АЭВМ_КР_2

Была разработана из-за повышения требований к пропускной способности между ЦП и видеосистемой. Графические платы снабжаются акселераторами и специальной видео памятью. Которая пользуется графическим процессом, в результате поток данных циркулирует в основном внутри графической карты. Тактовая частота шины 66 МГц.

3 важных аспекта:

Ускоренность порта обеспечивается 3 фактами:

-Конвейеризация операций, обращения к памяти.

-Сдвоенная передача данных.

-Демультиплексирование шины адреса и данных. Шина адреса в демультиплексированном режиме в шине AGP представляет собой не две полновесные шины данных и шины адреса как в PCI, а 8 линий SBA, по которым за 3 такта передается 4 байта адреса, одна команда и длинна запроса.

AGP порт позволяет работать в двух режимах: DMA и Executive mode.

В режиме DMA акселентор при вычислениях рассматривает свой локальный буфер, как первичный буфер, то есть когда локальной памяти недостаточно, то он подкачивает данные из основной памяти.

Режим исполнения: в нем локальный буфер, основная память равнозначны, расположены в едином адресном пространстве, трафик будет в таком случае насыщен большим количество коротких и произвольных запросов.

Системная шина компакт PCI.

Поддерживает функцию горячей замены, строится по модульному принципу, применяется в телекоммуникации. Встречаются системы где есть главный модуль работающий постоянно и съемные модули которые включаются и выключается в процессе работы попеременно. Компакт PCI обеспечивает ....

Возможны 2 варианта горячей замены:

1.Замена происходит при остановке работы системы

2.Когда по системной шине в это время идет работа.

Требования для выполнения функции горячей замены:

1. Должна быть уверенность в том, что в этот момент по сигнальным линиям не пойдут никакие случайные токи.

2. Уверенность в том, что не будет никаких помех в сигнальных цепях и цепях питания.

Для выполнения этих условий необходимо: использовать разъемы с выдвинутыми вперед выводами земли и питания, применять микросхемы, которые отключают свои выводы при пониженном напряжении питания, использовать мониторинг цепей напряжения питания, использовать специальные фильтры для минимизации бросков по напряжению.

Шина PCI Express.

- двунаправленная последовательная шина, она сокращает занимаемую площадь, при этом обладает более высокой пропускной способностью.

Параллельные шины тяжело масштабировать на высокие частоты. В последовательных шинах четко разнесены уровни распространения данных и уровни их передачи. В параллельной шине, данные непосредственно появляются на шине. В последовательной шине информация упаковывается в пакет. Куда заносятся адрес, контрольная сумма и прочее.

Логические уровни

	Уровень		Прикладные программы
	конфигурирования		Операционная система
	Прикладной		Драйвер
	уровень
	Уровень		Данные
	транзакций	Заголовок			Даные
	Сетевой уровнь	№	Заголовок	Данные	CRC
	Физический	Frame №	Заголовок	Данные CRC Frame
	уровень

В этой шине, одна шина может соединять только два устройства. Соединение между устройствами состоит из одной или нескольких линий каждая из которых является двунаправленной и последовательной.

Параллельные интерфейсы. Интерфейс Cetronics.

1. ИРПР

2.ИРПР - М

Основные сигналы:

1.Строб данных STROBE DATA [1.8]

2.ACK - подтверждение приема байтов

3.BUSY - сигнал занятости устройства

4.PE - нет бумаги

5.ERROR - все ошибки вмести

3. Порт EPP.

Двунаправленный порт. Повышенная скорость передачи. Обмен в режиме прямого доступа к памяти (ПДП). Увеличенное количество периферийных устройств до 64. Также этот порт имеет специальный буфер, в который помещаются данные, до того, как периферийное устройство будет готово их принять.

4. ECP.

Аппаратное сжатие данных. Повторяющиеся символы передаются двумя цифрами A8 (А - символ, 8 сколько раз повтор).

Наиболее эффективно для принтеров и сканеров, количество периферийных устройств до 128.

5. IEE - 1284

6. Интерфейс КИП (Контрольно-Измерительных Приборов).

Предназначен для построения контрольно-измерительных систем на базе ЭВМ и набора КИП. Обеспечивает обмен между компьютером и КИП. Основное достоинство: обеспечивает возможность синхронизации быстрого ЭВМ и измерительного прибора.

Основные сигналы: DIO [1.8] восьмиразрядный канал данных

NRFD - сигнал готовности к приему данных

NDAC - сигнал подтверждения приема.

LEDI - сигнал конец передачи

SRO - сигнал запроса на обслуживание

REN - сигнал дистанционного управления данного устройства.

Последовательный интерфейс.

