Интерфейси в компютърната система

Access Bus
• един от конурентите на USB. По него могат да се свържат до 125 устройства. Има възможност за автоматио конфигуриране на устройствата и смяната им под напрежение.

AGP(Acceselerated Graphics Port)
• високоскоростна връзка между графичния контролер и системната памет.

АТА
• дефинира протокола за сигналите и логиката, описан в X3.221 за IDE периферни устройства.

EIDE(Enhanced IDE)
• усъвършенстван IDE интерфейс. Осигурява PIO режим 4 (скорост на обмен на данни до 16,6MB/s). Поддържа до 4 IDE диска с капацитет над 540MB.

Fast ATA
• усъвършенствано приложение на стандартния индустриален интерфейс AT Attachment(ATA), реализиращ скорост на обмен 13,3MB/s. Това е по-евтино решение от Fast SCSI (10MB/s).

Fire Wire
• интерфейс на Apple стандартизиран като IEEE 1394. Позволява предаване на данни със скорост до 400MB/s. Поддържа Plug&Play и смяна на устройства под напрежение. По него могат да се свързват и домашни електронни устройства.

FC(Fibre Channel)
• интерфейс създаден от комитета X3T9, който отговаря на стандартизирането на SCSI. Използва различни типове кабели и съединители. Скоростта на предаване е от 12,5 до 100 MB/s.

FC-AL(Fibre Channel – Arbitrated Loop)
• ”олекотен” вариант на FC и описва топология, разработна специално за локални устройства и дискови полета. Общо 127-те устройства са подредени в пръстен, а обменът е от типа Point-to-Point Connection.

GTAK(Geoport Telecom Adapter Kit)
• интерфейс , предлагащ по-висока модемна скорост(28,8Kb/s).Подобно на USB предвижда работа с телефон (поддържащият интерфейс се нарича TSAPI и е разработен от Novell ).

IDE(Integrated Drive Electronics)
• описва едно устройство с вградена ATA електроника.

IPI(Inteligent Peripheral Interface)
• интерфейс за високопроизводителни периферни устройства. Скоростта на трансфер е 10MB/s. Работи в режим “master-sleave”.

PCI(Peripheral Component Interconect)
• не типична локална шина.Скоростта на трансфер е 133MB/s. Предназначвна е за високоскоростнти устройства, съхраняване на данни, графични адаптери и мрежови карти.

SSA(Serial Storage Architecture)
• Point-to-Point архитектура, подобна на FC-AL, но с по два канала за запис и четене. Сумарната скорост на трансфер е 80MB/s. Не е необходим арбитраж.

USB(Universal Serial Bus)
• универсален интерфейс, реализиращ скорост на обмен на данните 12MB/s. По него могат да се свържат до 127 устройства.

Ultra ATA
• дисков интерфейс на Quantum повишаващ скоростта на трансфер на 33MB/s без да изисква допълнителни хардуерни промени.

Access Bus

Access Bus е интерфейс подобен на USB, но по него могат да се свържат до 125 устройства като принтери, модеми, мишки, скенери, клавиатури и др.Организацията му е тип daisy-chain. Към монитор можем да свържем принтер, към принтера модем и т.н. Поддържа автоматично конфигуриране и смяна на устройствата под напрежение. При внасяне на ново устройство в системата не възникват конфликти, за нея не е от значение къде ще бъде добавено то. Протоколът, който използва е Acces Bus connection protocol развит от Digital Equipment и Philips ‘85г. Този интерфефс може да работи под Windows 95, а освен това и да се използва за update с Flash ROM на периферията.

Enhanced IDE

EIDE е развитие на IDE интерфейса. Чрез него се печели втори IDE канал . Може да поддържа 4 диска с обем над 540MB. На канал се свързват едно “master” и “sleave” устройство. На първичния EIDE канал е препоръчително да се свързват по- бързите устройства, а на вторичния- по-бавните, създадени за стандарта ATA Packet Interface като лентови стримери или CD-ROM. EIDE поддържа режим Pooled I/O 4 като скоростта на обмен на данните е 16,6MB/s. За да се премине към EIDE е необходима дънна платка с локална шина (32-битова VL-Bus PCI local bus). EIDE е заместител на multi I/O карти. EIDE е евтин хардуерен upgrade, когато не се нуждаете от повишаване на производителността на всяка цена.

