Интерфейсы _ПУ_заочники / ЛК_ИПУ_заоч

ИНТЕРФЕЙСЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Вычислительная машина содержит помимо процессора(процессоров) и основной памяти, образующих ее ядро, многочисленные и разнообразные по выполняемым функциям и принципам действия периферийные устройства (ПУ), предназначенные для хранения больших объемов информации (внешние запоминающие устройства) и для ввода в ЭВМ и вывода из нее информации, в том числе для ее регистрации и отображения(устройства ввода-вывода). Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ(память или процессор) называется

операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройствооперацией вывода. Производительность и эффективность использования ЭВМ определяется не только возможностями ее процессора и характеристиками основной памяти, но в очень большой степени составом ее ПУ, их техническими данными и способом организации их совместной работы с ядром (процессором и основной памятью) ЭВМ.

Создание современных средств вычислительной техники связано с задачей объединения в единый комплекс различных блоков ЭВМ, устройств хранения и отображения информации, измерительных приборов, устройств для связи с объектом(УСО), аппаратуры передачи дан- ных и непосредственно ЭВМ. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения – интерфейсы. Термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова«сопряжения» и понимается как совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов устройства, системы. Нередко это определение используется для обозначения составных компонентов интерфейса. В одних случаях под интерфейсом понимают программные средства, обеспечивающие взаимодействие программ операци-

онной системы, в других – устройства сопряжения, обеспечивающие взаимосвязь между составными функциональными блоками или устройствами системы. Для акцентирования внимания на комплексном характере интерфейса используются термины«интерфейсная система», «программный интерфейс», «физический интерфейс», «аппаратный интерфейс», и т.п.

В рамках этой дисциплины мы будем понимать интерфейс каксвязь устройств ЭВМ друг с

другом, которая осуществляется с помощью сопряжений.

Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Персональный компьютер (ПК) состоит из отдельных модулей, объединяемых посредством системной магистрали (шины). Такой принцип организации архитектуры называется магист- рально-модульным.

Структурная схема современногоIBM PC-совместимого компьютера приведена на рисунке. Ядром компьютера является процессор (CPU), один или несколько, ОЗУ (RAM), ПЗУ с BIOS (ROM BIOS) и интерфейсные средства, связывающие их между собой и с остальными компонентами. На рисунке изображены лишь логические связи между этими устройствами.

Интерфейс - представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. От характеристик интерфейсов во многом зависят производительность и надежность вычислительной машины.

Структурная схема интерфейса показана на рис 1.

1

Рис.1. Структурная схема интерфейса: ФБ – функциональный блок, К – контроллер, УБ

– управляющий блок, ИБ – интерфейсный блок

Средства интерфейса обеспечивают совместную работу независимых разнородных функциональных блоков системы. Условно ИБ можно разделить на две части: часть, обращенная к ФБ и учитывающая его специфику, и часть, поддерживающая взаимодействие с другими устройствами в рамках требований интерфейса(внутрен. и внешн. Инт-

сы)

Проектирование интерфейсов выполняется на основе четырех основных взаимосвязанных принципов: группового, агрегатирования, унификации, взаимозаменяемости.

Принцип группового проектирования заключается в создании ряда (семейства) функционального и конструктивно подобранных устройств(модулей, систем) определенного назначения, соответствующих разнообразным условиям их использования. Основная задача группового проектирования – достижение максимальной универсальности и совместимости ЭВМ, вычислительных комплексов (ВК) внутри проектируемого ряда. Примером эффективного использования принципа группового проецирования являются разработкиIBM РС – техники, Macintosh Apple .

Принцип агрегатирования (модульного построения) состоит в рациональном разделении системы, устройства на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков (модулей) с целью совершенствования их технических характеристик, а также обеспечения высокопроизводительных способов производства и обслуживания.

Принцип унификации заключается в минимизации номенклатуры составных узлов, блоков устройства, модулей связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования устройства или системы. Интерфейс можно рассматривать как практический пример унификации связей и устройств составных элементов ЭВМ и систем. (Унификацияустановление единообразия, приведение к единой форме(деталей, запчастей, оборудования).

Принцип взаимозаменяемости основывается на способности модуля выполнять в устройстве различные установочные функции без дополнительной конструкторской доработки. Взаимозаменяемость является следствием процесса унификации. Эта характеристика определяет степень универсальности устройства.

