Внутримашинный интерфейс

Связь устройств ПК осуществляется с помощью средств сопряжения, которые называются интерфейсами. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. В соответствии с функциональным назначением интерфейсы можно поделить на два основных класса: системные интерфейсы ЭВМ и интерфейсы периферийного оборудования.

Современные ПК имеют два типа шин: системную шину, соединяющую процессор с ОЗУ и кеш-памятью второго уровня, и шины ввода/вывода, соединяющие процессор с пери-

Рис. 3.11. Соединение устройств компьютера линиями системной шины и шинами ввода/вывода

ферийными устройствами посредством моста, как правило, встроенного в микросхему системной шины (рис. 3.11).

Набор микросхем системной логики, или чипсет (англ. chipset), на системной плате требуется процессору для работы с разнородными видами памяти, с портами ввода/вывода, внешними устройствами, приложениями. Процессор занимается вычислениями, а интегральные микросхемы – чипы обеспечивают взаимодействие подсистем компьютера, подключаемых устройств.

На системной плате находятся микросхемы с дополнительными процессорами "местного значения" – контроллеры, освобождающие центральный процессор от выполнения функций управления отдельными внешними устройствами (клавиатурой, монитором, жестким диском, принтером), устанавливающие связующие "мосты взаимопонимания" между внутренними и периферийными устройствами, обслуживающие их запросы к памяти, расставляющие приоритеты в обслуживании.

Системная шина – совокупность сигнальных линий, которые соединяют центральный процессор с оперативной памятью на материнской плате для обмена информацией. Посредством шины процессор выбирает адресуемое устройство, выполняет обмен данными и служебными сигналами. Системная шина состоит из трех групп линий – для адресов, данных и управления.

Ширина шины – число параллельных проводников, каждый из которых предназначен для передачи отдельного бита, – параметр, определяющий производительность компьютера.

Процессор передает данные по шине в виде нескольких битов одновременно (параллельно). Количество битов, которые можно передать по шине единовременно, определяет разрядность шины: 16, 32 или 64 бита. Чем больше ширина (разрядность) шины, тем большей разрядности числа она может передавать, а это позволяет адресовать больше оперативной памяти и повышает быстродействие компьютера. Шина современного процессора имеет 64 разряда, т.е. передает 8 байт данных единовременно. Еще один важный параметр шины – частота передачи данных в секунду, в зависимости от поколения компьютера она составляет 833 МГц и более. Соответственно пропускная способность шины по передаче данных – 8,8 Гбайт в секунду.

Шины ввода/вывода подразделяются на локальные и стандартные. Локальные шины ввода/вывода – это скоростные шины, предназначенные для обмена информацией между быстродействующими устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами и др.) и системной шиной. В современных ПК такими шинами являются шины PCI (Peripheral Component Interconnect) и AGP (Accelerated Graphics Port). Шина PCI служит для ввода и вывода информации от сетевых адаптеров, контроллеров SCSI-устройств и др. Шина PCI работает на половинной частоте системной шины. Шина AGP предназначена для обеспечения работы видеосистемы ПК и подключения ее видеоадаптера.

Стандартные шины ввода/вывода используются для подключения более медленных устройств. Современными стандартными шинами ввода/вывода являются шины USB и IEЕЕ 1394 (FireWire).

Универсальная последовательная шина (англ. Universal Serial Bus, USB) – стандарт, предназначенный для организации соединения многочисленных и разнотипных внешних устройств с помощью единого интерфейса (рис. 3.12). Шина USB дает возможность пользователям подключать внешние устройства без перезагрузки операционной системы и выстраивать многоуровневое каскадирование.

USB – универсальная последовательная шина для легкого подключения различного вида устройств – клавиатуры, мыши, модема, мобильных телефонов, накопителей информации, сканеров, принтеров и др. Добавление устройств не сопряжено с установкой адаптеров, выполнением сложного конфигурирования, ручным инсталлированием дополнительного программного обеспечения, так как современные операционные системы

Рис. 3.12. Разъем интерфейса USB 2.0

автоматически определяют, какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству, и делают этот ресурс доступным без вмешательства пользователя.