Поиск по базе сайта:
Універсальна послідовна шина icon

Універсальна послідовна шина




Скачати 253.16 Kb.
НазваУніверсальна послідовна шина
Дата конвертації15.11.2012
Розмір253.16 Kb.
ТипДокументи
1. /AKC/БЛАНК_контролю_нау.doc
2. /AKC/КОНТРОЛЬНА_АКС.doc
3. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/01_ЛЕКЦIЯ__1.doc
4. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/02_ЛЕКЦIЯ__2.doc
5. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/03_ЛЕКЦIЯ__3.doc
6. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/04_ЛЕКЦIЯ__4.doc
7. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/05_ЛЕКЦIЯ__5.doc
8. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/06_ЛЕКЦIЯ__6.doc
9. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/07_ЛЕКЦIЯ__7.doc
10. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/01_x86.doc
11. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/02_Поколiння_процесорiв_з_1_по_7.doc
12. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/03_Процесори_молодших_поколiнь.doc
13. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/04_Мiкропроцесори_шостого_поколiння.doc
14. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/05_Архiтектура_IA64.doc
15. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/06_Огляд_сучасних_процесорiв.doc
16. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_00_ЛЕКЦIЯ__8.doc
17. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_ПРОЦЕСОРИ_мат.doc
18. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_Типи процесорiв.doc
19. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_01_ОРГАНIЗАЦ_ПАМ+.doc
20. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_02_ДИНАМIЧНА_ПАМ+.doc
21. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_03_ТАЙМIНГИ+.doc
22. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_а_ЛЕКЦIЯ_ОП.doc
23. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_б_ЛЕКЦIЯ_Таймiнги.doc
24. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_в_ЛЕКЦIЯ_Огляд_ОП.doc
25. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_00_Фiзична структура HDD.doc
26. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_01_НАКОПИЧУВАЧI_+.doc
27. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_02_ЛЕКЦIЯ_RAID_.doc
28. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_02_ПРИСТР_ЗБЕРЕЖ_ДАНИХ_1+.doc
29. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_03_IDE.doc
30. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_04_SCSI_.doc
31. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01_ШИНИ_розширення.doc
32. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01а_PCI.doc
33. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01б_PCI_express.doc
34. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_00_Iнтерфейси.doc
35. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_01_СОМ.doc
36. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_02_LPT.doc
37. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_03+06_Iнтерфейси.doc
38. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_04_USB+FireWire.doc
39. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_05_Fibre Channel.doc
40. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_07_Bluetooth.doc
41. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_08_IrDa.doc
42. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_00_Вiдесистема.doc
43. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_00_вiдеоадаптер.doc
44. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_01_Аудио_ГУК_Р12.doc
45. /AKC/ПИТАННЯ+модуль2+акс.doc
46. /AKC/ПИТАННЯ_МОДУЛЬ_ь1+.doc
47. /AKC/тесты с ответами.doc
Національний авіаційний унуверситет
Завдання на контрольну роботу завданям курсової роботи з дисципліни «Архітектура комп’ютерних систем»
Тема 1 Класичні основи побудови еом. Покоління комп’ютерів
Тема 2 Основні архітектури кс
Тема: Системні ресурси Системними ресурсами
Тема: Системні ресурси. (продовження) Система переривань
Тема: Системні ресурси (продовження) Прямий доступ до пам'яті dma
1. Поняття системної плати
Тема організація введення-виведення І bios
X86 Intel 80x86
Архітектура і мікроархітектура процесорів. Покоління процесорів
Мікропроцесори фірми Intel молодших поколінь
Мікропроцесори шостого покоління
Архітектура ia-64
Arhitektura komp system
Рис 1 Верхній рівень структурної організації комп‘ютера
Зміст Введення
Тип процессора Микро-архитектура
Підсистеми пам'яті
Динамічне озп. Конструктивні особливості
Таймінги пам'яті поняття «таймінгів»
Тема 12. Класифікація запам’ятовуючих пристроїв. Типи оперативної пам’яті план лекції Поняття «пам’ять еом»
Тема 13. Таймінги
Arhitektura komp system
Тема 14. Фізична структура жорсткого диску
Жорсткі диски. Введення 2 Фізичний пристрій жорсткого диска 2
Raid-масиви початкового рівня Що таке raid?
Устройства хранения данных
Интерфейс ide ata/atapi и sата
Arhitektura komp system
8. pci/pci-x
Шини pci/pci-x
Шина pci express Шина pci express
Usb fireWire ps/2 ata (ide)/ атарі
Інтерфейс rs-232C — com-порт
Паралельний інтерфейс — lpt-порт
Універсальна послідовна шина
Usb (Universal Serial Bus універсальна послідовна шина) є промисловим стандартом розширення архітектури рс, орієнтованим на інтеграцію з телефонією І пристроями побутової електроніки. Версія 1
Fibre Channel Fibre Channel
Arhitektura komp system
Arhitektura komp system
Arhitektura komp system
Тема 11. Відеоадаптер
Img src= 44 html 2f3a33e
Питання до модуля №2
2) Основні компоненти машини фон Неймана 3) Які покоління комп’ютерів характеризуються децентралізацією управління процедурами вводу-виводу (системи переривання програм)
Які принципи програмно-керованих еом не використовувалися Нейманом

USB


USB (англ.UniversalSerialBus) —універсальна послідовна шина, призначена для з'єднання периферійних пристроїв. Символом USB є чотири геометричні фігури: квадрат, трикутник, велике коло та мале коло.



Рис.2. Символ USB


ШинаUSB представляє собою послідовний інтерфейс передачі даних для середньошвидкісних та низькошвидкісних периферійних пристроїв. Для високошвидкісних пристроїв на сьогодні кращим вважається FireWire, про який буде йтися мова трохи нижче.

На відміну від громіздких дорогих шлейфів паралельних шин ATА і особливо шини SCSI з її різноманітністю роз'ємів і складністю правил підключення, кабельний простір USB простий і витончений.