Эффективное использование рассмотренных принципов проектирования при разработке и внедрении интерфейсов и устройств сопряжения позволяет: организовать крупносерийное производство; повысить качество; сократить сроки изготовления; снизить стоимость производства, отладки и эксплуатации; осуществить преемственность технических решений и удлинить сроки морального старения средств ВТ.

Основным назначением интерфейса является унификация внутрисистемных и межсистемных связей и устройств сопряжения с целью эффективной реализации прогрессивных методов проектирования функциональных элементов вычислительных систем.

Возможности варьирования тех или иных технических характеристик интерфейса с целью наиболее эффективного приспособления его к конкретной системе. Слишком жесткая регламентация условий совместимости ограничивает область применения интерфейса или же вызывает неоптимальное его использование. Однако при этом упрощается задача проектирования устройств сопряжения. В противоположном случае увеличивается вероятность несовместимости интерфейсного оборудования, разрабатываемого различными производителями.

Жесткая зависимость интерфейсов от архитектурных особенностейЭВМ является одной из причин, препятствующих унификации многочисленных модификаций интерфейсов. Однако на определенном этапе развития технологии тенденция сохранения интерфейса снижает эф-

2

фективность использования средств ВТ и возможность внедрения новых принципов построения ЭВМ и систем на их основе.

Опыт показывает, что унификация и стандартизация наиболее широко применяемых интерфейсов дают значительный экономический эффект. Этот эффект достигается в сфере производства (сокращение номенклатуры изделий, увеличение объемов партий изделий и пр.), при проектировании и эксплуатации систем.

Современные темпы развития микроэлектронной технологии, а также тенденции и практика построения микропроцессорных систем в настоящее время определили следующиена правления развития интерфейсов:

1.Дальнейшее повышение уровня унификации интерфейсного оборудования и стандартизации условий совместимости существующих наиболее распространенных интерфейсов на основе обобщения опыта их широкого использования. Это совершенствование на-

правлено на создание новых стандартных интерфейсов или на повышение уровня стандартизации существующих.

2.Модернизация и расширение функциональных возможностей существующих интерфейсов без нарушения условий совместимости благодаря новейшим достижениям в микроэлектронной технологии и технологии разработки средств передачи информации. Основ-

ная цель этого направления—удлинение сроков морального старения стандартных интерфейсов и расширение области их применения.

3.Создание принципиально новых интерфейсов и разработка требований на их унифи-

кацию и стандартизацию. Эта тенденция обусловлена в первую очередь разработкой систем

спараллельной распределенной обработкой информации на основе качественно новых принципов организации вычислительного процесса, а также интегрированных распределенных систем.

Интерфейсы принято характеризовать следующими параметрами:

-видом связи (дуплекс, полудуплекс и симплексный вид связи);

-пропускной способностью, т.е. количеством информации, передаваемой через интерфейс в единицу времени;

-максимальным допустимым расстоянием между устройствами;

-задержками при организации передачи, которые вызваны необходимостью выполнения подготовительных и завершающих действий по установлению связи между устройствами.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ

В настоящее время не существует достаточно полной объективной классификации интерфейсов. Имеющиеся классификации основываются, как правило, на одном классификационном признаке или же строятся для одного класса интерфейсов. Определенным обобщением этих классификаций является стандарт на классификационные признаки интерфейсов(ГОСТ

26.016-81), включающий четыре признака.

Способ соединения компонентов системы:

-магистральный;

-радиальный;

-цепочечный;

-смешанный.

Способ передачи информации:

-параллельный;

-последовательный;

-параллельно-последовательный. Принцип обмена:

-синхронный;

-асинхронный.

Режим передачи информации:

-односторонняя передача; - симплексный

-двусторонняя поочередная передача; - полудуплексный

-двусторонняя одновременная передача. - Дуплексный и мультиплексный

1.способ соединения компонентов системы(магистральный, радиальный, цепочечный, смешанный);

При магистральном способе имеются коллективные шины, к которым подключены все

3

устройства системы. Характерно, что сигналы шины доступны всем устройствам, но в каждый момент времени только два устройства могут обмениваться данными(1:1). Возможны также широковещательные операции (1:М).

В системе с радиальной структурой имеется центральное устройство(контроллер или концентратор), связанный с каждым из абонентов индивидуальной группой однонаправленных линий.

При цепочечной структуре каждое устройство связано не более чем с двумя другими.Частным случаем цепочечной структуры явл-ся кольцевая.

