по названию
по описанию

 

Интернет-магазин оборудования для спутникового телевидения www.agsat.com.ua: спутниковые HDTV ресиверы Dreambox, GI, Openbox, Vu+.

Рейтинг:  1 / 5

Звезда активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Толковый словарь по вычислительным системам определя-
ет понятие интерфейс (interface) как границу раздела двух
систем, устройств или программ; элементы соединения и
вспомогательные схемы управления, используемые для со-
единения устройств. Эта книга посвящена интерфейсам, по-
зволяющим подключать к персональным (и не только) ком-
пьютерам разнообразные периферийные устройства (ПУ) и
их контроллеры.

По способу передачи информации интерфейсы подразделя-
ются на параллельные и последовательные. В параллельном
интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта)
выставляются и передаются по соответствующим параллель-
но идущим проводам одновременно. В PC традиционно ис-
пользуется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый
LPT-портами. В последовательном интерфейсе биты переда-
ются друг за другом, обычно по одной линии. СОМ-порты
PC обеспечивают последовательный интерфейс в соответ-
ствии со стандартом RS-232C.

При рассмотрении интерфейсов важным параметром явля-
ется пропускная способность. Технический прогресс приво-
дит к неуклонному росту объемов передаваемой информа-
ции. Если раньше матричные принтеры, печатающие в
символьном режиме, могли обходиться и СОМ-портом с
невысокой пропускной способностью, то современным ла-
зерным принтерам при высоком разрешении не хватает и
производительности самых быстрых LPT-портов. То же ка-
сается и сканеров. А передача "живого" видео, даже с при-
менением компрессии, требует немыслимой ранее пропуск-
ной способности.

Вполне очевидно, что при одинаковых быстродействии при-
емопередающих цепей и пропускной способности соедини-
тельных линий по скорости передачи параллельный интер-
фейс должен превосходить последовательный. Однако


повышение производительности за счет увеличения такто-
вой частоты передачи данных упирается в волновые свой-
ства соединительных кабелей. В случае параллельного ин-
терфейса начинают сказываться задержки сигналов при их
прохождении по линиям кабеля, и, что самое неприятное,
задержки в разных линиях интерфейса могут быть различ-
ными вследствие неидентичности проводов и контактов
разъемов. Для надежной передачи данных временные диа-
граммы обмена строятся с учетом возможного разброса
времени прохождения сигналов, что является одним из фак-
торов, сдерживающих рост пропускной способности парал-
лельных интерфейсов. В последовательных интерфейсах,
конечно же, есть свои проблемы повышения производитель-
ности, но, поскольку в них используется меньшее число ли-
ний (в пределе - одна), повышение пропускной способнос-
ти линий связи обходится дешевле. Может, кто-нибудь еще
помнит интерфейс канала ЕС ЭВМ (два пучка коаксиаль-
ных кабелей толщиной в руку) и видел кабель USB - эти
интерфейсы (параллельный и последовательный) имеют при-
мерно одинаковую пропускную способность.

Для интерфейса, соединяющего (физически или логически)
два устройства, различают три возможных режима обмена -
дуплексный, полудуплексный и симплексный. Дуплексный
режим позволяет по одному каналу связи одновременно пе-
редавать информацию в обоих направлениях. Он может быть
асимметричным, если пропускная способность в направле-
ниях "туда" и "обратно" имеет существенно различающие-
ся значения, или симметричным. Полудуплексный режим
позволяет передавать информацию "туда" и "обратно" по-
очередно, при этом интерфейс имеет средства переключения
направления канала. Симплексный (односторонний) режим
предусматривает только одно направление передачи инфор-
мации (во встречном направлении передаются только вспо-
могательные сигналы интерфейса).

Другим немаловажным параметром интерфейса является
допустимое удаление соединяемых устройств. Оно ограни-
чивается как частотными свойствами кабелей, так и помехо-
защищенностью интерфейсов. Часть помех возникает от со-
седних линий интерфейса - это перекрестные помехи,


защитой от которых может быть применение витых пар про-
водов для каждой линии. Другая часть помех вызывается
искажением уровней сигналов.

