Периферийные устройства (стр. 20 )

Физически технология HyperTransport основыванется на улучшенной версии низковольтных дифференциальных сигналов. Для всех линий (данных, управления, тактовых) используются шины с дифференциальным сопротивлением 100 Ом. Уровень сигнала составляет 1,2 В (в отличие от 2,5 В, установленных спецификацией IEEE LVDS). Благодаря этому длина шины может достигать 24 дюйма (около 61 см) при полосе пропускания на одной линии до 800 Мбит/с. Спецификация HyperTransport предусматривает разделение «восходящих» (Upstream) и «нисходящих» (Downstream) потоков данных (асинхронность). Пакет, объединяющий адреса, команды и данные, всегда кратен 32 бит. Поэтому обеспечивается его безошибочная передача по масштабируемым каналам шириной от 2 до 32 бит. Пиковая пропускная способность соединения Hyper Transport достигает 12,8 Гбайт/с (по 6,4 Гбайт/с на нисходящий и восходящий каналы шириной 32 бит при частоте 800 МГц и передаче данных по фронту и спаду сигнала). Для сравнения укажем, что пиковая пропускная способность системной шины (200 МГц) процессора AMD Athlon составляет 2,128 Гбайт/с. Особенностью технологии HyperTransport является совместимость с устройствами PCI на уровне протоколов.

5.6 Интерфейс USB

Шина USB (Universal Serial Bus– универсальная последовательная шина) является промышленным стандартом расширения архитектуры персональных компьютеров (РС).

Версия 1.0 была опубликована в январе 1996 года. В настоящее время опубликована версия 2.0.

Архитектура USB определяется критериями:

–  легко реализуемое расширение периферии РС;

–  дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Мбит/с (версия 1.0) и до 480 Мбит/с (версия 2.0);

–  полная поддержка в реальном времени передачи аудио - и видеоданных;

–  гибкость протокола смешанной передачи, изохронных данных и асинхронных сообщений;

–  интеграция с выпускаемыми устройствами;

–  доступность в РС всех конфигураций и размеров;

–  создание новых классов устройств, расширяющих РС;

–  простота кабельной системы и подключений;

–  скрытие подробностей подключения от конечного пользователя;

–  самоидентифицирующиеся ПУ, автоматическая связь устройств с драйверами и конфигурирование;

–  возможность динамического подключения ПУ и конфигурирования.

С середины 1996 года выпускаются РС со встроенным контроллером USB, реализуемым чипсетом.

Таблица 5.3 - Схема цоколевки

Вилка тип А (устанавливается на кабеле)	Розетка тип А (устанавливается на корпусе компьютера)	Вилка тип В (устана- вливается на кабеле)	Розетка тип В (устанавливается на корпусе периферийного устройства)

Таблица 5.4 - Названия и функциональные назначения выводов

№ вывода	Обозначение	Описание
1	V BUS	Питание, +5 В
2	D-	Data (передача данных)
3	D+	Data (передача данных)
4	GND	Ground (корпус)

Архитектура интерфейса USB.

Топология интерфейса USB представляет собой звезду или пирамиду.

Рисунок 5.4 - Топология шины USB

В вершине этой пирамиды, в корневом узле, находится хост-устройство, а все остальные узлы являются функциональными устройствами (функциями) или соединителями (хабами).

Система USB состоит из трех основных частей:

–  USB хост-устройство;

–  USB разветвитель (хаб);

–  USB устройство (функция).

USB хост-устройство (устройство – хозяин интерфейса) – это главное устройство в любой USB системе, которое организует все передачи данных и команд по шине интерфейса.

Интерфейс USB в компьютерной системе множественного доступа реализуется хост-контроллером, который является комбинацией аппаратных средств и программного обеспечения.

Хост-контроллер находится в корневом узле главной системы (на материнской плате) компьютера, и обеспечивает, как правило, две точки присоединения.

Структура USB

Шина USB позволяет:

–  подключать;

–  конфигурировать;

–  использовать;

–  отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.

Перечень терминов, используемых в спецификации USB. Устройства (Device) USB могут являться:

–  хабами (соединителями);

–  функциями;

–  их комбинацией.

Модель передачи данных.

Система USB разделяется на 3 уровня с определенными правилами взаимодействия. Устройство USB содержит:

–  интерфейсную часть;

–  логическую часть устройства;

–  функциональную часть.

Адаптеры USB.