Режим обмена информацией(симплексный; полудуплексный; дуплексный и мультиплексный режим обмена). Для случая связи двух абонентов в симплексном режиме лишь один из двух абонентов может инициировать в любой момент времени передачу информации по интерфейсу Для случая связи двух абонентов в полудуплексном режиме любой абонент может начать передачу информации другому, если линия связи интерфейса при этом оказывается свободной. Для случая связи двух абонентов в дуплексном режиме каждый абонент может начать передачу информации другому в произвольный момент времени. В случае связи нескольких абонентов в мультиплексном режиме в каждый момент времени связь может быть осуществлена между -па рой абонентов в любом, но единственном направлении от одного из абонентов к другому.

Приведем также классификацию интерфейсов по признакам функционального назначения, согласно которым можно выделить следующие группы интерфейсов:

-системные интерфейсы(предназначены для организации связи между основными компонентами компьютеров и контроллеров);

-интерфейсы периферийного оборудования(выполняют функции сопряжения с периферийным оборудованием, бывают магистральные и радиальные);

-интерфейсы локальных и глобальных вычислительных систем.

Указанные признаки позволяют характеризовать только определенные аспекты организации интерфейсов. Более полная характеристика и систематизация интерфейсов могут быть выполнены при условии классификации по нескольким совокупностям признаков:

-области распространения (функциональному назначению);

-логической и функциональной организации;

-физической реализации.

(СЛАЙД) В соответствии с первой совокупностью признаков интерфейсы можно разделить на следующие основные классы:

-машинные (или системные);

-периферийного оборудования;

-мультимикропроцессорных систем;

-распределенных ВС (вычислительных локальных сетей, распределенных систем управления).

Машинные интерфейсы предназначены для организации связей между составными ком-

понентами ПК и ВС, т. е. непосредственно для их построения и связи с внешней средой. Интерфейсы периферийного оборудованиявыполняют функции сопряжения процессоров,

контроллеров с УВВ, измерительными приборами, исполнительными механизмами, аппаратурой передачи данных и внешними запоминающими устройствами(ВЗУ). Интерфейсы периферийного оборудования представляют самый большой класс систем сопряжения, что объясняется широкой номенклатурой и разнообразием периферийного оборудования. По своему функцио-

нальному назначению эти интерфейсы могут быть разделены на группы интерфейсоврадиальной структуры (обеспечивающие схему сопряжения «точка-точка») и магистральной структуры (обеспечивающие схему «многоточечного» подключения).

Системы сопряжения первой группы (радиальной) составляют в основном так называе-

мые малые интерфейсы, применяемые для сопряжения исполнительных механизмов ввода-

4

вывода с контроллерами. К этим интерфейсам относятся: системы сопряжения с параллельной передачей информации, предназначенные для подключения стандартной периферии, системы сопряжения для подключения устройств, размещенных на большом удалении друг от друга.

Интерфейсы второй группы (магистральной) используются как самостоятельно, так и в качестве системотехнического дополнения, расширяющего функциональные возможности ЭВМ на уровне связи с объектом управления. Эти интерфейсы обеспечивают сопряжение программируемых контроллеров и ЭВМ с широким спектром цифровых измерительных приборов, преобразователей информации, генераторов, датчиков, пультов оператора. В вычислительных системах к такого рода интерфейсам относятся SCSI, USB.

Интерфейсы мультимикропроцессорных систем представляют собой в основном маги-

стральные системы сопряжения, ориентированные на объединение в единый комплекс -не скольких процессоров, модулей оперативных запоминающих устройств(ОЗУ), контроллеров ВЗУ, ограниченно размещенных в пространстве. В группу интерфейсов мультимикропроцессорных систем входят в основном внутриблочные, процессорно-независимые системы сопряжения. Этот класс интерфейсов отличают высокая пропускная способность и минимальное время доступа процессора к общей ОЗУ.

Интерфейсы распределенных ВС предназначены для интеграции средств обработки информации, размещенных на значительном расстоянии и ориентированы на использование в системах различного функционального назначения. Обычно это системы сопряжения с -бит последовательной передачей информации магистральной или кольцевой структуры. Этот класс интерфейсов в зависимости от назначения разделяется на группы интерфейсов:

-локальных сетей (с длиной магистрали от десятков метров до нескольких километров);

-распределенных систем управления; 500-1000м, максимум -2000 м

-территориально и географически распределенных сетей ЭВМ(с длиной линии более десяти километров).

