Классификация интерфейсов персонального компьютера

Выполнил: студент группы мКС-20-1
Береговой Степан

Содержание

Синхронный и асинхронный способы передачи информации

Синхронный способ передачи данных — способ передачи цифровых данных по последовательному интерфейсу, при котором приёмнику и передатчику известно время передачи данных, то есть, передатчик и приёмник работают синхронно, в такт. Синхронизация приёмника и передатчика достигается либо путём ввода синхронизирующей последовательности (например, в начале передачи данных передаётся детерминированный сигнал с известным переключением состояний из «нуля» в «единицу», по времени прихода происходит синхронизация приёмника и передатчика, путём выставления стробирующих импульсов в центр битового интервала), либо путём применения способа кодирования с самосинхронизацией при передаче каждого бита данных.
Асинхронный способ передачи данных — такой способ передачи цифровых данных от передатчика к приемнику по последовательному интерфейсу, при котором данные передаются в любой момент времени. Для того, чтобы приёмник инициировал прием данных, вводятся специальные битовые последовательности, обрамляющие данные.

Последовательная и параллельная передача данных

Передачу данных по линии связи можно организовать последовательно или параллельно. При параллельной передаче данных биты данных пересылаются одновременно по нескольким параллельным каналам одной линии связи.



При последовательной передаче данных биты данных пересылаются по одному каналу по очереди.

Режимы обмена информации

Существует три режима обмена информацией: дуплексный, полудуплексный и симплексный.
Симплексный канал связи — это односторонний канал, данные по нему могут передаваться только в одном направлении. Первый узел способен отсылать сообщения, второй может только принимать их, но не может подтвердить получение или ответить. Типичным примером каналов связи этого типа является речевое оповещение в школах, больницах и других учреждениях. Другой пример — радио и телевидение.
При симплексной передаче данных один узел связи имеет передатчик, а другой (другие) приёмник.

Полудуплексная связьПри полудуплексном типе связи оба абонента имеют возможность принимать и передавать сообщения. Каждый узел имеет в своём составе и приёмник, и передатчик, но одновременно они работать не могут.  В каждый момент времени канал связи образуют передатчик одного узла и приёмник другого.









Типичным примером полудуплексного канала связи является рация.

Дуплексная связьПо дуплексному каналу данные могут передаваться в обе стороны одновременно. Каждый из узлов связи имеет приёмник и передатчик. После установления связи передатчик первого абонента соединяется с приёмником второго и наоборот.











Классическим примером дуплексного канала связи является телефонный разговор.

Интерфейс

Под понятием «интерфейс» принято понимать набор средств, используемых для взаимодействия двух систем. В переводе с английского слово «interface» буквально означает «место соприкосновения», а под системами, между которыми осуществляется такое взаимодействие, могут подразумеваться различные объекты. Например, это может быть взаимодействие между оборудование и человеком, различными видами оборудования, но наиболее часто под интерфейсом подразумевают систему взаимодействия программы с человеком для обмена данными и получения нужной информации.

Интерфейс

Шина, мост, порт, контроллер

СИСТЕМНАЯ ШИНА — (system bus), совокупность линий передачи всех видов сигналов (в том числе данных, адресов и управления) между микропроцессором и остальными электронными устройствами компьютера.

Шина, мост, порт, контроллер

FSB
Front Side Bus (FSB) — это магистральный канал, обеспечивающий соединение процессора и внутренних устройств: памяти, видеокарты, устройств хранения информации и т. п.
Наиболее часто можно встретить систему организации внешнего интерфейса процессора, которая предполагает, что параллельная мультиплексированная процессорная шина, носящая название FSB, соединяет процессор (порой два процессора, четыре или даже больше) и системный контроллер, который обеспечивает доступ к оперативной памяти и внешним устройствам. Этот системный контроллер обычно называется «северным мостом» (от англ. Northbridge). Он, наряду с «южным мостом» (от англ. Southbridge), входит в состав набора системной логики, который, однако, чаще фигурирует под названием «чипсет» (от англ. Chipset).

Шина, мост, порт, контроллер

BSB
Шина BSB (от англ. Back Side Bus) служит для соединения центрального процессора с кэш-памятью второго уровня для процессоров, в которых используется двойная независимая шина DIB (от англ. Dual Independent Bus), которая также называется вторичным (или внешним) КЭШем (и носит обозначение L2-cache).
QPB
Компанией Intel была разработана системная шина QPB (от англ. Quad Pumped Bus), передающая 4 64-разрядных блока данных или 2 адреса за такт, тогда как пытавшаяся получить лицензию на системную шину GTL+ для создания своих новых процессоров, компания AMD вынуждена была при создании процессоров серии К7 лицензировать шину EV6 для процессоров AMD Athlon и Athlon XP передающую данные два раза за такт (Double Data Rate).
Данная шина оказалась значительно сложнее в производстве, чем предыдущие исполнения. Данное обстоятельство не могло не сказаться на серьезном увеличении количества транзисторов, используемых для реализации вышеуказанного принципа передачи данных, как для процессора, так и для самого чипсета.

