- •Лекция 1
- •Раздел 1. Классификация пу.
- •Литература
- •Лекция 2
- •Раздел 2. Канал обмена информацией.
- •Тема 2.1. Канал обмена информацией План
- •Типы и характеристики интерфейсов
- •Архитектура системных интерфейсов
- •Системные интерфейсы для пк на основе Intel-386 и Intel-486
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература
- •Лекция 3
- •Тема 2.2. Способы обмена информацией между устройствами. План
- •8.1. Системная магистраль isa
- •Другие интерфейсы компьютера
- •Литература
- •Лекция 4
- •Раздел 3. Системные, локальные, приборные интерфейсы, интерфейсы пу.
- •Тема 3.1.Системные интерфейсы
- •Интерфейсы scsi
- •Интерфейс rs-232c
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература
- •Лекция 5
- •Тема 3.2. Локальные, приборные интерфейсы. План
- •Интерфейс ieee 1284
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература
- •Лекция 6
- •Тема 3.3. Интерфейсы пу. План
- •Инфракрасный интерфейс
- •Интерфейс usb
- •Интерфейс ieee 1394 - FireWire
- •Литература
- •Лекция 7
- •Раздел 4. Функции контроллеров и их техническая реализация. План
- •Системная магистраль isa
- •Литература
- •Лекция 8
- •Раздел 5. Стандартные интерфейсы.
- •Тема 5.1. Связные интерфейсы. Параллельный интерфейс Centronics. План
- •Назначение сигналов isa
- •Циклы обмена по isa
- •Литература
- •Лекция 9
- •Тема 5.2. Последовательный интерфейс rs–232, rs–485. Внутри-приборные интерфейсы. План
- •Распределение ресурсов компьютера
- •Литература
- •Лекция 10
- •Тема 5.3. Беспроводные интерфейсы IrDa, Blue Tooth. План
- •Радиоинтерфейс Bluetooth
- •Литература
- •Лекция 11
- •Тема 5.4. Современные последовательные интерфейсы. Usb. Интерфейс Fire Ware. План
- •Шина usb
- •Литература
- •Лекция 12
- •Тема 5.5. Шина isa. Шина pci. План
- •Шина isa
- •Шина pci
- •Литература
- •Лекция 13
- •Тема 5.6. Шина agp. Шина scsi. План
- •Шина agp
- •Интерфейс scsi
- •Интерфейс scsi-2
- •Литература
- •Лекция 14
- •Тема 5.7. Интерфейсы ide, gpib. План
- •Интерфейс Centronics
- •Интерфейс rs-232c
- •Другие интерфейсы компьютера
- •Литература
- •Лекция 15
- •Тема 5.8. Интерфейсы блокнотных pc: pcmcia, pc Card. Интерфейс most. План
- •Интерфейсы pcmcia, pc Card, CardBus
- •Литература
- •Лекция 16
- •Раздел 6. Особенности проектирования контроллеров систем ввода-вывода аналоговой информации. План
- •Внешние запоминающие устройства
- •Накопители с оптическим носителем
- •Литература
Литература
Основная
Калабеков Б.А. Цифровые устройства и Интерфейсы переферийных устройств. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005. – 336 с.: ил.
Интерфейсы переферийных устройств / Под ред. Д.В. Пузанкова. – СПб.: Политехника, 2003. – 935 с.: ил.
Дополнительная
Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети телекоммуникации. - СПб.: Питер, 2005. – 568 с.
Хамахер К. Организация ЭВМ. – СПб.: Питер, 2003. – 848 с.: ил.
Специальность (шифр), форма обучения |
Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (230101.65), очная |
Название дисциплины |
Интерфейсы переферийных устройств |
Курс, семестр |
IV, VIII |
Ф.И.О. преподавателя – разработчика материалов |
Ткачук И.Ю. |
Лекция 16
Раздел 6. Особенности проектирования контроллеров систем ввода-вывода аналоговой информации. План
Классификация, назначение, структура контроллеров системы ввода-вывода аналоговой информации.