По конструктивному исполнению интерфейсы могут быть разделены на четыре категории:

-межблочные, обеспечивающие взаимодействие компонентов на уровне прибора, автономного устройства, блока, стойки, шкафа:

-внутриблочные, обеспечивающие взаимодействие на уровне плат, субблоков;

-внутриплатные, обеспечивающие взаимосвязь между интегральными схемами (СИС, БИС, СБИС) на печатной плате;

-внутрикорпусные, обеспечивающие взаимодействие компонентов внутри СБИС. Межблочное сопряжение реализуется на уровне следующих конструктивных средств: ко-

аксиального и оптоволоконного кабеля; многожильного плоского кабеля (шлейфа); многожильного кабеля на основе витой пары проводов. Внутриблочное сопряжение печатных плат, субблоков выполняется печатным способом или накруткой витой парой проводов внутри блока, стойки, шкафа. Ряд интерфейсов может быть реализован комбинацией внутриблочного и межблочного исполнений. Внутриплатное сопряжение реализуется печатным способом, внутрикорпусное — методами микроэлектронной технологии.

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ

Составными физическими элементами связей интерфейса являются электрические це,пи называемые линиями интерфейса.

Часть линий, сгруппированных по функциональному назначению, называется шиной, а вся совокупность линий — магистралью. В системе шин интерфейсов условно можно выделить две магистрали: информационного канала и управления информационным каналом.

По информационной магистрали передаются коды данных, адресов, команд и состояний устройств. Аналогичные наименования присваиваются соответствующим шинам интерфейса.

5

Коды данных представляют информацию о процессах, протекающих в ВС. Обычно в машинных интерфейсах используется двоичное кодирование в формате машинного кода. Линии ШД обычно нумеруются DATXX, где ХХ – двоичный вес линии. Т.е. по линии DAT00 передается младший разряд машинного слова, по линии DAT01 – разряд с весом 2**1 и т.д.

Коды адресов предназначены для выборки в магистрали устройств, узлов устройства, ячеек памяти. Обычно для адресации используется позиционный двоичный код(двоичный номер объекта), однако нередко применяется и кодирование, при котором каждому устройству выделяется отдельная линия адреса

Коды команд используются для управления функционированием устройств и обеспечения сопряжения между ним.и По функциональному назначению различают адресные команды управления обменом информации между устройствами, команды изменения состояния и режимов работы. К наиболее распространенным командам относятся: «Чтение», «Запись», «Конец передачи», «Запуск».

Коды состояния представляют собой сообщения, описывающие состояния устройств со- пряжения. Коды формируются в ответ на действия команд или являются отображением состояний функционирования устройства, таких как «Занятость устройства», «Наличие ошибки», «Готовность устройства» к приему или передаче информации и т. п.

Магистраль управления информационным каналом по своему функциональному на-

значению делится на ряд шин:

-управления обменом,

-передачи управления,

-прерывания,

-специальных управляющих сигналов.

Шина управления обменом включает в себя линии синхронизации передачи информации. В зависимости от принятого принципа обмена (асинхронного, синхронного) число линий может изменяться от одной до трех. Асинхронная передача происходит при условии подтверждения приемником готовности к приему и завершается подтверждением о приеме данных. При син-

хронной передаче темп выдачи и приема данных задается регулярной последовательностью сигналов.

Шина передачи управлениявыполняет операции приоритетного занятия магистрали информационного канала. Наличие этой шины определяется тем, что взаимодействие в большинстве интерфейсов выполняется по принципу«ведущий-ведомый» («задатчикисполнитель»), при котором «ведущее» устройство может брать управление шиной на себя в определенные моменты времени. При наличии в системе нескольких устройств, способных выполнять функции «ведущего», возникает проблема приоритетного распределения ресурсов шины (арбитража). Состав и конфигурация линий этой шины зависят от структуры управления интерфейсом. Различают децентрализованную и централизованную структуры. В интерфейсах, предназначенных для объединения только двух устройств(соединение типа «точкаточка»), шина передачи управления отсутствует.

Шина прерывания применяется в основном в машинных интерфейсах ЭВМ и программномодульных систем. Основная ее функция — идентификация устройства, запрашивающего сеанс обмена информацией. Идентификация состоит в определении контроллером(процессором) исходной информации о запрашиваемом устройстве. В качестве информации об устройстве используется адрес источника прерывания либо адрес программы обслуживания прерывания (вектор прерывания).