С появлением шин USB и FireWire в качестве характерис-
тики интерфейса стала фигурировать и топология соедине-
ния.
Для интерфейсов RS-232C и Cenbronics практически все-
гда применялась двухточечная топология PC - устройство
(или PC - PC). Исключениями из этого правила являются
различные устройства безопасности и защиты данных
{Security devices), которые подключаются к СОМ- или LPT-
портам, но имеют разъем для подключения внешнего уст-
ройства. Но поскольку эти устройства для традиционной
периферии прозрачны, можно считать, что они не наруша-
ют общего правила. Аналогично обстоит дело и с адаптера-
ми локальных сетей (например, Paraport) и внешних диско-
вых накопителей (lomega Zip), подключаемых к LPT-портам.
Хотя разрабатываемые стандарты для параллельного порта
(IEEE 1284.3) и предусматривают соединение устройств в
цепочку {Daisy Chain) или через мультиплексоры, широко-
го распространения такие способы подключения пока не
получили. К другому классу исключений относится постро-
ение моноканала на СОМ-портах, которое несколько лет
назад применялось в "любительских" локальных сетях, но
было вытеснено существенно более эффективной и подеше-
вевшей технологией Ethernet. Интерфейсные шины USB и
FireWire реализуют древовидную топологию, в которой внеш-
ние устройства могут быть как оконечными, так и промежу-
точными (разветвителями). Эта топология позволяет под-
ключать множество устройств к одному порту USB или
FireWire.

Важным свойством интерфейса, на которое часто не обра-
щают внимания, является гальваническая развязка, а точнее -
ее отсутствие. "Схемные земли" устройств, соединяемых
интерфейсом с СОМ- или LPT-портом PC, оказываются свя-
занными со схемной землей компьютера (а через интерфейс-
ный кабель и между собой). Если между ними до подклю-
чения интерфейса была разность потенциалов, то по общему
проводу интерфейса потечет уравнивающий ток, что плохо
по целому ряду причин. Падение напряжения на общем про-


воде, вызванное протеканием этого тока, приводит к смеще-
нию уровней сигналов, а протекание переменного тока при-
водит к сложению полезного сигнала с переменной состав-
ляющей помехи. К этим помехам особенно чувствительны
ТТЛ-интерфейсы; в то же время в RS-232C смещение и по-
меху в пределах 2 В поглотит зона нечувствительности.
В случае обрыва общего провода или плохого контакта, а го-
раздо чаще - при подключении и отключении интерфейсов
без выключения питания устройств разность потенциалов
прикладывается к сигнальным цепям, а протекание уравни-
вающих токов через них часто приводит к пиротехническим
эффектам. Откуда берется эта разность потенциалов, объяс-
нить нетрудно (см. приложение Г). Из рассматриваемых
интерфейсов гальваническую развязку устройств обеспечи-
вают только MIDI (одностороннюю с напряжением изоля-
ции до 100 В) и шина FireWire (полную с напряжением изо-
ляции до 500 В).

Внутренние интерфейсы

Вышеприведенные рассуждения относились в основном
к внешним интерфейсам - соединяющим отдельные устрой-
ства, удаленные друг от друга на заметное расстояние. Но
интерес представляют и внутренние интерфейсы, предназ-
наченные для быстрой связи на короткие расстояния. Стан-
дартизованные шины расширения ввода/вывода обеспечива-
ют расширяемость PC, который никогда не замыкался на
выполнении сугубо вычислительных задач. Эти шины пре-
доставляют более широкие возможности для взаимодействия
процессора с аппаратурой, не скованные жесткими ограни-
чениями внешних интерфейсов. Шины расширения ввода/
вывода реализуются в виде слотов (щелевых разъемов) на
системной плате компьютера. К ним относятся:

^ ISA-8 и ISA-16 - традиционные универсальные слоты
подключения периферийных адаптеров, не требующих вы-
соких скоростей обмена (раньше ISA была единственной
шиной расширения).

