Интерфейсы периферийных устройств

Рассмотрим наиболее распространенные интерфейсы периферийных устройств.

IDE (Integrated Device Electronics) — интерфейс устройств со встроенным контроллером (рис. 5).

Рис. 5. Интерфейс EIDE

При создании этого интерфейса разработчики ориентировались на подключение дискового накопителя. За счет минимального удаления контроллера от диска существенно повышается быстродействие. Сигналы интерфейса — сокращенный набор буферизированных сигналов.

Проблема накопитель-компьютер состоит из трех частей:.

1. Компьютер должен взаимодействовать с контроллером (и наоборот);

2. контроллер должен оперировать данными;

3. контроллер должен взаимодействовать с дисковым накопителем (и наоборот).

До недавнего времени проблема рассматривалась со всех трех сторон, что заставляло производителей накопителей выполнять всю работу. Большая часть «интеллекта» для управления передачей данных между компьютером и дисковым накопителем была сосредоточена на плате контроллера и компьютера.

В результате при установке нового или замене старого накопителя требовалось обеспечить полную совместимость контроллера с новым жестким диском. Контроллеры IDE существенно изменили ситуацию, так как в этом стандарте значительно большую роль стал играть контроллер на плате дисковода, поэтому фактический интерфейс между накопителем и компьютером стал относительно простым. Благодаря этому упрощается электроника внутри компьютера и предоставляется большая гибкость в проектировании электроники для дисковых накопителей.

Интерфейс имеет скорость передачи порядка 1,5—3 Мбайт/с. Имеются определенные проблемы при работе с дисками емкости более 528 Мбайт, которые решаются с помощью специальных драйверов.

Наиболее распространенной модификаций интерфейса IDE является AT Attachment (ATA) IDE — 40-проводный интерфейс (рис. 6).

Рис. 6. Параллельный разъем (шлейф) АТА/IDE (а), последовательный разъем АТА (6)

IDE-адаптер часто встраивается в системную плату. К настоящему времени разработаны усовершенствованные адаптеры с улучшенными характеристиками.

ATAPI (Package Interface), ATA-2 — расширение, позволяющее подключать до четырех устройств, включая CD-ROM и стример.

EIDE (Enhanced IDE) — расширенный адаптер для шин PCI и VLB, позволяющий подключать до четырех устройств, в том числе CD-ROM и стримеры с максимальной скоростью 11,1 Мбайт/с, объем диска до 8 Гбайт.

FAST ATA и FAST-ATA-2 — скоростные интерфейсы, обеспечивающие скорость передачи соответственного 13,3 и 16,6 Мбайт/с и доступ к 8-Гбайтному диску (табл. 2.).

Таблица 2. Характеристики IDE/АТА интерфейсов

Спецификация	АТА	АТА-2	АТА-3	АТА-4	АТА-5	АТА-6
Максимальная пропускная способность, Мбайт/с
Количество соединений				2 на 1 кабель	2 на 1 кабель	2 на 1 кабель
Характеристики кабеля	40 контактов	40 контактов	40 контактов	40 контактов	40 контактов, 80-жильный	40 контактов, 80-жильный
Контроль по CRC	Нет	Нет	Нет	Есть	Есть	Есть
Дата выпуска, г.

SCSI (Small Computer System Interface), произносится «скази» — интерфейс системного уровня, стандартизованный ANSI, в отличие от интерфейсных портов (COM, LPT, IR, MIDI) представляет собой шину: сигнальные выводы множества устройств-абонентов соединяются друг с другом.

Интерфейс позволяет подключать до семи устройств (рис. 7) с контроллерами: дисковые накопители, CD-ROM и т. п. Любое устройство может инициировать обмен с другим целевым (Target) устройством. Режим обмена может быть асинхронным или более производительным синхронным с согласованием скорости (Synchronous Negotiation); данные контролируются по паритету.

Рис. 7. Архитектура использования интерфейса SCSI

Основным назначением SCSI-шины, как это было сформулировано в первой спецификации, разработанной в 1985 г., было «обеспечение аппаратной независимости подключаемых к компьютеру устройств определенного класса».

В отличие от жестких шин расширения SCSI-шина реализуется в виде отдельного кабельного шлейфа, который допускает соединение до восьми устройств (спецификация SCSI-1) внутреннего и внешнего исполнения. Одно из них — хост-адаптер (host adapter), связывает шину SCSI с системной шиной компьютера, семь других свободны для периферии.

К шине могут подключаться:

• дисковые внутренние и внешние накопители (CD-ROM, винчестеры, сменные винчестеры, магнитооптические диски и др.);

• стримеры;

• сканеры;

• фото- и видеокамеры;

• другое оборудование, применяемое не только для IBM PC.

Каждое устройство, подключенное к шине, имеет свой идентификатор (SCSI ID), который передается позиционным кодом по 8-битной шине данных (отсюда и ограничение на количество устройств на шине). Устройство (ID) может иметь до восьми подустройств со своими LUN (Logical Unit Number — логический номер устройства).

Любое устройство может инициировать обмен с другим целевым устройством (Target).

Перечислим основные модификации интерфейса (табл. 2.6):

SCSI-1 — строго определяет физические и электрические параметры интерфейса и минимум команд;

Таблица 2.6. Модификации интерфейса SCSI

Версия	Максимальная		Максимальная длина, м	Максимальное количество
скорость, Мбайт/с -	шины, бит	Single-ended	LVD	HVD	устройств
SCSI-1		8(узкая)		-
Fast SCSI				-
Fast Wide SCSI		16 (широкая)		-
Ultra SCSI			1,5	-
Ultra SCSI				-	-
Wide Ultra SCSI			-	_
Wide Ultra SCSI			1,5	-	-
Wide Ultra SCSI				-	-
Ultra 2 SCSI			Не определено для скоростей выше Ultra
Wide Ultra 2 SCSI			-
Ultra 3 SCSI или Ultra160 SCSI			-		Не определено для скоростей выше Ultra 2
Ultra 320 SCSI			-		-

SCSI-2 — определяет 18 базовых SCSI команд, обязательных для всех периферийных устройств, и дополнительные команды для CD-ROM и другой периферии. Устройства поддерживают очереди до 256 команд и выполняют их в предварительно оптимизированном порядке автономно. Устройства на одной SCSI-шине могут обмениваться данными без участия процессора.

Дополнительные расширения SCSI-2:

• Fast SCSI-2 — удвоение скорости синхронной передачи;

• Wide SCSI-2 — 16- и 32-битные расширения SCSI-2;

• Ultra SCSI — сверхскоростной интерфейс.

SCSI-3 — дальнейшее развитие: 32 устройства, дополнительные команды, автоконфигурирование (Plug and Play) и т. п. Физический интерфейс допускает более длинные кабели. Возможно применение оптических кабелей.

Ультрапорт. Альтернативой шинным архитектурам является коммутационное устройство архитектуры ультрапорта UPA, предложенной корпорацией SUN Microsystems. Эта архитектура используется для тех же целей, что и шина. Однако, если через последнюю одновременно могут взаимодействовать только два объекта, UPA определяет одновременную передачу друг другу данных между несколькими парами объектов. Например (рис. 8), один из процессоров может взаимодействовать с оперативной памятью (пунктирная линия), а другой в то же время — с принтером (штрих-пунктирная линия). UPA обеспечивает пропускную способность, равную 1,3 Гбайт/с.

Рис. 8. Архитектура ультрапорта

Дата добавления: 2014-01-04