Шина специальных управляющих сигналов включает в себя линии, предназначенные для обеспечения работоспособности и повышения надежности устройств интерфейса. К этим линиям относятся: линии питания, контроля источника питания, тактирующих импульсов, защиты памяти, общего сброса, контроля информации и т. п.

6

К основным функциям интерфейса относятся:

-арбитраж информационного канала;

-синхронизация обмена информацией;

-обмен и преобразование формы представления информации;

-буферное хранение информации(буферирование может быть, а может и не быть).

Организация интерфейсов

Организация интерфейсов определяется способами передачи информации (параллель- ной или последовательной, асинхронной или синхронной), соединения устройств и использования линий.

Последовательная и параллельная передача информации. Цифровые сообщения могут передаваться в последовательной и параллельно-последовательной форме.

Впоследовательном интерфейсе передача данных осуществляется всего по одной линии, хотя общее число линий может быть и больше. В этом случае по дополнительным линиям передаются сигналы синхронизации и управления. Интерфейсы последовательного типа характеризуются относительно небольшими скоростями передачи и низкой стоимостью сети связи. Они могут применяться для подключения низкоскоростных ПУ, расположенных на значительных расстояниях от центрального ядра ЭВМ.

Впараллельном интерфейсе передача сообщения выполняется последовательными блоками, содержащими m бит.

Каждый блок передается одновременно поm линиям; величина m называется шириной интерфейса и обычно соответствует или кратна байту.

Наиболее распространены параллельные интерфейсы, в которых m=8 или m=16.

В	параллельных интерфейсах вводят
дополнительную линию стробирования.
Синхронный		обмен	используется		для
обмена	данными		между		устройст,
имеющими	равные	скоростные		характеристики
(“источник”	не волнует, получил			ли «приемник”

информацию после того, как “источник” ее передал.)

При асинхронном обмене приемное устройство запрашивает данные по одной линии (Запрос данных - ЗпД) и извещается о наличии данных со стороны передающего устройства по другой линии (Строб). Таким образом, реализация асинхронного обмена основана на принципе обратной связи, которая может быть однопроводной и двухпроводной.

Аналогично с помощью сигнала синхронизации реализуется синхронная передачав параллельном интерфейсе. В качестве сигнала синхронизации используется стробирующий сигнал. Очередной блок информации передается только после того, как предыдущий блок принят, зафиксирован и распознан в приемнике, т.е. по прошествии определенного временного интервала.

Параллельный порт.

Поскольку параллельный порт в IBM PC-совместимом компьютере используется обычно для подключения принтера, то его часто называют принтер портом. Компьютер работает максимум с тремя параллельными портами, которые имеют логические имена LPT1, LPT2 и LPT3. В адресном пространстве компьютера резервируются базовые адреса этих портов: 3BCh, 378h и 278h. Первый адрес обычно используется, если порт находится, например, на плате графи-

ческого адаптера Hercules или EGA. На плате Multi I/O Card адрес LPT1 – 378h, а LPT2 – 278h.

Для порта LPT1 предусмотрено аппаратное прерываниеIRQ7, а для LPT2 – IRQ5, хотя на практике они используются очень редко. Установка базовых адресов портов и возможность использования прерываний настраиваются установкой перемычек(jumpers) на плате, описание которых приведено обычно в технической документации для конкретного адаптера.

BIOS поддерживает до четырех (иногда до трех) LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом — прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с устройствами по интерфейсу Centromcs. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа(по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициализацию интерфейса и устройства, а также опрос состояния устройства.

7

Сначала интерфейс Centronics был конструктивно реализован на нескольких ТТЛ микросхемах. Именно на них в этом случае выполняется декодирование адреса, промежуточное хранение и инвертирование отдельных сигналов. Интерфейс Centronics использует электрические сигналы ТТЛ уровня(+5В и 0В). Затем широкое распространение получили адаптеры, в которых практически все функции отдельных ТТЛ микросхем объединены в одной БИС типа 82C11, выполненной по КМОП технологии (уровни сигналов по-прежнему ТТЛ). Теперь на многофункциональных картах все микросхемы портов и адаптеров“спрятаны” в одной или двух СБИС.

