Общая характеристика и классификация интерфейсов

Объединение отдельных подсистем (устройств, модулей) ЭВМ в единую систему основывается на многоуровневом принципе с унифицированным со­пряжением между всеми уровнями — стандартным интерфейсом. Под стан­дартными интерфейсами понимают такие интерфейсы, которые приняты и рекомендованы в качестве обязательных отраслевыми или государственными стандартами, различными международными комиссиями, а также крупными зарубежными фирмами.

Интерфейсы характеризуются следующими параметрами:           

1) пропускной способностью интерфейса — количеством информации которая может быть передана через интерфейс в единицу времени;

2) максимальной частотой передачи информационных сигналов через интерфейс;

3) информационной шириной интерфейса — числом бит или байт дан­ных, передаваемых параллельно через интерфейс;

4) максимально допустимым расстоянием между соединяемыми устрой­ствами;

5) динамическими параметрами интерфейса — временем передачи от­дельного слова или блока данных с учетом продолжительности процедур подготовки и завершения передачи;

6) общим числом проводов (линий) в интерфейсе.

В настоящее время не существует однозначной классификации интер­фейсов. Можно выделить следующие четыре классификационных признака интерфейсов:

- способ соединения компонентов системы (радиальный, магистраль­ный, смешанный);

- способ передачи информации (параллельный, последовательный, па­раллельно-последовательный);

- принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный);

- режим передачи информации (двусторонняя поочередная передача, односторонняя передача).

На рис. 5.2 представлены радиальный и магистральный интерфейсы, со­единяющие центральный модуль (ЦМ) и другие модули (компоненты) систе­мы (M1, ..., Mn ).

Рис.5.2. Радиальный (а) и магистральный (б) интерфейсы

Радиальный интерфейс позволяет всем модулям (m[, . . ., MJ работать независимо, но имеет максимальное количество шин. Магистральный интер­фейс (общая шина) использует принцип разделения времени для связи между ЦМ и другими модулями.
Он сравнительно прост в реализации, но лимитирует скорость обмена.

          Параллельные интерфейсы позволяют передавать одновременно опреде-

 ленное количество бит или байт информации по многопроводной линии. По­следовательные интерфейсы служат для последовательной передачи по двух­проводной линии.

В случае синхронного интерфейса моменты выдачи информации пере­дающим устройством и приема ее в другом устройстве должны синхронизи­роваться, для этого используют специальную линию синхронизации. При асинхронном интерфейсе передача осуществляется по принципу "запрос-ответ". Каждый цикл передачи сопровождается последовательностью управ­ляющих сигналов, которые вырабатываются передающим и приемным уст­ройствами. Передающее устройство может осуществлять передачу данных (байта или нескольких байтов) только после подтверждения приемником своей готовности к приему данных.

Классификация интерфейсов по назначению отражает взаимосвязь с ар­хитектурой реальных средств вычислительной техники. В соответствии с этим признаком в ЭВМ и вычислительных системах можно выделить не­сколько уровней сопряжении:

- машинные системные интерфейсы;

- локальные шины;

- интерфейсы периферийных устройств (малые интерфейсы);

- межмашинные интерфейсы.

Машинные (внутримашинные) системные интерфейсы предназначены для организации связей между составными компонентами ЭВМ на уровне обмена информацией с центральным процессором, ОП и контроллерами (адаптерами) ПУ.

Локальной шиной называется шина, электрически выходящая непосред­ственно на контакты микропроцессора, и предназначенная для увеличения быстродействия видеоадаптеров и контроллеров дисковых накопителей. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации для системной шины и ее контроллер, а также некоторые вспомогательные схемы. Типич­ными примерами локальных шин являются VLB и PCI.

Назначение интерфейсов периферийных устройств (малых интерфейсов) состоит в выполнении функций сопряжения контроллера (адаптера) с кон­кретным механизмом ПУ.                                   



Межмашинные интерфейсы используются в вычислительных системах и сетях.

С целью снижения стоимости некоторые компьютеры имеют единствен­ную шину (общая шина) для памяти и устройств ввода-вывода. Персональ­ные компьютеры первых поколений, как правило, строились на основе одной системной шины в стандартах ISA, EISA или МСА. Необходимость сохране­ния баланса производительности по мере роста быстродействия микропро­цессоров привела к многоуровневой организации шин на основе использова­ния нескольких системных и локальных шин. В современных компьютерах шины интерфейсов делят на шины, обеспечивающие организацию связи процессора с памятью, и шины ввода-вывода. Шины процессор-память сравни тельно короткие, обычно высокоскоростные и соответствуют организаций подсистемы памяти для обеспечения максимальной пропускной способности канала память-процессор. Шины ввода-вывода могут иметь большую протя- женность, поддерживать подсоединение многих типов устройств и обычно следуют одному из шинных стандартов. Обычно количество и типы уст- ройств ввода-вывода в вычислительных системах не фиксируются, что дает возможность пользователю самому подобрать необходимую конфигурацию Шина ввода-вывода компьютера рассматривается как шина расширения;  обеспечивающая постепенное наращивание устройств ввода-вывода. Поэтому стандарты играют огромную роль, позволяя разработчикам компьютеров   и устройств ввода-вывода работать независимо.                           

Содержание раздела

---