Fast ATA

Fast ATA използва стандартен AT хардуер- локална шина VESA или PCI. Поддържа режим на работа PIO 3 на 11,1MB/s(реализира се в BIOS на системи PCI или VL, пакетен режим на предаване на данни), многофункционален(Multiword) DMA режим 1 на13,3MB/s и многоблокова структура запис/четене. Fast ATA осигурява автоматично конфигуриране на устройства. Постига максимална скорост на всяка система и ускорява видимо приложенията. Позволява изпълнение на видео в реално време. Инсталира се лесно на всяка система със стандартен AT(IDE) конектор. Fast ATA и Fast ATA-2 се отнасят към протоколите за ускорено предаване на данни, одобрени от комитетът ANSI Small Factor(SFF). Спецификацията SSF дефинира разширенята към интерфейса ATA, необходими на разработчиците на периферни устройства да осигуряват продукти със скорост на трансфер над 10MB/s. Целта на SSF е да позволи продукти на различни производители да работят в една и съща конфигурация. Отнася се за компютри и периферни устройства, изолзващи ATA съвместим интерфейс. Fast ATA-2 поддържа PIO 4 и Multiword DMA 2-скоростта е 16,6MB/s, която е с 66% по- висока от тази на Fast SCSI 2 и 400% над IDЕ. PIO и Multiword DMA са абревиатури на сигнални процеси между BIOS(съдържаща се в дънната платка или хост адаптера) и твърдия диск. Системите с дънни платки, които не поддържат пълните възможности за предаване на данни на устройствата Fast ATA могат да се модифицират с flash BIOS или чрез използване на Fast ATA хост адаптери.

Fibre Channel

Този интерфейс е рожба на комитета X3T9,който отговаря за стандартизирането на SCSI. Самото име до известна степен е заблуждаващо,защото новият интерфейс е специфициран не само за оптични,но и за обикновени медни кабели. И при двете среди е предвидена скорост на предаване от 12,5 до 100 Мбайта/s. Физи- ческият трансфер е със скорост между 132 и 1062 Мбайта, като излишъкът се използва за откриване на грешки с патентования от IBM код 8B/10B.
В рамките на една Fibre Channel система могат да се използват различни типове кабели и съединители. Най-простият вариант е екраниран кабел от тип усукана двойка, който допуска скорост на предаване 12,5 или 25 Мбайта/s при дължина до 50 метра. По-големите разстояния и скорости на трансфер изискват коаксилен или оптичен кабел. По този начин с една и съща интерфейсна логика могат да се изградят както евтини, така и високо производителни системи на нивото на суперкомпютрите.
Подобно на компютърните мрежи Fibre Channel има няколко нива.
• FC-0 дефинира физическия интерфейс, който, в зависимост от свързаното устройство, се състои минимум от един Node Port(N_Port).Последния има канали за четене и запис, които могат да се използват паралелно и така скоростта на предаване в дуплексен режим теоретично да достигне 200 Мбайта/s.На практика това не е точно така, защото много малко устройства могат действително да четат и записват паралелно. Ето защо по втория канал се обменя по скоро служебна информация, а не данни.
• FC-1 специфицира протокола на предаване, който в общи линии се състои от споменатото по-горе 8B/10B кодиране.
• FC-2 е сигналният протокол, т.е. транспортния механизъм, използван от Fibre Channel.
• FC-3 е нивото на т.нар. основни услуги (Common Services), където са дефинирани функциите,отнасящи се до съвместното иэползване на няколкоN_Port-а.
• FC-4-най-горното ниво се образува от т.нар. протоколи на най-горното ниво или ULP (Upper Layer Protocols), към които освен SCSI принадлажат:
IPI (Intelligent Peripheral Interface);
HIPPI (High Performance Parallel Interface Framming Protocol);
SBCCS (Single Byte Command Code Set).
Освен тези протоколи, ориентирани по-скоро към входно- изходни периферни устройства, Fibre Channel поддържа и мрежови протоколи като Internet Protocol (IP), IEEE 802.2 и ATM (Asynchronous Transfer Mode) Adaption Layer (AAL5).Силата на Fibre Channel e в интеграцията на класически входно-изходни и мрежови протоколи в един физически интерфейс-решение, което днес, когато новите технологии, свързани с мултимедията и информационните магистрали, изискват все по-високи скорости на предаване на данни, придобива все по-голямо значение. И докато FDDI и Fast Etharnet се борят със 100-Мбайтовата бариера, Fibre Channel вече предлага осем пъти по-голяма производителност. Нещо повече, при Fibre Channel е допустимо твърд диск или дисково поле да се разглеждат като самостоятелен мрежов компонент-възможност, която все още не се използва от днешните операционни системи, но която открива големи възможности за ускоряване на обмена по мрежите.
Друго съществено предимство на Fibre Channel e поддръжката на различни мрежови топологии – от шинна, пръстеновидна и звездообразна до т.нар. Interconnection Fаbric – най-производителната оптична архитектура, съществуваща в момента. Interconnection Fаbric напомня телефонна централа и е в състояние да осигури връзка между всеки два от 16-те млн. допустими възли! За това не са нужни допълнителни устройства нито за маршрутизация, нито за коригиране на грешките. Достатъчно е всеки възел да управлява собствената си връзка към “централата” и при изпращане на данни да съобщава адреса на получателя на свързващата структура. Изпращачът няма отношение към пътя, по който това устройство ще бъде достигнато. Както Fire Wire, така и Fibre Channel поддържа изохронен трансфер на данни, необходим эа мултимедийните приложения. Поддържа се и трансфер с променлива дължина на данни (от 0 до 2112 байта), при който всеки пакет освен данни съдържа и 36 байта служебна информация: стартов кадър (4 байта), заглавен блок (24 байта), контролна сума за проверка (CRC) и завършващ кадър (4 байта). [Л3]

