Интерфейс – это совокупность средств сопряжения и связи (на механическом и логическом уровнях), обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. Механический уровень: число проводов, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов и т.п. Логический уровень: сигналы, их длительность, полярность, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия.
Внутренние интерфейсы системной платы
Внутренний интерфейс – это система связи и сопряжения узлов и блоков компьютера между собой. Представляет собой совокупность электрических линий связи, схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.
Способы подключения устройств к системной шине
Разъем используется для системных устройств, обычно встроен в материнскую плату. Устройство, подключенное к разъему, с точки зрения архитектуры является жизненно необходимым для работы ПК. Системная шина также имеет разъемы на материнской плате для подключения контроллеров. Наиболее распространенными являются PCI, AGP и PCI-Express. Используя разъем, устройство подключается непосредственно к системной шине.
Порт представляет собой аналог разъема с тем отличием, что он предназначен для подключения внешних устройств, не соединяющихся напрямую с материнской платой. Работу устройств, подключенных посредством порта, обычно контролирует операционная система. Различают следующие виды портов:
••параллельные порты, в которых данные передаются параллельными блоками (LPT);
•• последовательные порты, в которых данные передаются последовательно друг за другом (COM);
•• последовательно-параллельные порты, в которых данные передаются последовательно, но параллельными блоками (USB).
Контроллер обеспечивает сопряжение внешнего устройства и системной платы. Контроллеры бывают либо интегрированными (встроенными) в материнскую плату (контроллер клавиатуры, жесткого диска и т.д.), либо выполняются в виде отдельной платы, вставляющейся в разъем на материнской плате, в этом случае контроллер называют адаптером (видеоадаптер, сетевой адаптер и т.д.).
Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI
Интерфейсом накопителей называется набор электроники, обеспечивающий обмен информацией между контроллером устройства (кеш-буфером) и компьютером. Интерфейсы устройств связывают устройство с контроллером, подключенным к какой-либо системной шине или интерфейсу передачи данных.
В настоящее время в настольных ПК IBM-PC, чаще других, используются две разновидности интерфейсов ATAPI – AT Attachment Packet Interface (Integrated Drive Electronics – IDE; Enhanced Integrated Drive Electronics – EIDE) и SCSI (Small Computers System Interface).
Интерфейс IDE
Семейство интерфейсов накопителей IDE (Integrated Drive Electronics) пришло на смену интерфейсам ST506 и ESDI, использовавшимся для подключения жестких дисков к соответствующим контроллерам. В IDE впервые введена стандартная шина для обмена с контроллером за счет использования совмещенной с диском специальной электроники для управления диском и этой шиной (отсюда и название интерфейса). В результате параметры диска (число головок/дорожек/секторов) для устройств IDE уже имеют некий абстрактный смысл, непосредственно не связанный с физическими параметрами накопителя. Трансляцию логических параметров в физические и осуществляет электроника диска. В качестве синонима интерфейса IDE применяется термин ATA (AT Attachment).
Интерфейс EIDE имеет первичный и вторичный каналы,
к каждому из которых можно подключить два устройства, т.е. всего их может быть четыре. Это может быть жесткий диск, CD-ROM или переключатель дисков. В будущем возможна будет установка ленточного накопителя с разъемом EIDE, но
к нему потребуется специальное программное обеспечение. Два устройства на одном канале EIDE должны поочередно
взаимодействовать с шиной. Если на одном канале находятся жесткий диск и CD-ROM, жесткий диск вынужден ждать, пока доступ к CD- ROM будет завершен. Поскольку CD-ROM
– устройство относительно медленное, производительность падает. Поэтому эффективнее подключать CD-ROM ко вторичному каналу, а жесткий диск – к первичному (рис. 15). Первичный и вторичный каналы работают относительно независимо друг от друга (с помощью управляющей микросхемы EIDE).
 |
Рисунок 15 — Интерфейс EIDE
Физически интерфейс IDE реализован при помощи плоского 40- жильного кабеля, на котором могут быть разъемы для подключения одного или двух устройств. Общая длина кабеля не должна превышать 45 см, причем между разъемами должно быть расстояние не менее 15 см.
