номінальна швидкість обміну 400Кб/сек., максимальна відстань між пристроями до 5 метрів, сигнали ТТЛ пряма та інверсна логіка.
Інтерфейс реалізований в персональних комп’ютерах як LPT порт (порт лінійного принтер). Цей порт реалізований як програмований канал уведення/виведення і може функціонувати за декількома протоколами обміну. Основним є протокол Centronics.
Інтерфейс IEEE-488 (GPIB) (ПШЗП приладна шина загального призначення).
Цей інтерфейс призначений для побудови периферійних підсистем інформаційно-вимірювального призначення. В багатьох вимірювальних приладах фірм Philips, Siemens та інші. Інтегровані адаптери цього інтерфейсу, що робить доступною побудову периферійних підсистем на основі цього інтерфейсу.
Це магістральний, паралельний, напівдуплесний, асинхронний інтерфейс. На магістральній може взаємодіяти до 16 пристроїв із них один має бути контролером а 15 периферійними пристроями. Магістраль має дві шини: шина інформаційна і шина управління.
Інформаційна шина має 8 ліній зв’язку, через які забезпечуються 1-байтовий обмін даними, обмін адресними кодами, командами, інформаціями про стан пристроїв.
Шина управління має теж 8 ліній зв’язку. Три із яких використовуються для безпосереднього управління обміном інформацією. А 5 для загального управління взаємодією пристроїв.
Контролер реалізовує програмне управління периферійної підсистеми. Для цього в інтерфейсі передбачена оригінальна система команд, яка включає 5 типів команд: універсальні ; адресні; передавання; приймання; вторинні.
Система команд забезпечує можливість групового управління пристроями, взаємодію між пристроями із використанням повідомлень. Інтерфейс може забезпечувати взаємодію між двома периферійними пристроями. Для цього контролер спеціальними командами передає на короткий час управління магістраллю одному із периферійних пристроїв. Максимальна відстань між пристроями може досягати до 20 метрів. Номінальна швидкість обміну 1 Мбайт/сек. Однак ця швидкість може бути різною, переважно меншою в залежності від відстані між пристроями, від типу магістральних формувачів, від кількості пристроїв в периферійній підсистемі. Сигнали рівнів ТТЛ використовується пряма та інверсна логіка.
Інтерфейс IPI (Інтелектуальний периферійний інтерфейс ІПІ).
Призначений для побудови периферійних підсистем середньої і високої продуктивності.
Це магістральний, паралельний, дуплексний/напівдуплексний асинхронний інтерфейс. Метою створення інтерфейсу було універсалізація взаємодії пристроїв для широкого класу периферійних пристроїв.
Інтерфейс використовує 4-ох-рівневу базову архітектуру, яка встановлює наступні особливості інтерфейсу:
Рівень 0 – встановлює вимоги до ліній зв’язку, магістральний передавачів та приймачів до з’єднувачів.
Рівень 1 – вимоги до шинного протоколу взаємодії пристроїв та опрацювання їх станів.
Рівень 2 – вимоги до команд, що залежать від типу пристрою, фізичне адресування, фізичні томи, команди передачі управління на магістралі.
Рівень 3 – вимоги до команд загальних для конкретного типу пристроїв, обмежена кількість специфічних команд, буферизація інформації, стек команд, обслуговування черг запитів, логічне адресування, пакети повідомлень,узагальнені вимоги до фізичних томів.
Архітектура є відкритою і дозволяє збільшувати кількість рівнів. Одним із варіантів є використання рівня 4 для встановлення вимог до файлових структур даних.
Магістраль інтерфейсу має інформаційну шину та шину управління. В свою чергу інформаційна шина має шини А та Б. Кожна із шин А та Б має 8 основних ліній зв’язку та 9 по-байтового контролю на непарність.
Шина А призначена для передавання від замовника до виконавця керуючої інформації, байта даних в 1-байтовому режимі обміну, 1 байту при 2-байтовому обміні.
Шина Б призначена для передавання від виконавця до замовника керуючої інформації. Байта даних в 1-байтовому режимі обміну, 2-го байту при 2-байтовому режимі обміну.
Шина управління має невелику кількість ліній зв’язку (6), причому дві із них використовується для ідентифікації інформації виконавця та замовника, а 4 використовується для управління режимами роботи магістралі.
Основною особливістю є гнучке використання шин А та Б, що створю широкі функціональні можливості для різних режимів взаємодії між пристроями на магістралі.