Принцип действия контроллеров систем ввода-вывода аналоговой информации.
Особенности проектирования контроллеров системы ввода-вывода аналоговой информации.
Принципы передачи и приема информации.
Скоростные характеристики.
Шина USB .
Современные промышленные протоколы.
Интерфейс CAN.
Организация.
Формат сообщения.
Арбитраж.
Разрешение конфликтов.
Внешние запоминающие устройства
В настоящее время распространены три типа накопителей с магнитной записью информации: на жестких (несъемных) магнитных дисках (НЖМД или "винчестеры"), на гибких магнитных дисках (НГМД или флоппи-дисководы) и на магнитной ленте (НМЛ или стримеры).
НЖМД содержит один или несколько жестких алюминиевых или стеклянных дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала, которые смонтированы на оси-шпинделе. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря тонкой прослойке воздуха (доли микрон), образуемой при быстром вращении дисков. Скорость вращения современных винчестеров составляет 5400-15000 об/мин. Информация записывается на диск в результате изменения ориентации магнитных доменов на участке поверхности диска под записывающей головкой. Для кодирования информации в первых винчестерах использовался метод MFM1). В этом случае "1" переводится в комбинацию "01", а "0" - в комбинацию "10", если следует за битом "0", или в "00", если следует за битом "1", что обеспечивает не более трех нулей подряд. При записи этой последовательности на диск логическая "1" кодируется сменой намагниченности на соответствующем участке, а логический "0" - отсутствием смены (рис. 16.3). Это означает, что один переход намагниченности соответствует 1-3 битам.
Рис. 16.3. Схема кодирования MFM
Впоследствии стала использоваться схема кодирования RLL2). Алгоритмы RLL обеспечивают такую закодированную последовательность, что длина поля записи (количество бит между переходами от "0" к "1" или от "1" к "0") ограничена определенным диапазоном [d+1; k+1]. Параметры d и k задаются модификацией алгоритма (обозначается RLL d,k). Для винчестеров использовался RLL 2,7: 8 бит данных перекодируются в 16 так, чтобы в последовательности встречалось не менее двух и не более семи нулей. Затем был внедрен RLL 3,9 (Advanced RLL) и т.п. Большинство современных накопителей используют ту или иную модификацию RLL.
Поверхность магнитного носителя в ее первозданном виде - это всего лишь магнитное покрытие, которое не готово к работе. Структура диска, включающая в себя дорожки (концентрические полоски, но которые разделена каждая сторона пластины), цилиндры (дорожки на обеих сторонах пластины, расположенные на окружностях с одинаковым радиусом) и сектора (участки дорожки, представляющие собой наименьший размер порции данных, которая может быть изменена в результате перезаписи), формируется при физическом (низкоуровневом) форматировании. В ходе этой операции контроллер накопителя записывает на носитель служебную информацию: байты синхронизации, указывающие на начало каждого сектора, идентификационные заголовки, состоящие из номеров головки, сектора и цилиндра, байты контрольной суммы CRC (Cyclic Redundancy Check) и коды обнаружения ошибок ECC (Error Correction Code); при этом происходит также маркировка дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска.
Все современные винчестеры поддерживают технологию SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), которая предполагает выполнение внутренней диагностики винчестера, определяющей состояние двигателя, магнитных головок, рабочих поверхностей носителя и контроллера.
Определенный интерес представляют также накопители со сменным носителем: НГМД и НМЛ (последние реже используются в настольных системах).
Обычно дискета (floppy disk) представляет собой гибкую пластиковую пластину, покрытую ферромагнитным слоем. Эта пластина помещается в гибкую или жесткую оболочку, защищающую магнитный слой от физических повреждений. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковода (флоппи-дисковода). Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.