Существует несколько разновидностей интерфейса IDE, совместимых снизу вверх друг с другом. Одно из последних достижений в этой области – интерфейсы Ultra ATA/66 и Ultra ATA/100, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью
66 МВ/сек и 100 МВ/сек соответственно. Периферийные шины используются в основном для внешних запоминающих устройств. Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) – интерфейс устройств со встроенным контроллером. Поддерживает несколько способов обмена.
SATA (Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. Для подключения используется 8-pin разъем. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA). Стандарт SATA (SATA150) обеспечивал пропускную способность равную 150 МБ/с (1,2 Гбит/с). SATA 2 (SATA300). Стандарт SATA 2 увеличивал пропускную способность вдвое, до 300 МБ/с (2,4 Гбит/с), и позволяет работать на частоте 3 ГГц. Стандартны SATA и SATA 2 совместимы между собой, однако для некоторых моделей необходимо вручную устанавливать режимы, переставляя джамперы. SATA 3, хотя по требованию спецификаций правильно называть SATA 6Gb/s. Этот стандарт в двое увеличил скорость передачи данных до 6 Гбит/с (600 МБ/с). Также к положительным нововведениям относится функция программного управления NCQ и команды для непрерывной передачи данных для процесса с высоким приоритетом.
Читайте также: Вольво хс90 давление в шинах зимой
Интерфейс SCSI
К шине SCSI можно подключить до 7 устройств, а к шине Wide SCSI – до 15 устройств. В обычной среде производительность одного жесткого диска не очень отличается от производительности интерфейса SCSI. Преимущество SCSI состоит скорее в том, что несколько устройств могут пользоваться шиной одновременно, освобождая ее, когда она не требуется.
Рисунок 16 — Интерфейс SCSI
Интерфейс SCSI (рис. 16) был разработан в конце 1970-х го-дов организацией Shugart Associates. Интерфейс SCSI является параллельным. К шине одновременно может быть подключено до восьми устройств, включая основной контроллер SCSI (или хост- адаптер). Контроллер SCSI является по сути самостоятельным процессором и имеет свою собственную BIOS (которая иногда может размещаться в BIOS материнской платы). Он выполняет все операции по обслуживанию и управлению шиной SCSI, освобождая от этого центральный процессор.
Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) является стандартным интерфейсом для подключения приводов компакт- дисков, звуковых плат и внешних устройств массовой памяти. Спецификацией SCSI предусматривается параллельная передача данных по 8, 16 или 32 линиям данных. Структура SCSI, по существу, является магистральной, хотя устройства
включаются в нее по принципу последовательной цепочки. Каждое SCSI-устройство имеет два разъема – один входной, а другой выходной. Все устройства объединяются в последовательную цепочку, один конец которой подключается к контроллеру интерфейса. Все устройства работают независимо и могут обмениваться данными как с компьютером, так и друг с другом. К шине SCSI можно подключить до 8 устройств, включая основной контроллер SCSI (хост-адаптер). Контроллер SCSI является, по сути, самостоятельным процессором и имеет свою собственную BIOS. К шине Wide SCSI подключается до 15 устройств.
Порядок выполнения
1. Изучить внутренний интерфейс системной платы. Разобраться, какие способы подключения устройств к системной шине используются на ПК.
2. Определить, какие типы разъемов есть на материнской плате целевого компьютера.
3. Дать характеристику периферийных устройств целевого компьютера.
4. Подключить жесткий диск к системной плате.
5. Подключить CD-ROM к системной плате.
6. Сделать выводы о наличии и назначении внешних устройств ПК.
Содержание отчета
2. Цель лабораторной работы.
3. Заполнить таблицу 25 «Внешние устройства ПК».
Таблица 25-Внешние устройства ПК
| Внешние устройства ПК | Основные характеристики внешних устройств | Типы разъемов на материнской плате |
| 1 | 2 | 3 |
Контрольные вопросы
1. Назовите виды интерфейсов для ПК.
2. Скажите, какие параллельные и последовательные порты существуют?
3. Перечислите интерфейсы накопителей.
4. Дайте сравнительную характеристику интерфейса IDE.
5. Скажите, развитием какого интерфейса является интерфейс SATA.
6. Дайте сравнительную характеристику шины SCSI.
7. Сделайте выводы о наличии и назначении основных устройств ПК, как они взаимосвязаны.
Практическая работа 8
Тема: Программирование арифметических и логических команд
Цель: изучить основные машинные операции для реализации простых вычислений.
Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать
![03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/mjiJutISb6U/0.jpg)
Системной шины для подключения устройств
Шиной называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК.
Шина имеет места для подключения внешних устройств — слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
по функциональному назначению:
- системная шина (ЦПУ и чипсеты)
- шина кэш-памяти (ЦПУ и кэш)
- шина памяти (ЦПУ и ОЗУ)
- шины ввода-вывода
- локальные — скоростная шина, для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеокартой, сетевой картой и т.д.) и системной шиной (PCI)
- стандартная шина — для подключения более медленных устройств (ISA, USB)
по способу передачи данных
- параллельно (все биты передаются одновременно, каждый по своему проводу)
- последовательно (биты передаются один за другим по одному проводу)
- системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Cipset для пересылки информации к CPU и обратно (см. также рис. 1);
- шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью (см. также рис. 1);
- шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;
- шины ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные.
- линии для обмена данными (шина данных);
- линии для адресации данных (шина адреса);
- линии управления данными (шина управления);
- контролер шины.
- GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц;
- EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
📹 Видео
Другие устройства в диспетчере устройств как убрать Windows 11.Неизвестное устройство.PCI-контроллерСкачать
Установка этого устройства запрещена на основании системной политики Windows 10Скачать
Системная шина процессораСкачать
❓ Неизвестное устройство в Windows. Как решить проблему?Скачать
Виброколонка Adin 26w Когда с соседями не договориться.Скачать
Датчики давления в колеса и на экран магнитолы!Скачать
В чем отличие SLIMTEC TPMS X5 датчиков давления в шинах для установки снаружи колеса от NoName TPMSСкачать
Система Windows не смогла найти драйверы. Что делать?Скачать
Шаг 3. Загрузка и настройка микропрограммыСкачать
Как привязать новый датчик контроля давления в шине TPMSСкачать
Блоки питания 48V - для магнитной трековой системы Infinity - prohouse.com.uaСкачать
Датчики давления в шинах TPMS / Система прописывается САМА!Скачать
USB TPMS Android Система контроля давления и температуры в шинах УСТАНОВКА (ОБЗОР) И все о нихСкачать
GAS GS8 КРАШ-ТЕСТ😱Скачать
TPMS. Система контроля давления в шинах. Установка и настройка на Android.Скачать
Трековая система освещенияСкачать
Для устройства не установлены драйверы КОД 28Скачать
Сторонняя система контроля давления в шинах TPMS. Подключение к магнитоле TEYES CC3Скачать
Характеристики шин:
1. разрядность — число параллельных проводников, входящих в нее (64)
2. пропускная способность — количество байт информации, передаваемых по шине за секунду (тактовая частота * разрядность).
Стандарты шин ПК
Несомненное преимущество ПК — открытая архитектура, позволяющая в широких пределах изменять конфигурацию компьютера, адаптируя его для решения определенных задач. Принцип совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК.
Интерфейс (сопряжение) — совокупность характеристики устройства, определяющих организацию обмена информацией между ним и ЦПУ (электрические, временные параметры, протокол обмена данными, конструктивные особенности).
Выделяют внутренние и внешние интерфейсы.
1. Внутренние интерфейсы расположены в корпусе ПК используются для подключения плат расширения и устройств к системной плате:
Видео:Код 28 — для устройства не установлены драйверы в Windows 10 и Windows 7 (решение)Скачать
Шины персонального компьютера
Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК. Шины предназначены для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом. На рис. 1 дана структура шины.
Шина имеет места для подключения внешних устройств – слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.
Читайте также: Для чего перегородки в шины
Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:
Локальная шина ввода/вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной под управлением CPU. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI. Для ускорения ввода/вывода видеоданных и повышения производительности ПК при обработке трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP (Accelerated Graphics Port).
Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов, старых звуковых карт). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время – шина USB.
Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовывать важнейшие ее свойства – возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними. Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:
Контроллер шины осуществляет управление процессором обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо в виде совместимого набора микросхем – Chipset.
Шина данных обеспечивает обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью RAM. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК. Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, с CPU 80386 и 80486 – 32-разрядную, а компьютеры с CPU семейства Pentium – 64-разрядную шину данных.