1.ИРПС

Интерфейс обеспечивает асинхронную передачу постоянного тока, так называемая токовая петля, по четырех проводной дуплексной линии.

Start - 1 бит

D - 5,7,8

чет - 1

стоп бит 1-1,5-2

2. RS-232

Предназначен для подключения внешних устройств.

Является последовательным, асинхронным интерфейсом, но может работать и в синхронном режиме. Асинхронный режим: start - 1 бит

D - 5,7,8

чет - 1

стоп бит 1 - 1,5 - 2

Чтобы ведущее и ведомое устройство могли взаимодействовать по этому порту, необходимо выбрать одинаковую скорость передачи.

Синхронный режим - передаются блоки данных по 8 бит и синхрослово (уникальная последовательность, которая не встречается в информации).

Уровни сигналов: - Логический ноль передается положительным напряжением в интервале от 3-х до 25 вольт.

- Логическая единица -3 - -25. Чтобы оборудование не выходило из строя, его нужно заземлять.

Устройство нельзя подсоединять на горячую.

Допустим есть последовательность 101000001011

Недостатки данного интерфейса:

-Низкая скорость до 18Кб/с

-Длинна кабеля до 20 метров

-Большое количество кабелей в канале.

3. RS-485

Является основой для построения низкоскоростных ЛВС (локальная вычислительная сеть). Скорость обмена в таких сетях до 10Мб/с. Топология сети - общая шина. Среда передачи - витая пара.

Для RS - 485 очень важна проблема заземления, иначе если объеденить логические нули в разных точках, разность потенциалов может доходить до 100 Вольт. Решение очень простое - использование дренажного кабеля. Второй вариант решения - полное экранирование кабеля и заземление его в одной точке.

Последовательные интерфейсы. Интерфейс USB.

USB – асинхронная последовательная шина. Шина, которая обеспечивает высокоскоростной обмен информацией между хост машиной и периферийными устройствами. Используется топология дерева и хостцентричный интерфейс.

Особенности данного интерфейса:

1)это быстрая шина в отличие от интерфейса RS-232

2)простота использования.

3)данный интерфейс более дорогой.

В качестве топологии, используется топология дерева. В вершине данного дерева располагается хост компьютер до 128 устройств:

host

hub

узел

узел

hub

узел

узел

Обычно хост – сейчас – это специальный чип, встраиваемый в материнскую плату.

Обмен по интерфейсу USB в любом случае происходит через хост машину.

Обмен инициируется хостом. По шине USB нельзя объединять более 1 активного устройства.

В отличие от традиционных шин, где программа работает по физическим адресам , шина USB работает с устройствами, только через программный интерфейс. Устройства и ПО USB разбиваются на 3 уровня.

host	Узел
Драйвер устройства	Функции
Функции USB	Логический уровень USB
Физический уровень USB	Физический уровень USB
	Data

Функции - некоторые устройства способные передавать и принимать данные.

Протокол обмена по USB.

Каждое USB устройство при подключении автоматически получает уникальный адрес. Логически каждое устройство представляет собой набор конечных точек. Обмен происходит между контроллером и конечной точкой. Каждая конечная точка имеет свой номер и описывается следующими параметрами:

1)Требуемая частота доступа к шине и допустимые задержки

2)Обработка ошибок

3)Требуемая полоса пропускания канала.

4)Максимальные размеры принимаемых и передаваемых пакетов

Все обмены, так называемые транзакции состоят из двух-трех пакетов.

Каждая транзакция начинается и планируется по инициативе хост контроллера, который посылает специальный пакет маркер (taken packet). Он описывает тип и направление передачи, адрес устройства USB и конечную точку. В каждой транзакции обмен возможен только между адресуемым USB устройством и хостом. Активной стороной шины всегда является контроллер. Передача данных от устройства к

контроллеру реализуется как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий пакет данных ответ устройства.

При получении пакета маркера адресуемое устройство распознает свой адрес и готовится к обмену. После успешного приема посылается специальный пакет кветирования (подтверждения). Контроллер циклически формирует кадры (фреймы) и в эти кадры укладывает все запланированные транзакции. Каждый кадр начинается с маркера SOF (start of frame), данный маркер является синхронизирующим для всех устройств. В конце каждого маркера, маркер конца End of frame. Он определяет интервал времени за который все хабы завершают передачу данных. Количество транзакций в кадре определяется длинной поля данных.

Кадр состоит из маркера начала, данных и маркера конца.

Передача содержит одну или несколько транзакций.

Каждая транзакция содержит маркер пакет, пакет данных и пакет пикирования.

Физическая среда передачи:

GND	питание
	дифференциальная пара

GND - линия земли.

