Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Марта 2014 в 20:52, курсовая работа
К портам подключаются периферийные устройства ввода/вывода. Разъемы портов обычно устанавливаются прямо па системную плату и выносятся на заднюю стенку компьютера. Порты взаимодействуют с южным мостом чипсета, также возможен вариант, когда некоторые порты обслуживаются специализированным чипом SuperlO, который, в свою очередь, взаимодействует с южным мостом. Порты также называют интерфейсами.
Компьютерные порты, как и любая техника, совершенствуются из года в год, становятся компактнее, повышается их проводимость, улучшается эргономичность. К современным компьютерным портам можно отнести такие, как USB 3.0, HDMI, Optical S/PDIF, Apple Thunderbolt и некоторые другие. Всех их характеризует высокая скорость и точность передачи информации.
3 Клиенты USB
В совокупности уровни хоста имеют следующие возможности:
5 управление электрическим интерфейсом между хост-контроллером и устройствами USB, включая управление электропитанием.
Хост-контроллер является аппаратным посредником между устройствами USB и хостом.
USB поддерживает динамическое подключение и отключение устройств. Нумерация устройств шины является постоянным процессом, отслеживающим изменения физической топологии.
Хост определяет, является новое подключенное устройство хабом или функцией, и назначает ему уникальный адрес USB.
2.4 Применение шины USB
Благодаря своей универсальности и способности эффективно передавать разнородный трафик шина USB применяется для подключения к PC самых разнообразных устройств. Она призвана заменить традиционные порты PC — СОМ и LPT, а также порты игрового адаптера и интерфейса MIDI. Привлекательность USB придает возможность подключения/отключения устройств на ходу и возможность их использования практически сразу, без перезагрузки ОС.
Основные области применения USB:
Устройства ввода — клавиатуры, мыши, трекболы, планшетные указатели и т. п. Здесь USB предоставляет единый интерфейс для различных устройств.
Принтеры — USB обеспечивает примерно ту же скорость, что и LPT-порт в режиме ЕСР, но при использовании USB не возникает проблем с длиной кабеля и подключением нескольких принтеров к одному компьютеру (правда, требуются хабы), а так же позволит ускорить печать в режиме высокого разрешения за счет сокращения времени на передачу больших массивов данных:
Сканеры: применение USB позволяет отказаться от использования контроллеров SCSI или занятия LPT-порта.
Аудио — колонки, микрофоны, головные телефоны (наушники). USB позволяет передавать потоки данных, достаточные для обеспечения самого высокого качества. Передача в цифровом виде от самого источника сигнала до приемника и цифровая обработка в хост-компьютере обеспечивают избавление от проблем наводок.
Музыкальные синтезаторы и MIDI-контроллеры с интерфейсом USB — шина позволяет компьютеру обрабатывать потоки множества каналов MIDI
Видео- и фотокамеры — USB позволяет передавать статические изображения любого разрешения за приемлемое время, а также передавать поток видеоданных с достаточной частотой кадров и высоким разрешением без сжатия (и потери качества). С интерфейсом USB выпускают как камеры, так и устройства захвата изображения с телевизионного сигнала и TV-тюнеры.
Коммуникации — с интерфейсом USB выпускают разнообразные модемы, включая кабельные и xDSL, адаптеры высокоскоростной инфракрасной связи (IrDA FIR) — шина позволяет преодолеть предел скорости СОМ-порта (115,2 Кбит/с), не повышая загрузку центрального процессора.
Преобразователи интерфейсов позволяют через порт USB, имеющийся теперь практически на всех компьютерах, подключать устройства с самыми разнообразными интерфейсами.
Устройства хранения — винчестеры, устройства чтения и записи CD и DVD, стримеры скорость передачи данных становится соизмеримой с АТА и SCSI, а ограничений по количеству устройств достичь трудно.
Игровые устройства — джойстики всех видов (от «палочек» до автомобильных рулей), пульты с разнообразными датчиками (непрерывными и дискретными) и исполнительными механизмами— подключаются унифицированным способом.
Телефоны — аналоговые и цифровые (ISDN). Подключение телефонного аппарата позволяет превратить компьютер в секретаря с функциями автодозвона, автоответчика, охраны и т. п.
