Интерфейс
• Интерфе йс (англ. interface — сопряжение, поверхность раздела, перегородка) — граница раздела двух систем, устройств или программ, определённая их характеристиками, характеристиками соединения, сигналов обмена и т. п. • Совокупность унифицированных технических и программных средств и правил (описаний, соглашений, протоколов), обеспечивающих взаимодействие устройств и/или программ в вычислительной системе или сопряжение между системами. • Понятие интерфейса распространяется и на системы, не являющиеся вычислительными или информационными.
Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. Соответственно, согласно этому, интерфейсы могут существовать как: Способ взаимодействия физических устройств Сетевой интерфейс Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом Шина (компьютер) Способ взаимодействия виртуальных устройств (Программный интерфейс) Способ взаимодействия человек-машина (Интерфейс пользователя)
• Внешние устройства к шинам подключаются посредством интерфейса представляющего собой совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. • К числу таких характеристик относятся электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. Обмен данными между компонентами ПК возможен только если интерфейсы этих компонентов совместимы.
Видами интерфейсов являются: • 1) Командный интерфейс. • 2) WIMP - интерфейс (Window - окно, Image - образ, Menu - меню, Pointer - указатель). • 3) SILK - интерфейс (Speech - речь, Image образ, Language - язык, Knowlege - знание).
Типы и характеристики интерфейсов • Интерфейс - это аппаратное и программное обеспечение (элементы соединения и вспомогательные схемы управления, их физические, электрические и логические параметры), предназначенное для сопряжения систем или частей системы (программ или устройств). Под сопряжением подразумеваются следующие функции: • выдача и прием информации; • управление передачей данных; • согласование источника и приемника информации.
• В связи с понятием интерфейса рассматривают также понятие шина (магистраль) - это среда передачи сигналов, к которой может параллельно подключаться несколько компонентов вычислительной системы и через которую осуществляется обмен данными. • Очевидно, для аппаратных составляющих большинства интерфейсов применим термин шина, поэтому зачастую эти два обозначения выступают как синонимы, хотя интерфейс - понятие более широкое.
Внутренние и внешние интерфейсы По функциональному назначению можно выделить системные интерфейсы ( интерфейсы, связывающие отдельные части компьютера как микропроцессорной системы) и интерфейсы периферийных устройств. ЭВМ с точки зрения архитектуры интерфейсов можно разделить на 2 основных класса: использующие внутренний интерфейс МП (унифицированный канал); использующие внешний по отношению к МП системный интерфейс.
Внутренние интерфейсы • Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате. • К важнейшим внутренним интерфейсам относятся: • системная шина с разъемом процессора; • шина памяти с разъемами модулей памяти; • шина и слот видеокарты; • шины и слоты плат расширения; • шины и порты накопителей; • шина и разъемы электропитания; • линии и порты интерфейса управления питанием; • порты и панели индикации; • шины и порты управления системой.
Внешние интерфейсы • Внешние интерфейсы предназначены для подключения компонентов и периферии, расположенных вне системного блока. • К типовым внешним интерфейсам относятся: • порты видеокарты для подключения мониторов и телевизора; • порты PS/2 для клавиатуры и мыши; • шина и порты USB; • последовательные порты СОМ; • параллельные порты LPT; • последовательный порт Fire. Wire; • сетевой порт RJ 45; • порт модема RJ 11 для телефонной линии; • порты аудиоинтерфейса.
Системный интерфейс • Системный интерфейс выполняется обычно в виде стандартизированных системных шин. • Различают два класса системных интерфейсов: • с общей шиной (сигналы адреса и данных мультиплексируются) • и с изолированной шиной (раздельные сигналы данных и адреса). • Прародителями современных системных шин являются: • Unibus фирмы DEC ( интерфейс с общей шиной ), • Multibus фирмы Intel ( интерфейс с изолированной шиной ).