USB-кабель представляє собою дві виті пари: по одній парі відбувається передача даних в кожному напрямку (диференціальне включення), а інша пара використовується для живлення периферійного пристрою (+5 В). Завдяки вбудованим лініям живлення, що забезпечують струм до 500 мА, USB часто дозволяє використовувати пристрої без власного блоку живлення (якщо ці пристрої споживають струм потужністю не більше 500 мА).

До одного контролера шини USB можна під'єднати до 127 пристроїв через ланцюжок концентраторів (вони використовують топологію «зірка»).

На відміну від багатьох інших стандартних роз\'ємів, для USB характерні довговічність та механічна міцність.

На сьогодні USB 2.0 може забезпечувати швидкість передачі даних до 480 Мбіт/с.

USB 1.0




Рис.3. Оригінальний логотип USB

Версія представлена в січні 1995 року.

Технічні характеристики:

  • високошвидкісне з'єднання — 12 Мбіт/с

  • максимальна довжина кабелю для високошвидкісного з'єднання — 3 м

  • низькошвидкісне з'єднання — 1,5 Мбіт/с

  • максимальна довжина кабелю для низькошвидкісного з'єднання — 5 м

  • максимальна кількість пристроїв підключення (враховуючи концентратори) — 127

  • можливість підключення пристроїв з різними швидкостями обміну інформацією

  • напруга живлення для периферійних пристроїв — 5 В

  • максимальний струм споживання на один пристрій — 500 мА


USB 2.0


Рис.4. Оригінальний логотипUSB 2.0


Версія USB 2.0випущена в квітні 2000 року. USB 2.0 відрізняється від USB 1.1 лише швидкістю передачі, яка зросла та незначними змінами в протоколі передачі даних для режиму Hi-speed (480 Мбіт/сек). Існує три швидкості роботи пристроїв USB 2.0:

  • Low-speed 10—1500 Кбіт/c (використовується для інтерактивних пристроїв: клавіатури, мишки, джойстики)

  • Full-speed 0,5—12 Мбіт/с (аудіо/відео пристрої)

  • Hi-speed 25—480 Мбіт/с (відео пристрої, пристрої зберігання інформації)

В дійсності ж хоча швидкість USB 2.0 і може досягати 480Мбит/с, пристрої типу жорстких дисків чи взагалі будь-які інші носії інформації ніколи не досягають її по шині USB, хоча і могли б. Це можна пояснити доволі просто, шина USB має доволі велику затримку між запитом на передачу інформацію і саме самою передачею даних («довгий ping»). Наприклад шина
FireWire забезпечує максимальну швидкість у 400 Мбіт/с, тобто на 80Мбіт/с менше чим у USB, дозволяє досягнути більшої швидкості обміну даними з носіями інформації.


Кабелі й роз’ємиUSB 1.0 і 2.0

Специфікація 1.0 регламентувала два типи роз’єми: A - на стороні контролера або концентратора USB і B - настороні периферійного обладнання. Згодом були розроблені мініатюрні рознімання для застосування USB у переносних і мобільних обладнаннях, що одержали назву Mini-usb. Нова версія мініатюрних роз’ємів, називаних Micro-usb, була представлена USB Implementers Forum 4 січня 2007 року.

Розміри рознімань: USB Тип A - 4?12 мм, USB Тип B - 7?8 мм, USBminiA і USBminiB - 2?7 мм.

Існують також роз’єми типу Mini-ab і Micro-ab, з якими з'єднуються відповідні коннекторы як типу A, так і типу B.

USB-A вдало поєднує довговічність і механічну міцність, незважаючи на відсутність гвинтового затягування. Однак зменшені варіанти рознімань, що мають тонкі пластмасові виступи, що високо виступають із подложки гнізда, погано переносять часте змикання-розмикання й вимагають більш дбайливого поводження.


Рис.5. Роз’єми та гнізда USB




USBOTG




Рис.6. ОригінальнийлоготипUSBOn-The-Go

Технологія USBOn-The-Go розширює специфікації USB 2.0 для легкого з\'єднання між собою периферійних USB-пристроїв безпосередньо між собою без задіяння комп\'ютера. Прикладом застосування цієї технології є можливість підключення фотоапарату напряму до друкарки. Цей стандарт виник через об\'єктивну потребу надійного з\'єднання особливо поширених USB-пристроїв без застосування комп\'ютера, який в потрібний момент може і не виявитися під руками.

Бездротовий USB



Рис.7. Оригінальний логотипБездротового USB



Офіційна специфікація протоколу була анонсована в травні 2005 року. Дозволяє організовувати бездротовий зв\'язок з високою швидкістю передачі даних до 480 Мбіт/с на відстані 3 метрів та до 110 Мбіт/с на відстані 10 метрів. Для безпровідного USB часом використовують абревіатуру WUSB. Розробник протоколу USB-IF віддає перевагу практиці іменування протокол офіційно Certified Wireless USB.


USB 3.0


В листопаді
2008 року робоча група USB 3.0 PromoterGroup заявила про завершення робіт над специфікацією нового високошвидкісного інтерфейсу USB 3.0, названого SuperSpeedUSB. USB 3.0 є наступним етапом еволюції добре відомою нам всім технології USB. Новий інтерфейс забезпечує максимальну швидкість передачі даних в 10 разів більшу, ніж USB 2.0 (тобто 10 * 480 Мбіт/с = 4,8 Гбіт/с). Друга важлива властивість — покращені показники енергоефективності. Крім того, розробниками заявлена зворотна сумісність USB 3.0 з ранішими версіями USB. Докладніші відомості можна черпнути з опублікованих специфікацій (редакція 1.0).

