Чем отличаются внутренние и внешние интерфейсы

Интерфейсы компьютера

Интерфейсы компьютера. Внутренние и внешние интерфейсы.

С тех пор как прекратился экспоненциальный рост рабочих частот процессоров, на первый план выходят функциональные параметры персональных компьютеров:
• поддержка современных интерфейсов;
• количество и удобство расположения портов для подключения периферии;
• простота эксплуатации и облуживания.
Сейчас начинающие пользователи компьютера больше ценят гибкость конфигурирования платформы, чем ее вычислительную мощность.
ИНТЕРФЕЙС — совокупность сигнальных линий (образующих шину), объединенных по назначению. Имеет жестко заданные электрические параметры и протоколы обмена данными. Шина интерфейса обслуживается контроллерами и служебными устройствами, а также программной оболочкой через драйверы операционной системы. Шины могут быть синхронными и асинхронными. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы.
Решающую роль в стабильности и перспективности платформы играет поддержка современных интерфейсов. Интерфейсы для персональных компьютеров в самом общем виде принято разделять на внутренние и внешние.

Внутренние интерфейсы размещены внутри системного блока. Они обслуживают системные устройства (процессор, чипсет, шину памяти и другие компоненты) и карты расширения. Внешние интерфейсы обслуживают обязательные компоненты компьютерной системы (монитор, клавиатура, мышь) и различные периферийные устройства, размещенные вне системного блока.

СИСТЕМНЫЙ БЛОК — корпус компьютера с установленными внутри системными компонентами: материнской платой, процессором, памятью, видеокартой, накопителями.
Важнейшая тенденция последних лет в области интерфейсов — повсеместный переход на последовательные шины. По сути дела, в компьютере остался один параллельный интерфейс — шина памяти. Многие спрашивают — почему компьютер тормозит?, все потому что шина памяти довольно маленькая. Но и здесь назревает «последовательная революция* в связи с постепенным внедрением архитектуры памяти FB-DIMM.
Интерфейсы персонального компьютера имеют строгую иерархическую структуру, называемую шинной архитектурой. По ключевым параметрам шинной архитектуры все персональные компьютеры класса IBM PC совместимы между собой. То есть любые компоненты могут быть установлены в любые компьютеры, имеющие открытую шинную архитектуру.
ОТКРЫТАЯ АРХИТЕКТУРА — важнейший принцип построения компьютеров класса IBM PC, согласно которому спецификации интерфейсов доступны для всех производителей. Принцип открытой архитектуры обусловил широкое распространение персональных компьютеров, удобство сборки и модернизации, универсальность, огромный выбор компонентов, сравнительно низкие цены на комплектующие.
Внутренние и внешние интерфейсы
Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате. К важнейшим внутренним интерфейсам относятся:
• системная шина с разъемом процессора;
• шина памяти с разъемами модулей памяти;
• шина и слот видеокарты;
• шины и слоты плат расширения;
• шины и порты накопителей;
• шина и разъемы электропитания;
• линии и порты интерфейса управления питанием;
• порты и панели индикации;

Источник

Интерфейсы

Внутренние интерфейсы

Внешние интерфейсы

Режимы обмена информации

Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно передавать информацию в обоих направлениях. Он может быть асимметричным, если пропускная способность в противоположных направлениях имеет существенно различающиеся значения, или симметричным.

Полудуплексный режим позволяет передавать информацию в противоположных направлениях поочередно, при этом интерфейс имеет средства переключения направления канала.

Симплексный (односторонний) режим предусматривает только одно направление передачи информации (во встречном направлении передаются только вспомогательные сигналы интерфейса).

Параллельный интерфейс

Интерфейс Centronics и стандарт IEEE 1284

Разъeмы

Длина соединительного кабеля не должна превышать 3 метров. Конструкция кабеля: витые пары в общем экране, либо витые пары в индивидуальных экранах.

Физический интерфейс

Базовый интерфейс Centronics является однонаправленным параллельным интерфейсом, содержит характерные для такого интерфейса сигнальные линии 8 для передачи данных, строб, линии состояния устройства). Данные передаются в одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью однонаправленным его назвать нельзя. Так, 4 обратные линии используются для контроля за состоянием устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного очерeдного использования нескольких устройств требуется дополнительно применять селектор. Скорость передачи данных может варьироваться и достигать 1,2 Мбит/с. Упрощeнная таблица сигналов интерфейса Centronics

Режимы работы

Стандарт IEEE-1284 включает в себя следующие документы:

В настоящее время стандарт IEEE-1284 не развивается.

Источник

Основные интерфейсы материнской платы

Интерфейсы компьютера.

Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или частей.

В интерфейсе обычно предусмотрено сопряжение на двух уровнях:

— механическом (провода, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов ит.д.)

— логическом (сигналы, их длительность, полярности, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия).

