Периферийные устройства (стр. 19 )

Новая спецификация — AGP Pro. Основное отличие этого интерфейса заключается в возможности управления энергопитанием. С этой целью в разъем AGP Pro добавлены новые линии.

Интерфейс AGP Pro предназначен для графических станций. Двукратное увеличение пропускной способности достигнуто за счет повышения тактовой частоты шины до 66 МГц и применения нового уровня сигналов 0,8 В (в AGP 2.0 использовался уровень 1,5 В). Тем самым при сохранении основных параметров интерфейса повышена пропускная способность шины до 2132 Мбайт/с.

Повышенная пропускная способность  порта AGP обеспечивается следующими тремя факторами:

конвейеризацией операций обращения к памяти; сдвоенными передачами данных; демультиплексированием шин адреса и данных.

5.4 Интерфейс SCSI

Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (Small Computer System Interface) был стандартизован ANSI в 1986 году. Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов - памяти прямого и последовательного доступа, 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. К одному контроллеру может подключаться несколько периферийных устройств, по отношению к которым контроллер может быть как внутренним, так и внешним.

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.

Спецификация - SCSI-2, расширяющая возможности шины как в количественных, так и в качественных показателях. Тактовая частота шины Fast SCSI-2 достигает 10 МГц, а Ultra SCSI-2 - 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит - эта версия называется Wide SCSI-2 (широкий), а 8-битную версию назвали Narrow (узкий). 16-битная шина позволяет увеличивать число устройств до 16. Стандарт SCSI-2 определяет и 32-битную версию интерфейса. Комбинации тактовой частоты и разрядности обеспечивают широкий диапазон пропускной способности, достигающей 40 Мбайт/с для реальной версии Ultra Wide SCSI-2.

Спецификация - SCSI-3 - дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества подключаемых устройств. SCSI-3 существует в виде широкого спектра документов, определяющих отдельные стороны интерфейса.

Для параллельных шин скорость передачи данных определяется частотой передач, измеряемой в миллионах передач за секунду - MT/sec (Mega Transfer/sec) и разрядностью.

Скорость передачи данных для различных вариантов параллельной шины приведена в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Скорость передачи данных по параллельной шине SCSI

Разрядность	Разновидностьт
Шины, бит	Обычный	Fast	Fast-20 (Ultra)	Fast-40 (Ultra2)
8 (narrow)	5 Мбайт/с	10 Мбайт/с	20 Мбайт/с	40 Мбайт/с
16 (wide)	10 Мбайт/с	20 Мбайт/с	40 Мбайт/с	80 Мбайт/с
32 (wide)*	20 Мбайт/с	40 Мбайт/с	80 Мбайт/с	160 Мбайт/с
*реализации не встечаются

Последовательный интерфейс FCAL (Fibre Channel Arbitrated Loop - арбитражное кольцо волоконного канала) по реализации ближе к интерфейсам локальных сетей. Этот интерфейс, известный также и как Fibre Channel SCSI, может иметь как электрическую (коаксиальный кабель), так и оптоволоконную реализацию. В обоих случаях частота 800 МГц обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбайт/с. Медный кабель допускает длину шины до 30 м, оптический - до 10 км. Здесь имеется возможность подключения к шине до 126 устройств (а не 8 или 16, как для параллельного интерфейса). Двухпортовые устройства могут достигать пиковой скорости обмена до 200 Мбайт/с.

5.4.1 Физический интерфейс

Физически 8-битный интерфейс SCSI представляет собой шину, состоящую из 25 сигнальных цепей. Для обеспечения помехозащищенности каждая сигнальная цепь имеет свой отдельный обратный провод.

Каждое устройство SCSI, подключенное к шине, должно иметь свой  адрес, назначаемый при конфигурировании. Для 8-битной шины диапазон значений адреса 0-7, для 16-битной - 0-15. Адрес задается предварительной установкой переключателей или джамперов, для хост-адаптера возможно и программное конфигурирование.

5.5 Интерфейс HyperTransport

Высокоскоростная шина ввода-вывода HyperTransport (HT) предназначена для использования в компьютерных системах, прежде всего в качестве внутренней локальной шины. В сравнении с шиной PCI интерфейс HyperTransport позволяет снизить число проводников на системной плате, устранить задержки, связанные с монополизацией шины устройствами с низкой производительностью, уменьшить энергопотребление и повысить пропускную способность.

Шина HyperTransport организована на различных уровнях:

на физическом уровне шина представлена линиями данных,
управления, тактовыми, а также контроллерами и стандартными электрическими сигналами; на уровне передачи данных определяется порядок инициализации и конфигурирования устройств, установления и прекращения сеанса связи, циклического контроля адекватности данных, выделения пакетов для передачи данных; на уровне протокола определены команды выделения виртуальных каналов связи, правила управления потоком данных; на уровне транзакций команды протокола конкретизированы в управляющие сигналы, например чтения или записи; на уровне сессии определены правила управления энергопотреблением и прочие команды общего характера.

Физические устройства в рамках интерфейса HyperTransport подразделяются на несколько типов:

cave («пещера») - оконечное устройство на двунаправленном канале связи; tunnel («туннель») - устройство на двунаправленном канале связи, установленное «на проходе» (но не мост); bridge («мост») - устройство на двунаправленных каналах связи, один из которых считается главным и связывает устройство с контроллером шины (Host), а другие соединяют с прочими устройствами.

В минимальной конфигурации (ширина канала 2 бит, на каждый бит требуется две физические линии) потребуется 24 контакта (8 для данных + 4 для тактовых сигналов + 4 для линий управления + 2 сигнальных + 4 заземления + 1 питания + 1 сброса), в максимальной конфигурации (ширина канала 32 бит) речь идет уже о 197 выводах. Для сравнения укажем, что спецификация PCI 2.1 предусматривает 84 вывода, a PCI-X - 150 выводов.

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.