Данные передаются дифференциальным способом, это означает, что напряжение, соответствующее 1 или 0, измеряется не относительно земли, а как разность потенциалов линий витой пары.

Полоса пропускания USB 1.0 – 12 МБ/с, 2.0 – 60 МБ/c.

Максимальная длина кабеля до 5 метров. Скорость передачи зависит от длины кабеля, его экранирования.

Если устройству достаточно питания USB, то для него не используется дополнительного питания.

Главная особенность интерфейса – подключение только одной хост машины. Невозможно подключение более 1 активного устройства (компьютера).

USB поддерживает горячее подключение и отключение устройства. Это достигнуто увеличенной длинной заземляющего контакте разъема по отношению к сигналу. При подключении первыми подключаются земля и питание потенциалы всех устройств

выравниваются и соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжению.

Стандарты USB:

USB 1.0

Появился в 96 году, имел два режима работы: низкоскоростной и высокоскоростной, 1.5 и 12 Мб.

USB 1.1

98 год.

USB 2.0

2000 год

3 скорости: low, full и high speed. 480 МБ

Обладает достаточной скоростью, для передачи аудио и видео данных.

USB OTG

Подключение устройств друг к другу, минуя компьютер. Например, фотоаппарат и фотопринтер.

USB 3.0

2008 год

Имеет кабели обновленного стандарта. Кабели стали толще. Стало две витых пары (дифференциальной пары.)

GND

питание

дифференциальная пара

Разъемы синего цвета.

Скорость 600 Мб/с.

Ток - 900 мА

Кабели и разъемы USB.

Есть разъемы типа: A и B.

	Об	Мини	микро
A	Исп	Исп	Исп
B	Исп	Х	Х

Интерфейс FireWire

Принципиальное преимущество в том, что нет необходимости в специальном контроллере шины, т.е. нет необходимости в ЭВМ. Любое передающее устройство может получить требуемую полосу и начать передачу (Эдакая дешевая альтернатива интерфейса CKASI).

Отличительная особенность:

1.Количество устройств до 64

2.На шине может быть несколько активных устройств

3.Высокая скорость обмена до 2 ГБ/с

4.Расширенный режим Plug And Play, обеспечивающий питание в самом интерфейсе. Можно запитать интерфейсную часть, а устройство выключить.

5.возможность передавать в реальном масштабе времени видео и аудио (стерео).

6 гибкая топология (как звезда, так и дерево, или цепочка)

7 низкая цена кабеля и компонентов.

Стандарт IEEE-1394 определяет 2 категории шин (кабельные шины и кросс шины):

Кабельные шины - допускается соединение равноправных устройств в сеть. Сеть может состоять из множества шин, соединяемых мостами. Кабельная шина - сеть, состоящая из узлов и кабельных мостов.

Кросс шины - под кросс шинами подразумевается параллельный интерфейс. Параллельные интерфейсы объединяющие внутренние соединения устройства.

Интерфейсная карта шины FireWire представляет из себя мост PCI -1394.

Допускается горячее отключение и отключение. Физическая среда передачи.

GND	питание
	Дифференциальная пара

Данный протокол (1394) реализуется на 3-х уровнях:

1 уровень: уровень транзакций – на этом уровне выполняется преобразование пакетов в данные, и наоборот.

2 уровень: уровень связи – из данных физического уровня делает пакеты и наоборот.

3 уровень: физический уровень – занимается приемом и передачей сигналов на шину.

Беспроводные интерфейсы.

Интерфейс Bluetooth

На миниатюрные, не дорогие средства передачи данных с помощью радиосвязи.

Каждое устройство Bluetooth имеет передатчик и приемник. Работающие в диапазоне частот 2.4 ГГц.

Bluetooth использует радиоканалы с дискретной частотной модуляцией. С частотой

F=2402 МГц+-k

k=0,78 МГц

Логическая 1 - положительная девиация частоты, 0 - отриц. Передача ведется с перескоком несущей частоты с одного радиоканала на другой. Физический канал связи Bluetooth является определенной псевдослучайной последовательностью используемых радиоканалов. Группа устройств, разделяющих один канал т.е. знающих одну и ту же последовательность перескоков образуют пикосеть.

Канал делится на таймслоты, каждый таймслот - это какая-то одна частота.

Последовательность частот определяется адресом ведущего устройства пикосети. Передача данных идет пакетами от одного до пяти таймслот. Если пакет длинный, то он весь передается на одной частоте, но отчет слотов продолжается. И после длинного пакета очередная частота будет соответствовать очередному номеру слота. Т.е. несколько перескоков будут пропущены. В каждой пикосети имеется одно ведущее и до 7 активных ведомых устройств. Также там могут находится так называемые припаркованные ведомые устройства. Эти припаркованные ведомые знают