Шина адреса служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными. Каждый компонент ПК, каждый регистр ввода/вывода и ячейка RAM имеют свой адрес и входят в общее адресное пространство ПК. По шине адреса передается идентификационный код (адрес) отправителя и (или) получателя данных.
Для ускорения обмена данными используется устройство промежуточного хранения данных – оперативная память – RAM. При этом решающую роль играет объем данных, которые могут временно храниться в ней. Объем зависит от разрядности адресной шины (числа линий) и тем самым от максимально возможного числа адресов, генерируемых процессором на адресной шине, т.е. от количества ячеек RAM, которым может быть присвоен адрес. Количество ячеек RAM не должно превышать 2 n , где n – разрядность адресной шины. В противном случае часть ячеек не будет использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.
В двоичной системе счисления максимально адресуемый объем памяти равен 2 n , где n – число линий шины адреса.
Процессор 8088, например, имел 20 адресных линий и мог, таким образом, адресовать память объемом 1 Мбайт (2 20 =1 048 576 байт=1024 Кбайт). В ПК с процессором 80286 разрядность адресной шины была увеличена до 24 бит, а процессоры 80486, Pentium, Pentium MMX и Pentium II имеют уже 32-разрядную шину адреса, с помощью которой можно адресовать 4 Гбайт памяти.
Шина управления передает ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждения приема данных, аппаратного прерывания, управления и других, чтобы обеспечить передачу данных.
Основные характеристики шины
Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее. Первая шина ISA для IBM PC была восьмиразрядной, т.е. по ней можно было одновременно передавать 8 бит. Системные шины современных ПК, например, Pentium IV – 64-разрядные.
Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду.
При расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в два раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в два (режим 2 х ) или четыре (режим 4 х ) раза, что эквивалентно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее число раз (до 133 и 266 МГц соответственно).
Внешние устройства к шинам подключается посредством интерфейса (Interface – сопряжение), представляющего собой совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором.
К числу таких характеристик относятся электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. Обмен данными между компонентами ПК возможен, только если интерфейсы этих компоненты совместимы.
Стандарты шин ПК
Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры. Кроме того, гибкость и унификация системы достигаются за счет введения промежуточных стандартных интерфейсов, таких как интерфейсы необходимы для работы наиболее важных периферийных устройств ввода и вывода.
Читайте также: Наружный датчик давления в шинах
Системная шина предназначена для обмена информацией между CPU, памятью и другими устройствами, входящими в систему. К системным шинам относятся:
Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК. В табл. 2 представлены характеристики некоторых шин ввода/вывода.
Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, однако и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. В начале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключить дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM – к шине IEEE 1394. Однако наличие огромного парка ПК с шиной ISA будет востребована еще на протяжении некоторого времени.
Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направлении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.
Таблица 2. Характеристики шин ввода/вывода
Шина Разрядность, бит Тактовая частота, МГц Пропускная способность, Мбайт/с ISA 8-разрядная 08 8,33 0008,33 ISA 16-разрядная 16 8,33 0016,6 EISA 32 8,33 0033,3 VLB 32 33 0132,3 PCI 32 33 0132,3 PCI 2.1 64-разрядная 64 66 0528,3 AGP (1 x ) 32 66 0262,6 AGP (2 x ) 32 66х2 0528,3 AGP (4 x ) 32 66х2 1056,6 Шина VESA, или VLB, предназначена для связи CPU с быстрыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными.
Шина PCI была разработана фирмой Intel для процессора Pentium и представляет собой совершено новую шину. Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных
материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода.
Шина AGP – высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (3D-акселератор) с системой памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот.
Шина USB была разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft для подключения периферийных устройств вне корпуса PC. Скорость обмена информацией по шине USB составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Все периферийные устройства должны быть оборудованы разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный выносной блок, называемый USB-хабом, или концентратором, с помощью которого к ПК можно подключить до 127 периферийных устройств. Архитектура шины USB представлена на рис. 4.
Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной особенностью шины SCSI является то, что она представляет собой кабельный шлейф. С шинами PC (ISA или PCI) шина SCSI связана через хост-адаптер (Host Adapter). Каждое устройство, подключенное к шине SCSI, может инициировать обмен с другими устройством.
Шина IEEE 1394 – это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между
ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбайт/с, работать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI.
Подключить к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройств, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой. В настоящее время уже выпускаются адаптеры IEEE 1394 для шины PCI.