Мониторы. — здесь шина USB используется для управления параметрами монитора. USB-мониторы позволяют системе управлять ими — регулировки яркости, контраста, цветовой температуры и т. п. могут теперь выполняться программно, а не только от кнопок лицевой панели монитора.
Электронные ключи — устройства с любым уровнем интеллектуальной защиты могут быть выполнены в корпусе вилок USB. Они гораздо компактнее и мобильнее аналогичных устройств для СОМ- и LPT-портов.
Хабы USB выпускаются как в виде отдельных устройств, так и встраиваются в периферийные устройства (клавиатуры, мониторы).
Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (Small Computer System Interface, произносится «скази») был стандартизован ANSI в 1986 году (ХЗ.131-1986). Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов: памяти прямого (жесткие диски) и последовательного доступа (стримеры), CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Устройством SCSI (SCSI Device) называется как хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной компьютера, так и контроллер целевого устройства (target controller), с помощью которого устройство подключается к шине SCSI. С точки зрения шины все устройства могут быть равноправными и являться как инициаторами обмена (инициализирующими устройствами, ИУ), так и целевыми устройствами (ЦУ), однако чаще всего в роли ИУ выступает хост-адаптер. К одному контроллеру может подключаться несколько ПУ, по отношению к которым контроллер может быть как внутренним, так и внешним. Широкое распространение получили ПУ со встроенным контроллером SCSI (embeded SCSI controller), к которым относятся накопители на жестких магнитных дисках, CD-ROM, стримеры. Каждое ЦУ может содержать до 8 независимо адресуемых логических устройств (ЛУ) со своими номерами LUN (Logical Unit Number), представляющих ПУ или их части.
По физической реализации интерфейс является 8-битной параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц. Шина допускает подключение до 8 устройств, скорость передачи данных в первоначальной версии достигала 5 Мбайт/с. Впоследствии (1991 г.) появилась спецификация — SCSI-2 (ХЗ.131-1994), расширяющая возможности шины. Тактовая частота шины Fast SCSI-2 достигает 10 МГц, a Ultra SCSI-2 — 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит — эта версия называется Wide SCSI-2 (широкий), а 8-битную версию стали называть Narrow (узкий). 16-битная шина допускает 16 устройств. Стандарт SCSI-2 определяет и 32-битную версию интерфейса, но стоимость интерфейса стала бы неоправданно высокой. Спецификация SCSI-2 определяет систему команд, которая включает набор базовых команд CCS (Common Command Set), обязательных для всех ПУ, и специфических команд для периферии различных классов. Стандарт полностью описывает протокол взаимодействия устройств, включая структуры передаваемой информации. Поддержка устройствами исполнения цепочек команд (до 256 команд) и независимость работы устройств друг от друга обусловливают высокую эффективность SCSI в многозадачных системах. Возможность присутствия на шине более одного контроллера (инициатора обмена) позволяет обеспечить разделяемое использование периферии несколькими компьютерами, подключенными к одной шине.
SCSI-3 — дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества подключаемых устройств, расширение системы команд и поддержку технологии Plug and Play. В качестве альтернативы параллельному интерфейсу SPI (SCSI-3 Parallel Interface) появляется возможность применения последовательного, в том числе волоконно-оптического интерфейса со скоростью 100 Мбайт/с.
Стандарт SCSI-3 предполагает различные варианты протокольного и физического уровня интерфейса, включающие как параллельные, так и последовательные шины.
Для параллельных шин скорость передачи данных определяется частотой передач, измеряемой в миллионах передач в секунду — MT/s (Mega Transfer/sec), и разрядностью.
Физически «узкий» интерфейс SCSI представляет собой шину, состоящую из 18 сигнальных и нескольких питающих цепей. Для защиты от помех каждая сигнальная цепь имеет отдельный обратный провод. На применяемых двухрядных разъемах контакты сигнальных и обратных цепей располагаются друг против друга. Это позволяет применять в качестве кабелей, как витые пары проводов, так и плоские ленточные кабели, где сигнальные и обратные провода чередуются.
По типу сигналов различают линейные (single ended) и дифференциальные (differential) версии SCSI. Их кабели и разъемы идентичны, но электрической совместимости устройств нет.
