Tipi di trasmissione di pacchetti di interfacce dati. Nozioni di base sulle interfacce di comunicazione seriale. Cos'è

LAVORO DI LABORATORIO N. 13

Interfacce di trasferimento dati standard per sistemi informatici

Obiettivo del lavoro. Familiarità con le principali interfacce di trasferimento dati dei sistemi informatici.

Esercizio:

1.Prendi familiarità con le principali interfacce.

2. Determinare i parametri principali delle interfacce (interrupt, porte I/O, DMA, velocità di scambio dati).

INFORMAZIONI DI BASE

L'interfaccia è un dispositivo di comunicazione (o protocollo) che consente a un dispositivo di interagire con un altro. Stabilisce una corrispondenza tra l'output di un dispositivo e l'input di un altro.

Con l'avvento dell'USB (Universal Serial Bus), i resti dell'architettura bus ISA: porte COM e LPT, interfaccia di collegamento FDD, risalenti ai tempi del primo PC IBM, stanno gradualmente diventando un ricordo del passato. I chipset della scheda madre che non supportano esplicitamente il bus ISA occupano ora la parte del leone del mercato. Quasi tutti i chipset moderni supportano l'interfaccia USB, inclusa la nuova specifica 2.0. L'architettura USB fornisce una cosiddetta topologia “a stella”. Cioè, il sistema deve avere un hub root (master) a cui sono collegati gli hub periferici e i dispositivi USB a quest'ultimo. Gli hub periferici possono essere collegati tra loro per formare delle cascate. In totale, è possibile collegare fino a 127 dispositivi (hub e dispositivi USB) tramite un hub root. Tuttavia, tenendo conto della larghezza di banda relativamente bassa del bus della versione 1.0 (fino a 12 Mbit al secondo), che, tenendo conto dei costi generali, sarà di circa 1 MB al secondo, 4-5 dispositivi dovrebbero essere considerati il ​​numero ottimale. Si consiglia di connettere i dispositivi più veloci più vicini all'hub principale. Il problema della larghezza di banda ridotta viene eliminato con l'introduzione della specifica interfaccia USB 2.0, la cui prestazione massima raggiunge i 480 Mbps. Questo valore è abbastanza per i tipici dispositivi USB: stampanti, scanner da ufficio, fotocamere digitali, joystick e altri. Tuttavia, le unità esterne, gli scanner di fascia alta e le videocamere digitali richiedono un'interfaccia più veloce, ad esempio SCSI.

La specifica USB definisce due parti dell'interfaccia: interna ed esterna. La parte interna è divisa in hardware (l'hub root stesso e il controller USB) e software (controller, bus, hub, driver client). La parte esterna è rappresentata dai dispositivi USB (hub e componenti). Per garantire il corretto funzionamento, tutti i dispositivi sono suddivisi in classi: stampanti, scanner, unità, ecc. Le classi dei dispositivi e le caratteristiche del loro funzionamento sono descritte in dettaglio nelle specifiche USB. Se non rispetti questi requisiti, potresti riscontrare problemi nel caricare i driver e nel connettere i dispositivi. Al contrario, il rigoroso rispetto delle specifiche consente ai produttori di software di terze parti di creare driver per qualsiasi dispositivo. I dispositivi sono suddivisi in classi non in base allo scopo previsto, ma secondo un unico metodo di interazione con il bus USB. Pertanto, il driver di una classe di stampante non ne determina la risoluzione o il colore, ma il metodo di trasmissione (unidirezionale o bidirezionale) e la formattazione dei dati, l'ordine di inizializzazione durante la connessione. I dati sul bus USB vengono trasferiti in vari formati. Il modo più semplice è inviare un flusso di byte con un token. In questo caso, il token viaggia nella direzione dell'hub root da dispositivo a dispositivo e i dati vengono trasmessi quando c'è larghezza di banda libera. Il formato isocrono fornisce larghezza di banda garantita. In questo caso, i dispositivi sincroni vengono interrogati alla frequenza richiesta per la larghezza di banda. Anche le frequenze dell'orologio del ricevitore e del trasmettitore sono sincronizzate. La modalità isocrona viene spesso utilizzata per connettere dispositivi audio che richiedono una larghezza di banda costante. Il formato di interruzione viene utilizzato per i dispositivi che funzionano in tempo reale fino al verificarsi di un evento richiesto. Il polling di tali dispositivi avviene a una frequenza fissa e la trasmissione dei dati avviene quando si verifica un segnale relativo a un evento. Il formato di gestione è specifico e viene utilizzato per configurare e gestire hub e dispositivi. La procedura di connessione delle periferiche al bus USB avviene “in modalità caldo”. Un dispositivo collegato ad una porta libera provoca una caduta di tensione nel circuito. Il controller invia immediatamente la richiesta a questa porta. Il dispositivo collegato riceve la richiesta e invia un pacchetto con i dati della classe, quindi gli viene assegnato un numero identificativo univoco. Successivamente, il driver del dispositivo viene automaticamente scaricato, attivato, configurato e quindi finalmente connesso. Questo è tutto, il dispositivo è pronto per l'uso! Allo stesso modo viene inizializzato un dispositivo già connesso e incluso nella rete.

Designazione grafica

Porta PS/2

Questi connettori, che prendono il nome dall'IBM PS/2, sono ampiamente utilizzati oggi come interfacce standard per tastiera e mouse, ma stanno gradualmente lasciando il posto all'USB.

Nei personal computer a partire da AT, la tastiera è collegata tramite un connettore a un controller speciale (UPI-Universal Peripheral Interface) sulla scheda di sistema. La tastiera stessa contiene un microcontrollore collegato tramite un collegamento seriale a un chip di interfaccia periferica universale. I dati sul canale vengono trasmessi in pacchetti di 11 bit, di cui 8 bit sono allocati per i dati stessi e il resto per i segnali di sincronizzazione e controllo. Si tenga presente che l'interfaccia seriale della tastiera non è compatibile con l'interfaccia seriale RS-232C. Il chip contiene la propria RAM e ROM. Quando si preme un tasto, il controller installato nella tastiera determina le coordinate del contatto chiuso nella matrice e trasmette al controller il cosiddetto “codice di scansione”. A sua volta, il controller converte il codice di scansione in arrivo e lo invia al processore. Per questa operazione viene utilizzata esclusivamente la linea di richiesta interruzione IRQ1. L'interfaccia PS/2 differisce da AT solo nel connettore e nel controller installati sulla scheda di sistema. L'interfaccia PS/2 utilizza un segnale unipolare con un livello di +5 V. Il trasferimento dei dati avviene in modalità sincrona. Poiché un normale mouse seriale RS-232C è asincrono e utilizza un segnale bipolare per l'alimentazione, non è compatibile con la porta PS/2. Il tentativo di collegare un mouse RS-232C tramite un adattatore a una porta PS/2 potrebbe causare un errore. Pertanto, tramite l'adattatore è possibile collegare al connettore PS/2 solo una tastiera, nonché i mouse RS-232 dotati di un adattatore speciale.

Interfaccia IDE (ATA).