Все интерфейсы ЭВМ можно разделить на внутренние и внешние:

— внутренние – система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой;

— внешние – обеспечивают связь ПК с внешними (периферийными) устройствами и другими компьютерами.

Внутренние интерфейсы ПК.

Существуют два варианта организации внутреннего интерфейса:

— многосвязный интерфейс: каждый блок ПК соединен с прочими блоками своими локальными проводами; многосвязный интерфейс иногда применяется в качестве периферийного интерфейса (для связи с внешними устройствами ПК);

— односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую, или системную шину.

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина (совокупность линий связи, по которым информация передается одновременно). Под системной шиной обычно понимается шина между процессором и подсистемой памяти. Шины характеризуются разрядностью (количество линий связи в шине, т.е. число битов, которое может быть передано по шине одновременно) и частотой (частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи).

Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Основные интерфейсы материнской платы

Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате.

К важнейшим внутренним интерфейсам относятся:

— системная шина с разъемом процессора;

— шина памяти с разъемами модулей памяти;

— шина и слот видеокарты;

— шины и слоты плат расширения;

— шины и порты накопителей (жесткий диск, дисковод, DVD);

— шина и разъемы электропитания;

— линии и порты интерфейса управления питанием;

— порты и панели индикации;

Интерфейс ISA (Industry Standard Architecture Computing) разрешает связать между собой все устройства системного блока, а также обеспечивает простое подключение новых устройств через стандартные слоты. Пропускная способность составляет до 5,5 Мбайт в секунду. В компьютерах может использоваться лишь для подсоединения внешних устройств, которые не требуют большой пропускной способности (звуковые карты, модемы), в настоящее время не используется.

EISA (Extended ISA) – расширение стандарта ISA до 32 разрядов, пропускная способность возросла до 32х Мбайт в секунду, позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Как и стандарт ISA этот стандарт исчерпал свои возможности и в будущем выпуск плат, которые поддерживают эти интерфейсы прекратиться.

VLB (VESA local Bus) – интерфейс локальной шины стандарта VESA. Локальная шина соединяет процессор с оперативной памятью в обход основной шины. Она работает на большей частоте, чем основная шина и позволяет увеличить скорость передачи данных. Пропускная способность до 130 Мбайт в секунду, рабочая тактовая частота 50 МГц, но она зависит от кол-ва устройств, подсоединенных к шине. Что является главным недостатком интерфейса VLB.

VLB SVGA-карта

Слоты VLB и ISA на материнской карте

Белые разъемы на материнской плате — 32-разрядные PCI.

Разъем 64-разрядной PCI в PowerMacintosh G4

FSB (Front Side Bus) – начиная с процессора PentiumPro, для связи с оперативной памятью используется специальная шина FSB.

AGP (Advanced Graphic Port) – специальный шинный интерфейс для подключения видеоадаптеров. Разработан в связи с тем, что параметры шины PCI не отвечают требованиям видеоадаптеров по быстродействию. Частота от 33 до 66 МГц, пропускная способность до 1066 Мбайт в секунду.

Источник

Внутренние и внешние интерфейсы

Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате. К важнейшим внутренним интерфейсам относятся:

Внешние интерфейсы предназначены для подключения компонентов и периферии, расположенных вне системного блока. Среди внешних интерфейсов следует особо выделить группу, обслуживающую обязательные компоненты компьютерной системы: монитор, клавиатуру, мышь. Прочие внешние интерфейсы обслуживают дополнительные внешние устройства, объединяемые понятием «периферия». К типовым внешним интерфейсам относятся:

На работающем компьютере НЕЛЬЗЯ подключать, поправлять разъем, отключать устройства на внешних портах PS/2, СОМ, LРТ, внутренних портах АСР, РСI, IDE (АТА), FDD, а также процессор, модули памяти, микросхему BIOS.

Теоретически «горячее» подключение портов РS/2, СОМ, LРТ безопасно. Опасно втыкать разъемы в том случае, когда устройства подключены к питанию, но не имеют общей земли. Тогда разность потенциалов у них на корпусе составит до сотни вольт. Если первыми соединятся контакты сигнальных линий, для устройств это станет смертельно. При использовании фирменных кабелей с заземлением вероятность пробоя ничтожно мала. Но все же не равна нулю.

На работающем компьютере МОЖНО подключать, поправлять разъем, отключать устройства на внешних портах USB, FireWire (IEEE1394), Ethernet; (RJ45), телефонной линии (RJ11) и внутренних портах РСI Express, Serial АТА.

Источник

Интерфейсы ЭВМ и систем. Классификация, основные понятия

36. Интерфейсы ЭВМ и систем. Классификация, основные понятия.

Синхронные и асинхронные.

Внутренние и внешние.

