Интерфейс и протокол.

Интерфейс можно определить как перечень средств взаимодействия, их параметры, в случае аппаратных интерфейсов параметры сигналов, способы доступа к средствам взаимодействия и др.

Выделяют интерфейсы:

1. Аппаратный – совокупность алгоритмов обмена и тех. средств, обеспечивающих обмен между устр-и. (PCI, RS-232 …)

2. Программный - соглашение о связях в программной среде между программными модулями(WIN32, APi, POSIX)

3. Пользовательский- это сценарии по которым строиться общение оператора с вычислительной сис. и стиль их реализации.(WIMP)

В семиуровневой сетевой системе ОСИ аппаратный интерфейс соответствует физическому уровню и частично канальному, которые определяют физическую и логическую организацию аппаратного интерфейса.

Всё множество аппаратных интерфейсов можно разделить по назначению на 6 иерархических уровней:

1. Внутрисистемный (А) – группа интерфейсов, обеспечивающая взаимосвязь компонентов ядра вычислительной сис. Интерфейсы этого уровня должны удовлетворять условию максимальной производительности.

2. Системный(В) – группа интерфейсов, сопрягающих как элементы ядра ВС, так и элементы подсистем в\в. Эти интерфейсы служат для развития сис., т.е. наращивания хар-к ВЯ.

3. Уровень стандартных интерфейсов в\в (С) – группа интерфейсов, объединяющая контроллеры в\в с процессорами в\в. Хар-ка этих интерфейсов сильно отличается от интерфейсов первых двух групп, Критерием являеться удобство и эффективность управления большим числом периферийных устр-в.

4. Уровень малых периферийных устр-в (D)- они сопрягают контроллеры в\в непосредственно с внешним устр-вом.

5. Контроллеры сети.

6. Сети передачи данных и сис. обработки данных.

Протокол – это правило взаимодействия двух и более сис. при передаче данных.

4. Порт в\в.

Порт можно определить как точку через которую осуществляется взаимодействие с каким-либо блоком в сис. в\в. Многоразрядный вход или выход устр-ва.

Порт в\в это логическая адресная единица сис.в\в, которая хар-ся:

· Адресом

· Форматом данных

· Набором операций, который этому порту можно применить.

В случае программного взаимодействия совокупность портов нумеруется и предсталяет собой адресное пространство.

Различают порты ввода, вывода и двунаправленные.

Управление блоками сис. в\в через порты осуществляется путем записи или чтения из них данных.

При обращении к порту на линии сис. интерфейса появляется его адрес, который распознается спец.блоком, который называеться адресным декодером(селектор адреса). Он расположен в устр-ве к которому подключен данный порт.Адресный декодер затем инициирует процесс обмена данными.

5. Адресное простр-во портов вв/выв: единое с оперативной паматью и раздельное

Устр-ва вв/выв могут быть отражены в адресном простр-ве опреративной памяти(ОП)-это называется вв/выв, управляемым паматью вв/выв. Управлене паматью обеспечивает доп. гибкость программирования. Для доступа к порту вв/выв расположенному в адр. простр-ве памяти, могут использоваться любые работающие с памятью команды.

+: не нужно во время схемотехнич.проектирования процессора включать отдельную модули для организации и управления работой с портами вв/выв, т.о. микросхема процессора проще, производительнее, дешевле, меньше по размеру

-: в случае микропроцессора с единым адерсным простр-вом, операции вв/выв могут замещать операции с последоват. портами
Существует 2 видп команд вв/выв: 1)команды, выполняющие пересылку отдельного эл-та в регистр или из него.Они адресуют порты вв/выв напрямую либо косвенно, при помещении адреса в регистре.2) Команды, пересылающие строки эл-тов, расположенных в памяти.Эти команды называют строковыми.

6. Принципы организации систем ввода\вывода.

В основ организации систем ввода\вывода лежат следующие принципы:

1. Принцип программного управления системами в\в;

Каждое устройство в сис. Способно выполнять команды на основе которых строиться алгоритм работы с ними и реализуется часть выполняемых задач перед вычислительной сис.

2. Адресность элементов сис. в\в;

Устр-во сис. в\в можно адресовать, т.е. организовать доступ к устройству по его адресу. Совокупность устр-в можно выделить как группу адресов, т.е. адресное пространство.

3. Многоуровневая организация сис. в\в;

Обеспечивает гибкость сис., сбалансированность и сложность её компонентов, обеспечивает изменение её конфигурации.

4. Параллельность работы сис. в\в

Различные элементы сис. в\в как отдельные устр-ва могут работать параллельно, в некоторых случаях это серьезно влияет на производительность сис., выполнить большой оббьем вычислений за фиксированный промежуток времени.

7. Порты в\в процессора

Каждый процессор имеет некоторое кол-во линий в\в подключенных к внешним выводам и называемых внешними портами.

Одиночные порты в\в объединяются в группы обычно по 4, 8 или 16 линий которые называются параллельными портами.

Через порты процессорное ядро взаимодействует с различными внешними устр-и: считывает значения вх. сигналов и устанавливает значение выходных.

По типу сигнала различают порты:

1. Дискретные (цифровые) используются для дискретных значений лог.0 или 1.В большинстве современных процессоров поддерживаются как независимое управление каждой линией параллельного порта, так и групповое управление всеми разрядами.

2. Аналоговые. Через них вводиться сигнал на вход АЦП и выводиться сигнал ЦАП. Аналоговые порты используются для подключения внешних сигналов к ЦАП.

3. Перенастраиваемые порты настраиваются на аналоговый или цифровой режим работы.

По направлению передачи сигнала различают:

1. Однонаправленные порты, предназначены только для ввода или вывода;

2. Двунаправленные порты, направление передачи определяется в процессе выполнения программы;

3. Порты с альтернативной функцией.

Если соответствующий периферийный модуль не задействован, то линии можно задействовать как обычные порты.

Если модуль активирован, то связанные с ним линии автоматически или вручную конфигурируются с функциональным назначением.

По алгоритму обмена:

1. Программа с управляемым в\в. В этом случае установки и считывания данных, определяется только ходом вычисляемого опроса, нет защиты от считывания одного и того же значения.

2. Передача со стробированием. Каждая операция в\в подвергается импульсом синхронизации(стробирования) со стороны источника сигнала. Считывание информации происходит только по стробам.

3. Алгоритм с полным подтверждением обмена. Используется для обмена данными с другой сис. по параллельной шине.

Кроме сигналов синхронизации используются сигналы подтверждения, готовность со стороны приемника. Это позволяет управлять интенсивностью обмена и предотвращает потерю данных, если одна сторона перегружена.