Nel corso della lunga storia dello sviluppo dell'interfaccia IDE (Integrated Drive Electronics), sono apparse molte designazioni dei suoi standard. Cominciamo con i lontani anni '80, quando IBM pubblicò un computer con la specifica AT (Advanced Technology). Il disco rigido di questo computer era collegato a un bus ISA a 16 bit ed era controllato dal proprio controller. Il più grande produttore di dischi rigidi, Western Digital, ha proposto di integrare l'elettronica di controllo nel disco rigido stesso. Lo standard concordato per tale interfaccia era chiamato ATA (AT Annex) e prevedeva la possibilità di aggiornamento semplicemente sostituendo (o aggiungendo) i dischi rigidi. Poco dopo è apparsa la designazione della stessa interfaccia IDE. Al giorno d'oggi con l'abbreviazione IDE si intendono spesso tutti i dispositivi compatibili con l'interfaccia ATA “dall'alto verso il basso”: Fast ATA, EIDE, Ultra ATA e altri. La specifica ATA ha stabilito che due dispositivi (Master e Slave) possono essere collegati a un canale. Imposta le modalità di scambio dati PIO (0, 1, 2, 4, 5) e DMA (SW 0, 1. 2 e MW0).

La modalità PIO (Programmed Input-Output) prevede la partecipazione del processore centrale allo scambio di dati tra il disco e la RAM. In modalità DMA (Direct Memory Access), il dispositivo comunica direttamente con la memoria di sistema, intercettando il controllo del bus. I protocolli SW (Single Word) e MW (Multi Word) determinano la forma in cui vengono trasmessi i dati. I numeri di modalità indicano la durata del ciclo di scambio e, quindi, la velocità di trasferimento dei dati (ad esempio, 1 - 240 ns, 2 - 180 ns). In forma abbreviata solitamente si scrive così: SW2 DMA. MW1 DMA, PIO2, ecc. Le funzionalità di indirizzamento a 16 bit del bus ISA non consentivano il supporto per dischi rigidi più grandi di 528 MB.

L'interfaccia ATA non è in grado di collegare altri dispositivi oltre ai dischi rigidi. Nel frattempo sono comparsi nuovi componenti: lettori CD-ROM, magneto-ottici, streamer, ognuno dei quali era dotato della propria interfaccia del produttore e di solito richiedeva il collegamento di un'unica scheda di espansione, incompatibile con altri dispositivi, allo slot ISA. Inoltre, la velocità dei dischi rigidi è aumentata in modo significativo e le modalità fornite da ATA non soddisfano più i requisiti moderni. È così che è apparso lo standard per l'interfaccia ATA-2, che ha stabilito protocolli ad alta velocità PIO (3 e 4), MW DMA (1 e 2), ha definito una nuova modalità di scambio dati Trasferimento a blocchi (trasferimento in blocchi) e disco LBA indirizzamento spaziale (Logical Block Addressing - indirizzamento tramite blocchi logici). Inoltre sono stati ampliati i comandi di identificazione del disco, fornendo informazioni sulle richieste del sistema circa le caratteristiche del dispositivo. Come già accennato l'interfaccia IDE/ATA, anche nelle ultime implementazioni, rimane a 16 bit. Il bus PCI, al quale sono collegati i controller IDE del chipset della scheda madre, è a 32 bit. Pertanto, il controller compone un pacchetto a 32 bit da due pacchetti a 16 bit trasmessi consecutivamente e lo invia ulteriormente lungo il bus. È chiaro che anche nella modalità più veloce, un pacchetto a 16 bit inviato da disco rigido, rallenta il sistema. Questo è il motivo per cui le unità SCSI sono preferite per i dispositivi ad alte prestazioni. Nel 1997 fu adottato il successivo standard ATA-3, che in realtà presentava, rispetto a ATA-2, l'unico elemento nuovo: la cosiddetta tecnologia S.M.A.R.T. (Tecnologia di analisi e reporting di automonitoraggio: tecnologia di autotest e analisi). In termini di modalità di scambio dati, ATA-3 corrisponde pienamente a ATA-2. Un passo avanti significativo nello sviluppo dell'interfaccia è stato l'emergere del protocollo ATAPI (ATA Packet Interface). Forniva la connessione al canale IDE per componenti diversi dai dischi rigidi. Tuttavia, dal punto di vista dell’utente, non è stata riscontrata alcuna differenza nell’accesso ai dispositivi di vario tipo. Il protocollo ATAPI richiede il supporto appropriato dal BIOS e ultime versioni Il BIOS può designare qualsiasi dispositivo connesso tramite il protocollo ATAPI come avviabile. Il protocollo è stato incluso nel nuovo standard ATA/ATAPI-4, approvato nel 1998.

Anche i protocolli di scambio dati sono stati aggiornati con nuovi standard: modalità Ultra DMA 2 e modalità di correzione errori tramite checksum (CRC - Cyclic Redundancy Check). Inoltre sono apparse modalità multitasking, ovvero modalità per l'esecuzione parallela di comandi e la creazione di code da parte di due dispositivi sullo stesso canale IDE (anche se con limitazioni significative). I dischi rigidi ATA/ATAPI-4 sono stati prodotti con la denominazione Ultra ATA-33. Abbastanza sottile e intero sistema Le interfacce ATA sopra descritte non hanno mancato di confondere i produttori concorrenti di dischi rigidi e altri supporti di memorizzazione. Per differenziare i propri prodotti sul mercato, hanno inventato i propri nomi di interfaccia. Seagate è stata la prima a intraprendere questa strada e ha inventato il nome Fast ATA. Il suo prodotto, infatti, differisce da ATA-2 proprio per l'assenza delle modalità di scambio più veloci (PIO4 e MW2 DMA). L'azienda Quantum ha “inventato” il nome Fast ATA-2 per la sua interfaccia, che sostanzialmente non è diversa dallo standard ATA-2. L'azienda che ha confuso maggiormente la situazione è stata Western Digital, che ha inventato la denominazione EIDE (Enhanced IDE). Questo termine è ancora ampiamente utilizzato nel settore informatico. Se proviamo a determinare le differenze tra EIDE e ATA-2, le cose sorprendenti diventano chiare. Risulta che EIDE include interamente tutte le specifiche di ATA-2 e del protocollo ATAPI. Pertanto, l'espressione "disco rigido con interfaccia EIDE" ha un significato equivalente alla frase "disco rigido con interfaccia ATA-2". Quindi in cosa è diverso l'EIDE? Il fatto è che WD ha ideato un adattatore host Dual IDE/ATA che ti consente di utilizzare fino a quattro dispositivi. Tuttavia, un adattatore di questo tipo non ha nulla a che fare con lo standard di interfaccia IDE stesso ed è un dispositivo esterno per qualsiasi componente IDE/ATA che garantisce il normale funzionamento secondo gli standard.

Nel 1999 è stato adottato lo standard ATA/ATAPI-5 e la maggior parte dei produttori lo ha supportato con prodotti reali. Il protocollo Ultra ATA-66 del nuovo standard specificava una modalità di trasferimento dati con velocità fino a 66 MB/s (specifica modalità 4 Ultra DMA). Per collegare tali unità erano necessari nuovi cavi (con conduttori di segnale alternati e linee cortocircuitate a terra), aventi 80 conduttori, fortunatamente compatibili con i connettori IDE a 40 pin esistenti. La ricerca di diverse aziende ha ulteriormente ampliato la larghezza di banda dei dispositivi IDE utilizzando il nuovo cavo a 80 fili. Così è nata la specifica ATA/ATAPI-6, che definisce i requisiti per i dischi rigidi e un'interfaccia con un throughput di picco fino a 100 MB/s (Ultra DMA mode 5). In particolare è previsto un incremento dell'LBA da 32 a 64 bit. Supporto regimi speciali trasmissione video in streaming, misure per ridurre il rumore del disco. I dischi rigidi con interfaccia ATA/ATAPI-6 sono ormai ampiamente disponibili e vengono solitamente designati dai venditori come ATA-100. Le possibilità per un ulteriore miglioramento dell'interfaccia IDE parallela, nonostante la comparsa dei dischi rigidi UltraATA-133, sono praticamente esaurite e quindi l'interfaccia seriale Serial ATA è considerata una direzione promettente.