Первая дискета диаметром в 200 мм (8 дюймов) с соответствующим дисководом была представлена фирмой IBM в 1971. В первых моделях IBM PC использовались дискеты диаметром 133 мм (5¼ дюйма). В 1982 году фирма Sony представила дискеты диаметром 90 мм (3½ дюйма) и дисководы для них. Широкое распространение этот тип дискет получил в 1984 году, когда Apple использовала новый формат для компьютеров Macintosh. Фирма IBM приняла решение использовать 3,5-дюймовые дисководы только в 1987 году в компьютерах серии PS/2. Наиболее популярные форматы дискет представлены в табл. 16.3. При записи на дискету используется кодирование MFM.
Внутренние дисководы подключаются при помощи интерфейса SA-400, разработанного в начале 1970-х годов компанией Shugart Associates. Интерфейс относится к категории интерфейсов на уровне устройства, т.к. содержит сигналы, характерные для функций устройства (Motor On - включить мотор, Index - проход индексной метки, Side 1 Select - выбор головки и т.п.) Интерфейс обеспечивает скорость порядка 300 Кбит/с.
Таблица 16.3. Форматы дискет диаметром 5¼" и 3½" (двухсторонние) |
|||||
Тип дискеты3) |
5¼" DS/DD |
5¼" DS/QD |
3½" DS/DD |
3½" DS/HD |
3½" DS/ED |
Размер, Кбайт |
360 |
1200 |
720 |
1440 |
2880 |
Год выпуска |
1978 |
1984 |
1984 |
1987 |
1991 |
Дорожек/секторов4) |
40/9 |
80/15 |
80/9 |
80/18 |
80/36 |
Носители на магнитной ленте (стримеры) применяются в компьютерах с начала 50-х годов. Сравнительные характеристики различных стримеров представлены в табл. 16.4.
Таблица 16.4. Характеристики различных носителей для стримеров |
|||||
Марка |
Год выпуска |
Ширина,мм |
Длина,м |
Емкость,Гбайт |
Скорость,Мбайт/с |
DDS (Digital Data Storage), разработан Sony и Hewlett Packard |
|||||
DDS-1 |
1989 |
3,8 |
60/90 |
1,3/2,0 |
0,6 |
DDS-2/3/4 |
1993/96/99 |
120/125/150 |
4,0/12/20 |
0,6/1,1/2,4 |
|
DAT 72 |
2003 |
170 |
36 |
3,5 |
|
DLT (Digital Linear Tape), разработан Digital Equipment Corporation |
|||||
CT I/II |
1984 |
12,6 |
|
0,1/0,3 |
0,045 |
DLT III/IV |
1989 |
|
2,6-40 |
0,8-6 |
|
SDLT I/II |
1998 |
|
110-300 |
10-36 |
|
LTO (Linear Tape-Open), разработан Certance, Hewlett Packard и IBM |
|||||
LTO1 |
1999 |
|
|
100-200 |
20-40 |
LTO2 |
2002 |
|
200-400 |
40-80 |
|
LTO3 |
2005 |
|
400-800 |
80-160 |
|
AIT (Advanced Intelligent Tape), разработан Sony |
|||||
AIT-1/2 |
1996/99 |
8,0 |
170/230 |
25/50 |
3/6 |
AIT-3/4 |
2001/05 |
230/246 |
100/200 |
12/24 |
|
QIC-MC (Quarter Inch Cartridge - MiniCartridge), разработан на основе DataCartridge фирмы 3M |
|||||
QIC-40-MC |
1983-1997 |
6,35/8,00 |
62,5/93,5 |
0,040/0,060 |
0,06 |
QIC-80-MC |
62,5-305 |
0,080-0,530 |
0,06 |
||
QIC-30x0-MC |
122-305 |
0,340-2 |
0,06-1 |
||
QIC-3110-MC |
122 |
2 |
|
||
QIC-3210-MC |
122 |
1,8/2,3 |
|
||
QIC-3230-MC |
228 |
15,5 |
|
Для внутренних накопителей всех типов используют интерфейсы SCSI, EIDE/ATA или SerialATA, а для внешних - SCSI, IEEE 1284 (иногда), USB и FireWire.