- •1. Общие принципы организации системы ввода-вывода.
- •1.3.1 Организация свв универсальных эвм
- •1.3.2 Организация свв управляющих эвм
- •1.3.2.1 Порты ввода-вывода
- •1.3.2.2 Дискретные порты ввода-вывода
- •1.3.2.3 Однонаправленные порты
- •1.3.2.4 Двунаправленные порты и порты с альтернативной функцией
- •1.3.2.5 Аналого-цифровой преобразователь
- •1.3.2.6 Цифро-аналоговый преобразователь
- •1.3.2.7 Устройства сопряжения с объектом (усо) управляющих эвм
- •3 Аппаратные интерфейсы вычислительных систем
- •3.1 Характеристики аппаратных интерфейсов
- •3.2 Функции аппаратных интерфейсов
- •3.3 Классификация аппаратных интерфейсов
- •1.2.1 Процессор и память
- •1.2.2 Контроллер ввода-вывода
- •1.2.3 Процессор ввода-вывода
- •3.6 Внутрисистемный интерфейс amba
- •3.6.1 Внутрисистемный интерфейс amba ahb
- •3.6.2 Системный интерфейс amba asb
- •3.6.3 Периферийный интерфейс amba apb
- •3.3 Классификация аппаратных интерфейсов
- •3.7 Системные интерфейсы
- •3.7.1 Интерфейс pci
- •3.7.2 Интерфейс pci Express
- •3.9 Малые периферийные интерфейсы
- •3.9.1 Интерфейс rs-232
- •3.9.1.1 Сигнальные линии последовательного интерфейса
- •3.9.1.2 Управление потоком
- •3.9.1.3 Разъемы и кабели
- •3.9.1.4 Формат последовательной передачи данных
- •3.9.1.5 Работа с последовательным каналом
- •3.9.2 Интерфейс spi
- •3.9.2.1 Типы подключения к шине spi
- •3.9.2.2 Режимы работы шины spi
- •3.9.2.3 Достоинства шины spi
- •3.9.2.4 Недостатки шины spi
- •3.9.3 Интерфейс Centronics
- •3.9.4 Интерфейс sata
- •3.9.4.1 Физический интерфейс Serial ata
- •3.5.7 Приемопередатчик последовательного интерфейса
- •3.5.8 Особенности параллельных интерфейсов
- •1.3.2.7 Устройства сопряжения с объектом (усо) управляющих эвм
- •1.3.2.1 Порты ввода-вывода
- •1.3.2.2 Дискретные порты ввода-вывода
- •1.3.2.3 Однонаправленные порты
- •1.3.2.4 Двунаправленные порты и порты с альтернативной функцией
- •3.10.3.6 Синхронизация
- •3.9.2 Интерфейс spi
- •3.9.2.1 Типы подключения к шине spi
- •3.9.2.2 Режимы работы шины spi
- •3.9.2.3 Достоинства шины spi
- •3.9.2.4 Недостатки шины spi
- •3.10.3Интерфейс i2c
- •3.10.3.1 Концепция шины i2c
- •3.10.3.2 Реализация монтажного и и монтажного или
- •3.10.3.3 Принцип работы шины i2c
- •3.10.3.4 Сигналы старт и стоп
- •3.10.3.5 Подтверждение
- •3.10.3.6 Синхронизация
- •3.10.3.7 Форматы обмена данными по шине i2c (7-битный адрес)
- •3.10.3.8 Арбитраж
- •3.10.3.9 Достоинства шины i2c
- •3.10.4Интерфейс usb
- •3.10.4.1 Модель передачи данных
- •3.10.4.2 Протокол
- •1.3.2.5 Аналого-цифровой преобразователь
- •1.3.2.6 Цифро-аналоговый преобразователь
- •3.5.10Устройства гальванической изоляции в аппаратных интерфейсах
- •3.5.10.1 Dc/dc преобразователи
- •3.5.10.2 Реализация гальванической изоляции дискретного выхода модуля ввода-вывода sdx-09
- •3.5.10.3 Реализация гальванической изоляции дискретного входа модуля ввода-вывода sdx-09
- •3.5.10.4 Реализация гальванической изоляции rs-232 в контроллере
- •3.5.10.5 Технология iCoupler фирмы Analog Devices
3.7.2 Интерфейс pci Express
PCI Express, или PCIe, или PCI-E – компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.
Развитием стандарта PCI Express занимается организация PCI Special
Interest Group.
В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором.
Кроме того, шиной PCI Express поддерживается: Горячая замена карт.
Гарантированная полоса пропускания (QoS).
Управление энергопотреблением.
Контроль целостности передаваемых данных.
Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel после отказа от шины InfiniBand. Официально первая базовая спецификация PCI Express появилась в июле 2002 года.
Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Так как программная модель PCI Express во многом унаследована от PCI, то существующие системы и контроллеры могут быть доработаны для использования шины PCI Express заменой только физического уровня, без доработки программного обеспечения. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать еѐ вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X.
142
Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое lane; это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32- разрядной параллельной двунаправленной шине.
Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link, и состоит из одного (называемого 1x) или нескольких (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) двунаправленных последовательных соединений lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение x1.
На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приѐм и передача информации производится каждым устройством PCI Express по отдельным двум проводникам, таким образом, в простейшем случае, устройство подключается к коммутатору PCI Express всего лишь четырьмя проводниками.
Использование подобного подхода имеет следующие преимущества: Карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той
же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет
работать в слотах x4 и x16).
Слот большего физического размера может использовать не все lane'ы (например, к слоту x16 можно подвести линии передачи информации, соответствующие x1 или x8, и всѐ это будет нормально функционировать; однако, при этом необходимо подключить все линии
«питание» и «земля», необходимые для слота x16).
В обоих случаях, на шине PCI Express будет использовать максимальное количество lane'ов доступных как для карты, так и для слота. Однако это не позволяет устройству работать в слоте, предназначенном для карт с меньшей пропускной способностью шины PCI Express. Например, карта x4 физически не поместится в стандартный слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x4 с использованием только одного lane. На некоторых материнских платах можно встретить нестандартные слоты x1 и x4, у которых отсутствует крайняя перегородка, таким образом, в них можно устанавливать карты большей длины, чем разъем. При этом не обеспечивается питание и заземление выступающей части карты, что может привести к различным проблемам.
PCI Express пересылает всю управляющую информацию, включая прерывания, через те же линии, что используются для передачи данных. Последовательный протокол никогда не может быть заблокирован, таким образом задержки шины PCI Express вполне сравнимы с таковыми для шины PCI (заметим, что шина PCI для передачи сигнала о запросе на прерывание использует отдельные физические линии IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#D).
Во всех высокоскоростных последовательных протоколах (например, гигабитный Ethernet) информация о синхронизации должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне, PCI Express использует метод
143
канального кодирования 8B/10B (8 бит в 10-и, избыточность 20%) для устранения постоянной составляющей в передаваемом сигнале и для встраивания информации о синхронизации в поток данных. В PCI Express 3.0 используется более экономное кодирование 128b/130b с избыточностью 1,5%.
Некоторые протоколы (например, SONET/SDH) используют метод, который называется скремблинг для встраивания информации о синхронизации в поток данных и для "размывания" спектра передаваемого сигнала. Спецификация PCI Express также предусматривает функцию скремблинга, но скремблинг PCI Express отличается от такового для SONET.
15. Малые периферийные интерфейсы ЭВМ.