Le specifiche ufficiali per Serial ATA sono apparse nel 2002 e un anno prima sono stati introdotti i primi dischi rigidi con la nuova interfaccia. I chipset sulle schede madri con supporto Serial ATA hanno visto la luce per la prima volta nell'autunno del 2002. Le schede madri più vecchie richiedono un controller separato installato nello slot PCI, il che significa che le prestazioni sono limitate.

La differenza principale della nuova interfaccia è un metodo di scambio dati fondamentalmente diverso, sequenziale. I dati vengono trasmessi tramite un cavo a otto conduttori, il livello del segnale è 3,3 V. Oggi l'implementazione dell'interfaccia consente di raggiungere un throughput di picco di 1,5 Gbit/s (circa 187 MB/s), ma gli sviluppatori promettono di raddoppiare questa cifra nel futuro prossimo. Pertanto, alla fine, la larghezza di banda dell'interfaccia esterna corrisponderà alla velocità di trasferimento dei dati interni (tra il disco stesso e il buffer) dei dischi rigidi. Seagate è stata la prima a introdurre un disco rigido con interfaccia Serial ATA nell'estate del 2000.

interfaccia PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect) - connessione di componenti esterni. Lo sviluppo dell'interfaccia PCI ebbe luogo nella primavera del 1991 presso la Intel Corporation. I promettenti processori 80486 e Pentium richiedevano una nuova organizzazione dell'interazione con i componenti periferici. Gli ingegneri Intel hanno deciso di partire da zero e di conseguenza hanno sviluppato un bus che non era direttamente collegato a quello del sistema. In questo modo è stato possibile garantire che l'interfaccia fosse indipendente dal tipo specifico di processore e che funzionasse in parallelo con più dispositivi PCI. La nuova interfaccia si è rivelata incompatibile con tutte le precedenti (ISA, VESA) e ha richiesto lo sviluppo di una serie di chip di sistema. Per fornire supporto a terze parti, Intel ha reso aperte l'architettura e le specifiche PCI, quindi si è presto formato un gruppo di organizzazioni interessate, che ha creato e approvato la versione 2.1 delle specifiche. La specifica perfezionata e migliorata è stata designata 2.2. L'interfaccia PCI fornisce una velocità di clock del bus di 33 MHz (opzione PCI 2.2 - fino a 66 MHz, PCI-X - fino a 133 MHz), che fornisce un throughput di picco fino a 132 MB / s (fino a 1064 MB / s per 64 -bit a 133 MHz).

L'interfaccia fornisce il supporto per la modalità Bus Mastering e la configurazione automatica dei componenti durante l'installazione (Plug-and-Play). Tutti gli slot PCI sulla scheda madre sono raggruppati in segmenti; il numero di slot in un segmento è limitato a quattro. Se sono presenti più segmenti, questi vengono collegati tramite i cosiddetti ponti. Attualmente, PCI è l'interfaccia più comune. Viene utilizzato per collegare dispositivi di espansione alla scheda madre: schede audio, controller SCSI, modem, schede di acquisizione video, schede di rete e altri componenti.

La popolarità a lungo termine del PCI è dovuta a una serie di vantaggi che l'interfaccia offre rispetto ai suoi predecessori.

· Innanzitutto è supportato lo scambio dati sincrono nel formato a 32 o 64 bit. In questo caso viene utilizzato il metodo multiplexing (trasferimento di indirizzi e dati a turno su una linea), che ha permesso di ridurre il numero di contatti nei connettori.

· In secondo luogo è possibile installare componenti con livelli di segnale di 5 V o 3,3 V. Le “chiavi” (jumper in plastica) sui connettori impediscono l'installazione di schede in uno slot “estraneo”. È possibile produrre schede di espansione universali che supportano entrambi i livelli di segnale (che è ciò che fa oggi la maggior parte dei produttori).

La combinazione delle frequenze del bus da 33 MHz o 66 MHz con la profondità di bit dei dati fornisce una gamma abbastanza ampia per la selezione della larghezza di banda del bus. Tieni presente che a una frequenza di 66 MHz è accettabile solo un livello di segnale di 3,3 V (e i dispositivi a 33 MHz potrebbero non funzionare a una frequenza più elevata).

La specifica PCI richiede che i componenti supportino la modalità Multiple Bus Mastering. In questa modalità i dispositivi intercettano il controllo del bus e ne distribuiscono autonomamente le risorse. Uno speciale timer sul dispositivo determina il tempo massimo durante il quale è possibile l'accesso esclusivo.

Un canale del controller PCI supporta fino a quattro slot di espansione. Per raddoppiarne il numero, viene utilizzato un bridge tra una coppia di controller. Il metodo di trasferimento dati del bus è chiamato Linear Burst. Cioè, quando si scrivono o si leggono i dati, questi arrivano in un unico pacchetto, poiché l'indirizzo per ogni byte successivo viene automaticamente aumentato di uno. Ciò elimina la necessità di trasmettere il blocco di indirizzi. Per accelerare la trasmissione, viene utilizzata la memorizzazione nella cache: sono supportati i metodi di registrazione ritardata di write-back e write-through.

Una caratteristica importante dell'interfaccia PCI è il supporto per il protocollo Plug-and-Play (PnP). La Specifica 2.2 definisce tre tipi di risorse: intervallo di memoria, intervallo di I/O e il cosiddetto “spazio di configurazione”. L'ultima risorsa contiene tre regioni: intestazione (non dipende dal tipo di dispositivo specifico), blocco dispositivo, blocco utente. L'intestazione contiene informazioni sul produttore, sulla classe del dispositivo e altre informazioni sul servizio.

In generale, l'interfaccia PCI ha affrontato i compiti ad essa assegnati entro i limiti delle sue limitazioni intrinseche. Gli stessi compiti che non è riuscito a risolvere (ad esempio, il trasferimento di grandi quantità di dati grafici ad alta velocità) sono stati abilmente trasferiti da Intel ad altre interfacce (ad esempio AGP).

Fino a poco tempo fa, il bus PCI veniva utilizzato non solo per le schede di espansione, ma anche per i bridge collegati al chipset di sistema. Tuttavia, restrizioni significative sul picco di produttività hanno iniziato a rallentare la crescita delle prestazioni del sistema informatico. In particolare, l'avvento dei dischi rigidi della specifica ATA-100, delle schede di rete Gigabyte Ethernet e degli adattatori SCSI della specifica Ultra 160 ha richiesto più volte un aumento della larghezza di banda del bus PCI. I tentativi di migliorare il bus hanno portato all'adozione della specifica PCI-X.

Gli slot di interfaccia a 64 bit della specifica PCI-X (che supportano frequenze di clock fino a 133 MHz e trasferimento dati tramite protocolli DDR e QDR) si trovano finora solo su server e workstation ad alte prestazioni, poiché l'aumento della larghezza del bus e della sua frequenze operative ha comportato un notevole aumento del costo della scheda madre. Allo stesso tempo, il principio stesso di un bus condiviso parallelo è già diventato obsoleto.