У складі USB 3.0 Promoter Group працювали такі гіганти IT-промисловості, як Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, NEC, ST-NXP Wireless і Texas Instruments. Свою місію робоча група успішно завершила і передала специфікації організації USB Implementers Forum (USB-IF). Розробники висловили надію, що дискретні контролери SuperSpeed USB з'являться в другій половині 2009 року, тоді як вихід на ринок перших продуктів споживчого сегменту з USB 3.0 очікується в 2010 році. Серед перших пристроїв з новим інтерфейсом, ймовірно, опиняться накопичувачі, наприклад, флеш-брелоки, зовнішні SSD-диски і жорсткі диски, а також цифрові кишенькові гаджети, фотокамери.


FireWire

FireWire — послідовна високошвидкісна шина(high performance serial bus), призначена для обміну цифровою інформацією між комп\'ютером і іншими електронними пристроями. Шина розроблена Sony та Apple і в 1995 році прийнятий стандарт IEEE 1394.




Рис.8. Логотип Firewire


Різні компанії просувають стандарт під своїми торговими марками:

Основні переваги:


  • Цифровий інтерфейс — дозволяє передавати дані між цифровими пристроями без втрат інформації

  • Невеликий розмір — тонкий кабель замінює купу громіздких проводів

  • Простота у використанні — відсутність термінаторов, ідентифікаторів пристроїв або попередньої установки

  • Гаряче підключення — можливість переконфігурувати шину без вимкнення комп'ютера

  • Невелика вартість для кінцевих користувачів

  • Гнучка топологія — рівноправ'я пристроїв, що допускає різні конфігурації (можливість «спілкування» пристроїв без комп'ютера )

  • Відкрита архітектура — відсутність необхідності використання спеціального програмного забезпечення.

  • Наявність живлення прямо нашині (малопотужні пристрої можуть обходитися без власних блоків живлення).

  • До півтора ампер і напруга від 8 до 40 вольт.

  • Підключення до 63 пристроїв.

Шина IEEE 1394 може використовуватися з:

  • Комп'ютерами

  • Аудіо і відео мультимедійними пристроями

  • Принтерами і сканерами

  • Жорсткими дисками, масивами RAID

  • Цифровими відеокамерами і відеомагнітофонами



Організація пристроїв FireWire


Пристрої IEEE-1394 організовано по 3 рівневій схемі — Transaction, Link і Physical, відповідні трьом нижнім рівням моделі OSI.

  • Transaction Layer — маршрутизація потоків даних з підтримкою асинхронного протоколу запису-читання.

  • Link Layer — формує пакети даних і забезпечує їх доставку.

  • Physical Layer — перетворення цифрової інформації в аналогову для передачі і навпаки, контроль рівня сигналу на шині, управління доступом до шини.

Специфікації FireWireIEEE 1394


Схема 4- та 6-пінових рознімів для оригінального FireWire-400

В кінці 1995 року IEEE прийняв стандарт під порядковим номером 1394. У цифрових камерах Sony інтерфейс IEEE 1394 з'явився раніше ухвалення стандарту і під назвою iLink.



Рис.9. Схема 4- та 6-пінових рознімів для оригінального FireWire-400


Інтерфейс спочатку позиціонувався для передачі відеопотоків. Він сподобався і виробникам зовнішніх
накопичувачів, забезпечуючи високу пропускну спроможність для сучасних високошвидкісних дисків. Сьогодні багато системних плат, а також майже всі сучасні моделі ноутбуків підтримують цей інтерфейс.

Швидкість передачі даних — 100, 200 і 400 Мбіт/с, довжина кабелю до 4,5 м.

IEEE 1394a


В 2000 році був затверджений стандарт IEEE 1394а. Було проведено ряд удосконалень, що підвищило сумісність пристроїв.

Було введено час очікування 1/3 секунди на скидання шини, поки не закінчиться перехідною процес установки надійного під'єднування або від'єднання пристрою.

IEEE 1394b


В 2002 році з'являється стандарт IEEE 1394b з новими швидкостями: S800 — 800 Мбіт/с і S1600 — 1600 Мбіт/с. Також збільшується максимальна довжина кабелю до 50, 70 а при використанні високоякісних оптоволоконних кабелів до 100 метрів.

Відповідні пристрої позначаються FireWire 800 або FireWire 1600, залежно від максимальної швидкості.

Змінилися використовувані кабелі і розніми. Для досягнення максимальних швидкостей на максимальних відстанях передбачено використання оптики:

  • пластмасової, — для довжини до 50 метрів,

  • і скляною — для довжин до 100 метрів.

Не зважаючи на зміну рознімів, стандарти залишилися сумісні, чого можна добитися використовуючи перехідники.

12 грудня 2007 року була представлена специфікація S3200 з максимальною швидкістю — 3,2 Гбит/с.

IEEE 1394.1


В 2004 році побачив світ стандарт IEEE 1394.1. Цей стандарт був прийнятий для можливості побудови великомасштабних мереж і різко збільшує кількість пристроїв, що підключаються, до гігантського числа — 64 449.

IEEE 1394c




Рис.10. Альтернативний кабель ethernet типу для під\'єднання 1394c


Альтернативний кабель ethernet типу для під\'єднання 1394c

Стандарт 1394с, що з\'явився в 2006 році, дозволяє використовувати кабель 5-ї категорії (Cat 5e) від
Ethernet. Можливо використовувати паралельно з Gigabit Ethernet, тобто використовувати дві логічні і незалежні одна від одної мережі на одному кабелі. Максимальна заявлена довжина — 100 м, Максимальна швидкість відповідає S800 — 800 Мбіт/с.

Роз’єми


Існують три види рознімів для FireWire:

  • 4pin (IEEE 1394a без живлення) стоїть на ноутбуках і відеокамерах. Два дроти для передачі сигналу (інформації) і два для прийому.

  • 6pin (IEEE 1394a). Додатковий два дроти для живлення.

  • 9pin (IEEE 1394b). Додаткові дроти для прийому і передачі інформації.



