Каналы и интерфейсы ввода-вывода

Все устройства ЭВМ подключаются с использованием интерфейсов. Интерфейс обеспечивает сопряжение и связь устройств друг с другом и ЭВМ. В интерфейсе предусмотрено сопряжение на механическом (число проводов, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов) и логическом (сигналы, их длительность, полярность, частоты и амплитуды, протоколы взаимодействия) уровнях [4].

Все многообразие интерфейсов ЭВМ образует иерархическую структуру, в основе которой находятся интерфейсы системного уровня подключения. Для этой группы интерфейсов характерно, что в их транзакциях фигурируют физические адреса пространства памяти и пространства ввода-вывода. Совокупность интерфейсов системного уровня образуют системную шину ЭВМ, которую можно представить в виде следующих физических интерфейсов [8]:

· шина подключения центрального процессора – FSB (Front Side Bus – фасадная шина);

· шина подключения контроллеров памяти (ОЗУ и ПЗУ); шина памяти (memory bus) системной уже не является, т.к. в ней используются не системные адреса, а адреса физических банков памяти;

· шины ввода-вывода, обеспечивающие связь между центральной частью ЭВМ и периферийными устройствами.

Шины характеризуются рядом функциональных характеристик, важнейшей из которых является пропускная способность, определяющая скорость работы и измеряемая в Мб/с. На пропускную способность влияют: разрядность шины (bus width) – количество линий связи в шине, а значит и количество битов информации, которые можно передавать по шине одновременно; тактовая частота шины (bus frequency) – частота, с которой передаются биты информации по линиям связи.

Существует большое количество шин, позволяющих подключать устройства и осуществлять информационное взаимодействие между ними. Рассмотрим более подробно некоторые виды шин.

Шины расширений. Наиболее известный представитель этих шин – ISA (Industry Standard Architecture – промышленная стандартная архитектура), а также ее усовершенствованный вариант EISA (Extended ISA), ставшая 32-разрядной. Данный вид шин не используется в персональных ЭВМ уже достаточно продолжительное время, однако сплошь и рядом встречается на производстве в одноплатных промышленных ЭВМ.

Самый распространенный до недавнего времени вариант шин расширения – PCI16 (Peripheral Component Interconnect). Шина PCIобеспечивает высокоскоростной обмен и является универсальным интерфейсом для подключения различных устройств (начиная от видеокарт и заканчивая модемами). Шина выдержала много лет эксплуатации и несколько модификаций, последние из которых поддерживают режимы Plug and Play, Bus Mastering и автоконфигурирование адаптеров. Пропускная способность шин PCI различных версий составляет 133-533 Мб/с, разрядность данных 32/64 бита, разрядность адреса 32/64 бита, частота 33/66 МГц. Как правило, на системной плате имеется несколько разъемов для подключения устройств с интерфейсом PCI.