Начиная с базового адреса, каждый порт имеет в адресном пространстве три адреса. При этом первый адрес соответствует регистру данных, посылаемых от компьютера к устройству. Чтение установленных битов данных можно осуществить по тому же адресу. Физически чтение данных происходит через специальный буфер данных. Следующий адрес (базовый плюс 1) позволяет читать регистр статуса адаптера(расположенный в устройстве) через буферную микросхему. В регистре статуса биты 3-7 позволяют определить состояние некоторых сигналов интерфейса Centronics:

бит 3 = 0: Error бит 4 = 1: Select

бит 5 = 1: Paper out бит 6 = 0: Acknowledge бит 7 = 0: Busy

Чтение регистра статуса имеет смысл при передаче данных на принтер для определения состояния принтера и процесса передачи данных.

Адрес третьего порта (базовый плюс 2) соответствует регистру управления интерфейса.

Стандарт IEEE 1284-1994.

Стандарт на параллельный интерфейс ШЕЕ1284, принятый в 1994 году, определяет термины SPP, ЕРР и ЕСР. Стандарт определяет 5 режимов обмена данными, метод согласования режима, физический и электрический интерфейсы. Согласно IEEE 1284, возможны следующие режимы обмена данными через параллельный порт:

-Compatibility Mode — однонаправленный (вывод) по протоколу Centromcs. Этот режим соответствует стандартному (традиционному) порту SPP.

-Nibble Mode — ввод байта в два цикла (по 4 бита), используя для приема линии состояния. Этот режим обмена может использоваться на любых адаптерах.

-Byte Mode — ввод байта целиком, используя для приема линии данных. Этот режим работает только на портах, допускающих чтение выходных данных(Bi-Directi'onal или PS/2 Type 1).

-ЕРР (Enhanced Parallel Port) Mode — двунаправленный обмен данными, при котором управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно во время цикла обращения к порту (чтения или записи в порт). Эффективен при работе с устройствами внешней памяти, адаптерами локальных сетей.

-ЕСР (Extended Capability Port) Mode — двунаправленный обмен данными с возможностью аппаратного сжатия данных по методуRLE (Run Length Encoding) и использования FIFOбуферов и DMA. Управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно. Эффективен для принтеров и сканеров.

В современных АТ-машинах с LPT-портом на системной плате режим портаSPP, ЕРР, ЕСР или их комбинация задается в BIOS Setup. Режим Compatibility Mode, как это и следует из его названия, полностью соответствует описанному стандартному порту SPP.

Физический и электрический интерфейс.

Стандарт IEEE 1284 определяет физические характеристики приемников и передатчиков сигналов. IEEE 1284 определяет два уровня интерфейсной совместимости. Первый уровень (Level I) определен для устройств, не претендующих на высокоскоростные режимы обмена, но использующих возможности смены направления передачи данных. Второй уровень (Level II)

определен для устройств, работающих в расширенных режимах, с высокими скоростями и длинными кабелями.

Стандарт IEEE 1284 определяет и три типа используемых разъемов. Типы A (DB-25) и В (Centromcs-36) используются в традиционных кабелях подключения принтера, тип С — новый

8

малогабаритный 36-контактный разъем.

Интерфейсные кабели, традиционно используемые для подключения принтеров, обычно имеют от 18 до 25 проводников, в зависимости от числа проводников цепиGND. Эти проводники могут быть как перевитыми, так и нет. К экранированию кабеля жестких требований не предъявлялось. Такие кабели вряд ли будут надежно работать на скорости передачи2 Мбайт/с и при длине более 2 метра. Стандарт IEEE 1284 регламентирует и свойства кабелей.

-Все сигнальные линии должны быть перевитыми с отдельными обратными(общими) проводами.

-Каждая пара должна иметь импеданс 62(±)6 Ом в частотном диапазоне 16 МГц. -Уровень перекрестных помех между парами не должен превышать 10%.

-Кабель должен иметь экран(фольгу), покрывающий не менее 85% внешней поверхности. На концах кабеля экран должен быть окольцован и соединен с контактом разъема.

Управление параллельным портом разделяется на два этапа— предварительное конфигурирование (Setup) аппаратных средств порта и текущее(оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным ПО. Оперативное переключение возможно только в пределах режимов, разрешенных при конфигурировании. Способ и возможности конфигурирования LPT-портов зависят от его исполнения и местоположения. Порт, расположенный на плате расширения (обычно на мультикарте), устанавливаемой в слот ISA или ISA+VLB, обычно конфигурируется джамперами на самой плате. Порт, расположенный на системной плате, обычно конфигурируется через BIOS Setup.