Рис.11. 4- та 6-контактні роз’єми FireWire


PS/2

PS/2 (
англ.PersonalSystem) — серія персональних комп\'ютерів компанії IBM на процесорах Intel 286 і 386 серій, основним ринковим завданням якої було витіснення з ринку інших виробників. Головним способом досягнення цієї мети стало використання закритих стандартів, зокрема шини MCA (MicroChannelArchitecture). Проте очікування компанії не виправдалися — старі відкриті технології були вдосконалені конкурентами IBM і виявилися більш живучими.



Рис.12. PS/2 порти миші і клавіатури


Проте, ряд нововведень PS/2 прижилися:




COM-порт

В послідовному інтерфейсі для передачі даних в одному напрямі використовується одна сигнальна лінія, по якій інформаційні біти передаються один за одним, — послідовно. Англійські назви послідовного інтерфейсу і порту — Serial Interface і Serial Port, інколи їх неправильно переводять як «серійні». Послідовна передача дозволяє скоротити кількість сигнальних ліній і добитися поліпшення зв'язку на великих відстанях.

Починаючи з перших моделей в РС був послідовний інтерфейс — СОМ-порт (Communications port — комунікаційний порт). Цей порт забезпечує асинхронний обмін за стандартом Rs-232c. Синхронний обмін в РС підтримують лише спеціальні адаптери, наприклад SDLC або V.35. СОМ-порти реалізуються на мікросхемах універсальних асинхронних приймачів (UART), сумісних з сімейством 18250/16450/16550. Вони займають в просторі введення-виводу по 8 суміжних 8-бітових регістрів і можуть розташовуватися по стандартних базових адресах. Порти можуть виробляти апаратні переривання Irq4 (зазвичай використовуються для СОМ1 і CОМ3) і Irq3 (для CОМ2 і CОМ4). Із зовнішнього боку порти мають лінії послідовних даних передачі і прийому, а також набір сигналів управління і стану, відповідний стандарту Rs-232c. СОМ-порти мають зовнішні роз'єми-вилки (male — «папа»), виведені на задню панель комп'ютера. Характерною особливістю інтерфейсу є вживання не ТТЛ-сигналів — всі зовнішні сигнали порту двополярні. Гальванічна розв'язка відсутня — схемна «земля» пристрою, що підключається, з'єднується з схемною «землею» комп'ютера. Швидкість передачі даних може досягати 115 200 біт/с. Комп'ютер може мати до чотирьох послідовних портів СОМ 1—COM4 (для машин класу AT типова наявність двох портів) з підтримкою на рівні BIOS.

Назва порту вказує на його основне призначення — підключення комунікаційного устаткування (наприклад, модему) для зв'язку з іншими комп'ютерами, мережами і периферійними пристроями. До порту можуть безпосередньо підключатися і периферійні пристрої з послідовним інтерфейсом: принтери, плоттери, термінали та інші. СОМ-порт широко використовується для підключення миші, а також організації безпосереднього зв'язку двох комп'ютерів. До СОМ-порту підключають і електронні ключі.

Практично всі сучасні системні плати (ще починаючи з РСІ-плат для процесорів класу 486) мають вбудовані адаптери двох СОМ-портів. Один з портів може використовуватися і для безпровідного інфрачервоного зв'язку з периферійними пристроями (IRDA). Існують карти ISA з парою СОМ-портів, де вони найчастіше є сусідами з LPT-портом, а також з контролерами дискових інтерфейсів (FDC і IDE). «Класичний» COM-порт дозволяв здійснювати обмін даними лише програмним способом, при цьому для пересилки кожного байта процесору доводилося виконувати декілька інструкцій. Сучасні порти мають FIFO-буфер даних і дозволяють виконувати обмін по каналу DMA, істотно розвантажуючи центральний процесор, що особливо важливо на великих швидкостях обміну.

Пристрої, які традиційно використовують СОМ-порт, рекомендується переводити на послідовні шини USB і Firewire. Проте і дотепер СОМ-порти продовжують широко використовуватися. На сучасних системних платах присутні два СОМ-порти: СОМ1 виводиться на зовнішній роз’їм, а CОМ2 використовується для інфрачервоного зв'язку.


Використання СОМ-портів

СОМ-порти широко застосовуються для підключення різних периферійних і комунікаційних пристроїв, зв'язку з технологічним устаткуванням, об'єктами управління і спостереження, програматорами, внутрішньосхемними емуляторами і іншими пристроями по протоколу Rs-232c. СОМ-порт може функціонувати і як двонаправлений інтерфейс, в якого є 3 програмно-керованих вихідних лінії і 4 програмно-читаних вхідних лінії з двуполярними сигналами.

СОМ-порти найчастіше застосовують для підключення маніпуляторів (миша, трекбол). В цьому випадку порт використовується в режимі послідовного введення. Миша з послідовним інтерфейсом — Serial Mouse — може підключатися до будь-якого справного порту. Для підключення зовнішніх модемів потрібний повний (9-проводний) кабель АПД-АКД. Для зв'язку двох комп'ютерів, віддалених один від одного на невелику відстань, використовують і безпосереднє з'єднання їх СОМ-портів нуль-модемним кабелем. СОМ-порт придатний і для підключення електронних ключів (security devices), призначених для захисту від неліцензованого використання ПО. Ці пристрої можуть бути як «прозорими», тобто що забезпечують можливість підключення периферії до цього порту, так і що повністю займають порт.


COM-порт і РnР

Сучасні ПП, що підключаються до СОМ-порту, можуть підтримувати специфікацію РnР. Основне завдання ОС полягає в ідентифікації підключеного пристрою, для чого розроблений нескладний протокол, що реалізовується на любих СОМ-портах чисто програмним способом . Протокол дозволяє визначити факт підключення пристрою, рахувати його рядок ідентифікатора РnР і визначити факт відключення.