Системные интерфейсы Шина Nu. Bus ISA EISA MCA VLB PCI Год выпуска 1979 1984 1989 1987 1992 Разрядность данных 32 8/16 32 32/64 Разрядность адреса 32 20/24 32 32 Тактовая частота, МГц 10 4/8 8 10 <33 33, 64 Макс. скорость, Мбайт/с 37 8/16 33 20/40 132/264, 5 20 6 15 16 2 -3 10 62/98 188 178 112 124/188 Макс. кол-во устройств Кол-во сигналов 96
ISA (Industry Standard Architecture - Архитектура промышленного стандарта)
• ISA представляет собой шину, используемую в IBM PC-совместимых ПК для обеспечения питания и взаимодействия плат расширения с системной платой, в которую они вставляются. • Первый вариант этой архитектуры для ЦП 8086/8088 с тактовой частотой 4, 77 МГц представлял собой 62 -контактную шину с 8 линиями данных, 20 линиями адреса, сигналами для прерываний и запросов и подтверждения DMA, а также линиями питания и сигналами синхронизации.
• Теоретическая максимальная скорость передачи данных на шине ISA составляет 16 Мбайт/с, хотя чаще утверждается, что она составляет 8 Мбайт/с, поскольку один цикл шины обычно требуется для передачи адреса, а другой - для передачи 16 разрядов данных. • На самом деле, типичная скорость передачи данных на этой шине составляет от 1 до 2, 5 Мбайт/с. Это значение обусловлено конфликтами на шине с другими устройствами, главным образом, с памятью, а также задержками буферизации из-за асинхронного характера шины (быстродействие процессора и шины различается).
Шина EISA (Extended ISA ) • Появление 32 -битных процессоров Intel-386 и Intel-486 показало, что быстродействие магистрали ISA является сдерживающим фактором на пути повышения производительности компьютеров. • С одной стороны, EISA имела все преимущества высокопроизводительной 32 битной шины, а с другой - была полностью совместима с ISA "сверху вниз" и не требовала перехода на новую элементную базу. Разработчики магистрали EISA позаботились не только об информационной и электрической, но и о конструктивной совместимости с ISA.
Что такое хорошо, и что такое плохо… • На работающем компьютере НЕЛЬЗЯ подключать, поправлять разъем, отключать устройства на внешних портах PS/2, СОМ, LРТ, внутренних портах АСР, РСI, IDE (АТА), FDD, а также процессор, модули памяти, микросхему BIOS. • Теоретически «горячее» подключение портов РS/2, СОМ, LРТ безопасно. Опасно втыкать разъемы в том случае, когда устройства подключены к питанию, но не имеют общей земли. Тогда разность потенциалов у них на корпусе составит до сотни вольт. Если первыми соединятся контакты сигнальных линий, для устройств это станет смертельно. При использовании фирменных кабелей с заземлением вероятность пробоя ничтожно мала. Но все же не равна нулю. • На работающем компьютере МОЖНО подключать, поправлять разъем, отключать устройства на внешних портах USB, Fire. Wire (IEEE 1394), Ethernet; (RJ 45), телефонной линии (RJ 11) и внутренних портах РСI Express, Serial АТА.
http: //www. thg. ru/howto/20051125/pc_interfaces_101 -06. html
USB • Разъёмы Universal Serial Bus (USB) предназначены для подключения к компьютеру таких внешних периферийных устройств, как мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, Vo. IPтелефон (Skype) или принтер. Теоретически, к одному host-контроллеру USB можно подключить до 127 устройств. Максимальная скорость передачи составляет 12 Мбит/с для стандарта USB 1. 1 и 480 Мбит/с для Hi-Speed USB 2. 0. Разъёмы стандартов USB 1. 1 и Hi-Speed 2. 0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи. USB обеспечивает устройства питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания
Три типа USBразъёмов • Разъём "тип A": обычно присутствует у ПК. • Разъём "тип B": обычно находится на самом USB-устройстве (если кабель съёмный). Разъём мини-USB: обычно используется цифровыми видеокамерами, внешними жёсткими дисками и т. д.
Тюльпаны RCA = Radio Corporation of America SPDIF = Sony/Philips Digital Interfaces Разъёмы "тюльпан" используются в паре с коаксиальными кабелями для многих электронных сигналов. Обычно вилки "тюльпан" используют цветовое кодирование, которое приведено в следующей таблице.
