Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Одеський національний політехнічний університет
Інститут:
Не вказано
Факультет:
РТ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2014
Тип роботи:
Конспект лекцій
Предмет:
Периферійні пристрої
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІНСТИТУТ ЗАОЧНОЇ ОСВІТИ
КАФЕДРА «ПРИРОДНИЧО-НАУКОВОЇ ПІДГОТОВКИ»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
З ДИСЦИПЛІНИ «ПЕРИФЕРІЙНІ ПРИСТРОЇ»
Рекомендовано до друку вченою радою
Одеського національного політехнічного університету
Протокол № 2 від 13.01.2014 р.
Одеса 2014
Конспект лекцій з дисципліни «Периферійні пристрої» [Текст] / Одес. нац. політехн. ун т; уклад.:М. С. Сафонов. – Херсон: ХПТК ОНПУ, 2014. – 51 с.
Конспект лекцій
з дисципліни
«ПЕРИФЕРІЙНІ ПРИСТРОЇ»
Укладач:
Сафонов Михайло Сергійович, ст. викладач
За редакцією укладачів
Надруковано з оригінал-макета замовника
Підп. до друку 12.02.2014. Формат 600 х 840 М 1/16.
Папір офсетний. Ум. друк. арк. 2,44. Гарнітура Times.
Спосіб друку – ризографія. Тираж 4 прим. Зам. № 46.
Лабораторія організаційно-видавничої діяльності
ХПТК ОНПУ
73000, м. Херсон, вул. 40 років Жовтня, 23
тел. (0552) 22-55-38, тел./факс (0552) 22-27-43 ЗМІСТ
Вступ …………………………………………………………………
4
Лекція №1. Класифікація інтерфейсів периферійних пристроїв...
5
Лекція №2. Основні технічні характеристики інтерфейсів………
10
Лекція №3. ЕОМ ІВМ 360/370
15
Лекція №4. Інтерфейс загальна шина фірми DEC
18
Лекція №5. Інтерфейс Q-bus
22
Лекція №6. Інтерфейс EISA
28
Лекція №7. CL (ІРПС). BS – 4421 (ІРПР). Centronics (ІРПР - М). ІЕЕЕ – 488 (GPIB) (ПІ)
34
Лекція №8. MIL-1553B
38
Лекція №9. ATA(Atachment for disk drives). IDE(Integrated Drive (Disk ) Electronics)
42
Лекція №10. SCSI (Small Computer System Interface)
44
Лекція №11. ІРІ (Інтелектуальний периферійний інтерфейс)
46
Лекція №12. USB (Universal Serial Bus)
48
Список використаної літератури
51
ВСТУП
Периферійні пристрої – це пристрої, які знаходяться поза ядром комп’ютера чи комп’ютерної системи і призначені для забезпечення функціонування комп’ютера чи комп’ютерної системи, в тому числі для введення інформації, прийняття інформації від ядра комп’ютера для її подальшого використання та зберігання, для оперативного обміну інформацією. При даному визначенні ядром комп’ютера вважають процесорні пристрої, основну пам’ять, засоби введення/виведення інформації.
Периферійні пристрої займають вагому частку в комп’ютерах і комп’ютерних системах. В деяких випадках частка периферійних пристроїв досягає 90% вартості всієї системи.
ЛЕКЦІЯ №1
КЛАСИФІКАЦІЯ ІНТЕРФЕЙСІВ ПЕРИФЕРІЙНИХ
ПРИСТРОЇВ
Інтерфейси периферійних пристроїв призначені для встановлення правил та визначення засобів взаємодії між периферійними пристроями і ядром комп’ютера. Периферійні пристрої становлять величезну гаму різних типів і тому інтерфейси орієнтовані на уніфікацію взаємодії між периферійними пристроями та ядром. Тому переважна більшість інтерфейсів стандартизована, використовуються міжнародні стандарти.
Для деякої систематизації у вивченні інтерфейсів використовуються класифікації характеристик інтерфейсів. Є чотири основних класифікації:
За способом підключення периферійних пристроїв до засобів вводу/виводу, до контролерів вводу/виводу. За цією класифікацією інтерфейси можуть бути наступних видів:
Радіальні – в таких інтерфейсах використовуються індивідуальні засоби зв’язку для кожного периферійного пристрою. Такий тип зв’язку передбачає можливість в довільний час реалізовувати взамодію між периферійним пристроєм і ядром комп’ютера. Може бути реалізована висока продуктивність обміну інформацією. Досягаються високі показники надійності. До недоліків відносяться великі матеріальні затрати на реалізацію ліній зв’язку між пристроями;
Магістральні – для взаємодії з периферійними пристроями використовується загальна сукупність ліній зв’язку (загальна магістраль), до якої під’єднуються короткими зв’язками певна сукупність периферійних пристроїв. Такі інтерфейси досить прості для реалізації взаємодії ряду периферійних пристроїв, проста організація управління, невеликі матеріальні затрати на реалізацію ліній зв’язку. Недоліки: обмеження в продуктивності так як на магістралі в певний момент часу можуть взаємодіяти лише 2 пристрої (канал вводу/виводу), менші показники надійності так як поломка загальної магістралі призводить до порушення функціонування всієї системи;
Ланцюгові – в таких інтерфейсах периферійні пристрої з’єднуються ланцюгом один за одним, починаючи від каналу вводу/виводу. Такі інтерфейси не мають особливих переваг перед попередніми, використовуються в деяких спеціалізованих системах;
Комбіновані – включають елементи із перших 3-х типів.