Конфигурированию подлежат следующие параметры:

-Базовый адрес, который может иметь значение 3BCh, 378h и 278h. При инициализации BIOS проверяет наличие портов по адресам именно в этом порядке, соответственнои, присваивает обнаруженным портам логические имена LPT1, LPT2, LPT3. .Адрес 3BCh имеет адаптер порта, расположенный на плате MDA или HGC. Большинство портов по умолчанию конфигурируется на адрес 378h и может переключаться на 278h.

-Используемая линия запроса прерывания, для LPT1 обычно используется IRQ7, для LPT2 - IRQ5. Во многих “настольных” применениях прерывания от принтера не используются, и этот дефицитный ресурс PC можно сэкономить. Однако при использовании скоростных режимов ЕСР (или Fast Centronics) работа по прерываниям может заметно повысить производительность и снизить загрузку процессора.

-Использование канала DMA для режимов ЕСР и Fast Centromcs — разрешение и номер канала DMA.

Режим работы порта может быть задан в следующих вариантах:

-SPP — порт работает только в стандартном однонаправленном програмуправляемом режиме.

-PS/2, он же Bi-Directional — отличается от SPP возможностью реверса канала (с помощью установки CR.5=1).

-Fast Centromcs — аппаратное формирование протоколаCentromcs с использованием FIFO-буфера и, возможно, DMA.

Подсоединение кабеля к адаптеру параллельного интерфейса производится через25контактный разъём типаD-shell (DB-25) (таблица 1).Распределение сигналов по контактам обоих разъемов показано в таблице 2. Вообще говоря, для простой передачи данных на принтер требуются не все сигналы определенные стандартомCentronics. Для того чтобы обеспечить функционирование интерфейса, достаточно использовать только 8 бит данных (D0-D7), строб сигнал (Data Strobe) и сигнал занятости (Busy). Теперь несколько слов о тех сигналах, которые обычно используются.

Data Strobe. Когда компьютер посылает данные на устройство, он в течение 5 мкс должен активировать этот сигнал(низкий уровень). Этим устройству сообщается о том, что данные на соответствующих шинах готовы.

Data 0-7. По этим 8 сигнальным линиям данные передаются от компьютера к устройству. После установления сигнала Data Strobe устройство читает эту информацию.

Acknowledge. Если устройство приняло выставленные компьютером данные, то оно в подтверждение в течение приблизительно 10 мкс удерживает эту линию в активном состоянии (низкий уровень).

Busy. Если устройство не может принять данные, то сигнал активизируется(высокий уровень). Это может произойти, например, в следующих случаях: при инициализации устройства, если устройство находится в состоянии off-line, при появлении внутренней ошибки.

9

Примечание: Порты расширенных стандартов позволяют производить чтение с внешних устройств по линиям данных D0-D7. Для включения режима чтения необходимо установить в 1 бит 5 регистра управления интерфейсом (третий порт, базовый адрес плюс 2).

Таблица 1. Сигналы параллельного интерфейса (разъем DB25).

Контакт	Направление	Сигнал
1	Выход	Data Strobe
2	Выход	Data0
3	Выход	Data1
4	Выход	Data2
5	Выход	Data3
6	Выход	Data4
7	Выход	Data5
8	Выход	Data6
9	Выход	Data7
10	Вход	Acknowledge
11	Вход	Busy
12	Вход	Paper Out
13	Вход	Select
14	Выход	Auto feed
15	Вход	Error
16	Выход	Init
17	Выход	Select Input
18-25	-	Ground

Таблица 2. Сигналы параллельного интерфейса (разъем Centronics)

Контакт	Направление	Сигнал
1	Вход	Data Strobe
2	Вход	Data0
3	Вход	Data1
4	Вход	Data2
5	Вход	Data3
6	Вход	Data4
7	Вход	Data5
8	Вход	Data6
9	Вход	Data7
10	Выход	Acknowledge
11	Выход	Busy
12	Выход	Paper Out
13	Выход	Select
14	Вход	Auto feed
15	-	No connect
16	-	Gnd
17	-	Shassis Gnd
18	-	+5 V
19-30	-	Gnd
31	Вход	Init
32	Выход	Error
33	-	Gnd
34	-	Clock
35	Вход	Test
36	Вход	Select Input

Последовательные порты ПЭВМ.Интерфейс RS-232C.

Последовательная передача данных

Микропроцессорная система без средств ввода и вывода оказывается бесполезной. Ха-

10