Шина, мост, порт, контроллер

DMI
DMI (от англ. Direct Media Interface) – шина, которая была разработана компанией Intel, для соединения южного и северного мостов материнской платы. Для разъема LGA 1156 со встроенным контроллером памяти (продукты Core i3, Core i5 и некоторые серии Core i7 (800, к примеру)), DMI соединяет процессор и чипсет PCH (от англ. Platform Controller Hub) по технологии CtC (от англ. Chip-to-Chip).
PCH является, по сути, аналогом южного моста, однако представляет из себя совершенно новый P55 Ibex Peak. Фактически, в новом решении сочетается расширенный функционал предыдущих версий южных мостов компании Intel, а также дополнительный контроллер PCI-e для периферии.
HyperTransport
HyperTransport (ранее известная, как Lightning Data Transport) – технология последовательной/параллельной связи, разработанная с использованием технологии P2P (от англ. «point-to-point»), которая обеспечивает достаточно высокую скорость при низком уровне латентности (от англ. Low-latency responses), которая обеспечивает межпроцессорную связь, связь процессоров с сопроцессорами и процессоры с I/O Controller Hub. Имеет оригинальную схему на основе соединений, тоннелей, последовательного объединения нескольких тоннелей в цепь и мостов (для организации маршрутизации пакетов между цепями) для более простого масштабирования всей системы.

Шина, мост, порт, контроллер

PCI
PCI (от англ. Peripheral Component Interconnect bus) – шина для соединения материнской платы с периферийными устройствами различного рода.
Начало PCI было положено в начале 1992 года компанией Intel (для замены шины VLB (от англ. Vesa Local Bus)), которая допустила полноценное использование возможностей процессоров 486, Pentium и Pentium Pro, при этом стандарт шины с самого начала был открыт, что гарантировало возможность создания устройств для шины PCI без обязательства лицензирования.
PCI Express
PCI Express получила свое кодовое название 3GIO (от англ. 3rd Generation I/O) – компьютерная шина, использующая последовательную передачу данных, обеспечиваемую высокопроизводительным физическим протоколом на основе программной модели шины PCI.
В связи с тем, что использование параллельной передачи данных, при попытке увеличить производительность, будет означать физическое ее расширение, последовательная передача данных обладает возможностью масштабирования (1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32x) а, значит, более приоритетна в разработке. Топология PCI Express, в общем случае, представляет собой звезду со взаимодействием между собой устройств через среду, образованную коммутаторами, с прямой связью каждого устройства соединением P2P.

Шина, мост, порт, контроллер

Northbridge
Северный мост начал именоваться именно так из-за своего расположения на материнской плате. Он представляет собой микрочип, визуально расположенный «под» процессором, однако в верхней части материнской платы, как бы в «северной» ее части.
Системный контроллер служит для передачи команд центрального процессора к оперативной памяти, и видеоконтроллеру (в случае встроенного видеоконтроллера, северный мост, производимый компанией Intel, именуется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub), а также конвертацию этих команд в форму, необходимую для обращения к оперативной памяти. Порой, для увеличения потенциальной производительности системы, к северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, например, видеокарты с шиной PCI Express, а менее производительные устройства (BIOS, устройства PCI, интерфейсы устройств хранения информации, ввода и т. п.) могут подключаться к так называемому южному мосту. Северный мост соединен с материнской платой посредством согласующего интерфейса, также контроллер соединяется шиной и с южным мостом.

Шина, мост, порт, контроллер

Southbridge
Еще одним компонентом чипсета является функциональный контроллер ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH), так называемый южный мост, служащий для связи центрального процессора (через северный мост) с устройствами, не столь критичными к скорости взаимодействия:
Контроллеры PCI (X, E), прерываний, SMBus (I2C), LPC, IDE/SATA DMA, IRQ, ISA;
Super I/O: контроллер floppy-дисководов; контроллер LPT-порта; Контроллер COM-портов; MIDI, джойстик, инфракрасный порт и т.п.
Часы реального времени RTC (от англ. Real Time Clock);
BIOS (CMOS), вместе с энергонезависимыми системами обеспечения;
Системы энергообеспечения APM и ACPI;
Звуковой контроллер (AC97);
Может включать в себя контроллеры Ethernet, USB, RAID, FireWire и т. п.
Особенностью южного моста является его взаимодействие с внешними устройствами. Как следствие, он довольно чувствителен различным негативным факторам, влияющим на нормальную работу устройств (короткое замыкание, перегрев, деформация материнской платы и т. п.). Замена южного моста, как правило, составляет стоимость самой материнской платы, поэтому замена его нерациональна из-за ее высокой стоимости и обычно не проводится.