Цветовое кодирование “Тюльпана” Цвет Использование Тип сигнала Белый или чёрный Звук, левый канал Аналоговый Красный Звук, правый канал (также см. HDTV) Аналоговый Жёлтый Видео, композитный Аналоговый Зелёный Компонентный HDTV Аналоговый (яркость Y) Синий Компонентный Аналоговый HDTV Cb/Pb Chroma Красный Компонентный Аналоговый HDTV Cb/Pb Chroma Оранжевый/жёлтый Звук SPDIF Цифровой
PS/2 Разъёмы PS/2 сегодня еще широко используются в качестве стандартных интерфейсов для клавиатуры и мыши, но они постепенно уступают место USB.
PS/2 • Сегодня часто можно встретить гнёзда PS/2 нейтрального цвета, как для мыши, так и для клавиатуры. Перепутать разъёмы для клавиатуры и мыши на материнской плате вполне возможно, но никакого вреда это не принесёт. Переходник USB/PS/2. Если вы так сделаете, то быстро обнаружите ошибку: не будет работать ни клавиатура, ни мышь. Многие ПК даже не загрузятся, если мышь и клавиатура подключены неправильно. Исправить ошибку очень просто: поменяйте местами вилки, и всё заработает!
Интерфейс VGA для монитора • ПК достаточно давно использует 15 -контактный интерфейс Mini-D-Sub для подключения монитора (HD 15). • • С помощью правильного переходника можно подключить такой монитор и к выходу DVI-I (DVI-integrated) графической карты. VGA = Video Graphics Array Порт VGA на графической карте • Интерфейс VGA передаёт сигналы красного, зелёного и синего цветов, а также информацию о горизонтальной Новые графические карты обычно оснащаются (H-Sync) и вертикальной (V- двумя выходами DVI. Но с помощью Sync) синхронизациях. переходника DVI-VGA можно легко изменить интерфейс
Интерфейс DVI для монитора • DVI является интерфейсом монитора, разработанным, главным образом, для цифровых сигналов. Чтобы не требовалось переводить цифровые сигналы графической карты в аналоговые, а затем выполнять обратное преобразование в дисплее.
Интерфейс DVI • Поскольку переход с аналоговой на цифровую графику протекает медленно, разработчики графического оборудования позволяют использовать параллельно обе технологии. • Кроме того, современные графические карты могут работать с двумя мониторами. • Интерфейс DVI-I позволяет одновременно использовать как цифровое, так и аналоговое подключение.
AGP - Accelerated Graphics Port • Большинство графических карт в пользовательских ПК используют интерфейс Accelerated Graphics Port (AGP). • У самых старых систем для той же цели применяется интерфейс PCI (PCI = Peripheral Component Interconnect ). • Впрочем, на замену обоим интерфейсам призван PCI Express (PCIe). • Несмотря на название, PCI Express является последовательной шиной, а PCI (без суффикса Express) - параллельной. • PCI Express (PCIe) является самым современным интерфейсом для графических карт. • В общем, шины PCI и PCI Express не имеют ничего общего, помимо названия.
AGP - Accelerated Graphics Port Графическая карта AGP (сверху) и графическая карта PCI Express (снизу).
PCI Express: последовательная шина Число линий PCI Express 1 Пропускная способность в одном направлении 256 Мбайт/с Суммарная пропускная способность 2 4 512 Мбайт/с 1 Гбайт/с 2 Гбайт/с 8 2 Гбайт/с 4 Гбайт/с 16 4 Гбайт/с 8 Гбайт/с 512 Мбайт/с
PCI и PCI-X: параллельные шины • PCI является стандартной шиной для подключения периферийных устройств: сетевые карты, модемы, звуковые карты и платы захвата видео. • Среди материнских плат для широкого рынка больше всего распространена шина PCI стандарта 2. 1, работающая на частоте 33 МГц и имеющая ширину 32 бита. Она обладает пропускной способностью до 133 Мбит/с. • Ещё одна разработка в мире параллельной шины PCI известна как PCI-X. Данные слоты чаще всего встречаются на материнских платах для серверов и рабочих станций, поскольку PCI-X обеспечивает более высокую пропускную способность для сетевых карт. • К примеру, шина PCI-X 1. 0 предлагает пропускную способность до 1 Гбит/с с частотой шины 133 МГц и разрядностью 64 бита.
Сверху вниз: PCI Express x 16 (последовательный), два интерфейса параллельной PCI и PCI Express x 1 (последовательный).