Pertanto, la durata del bus PCI sulla piattaforma PC scade gradualmente. Non c'è nulla di insolito in questo: una storia simile è accaduta con il bus ISA, che non può più essere trovato sulle moderne schede madri. Ovviamente, il passaggio al nuovo autobus locale avverrà gradualmente e in modo relativamente indolore per l'utente medio. Attualmente i principali contendenti sono l'interfaccia PCI Express (3GIO) sviluppata da Intel e il bus HyperTransport offerto da AMD. Inoltre, HyperTransport è già supportato da molti set di logiche di sistema.

Interfaccia ipertrasporto

Il bus I/O ad alta velocità HyperTransport (HT) è progettato per l'uso nei sistemi informatici, principalmente come bus locale interno. Rispetto al bus PCI, l'interfaccia HyperTransport consente di ridurre il numero di conduttori sulla scheda madre, eliminare i ritardi associati alla monopolizzazione del bus da parte di dispositivi a basse prestazioni, ridurre il consumo energetico e in generale aumentare molte volte il throughput.

Fisicamente, la tecnologia HyperTransport si basa su una versione migliorata della segnalazione differenziale a bassa tensione (LVDS). Per tutte le linee (dati, controllo, orologio) vengono utilizzati bus con una resistenza differenziale di 100 Ohm. Il livello del segnale è 1,2 V (rispetto ai 2,5 V specificati dalla specifica IEEE LVDS). Grazie a ciò, la lunghezza del bus può raggiungere i 24 pollici (circa 61 cm) con una larghezza di banda su linea singola fino a 800 Mbps. È opportuno notare che la specifica HyperTransport prevede la separazione dei flussi di dati “upstream” e “downstream” (asincronia). Questo approccio consente frequenze di clock significativamente più elevate rispetto alle architetture esistenti perché ciascun segnale LVDS opera all'interno del proprio collegamento fisico. Inoltre il pacchetto che unisce indirizzi, comandi e dati è sempre un multiplo di 32 bit. Pertanto la sua trasmissione senza errori è garantita su canali scalabili con una larghezza da 2 a 32 bit. Ciò consente l'utilizzo di un'unica tecnologia HyperTransport per connettere consumatori di risorse bus con diversi livelli di prestazioni: processore, RAM, controller video, dispositivi I/O a bassa velocità, utilizzando in ogni caso il numero minimo richiesto di linee. In generale, il throughput di picco della connessione Hyper Transport raggiunge 12,8 GB/s (6,4 GB/s sui canali downstream e upstream con un'ampiezza di 32 bit ad una frequenza di 800 MHz e trasmissione dati sui fronti di salita e di discesa della segnale). Per confronto, segnaliamo che la larghezza di banda massima del bus di sistema (200 MHz) del processore AMD Athlon è di 2.128 GB/s. Una caratteristica importante della tecnologia HyperTransport è la compatibilità con i dispositivi PCI a livello di protocollo. Cioè, i produttori di apparecchiature non dovranno nemmeno scrivere nuovi driver.

interfaccia SCSI

L'interfaccia SCSI (leggi “skazi”) viene spesso paragonata esclusivamente all'interfaccia IDE. In realtà, questo confronto non è del tutto corretto: SCSI, a differenza dell'IDE, consente di collegare non solo supporti di memorizzazione. SCSI è un'interfaccia universale e prima dell'avvento di IEEE1394 non c'erano praticamente alternative per lavorare con dispositivi ad alta velocità. Oggi la velocità massima (teorica) di trasferimento delle informazioni sul bus IDE è di 133 MB/s (protocollo Ultra ATA-133), per la nuova interfaccia Serial ATA - fino a 150 MB/s. La specifica Ultra320 SCSI prevede velocità di trasferimento fino a 320 MB/s. I reali vantaggi di SCSI sono particolarmente evidenti nei sistemi operativi multitasking e nell'elaborazione di flussi di dati continui (ad esempio video). Molti noti produttori (in particolare Iwill) producono schede madri con controller SCSI integrati, che richiedono il proprio BIOS SCSI per l'inizializzazione. Sulle schede madri con controller integrato, di solito è presente nel BIOS di sistema come aggiunta. Le schede di espansione hanno il proprio chip BIOS. È anche possibile (nei sistemi più economici) omettere il BIOS e fornire il supporto dell'interfaccia esclusivamente tramite i driver del sistema operativo.

Caratteristiche standard Le funzioni del BIOS SCSI sono molto simili alle funzioni del BIOS di sistema:

· impostazioni di configurazione dell'adattatore;

· controllare la superficie dei dischi rigidi;

· formattazione di basso livello;

· impostazione dei parametri di inizializzazione del dispositivo;

· impostazione del numero del dispositivo di avvio;

· selezione del dispositivo di avvio, ecc.

Per ricordare e memorizzare la configurazione dei dispositivi SCSI, viene utilizzato un chip di memoria flash (analogo funzionale della scheda madre CMOS). In un sistema SCSI la comunicazione tra i dispositivi avviene secondo il principio “mittente-destinazione”. Il mittente avvia una richiesta e, dopo aver atteso una risposta dal destinatario, inizia lo scambio di dati. Ogni dispositivo nella catena ha un numero di identificazione (ID) univoco nell'intervallo da 0 a 7 (nelle ultime specifiche da 0 a 31), che viene impostato da uno speciale interruttore, ponticello o assegnato automaticamente (nei dispositivi moderni). Inoltre, per impostazione predefinita, all'adattatore host SCSI è assegnato il numero 7. A loro volta, i dispositivi inclusi in un componente dotato di ID ricevono un numero di unità logica (LUN). Ad esempio, quando si collega un array di più dischi rigidi, riceverà il proprio ID e ciascun disco rigido riceverà il proprio LUN. In questo modo puoi creare catene fino a 256 dispositivi. Sebbene in problemi reali sia improbabile che tali strutture siano necessarie. I dati vengono trasmessi sul bus SCSI in modalità sincrona o asincrona. In modalità asincrona il destinatario conferma la ricezione di ciascun byte, in modalità sincrona solo del pacchetto di dati. A partire dalla specifica SCSI-2 sono comparsi scenari in cui l'intero insieme di procedure di scambio viene formato in un pacchetto e trasmesso nella sua interezza. È anche possibile che il dispositivo esegua i comandi in modo indipendente. Ad esempio, allo streamer viene dato il comando di riavvolgere, quindi viene disconnesso dal bus fino al completamento del processo. Attualmente esistono diverse specifiche SCSI che differiscono per larghezza del bus, frequenza di clock e tipo fisico di interfaccia di connessione. La primissima versione (SCSI-1) aveva un bus a 8 bit, su di esso i dati venivano trasferiti ad una velocità di 5 MB/s. Quest'ultimo, Ultra320 SCSI, consente il trasferimento dei dati ad una velocità di 320 MB/s.

Sfortunatamente, la differenza negli standard per il livello e il formato del segnale e le caratteristiche elettriche dei dispositivi SCSI con diverse specifiche di interfaccia rendono notevolmente difficile collegare componenti di generazioni diverse. Sebbene, in linea di principio, questo problema possa essere risolto nella stragrande maggioranza dei casi.

