ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Шины «большого» интерфейса

Предыдущая 25 26 27 28 29 30 313233 34 35 36 37 38 39 40 Следующая

Рассмотрим несколько подробнее общие шины, имеющие (или имевшие в недалеком прошлом) широкое распространение.

Одной из популярных шин персональных компьютеров была системная шина IBMPC/XT, обеспечивавшая передачу 8 бит данных. Кроме того, эта шина включала 20 адресных линий, которые ограничивали адресное пространство пределом в 1 Мбайт. Для работы с внешними устройствами в этой шине были предусмотрены 4 линии аппаратных прерываний (IRQ) и 4 линии для требования внешними устройствами прямого доступа к памяти (DMA). Для подключения плат расширения использовались специальные 62-контактные разъемы. При этом системная шина и микропроцессор синхронизировались от одного тактового генератора с частотой 4.77 МГц. Таким образом, теоретическая скорость передачи данных могла достигать немногим более 4 Мбайт/с.

Системная шинаISA (Industry Standard Architecture) впервые стала применяться в персональных компьютерах IBM PC/AT на базе процессора i286. Эта системная шина отличалась наличием второго, 36-контактного дополнительного разъема для соответствующих плат расширения. За счет этого количество адресных линий было увеличено на 4, а данных - на 8, что позволило передавать параллельно 16 бит данных и обращаться к 16 Мбайт системной памяти. Количество линий аппаратных прерываний в этой шине было увеличено до 15, а каналов прямого доступа - до 7. Системная шина ISA полностью включала в себя возможности старой 8-разрядной шины. Шина ISA позволяла синхронизировать работу процессора и шины с разными тактовыми частотами. Она работала на частоте 8 МГц, что соответствовало максимальной скорости передачи 16 Мбайт/с.

С появлением процессоров i386, i486 и Pentium шина ISA стала узким местом персональных компьютеров на их основе. Новая системная шина EISA(Extended Industry Standard Architecture), появившаяся в конце 1988 года, обеспечивала адресное пространство в 4 Гбайт, 32-битовую передачу данных (в том числе и в режиме ПДП), автоматическую конфигурацию системы и плат расширения. Устройства шины ISA могли работать на шине EISA. Шина EISA предусматривала централизованный арбитраж, поэтому к ней могло быть подключено несколько главных устройств. Улучшенная система прерываний позволяла подключать к каждой физической линии запроса на прерывание несколько устройств, что снимало проблему количества линий прерывания. Шина EISA тактировалась частотой около 8 МГц и имела максимальную теоретическую скорость передачи данных 33 Мбайт/с. Шина EISA нашла широкое применение в серверных решениях.

В 1991 году компания Intel предложила базовую версию (1.0) проекта стандарта шины PCI (Peripheral Component Interconnect — «соединение периферийных компонент»), которая была призвана заменить ISA и EISA. В 1993 году PCI Special Interest Group (PCISIG - Специальная группа интересов PCI) публикует обновленную версию (2.0) стандарта, ставшую основой для широкого внедрения PCI и различных ее модификаций в производство ЭВМ.

В базовой версии (IEEE P1386.1) PCI представляла собой 32-битную синхронную шину с тактовой частотой 33 МГц и максимальной пропускной способностью 133 Мбайт/с. Адресное пространство составляло 32-бита (4 ГБ), использовались сигнальные уровни 3,3 и 5 вольт.

Помимо увеличенной производительности и масштабируемости, шина PCI обладала двумя принципиальными преимуществами по сравнению с ISA (EISA). Во-первых, PCI не была ориентирована на конкретный микропроцессор (на базе PCI, помимо МП Intel, использовались процессоры Alpha и PowerPC). Во-вторых, стандарт предусматривал автоматическую конфигурацию подключаемых к шине ВУ (т.н. технология «plug-and-play»).

Позже появились следующие ключевые модификации шины PCI:

· PCI 2.2 — допускается ширина шины 64 бит и/или тактовая частота 66 МГц (пиковая пропускная способность до 533 Мбайт/с);

· PCI-X - 64-битная версия PCI 2.2 с увеличенной до 133 МГц частотой (пиковая пропускная полоса 1066 Мбайт/с);

· PCI-X 266 (PCI-X DDR) и PCI-X 533 (PCI-X QDR) – соответственно, DDR- и QDR-версии PCI-X. Эффективная частота 266 (533) МГц, реальная 133 МГц с передачей по обоим фронтам тактового сигнала, пиковая пропускная способность 2.1 (4.3) Гбайт/с;

· Mini PCI — PCI для применения в ноутбуках;

· Accelerated Graphics Port (AGP) — высокоскоростная версия PCI, оптимизированная для графических ускорителей. В AGP отсутствует арбитраж шины, поэтому к шине допустимо подключение только одного устройства (за исключением версии AGP 3.0, где устройств и слотов может быть два).