Существу­ют следующие типы таких адаптеров:

−  USB-параллельный порт (принтер);

−  USB-последовательный порт;

−  USB-SCSI;

−  USB-Ethernet;

−  USB-клавиатура/мышь;

−  USB-TV/video.

Если необходимо использовать несколько различных уст­ройств, то используют специальный концентратор USB, которые содержат пор­ты различных типов. Такие концентраторы называют многофункциональными концен­траторами USB, репликаторами USB-портов или установочными станциями USB.

5.7 Интерфейс IEEE1394

Высокоскоростной интерфейс – FireWire – разработан фирмой Apple для своих персональных компьютерах. Переименованный затем комитетом стандартизации Института инженеров электротехники и электроники в интерфейс IEEE_1394. В 1995 году была опубликована рассмотренная ниже первая версия стандарта IEEE 1594.

Тактовая частота шины стандарта IEEE1394 может быть 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с, что соответствует номиналам 100, 200 и 400 Мбит/с. Подключаемое к шине устройство может иметь любую максимальную скорость из этого набора, но обязано поддерживать и более низкие скорости.

Спецификация интерфейса IEEE1394 предусматривает последовательную передачу данных со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с (последние два значения являются не стандартизированными расширениями). Выбор последовательного интерфейса обусловлен необходимостью связать удаленные внешние устройства, работающие с различными скоростями.

Топология интерфейса «древовидная», при этом система адресации обеспечивает подключение до 63 устройств в одной сети. Для связи между сетями существуют мосты, для объединения ветвей в один узел - концентраторы. Повторители служат для усиления сигналов при длине соединения более 4,5 метров. Всего может быть связано до 1024 сетей по 63 устройства в каждой. Все устройства IEEE1394 соединяются между собой шестижильным экранированным кабелем, имеющим две пары сигнальных и пару питающих проводников. Подключение осуществляется с помощью стандартной пары «вилка - розетка». Провода питания рассчитаны на ток до 1,5 А при напряжении до 40 В. Если устройство имеет собственное питание, применяется гальваническая развязка.

Таблица 5.5 - Схема цоколевки

Розетка (устанавливается на корпусе компьютера или периферийного устройства)
№ вывода	Обозначение	Описание
1	Power	Питание
2	Ground	Корпус
3	TRB-	Витая пара В, -
4	TRB+	Витая пара В, +
5	TPA-	Витая пара А, -
6	TPA+	Витая пара А, -

Технические характеристики 1394b.

Спецификация IEEE-1394b является вторым поколением стандарта 1394. Первые устройст­ва, соответствующие стандарту IEEE-1394b (высокопроизводительные внешние накопители на жестких дисках), были представлены в январе 2003 года. В этом стандарте определены два но­вых 9-жильных кабеля и соответствующие 9-контактные разъемы, обеспечивающие передачу данных по медному или волоконно-оптическому кабелю со скоростью 800–3200 Мбит/с. Кроме в стандарт 1394b включены другие новые возможности, позволяющие еще больше увели­чить скорость передачи данных.

5.8 Интерфейс I2C

Интерфейс последовательной шины I2C (Inter IС Bus - шина соединения микросхем) сопряжения микросхем бытовой электроники.

Шина I2C удобна для обмена небольшими объемами данных. В ряде современных системных плат присутствует шина SMBus, основанная на интерфейсе I2C. Эта шина используется для доступа к памяти идентификаторов и средствам термоконтроля процессоров Xeon.

По интерфейсу I2C современные мониторы обмениваются конфигурационной и управляющей ин­формацией с графическим адаптером (а через него и с центральным процессором). I2C может применяется для подключения считывателей карт, штрих-кодов и т. п. С по­мощью интерфейса I2C можно загружать программы в энергонезависимую память (флэш) ряда микроконтроллеров. Интерфейс I2C обеспечи­вает скорость передачи данных до 3,4 Мбит/с.

Интерфейс I2C — синхронная последовательная шина, обеспечивающая двустороннюю передачу данных между подключенными устройствами по двум сигнальным линиям. Шина ориентирована на 8-битные передачи. Пере­дача данных может быть как одноадресной, к выбранному устройству, так и широко­вещательной. Для выборки устройств используется 7-битная или 10-битной адре­сация. Уровни сигналов — стандартные, совместимые с широко распро­страненной логикой ТТЛ, КМОП, n-МОП, как с традиционным питанием +5 В так и с низковольтным (+3,3 В и ниже).