Fibre Channel Arbitrated Loop

FC-AL е “олекотен” вариант на Fibre Channel и описва топология, разработена специално за локални устройства и дискови полета. Общо 127-те порта (NL_Port) са подре-дени в пръстен, а обменът е от типа Point-to-Point Connection.Пакетите постъпват през порта за четене (Read Port) и ако не са предназначени за него, устройството ги предава по-нататък през порта за запис(Write Port). Правото на трансфер, т.е. на управление на шината, се получава чрез т.нар. арбитраж. Паралелен трансфер на данни между няколко устройства както при “големия” Fibre Channel(FC-PH) не е възможен. Поради допълнителната арбитражна фаза преди всеки трансфер на данни се предава допълнителна служебна информация. В най-лошия случай(512 Кбайта полезни данни) се изполэва около 80% от пропускателната способност на интерфейса и скоростта на предаване от 12,5-100 спада до 11-88 Мбайта/s. В екстремния случай, когато всички устройства едновременно подадат заявка эа контрол над шината,производителността пада до около 20% от теоритичната, но това почти никога не се случва. Реалните стойности са между 70 и 80%. FC-AL e напълно съвместим с Fibre Channel, така че пръстенът може да бъде включен и към нормална FC шина или през т.нар. FC Switch, или през Interconnection Fabric.
За по-доброто управление на дискови полета освен кабелна FC-AL поддържа и т.нар. Backplane връзка (FC портовете са интегрирани на TTL Backplane). Твърдите дискове се свързват чрез познатия ни от Wide SCSI 68-жилен паралелен кабел, на който са разположени както шините за данни, така и тези за захранване. Backplane логиката:
• Автоматично изолира съединителя, ако към съответния порт не е свързвано устройство;
• Автоматично конфигурира и свързва устройствата;
• Поддържа смяната на дисковете под напрежение – т.нар. Hot Plug.