22 июля 2002 года была опубликована базовая спецификация нового стандарта PCI Express, пришедшего на замену PCI. PCI Express представляет собой последовательную системную шину общего назначения, организованную как совокупность независимых самостоятельных последовательных каналов передачи данных. Каждый канал состоит из двух дифференциальных сигнальных пар (уровень напряжения 0,8 вольт), при этом используется избыточное защищенное от помех кодирование — каждый байт при передаче представляется десятью битами.

Пропускная способность PCI Express составляет 2,5 Гбит/с для одного канала в каждом направлении одновременно. Стандартизированы 1, 2, 4, 8, 16 и 32 канальные варианты. При передаче данные передаются параллельно (но не синхронно) по всем доступным каналам.

Вся контрольная информация передается по тем же линиям что и данные, используется стек протоколов из нескольких уровней, включая маршрутизацию данных. Стандарт предусматривает использование альтернативных носителей сигнала, таких как оптические волноводы.

Шина VME приобрела большую популярность как шина ввода-вывода в рабочих станциях и серверах на базе RISC-процессоров. Имеется несколько версий этого стандарта. В частности, VME32 - 32-битовая шина с производительностью 30 Мбайт/с, а VME64 - 64-битовая шина с производительностью 160 Мбайт/с.

В однопроцессорных и многопроцессорных рабочих станциях и серверах на основе микропроцессоров SPARC одновременно используются несколько типов шин: SBus, MBus и XDBus, причем шина SBus применяется в качестве шины ввода-вывода, а MBus и XDBus - в качестве шин для объединения большого числа процессоров и памяти.

Заметим, что в современных ВС часто применяются и специализированные (запатентованные) шины, обеспечивающие очень высокую пропускную способность для построения многопроцессорных серверов. Одним из таких решений является системная шина POWERpath-2, которая применяется в SMP-системе Power Challenge компании Silicon Graphics. Она способна поддерживать эффективную работу до 36 процессоров MIPS R4400 (9 процессорных плат с четырьмя 150 МГц процессорами на каждой плате) с общей расслоенной памятью объемом до 16 Гбайт (коэффициент расслоения памяти равен восьми). POWERpath-2 имеет разрядность данных 256 бит, разрядность адреса 40 бит, и работает на частоте 50 МГц с пониженным напряжением питания. Шина поддерживает методику расщепления транзакций, причем может иметь до восьми отложенных транзакций чтения одновременно. При этом арбитраж шины адреса и шины данных выполняется независимо. POWERpath‑2 поддерживает протокол когерентного состояния кэш-памяти каждого процессора в системе.

Шины «малого» интерфейса

Рассмотрим старейший стандарт IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA (Advanced Technology Attachment), который был разработан в 1989 г. тремя компаниями (CDC (подразделение Imprimus), Western Digital и Compaq) для подключения накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) к ПЭВМ. Официально стандарт под именем ATA был утвержден в 1994 году комитетом Т13 Национального комитета по стандартам информационных технологий (NCITS). Стандарт был определен как 16-битный шинный интерфейс для обмена информацией между НЖМД и контроллерами на системной шине. Заметим, что ATA - официальное название стандарта, в то время как аббревиатура IDE используется в маркетинговых целях.

В 1999 г. стандарт ATA был заменен на стандарт ATAPI (ATA Packet Interface) для возможности подключения дисководов CD-ROMи стримеров в качестве IDE-устройств.

В течение почти двух десятилетий стандарт ATA постоянно обновлялся (от версии 1 до версии 6), сохраняя обратную совместимость устройств. Улучшения касались, в основном, разрядности и режима прямого доступа к памяти, скорость передачи данных в котором постоянно увеличивалась. Например, стандарт ATAPI-6 предписывает разрядность 64 бита и скорость передачи данных в режиме ПДП (в стандарте режим называется UltraDMA) до 133 Мбайт/с. Кроме этого, в стандарт вводились новые команды, рассчитанные на передачу аудио/видео потоков, и реализовывались методы снижения уровня шума НЖМД.

В 2000-х годах был осуществлен переход на стандарт Serial ATA (SATA), который, являясь логически совместимым с IDE, предусматривает не параллельную, а последовательную передачу данных. Работа SATA в полудуплексном режиме позволяет достичь пропускной способности до 1,5 Гбайт/с.

Другой популярной шиной «малого» интерфейса вплоть до настоящего времени является шинаSCSI. Под термином SCSI - Small Computer System Interface («интерфейс малых вычислительных систем») (произносится «скази») обычно понимается набор стандартов, разработанных Национальным институтом стандартов США (ANSI) и определяющих механизм реализации магистрали передачи данных между системной шиной ЭВМ и внешними устройствами. В отличие от ATA, SCSI изначально был ориентирован на возможность подключения к одному модулю (контроллеру) ввода-вывода нескольких внешних устройств различных типов.