Interfaccia AGP

Intel, avendo scoperto che l'ulteriore aumento delle prestazioni di un personal computer “si basa” sul sottosistema video, relativamente tempo fa ha proposto di allocare un bus di interfaccia separato per la trasmissione del flusso di dati video - AGP (Accelerated Graphics Port - porta grafica accelerata). In appena un anno, questo standard ha sostituito le interfacce precedentemente esistenti utilizzate dalle schede video: ISA, VLB e PCI. Il vantaggio principale del nuovo autobus era l'elevata produttività. Se il bus ISA consente trasferimenti fino a 5,5 MB/s, VLB fino a 130 MB/s (tuttavia sovraccarica il processore centrale) e PCI fino a 133 MB/s, allora il bus AGP teoricamente ha un throughput di picco fino a 2132 MB/s.s (in modalità di trasferimento parola a 32 bit).

Intel ha sviluppato l'interfaccia AGP per risolvere due problemi principali associati all'elaborazione della grafica 3D su un personal computer.

· Innanzitutto, la grafica 3D richiede quanta più memoria possibile per memorizzare i dati delle texture e lo Z-buffer. Maggiore è il numero di mappe texture disponibili per le applicazioni 3D, migliore sarà l'aspetto dell'immagine sullo schermo del monitor. Tipicamente lo Z-buffer utilizza la stessa memoria delle texture. Gli sviluppatori di controller video avevano in precedenza la possibilità di utilizzare la normale RAM per memorizzare informazioni sulle trame e sullo Z-buffer, ma la larghezza di banda del bus PCI rappresentava una seria limitazione. La larghezza di banda PCI è risultata troppo bassa per l'elaborazione grafica in tempo reale. Intel ha risolto questo problema introducendo lo standard del bus AGP.

· In secondo luogo, l'interfaccia AGP fornisce una connessione diretta tra il sottosistema grafico e la RAM. Ciò soddisfa i requisiti per l'output grafico 3D in tempo reale e, inoltre, la memoria frame buffer viene utilizzata in modo più efficiente, aumentando così la velocità dell'elaborazione grafica 2D. In realtà, il bus AGP collega il sottosistema grafico al controller di memoria del sistema, condividendo l'accesso con il processore centrale del computer. L'unico tipo di dispositivo che può essere collegato tramite AGP sono le schede grafiche. Allo stesso tempo, i controller video integrati nella scheda madre e che utilizzano l'interfaccia AGP non possono essere aggiornati. Per il controller AGP, l'indirizzo fisico specifico in cui le informazioni vengono archiviate nella RAM non ha importanza. Questa è una soluzione chiave della nuova tecnologia, che fornisce l'accesso ai dati grafici come un singolo blocco di memoria.

La specifica AGP in realtà si basa sullo standard PCI versione 2.1, ma differisce da esso per le seguenti caratteristiche principali che influiscono sostanzialmente sulle prestazioni:

· il bus è in grado di trasmettere due (AGP2x), quattro (AGP4x) o otto (AGP8x) blocchi di dati in un ciclo;

· è stato eliminato il multiplexing delle linee di indirizzo e dati (nel PCI, per ridurre il costo delle schede madri, indirizzo e dati vengono trasmessi sulle stesse linee);
il pipeline delle operazioni di lettura/scrittura, secondo gli sviluppatori, elimina l'impatto dei ritardi nei moduli di memoria sulla velocità di queste operazioni.

Il bus AGP supporta tutte le operazioni standard del bus PCI, quindi il flusso di dati lungo di esso può essere rappresentato come una combinazione di operazioni di lettura/scrittura AGP e PCI alternate. Le operazioni del bus AGP sono suddivise. Ciò significa che la richiesta dell'operazione è separata dall'effettivo trasferimento dei dati. Questo approccio consente al dispositivo AGP di generare una coda di richieste senza attendere il completamento dell'operazione corrente. La versione AGP 2.0, grazie all'utilizzo di specifiche elettriche a bassa tensione, consente quattro transazioni (trasferimenti di blocchi di dati) per ciclo di clock (modalità AGP4x). La versione AGP 3.0 prevede il trasferimento di otto blocchi dati per ciclo di clock (modalità AGP 8x). Attualmente, sebbene molte schede video non abbiano ancora esaurito le capacità dell'AGP4x, Intel sta promuovendo una nuova specifica: AGP Pro. La differenza principale di questa interfaccia è la capacità di controllare potenti alimentatori.

Entro la fine del 2002, i chipset che supportavano l'interfaccia AGP versione 3.0 (a volte chiamata AGP 8x) apparvero in grandi quantità. Un duplice aumento del throughput è stato ottenuto aumentando la frequenza di clock del bus a 66 MHz e utilizzando un nuovo livello di segnale di 0,8 V (in AGP 2.0 è stato utilizzato un livello di 1,5 V). Così, mantenendo i parametri di base dell'interfaccia, è stato possibile aumentare la velocità del bus a circa 2132 MB/s.

In connessione con la crescente penetrazione della grafica tridimensionale in vari prodotti software nel prossimo futuro, sorgerà la questione dell'aumento della larghezza di banda del bus della scheda video. I contendenti per sostituire AGP sono le nuove interfacce bus locali universali: HyperTransport e PCI Express.

Standard	Larghezza di banda
AGP1X	256 MB/sec
AGP2X	533 MB/sec
AGP4X	1066 MB/sec
AGP8X	2133 MB/sec

Bluetooth

Un singolo sistema Bluetooth è costituito da un modulo che fornisce la comunicazione radio e da un host ad esso collegato, che può essere un computer o qualsiasi dispositivo periferico. I moduli Bluetooth sono generalmente integrati nel dispositivo e collegati tramite una porta disponibile o una scheda PC. Poiché tutti i moduli sono fisicamente e funzionalmente equivalenti dal punto di vista della rete, possiamo astrarre dalla natura dell'host. Il modulo è composto da un link manager, un controller di connessione e un ricetrasmettitore con antenna. I moduli possono essere collegati punto a punto o fornire connessioni multipunto. Due moduli collegati via radio formano una piconet. Inoltre, uno dei moduli svolge il ruolo di master, il secondo di slave. Una piconet non può avere più di otto moduli: l'indirizzo del membro attivo della piconet, utilizzato per l'identificazione, è di tre bit. Sette moduli slave possono avere un indirizzo univoco (il master non ha indirizzo) e l'indirizzo zero è riservato ai messaggi broadcast. Per combinare più di otto dispositivi, nelle specifiche è stato introdotto il concetto di scatternet (rete sparsa). Una scatternet è formata da più piconet indipendenti. Qualsiasi modulo di rete, compreso il master, può stabilire una connessione con un modulo connesso ad un'altra piconet.

La portata ottimale del modulo è fino a 10 m. Intervallo di frequenza operativa 2.402-2.483 GHz. Il canale di comunicazione Bluetooth ha una velocità di picco di 721 Kbps. Per ridurre le perdite e garantire la compatibilità delle piconet, la frequenza nel Bluetooth viene regolata gradualmente (1600 hop/s). Il canale è suddiviso in intervalli di tempo (intervalli) con una lunghezza di 625 ms (tempo tra salti), in ciascuno dei quali il dispositivo può trasmettere un pacchetto di informazioni. Per la trasmissione full duplex viene utilizzato lo schema TDD (Time-Division Duplex). Il dispositivo master inizia a trasmettere i valori del timer pari e il dispositivo slave inizia a trasmettere i valori del timer dispari.