Дуже рідко використовується чистий інтерфейс одного із 3-х перших типів, однак інтерфейси класифікуються за переважною більшістю типів зв’язків. За першою характеристикою-класифікатором інтерфейси можна представити так:
1 – раіальний інтерфейс; 2 – магістральний інтерфейс; 3 – ланцюговий інтерфейс.
ІПП – інтерфейс периферійного пристрою; КВВ – канал вводу/виводу; ЗМ – загальна магістраль.
За кількістю інформації, яка передається за 1 такт. Якщо за 1 такт передається 1 біт даних, то такі інтерфейси називають послідовними. Якщо за 1 такт передається 1 або більше біт даних – паралельними. За другою класифікатором-характеристикою є інтерфейси паралельні і послідовні. В паралельних інтерфейсах за 1 такт передається кількість біт кратна 8-ми (1 байту). Паралельні інтерфейси бувають 8-ми розрядні (однобайтні), двобайтні. Паралельні інтерфейси є набагато продуктивнішими за послідовні, але вони вимагають більших матеріальних затрат на реалізацію ліній зв’язку. Тому паралельні інтерфейси використовуються там, де потрібна велика продуктивність при обміні інформацією, при цьому намагаються мінімізувати відстань між комп’ютерами. Послідовні інтерфейси використовуються у випадках, де вимагається набагато менша продуктивність, але при цьому може збільшуватись відстань між периферійним пристроєм і ядром.
За способом обміну інформацією. За способом обміну інформацією інтерфейси можуть бути:
Симплексні – коли дані передаються в одному напрямку від передавача до приймача:
Дуплексний – коли інформація може передаватися в двох напрямках через окремі лінії зв’язку:
Напівдуплексний – коли дані можуть передаватися в обох напрямках в режимі розподілу часу через одні і ті ж лінії зв’язку:
Симплексні інтерфейси мають обмежені функціональні можливості і використовуються для спеціального типу периферійних пристроїв. Дуплексні – найбільш універсальні, можуть забезпечувати високу продуктивність обміну і вимагають великих матеріальних затрат на реалізацію ліній зв’язку. Напівдуплексні інтерфейси мають менші можливості щодо продуктивності у порівнянні з дуплексними інтерфейсами, але вимагають менше затрат.
За способом синхронізації обміном інформацією. Інтерфейси можуть бути:
асинхронні;
синхронні.
Ця характеристика є найменш визначальною. Переважна більшість інформації працює в режимі керуючих сигналів типу запит-відповідь (асинхронні), може використовуватись режим асинхронної самосинхронізації. Синхронізуючі сигнали використовуються для невеликої кількості інформації. Синхронні інтерфейси використовують спеціальні засоби синхронізації і синхронізується практично кожен такт обміну інформацією. При синхронізації може досягатись більша продуктивність, але при цьому повинні бути додаткові затрати на реалізацію спеціальних засобів синхронізації.
ЛЕКЦІЯ №2
ОСНОВНІ ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ІНТЕРФЕЙСІВ
Пропускна здатність інтерфейсу (швидкодія) – вона фактично визначається продуктивністю інтерфейсу безпосередньо при обміні даними. Кількісно вона характеризується кількістю бітів, яка передається за 1 с.;
Максимальна відстань між засобом вводу/виводу і найбільш віддаленим периферійним пристроєм;
Достовірність обміну інформацією – це ймовірнісна характеристика, яка вказує на ймовірність неправильного обміну даними при передачі певної кількості інформації.
Для уніфікації обміну інформацією в інтерфейсах може бути передбачена електрична, конструктивна і програмна сумісність. Основними є електрична і програмна сумісність, коли встановлюють вимоги до параметрів електричних сигналів та до алгоритмів обміну інформацією. Конструктивна сумісність встановлює вимоги до типів з’єднувачів, які встановлюються на пристроях, на жгутах ліній зв’язку, а також до підключення певних сигналів на конкретних контактах цих з’єднувачів.
Для обміну інформацією фізично використовують лінії зв’язку – це електричні кола, які обов’язково повинні становити замкнуте електричне коло з прямими і зворотніми провідниками. Лінії зв’язку можуть бути із звичайних провідників, із скруток провідників, із коаксіальних кабелів, із оптоволоконних провідників. Для безпосереднього обміну електричними сигналами використовуються спеціальні вузли, які називаються шинними формувачами або підсилювачами передавача на передавальній стороні, а на приймальній – використовуються підсилювачі приймання. Для кожного інтерфейсу встановлюється свій рівень сигналу (найчастіше використовуються рівні ТТЛ).