Паралельний інтерфейс — LPT-порт

Порт паралельного інтерфейсу був введений в РС для підключення принтера — звідси і пішла його назва LPT-порт (Line Printer). Традиційний, він же стандартний, LPT-порт (так званий Spp-порт) орієнтований на виведення даних, хоча з деякими обмеженнями дозволяє і вводити дані. Існують різні модифікації LPT-порту — двонаправлений, ЕРР, ЕСР та інші, що розширюють його функціональні можливості, що підвищують продуктивність і що знижують навантаження на процесор. Спочатку вони були фірмовими продуктами окремих виробників, пізніше був прийнятий стандарт IEEE 1284.

Із зовнішнього боку порт має 8-бітову шину даних, 5-бітову шину сигналів стану і 4-бітову шину сигналів, що управляють, виведені на роз'єм-розетку Db-25s. У LPT-порту використовуються логічні рівні ТТЛ, що обмежує допустиму довжину кабелю із-за невисокої перешкодозахищеної ТТЛ-інтерфейсу. Гальванічна розв'язка відсутня — схемна земля пристрою, що підключається, з'єднується з схемною землею комп'ютера. Через це порт є уразливим місцем комп'ютера, страждаючим при порушенні правил підключення і заземлення пристроїв. Оскільки порт зазвичай розташовується на системній платі, в разі його «випалювання» частенько виходить з ладу і його найближче оточення, аж до вигорання всієї системної плати.

З програмного боку LPT-порт є набір регістрів, розташованих в просторі вводу-виводу. Порт може використовувати лінію запиту апаратного переривання. У розширених режимах може використовуватися і канал DMA. Порт має підтримку на рівні BIOS — пошук встановлених портів під час тесту POST і сервіси друку забезпечують виведення символу (по опиту готовності, не використовуючи апаратних переривань), ініціалізацію інтерфейсу і принтера, а також опит стану принтера.

Практично всі сучасні системні плати (ще починаючи з pci-плат для процесорів 486) мають вбудований адаптер LPT-порту. Існують карти ISA з LPT-портом, де він найчастіше є сусідами з парою СОМ-портів, а також з контролерами дискових інтерфейсів (Fdc+IDE). LPT-порт зазвичай присутній і на платі дисплейного адаптера MDA (монохромний текстовий) і HGC (монохромний графічний «Геркулес»). Є і карти PCI з додатковими LPT-портами.

До LPT-портів підключають принтери, плоттери, сканери, комунікаційні пристрої і пристрої зберігання даних, а також електронні ключі, програматори і інші пристрої. Інколи паралельний інтерфейс використовують для зв'язку між двома комп'ютерами — виходить мережа, «зроблена на коліні» (Laplink).


Традиційний LPT-порт

Традиційний, він же стандартний, LPT-порт називається стандартним паралельним портом (Standard Parallel Port, SPP), або SPP-портом, і є однонаправленим портом, через який програмно реалізується протокол обміну Centronics. Назва і призначення сигналів роз'єму порту відповідають інтерфейсу Centronics.

Паралельний порт Centronics — порт, використовуваний з 1981 року в персональних комп'ютерах фірми IBM для підключення друкуючих пристроїв, розроблений фірмою Centronics Data Computer Corporation; вже давно став стандартом де-факто, хоча насправді офіційно на даний момент він не стандартизований.Спочатку цей порт був розроблений лише для сімплексної (однонаправленої) передачі даних, оскільки передбачалося, що порт Centronics повинен використовуватися лише для роботи з принтером. Згодом різними фірмами були розроблені дуплексні розширення інтерфейсу (byte mode, EPP, ECP). Потім був прийнятий міжнародний стандарт IEEE 1284, що описує як базовий інтерфейс Centronics, так і всі його розширення.


Розширення паралельного порту

Недоліки стандартного порту частково усували нових типів портів, PS/2, що з'явилися в комп'ютерах. Двонаправлений порт 1 (Турe 1 parallel port) — інтерфейс, введений в PS/2. Такий порт окрім стандартного режиму може працювати в режимі введення або двонаправленому режимі. Даний тип порту «прижився»'' і в звичайних комп'ютерах, в CMOS Setup він може називатися PS/2 або Bi-Di. Порт з прямим доступом до пам'яті (Туре 3 DMA parallel port) застосовувався в PS/2 моделей 57,90,95. Був введений для підвищення пропускної спроможності і розвантаження процесора при виводі на принтер. Програмі, що працює з портом, потрібно було лише задати в пам'яті блок даних, що підлягають виводу, а потім вивід по протоколу Centronics вироблявся без участі процесора. Пізніше з'явилися інші адаптери lpt-портів що реалізовують протокол обміну Centronics апаратний, — Fast Centronics. Деякі з них використовували fifo-буфер даних — Parallel Port FIFO Mode. He будучи стандартизованними, такі порти різних виробників вимагали наявності власних спеціальних драйверів. Програми, що використовують пряме управління регістрами стандартних портів, не могли задіювати їх додаткові можливості. Такі порти часто входили до складу мультікарт VLB. Існують їх варіанти з шиною ISA, а також вбудовані в системну плату.


Фізичний і електричний інтерфейси

IEEE 1284 описує два рівні інтерфейсної сумісності:

  1. Перший рівень (Level I) визначений для пристроїв повільних, але використовуючих зміну напряму передачі даних;

  2. Другий рівень (Level II) визначений для пристроїв, що працюють в розширених режимах з високими швидкостями і довгими кабелями.

Стандарт IEEE 1284 визначає три типи використовуваних роз'ємів. Типи А (Db-25) і В (Centronics-36) характерні для традиційних кабелів підключення принтер, тип С — новий малогабаритний 36-контактний роз'єм.