Толковый словарь по вычислительным системам определя­ет понятие интерфейс (interface) как границу раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для со­единения устройств.

По способу передачи информации интерфейсы подразделя­ются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллель­но идущим проводам одновременно. В PC традиционно ис­пользуется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами. В последовательном интерфейсе биты переда­ются друг за другом, обычно по одной линии. СОМ-порты PC обеспечивают последовательный интерфейс в соответ­ствии со стандартом RS-232C.

Различают три возможных режима обмена — дуплексный, полудуплексный и симплексный. Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно пе­редавать информацию в обоих направлениях. Он может быть асимметричным, если пропускная способность в направле­ниях «туда» и «обратно» имеет существенно различающие­ся значения, или симметричным. Полудуплексный режим позволяет передавать информацию «туда» и «обратно» по­очередно, при этом интерфейс имеет средства переключения направления канала. Симплексный (односторонний) режим предусматривает только одно направление передачи инфор­мации (во встречном направлении передаются только вспо­могательные сигналы интерфейса).

Другим немаловажным параметром интерфейса является допустимое удаление соединяемых устройств. Оно ограничивается как частотными свойствами кабелей, так и помехозащищенностью интерфейсов.

Важным свойством интерфейса, на которое часто не обра­щают внимания, является гальваническая развязка (т. е. физический «разрыв» электрической линии, для передачи информации через подобные «разрывы» обычно используется оптопары).

Внутренние интерфейсы, предназ­наченные для быстрой связи на короткие расстояния. Стан­дартизованные шины расширения ввода/вывода обеспечива­ют расширяемость PC, который никогда не замыкался на выполнении сугубо вычислительных задач. Эти шины пре­доставляют более широкие возможности для взаимодействия процессора с аппаратурой, не скованные жесткими ограни­чениями внешних интерфейсов. Шины расширения ввода/ вывода реализуются в виде слотов на системной плате компьютера.

Краткий перечень современных внутренних интерфейсов: ISA-8 и ISA-16,

EISA, VLB, PCI, AGP, PC Card, он же PCMCIA,

За универсальность и производительность внутренних шин расширения приходится расплачиваться более замысловатой реализацией интерфейсных схем и сложностями при обес­печении совместимости с другим установленным в компью­тер оборудованием. Здесь ошибки могут приводить к поте­ре (хорошо, если временной) работоспособности компьютера.

При рассмотрении интерфейсов важным параметром явля­ется пропускная способность.

37. Принципы организации интерфейсов, структура связей, функциональная организация

Структуры шин и линий ин­терфейса. При проектиро­вании ЭВМ приходится решать задачу — орга­низацию передачи информации в группе взаимосвязанных уст­ройств. Характерным является случай централизованной связи, когда передача информации про­изводится только между уст­ройством У0 и одним из устройств У1. Уn Примером является передача информации между каналом и ПУ.

При организации связи группы устройств возникает необходи­мость в адресации и идентификации устройств У1. Уn. Адресация в данном случае состоит в выборе центральным устройством У0 одно­го из устройств У1. Уn для связи. Идентификация состоит в опреде­лении центральным устройством, какое из устройств У1. Уn запра­шивает связь.

Адресация и идентификация устройства осуществляются путем передачи соответствующей информации по линиям интерфейса.

Различные структуры линий и шин интерфейса можно клас­сифицировать следующим образом: индивидуальные, коллективные, комбинированные.

Наиболее надежной является структура с индивидуальными ли­ниями и шинами, поскольку выход из строя одной группы линий и шин не влияет на работу других устройств. При использовании ин­дивидуальных линий и шин упрощаются адресация и идентификация, но увеличивается количество оборудования. Индивидуальные линии и шины используются в основном для связи вычислительной машины с устройствами технологической автоматики.

Структура с коллективными шинами и линиями имеет меньшую надежность, но при необходимости организации связи с большим чис­лом устройств такое выполнение позволяет уменьшить объем обору­дования.

На рис. 11.14 представлена структура с индивидуальными линиями и шинами. Жирными линиями изображены шины, по которым пере­даются данные.

Центральное устройство УО с любым устройством У, связы­вается с помощью индивидуаль­ных линий Ai и шин Вi

Рис. 11.14. Структура с ин­дивидуальными линиями и шинами

Устройство У0 имеет переключатели S, для подключения шин В,. На рисунке переключатели изображены в виде электромеханических контактов, однако такие переключатели реализуются в виде элек­тронных устройств.

Для адресации Уi устройство У0 должно включить соответствую­щий переключатель Si.

Идентификация устройства Уi осуществляется следующим обра­зом: сначала Уi на линии Ai возбуждает сигнал требования на установ­ление связи, затем соответствующий узел Yo1 устройства Уo опреде­ляет, от какого устройства пришел сигнал требования. Как только устройство Уo будет готово к обмену информацией, замыкается пере­ключатель Si и начинается передача данных.