Шини
Прямі лінії зв’язку об’єднуються в шини. Шина – це група провідників, які мають подібні, близькі за значенням ф-ції. Розрізняють 3 типи шин:
Шини даних, через які передаються безпосередньо дані. В паралельних інтерфейсах використовуються шини даних кратні байту. Найбільш поширені 8-ми, 16-ти, 32-ох розрядні шини даних. В деяких інтерфейсах в шинах даних використовуються додаткові лінії зв’язку для контролю. Може бути одна додаткова лінія зв’язку на всю шину, або на кожен байт. Переважно використовують так званий поперечний контроль в кожному такті на непарність – це такий контроль коли к-сть логічних одиниць в контрольному масиві має бути непарною. Часом використовується контроль на парність, коли к-сть логічних одиниць в контрольному масиві парна. Але перевірка на парність має такий недолік, що коли передаються всі нулі то не можна розрізнити чи передача відбулась коректно.
Адресні шини. Використовуються для адресування периферійних пристроїв, для адресування портів вв/вив і адресування комірок пам’яті. Використовується двійкове кодування адресів. К-сть ліній зв’язку в адресній шині визначає максимальну кількість адресованих пристроїв для даного інтерфейсу.
Шини управління. Застосовуються для управління безпосереднім обміном даними, для логічної організації взаємодії між пристроями в тому числі для арбітражу, для організації переривань в роботі інтерфейсної системи. К-сть ліній зв’язку в шині управління визначається особливостями конкретного інтерфейсу.
Особливості логічної взаємодії типових інтерфейсів.
Особливості логічної взаємодії в радіальних інтерфейсах. В радіальних інтерфейсах найбільш проста логіка взаємодії між пристроями. В таких інтерфейсах пристрій, який ініціює обмін формує керуючий сигнал запиту про можливість обміну з другим пристроєм. Як правило для цього використовується сигнал готовності. При наявності такого сигналу відбувається операція запису або читання інформації. Запис – це коли ініціатор обміну передає інформацію, а читання – це коли він її приймає. При логічній організації взаємодії будуть використовуватись спеціальні сигнали стану, які інформують про стан даного пристрою.
Магістральні інтерфейси. Логіка організації взаємодії в цих інтерфейсах досить складна, так як до однієї магістралі під’єднується багато пристроїв і потрібно однозначно організувати управління, щоб усунути конфліктні ситуації, коли декілька пристроїв хочуть обмінюватись інформацією через магістраль. Тому в магістральних інтерфейсах використовується спеціальна підсистема арбітражу, яка управляє процесом розподілу магістралі для пристроїв, які хочуть організувати обмін на магістралі. Тому на магістралі розрізняють два типи пристроїв: активні – які можуть бути ініціаторами обміну, і пасивні – які тільки виконують роль виконавців інструкцій активних пристроїв. Активні пристрої в деяких інтерфейсах називаються замовниками обміну. Пасивними пристроями завжди є модулі пам’яті. Логіка арбітражу наступна: активний пристрій (чи декілька активних пристроїв), які хочуть організувати обмін інформацією формують (виставляють) запит на обслуговування (на захоплення магістралі). В магістральних інтерфейсах кожний активний пристрій має свій пріоритет. Як тільки магістраль стає вільною підсистема арбітражу надає магістраль одному із пристроїв у відповідності із прийнятою системою пріоритетів для організації обміну. Інші активні пристрої повинні перейти у стан очікування. Активний пристрій якому надана магістраль формує адресу (номер) іншого периферійного пристрою з яким він хоче обмінюватись даними. Одночасно активний пристрій визначає операцію обміну: запис або читання даних. При готовності пристрою виконавця відбувається обмін даними, як правило формується управляючий сигнал закінчення операції і магістраль звільняється. Далі процедура обміну повторюється із арбітражу. При виникненні нештатних ситуацій, а також для синхронізації в роботі периферійної системи, може також використовуватись система переривань в роботі периферійної магістральної системи.
Ланцюгові інтерфейси. Тут як правило є один канал (контролер) вв/вив, до якого ланцюговим способом під’єднується ряд пристроїв. Кожному із пристроїв визначається фіксований номер, фіксована адреса, яка використовується для організації логічного підключення периферійних пристроїв до каналу управління вв/вив. В кожному із периферійних пристроїв є комутаційний вузол, який дозволяє транзитом пропускати сигнали у випадку коли канал вв/вив не звертається до даного перефрійного пристрою, або даний периферійний пристрій виключений. Після того, як канал вв/вив формує код номеру периферійного інтерфейсу, кожен периферійний пристрій відповідно до схеми порівняння порівнює цей код із власним номером. При порівнянні відповідний периферійний пристрій формує сигнал вибірки, перемикає лінії інтерфейсу на себе і реалізовує операцію обміну. У випадку коли через фіксований час до каналу вв/вив не приходить сигнал вибірки, каналом вв/вив це визнається як помилка розпізнавання і процедура розпізнавання може повторюватись. Після трьохразової помилки приймається рішення що периферійний пристрій або вимкнений, або поломаний.