Шина, мост, порт, контроллер

Внешние интерфейсы

USB разъем. С помощью разъема Universal Serial Bus можно подключить много дополнительных устройств: клавиатуру, мышь, камеру, принтер. Интерфейс бывает трех видов:А) «тип А» (расположен в ПК);Б) «тип Б» (находится на съемном устройстве);В) mini-USB (цифровые камеры, внешние жесткие диски и др.).

Внешние интерфейсы

«Тюльпан» (Cinch/RCA).Эти разъемы имеют разное цветовое кодирование в зависимости от типа принимаемого сигнала (звук, видео, яркость и т.д.)

Внешние интерфейсы

PS/2. Разъемы, которые используются в стационарных компьютерах для подключения мышки и клавиатуры. Им характерно следующее кодирование: зеленый цвет – мышь, фиолетовый – клавиатура. Если их перепутать, ничего страшного не случится, просто подключенные устройства не будут работать. Чтобы исправить ситуацию, достаточно просто поменять вилки местами.

Внешние интерфейсы

DVI. Слот для монитора, передающий цифровые сигналы.

Внешние интерфейсы

VGA. С помощью разъема Video Graphics Array подключают монитор. Он предназначен для передачи информации синего, зеленого и красного цветов.

Внешние интерфейсы

RJ45 для LAN и ISDN. Сетевой порт, использующийся для подключения к Ethernet.

Внешние интерфейсы

RJ11. Порт, который служит для подключения модема. Похож на RJ45, но с меньшим количеством контактов.

Внешние интерфейсы

HDMI. Это мультимедийный цифровой разъем, который предназначен для сигналов HDTV с максимальным разрешением 1920х1080. В него встроен механизм по защите авторских прав (DRM). Интересно, что длина HDMI кабеля не может превышать пятнадцати метров.

Внешние интерфейсы

SCART. Это комбинированный разъем, который сочетает такие сигналы: RGB, S-Video и аналоговое стерео.

Внутренний интерфейс

Системная шина процессора предназначена для обмена информацией микропроцессора с любыми внутренними устройствами микропроцессорной системы (контроллера или компьютера).

Внутренний интерфейс

SATA. Это усовершенствованная версия устаревшего ATA. С помощью SATA подключают к материнской плате накопители, например, жесткий диск. Как правило, это внутренний интерфейс, но иногда его выводят наружу.

Внутренний интерфейс

ATA/133 (Parallel ATA, UltraDMA/133 или E-IDE).Это параллельная шина. Она нужна для передачи сигнала с/на жесткий и съемный диски. В проводе насчитывается сорок контактов. С помощью него можно подключать до двух накопителей одновременно, работающих в режимах “slave” и “master”. У кабеля с одной стороны есть небольшой выступ, благодаря чему подключить его «не так» просто невозможно. Однако у старых проводов такого выступа может не быть, поэтому, чтобы не ошибиться, запомните правило. Цветная полоска, нанесенная с одной стороны провода, должна совпадать с контактом №1 на материнской плате.

Внутренний интерфейс

AGP. Специальная шина, с помощью которой подключают видеокарту. AGP считается устаревшей версией, на смену которой вышла PCIe. Тем не менее, этот интерфейс достаточно распространен, так как под него было выпущено огромное количество платформ. У интерфейса есть несколько версий, последняя из которых – AGP 8x – имеет пропускную способность в 2,1 Гбайт/с.

Внутренний интерфейс

PCI и PCI-x. Стандартные параллельные шины, с помощью которых подключаются сетевые и звуковые карты, модемы, платы захвата видео. Наибольшим спросом среди пользователей пользуется шина PCI 2.1 с пропускной способностью до 133 Мбит/с. У PCI-X эта способность намного выше, поэтому ее используют на материнских платах рабочих станций и серверов.

Внутренний интерфейс

PCIe. С шинами, ее связывает только похожее название. Это не параллельный, а последовательный интерфейс. С помощью него можно подключить графические и другие виды карт. PCIe обеспечивает пропускную способность в два раза выше, чем AGP. Это самая последняя среди шин для графических карт.