У стандарті IEEE 1284 визначено 2 рівні якості кабелів:

  1. Level I — звичайні кабелі (один загальний дріт GND), як для Centronics, але обов'язково із зв'язком 17 (А)-36 (В); на дешевих кабелях цей дріт інколи відсутній, в цьому випадку робота пристроїв 1284 неможлива, оскільки програма вимагає «двонаправлений кабель». Логічно кабелі достатні, але при довжині більше 2 м вони не дають працювати на високій швидкості;

  2. Level II — джгут витих пар, кожен сигнальний ланцюг має свій зворотний дріт(GND). Такий джгут дозволяє працювати на високих швидкостях(до 2 Мбайт/с) при довжині до 10м.



Рис.18. Гнізда та роз’єми LPT


Паралельний порт і функції РnР

Більшість сучасних периферійних пристроїв, що підключаються до LPT-порту, підтримують стандарт 1284 і функції РnР. Для підтримки цих функцій комп'ютером в апаратній частині досить мати контроллер інтерфейсу, відповідний стандарту 1284. Якщо пристрій, що підключається, підтримує РnР, воно по протоколу узгодження режимів 1284 здатне «домовитися» з портом, що представляє «інтереси» комп'ютера, про можливі режими обміну. Далі, для роботи РnР підключений пристрій повинен повідомити операційній системі всі необхідні відомості про себе. Як мінімум, це ідентифікатори виробника, моделі і набір підтримуваних команд. Розгорнута інформація про пристрій може містити ідентифікатор класу, детальний опис і ідентифікатор добре відомого пристрою, з яким даний пристрій сумісний. Відповідно до прийнятої інформації для підтримки даного пристрою операційна система може зробити дії з установки необхідного програмного забезпечення.

Пристрої з підтримкою РnР розпізнаються ОС на етапі її завантаження, якщо, звичайно ж, вони підключені до порту інтерфейсним кабелем і у них включено живлення. Якщо ОС Windows виявляє підключений пристрій РnР, що відрізняється від того, що прописане в її реєстрі для даного порту (або просто новий пристрій), вона намагається встановити потрібні для пристрою драйвери з дистрибутива ОС або з комплекту постачання нового пристрою. Якщо Windows знову не бажає помічати підключений пристрій РnР, це може свідчити про несправність порту або кабелю. Система РnР не працює, якщо пристрій підключається дешевим «не двонаправленим» кабелем, в якого відсутній певний зв'язок по лінії.


Використання LPT-порту

Зазвичай, lpt-порт використовують для підключення принтера, проте цим його вживання не вичерпується. Для зв'язку двох комп'ютерів по паралельному інтерфейсу застосовуються різні кабелі залежно від режимів використовуваних портів. Найпростіший і повільніший — напівбайтний режим, що працює на всіх портах. Для цього режиму в кабелі досить мати 10 сигнальних і один загальний дріт. Зв'язок двох РС даним кабелем підтримується стандартним ПО типа Interlіnk з MS-DOS або Norton Commander. Відмітимо, що тут застосовується свій протокол, відмінний від протоколу полубайтного режиму. Високошвидкісний зв'язок двох комп'ютерів може виконуватися і в режимі ЕСР (режим ЕРР незручний, оскільки вимагає синхронізації шинних циклів вводу-виводу двох комп'ютерів).

Підключення сканера до lpt-порту ефективно лише якщо порт забезпечує хоч би двонаправлений режим (Bi-di), оскільки основний потік — введення. Краще використовувати порт ЕСР, якщо цей режим підтримується сканером (або ЕРР, що малоймовірно).

Підключення зовнішніх накопичувачів (Iomega Zip Drive, CD-ROM і ін.), адаптерів ЛВС і інших симетричних пристроїв вводу-виводу має свою специфіку. У режимі SPP поряд з уповільненням роботи пристрою помітна принципова асиметрія цього режиму: читання даних відбувається в два рази повільніше, ніж запис (теж, до речі, нешвидкий). Вживання двонаправленого режиму (Bi-di або Ps/2 Туре 1) усуває цю асиметрію — швидкості вирівнюються. Лише перейшовши на ЕРР або ЕСР, можна отримати нормальну швидкість роботи. У режимі ЕРР або ЕСР підключення до LPT-порту майже не поступається за швидкістю підключенню через ISA-контроллер. Це справедливо і при підключенні пристроїв із стандартним інтерфейсом шин до LPT-пoртам через перетворювачі інтерфейсів (наприклад, LPT — IDE, LPT — SCSI, LPT — PCMCIA). Відмітимо, що вінчестер IDE, підключений через адаптер до LPT-порта, для системи може бути представлений як пристрій SCSI (це логічніше з програмної точки зору).


Fibre Channel

Fibre Channel може бути описаний як технологія інтерфейсу передачі даних з гарантованою швидкістю 1.0625 Gbit/s, що підтримує такі поширені способи обміну, як SCSI або IP. Завдяки такій універсальності, FC-AL може використовуватися як у високошвидкісних шинах вводу/виводу (канал зберігання), так і в LAN (мережевий канал) з максимальною довжиною фізичної лінії до 10 кілометрів при використанні оптоволокна. До інших очевидних достоїнств Fibre Channel можна віднести підтримку різних топологий (точка-точка, петля з арбітражним доступом і комутована зірка). Враховуючи, що основною топологією цього методу була вибрана петля з арбітражним доступом (Arbitrated Loop), то його повна назва - Fibre Channel Arbitrated Loop або FC-AL.

У основу технології покладена методика простого переміщення даних з буфера передавача в буфер приймача з повним контролем цій і лише цій операції. Завдяки такому "розмежуванню прав і обов'язків" для FC-AL абсолютно неважливо, як обробляються дані індивідуальними протоколами до і після приміщення в буфер, унаслідок чого тип передаваних даних (команди, пакети або кадри) не грає жодної ролі.