ЛЕКЦІЯ №3
ЕОМ ІВМ 360/370
Це перший стандартний інтерфейс, який дозволив масове підключення різнотипних периферійних пристроїв до різних типів і моделей ЕОМ. Цей стандарт започаткувала фірма ІВМ і цей стандарт потім використовувався в ЕОМ єдиної серії країн Варшавського економічного договору. Це магістральний паралельний асинхронний дуплексний інтерфейс. Інтерфейс магістральний, в якому окремі лінії зв’язку організовуються ланцюговим способом. Інтерфейс паралельний і за 1 такт передбачалась можливість обміну даними у 2 байти, хоча була можливість працювати і в 1-байтовому режимі. Інтерфейс асинхронний і функціонував в режимі запит – відповідь. Інтерфейс дуплексний, в якому використовувалась підшина даних від каналу вв/вив до периферійних пристроїв і підшина даних від периферійних пристроїв до каналу вв/вив (шина абонентів). На кожний байт даних передбачалась одна лінія зв’язку контролю. Тобто загальна кількість ліній зв’язку в шині даних була рівна 36. Шина адреси була відсутня і для адресації пристроїв використовувалась шина даних в режимі розподілу часу. Використовувалась досить потужна шина управління, яка реалізовувала досить широкі можливості обміну інформацією, в тому числі контроль за магістраллю і ліквідація нештатних ситуацій. Інтерфейс передбачав два режими обміну даними: монопольний і мультиплексний. При монопольному режимі режимі обміну на магістралі до каналу вв/вив був логічно під’єднаний тільки один пристрій і після закінчення обміну цей пристрій логічно відключався і відбувалось логічне підключення іншого пристрою. Мультиплекс ний режим при якому до каналу вв/вив логічно підключалось декілька пристроїв і канал вв/вив міг обмінюватись даними з кожним із цих логічно підключених пристроїв за способом розподілу часу. Тільки після завершення всієї програми обміну певний із периферійних пристроїв логічно відключався від магістралі.
В інтерфейсі передбачалось два типи каналів вв/вив: селекторний і мультиплекс ний. Селекторний канал функціонував тільки в монопольному режимі. Мультиплекс орний канал міг функціонувати і в монопольному і в мультиплексорному режимах.
Стандарт передбачав повну електричну, програмну та конструктивну сумісність. В якості лінії зв’язку використовувався коаксіальний мікро кабель. Були рекомендовані типові з’єднувачі з типовим розведенням сигналів і екранів мікро кабелів на екранах цих з’єднувачів. Це був досить високопродуктивний інтерфейс. Кращі канали вв/вив забезпечували швидкість обміну до 10Mb/s. Максимальна відстань між каналов вв/вив та найбільш віддаленим периферійним пристроєм могла досягати 60м. Була передбачена можливість застосування підсилювачів ретрансляторів для ліній зв’язку, і при їх використанні загальна відстань між каналом вв/вив і периферійним пристроєм могла досягати 120м. Рівні сигналів магістралі для підсилювачів передавачів відповідали ТТЛ (5В). Для підсилювачів передавачів нижній рівень логічної одиниці був зменшений до 1,7В. Для каналів вв/вив була розроблена своя підсистема команд вв/вив, яка забезпечувала повну програмну сумісність. Програму роботи каналу вв/вив формував центральний процесор ЕОМ, він же і запускав в роботу відповідний канал вв/вив, командою ”запуск каналу”, де вказувалась адреса комірки пам’яті з початком роботи програми каналу вв/вив. Далі канал вв/вив працював автономно без участі ЦП, чим забезпечувалась висока продуктивність ЕОМ.
ЛЕКЦІЯ №4
ІНТЕРФЕЙС ЗАГАЛЬНА ШИНА ФІРМИ DEC
Це магістральний, паралелельний, напівдуплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс магістральний, однак деякі лінії зв’язку реалізовані ланцюговим способом підключення. Інтерфейс паралелльний і за один такт передбачений обмін 2-ма байтами. Інтерфейс напівдуплексний і через шину даних реалізований обмін в двох напрямах в режимі розподілу часу. Інтерфейс асинхронний і функціонує в режимі запит-відповідь.
Узагальнену структуру схеми з’єднань пристроїв з використанням інтерфейсу загальна шина можна подати рис.1
АРБ – схема арбітражу;
МОП – модуль основної пам’яті;
КВВ – канал вводу/виводу;
ПП – периферійний пристрій;
ПРУ – пристрій управління.
ШД включає 16 ліній звзку для безпосереднього обміну даними і додатково одну лінію звязку – контролю.
ША включає 18 основних ліній зв´язку і 6 додаткових, які забезпечують організацію сторінкової пам´яті. 18 основних адресних ліній нумерують адресний простір у двійковому коді і забезпечує = 256 Кбайт адресів.
ШУ включає 16 ліній зв´язку (14 основних і 2 додаткові), які забезпечують керування безпосередніми операціями запису/читання, управління арбітражом та керування станом загальної шини.