Oltre al payload, il pacchetto contiene un codice di accesso e un'intestazione. Esistono tre tipi di pacchetti: solo voce (solitamente 64 KB/s), solo dati e combinato. Per trasmettere pacchetti diversi sono previste due tipologie di connessione: ACL asincrona (Asynchronous Connection-Less) e SCO sincrona (Synchronous Connection-Oriented). Diverse coppie master-slave all'interno di una piconet possono utilizzare diversi tipi di comunicazione. Inoltre, il tipo di comunicazione può essere modificato secondo necessità senza alcuna restrizione durante la sessione di comunicazione.

PROCEDURA OPERATIVA

Fare clic con il tasto destro sull'icona Risorse del computer, quindi selezionare Proprietà dal menu a discesa. Proprietà del sistema appare davanti a noi, dove selezioniamo la scheda Hardware. Nella scheda visualizzata, fai clic sul pulsante Gestione dispositivi. Davanti a noi appare una finestra che contiene un elenco di tutte le apparecchiature installate su questo computer e puoi modificare immediatamente le proprietà di qualsiasi dispositivo. Un esempio di gestione dispositivi è mostrato in Fig. 1.

1. Controller IDE ATA/ATAPI- Si tratta di dispositivi che controllano altri dispositivi, come un disco rigido o un CD-ROM, e supportano anche lo scambio di dati tra questi dispositivi e il computer.

La configurazione del controller prevede l'allocazione delle risorse di sistema ad esso necessarie.

Interfaccia dati parlante in un linguaggio semplice Questo è una sorta di adattatore tra i nodi; sa come trasmettere i dati, cosa usare e cosa aspettarsi in risposta. Ma la definizione ufficiale sembra già più complicata: si tratta di un certo confine tra due oggetti o nodi, che sono regolati da uno speciale standard accettato e implementati utilizzando metodi, strumenti e regole stabiliti. Diamo un'occhiata ai principali tipi di interfacce di trasferimento dati.

Interfaccia Ethernet

Quasi tutti gli utenti l'hanno riscontrato. Il suo scopo originale è la comunicazione tra i dispositivi dell'ufficio. Per realizzare i primi collegamenti è stata utilizzata una topologia lineare e un semplice cavo coassiale. Al momento, questo approccio è già obsoleto e, probabilmente, la maggior parte degli utenti è sorpresa di come fosse possibile collegare i computer tra loro con un cavo coassiale, ma prima che esistessero tali schede di rete. Al giorno d'oggi, la base per costruire reti è la topologia “a stella”, implementata e divisa in parti da router e switch. L'interfaccia Ethernet può trasmettere informazioni a velocità di 10, 100, 1000 Mbit/s. Una delle caratteristiche di questa interfaccia è la presenza di un indirizzo MAC, integrato nell'hardware del tuo scheda di rete, più o meno è come l'IMEI di un cellulare. Con il suo aiuto, viene riconosciuto il nodo che ha inviato e ricevuto i dati. Ogni indirizzo MAC è unico, ciò è dovuto al fatto che gli sviluppatori di dispositivi condividono tra loro un insieme comune di valori. Ai tre byte più significativi dell'indirizzo MAC viene assegnato il proprio produttore.

Interfaccia USB

Molto popolare è anche l'interfaccia dati seriale USB (Universal Serial Bus). Tutti i dispositivi moderni sono dotati di questa interfaccia; la sua caratteristica principale è che utilizza la tecnologia Plung and Play. Ciò significa che qualsiasi dispositivo dotato di interfaccia USB può essere collegato e utilizzato, nella maggior parte dei casi evitando l'installazione di driver aggiuntivi. Ad esempio: unità flash, dischi rigidi portatili, tastiere, mouse, ecc. Uno dei vantaggi significativi dell'USB è l'alimentazione su uno dei contatti, che a sua volta elimina la necessità di una fonte di alimentazione aggiuntiva quando si collegano le apparecchiature.

Interfaccia IRDA

Questo tipo di interfaccia è quasi obsoleto e molti non se lo ricorderanno nemmeno. Ma nel recente passato, senza di essa, era quasi impossibile collegare i primi cellulari a un computer. Il suo compito era collegare questa o quella apparecchiatura utilizzando la radiazione infrarossa. La velocità di trasmissione era molto bassa, variava da soli 2400 a 115.200 bps, e il limite non poteva essere utilizzato su lunghe distanze. Come menzionato sopra, questa interfaccia utilizzato principalmente nei telefoni cellulari, ma le apparecchiature informatiche non fanno eccezione. Oggi questa tecnologia viene utilizzata nei telecomandi di diversi dispositivi, come televisori, apparecchiature audio-video, ecc.

Interfaccia HDMI

Questa interfaccia consente di trasferire dati multimediali. Distintivo dalla vecchia interfaccia VGA, consente di trasmettere video con audio. Ha una larghezza di banda elevata e consente di trasmettere video ad alta definizione. L'abbreviazione HDMI sta per Hugh Definition Multimedia Interface.

Interfaccia Bluetooth

Ha sostituito IrDA e ora viene utilizzato attivamente in molti dispositivi per creare comunicazioni tra loro. Ad esempio: mouse, telefoni, laptop, acustica esterna, ecc. I produttori dichiarano una portata di 100 metri, ma in pratica tali indicatori sono molto difficili da raggiungere, di regola sono circa 10 metri. La velocità media di trasferimento dati è di 3 Mbit/s.

Interfaccia Wi-Fi

Un tipo di interfaccia abbastanza nuovo, ma che ha già conquistato il cuore di molti utenti. Il suo principale vantaggio è la connessione wireless. Utilizzato in quasi tutti dispositivi elettronici, partendo da computer, televisori per finire con lampadine e prese intelligenti. Specifiche vengono costantemente migliorati e migliorati. La velocità di trasmissione media va da 450 a 1300 Mbit/s.

Interfaccia RS-232

Una delle interfacce seriali più comuni. Originariamente sviluppato per collegare i terminali a un computer centrale, è ora ampiamente utilizzato per lo scambio di dati tra PC e singoli dispositivi a microcontrollore. L'interfaccia RS-232 è progettata per collegare due dispositivi (Fig. 21). Il trasmettitore di un dispositivo è collegato al ricevitore di un altro e viceversa, il che fornisce la trasmissione dei dati half-duplex. Per controllare il dispositivo collegato, è possibile utilizzare ulteriori linee di porta RS-232 o caratteri speciali aggiunti ai dati trasmessi.

Velocità di trasmissione 19.200 bps

Lunghezza linea di comunicazione 15 m

Potenziale del tipo di segnale con filo comune

Numero di trasmettitori 1

Numero di ricevitori 1

Interfaccia RS-422

L'interfaccia è stata sviluppata nel 1975 per lo scambio di dati tra un computer centrale e apparecchiature periferiche. L'interfaccia utilizza una linea di comunicazione simmetrica (Fig. 22) e garantisce il funzionamento di apparecchiature remote con scambio di dati accelerato. L'interfaccia fornisce una buona soppressione del rumore in modalità generale grazie all'utilizzo di un cavo a doppino intrecciato come linea di comunicazione. Ogni trasmettitore può essere caricato su più ricevitori (fino a 10), consentendo di comunicare con più dispositivi contemporaneamente.

Velocità di trasferimento 10 Mbit/s

Lunghezza della linea di comunicazione 1200 m

Tipo di segnale: differenziale, doppino intrecciato

Numero di trasmettitori 1

Numero di ricevitori 10

Organizzazione della comunicazione full duplex, punto-punto.

