Ульяновский государственный университет
Опубликован: 18.05.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 4239 / 1373 | Оценка: 4.05 / 4.02 | Длительность: 15:15:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 15:

Интерфейсы периферийных устройств

Аннотация: В данной лекции рассматриваются универсальные периферийные интерфейсы для подключения внешних устройств к персональному компьютеру. Цель: познакомить учащихся с примерами организации взаимодействия ПК и периферийных устройств, а также обозначить основные тенденции развития интерфейсов вычислительных систем.
Ключевые слова: интерфейс, SCSI, логический, физический уровень, initiator, target, адрес, ID, хост, адаптер, длина, дифференциальная передача, терминатор, обмен данными, CCS, command set, доступ, спецификация CSS-P, CD-ROM, блочное устройство, режимы передачи, группа, шина, пропускная способность шины, fast, ultrascsi, ASPI, advanced, programming, interface, Scam, configuration, последовательный интерфейс, RS-232C, EIA, USB, функциональное описание, RS-422, RS-423, скорость передачи, ПО, PC, разъем, компьютер, DTE, Data, terminal, equipment, DCE, data communications equipment, модем, ground, transmit, receive data, RTS, DSR, data set ready, signal ground, DCD, carrier detect, DTR, бит, контроль, диапазон, стабильность, Centronics, передача данных, EPP, enhanced parallel port, ECP, extended capabilities port, IEEE 1284, SPP, nibble, strobe, INTR, GND, standard, parallel port, параллельный порт, регистр состояния, LPT1, base, прямой, ACK, busy, error, буфер, канал передачи данных, IBM, PS/2, mode, цикла, Write, AD, периферийное устройство, байт, порт, распознавание, FIFO, DMA, RLE, run-length encoding, команда, регистр управления, самотестирование, IrDA, связь, точка-точка, ассоциация, сеть, UART, asynchronous, receiver, transmitter, фотодиод, мощность, SIR, FIR, HDLC, SDLC, high-level, data link, control, Дополнение, VFIR, very, протокол обмена, response, Command, обмен информацией, подчиненное устройство, стек, irlmp, OBEX, muxing, irlap, разбиение, polling, слот, management, protocol, information, service, информация, мультиплексирование, access point, управление потоком, transport protocol, точка доступа, wire, RAW, CTS, vCard, DEC, telecom, plug, play, RS, BUS, IEEE 1394, очередь, host, root, hub, концентраторы, тактовый сигнал, диаметр, bus enumerator, поле, token, packet, портативное устройство, USB OTG, интервал, управляющие, пользователь, время задержки, пропускная способность, сеанс, controller, функция контроля, арбитраж, драйвер, semiconductor, OPEN, программирование, IEEE, FireWire, атрибут, CRC, минимум, isochronous, resource management, кабель, UTP, интерфейс ввода

Интерфейсы SCSI

Интерфейс SCSI был разработан в конце 1970-х годов и предложен организацией Shugart Associates. Первый стандарт на этот интерфейс был принят в 1986 г. SCSI определяет только логический и физический уровень. Устройства, подключенные к шине SCSI, могут играть две роли: Initiator (ведущий) и Target (ведомый), причем одно и то же устройство может быть как ведущим, так и ведомым. К шине может быть подключено до восьми устройств. Каждое устройство на магистрали имеет свой адрес (SCSI ID) в диапазоне от 0 до 7. Одно из этих устройств - хост-адаптер SCSI. Ему обычно назначают SCSI ID = 7. Хост-адаптер предназначен для осуществления обмена с процессором. Хост-адаптер, как правило, имеет разъемы для подключения как встраиваемых, так и внешних SCSI-устройств.

Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов - синфазный и дифференциальный. В первом случае сигналы на линиях имеют ТТЛ-уровни, при этом длина кабеля ограничена 6 м. Версии шины SCSI с дифференциальной передачей сигнала ("токовой петлей") дают возможность увеличить длину шины до 25 м.

Чтобы гарантировать качество сигналов на магистрали SCSI, линии шины должны быть с обеих сторон согласованы при помощи набора согласующих резисторов, или терминаторов. Терминаторы должны быть установлены на хост-адаптере и на последнем устройстве магистрали. Обычно используют один из трех методов согласования:

  • пассивное согласование при помощи резисторов;
  • FPT (Force Perfect Termination) - улучшенное согласование с исключением перегрузок при помощи ограничительных диодов;
  • активное согласование при помощи регуляторов напряжения.

Обмен данными между устройствами на шине SCSI происходит в соответствии с протоколом высокого уровня на основе стандартного списка команд - CCS (Common Command Set). Этот универсальный набор команд обеспечивает доступ к данным с помощью адресации логических, а не физических блоков. С внедрением в спецификацию CSS команд, поддерживающих приводы CD-ROM, коммуникационные устройства, сканеры и др. (стандарт SCSI-2), стала осуществимой работа практически с любыми блочными устройствами.

На магистрали SCSI возможны синхронные и асинхронные передачи. В асинхронном режиме передача данных сопровождается сигналом запроса и заканчивается только после получения сигнала подтверждения. При синхронной передаче данных ведущее устройство не дожидается сигналов подтверждения перед выдачей сигнала запроса и приема следующих данных. После выдачи определенной серии импульсов запроса ведущее устройство сравнивает его с числом подтверждений, чтобы удостовериться, что группа данных принята успешно. Т.к. в этом режиме все равно участвуют сигналы квитирования, его еще называют асинхронным с согласованием скорости.

В исходном стандарте шина SCSI имеет восемь линий данных. Для повышения производительности в спецификацию SCSI-2 введен так называемый широкий (Wide) вариант шины данных, предусматривающий наличие дополнительных 24 разрядов. Для повышения пропускной способности шины SCSI было предложено увеличить тактовую частоту обмена примерно в два раза, что послужило основой нового стандарта - Fast SCSI-2. Дальнейшее увеличение пропускной способности шины привело к появлению стандарта UltraSCSI (см. табл. 15.1).

Таблица 15.1. Сравнение различных вариантов интерфейса SCSI-2
Стандарт Максимальная пропускная способность Максимальная длина кабеля (синфазный)
8 бит Wide SCSI
16 бит 32 бит
SCSI 5 Мбайт/с 10 Мбайт/с 20 Мбайт/с 6 м
Fast SCSI 10 Мбайт/с 20 Мбайт/с 40 Мбайт/с 3 м
UltraSCSI 20 Мбайт/с 40 Мбайт/с 80 Мбайт/с 1,5 м

Следует отметить, что существует также спецификация на программный интерфейс драйверов хост-адаптера и SCSI-устройств, разработанная фирмой Adaptec, ASPI (Advanced SCSI Programming Interface). Другая спецификация - SCAM (SCSI Configuration Auto Magically) - позволяет упростить настройку SCSI-устройств и скрыть от пользователя некоторые ее детали.

Виктория Монахова
Виктория Монахова
Евгений Коваленко
Евгений Коваленко