Інтерфейс встановив, що на магістралі можуть бути активні і пасивні пристрої.
Активні пристрої мають можливість управляти магістраллю.
Пасивні пристрої виконують інструкції активного пристрою. У кожний момент часу магістраль може бути надана одному активному пристрою, який встановлює логічнийзв´язок з іншим пристроєм магістралі і взаємодія відбуваються тільки між двома пристроями. Інші пристрої або виконують локальні операції, або переходять в стан очікування.
Для усунення конфліктних ситуацій тут в преше була започаткована 5-ти рівнева схема арбітражу, де один із рівнів реалізовує прямий доступ до пам´яті, а 4 інші реалізовують 4-х рівневу схему обслуговування пристроїв.
АРБ – сх.
ЗМТ – сигнал зайнятості магістралі.
ЗПД – захист прямого доступу.
ДПР – дозвіл прямого доступу.
ЗП 3 – запис 3-го рівня.
Д 3 – дозвіл 3-го рівня.
ЗП7 – дозвіл 7-го рівня.
КПД – контролер прямого доступу.
ПП 3 - пер. пристрій 3-го рівня.
Сигнал запиту під´єднує магістраль доступом, сигнал дозволу - ланцюговим, при чому найближчий до схеми арбітражу пристрій має найвищий пріоритет на даному рівні, а подальші пристрої зменшують свій пріоритет. Останній пристрій має найнижчий пріоритет на даному рівні. Встановлюється пріоритет між рівнями. Найвищий пріоритет має рівень прямого доступу, найнижчий – 7-ий рівень.
Алгоритм функціонування
Схема арбітражу працює тоді, коли магістраль вільна. Вона починає аналізувати стан запитів на кожному з рівнів. Якщо є запити на деяких рівнях, тоді схема арбітражу формує сигнал на найбільший пріоритет рівня.
Кожен з пристроїв, який формує запит на захопленій магістралі, розмикає перемикач у своєму пристрої на рівні ДПР.
Він формує сигнал захисту зайнятої магістралі ЗАГ, встановлює зв´язок з іншими пристоями на магістралі, і після обміну даними магістраль звільняється і наступний цикл обміну починається зі стану арбітражу.
Стандарт передбачає електричну, програмну та конструктивну сумісність пристроїв, тому його вимоги до підсилювачів передавачів та підсилювачів приймачів: max відстань не перевищує 15м., швидкість обміну для роботи пристроїв досягає до 8 Мб/сек.
Інтерфейс започаткував загальні принципи обміну інформацією в магістральних паралелльних інтерфейсах і більшість із цих загальних пристроїв використовується і в сучасних магістральних паралелльних більш продуктивних інтерфейсах.
ЛЕКЦІЯ №5
ІНТЕРФЕЙС Q-BUS
(МПІ – МІЖМОДУЛЬНИЙ ПАРАЛЕЛЬНИЙ ІНТЕРФЕЙС)
МПІ – це магістральний, паралелльний, напівдуплексний інтерфейс.
Інтерфейс Q-bus був розроблений на основі інтегрінтерфейсу “загальна шина” фірми DEC і був орієнтований на використання мікрокомп’ютера.
Підключення пристроїв з використанням інтерфейсу Q-bus пояснюється наступним рисунком:
Основною особливістю інтерфейса є те, що в ньому використовується суміщена, мультиплексована шина адреси даних. Тому цикл обміну тут якби розділений на два етапи: коли на 1-му етапі між пристроями реалізовується обмін адресною інформацією, а на 2-му етапі – обмін даними.
Тому продуктивність такого інтерфейсу зменшується, швидкість обміну даними зменшується до 4-ох Мб/с. Інтерфейс реалізовує 2-ох байтовий обмін інформацією (може працювати в однобайтному режимі). З шини адреси даних 16 ліній зв´язку використовуються в мультиплексованому режимі для обміну адресної інформації даними, інші 8 ліній зв’язку використовується для обміну адресною інформацією.
Інтерфейс передбачає електричну, конструктивну і програмну сумісність пристроїв. Найбільша відстань між пристроями до 1-го метра.
ІНТЕРФЕЙС MULTIBUS (ISA)
Це магістральний, паралельний, напівдуплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс магістральний, однак деякі лінії зв’язку реалізовані ланцюговим способом. Інтерфейс паралелльний і за один такт передбачає обмін даними в 2 байти. Інтерфейс був розроблений фірмою IBM при участі інших фірм, зокрема Intel, і передбачалося використання цього інтерфейсу у мікро-ЕОМ та ПК. Тут реалізовані основні ідеї інтерфейсу “загальна шина” фірми DEC. Структурна схема під’єднання пристроїв аналогічна рис. 1. Однак тут було введено ряд вдосконалень, щодо управління інтерфейсом. Тобто ШУ була вдосконалена. Цей інтерфейс спочатку мав назву multibus, а потім був реалізований як індустріальний стандарт ISA для ПК. Інтерфейс суттєво вдоконалив схему арбітражу, де був реалізований послідовний, паралельний та програмний арбітраж.