На основі базових вимог та особливостей розробляються окремі версії інтерфейсу для конкретного типу пристрою. На даний час розроблено ряд версій цього інтерфейсу для найбільш розповсюджених периферійних пристроїв (оптичних, магнітних накопичувачів, мережевих карт, друкуючих пристроїв).
Основним недоліком цього інтерфейсу є несумісність програмних драйверів з програмними драйверами найбільш розповсюджених інтерфейсів і тому впровадження цього інтерфейсу на даних час не узгоджено з провідними комп’ютерними фірмами.
Лекція 2.3. Основні характеристики, склад і призначення ліній зв'язку, особливості обміну інформацією і виконання основних операцій інтерфейсів АТА
ATA (AT Attachment for Disk Drives).
Інтерфейс призначений для підключення до ядра комп’ютера дискових накопичувачів. Розроблений в 1986 році, постійно модифіковувався і на даний час є конкурентоздатним. Це паралельний, радіальний, напівдуплексний асинхронний інтерфейс. Основною метою створення цього інтерфейсу було наближення електронних вузлів управління до дискових накопичувачів і ця технологія отримала назву IDE(Integrated Device Electronic). Інтерфейс створювався для персональних комп’ютерів на базі інтерфейсу ISA. І основні технічні рішення орієнтовані на цей інтерфейс. Інтерфейс є узгоджуючою ланкою між системним інтерфейсом комп’ютера та дисковими накопичувачами. При розробці інтерфейсу використані наступні схемо технічні та алгоритмічні рішення: шина даних ISA використана повністю, тобто в первинному варіанті це 16 розрядний паралельний інтерфейс. Шина адрес (ША) три наймолодші розряди передаються безпосередньо в інтерфейсну магістраль. Старші розряди адрес разом із сигналом ідентифікації звернення до портів введення/виведення поступають на дешифратор, який формує 2 сигнали вибірки пристрої ChipSelect0 та ChipSelect1. Із шини управління ISA використані сигнали запису/читання портів введення/виведення, управління розрядністю даними, переривання, прямого доступу до пам’яті. Інтерфейс передбачає використання host-адаптера (контролер). Двох дискових накопичувачів і жгута шлейфа із 3 40-контактними стандартизованими з’єднувачами. Вибіркою дискових накопичувачів управляють сигнали ChipSelect0 та ChipSelect1. Дисковим накопичувачам відповідно присвоюються номер пристрій 0 та пристрій 1.
Пристрій 0 управляється сигналом ChipSelect0 і він є провідним пристроєм інтерфейсу (пристрій Master) а пристрій 1 управляється сигналом ChipSelect1 і є вторинним пристроєм (Slave). Якщо в комп’ютері використовується лише один пристрій то він має бути 0 (Master). Для програмного управління дисководами розроблена оригінальна система команд на основі якої створюються драйвери накопичувачі. При адресації використана, так звана, трьохмірна дискова адресація CHS (циліндр, головка, сектор). В подальшому із розвитком дискових накопичувачів введена лінійна блокова адресація LBA із розширеними функціональними можливостями.
За час використання інтерфейсу створено декілька модифікацій, до основних відносять наступні:
ATA
ATA-2 (це фактично 2-канальний інтерфейс ATA, який дозволяє під’єднувати 4 дискові накопичувача),
Fast ATA-2 (це вдосконалений ATA-2, орієнтований на підвищення швидкості обміну до 13,3 МБ/сек.),
ATA-3 ( це подальше вдосконалення Fast ATA-2 із покращеними засобами управління інтерфейсом, введенням парольного захисту, засобів самодіагностування),
ATAPI-4 (це подальше вдосконалення щодо швидкості обміну, за рахунок введення потокового режиму обміну даними, швидкість до 33,3 МБ/сек),
SATA (послідовний ATA орієнтований на зменшення кількості ліній зв’язку за рахунок використання високочастотних електричних сигналів, які передаються послідовними кодами через спеціальні лінії зв’язку).
Усі версії інтерфейсів ATA характеризуються відносною простотою технічних і програмних засобів і відповідно їхньою низкою вартістю при достатньо високих функціональних можливостях та високій швидкості обміну. Недоліком цього інтерфейсу є можливість застосування лише 4 накопичувачів і спрямування цього інтерфейсу на дискові накопичувачі.
Особливості основних команд та побудова драйверів (приклади граф-схем алгоритмів)
Лекція 2.4. Основні характеристики, склад і призначення ліній зв'язку, особливості обміну інформацією і виконання основних операцій інтерфейсів SCSI
SCSI (Small Computer System Interface).