Fire Wire (IEEE 1394)

Fire Wire (IEEE 1394).- високо скоростна серийна шина.Податливата peer-to-peer топология прави IEEE 1394 идеална за свързване на устройства обхващайки от принтери и дискове до Digital Audio и Video хардуер. Поддържа процеси протичащи в реално време и изисквания за on-time мултимедия.
ASCII SCSI-3 доставя достъп за паралелно използване на SCSI и IEEE 1394. Могат да се свързват устройства с различна скорост.Поддържа скорости на обмен 100MBps,200MBps и 400MBps.Осигурява предаване на пакети с различна дължина с постоянна скорост и гарантирана честотна лента, което го прави изключително подходящ за реализиране на мултимедийни приложения.За разлика от Fiber Channel и SSA не осигурява автоматичен контрол и коригиране на грешки при пренасяне на данните на физическо(битово) ниво.Корекцията на грешки се осъществява на пакетно ниво.
IEEE 1394 е цифров интерфейс.Не е необходимо преобразуването на цифривите данни в аналогови.Използва тънък кабел.Няма нужда от терминатори,идентификатори на устройствата и сложен Setup. Sony смята че може да се използва за връзка между PC и потребителска електроника. [Л3., Л4] Използва 6 проводника.Включва една двойка ,осигуряваща до 40V захранване. Всеки сегмент може да има дължина до 4,5 метра.По този интерфейс могат да се свържат до 16 устройства.Освен това поддържа автоматично конфигуриране на устройствата.Fire Wire може да се счита за допълнение на USB , тъй като работи с високоскоростни устройства, изискващи широка честотна лента.

Intelligent Peripheral Interface

IPI е интерфейс за включване на програмируеми контролери за високо производителни периферни устройства. Режимът му на работа е master- sleave. Има едно главно устройство, което избира изпълнител. Изпълнителите могат да са 8 на брой. Към всеки един оттях има възможност да се свържат до 16 устройства. Скоростта на трансфер е 10 MB/s, а дължината на кабела – от 5 до 125м.

Peripheral Component Interconnect

Този интерфейс позволява обслужването на периферните устройства да не натоварва шината на процесора, тъй като PCI шината е отделена от локалната шина на процесора с контролер мост-памет. Разделянето на връзката процесор-периферни устройства позволява да се използват хибридни системи,които ще бъдат снабдени с процесор със захранване 3,3V и захранване на останалата част с 5V, при което се получава намаляване на консумираната мощност и отделяната топлина. Може да прехвърля данни със скоростт 132MB/s. Честотата , на която работи шината е 33MHz.При по-висока тактова честота броят на устройствата намалява, тъй като времевите съотношения на сигналите стават критични. Шината PCI позволява включване на 10 “товара” на по- малко от 10 разширителни платки като две устройства се свързват към една платка. Контролерът PCI и мостовете за разширителни шини се броят за един товар. Една типична PCI система представлява 3 слота плюс до две вградени устройства(видеоконтролери или адаптери SCSI-2). Позволява включване на допълнителни платки, които се конфигурират автоматично. Периферните устройства PCI също се самоконфигурират . Едно от предимствата му е , че не зависи от вида на процесора. Освен това съвместната работа на PCI периферните устройства е по- надеждна, отколкото при VL-Bus. Поддържа периферни устройства с различна скорост на предаване на данните, но задължително е те да могат да работят с честота 33MHz и да имат възможност за спиране в условията на експлоатация в режим на икономия на енергия. PCI предлага по-висока производителност от VL-Bus (при VL-Bus натоварването зависи от бързодействието на шината). PCI извежда по-вече информация на дисплея и по- бързо. Технологията PCI може да обработва 24-битови цветове със скорост 30 кадъра в секунда. Стандартът PCI не е истинска локална шина, а междинна шина. Обединява най- доброто от EISA и VL-Bus. Предназначен е за високоскоростни устройства,съхраняване на данни, графични адаптери и мрежови карти. Използва се в работни станции, Sun, PC, MAC системи.

SCSI

SCSI е един от най-известните интерфейси.Архитектурата на SCSI-3 има 3 слоя-Commands,Protocols и Interconnects.Това прави лесно интегрирането на нови технологии.SPC(Primary Commands) или първичните команди са разбираеми за всички устройства.Над тях са разположени командите , характерни за отделните групи устройства:
• Controller Commands- за управление на хост-адаптери;
• Block Commands-за управление на твърди и сменяеми дискове;
• Stream Commands- за управление на лентови устройства;
• Multi-Media Commands -за управление на CD-ROM устройства;
• Media Changer Commands-за управление на библиотеки от оптични дискове;
• Graphic Commands -за управление на графичноориентирани устройства като принтери, плотери и скенери.