Один із простих варіантів послідовного арбітражу наведено на малюнку нижче.
КПП – контролери ПП;
сигнал входу на пріоритетне обслуговування;
сигнал виходу на пріоритетне обслуговування;
CLK – сигнал синронізації;
S – перемикачі ланцюгових з´єднань;
Busy – сигнал зайнятості.
Вихідний сигнал ВPRQ КПП1 подається на вхід КПП2 контролеру з нижчим пріоритетом. Останнім у цьому ланцюзі підімкнено КПП N з найннижчим пріоритетом. Центральний арбітр у даній схемі відсутній, а взаємодія між пристроями за пріоритетним підімкненням до магістралі координується сигналом BCLK. Пристрій, який хоче логічно підімкнутися до магістралі, по передньому фронту сигналу BCLK розмикає перемикач SІ і аналізує виконання таких умов: наявність на його вході сигналу ВPRN (тобто жодний з найпріоритетніших пристроїв не надіслав запиту) і відсутність сигналу на лінії BUSY (тобто магістраль не зайнята). Якщо ця умова виконується протягом часу тривалості сигналу ВСLК, то по задньому фронту сигналу BCLK пристрій формує сигнал на лінії BUSY і займає магістраль.
Схема характерна тим, що тут відсутня централізація управління. У ланцюгу пристрої під’єднані за пріоритетом по відношенню до лінії BPRN, яка під’єднується до заземної шини. КПП 1 має найвищий проритет. Перемикаі S з нормально замкненими контактами.
Пристрої, які хочуть захопити магістраль розмикають контакти S. По задньому фронту синхро сигналу кожен з пристроїв аналізує чи сигнал BPRN під´єднаний до землі (чи є низький рівень). Низький рівень BPRN буде в пристрої з найвищим пріоритетом, який хоче захопити магістраль.
Цей пристрій через перемикач не дозволяє пройти сигналу на менш пріоритетний пристрій. Пристрій з найвищим пріоритетом формує сигнал зайнятості магістралі, починаючи етап обміну даними.
Особливисті паралельного арбітражу
Особливисті паралельного арбітражу можна пояснити наступним рисунком:
Пристрої, які беруть участь у паралельному арбітражі обов’язково мають мати пріорітет на обслуговування. Запити на обслуговування BPRN передаються в схему арбітра. Схема арбітра є програмованим пристроєм, який може функціонувати як за попередньо встановленою програмою, так і за програмою заданою процесором. Схема арбітражу постійно аналізує стан магістралі (BUSY) і як тільки магістраль звільниться, на виході схеми арбіртажу формується один із сигналів дозволу зайняти магістраль. Відповідний пристрій, отримавши цей сигнал організовує обмін інформацією на магістралі. При використанні постійної програми в схемі арбітражу, запити обслуговуються за т.з. дисципліною обслуговування з відносним пріорітетом. Якщо ж схема арбітражупрацює за програмою від центрального процесора, дисципліни обслуговування можуть змінюватися, перепрограмовуватися, в тому числі часто використовувати циклічне обслуговування, суть якого в наступному: пристрій, якому налана магістраль ставить в кінець черги, тобто йому присвоюється найнижчий пріорітет, а пріорітети всіх інших пристроїв збільшаться на 1. В цьому інтерфейсі широко застсовується програмний арбітраж, який реалізує схема прворвтетних переривань. Ця схема може працювати за векторним і безвекторним способами. При векторному способі переривань, пристрій разом із запитом на переривання формує свій вектор переривань за яким починає функціонувати програма. При безвекторному способі переривань пристрій формує тільки запит на преривання, а за тим запитом схема прфорітетних переривань знаходить вектор переривань своєму пристрої і реалізує переривання роботи системи. Отже, використання в даному інтерфейсі послідовного .паралельного та програмного арбітаржів, забезпечує широкі можливості по організації обчислювального процесу і кроком вперед в розвитку інтерфейсу типу загальна магістраль.
ЛЕКЦІЯ №6
ІНТЕРФЕЙС EISA.
Це магістральний, паральний, напівдуплексний, асинхронний інтерфейс. Він став подальшим розвитком інтерфейсу ISA. Він реалізовує всі можливості інтерфейсу ISA, однак забезпечає більші можливості, щодо обіну даними, збільшений адресний простір, забезпечує можливості, щодо мультипроцесовної та мультирежимної організації роботи процесора. Шина даних забезпечує обмін даними 4, 2, 1 байт. Адресна шина була збільшена до 32-х ліній, чим забезпечує більший адресний простір. Цей інтерфейс спочатку використовувався як системний інтерфейс ПК, зараз так як інтерфейс ISA використовується, як інтерфейс периферійних пристроїв і з ядром комп’ютера взаємодіє з використанням спеціальних інтерфейсних мостів.
Інтерфейс RS-232C (Стик „С2”). Радіальний інтерфейс.
