Интерфейсы периферийных устройств

Лекция №1

Общие принципы организации интерфейсов периферийных устройств.

1_Основные понятия и определения

Стандартным интерфейсом называется совокупность унифицированных аппаратных программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных узлов в вычислительных системах.

Интерфейс – это совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов (протоколов), предназначенная для осуществления обмена информации между устройствами.

Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

От характеристик интерфейсов во многом зависит производительность и надежность ЭВМ. Функции интерфейса заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости между узлами ЭВМ. Информационная совместимость определяет структуру и состав набора шин, набор процедур по реализации взаимодействия и последовательности их выполнения для различных режимов взаимодействия, способ кодирования и форматы данных, а так же команд, адресной информации и информации состояния. Временные соотношения между управляющими сигналами. Для большинства интерфейсов перечисленные параметры стандартизируются. Электрическая совместимость определяет:

1. Тип приема передающих элементов;

2. Значение электрических параметров сигнала;

3. Уровни единицы и нуля и пределы их изменения;

4. Значения допустимой емкостной резистивной нагрузки интерфейса;

5. Схему согласования линий, длину линий, требования к помехоустойчивости и экранированию.

Условия электрической совместимости определяют следующие электрические характеристики интерфейсов:

1. Скорость обмена данными;

2. Расстояние между устройствами;

3. Предельное число подключаемых устройств.

Конструктивная совместимость определяет:

1. Согласованность конструктивных элементов интерфейса, разъемов;

2. Распайку линий связи на разъемы;

3. Размеры стоек и плат.

В целом в вычислительной системе можно выделить 4 типа интерфейсов:

1. Интерфейс основной памяти;

2. Интерфейс Процессор каналы;

3. Интерфейс ввода вывода;

4. Интерфейс периферийных устройств.

Через интерфейс основной памяти производится обмен между основной памятью с одной стороны и процессором и каналами ввода вывода с другой стороны. Интерфейс проц каналы предназначен для обмена информацией между процессором и каналами ввода вывода. Через интерфейс ввода вывода происходит обмен информацией между каналами и контролерами периферийных устройств. Через малый интерфейс периферийных устройств осуществляется передача информации меду контролерами периферийных устройств и периферийными устройствами непосредственно.

2_Основные характеристики и классификация интерфейсов

Одним из главных определяющих моментов при проектировании ЭВМ является выбор совокупности унифицированных аппаратных программных и конструктивных средств необходимых для реализации алгоритмов взаимодействия различных функциональных устройств ЭВМ, то есть выбор интерфейса или совокупности интерфейса. Как правило, современная ЭВМ строится с использованием нескольких интерфейсов. В целях унификации применения различных аппаратных средств основан на разных принципах функционирования, применяется стандартизация интерфейсов. Стандартизация в интерфейсах в общем случае подлежит следующая:

1. Форматы передаваемой информации, команды и состояния;

2. Состав и типы линий связи

3. Алгоритмы функционирования;

4. Передающие и принимающие электронные схемы

5. Параметры сигналов и требования к ним;

6. Конструктивные решения

При выборе интерфейса принимаются во внимание следующие требования:

1. Обеспечение заданного быстродействия ЭВМ в целом;

2. Необходимость минимизации стоимости;

3. Обеспечение простоты схемных и конструктивных решений;

4. Стандартизация процедуры обмена информации независимо от скорости и работы устройств

5. Учет возможности и простоты наращиваемости системы, а так же требований диагностики системы

К основным характеристикам интерфейса относятся:

1. Функциональное назначение

2. Тип организации связи

3. Принцип обмена информации

4. Способ обмена

5. Режим обмена

6. Общее количество линий Число линий для передачи данных

7. Количество адресов

8. Количество команд

9. Быстродействие

10. Длина линий связи

11. Число подключаемых устройства

12. Тип линий связи

По функциональному назначению интерфейсы подраздел на магистральные (внутримашинные), внешние интерфейсы периферийных устройств, сетевые.

По типу организации связи подразделяют на линейные-магистральные, радиальные, древовидные, радиально магистральные, радиально линейные.

По принципу обмена информации интерфейсы классифицируются на: интерфейсы с параллельно послед и параллельной послед передачи информации.

По режиму обмена информации – с симплексным, полудуплексным, дуплексным и мультиплексным режимом обмена.

По способу передачи инфы во времени различают интерфейсы с синхронной передачей данных, то есть с постоянной временной привязкой в цикле сбора информации, и с асинхронной – без привязки к определенному временному интервалу цикла сбора.

При синхронной передаче данных синхронизирующие сигналы микропроцессора задают определенный временной интервал в течении которого считывается информация с источника первичной информации. В этом случае временной интервал определяется наибольшими временными задержками в системе передачи данных и максимальным временем преобразования измеренного сигнала в цифровой сигнал.

Асинхронная характеризуется наличием управляющих сигналов:

1. Готовность к обмену

2. Начало обмена

3. Конец обмена

4. Контроль обмена который вырабатываются микропроцессорами при необходимости сбора информации

При такой организации обмена автоматически устанавливается рациональное соотношение между скоростью передачи данных и временем задержки сигнала в каналах связи. Сигнал контроль обмена является результатом решения задачи обнаружения сбоя в процессе передачи и обеспечивает распознавание сигнала, который является помехой в канале связи.