Низковольтный дифференциальный интерфейс LVD позволяет работать на частотах 40, 80 и 160 MT/s в устройствах Ultra2, Ultra60 и Ultra320 SCSI при длине шины 25 м (8 устройств) или 12 м (16 устройств). Устройства LVD совместимы с устройствами SE благодаря возможности их автоматического переконфигурирования (Multimode LVD). Устройства LVD распознают напряжение на линии DIFFSENS и по низкому уровню напряжения на ней способны переключаться из режима LVD (дифференциальный) в SE (линейный).
В качестве шины используется плоский или круглый гибкий кабель. Плоский кабель используют для соединения устройств, расположенных в одном корпусе. На нем может быть наколото несколько разъемов. При необходимости кабели могут сращиваться через специальные переходные разъемы-адаптеры. Круглый кабель, состоящий из витых пар, используют для соединения вне корпусов устройств. ПУ внешнего исполнения обычно имеют два разъема, что позволяет соединить их в цепочку.
В настоящее время ассортимент разъемов, применяемых в устройствах SCSI, довольно широк, что иногда заставляет использовать переходные адаптеры. Разъемы различаются как по числу, так и по форме и размеру контактов. Практически все разъемы двухрядные, и раскладка цепей рассчитана на чередование сигнальных и обратных проводов.
Типы разъемов:
1 IDC-50 — разъемы для соединения внутренних устройств
2 СХ-50 — разъемы типа Centronics, аналогичные применяемым в принтерах (но 50-контактные).
3 DB-25 — разъемы с круглыми штырьковыми контактами в металлическом кожухе D-образной формы (как на LPT-порте компьютера).
4 HD-50, они же MiniDSO, — Часто называются «внешними SCSI-2» (SCSI-2 External).
5 HD-68, они же MiniD68, — аналогичные разъемы, но с 68 контактами.
6 VHDCI-68 — внешние разъемы с особо высокой плотностью (Very High Density Connector).
7 МСХ (Micro-centronics) — разъемы в стиле Centronics, но в миниатюрном варианте.
8 SCA (Single Connector Attachment) — разъем для подключения устройства одним разъемом.
На концах кабелей обязательно устанавливаются терминаторы, согласованные по импедансу с кабелем. Терминаторы служат для предотвращения отражения сигналов от концов кабеля. По исполнению терминаторы могут быть внутренними и внешними. По электрическим свойствам различают пассивные, активные и FPT-терминаторы.
Каждое устройство SCSI, подключенное к шине, должно иметь свой уникальный адрес, назначаемый при конфигурировании. Адресация устройств на шине в фазах выборки осуществляется через идентификатор SCSI ID, представляющий адрес в позиционном коде. Адрес определяет номер той линии шины данных, которая осуществляет выборку данного устройства.
Информация по шине данных передается побайтно (пословно) асинхронно, используя механизм запросов (REQuest) и подтверждений (ACKnowledge). Интерфейс имеет возможность синхронной передачи данных, ускоряющей обмен.
Для управления интерфейсом служит система сообщений — Message System, которыми обмениваются ИУ и ЦУ.
С помощью сообщений согласуются параметры синхронного режима и разрядность данных. Процесс согласования синхронного обмена называется Synchronous Negotiation. Согласование режимов не должно инициироваться в каждом процессе, поскольку затраты времени на эту процедуру сводят на нет выигрыш в производительности.
Все, устройства на шине должны быть согласованно сконфигурированы. Для них требуется программно или с помощью джамперов установить основные параметры:
Хост-адаптер является важнейшим узлом интерфейса, определяющим производительность системы SCSI. Существует широкий спектр адаптеров. К простейшим можно подключать только устройства, некритичные к производительности. Такие адаптеры входят в комплект поставки сканеров, а подключение к ним диска может оказаться невозможным. Высокопроизводительные адаптеры имеют собственный специализированный процессор, большой объем буферной памяти и используют высокоэффективные режимы прямого управления шиной для доступа к памяти компьютера. При выборе интерфейса, к которому подключается хост-адаптер, необходимо учитывать производительность — интерфейс не должен стать узким местом при обмене с высокопроизводительными устройствами SCSI.
Конфигурирование хост-
Информация о работе Внешние интерфейсы ПК (порты LPT, COM, шины SCSI, USB)