І щоб зовсім наблизитися до ідеалу, власний розмір кадру в FC-AL збільшений до 2148 байт для ефективної роботи з великими масивами. В той же час, для зменшення накладних витрат при передачі коротких повідомлень розмір кадру може пропорційно зменшуватися аж до 36 байт. Таким чином, технологія Fibre Channel може сміливо претендувати на роль універсальної Магістралі, пропускаючої потоки даних як існуючих шин вводу/виводу, так і LAN мереж.


Топології Fibre Channel

Точка-точка (Fc-p2p). Використовується для зв'язку між двома пристроями — передавач першого сполучений з ресівером другого і навпаки. Всі відправлені кадри призначені для другого пристрою — тобто відсутня адресація.

Керована петля (FC-AL) Пристрої об'єднані в петлю — передавач кожного пристрою сполучений з ресівером наступного. Кожен пристрій має унікальну для петлі Фізичну Адресу Керованої Петлі (Arbitrated Loop Physical Address, Al_pa). Звичайно таке підключення не є надійним — при збої будь-якого члена петлі порушується її робота, тому часто використовуються повторювачі (Hub), що є багатопортовими пристроями і замикаючі FC-AL ланцюги при збої компонента.

Комутована зв'язна архітектура (FC-SW) Заснована на вживанні комутаторів (fabric switches). Дозволяє підключати величезну кількість пристроїв, легко розширюється (принципами роботи схожа на таких в Ethernet).

Таблиця 5: Версії Fibre Channel

НАЗВА

ПРОПУСКНА

ЗДАТНІСТЬ (Gbps)

ПРОДУКТИВНІСТЬ(MBps)

1GFC

1,0625

100

2GFC

2,125

200

4GFC

4,25

400

8GFC

8,5

800

10GFC Послідовний

10,51875

1000

20GFC

10,52

2000

10GFC Паралельний

12,75





Середовище передачі і фізичні інтерфейси FС-0

На даному рівні задаються фізичні параметри повнодуплексного послідовного з'єднання між портами. Як середовище передачі може бути використана вита пара, коаксіальний або твінаксіальний кабелі, а також багатомодове або одномодове волокно. Для зниження затримок і зменшення електричних і температурних перепадів по з'єднанню йде постійна і рівномірна передача і прийом сигналу. Крім того, в цілях запобігання низькочастотним струмам структура передаваного сигналу має бути збалансована постійним чергуванням 0 і 1 незалежно від присутності в нім корисних даних, що спрощує точне розпізнавання сигналу і знижує кількість помилок. Спрощено кажучи, в FС-0 визначається спосіб передачі отриманих з більш високого рівня бінарних послідовностей. Незайве також відзначити, що саме даний рівень дозволяє змінювати швидкості передачі від 250mbit/s до 8gbit/s не торкаючись більш високих рівнів.


Протокол передачі FС-1

Протокол передачі визначає, як "вплести" дані в сигнали FС-0, що пролягають нижче, як встановити з'єднання між портами і як, у разі потреби, виправити виявлену помилку. На цьому рівні за допомогою кодування IBM 8b/10b 8-бітові порції даних перетворяться в 10-бітових збалансованих по кількості 0 і 1 послідовності, що потрібний для коректної роботи FС-0. Для цього кожен планований до передачі байт (будь-який з 256 символів ASCII) перетвориться в чотири можливі комбінації для 10-бітового представлення, після чого вибираються дві найбільш збалансовані. Тут діють два простих правила - не менше 4 нулів і одиниць в 10-бітовій послідовності і не більше чотирьох 0 або 1 підряд. У результаті, з двох запропонованих йому на вибір 10-бітових послідовностей рівень FС-0 передає ту, перший символ якої відрізняється від останнього символу попередньої. Відповідно до тих же правил послідовність з п'яти 0 або 1 не може зустрітися при передачі даних і однозначно визначається, як службовий сигнал. В результаті вживаних на рівнях FС-0/1 алгоритмів вірогідність виникнення помилки на переданий біт (BER - Bit Error Rate) складає величину 10-12, що на три порядки краще, ніж для вживаних в SCSI або Ethernet асинхронних способів передачі.


Сигнальний протокол FС-2

Сигнальний протокол визначає ієрархічну структуру посилок для встановлення зв'язків між працюючими додатками через FC-AL. Основними об'єктами цього рівня є слова (words), кадри (frames), пакети (sequences) і обміни (exchanges). Базовим елементом і мінімальною одиницею передачі є слово, але пересилка даних між вузлами FC-AL вимагає приміщення слів в якийсь контейнер, а такий контейнер названий кадром. Один або декілька послідовних кадрів, що несуть поміщену в них зв'язану інформацію у вигляді файлу даних, графіки, програми або ж ip-пакету, називаються пакетом, який представляє собою однонаправлену посилку від передавального вузла приймаючому.

Набор пакетів, якими обмінюються вузли для обслуговування застосування, що працює через них, називається обміном. Обмін, що розуміється як діалог між двома застосуваннями високого рівня, є двонаправленим, і після свого початку може залишатися відкритим скільки завгодно довго. Така синтаксична конструкція є відмінною рисою Fibre Channel і дозволяє йому підтримувати величезну кількість протоколів одночасно. Тут потрібно звернути увагу, що самі решітки Fiber Channel уміють працювати виключно з кадрами, доставляючи їх між відправляючим і одержуючим вузлами. Вона навіть не підозрює про складніші синтаксичні конструкції у вигляді пакетів або обмінів, які створюються і розбираються самими вузлами.

  • слова (words) Передача в Fibre Channel йде строго 4-байтовими словами, тобто 40-бітовими послідовностями на рівні FС-0. Для пересилки даних всі байти представлені у вигляді символів ASCI. Якщо перший байт слова, вірніше навіть, його перші 10 біт на рівні FС-1 заміщаються на службовий символ K28.5, то воно розпізнається, як службове (ordered set) і, залежно від вмісту три останніх байт, набувають різного смислового навантаження.