Протоколното ниво описва начините за привеждане на SCSI командата към съответния интерфейс и служи за комуникация между отделните SCSI устройства.Новите интерфейси са базирани на собствени протоколи – FCP за Fibre Channel,Serial Bus Protocol за Fire Wire и Serial Storage Protocol за SSA. Връзката между операционната система,приложния софтуер и SCSI устройствата се осъществява чрез т.нар. Common Access Method(CAM).CAM дефинира генерален подход,покриващ всички хардуерни и софтуерни платформи. В SCSI са вградени Fire Wire,Fibre Channel и SSA.При тях, за разлика от SCSI,командите и данните се предават с една и съща скорост.За запазване на съвместимостта със SCSI-1 и SCSI-2 данните се предават със скорост 10 MB/s, а командите-със скорост 5 MB/s.Това разделение не съществува при Fiber Channel, SSA и Fire Wire. При Ultra SCSI максималната дължина на кабелите е намалена от 6 на 3 метра,а освен това е въведено задължително терминиране.За да избегне конфигуриране чрез джъмпери, спецификацията на Ultra SCSI включва т. нар. SCAM(SCSI Configured AutoMaticly).Снабдяването със SCAM почти не се отразява на цената. Основното предимство на Ultra SCSI е повишаване на производителността без значително повишаване на цената. [Л3] Съвременните интерфейси Fast SCSI и Wide SCSI се използват от най-бързите дискове . Скоростта на SCSI Wide Ultra e 320 Mbps, а на SCSI Wide Ultra 2 – 640Mbps. Устройствата, които могат да се свържат по тези интерфейс са твърди дискове , оптични устройства, CD-ROM, вътрешна периферия като лентови устройства и високоскоростни скенери. [Л4]

Ultra ATA

Ultra ATA на Quantum и Intel е един от най-новите интерфейси. Повишава скоростта на трансфер без това да изисква хардуерни промени на кабелната система и куплунгите. Протоколът, който се използва е ATA/100. Първите дискове, използващи този интерфейс са Fireball ST на Quantum.

USB(Universal Serial Bus)

USB(Universal Serial Bus) – стандартизира се за процесори Intel x86.PC няма да има роля на централен възел.Топологията на USB е пирамидална или йерархична звезда.Отделните устройства се свързват по схема ‘точка-точка’,а след това към рзклонител.Роля на разклонител може да има монитор със самостоятелно елеклтрическо захранване. [Л2. ]
Отделните устройства се свързват едно към друго с куплунги. Не допуска свързване в кръгова топология. Предимство от свързването ‘точка – точка’ са късите кабелни сегменти и добрите електрически параметри на сигнала,който се преобразува в активните разклонители и не е необходимо да се усилва.Качеството на сигнала се запазва до 5 метра дължина за всеки сегмент. Последователно могат да се съединят до 7 кабелни сегмента. Могат да се свързват и разкачват устройства без да се спира захранването. Броят на устройствата свързани директно към PC или към гнездата върху монитор или клавиаатура е 127. USB използва 4жилен кабел. Двете от жилата са усукани и са предназначени за обмен на данни със скорост 12Mbps. Другите две жила не са усукани . Те осигуряват захранване от 5V. [Л2]
Съответните приемници и предаватели са с диференциален вход/изход.
Захранването е 3,3V. За по-бавните периферни устройства(мишка,плотер) се
стандартизира по-евтина версиа(1-1,5Mbps). USB могат да реализират и
ограничени мултимедийни приложения. Каналите за приемане/предаване се
наричат конвейери(pipe) имат различни адреси. Адресът е с дължина 1
байт(256 адреса). Едно устройство може да изпълнява различни функции и да
има до 8 подадреса. [Л2].
USB има възможност за включване на телефон.Поддържащия интерфейс е Telephoni Application Programming Interfece на Microsoft и Intel. При закупуване на ново PC и запазване на старите периферни устройства са предвидени USB сериен и паралелен конвертор.При обновяване на съществуващо PC с USB да се използва PCI карта. [Л4] USB реализира и мултимедийни приложения.Мултимедийните устройства, свързани към USB, работят в синхронен режим.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.