т EISA - дорогая (по стоимости и системной платы, и плат
расширения) 32-битная шина средней производительно-
сти, применяемая в основном для подключения контрол-


леров дисков и адаптеров локальных сетей в серверах.
В настоящее время вытесняется шиной PCI, хотя и при-
меняется в серверах, где необходимо установить множе-
ство плат расширения (системную плату, у которой сло-
тов PCI больше, чем 4, найти довольно трудно, а для
шины EISA 6-8 слотов - явление обычное).

^ МСА - шина компьютеров PS/2, до сих пор применяе-
мая и в некоторых серверах. Производительность - сред-
няя. Адаптеры для шины МСА не получили широкого
распространения.

^ VLB - быстродействующая 32- или 64-битная локальная
шина процессора, применявшаяся в среднем поколении
системных плат для процессора 486. Используется для
подключения контроллеров дисков, графических адапте-
ров и контроллеров локальных сетей в паре со слотом
ISA/EISA. С процессорами последующих поколений не
применяется.

^ PCI - самая распространенная высокопроизводитель-
ная 32/64-битная шина, применяемая в компьютерах на
процессорах 486 и старше, а также на "неинтеловских"
платформах. Используется для подключения адаптеров
дисков, контроллеров SCSI, графических, коммуникаци-
онных и других адаптеров. На системной плате чаще всего
устанавливают 3 или 4 слота PCI.

" AGP - магастральный интерфейс подключения интеллек-
туальных графических адаптеров, применяемый в новых
системных платах для процессоров шестого поколения.

^ PC Card, он же PCMCIA - слот расширения блокнот-
ных компьютеров, который в принципе может присут-
ствовать и в компьютерах настольного исполнения (встре-
чать на практике не доводилось). Предназначен для
подключения периферии к блокнотным PC.

За универсальность и производительность внутренних шин
расширения приходится расплачиваться более замысловатой
реализацией интерфейсных схем и сложностями при обес-
печении совместимости с другим установленным в компью-
тер оборудованием. Здесь ошибки могут приводить к поте-
ре (хорошо, если временной) работоспособности компьютера.


Недаром серьезные производители компьютеров гарантиру-
ют работоспособность своих изделий только при установке
сертифицированных (ими или независимыми лаборатория-
ми) карт расширения. При использовании внешних интер-
фейсов неприятности в случае ошибок чаще всего имеют
отношение только к подключаемому устройству. Хотя и здесь
случаются всякие "чудеса", часть из которых описана в при-
ложении Г.

Своеобразное положение занимает шина SCSI - интерфейс-
ная шина системного уровня, предназначенная для подклю-
чения широкого спектра ПУ, требующих высокой скорости
обмена данными. Конструктивно эта шина реализуется лен-
точным кабелем-шлейфом, соединяющим внутренние и вне-
шние устройства с хост-адаптером компьютера. По функци-
ональным возможностям и производительности за этой
шиной "гонится" похожая по конструкции шина АТА, ко-
торая из специализированного интерфейса дисковых нако-
пителей выросла до вполне универсального интерфейса
ATAPI, логически родственного SCSI. Однако, в отличие от
SCSI, АТА конструктивно является сугубо внутренней, а по
функциональным возможностям (количеству подключаемых
устройств, обеспечению многозадачности) шину SCSI ей,
похоже, не догнать.

Рекомендуем посетить наш магазин

Разработано Ext-Joom.com

Яндекс.Метрика Яндекс цитирования РадиоКОТ - популярно об электронике. Авторские схемы, новые разработки. Обучение по электронике, микроконтроллерам, ПЛИС. Форум
   
Вся информация, предоставленная на данном ресурсе разрешена к ознакомлению детям школьного возраста. Все практическое использование связанно с повышенной электрической опасностью и разрешено детям только под присмотром родителей.