  • кадри (frames) Служать "транспортними контейнерами" для пересилок між окремими вузлами решітки. Початок кадру визначається службовим словом SOF (Start Of Frame). Безпосередньо за SOF розташовуються шість слів заголовка і від 0 до 528 смислових слів. Кадр завершується контрольним словом CRC (Cyclic Redundancy Check) і EOF (End Of Frame). Іншими словами, розмір кожного кадру може варіювати від 9 до 537 слів, що дозволяє його гнучко підстроювати під об'єм передаваної інформації. Далі розміщуються смислові слова, ради яких все це і затівалося. Їх кількість в кадрі може варіювати від 0 до 528 і визначається передавальним портом з врахуванням власних можливостей і можливостей останніх портів, інформацію про що він отримує під час процедури підключення (log-in). Службове слово CRC є завжди передостаннім в кадрі і служить для перевірки правильності передачі заголовка і смислових слів на основі тих, що містяться в нім контрольних 4 байт (32 біт).

Тут відразу доречне питання про реальну пропускну спроможність Fibre Channel. Вже на ранніх етапах розробки стандарту стало очевидним, що виробники і користувачі вкладають в це визначення різний сенс, тому щоб уникнути плутанини було прийнято соломонове рішення. В даний час виробники устаткування повинні вказувати апаратну швидкість компонентів в мегабітах або гигабітах в секунду, тоді як користувачі повинні керуватися реальною швидкістю передачі даних вимірюваною мегабайтами в секунду. Якщо пригадати про 20% надмірності 8b/10b, то в даному випадку 1gbit/s = 100mbytes/s. А щоб мати можливість забезпечити потік призначених для користувача даних 100mbytes/s з врахуванням надмірності CRC, адресних заголовків і інших службових слів, зараз на рівні FС-0 використовується швидкість апаратної передачі 1.0625gbit/s. Таким чином, враховуючи повнодуплексну реалізацію Fibre Channel, можна говорити про представлення користувачеві 200mbytes/s в разі симетричності потоків даних, тобто в контексті технології FС-AL 1.0625gbit/s = 200mbytes/s.

  • пакети (sequences) Синтаксична конструкція пакетів FС-AL визначається як серія з одного або декількох кадрів, що несуть окремі порції єдиного блоку інформації. Наприклад, SCSI команда сповна поміщається в один кадр і, в даному випадку, розглядається, як пакет. Блок даних завжди передається послідовно, що визначається протоколами більш високого рівня.




  • обміни (exchanges) Кожна взаємодія між додатками через Fibre Channel відбувається в контексті обміну. Кожен обмін має ініціатора (originator) і відповідача (responder). Для початку обміну ініціатор посилає перший кадр першого пакету обміну відповідачеві. У заголовку цього кадру ініціатор привласнює значення Ox_id (exchange originator identification). Після цього всі кадри даного обміну повертатимуться від відповідача з цим же Ox_id, що дозволить ініціаторові отримувати контекстну інформацію про додатки і протоколи більш високого рівня з власної таблиці відповідностей. Одночасно з цим відповідачу присвоюється власне значення Rx_id (exchange responder identification) в першому кадрі свого першого пакету в межах даного обміну. Після здобуття цього кадру ініціатором всі подальші кадри містять унікальні ідентифікатори сторін в контексті даного обміну, що дозволяє точно встановити приналежність кадрів при декількох одночасних обмінах. Таким чином N_порт FС-AL може розглядатися, як багатопротокольний маршрутизатор.

Загальні процедури (FС-3)

Цей рівень зарезервований під опис загальних процедур за наявності двох або більш N_портів в хості. Одним з прикладів такої процедури є утворення "групи захвату" (hunt group), коли два або більш N_портів об'єднуються під єдиною адресою, що дозволяє збільшити пропускну спроможність каналу від порту до Fibre Channel решітки.

Відображення протоколів (FС-4)

Як і всі попередні рівні, FС-4 також є чисто апаратним і відповідає за перетворення різних протоколів в сигнальний протокол FС-AL і назад. На підставі заголовка кадру, що прийшов, що містяться в нім дані перетворяться і поміщаються в область оперативної пам'яті, виділену для додатка. Залежно від необхідної смуги пропускання і наявності або відсутності логічного з'єднання пристрої можуть використовувати повідомлення різних типів, тобто отримувати різні класи сервісу:

1 клас сервісу. Виділене з'єднання, коли користувачеві потрібна повна пропускна спроможність каналу, для чого встановлюється постійне повнодуплексне логічне з'єднання між двома портами з підтвердженням про прийом, тобто в наявності якась суміш виділеної телефонної лінії і рекомендованого листа з повідомленням про вручення. Ідеально личить для випадків масивного обміну між двома навантаженими портами при невеликій відстані між ними.

2 клас сервісу. Мультиплексний зв'язок з гарантованою доставкою і здобуттям підтвердження про прийом, але без встановлення логічного з'єднання. Пропускна спроможність каналу по потребі розділяється між конкурентними обмінами всіх N_портів, що беруть участь. Всі кадри доходять до адресата, причому не обов'язково строго в тій послідовності, як були послані. У випадку, якщо лінія переобтяжена, відправник отримує сигнал "зайнято" і повторює посилку негайно, оскільки через відсутність в Fibre Channel конфліктів тут немає необхідності в затримці для повторної передачі (time-out). Даний клас сервісу найбільш ефективний для обміну між декількома комп'ютерами і загальним дисковим масивом, особливо при їх видаленому розташуванні, коли час встановлення логічного з'єднання може привести до збільшення латентності.

3 клас сервісу. Мультиплексний зв'язок без встановлення логічного з'єднання і без гарантії доставки, коли потрібна швидка розсилка декільком вузлам без підтвердження прийому. Існує також і проміжний клас сервісу, званий Intermix, коли вся пропускна спроможність каналу резервується під виділене з'єднання 1-го класу, але дозволяє в моменти його неповного завантаження пропускати потоки 2 і 3 класів.








Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації