Інтерфейси вводу-виводу
Лекція32
Тема:Інтерфейси вводу-виводу.
Мета: Ознайомитися з основними шинами материнської плати.
План заняття:
1. Шина PCI.
2. PCI Express.
3. Шина AGP.
4. Шина USB.
5. IEEE1394 (FireWire).
1. ШИНА PCI
Шину РСІ (Peripheral Component Interface - інтерфейс периферійних компонентів) розробила фірма Intel з участю ряду інших фірм у 1993 р. для нового високопродуктивного процесора Pentium.
Шина PCI постійно вдосконалювалась, створювались нові стандарти. Види шини PCI:
- PCI;
- PCI 2.2;
- PCI-X (X означає eXtended - розширений);
- PCI Express.
Основний принцип, покладений в основу шини РСІ, - застосування мостів (Bridges), що здійснюють зв'язок між шиною РСІ й іншими шинами. Важливою особливістю шини РСІ є і те, що в ній замість каналів DMA реалізовано ефективніший режим керування шиною (Bus Mastering), що передбачає здатність зовнішнього пристрою під час пересилання даних керувати шиною (без участі процесора). Під час передавання інформації пристрій, який підтримує Bus Mastering, захоплює шину і стає головним. За такого підходу центральний процесор звільняється для виконання інших задач, поки передаються дані. Це особливо важливо для багатозадачних операційних систем типу Windows і Unix.
2. PCI EXPRESS
Стандарт РСІ Express, розроблений фірмою Intel на заміну стандарту РСІ 2.2,
припускає заміну рівнобіжної поділюваної структури шини РСІ послідовним з'єднанням пристроїв з використанням комутаторів (switches). Інша назва цього стандарту- 3GI (3rd Generation Input/Output - третє покоління введення-виведення). Пропускна здатність шини РСІ Express в одному напрямі становить 2,5 Гбіт/с з перспективою збільшення до 10 Гбіт/с. Стандарт РСІ Express у майбутньому має замінити стандарти РСІ, РСІ-Х, AGP. Однак стандарт РСІ Express сумісний з цими стандартами і, ймовірно, довго буде використовуватися з ними спільно, оскільки тепер випускаються і продовжуватимуть випускатися багато карт за стандартами РСІ, РСІ-Х і AGP.
3. ШИНА AGP.
Незважаючи на велику швидкість шини РСІ, її можливостей стає недостатньо
в умовах зростаючого навантаження на відеосистему (відеокарту і монітор),
оскільки реалізація тривимірної графіки і відеоданих потребують передавання великих обсягів даних між монітором, процесором і оперативною пам'яттю.
Стандарт на шину AGP (Accelerated Graphics Port - прискорений графічний порт) - канал передавання даних між відеокартою і RAM фірма Intel у 1997 р. розробила на основі стандарту РСІ. Цей стандарт призначено для прискорення виведення даних на відеокарту і підвищення продуктивності комп'ютера у процесі оброблення тривимірних зображень без установлення спеціалізованих дорогих відеокарт.
Оскільки шина AGP 32-розрядна і її тактова частота дорівнює тактовій частоті системної шини, то в стандартному режимі її пропускна здатність 266 Мбайт/с у два рази перевищує пропускну здатність шини РСІ.
Для підвищення пропускної здатності шини розроблено режим AGPX2, у якому дані передаються в два рази швидше (532 Мбайт/с). Це досягається за рахунок збільшення тактової частоти відеопроцесора в два рази і можливості керувати зчитуванням-записуванням даних по фронтах і зрізах тактових імпульсів, що дозволяє виконувати дві операції за один такт роботи шини AGP.
У 1998 р. корпорація Intel розробила нову специфікацію (AGP 2.0) стандарту AGP. Швидкість передавання даних (у режимі Х4) була збільшена ще в два рази порівняно з режимом Х2 і досягла 1064 Мбайт/с. Це більше від пропускної здатності 64-розрядної системної шини, що працює на частотах 66 і 100 МГц. Результатом подальшого розвитку стандарту AGP є режим AGP8X (специфікація AGP 3.0), у якому пропускна здатність збільшилася до 2 Гбайт/с.
4. ШИНА USB.
Специфікація послідовної універсальної шини USB (Universal Serial Bus), розроблена в 1995 p. для підключення низькошвидкісних зовнішніх пристроїв
типу клавіатури і "мишки", забезпечувала швидкість обміну даними 1,5 Мбіт/с
з довжиною кабелю до З м. Пізніше було прийнято специфікацію USB 1.1, за якою швидкість передавання збільшилась до 12 Мбіт/с, а максимальна довжина кабелю - до 5 м. У новій версії специфікації USB-USB 2.0, названій також високошвидкісною USB (High Speed USB), швидкості обміну даними по шині становлять 1,5 Мбіт/с (low speed - низька швидкість), 12 Мбіт/с {full speed - повна швидкість) і 480 Мбіт/с (high speed - висока швидкість). Специфікація USB 2.0 підтримує зворотну сумісність зі специфікацією USB 1.1. Висока швидкість передавання даних дозволяє підключати до комп'ютера по інтерфейсу USB принтери, сканери й зовнішні пристрої пам'яті, а також обмінюватися даними між комп'ютерами.
Переваги USB шини:
1)Можна підключати пристрої до ПК без його вимкнення.
2) Здійснюється автоматична настройка пристрою.
3)Можна підключити до 127 пристроїв через відповідні концентратори чи перехідники.
На даний час можна виділити такі види USB:
USB 1.1 (12Mbps);
USB 2.0 (480Mbps);
USB 3.0 (5Gbps).
5. IEEE1394 (FIREWIRE).
Технологію FireWire ("вогнепровід") розробила фірма Apple для підключення до комп'ютера високошвидкісних периферійних пристроїв (жорстких дисків і цифрових відеокамер) на заміну інтерфейсу SCSI. У1995 р. цю технологію затвердив як специфікацію шини IEEE 1394 Інститут інженерів з електротехніки й електроніки в США. У 2000 р. як доповнення до специфікації IEEE 1394 випущено специфікацію IEEE 1394а, у якій уточнено й удосконалено деякі розділи. Розробленням специфікацій IEEE 1394 і ліцензуванням продуктів згідно з цією специфікацією займається Торговельна асоціація 1394 - 1394 ТА (1394 Trade Association).
Спочатку шина IEEE 1394 підтримувала швидкості обміну даними 100,200 та 400 Мбіт/с (цей стандарт називають також FireWire 400, а режими з різними швидкостями - S100, S200 й S400). Чотири проводи шини (дві виті пари) передають команди і дані, а два - забезпечують електроживлення потужністю 45 Вт. Фірма Sony розробила для своїх відеокамер чотирипроводову шину IEEE 1394, названу шиною i.Link (ця шина не містить проводів електроживлення). Розніми для кабелів цієї шини називаються рознімали і.Link. Для передавання сигналів без спотворень довжина стандартного кабелю, що з'єднує комп'ютер і периферійний пристрій, має не перевищувати 4,5 м.
У 2002 р. було розроблено ще одне доповнення до специфікації IEEE 1394 - специфікацію IEEE 1394b. Цією специфікацією уведено додаткові швидкості обміну даними - 800 Мбіт/с, 1,6 і 3,2 Гбіт/с, а в 2003 р. фірма Apple випустила нову версію FireWire -FireWire 800 з максимальною швидкістю передавання 800 Мбіт/с (S800). Для цієї версії FireWire застосовують шину з дев'ятьма проводами, а відповідний рознім називають Beta-рознімом. Крім цього, для з'єднання дев'ятипроводового кабелю із шестипроводовим застосовують Bilingual-рознім ("двомовні" розніми). Розніми для з'єднання двох
шестипроводових кабелів названо в специфікації 1394b Legacy-рознімали ("успадкованими" рознімами). Існують також кабелі, що з'єднують пристрій з Legacy-рознімомі пристрій з рознімом і.Link.
Для шини IEEE 1394, так само, як і для шини USB, припустиме "гаряче" підключення пристроїв. Для підключення пристрою йому автоматично привласнюється адреса і запитуються дані про пристрій за технологією Plug&Play.
Шину IEEE 1394 використовують не тільки в комп'ютерах, але й у цифрових телевізорах, музичних центрах й інших мультимедійних пристроях; вона також дозволяє створювати мережі FireWire.
Порівняльні характеристики різних інтерфейсів
|
Назва
інтерфейсу
|
Ширина,
біт
|
Швидкодія
пропускної здатності
|
Кількість периферійних пристроїв
|
|
ATA (IDE)
|
16
|
8,3
|
1
|
|
SATA (EIDE)
|
16
|
16,6
|
4
|
|
SCSI
|
8
|
5
|
7
|
|
FAST
|
32
|
40
|
16
|
|
FIRE-WIRE
|
1
|
400(800)
|
16(63)
|
|
USB
|
1
|
12(480)
|
127
|
Схематичне представлення різних шин
ДОМАШНЯ САМОСТІЙНА РОБОТА
Схематично представити шину PCI Express,FireWire, USB.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
С.О. Кравчук, В. О. Шонін "Основи комп'ютерної техніки" с.60-69
Інтерфейси вводу-виводу