Розроблений для ПК і спочатку основним призначенням цього інтерфейса було забезпечення обміну іформації між ПК і системами передачі інформації. Раніше був розроблений інтерфейс системної передачі інформації Стик „С2”, який був досить складний, використовував біля сотні ліній зв’язку, передбачав багато режимів функціонуваня і для ПК був занадто складний. Тому при участі фірми IBM був розроблений строщений інтерфейс, який отримав назву RS-232C або com-порт ПК.
Це радіальний, послідовний, дуплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс радіальний і передбачає взаємодію тільки між 2 пристроями. Це може бути копм’ютер-периферійний пристрій, комп’ютер-модем, копм’ютер-комп’ютер. Для обміну даними в кожному напрямку викристовується по одній лінії зв’язку даних. Інтерфейс дуплексний і використовує можливість обміну даними в різних напрямках через незалежні лінії зв’язку. Основний режим асинхронний, хоча за стандартом передбачає і синхронний режим обміну. За стандартом можуть використоіуватись потенціальні електричні сигнали і струмові електричні сигнали (струмова петля). Однак в ПК втрумова петля практично не використовується.
При використанні потенціальних сингналів дані кодуються інверсною логікою, при чому логічний „0” кодується напругою +5В або +15В, а логічна „1”: -5В або -15В. Можуть використовуватись не стабілізуючі джерела живлення для формування сигналу по лініях зв’юзку і тоді логічний „0” може бути від +3 до +25В, а логічна „1” від -3 до -25В. При асинхронному обміні за один цикл передаються по 8 біт даних, структура одного циклу подана на рисунку:
Структура одного повідомлення включає: стартовий сигнал, який триває один такт, стоповий сигнал, який триває 1, 1.5, 2 такти. Тривалість одного такту Т визначається швидкістю обміну данимим, яка для даного інтерфейсу може змінюватись в досить широких межах від 50біт/с до 110 Кбіт/с. Період Т визначається як обенена величина швидкості обміну даних V (T=1/V). Є стандартні та нестандартні швидкості обміну. Номінальна швидкість обміну для даного інтерфейсу є 9600 біт/с. Швидкість обміну збільшена в 2N або зменшена в 2N раз вважається стандартною. Інші не стандартні. При швидкості обміну 9600 біт/с Т приблизно дорівнює 100 мкс. Стандарт передбачає використання програмованих конролерів вводу виводу, які передбачені обміном даними програмою на конкретній швикості обміну даними, на конкретну кількість біт. Контрольний біт може бути, а може бути відсутній. При наявності контрольного розряду може виконуватись контроль на парність або непарність.
Асинхронний режим обміну передбачає самосинхронізацію при прийманні даних. Приймач включається в роботу при переході напруги від +12 до -12 В. Включається схема синхронізації приймача, яка через Т/2 аналізує стан шини даних чи є –U і якщо це підтверджується приймає одне повідомлення в полі даних, потім контрольний розряд і сигнал стоп. Після закінчення повідомлення шина даних переходить в +U і через один такт може початись нове повідомлення. Кожен біт даних, контрольний розряд і стопові біти приймаються посередині такту. Така особливість прийому бітів дозволяє надійно приймати дані і за час одного повідомлення схема синхронізації приймача не дозволить вихід за межі одного біту.
Крім сигналів сигналів даних, інтерфейс передбачає використання і сигналів керування. Перелік сигналів інтерфейсу з привязкю до стандартних з’єднувачів типу DP-25P, DP-25C:
1 – під’єднаний екран (PG);
2 – дані на передавання (-TxD)
3 – дані на приймання (-RxD)
4 - запит передавача (RTS)
5 – скидання передавача (CTS)
6 – готовність приймача (DSR)
7 – сигнальна земля (SG)
8 – виявлення несучої частоти сигналу (DCD)
20 – готовність терміналу (PTR)
22 – покажчик викликів (RI)
З’єднання між комп’ютером і модемом. З’єднуються одноіменні контакти. При з’єднанні двох комп’ютерів схема наступна:
Під’єднання до комп’ютера принтера подібне. Передбачається обмін даними без використання сигналів керування. Тоді схема підключення буде наступною:
Для контролю інтерфейсу передбачається режим обміну сам на себе:
Стандарт передбачає використання 9 – контактних з’єднань. Ідея використання сигналів такаж.
Для реалізації контролерів використовується спеціальні великі інтегральні схеми, які працюють з рівнями сигналів ТТЛ (+0 +5 В).
ЛЕКЦІЯ №7
CL (ІРПС). BS – 4421 (ІРПР). Centronics (ІРПР - М)
ІЕЕЕ – 488 (GPIB) (ПІ)
CL (ІРПС)
Максимальна відстань до 1.2 км. За стандартом може використовуватись 2-х провідний або 4-х провідний інтерфейс.
Кожна змінна інтерфейсу використовується як окрема струмова петля із використанням 2-х провідників, один з яких для передавання струму в одному напрямку, 2-й провідник для приймання зворотнього струму. В інтерфейсі використовуються струмові сигнали. Може використовуватись 20 або 40 мА струмова петля. При 20 мА логічна одиниця відповідає струму 15-25 мА, логічний нуль відповідає силі струму 0-3 мА. При 40 мА струм петлі лог „1” відповідає 30-50 мА, лог „0” – 5-10мА.