Interfaccia RS-485

L'interfaccia è ampiamente utilizzata nell'industria per lo scambio di dati bidirezionale su una linea di comunicazione simmetrica a due fili con maggiore capacità di carico e lunghezza (Fig. 23). Utilizzato per organizzare reti a stella o ad anello. L'uso dei ripetitori consente di aumentare la distanza tra gli abbonati e organizzare un nuovo segmento di rete.

Interfaccia CAN

L'interfaccia seriale CAN è appositamente progettata per combinare sensori, attuatori e controller intelligenti che controllano qualsiasi oggetto nei sistemi di automazione industriale. Nella fig. La Figura 24 mostra uno schema della costruzione di un MPS basato su un bus dorsale speciale.

I principali vantaggi dell'interfaccia: fornire una modalità di scambio in tempo reale grazie alla possibilità di trasmissione proattiva dei messaggi, elevata immunità al rumore e un protocollo di correzione degli errori.

INTERFACCIA (interfaccia). Un insieme di regole per l'interazione di dispositivi e programmi tra loro o con l'utente e gli strumenti che implementano questa interazione. Il concetto di interfaccia comprende sia l'hardware e il software stesso che collegano diversi dispositivi o programmi tra loro o con l'utente, sia le regole e gli algoritmi sulla base dei quali vengono creati questi strumenti. Per esempio, interfaccia del dispositivo- si tratta di linee di comunicazione tra loro e di dispositivi di interfaccia e di un metodo per convertire segnali e dati trasmessi da un dispositivo all'altro, e caratteristiche fisiche canale di comunicazione. Interfaccia software- si tratta di programmi che servono il trasferimento di dati da un'attività all'altra, tipi di dati, un elenco di variabili comuni e aree di memoria e un insieme di procedure o operazioni valide e i relativi parametri. Interfaccia utente con il programma- questi sono i pulsanti, i menu e gli altri controlli visualizzati sullo schermo del terminale, con l'aiuto dei quali l'utente controlla la soluzione del problema, e il terminale stesso e gli operatori previsti nel programma che consentono tale controllo.

Interfaccia utente- in questo capitolo significa comunicazione tra una persona e un computer.

In molte definizioni un'interfaccia viene identificata con un dialogo, che è simile a un dialogo o interazione tra due persone. E proprio come la scienza e la cultura hanno bisogno di regole affinché le persone possano comunicare e interagire tra loro nel dialogo, anche il dialogo uomo-macchina ha bisogno di regole.

Accesso utente generale sono regole che spiegano il dialogo in termini di elementi generali, come regole per presentare informazioni su uno schermo, e regole di tecnologia interattiva, come regole per la risposta di un operatore umano a ciò che viene presentato su uno schermo.

COMPONENTI DI INTERFACCIA

A livello pratico, un'interfaccia è un insieme di tecniche standard per interagire con la tecnologia. A livello teorico, l’interfaccia ha tre componenti principali:

· Un metodo di comunicazione tra una macchina e un operatore umano.

· Un metodo di comunicazione tra un operatore umano e una macchina.

· Metodo di presentazione dell'interfaccia utente.

MACCHINA ALL'UTENTE

Il modo in cui la macchina comunica con l'utente (linguaggio di rappresentazione) è determinato dall'applicazione della macchina (sistema software applicativo). L'applicazione controlla l'accesso alle informazioni, l'elaborazione delle informazioni e la presentazione delle informazioni in una forma comprensibile all'utente.

UTENTE ALLA MACCHINA

L'utente deve riconoscere le informazioni presentate dal computer, comprenderle (analizzarle) e procedere alla risposta. La risposta è implementata attraverso la tecnologia interattiva, i cui elementi possono essere azioni come selezionare un oggetto utilizzando un tasto o un mouse. Tutto ciò costituisce la seconda parte dell'interfaccia, ovvero il linguaggio d'azione.

COME PENSA L'UTENTE

Questa parte dell'interfaccia è un insieme di percezioni dell'utente sull'applicazione nel suo insieme, chiamata modello concettuale dell'utente.

Gli utenti possono comprendere l'interfaccia della macchina, cosa fa e come utilizzarla. Alcune di queste convinzioni si formano negli utenti attraverso l'esperienza con altre macchine, come dispositivi di stampa, calcolatrici, videogiochi e sistemi informatici. Una buona interfaccia utente trae vantaggio da questa esperienza. Idee più sviluppate si formano dall'esperienza dell'utente con l'interfaccia stessa. L'interfaccia aiuta gli utenti a sviluppare visualizzazioni che possono essere successivamente utilizzate quando si lavora con altre interfacce dell'applicazione.

Sviluppo dell'interfaccia utente: cosa significa?
Il design del sito, la disposizione dei blocchi funzionali, il contenuto e la disposizione dei contenuti sono realizzati in modo tale che l'utente sia spinto a compiere l'azione necessaria: chiamare, scrivere un commento, effettuare un acquisto, ordinare un prodotto, eccetera. Vale la pena comprendere che il comportamento dell'utente non viene modificato o modificato in alcun modo. Il sito stesso è in fase di trasformazione.
Interfaccia utente– l’ordine di disposizione dei blocchi funzionali del sito, facilitando il compimento di determinate azioni da parte dell’utente. Potrebbe trattarsi di una chiamata, dell'acquisto di un prodotto, della scrittura di una recensione. Una valutazione dell’usabilità può fornire lo stesso risultato. Ma questi concetti non vanno confusi: l'usabilità differisce dall'interfaccia utente in quanto è un metodo che permette di valutare la facilità d'uso di un sito e il successo dell'utente nel portare a termine le attività. Mentre il design dell'interfaccia è un prototipo di sito web completamente finito. La progettazione prevede l'utilizzo dei risultati di usabilità. Senza i dati ottenuti applicando questa tecnica, nulla funzionerà.

Le interfacce sono un dispositivo che consente lo scambio di dati tra una sorgente e un ricevitore.

Interfaccia parallela.

È un bus a n bit attraverso il quale i dati vengono immessi o emessi in parallelo lungo linee di comunicazione, ciascuna delle quali ha il proprio peso. I dati vengono scambiati tra la sorgente e il ricevitore tramite il bus a n bit.

Supponiamo che i dati vengano immessi nell'host da un ADC, quindi l'ADC è la sorgente, l'host è il destinatario. Il segnale CS viene selezionato quando l'indirizzo sull'HA del processo installato coincide con l'indirizzo assegnato alla porta o al dispositivo con cui si stanno scambiando i dati. I dispositivi i cui indirizzi non corrispondono all'indirizzo dei dispositivi sull'ShA si trovano in uno stato neutro ("a riposo"). I dati vengono installati contemporaneamente sulla SD.

I dati sono etichettati per categoria. Ogni cifra può contenere 0 o 1. Il numero della cifra corrisponde al suo peso. Quando combiniamo 4 cifre in 1 carattere, otteniamo una cifra bassa e una cifra alta. Per scrivere un numero in una cifra, è necessario sommare il valore della cifra più alta e quella più bassa.

L'interfaccia parallela comprende: bus interni (indirizzi, dati), un'interfaccia stampante, per il collegamento di dispositivi esterni come ISA, PCI, AGP, LPT.

Dignità: alta velocità di trasferimento delle informazioni.

Difetto: Lunghezza limitata della linea di comunicazione, esposizione a interferenze esterne, velocità di trasferimento delle informazioni limitata dal bus interno.

