Интерфейсы эвм

- Интерфейс ЭВМ - это аппаратное и программное обеспечение (элементы соединения и вспомогательные схемы управления, их физические, электрические и логические параметры), предназначенное для сопряжения систем или частей системы (программ или устройств)

-Системный интерфейс — это конструктивная часть ЭВМ, предназначенная для взаимодействия ее устройств и обмена информацией между ними.

Системные интерфейсы: а) параллельные; б) последовательные.

-ISA (Industry Standard Architecture — Архитектура промышленного стандарта), другое название AT-Bus. Шина ISA является основной шиной на материнских платах устаревших компьютеров типа PC AT. На новых материнских платах этот интерфейс отсутствует. Конструктивно шина ISA представляет собой разъем на материнской плате, состоящий из двух частей — 62-х контактного и примыкающего к нему 36-ти контактного сегментов. Максимальная пропускная способность шины ISA не превышает 5,55 Мбайт/с и совершенно недостаточна для современных требований. Через интерфейс ISA раньше подключались практически все компоненты персонального компьютера.

-EISA (Enhanced ISA — Расширенная ISA). В разъемы шины EISA можно вставлять как платы для шины ISA, так и для EISA. Платы для шины EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов, а слот имеет расположенный в глубине такой же ряд дополнительных контактов. Максимальная пропускная способность — 32 Мбайт/с. Поддерживает режим управления шиной со стороны любого из устройств, установленных в разъем (Bus Mastering). На современных материнских платах шина EISA уже не встречается.

-VLBus - Этот интерфейс является 32-х разрядным расширением шины ISA. Шина VLB располагается на материнской плате и конструктивно выглядит как 116-ти контактный дополнительный разъем, продолжающий линейку слотов ISA (итого — три расположенные подряд секции). Тактовая частота шины VLB — до 50 МГц, максимальная пропускная способность 130 Мбайт/с. Через этот интерфейс подключались в основном видеокарты. Каждая компонента, установленная на шине VLB, может обмениваться данными с процессором напрямую, без промежуточной буферизации. Это увеличивает нагрузку на процессор, ухудшает прохождение сигналов по шине и снижает надежность обмена данными. Поэтому интерфейс VLB имеет жесткое ограничение на количество устанавливаемых устройств, в зависимости от тактовой частоты шины: при 33 МГц — три, 40 МГц -два, 50 МГц — одно. В настоящее время интерфейс VLB встречается только на старых компьютерах.

-PCI (Peripheral Component Interconnect — Соединение внешних компонентов). Этот интерфейс не совместим ни с одним из предшествующих. Поддерживает тактовую частоту до 33 МГц (вариант PCI 2.1 — до 66 МГц), имеет максимальную пропускную способность до 132 Мбайт/с на частоте 33 МГц для 32-х разрядной шины (264 Мбайт/с для 32-x разрядных и 528 Мбайт/с для 64-х разрядных данных на частоте 66 МГц). Конструктивно разъем состоит из двух следующих подряд секций по 64 контакта. Внутри второй секции имеется пластмассовая поперечная перегородка (ключ) для предотвращения неправильной установки карт. Разъемы PCI и карты к ним поддерживают уровни сигналов либо 5 В., либо 3,3 В., либо оба уровня (универсальные). В первых двух случаях карты должны соответствовать уровню сигнала разъема, универсальные карты ставятся в любой разъем. Интерфейс PCI обеспечивает поддержку режимов Bus Mastering и автоматической конфигурации компонентов при установке (Plug-and-Play). Все слоты PCI на материнской плате сгруппированы в сегменты, число разъемов в сегменте ограничено четырьмя. Если сегментов несколько, они соединяются посредством так называемых мостов (bridge).

-AGP (Accelerated Graphics Port - Ускоренный графический порт). Этот интерфейс предназначен исключительно для подключения видеоадаптеров. Шина AGP позволяет видеоадаптеру связываться с оперативной памятью непосредственно, разгружая тем самым системную шину. В оперативной памяти размещаются параметры трехмерных объектов, требующие быстрого доступа как со стороны процессора, так и со стороны видеоадаптера. Максимальная пропускная способность шины AGP в режиме четырехкратного умножения AGP/x4 - до 1066 Мбайт/с. На сегодняшний день устарел и не используется, заменен на PCIe.

-Проблемы параллельных интерфейсов.

При параллельной передаче данных требуется по отдельной линии на каждый бит. Например, для 32 битного интерфейса (которой имеет место на слоте PCI) 32 линии требуются только для передачи данных. И это не говоря уже о дополнительных линиях, по которым идут необходимые управляющие сигналы. Чем больше количество передаваемых битов, тем более толстые провода для этого используются. Все это затрудняет производство кабелей и главное разводку плат. При последовательной передаче данных требуются только две линии, что упрощает связь между двумя устройствами. К тому же при увеличении скорости передачи, возрастает и проблема электромагнитных помех. Каждый провод фактически становится передающей антенной, что создает сильные помехи и может исказить передаваемые данные. В параллельном интерфейсе, поскольку используется много проводов, проблема электромагнитных помех в компьютере довольно серьезная

- Последовательные интерфейсы, их организация и преимущества

В последовательном интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной линии. При параллельной передаче данных линии между передатчиком и приемником используется и для передачи и для приема данных. При этом, когда данные идут в одном направлении, их нельзя передать в обратном направлении. При последовательной передаче данных, несмотря на то, что используется две линии (производители делают четыре) один (два) провода может использоваться для передачи данных в одном направлении, а второй (два) провода может использоваться для передачи в обратном направлении. Данная особенность позволяет одновременно обмениваться данными в обоих направлениях. Только одно такое архитектурное различие делает последовательную передачу данных быстрее, чем у параллельного интерфейса.

- PCIe - компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором. Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Так как программная модель PCI Express во многом унаследована от PCI, то существующие системы и контроллеры могут быть доработаны для использования шины PCI Express заменой только физического уровня, без доработки программного обеспечения. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X.