КОМП'ЮТЕРНІ ІНТЕРФЕЙСНІ ТЕХНОЛОГІЇ

Організація передавання даних комп 'ютером та його інтерфейси. Шини введення-виведення РСІ, РСІ-Х, Future I/O, NGIO. Передавання даних через послідовний порт RS-232C. Використання пара-лельного порту. Шина USB. Шина Firewire.

7.1. Організація передавання даних комп'ютером та його інтерфейси

Спосіб організації та параметри передавання даних комп'ютером визначають числові та якісні характеристики доступу користувача до комп'ютерної мережі. В цьому розділі ми розглянемо комп'ютерні інтерфейсні технології, тобто технології, які використовують для при-єднання периферійних пристроїв та організації невеликих мереж у безпосередньому оточенні комп'ютера (завдовжки від кількох до десятка метрів).

На підставі розгляду способів передавання даних з комп'ютера та його інтерфейсів можна визначити різні підходи до організації передавання:

передавання даних з використанням спеціальної адаптерної плати, яку приєднують
до роз'єднувача розширення комп'ютера;

використання послідовного порту, виконаного згідно зі стандартом RS-232C;

через паралельний принтерний порт.

через інші наявні інтерфейсні порти.

Бурхливий розвиток інтерфейсних технологій останнім часом привів до появи нових інтерфейсних портів, що підтримують технології USB або Fire Wire. У сучасних комп'ютерах відмовилися від послідовного та паралельного портів, замінивши їх портами USB (Firewire). Комп'ютери без застарілих типів портів (legacy free PC) мають простіше внутрішнє компону-вання і значно ліпші параметри передавання. Незважаючи на це, наявність широкої бази ком-п'ютерів з послідовними та паралельними портами спонукають до вивчення цих технологій.

7.2. Шини введення-виведення РСІ, РСІ-Х, Future I/O, NGIO, System I/O

В архітектурі комп'ютера введення-виведення даних через адаптери, приєднані до роз'єднувачів, розширення відбувається за посередництвом внутрішньої шини введення-виведення. Ця шина приєднана до системної шини комп'ютера, і від її характеристик значно залежать параметри передавання даних через адаптер.

Архітектури шин уведення-виведення мають деяку історію. Наприклад, у наявних сьогодні комп'ютерів-можна виявити шиниі (та відповідні-роз'єднувачі) архітектур ISA, EISA, PCI. Найновішою з них є шина РСІ, яка набула масового поширення з середини 90-х років.

Шину РСІ (Peripheral Component Interconnect) використовують для сполучення системної внутрішньої шини комп'ютера з периферійними пристроями. Вона реалізує паралельне передавання інформації. Ширина шини 32 біти, отже, за один раз відбувається передавання 4 байтів. Шина стандарту РСІ 2.0 працює з частотою 33 МГц. Тому максимальна теоретична швидкість передавання по такій шині - 132 Мбайт/с (в EISA максимум - 33 Мбайт/с). На різних стадіях передавання провідники шини використовують для передавання команд та даних.

У шинах ISA та EISA запит від периферійного пристрою на обслуговування повинен пройти міст, шину пам'яті, кеш шини, локальну шину процесора. Шина РСІ сполучена з локальною шиною процесора через спеціальний міст напряму. Це дає змогу одночасно виконувати декілька операцій, наприклад, читання пам'яті процесором та роботу пристрою з кешем моста. Це також забезпечило незалежність шини РСІ від типу процесора (тому РСІ працюють, наприк-лад, у комп'ютерах Macintosh та з процесорами Alpha).

У шині РСІ передавання адрес і даних відбувається в різних циклах. Однак завдяки підтримці пакетного передавання та режиму володіння шиною передавання значно прискорене. Перед початком такого передавання передавач та приймач домовляються про обсяги переда-вання, а потім передавання відбувається безперервним потоком, який не можуть перервати інші пристрої.

Шина РСІ підтримує автоматичне конфігурування, Plug-and-Play, прямий доступ до пам'яті, перевіряння даних на парність.

На відміну від ISA, у якій кожен периферійний пристрій повинен користуватися окремим перериванням, РСІ дає змогу пристроям застосовувати одне переривання. В ISA реалізоване переривання за фронтом (edge-triggered interrupt), тоді як у РСІ - переривання за рівнем (level-triggered interrupt). У разі переривання за рівнем ПК відстежує рівень напруги на лінії переривань (а їх у РСІ чотири). Якщо рівень напруги змінився, наприклад, з 5 В до 0 - то це означає, що один з пристроїв, приєднаних до лінії, виставляє переривання. Після цього процесор опитує всі пристрої, приєднані до лінії, та визначає джерело переривання і передає керування програмі опрацювання переривань. Якщо після обслуговування переривання стан лінії відновився, то система починає виконувати інші функції, інакше процес опитування поновлюється. Таким способом можна швидко опрацювати переривання від кількох пристроїв або чергу переривань від одного пристрою. В ISA, де про наявність переривання сигналізують імпульси по призна-чених для кожного пристрою лініях, можливе було "випадання" переривань; якщо процесор опрацьовує одне переривання, то ще один імпульс на лінії непомічений.

Недоліком шини РСІ є невелика кількість роз'єднувачів периферійних пристроїв, які можна приєднати до неї. Причина цього полягає в обмеженнях навантаження шини. Кожен пристрій, приєднаний до шини, генерує та керований електричними сигналами. Якщо таких пристроїв багато, то розкид можливих значень струму й напруги на шині стає значним і може призвести до виходу з ладу мікросхем. Тому кількість пристроїв на шині РСІ обмежена десятьма; контролер РСІ на материнській платі теж є одним з них. Кожен слот РСІ вважають двома пери-ферійними пристроями (він може підтримувати два пристрої РСІ на одному адаптері). (Крім того, є пристрої РСІ, інтегровані на материнській платі ПК, наприклад, контролери дисків IDE). Отже, максимальна кількість роз'єднувачів РСІ на одній шині - три. Нестача роз'єднувачів РСІ особливо відчутна для серверних вирішень, адже вони, як звичайно, працюють з великою кількістю твердих дисків та іншої периферії. Тому в серверах уводять додаткові шини РСІ, використовуючи спеціальні мости (див. Д.11.1).

Поява гігагерцових процесорів, що працюють з шиною пам'яті завширшки 64 біти, з одного боку, а також поява гігабітових локальних мереж, з іншого, привели до того, що шина введення-виведення РСІ стала вузьким місцем. Максимальна швидкість передавання для 64-розрядної шини РСІ