Le interfacce parallele vengono utilizzate per scambiare dati tra un PC ed un dispositivo esterno situato a breve distanza (LPT ~ 3m).

Se la velocità di scambio dei dati tra il processore e un dispositivo esterno non corrisponde alla velocità di funzionamento del processore, viene utilizzato il buffering.

Un buffer è una memoria in grado di scambiare dati a una velocità che corrisponde alla velocità del dispositivo esterno (riempimento del buffer) e successivamente scambiare dati tra il buffer e il processore alla velocità del processore.

Esempio di buffer: memoria cache, memoria buffer come parte di dispositivi di input/output dati (schede ADC, schede video).

Interfaccia seriale.

I dati vengono trasmessi in serie su un cavo. Le interfacce seriali includono: porta COM, USB, PC/2 (mouse, tastiera). È possibile collegare solo due dispositivi.

Interfacce seriali sincrone (SSI) – per la trasmissione dei dati, oltre alla linea dati, vengono utilizzate linee di impulsi di clock (segnali).

La lettura e la scrittura dei dati viene eseguita sul fronte dell'impulso di clock (impulso di sincronizzazione dello scambio dati).

Se alla linea dati è collegato più di un dispositivo, la selezione del dispositivo con cui scambiare i dati viene effettuata tramite uno speciale segnale CS.

Queste interfacce includono: SPI, I 2 C

Queste interfacce vengono utilizzate per scambiare dati all'interno di un computer contenente un microcontrollore e alcune periferiche (ADC, DAC, sensore di temperatura) interne al dispositivo.

Interfaccia seriale asincrona (SAN)

PAN non contiene segnali di sincronizzazione (nessun CLK (segnali di clock)). Lo scambio di dati viene effettuato installando sequenzialmente bit di dati sulla linea dati a intervalli di tempo uguali.

● Interfacce seriali asincrone half-duplex

RxD – ricevitore,

TxD – trasmettitore.

Lo stato della stessa scarica viene trasmesso ad intervalli regolari. In questo tipo di interfaccia solo 2 dispositivi (ricevitore e trasmettitore) possono partecipare alla trasmissione dei dati.

1 – impulso di avvio (sincronizza il processo di trasmissione);

2 – viene trasmesso un byte di dati (il numero di bit trasmessi è 5-8);

3 – vengono trasmesse le informazioni di servizio (bit di controllo di parità);

4 – bit di stop (minimo 2) – bit di separazione tra messaggi trasmessi in sequenza.

3+4 – bit di servizio

Il bit di controllo di parità viene utilizzato per eliminare errori casuali (il valore del bit è 1 o 0 nell'orologio informativo, il valore è impostato in modo che il numero totale di uno sia pari).

Se nel byte sono presenti tre unità, allora il bit di parità = 1, se è 6, allora il bit di parità = 0.

I bit di stop determinano l'intervallo di tempo minimo tra messaggi adiacenti. Possono essercene 1 o 2 a seconda del protocollo di scambio dati adottato. Se i dati vengono inviati in un intervallo di tempo maggiore dell'intervallo del bit di stop, ciò non porta ad un errore nella trasmissione dei dati sull'interfaccia; se è inferiore, sì.

La velocità di trasferimento dei dati è misurata in [baud]. (1 baud = 1 bit/s).

Vantaggi:

Sono necessari cavi minimi per il trasferimento dei dati,

Funziona bene su lunghe distanze.

L'implementazione dell'interfaccia stessa è più semplice.

Difetto:

Perché i dati scorrono in modo seriale, la lunghezza della linea di comunicazione può arrivare fino a centinaia di metri;

La velocità di trasferimento dati è inferiore a quella dell'interfaccia parallela (questo problema può essere risolto utilizzando i cicli di clock)

Utilizzato nelle prime linee di relè telegrafici.

● Interfacce seriali duplex asincrone

Modalità duplex: le informazioni vengono trasmesse in entrambe le direzioni contemporaneamente. La fonte e la destinazione hanno priorità diverse.

Interfaccia industriale RS-485 (modalità duplex)

Questa interfaccia consente di collegare più dispositivi in ​​una SD.

Master – significa che il computer è il primo a inviare una richiesta tramite la linea di comunicazione RS-485, contenente l'indirizzo del dispositivo con cui scambierà i dati. Tutti i dispositivi accettano questa richiesta mentre sono in modalità standby e il dispositivo il cui indirizzo corrisponde al numero specificato dal PC riceve o trasmette i dati secondo il protocollo di scambio dati stabilito.

Di norma, tutti i dispositivi sono attuatori.

RS-422 (modalità semiduplex)

tcom > tup

tcom – invio del tempo tra i comandi

tп – tempo di trasmissione dei dati di uno qualsiasi dei dispositivi (durata della risposta dell'ennesimo dispositivo per eliminare la concorrenza dei segnali lungo la linea dati).

I convertitori specializzati vengono utilizzati per convertire i segnali. I dispositivi di conversione del segnale per le interfacce RS-422 e RS-485 incorporano l'isolamento galvanico. La trasmissione dei dati tramite le linee di interfaccia RS-422, RS-485 viene effettuata su 2 fili utilizzando una linea di comunicazione differenziale per ridurre l'influenza dei cavi esterni.

Dati+ Dati-	RS-485
TxD+ TxD- RxD+ RxD-	RS-422

La lunghezza della linea di comunicazione può raggiungere fino a 1 km utilizzando un dispositivo di conversione standard.

Tipi di dispositivi I/O

1. Dispositivi installati sul bus del computer (PSI, ISA). Comunicano direttamente con il bus interno e possono inserire le informazioni abbastanza rapidamente.

2. Dispositivi esterni (porta COM, porta LPT, porta USB). Il dispositivo di uscita converte il codice digitale in tensione. Le schede di output delle informazioni digitali (discrete) vengono utilizzate per controllare le apparecchiature utilizzando il principio "on/off".

Le moderne schede di ingresso-uscita del segnale possono includere un processore di segnale digitale (DSP - processore di segnale digitale). Esegue la funzione di pre-elaborazione dei segnali di ingresso.

Può eseguire il multiplexing dei dati forniti all'ADC; filtraggio dei dati digitali (rimozione delle interferenze), analisi della frequenza del segnale (costruita utilizzando la trasformata di Fourier).

Specifiche del dispositivo I/O

Caratteristiche per ADC:

Numero di cifre;

Tensione di ingresso massima (sono disponibili numerose tensioni massime standard: 1; 2,5; 5; 10 V);

Polarità (unipolare: U=0÷Umax, bipolare: U=-Umax÷Umax);

La presenza di un multiplexer (progettato per cambiare canale e determinare da quale canale il segnale andrà all'ADC)

Se è presente un multiplexer, viene visualizzato un parametro come la frequenza di conversione del canale ADC. Il passaporto ADC indica la frequenza di conversione totale. Pertanto, se f p- frequenza di conversione specificata nel passaporto, quindi la frequenza di conversione di un canale: canale f=f/m, Dove M– numero di canali.

La presenza di isolamento galvanico (utilizzato per separare i potenziali zero del funzionamento del computer e dei dispositivi esterni);

Capacità di memoria buffer (per sistemi ad alta frequenza).

Durante la registrazione, le informazioni vengono perse perché La velocità di scrittura è inferiore alla velocità di lettura.

Molti ADC hanno la capacità di collegare un segnale differenziale.