Цей інтерфейс призначений для побудови периферійних підсистем середньої і високої продуктивності. Перша версія розроблена в 1986 році а потім доповнена також новими версіями. За визначенням це магістральний, паралельний, напів- дуплексний асинхронний інтерфейс. Інтерфейс передбачає взаємодію host - контролера, який є складовою частиною комп’ютера і периферійних пристроїв, які підключаються до магістралі. Магістраль інтерфейсу має шину даних і шину управління (ШД та ШУ). Стандартом передбачено 3 основні версії SCSI, SCSI2, SCSI3. Ці версії відрізняються в першу чергу розрядністю шини даних і відповідно до цього кількістю периферійних пристроїв, що можуть під’єднуватись до магістралі. У SCSI 8-розрядна шина даних, що забезпечує паралельний 1-байтовий обмін даними. В цьому інтерфейсі застосовано управління вибіркою пристроїв лініями зв’язку шини даних. Для кожної лінії зв’язку ШД закріплено 1 периферійний пристрій і в режимі вибірки пристроїв сигналом на певній лінії зв’язку ШД вибирається периферійний пристрій. Таким чином в периферійній системі інтерфейсу SCSI може бути до 8 пристроїв.
SCSI-2 має 16-розрядну шину даних і для цього інтерфейсу в периферійній підсистемі може бути до 16 пристроїв.
SCSI-3 має 32-розрядну шину даних що забезпечує паралельний 4-байтовий обмін даними. Периферійна підсистема SCSI-3 може мати до 32 пристроїв.
Інтерфейси можуть працювати в 4 основних режимах, які відрізняються тактовою частотою (по відношенню один до одного кратністю 2) і відповідно швидкістю обміну. Номінальна тактова частота в мегагерцах SCSI 5, SCSI-2 10, SCSI-3 20.
Відповідно швидкості обміну інформацією в МБ/сек. для кожного із інтерфейсів і для відповідних режимів приведені в таблиці 1.2.
Таблиця.1.2.
|
|
Nominal (номінальний) |
Fast (швидкий) |
Ultra (надшвидкий) |
Ultra-2 (надшвидкий 2) |
|
SCSI |
5 |
10 |
20 |
40 |
|
SCSI-2 |
10 |
20 |
40 |
80 |
|
SCSI-3 |
20 |
40 |
80 |
160 |
Для взаємодії між пристроями використані досить складні алгоритми із використанням так званих фаз магістралі. Використовується 4 фази для логічного під’єднання пристроїв до магістралі а саме:
Вільна магістраль
Арбітраж
Добір пристроїв
Передобір пристроїв
4 фази використовуються для обміну інформації між пристроями, це такі фази:
Команди
Стан
Дані
Повідомлення
Фази Дані і Повідомлення мають 2 режими:
Дані введення
Дані виведення
Для реалізації програмного управління розроблена оригінальна система команд, на основі якої створюються програмні драйвери пристроїв.
Позитивні сторони цього інтерфейсу:
Висока продуктивність інтерфесу
Можливість формування периферійних підсистем із великою кількістю периферійних пристроїв (до 16 пристроїв SCSI-2).
Недоліком є:
Складність взаємодії пристроїв
Висока вартість апаратно-програмних засобів
Особливості основних команд та побудова драйверів (приклади граф-схем алгоритмів)
Лекція 3.1. Основні характеристики, склад і призначення ліній зв'язку, особливості обміну інформацією і виконання основних операцій інтерфейсів RS-232C, CL
Інтерфейс RS-232C
Інтерфейс призначений для побудови засобів та систем передачі інформації і орієнтований в першу чергу на взаємодію комп’ютера з модемом (модулятором, демодулятором сигналу). За класифікаційними ознаками це радіальний, послідовний, дуплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс забезпечує взаємодію контролера комп’ютера із одним ПП. Крім модемів це може бути друкуючі пристрої, інший комп’ютер та довільний ПП із великою кількістю обміну. Номінальна швидкість обміну 9600 біт/сек. Інтерфейс може обмінюватись із різними швидкостями обміну більшими і меншими від номінального. Якщо зменшувати швидкість у 2 рази, то отримаємо найменшу стандартну швидкість у 75 біт/сек. Також є 2 нестандартні швидкості обміну 50 та 100 біт/сек. коли обмін синхронізується частотою мережі 220В 50Гц. Швидкість обміну може збільшуватись від номінальної і є ряд стандартних швидкостей обміну 14400, 19200 і до 115600 біт/сек. Інтерфейс передбачає використання напругових сигналів якими обмінюються пристрої на вхідних/вихідних лініях зв’язку інтерфейсу. Для живлення вихідних каскадів інтерфейсу передбачена напруга в +15В і -15В. інтерфейс передбачає використання прямих та інверсних логічних сигналів. Дані в цьому інтерфейсі передаються через інверсну логіку. Логічна одиниця для передавача кодується напругою в межах -5В -15В, для приймача від -3В до -15В. Логічний нуль для передавача кодується +5В до +15В і для приймача від +3В до +15В. Сигнали управління у прямій логіці.
В інтерфейсі використовується магістраль, яка має дві шини:
Шина даних (Шина даних має дві лінії зв’язку).
Шина управління (шість ліній зв’язку і відповідні сигнали управління).
В інтерфейсі передбачено конструктивну сумісність і рекомендовано використовувати стандартні з’єднувачі із 25 або 9. Рекомендовано стандартне під’єднання сигналів згідно стандартів в таблиці 1.1.
Таб.1.1
Основні сигнали інтервейсу
-
Контакти
Позначення
Призначення
1
PG
Захисне заземлення або екран
2
-TxD
Інверсний сигнал даних від передавача
3
-RxD
Інверсний сигнал даних до приймача
4
RTS
Запит передавача
5
CTS
Скидання передавача
6
DSP
Готовність приймача
7
SG
Сигнальна земля
8
DCD
Виявлення (знаходження) несучої частоти сигналу
20
DTR
Готовність терміналу
22
RI
Покажчик викликів, який активізується модемом коли модем отримує виклик через телефону лінію
Типи з’єднувачів DB25P, DB25S, DB9P, DB9S.
З’єднання між пристроями за допомогою цього інтерфейсу реалізовується за 2 основними схемами:
З’єднання сигналів по схемі один до одного коли використовуються модеми.
З’єднання навхрест TxD до RxD , RxD до TxD
Використовується також нестандартне з’єднання для тестування засобів інтерфейсу для використання так званих тестових з’єднувачів. Коли з’єднуються контакти 2 з 3, 4 з 5, 6 з 8 з 20 (рис.1). Тоді засоби інтерфейсу працюють самі на себе і легко перевірити засоби інтерфейсу.
Рис.1. Схема 4-провідної лінії зв'язку для RS-232C
Взаємодія між пристроями реалізується за 2 основними підходами:
При апаратному управлінні використовується відповідні лінії зв’язку та сигнали управління 4, 5, 6, 8, 20, 22. Таке управління забезпечує мінімальні непродуктивні втрати, однак вимагає використання усіх ліній зв’язку магістралі.
Програмне управління використовує тільки 2 лінії зв’язку 2 і 3. Є стандартні протоколи програмного управління із використанням інформаційних повідомлень через лінії 2 і 3. Таке управління вимагає більших непродуктивних затрат, тобто зменшення продуктивності інтерфейсу. Однак можна економити на лініях зв’язку використовуючи тільки сигнальні 2 і 3 і сигнальну землю і захисну землю.
Інтерфейс передбачає можливість обміну в різних режимах функціонування комп’ютера та периферійного пристрою. Ці режими встановлюються перед початком взаємодії пристроїв так званим програмування контролерів комп’ютера і ПП. Обмін даними реалізовується окремими словами, які мають мати стандартний формат ( рис.2).
Приймання і передавання відбувається за тактом T=1/Uобм. І тривалість такту залежить від швидкості обміну інформації Uобм. Якщо U=9600 то T =1/9600. Приймач через інтервал часу t/2 аналізує наявність мінусової напруги на лінії зв’язку даних. Якщо мінусова напруга є тоді приймач приймає рішення що йому передається слово і в наступних тактах посередині кожного такту фіксує логічний 0 чи 1. За стартом (триває 1 такт) йде поле даних. Поле даних може мати 5, 7 або 8 тактів (відповідно біт). За полем даних йде поле контролю (1 такт або 1 біт). Контроль може бути на парність/непарність і в деяких режимах контроль може бути відсутнім. Після поля контролю іде поле закінчення слова (стоп) тривалістю 1, 1.5 або 2 такти. При полі стоп сигнал завжди плюсовий. Ці режими програмуються перед початком взаємодії пристрою.
Рис.2. Часова діаграма передачі одного слова.
Для реалізації засобів цього інтерфейсу серійно випускаються ВІС контролерів RS232. Є різні типи таких серійних ВІС. Одні в ВІС може бути 1, 2, 4 контролери. Ці ВІС функціонують зі сигналами від 0В до 5В. Тому між контролерами і лініями зв’язку встановлюється спеціальні мікросхеми перетворювачів рівнів RS->ТТЛ та ТТЛ-> RS.
Цей інтерфейс реалізований як COM-порти персональних комп’ютерів.