На рис. 11.15 представлена структура с коллективными линиями и шинами. По коллективной шине В происходит обмен информацией между У0 и Уi, по коллективной линии А из Уi в Уo передается сигнал требования на установление связи. Кроме того, имеется коллективная линия D, которая выходит из Уo, последовательно проходит через устройства Уi и возвращается в устройство Уo. При адресации Уi устройство Уo устанавливает на шинах В код номера устройства Уi и посылает сигнал «выборки» по линии D. Если код номера на шинах В не совпадает с номером устройства Уi то переключатель Tj, остается в исходном состоянии и сигнал по линии D распространяется на сле­дующее устройство Уi+1. При совпадении кода с номером устройства переключатель Тj, замыкается, дальнейшее распространение ‘сигнала по линии D прекращается, а выбранное устройство Уj, соединяется с Уo путем замыкания переключателя Si. Если сигнал, посылаемый по линии D, возвращается в Уo, то это означает, что адресованное устрой­ство Уi не найдено (обычно это свидетельствует о неисправности в ра­боте интерфейса).

К интерфейсам малых и микро-ЭВМ, в основном предназна­ченных для работы в системах реального времени, предъявляются по­вышенные требования в отношении простоты, гибкости и высокой динамичности. Для этих машин характерным архитектурным реше­нием является общий интерфейс «.общая шина» (ОШ), при котором один и тот же набор линий обеспечивает связь между процессором, ос­новной памятью и периферийными устройствами.

Интерфейс «мультишина», в этом случае обмен данными осуществляется асинхронно по схе­ме «задатчик-исполнитель». Интерфейс «мультишина» приме­няется, например, в микро-ЭВМ СМ-1800, в устройствах и системах, в которых используются микропроцессоры К580.

Интерфейс «мультишина», являясь модификацией интерфей­са «общая шина», по сравнению с последним обладает боль­шими логическими возможностями.

У усилителя должно быть большое входное сопротивление ( в идеале бесконечность). При больших R они сопоставимы с Rвх ОУ, что приводит к дополнительным погрешностям.

Интегратор можно использовать в качестве фильтра НЧ.

1. Взвешенные резистивные сетки или делители

2. Цепочечные (лесничные) делители.

1. Недостаток в том, что в схеме очень много номиналов резисторов.

Для прямого включения необходим хороший источник (с малым внутренним сопротивлением)

39. Параметры цифро-аналоговых преобразователей.

У реальной характеристики ступень квантования в разных точках различная, поэтому используется среднее значение ступени квантования по всему множеству.

Точность ЦАП характеризуется рядом отклонений реальной характеристики от идеальной.

2. Дифференциальная нелинейность.

4. Смещение начальной точки характеристики преобразования.

5. Смещение конечной точки характеристики преобразования от номинала.

Нелинейность измеряется в долях единицы младшего разряда.

— дифференциальная нелинейность.

— среднее

Дифференциальная нелинейность в ЦАП указывается для худшего случая.

Величина отклонения реальной величины от идеальной считается в конечной точке.

2. Управляющие сигналы могут поступать в аналоговую цепь (зависит от конструкции)

При разводке цепей аналоговые проводники и земля должны быть соединены в одной точке.

Аналоговую землю разводят пауком, и в ряде случаев в этой точке соединяют с цифровой (исходя из минимальности помех).

1. Преобразование напряжения входов может происходить:

· с промежуточным преобразованием U®T®N

· без промежуточного преобразования U®N

2. Без обратной связи, с обратной связью.

Для повышения точности нужно использовать ОС.

АЦП 2 2. Схема медленная.

Схема АЦП последовательного счета.

АЦП поразрядного преобразования (на основе алгоритма половинного деления)

В регистре сдвигается «1». Для работы требуется 4 такта. Повышается быстродействие схемы.

Схема прямого кодирования (непосредственного счета).

Такие компараторы формируют кода за 1 такт.

Число компараторов = 2n (для 4 = 16)

41. Параметры аналого-цифровых преобразователей.

1. Количество разрядов.

2. Характеристики преобразования.

Отличия реальной характеристики от идеальной:

2. Отклонение конечной точки характеристики преобразования.

3. Нелинейность (отклонение действительной от идеальной).

5. Зона неопределенности НМП.

1. Время преобразования.

2. Частота преобразования.

3. Апертурное время.

4. Апертурная неопределённость (дрожь).

5. Монотонность характеристики преобразования при максимальной допустимой скорости изменения входного сигнала.

6. Отношение сигнал/шум.

1. Время от момента начала изменения входного сигнала до формирования кода на выходе.

2.

3. Это время, характеризующее неопределенность между значением кода и временем, к которому этот код относится.

4. Это случайное изменение апертурного времени в конкретной точке характеристики апертурного преобразования.

Источник