За стандартом підсилювачі–передавачі, підсилювачі-приймачі повинні бути реалізовані із гальванічною розвязкою.
Гальванічна розвязка застосовується для того, щоб захистити електронну частину ЕОМ і периферійні пристрої від лінійних пошкоджень. Для реалізації підсилювача–передавача та підсилювача-приймача рекомендовано використовувати оптоелектронні пари-оптрони.
BS – 4421 (ІРПР)
Радіальний паралельний симплексний асинхронний інтерфейс.
Передбачає взаємодію тільки двох пристроїв, один з яких контролер ЕОМ, а другий периферійний пристрій. Обмін інформації в одному напрямку. Шина даних включає 18 ліній зв’язку. Інтерфейс надзвичайно простий в управлінні, використовуються всього 4 сигнали управління. Передбачено обмін інформацій про стан передавача і приймача для чого використовують спеціальні 8 сигналів стану передавача та 8 сигналів стану приймача. Обмін інформації відбувається з ініціативи передавача, який формує сигнал готовності передаючих даних. Приймач на цей сигнал формує сигнал 20т прийм даних, після чого відбувається обмін 2 байтами даних, макс швидкість 250 Кбайт/с, Макс відстань 15м. Конструкт сумісність не передбачена. Стандарт рекомендує використовувати сигнали типу ТТЛ для шинних передавачів рекомендовано струм 40 мА.
Centronics (ІРПР - М)
Інтерфейс радіальний, паралельний, модифікований. Має багато спільного з BS – 4421. Це радіальний, симплексний, асинхронний інтерфейс. Інтерфейс паралельний і за 1 такт передбачає обмін даними в 1 байт. Для взаємодії між комп’ютером і друкарським пристроєм в інтерфейсі реалізовано складніше управління у порівнянні з BS – 4421 приблизно 20 сигналів управління. Сигнали стану перед від ПП до контр. Використовується коротший цикл обміну даними і загальна швидкість обміну до 1 Мбайта/с. Інтерфейс використовує сигнали типу ТТЛ. Передбачена ел та програмна сумісність, макс відстань до 5м.
ІЕЕЕ – 488 (GPIB) (ПІ)
Магістраль паралельний, напівдуплексний асинхронний інтерфейс. Інтерфейс паралельний за 1 такт обмін даними 1 байт. До 8 пристроїв. Орієнтований на реалізацію простих периферійних систем. Інтерфейс передбачає і використовує контролери магістралі і периферійних пристроїв, які взаємодіють з використанням магістралі із 16 ліній зв’язку. Причому в лінії зв’язку утворюють інформаційну шину, яка використовується як шина даних, адресна шина, шина для обміну командами та інформація про стан пристрою. Інші 8 ліній зв’язку використовуються для безпосереднього обміну інформації через інформаційну шину, а також для загального керування магістраллю, для органів логічної взаємодії, для контролю за правилами формування магістралі. Ініціатором обміну як правило є контролер магістралі, який є складовою частиною ЕОМ. Однак стандарт передбачає взаємодію між двома периферійними пристроями магістралі. В такому випадку контролер ЕОМ тимчасово передає функції контролю магістралі одному із периферійних пристроїв і цей периферійний пристрій, як ініціатор обміну, встановлює логічний зв’язок з другим периферійним пристроєм. Відбувається обмін даними, після чого управління магістралі знову бере на себе контролер ЕОМ. Для програмної сумісності пристрою, стандартом передбачена досить потужна система команд, яка включає 5 груп команд: адресна, універсальна, приймання даних, передавання даних, вторинна група команд.
Команди мають одно і чотирьох байтові формати, обмін даними може відбуватися побайтно або в груповому режимі, коли за один логічний зв’язок може передаватись ціле повідомлення. Кожен із пристроїв, який підєднаний до магістралі має свій постійний номер, який використовується для організації логічної взаємодії між пристроями. В системі команд для основного контролю магістралі передбачено ряд групових команд, які є загальними для всіх периферійних пристроїв магістралі.
Це команди для встановлення периферійних пристроїв у початковий стан, які використовуються на початку роботи. Інтерфейс має більше функціональних можливостей і тривалий час використовується в комп’ютерах. Струм близько 40 мА,максимальна відстань не більша 20 м. Стандарт передбачає тільки ел та програмні сумісні конструкції.
ЛЕКЦІЯ №8
MIL-1553B
Це магістральний послідовний ,напівдуплексний асинхроний інтерфейс. Інтерфейс реалізується на побудову стійких завадо систем, які функціонують при дії завад високої інтенсивності. Інтерфейс магістральний передбачає взаємодію на магістралі одного контролера і 31 переферійного пристрою, які в даному інтерфейсі називаються кінцевими пристроями. Послідовно за один такт передається 1 байт. Інтерфейс використовує спеціальну магістраль, яка працює в папівдуплексному
01.12.2014 05:12-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора