Физические компоненты интерфейса

ЛЕКЦИЯ 2

ИНТЕРФЕЙСЫ ЭВМ И ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОИСТВ

3.1 Назначение и функции интерфейсов

Интерфейс— это совокупность аппаратных, программных и конструктивных средств, предназначенных дляобмена информацией между устройствами в соответствии с протоколом обмена.
Под протоколом обмена понимается строго заданная процедура или совокупность правил, регламентирующих способ выполнения определенного класса функций.
C понятием интерфейса тесно связано понятие стык. Стык обозначает место соединения устройств передачи сигналов данных, входящих в системы передачи данных.
Понятие «стык» часто используется вместо понятия «интерфейс» для описанияфункций и средств сопряжения элементов связи и систем передачи данных.

Основное назначение интерфейсов, стыков и протоколов — унификация внутри межсистемных связей с целью эффективной реализации процессов передачи информации.

Основные функции интерфейсов заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости сопрягаемых устройств.
Под информационной совместимостьюпонимают:

1)совпадение форматов данных, команд, слов состояний;

2) согласованность временных соотношений между управляющими сигналами;

3) согласованность количества информационных линий и линий управления;

4) согласованность логических уровней сигналов данных и сигналов управления.

Под электрической совместимостьюпонимают:
1)согласованность статических и динамических параметров сигналов в системе интерфейса;

2) соответствие электрических уровней сигналов;

З) соответствие нагрузочных характеристик элементов и т.п.

Конструктивная совместимостьпредполагает согласованность конструктивных элементов для обеспечения механического контакта электрического соединения устройств (разъемы, платы, штекеры, кабели и т.п.).

Физические компоненты интерфейса

Интерфейс представляет собой довольно сложный комплекс, состоящий из ряда компонентов. Среди компонентов интерфейса основными являются:

Линия интерфейса(провода) — это электрическая цепь, по которой передается электрический сигнал (это могут быть - данные, адрес, управляющий сигнал).
Шина интерфейса— совокупность линий (проводов), сгруппированных по функциональному назначению (например - шина данных, шина адреса, шина управления).
Магистраль— это совокупность всех линий интерфейса. Иногда магистраль называют каналом обмена.
Информационная магистраль— состоит из шины адреса и шины команд,в ряде случаеэти шины совпадают (например, при временном разделении сигналов).
Шина адресапредназначена для выборки устройств, подключенных к магистрали, иячеек оперативной памяти.
Шина командпредназначена для управления операциями на магистрали. По функциональному назначению различают следующие группы команд:

1). Команды адресации.
2). Команды управления обменом информацией.
З). Команды изменения состояния устройств.
4). Команды изменения режимов работы.

Наиболее распространенными командами являются:

· команды чтения (команды чтения из ПУ в ОЗУ);

· команды записи (команды записи из ОЗУ в ПУ);

· команды конца передачи;

· команды запуска.

Магистраль управления информационным каналомсодержит:
— шину управления обменом,включающую в себя линии синхронизации. В зависимости оттого, синхронноили асинхронно передается информация, число линий может меняться от одной линии до четырех;
— шину передачи управления,управляющую реализацией операции приоритетного занятия магистрали информационного канала (так называемый - арбитраж ресурсов шины). (В некоторых интерфейсах эта шина отсутствует);
— шину прерывания,которая используется в системных интерфейсах;
— шину управления режимами работы и специальных управляющих сигналов, которая используется для контроля источников питания, контроля службы времени.

Разновидности интерфейсов

Организация интерфейсов определяется способами передачи информации, способамисоединения устройствирежимами обмена информации. Кроме того, организацию интерфейсов определяет то, какие устройства этот интерфейс соединяет.

По функциональным признакам различают следующие интерфейсы.

1.Внутриплатные интерфейсы,объединяющие БИС и СБИС на материнской плате компьютера. Их иногда называют межблочными.
2.Системные (или внутримашинные) интерфейсы, объединяющиев единую систему отдельные модули ЭВМ.

З. Внешние интерфейсыили интерфейсы внешних (периферийных) устройств.

4.Интерфейсы сетей,объединяющие компоненты сети в единое целое.
5. Интерфейсы мультимикропроцессорных систем, которые характерны для ВС со многими МП.

По способам обменаинформацией между сопрягаемыми устройствами, способам соединенияустройств и режимам обмена информацией интерфейсы подразделяются на:

1) параллельные и последовательные;
2) синхронные и асинхронные;
3) радиальные, магистральные, цепочные и комбинированные;
4) симплексные, дуплексные, полудуплексные.

В общем случае при конструировании интерфейсов могут быть реализованы следующие варианты обмена данными:

1) передача от одного устройства только одному другому (передача «точка-точка»);
2) передача от одного устройства всем другим (трансляционный обмен);
3) передача от одного устройства нескольким произвольно назначаемым устройствам (групповой обмен).

Интерфейсы компьютеров и СВВ обычно реализуют только первый вариант обмена между двумя устройствами.

Параллельным интерфейсявляется тогда, когда все разряды данных (8, 16, 24,32 или 64 разряда) передаются одновременно. Это относится и к шине адреса — все разряды адреса передаются также одновременно.

Последовательный интерфейс— передает данные, и адреса последовательно бит за битом.

При синхронной передаче данных передатчик поддерживает постоянные интервалы времени между очередными порциями данных в процессе передачи всего сообщения или значительной его части. Приемник независимо или с помощью поступающих от передатчика управляющих сигналов (синхроимпульсов) обеспечивает прием этих данных в темпе их выдачи.

При асинхронной передаче данныхтакже нужен сигнал синхронизации. Но передачу называют асинхронной,если синхронизация передатчика и приемника осуществляется при передаче каждого отдельного кванта информации, а интервал между передачей этих квантов непостоянен, то есть передача осуществляется по мере готовности данных в передатчике.

Дуплексный режим обмена— это режим, в котором передаваемые данные следуют одновременно в двух направлениях — от передатчика к приемнику и в обратном направлении. Этот режим требует как минимум удвоения линий передачи данных в интерфейсе.
Полудуплексный режим передачи — осуществляется по линиям передачи данных сначала от передатчика к приемнику, а затем в противоположном направлении по тем же линиям интерфейса.

Симплексный режим передачи — это передача в одном направлении. Такой режим характерен для таких устройств, как принтер, плоттер, сканер и некоторых других.