Автором стандарта считается М.Шугарт, на основании разработок которого в 1986 г. был принят начальный стандарт Х3.131, известный теперь под названием SCSI-1. В этом стандарте можно было к одному МВВ подключить до восьми внешних устройств, включая контроллер. Интерфейс содержал развитые средства управления и в то же время не был ориентирован на какой-либо конкретный тип ВУ. Шина данных имела 8 разрядов, максимальная скорость передачи — до 1,5 Мбайт/с в асинхронном режиме (по методу «запрос-подтверждение»), и до 5 Мбайт/с в синхронном режиме (метод «несколько запросов — несколько подтверждений»). Для обнаружения ошибок использовался контроль четности. Электрически стандарт был реализован в виде 24 линий.

SCSI-2 (1989 г.) представлял собой существенное развитие базового SCSI. В режиме Fast SCSI была увеличена скорость передачи (до 3 Мбайт/с в асинхронном и до 10 Мбайт/с в синхронном режиме). Были добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. В режиме Wide SCSI была введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов, что обеспечило скорость до 20 Мбайт/с. Кроме этого, был разработан новый 68-контактный соединительный разъем.

Последующая спецификация, SCSI-3 (1992 г.), уже не только ввела новые скорости передачи, но и значительно расширила систему команд. Кроме того, в качестве среды передачи допускалось использование, наряду с традиционным параллельным шинным интерфейсом, и других параллельных и последовательных протоколов: Fibre Channel, IEEE 1394 Firewire и Serial Storage Protocol (SSP).

Интерфейс Ultra-2 SCSI (1997 г.), использовал частоту шины 20 МГц. Интерфейс Ultra/Wide SCSI поддерживал 16 устройств и обеспечивал скорость передачи данных до 40 Мбайт/с. Следующие интерфейсы — Ultra-3 SCSI (1999 г.), Ultra 320 SCSI, Ultra 640 SCSI (2003 г.) — не привнесли ничего принципиально нового в стандарт, кроме скорости (160, 320 и 640 Мбайт/с соответственно). Они остаются также с шириной шины 16 бит, и также к интерфейсу можно подключить до 16 внешних устройств.

К настоящему времени стандарт SCSI исчерпал свои возможности. Логичным и естественным последовательным расширением технологии параллельного интерфейса SCSI является стандарт последовательного интерфейса Serial-Attached SCSI (SAS).

Стандарт SAS опирается на электрические и физические характеристики интерфейса Serial ATA, обеспечивает масштабируемость, производительность, надежность и управляемость данных в серверах и подсистемах хранения данных. Архитектурная схожесть с SATA не мешает SAS обладать наиболее востребованными чертами SCSI.

SAS - это полнодуплексный SATA с поддержкой двух портов, больших возможностей адресации, высокой надежностью, производительностью и логической совместимостью со SCSI. Интерфейс Serial ATA можно рассматривать как упрощенное подмножество Serial Attached SCSI для работы в простых системах без критических требований к надежности и производительности.

В отличие от SCSI, SAS имеет последовательную архитектуру с непосредственным подключением контроллера к ВУ. SAS поддерживает до 128 ВУ различных типов, совместно подключенных более тонкими и длинными, нежели в случае SCSI, кабелями. Полнодуплексный сигнальный последовательный интерфейс SAS обеспечивает обмен данными на скорости до 3,0 Гбайт/с на порт.

В заключение рассмотрим широко распространенную универсальную последовательную шинуUSB (Universal Serial Bus).

Открытый, доступный всем производителям оборудования и программного обеспечения, стандарт USB был разработан в средине 90-х годов прошлого века группой компаний: IBM, DEC, Intel, Microsoft, NECи Northern Telecom. Изначально в стандарт USB было заложено несколько удачных принципов.

1. Универсальный интерфейс, по которому может быть подключено любое из устройств: принтер, модем, клавиатура, мышь, аудиосистема, флэш-накопитель, а в последнее время еще и CD-ROMили жесткий диск. Определенные классы подключаемых устройств могут получать питание от встроенного в USB источника 5 В.

2. Горячее подключение ВУ, не требующее установки дополнительных плат, отдельных драйверов и выключения ЭВМ.

3. Возможность каскадного подключения: некоторые устройства могут выступать как узлы (концентраторы), к которым можно подключить дополнительные устройства.

Стандарт USB 1.1 поддерживает две скорости обмена – высокую (до 12 Мбит/с, длина кабеля до 3 м) и низкую (1,5 Мбит/с, длина кабеля до 5 м). Максимальное количество подключаемых ВУ (включая концентраторы) равно 127, при этом возможно одновременное подключение ВУ с разными скоростями обмена. Стандарт USB 2.0 устанавливает максимальную скорость до 60 Мбайт/с. На уровне программного обеспечения USB поддерживается практически любой операционной системой.

USB OTG (от «On The Go» – «на ходу») — дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к ЭВМ. Например, цифровую камеру можно подключить к фотопринтеру напрямую, если они оба поддерживают стандарт USB OTG.

USB wireless позволяет организовать беспроводную связь с высокой скоростью передачи информации (до 480 Мбит/с на расстоянии 3 метра и до 110 Мбит/с на расстоянии 10 метров).

Устройства ввода-вывода

Предыдущая 25 26 27 28 29 30 313233 34 35 36 37 38 39 40 Следующая