Компьютерные интерфейсы

ISA (Industry Standard Architecture - Архитектура промышленного стандарта), другое название AT-Bus. Шина ISA является основной шиной на материнских платах устаревших компьютеров типа PC AT. Спецификация PC'99 рекомендует не включать шину ISA в состав новых материнских плат для персональных компьютеров, поскольку ее применение значительно снижает общую производительность системы. На новых материнских платах этот интерфейс либо отсутствует, либо представлен всего 1-2 слотами (разъемами) расширения для подключения устаревших компонентов. Конструктивно шина ISA представляет собой разъем на материнской плате, состоящий из двух частей - 62-х контактного и примыкающего к нему 36-ти контактного сегментов. Максимальная пропускная способность шины ISA не превышает 5,55 Мбайт/с и совершенно недостаточна для современных требовании. Через интерфейс ISA раньше подключались практически все компоненты персонального компьютера, такие, как видеокарты, контроллеры ввода-вывода, контроллеры жестких и гибких дисков, модемы, звуковые карты и прочие устройства.

EISA (Enhanced ISA - Расширенная ISA). В разъемы шины EISA можно вставлять как платы для шины ISA, так и для EISA. Платы для шины EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов, а слот имеет расположенный в глубине такой же ряд дополнительных контактов. Максимальная пропускная способность - 32 Мбайт/с. Поддерживает режим управления шиной со стороны любого из устройств, установленных в разъем (Bus Mastering). На современных материнских платах шина EISA уже не встречается.

VLB (VESA Local Bus - Локальная шина стандарта VESA). Этот интерфейс является 32-х разрядным расширением шины ISA. Шина VLB располагается на материнской плате и конструктивно выглядит как 116-ти контактный дополнительный разъем, продолжающий линейку слотов ISA (итого - три расположенные подряд секции). Тактовая частота шины VLB - до 50 МГц, максимальная пропускная способность 130 Мбайт/с. Через этот интерфейс подключались в основном видеокарты. Каждая компонента, установленная на шине VLB, может обмениваться данными с процессором напрямую, без промежуточной буферизации. Это увеличивает нагрузку на процессор, ухудшает прохождение сигналов по шине и снижает надежность обмена данными. Поэтому интерфейс VLB имеет жесткое ограничение на количество устанавливаемых устройств, в зависимости от тактовой частоты шины: при 33 МГц - три, 40 МГц -два, 50 МГц - одно. В настоящее время интерфейс VLB встречается только на старых компьютерах.

PCI (Peripheral Component Interconnect - Соединение внешних компонентов). Этот интерфейс не совместим ни с одним из предшествующих. Поддерживает тактовую частоту до 33 МГц (вариант PCI 2.1 - до 66 МГц), имеет максимальную пропускную способность до 132 Мбайт/с на частоте 66 МГц для 32-х разрядной шины (264 Мбайт/с для 32-x разрядных и 528 Мбайт/с для 64-х разрядных данных на частоте 66 МГц). Конструктивно разъем состоит из двух следующих подряд секций по 64 контакта. Внутри второй секции имеется пластмассовая поперечная перегородка (ключ) для предотвращения неправильной установки карт. Разъемы PCI и карты к ним поддерживают уровни сигналов либо 5 В., либо 3,3 В., либо оба уровня (универсальные). В первых двух случаях карты должны соответствовать уровню сигнала разъема, универсальные карты ставятся в любой разъем. Интерфейс PCI обеспечивает поддержку режимов Bus Mastering и автоматической конфигурации компонентов при установке (Plug-and-Play). Все слоты PCI на материнской плате сгруппированы в сегменты, число разъемов в сегменте ограничено четырьмя. Если сегментов несколько, они соединяются посредством так называемых мостов (bridge).

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association - Стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров). Интерфейс PCMCIA служит для подключения внешних устройств к мобильным компьютерам класса NoteBook. Поддерживает автоматическую конфигурацию Plug-and-Play, подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера ("горячее" подключение). Конструктивно представляет собой миниатюрный 68-ми контактный разъем.

USB (Universal Serial Bus - Универсальная последовательная шина). К одному USB каналу можно цепочкой подключить до 127 внешних устройств. На современных материнских платах обычно имеется по два канала USB на контроллер. Обмен данными по шине USB проходит в пакетном режиме при максимальной пропускной способности до 12 Мбит/с.

AGP (Accelerated Graphics Port - Ускоренный графический порт). Этот интерфейс предназначен исключительно для подключения видеоадаптеров. Шина AGP позволяет видеоадаптеру связываться с оперативной памятью непосредственно, разгружая тем самым системную шину. В оперативной памяти размещаются параметры трехмерных объектов, требующие быстрого доступа как со стороны процессора, так и со стороны видеоадаптера. Максимальная пропускная способность шины AGP в режиме четырехкратного умножения AGP/x4 - до 1066 Мбайт/с. Конструктивно выглядит как отдельный разъем на материнской плате. Никакие другие компоненты, кроме видеоадаптеров, к AGP подключить нельзя.

Интерфейс IEEE1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 - Стандарт института инженеров по электротехнике и электронике № 1394) имеет другое название FireWire (Огненный провод). С помощью интерфейса IEEE1394 могут подключаться как внутренние, так и внешние устройства (всего до 127 устройств на один контроллер). Максимальная пропускная способность достигает 50 Мбайт/с; разрабатываются модификации интерфейса, способные передавать данные со скоростью 200 Мбайт/с и даже 800 Мбайт/с. Главным достоинством интерфейса IEEE1394 являются скорость и простота подключения нескольких устройств по единому шестижильному кабелю: две жилы обеспечивают питание, четыре - служат для обмена данными. Согласно требованиям спецификации РС'99, новый интерфейс призван заменить IDE/ATA при подключении жестких дисков, CD-ROM и DVD дисководов, а также рекомендуется для соединения с высокоскоростными внешними устройствами - цифровыми видеокамерами, видеомагнитофонами, различными накопителями.

SCSI (Small Computer System Interface - Интерфейс малых компьютерных систем). Существует несколько вариантов интерфейса SCSI (читается "скази"), отличающихся количеством подключаемых устройств, максимальной пропускной способностью и максимальной длиной шлейфа. Через интерфейс SCSI чаше всего подключаются высокоскоростные устройства, такие, как жесткие диски, CD дисководы, сканеры. Для обеспечения работы компонентов с интерфейсом SCSI требуется наличие на компьютере специального SCSI хост-адаптера, вставляемого в слот расширения материнской платы или встроенного в системную плату. Существуют следующие спецификации SCSI:SCSI-1;Fast SCSI-2;FastWide SCSI-2;Ultra SCSI-2;UltraWide SCSI-2;Ultra SCSI-3. Скорость передачи данных по шине SCSI может составлять от 5 Мб/с (SCSI-1) до 80 Мб/с (SCSI-3), частота шины от 5 (SCSI-1) до 40 (SCSI-3) мегагерц, количество подключаемых устройств от 8 (SCSI-1, Fast SCSI-2, Ultra SCSI-2) до 16 (FastWide SCSI-2, UltraWide SCSI-2, Ultra SCSI-3), длина шлейфа от 1,5 (Ultra SCSI-2, UltraWide SCSI-2) до 12 (Ultra SCSI-3) метров. Все устройства SCSI подключаются по цепочке, причем первое (т. е. SCSI хост-адаптер) и последнее устройства в цепочке должны иметь так называемые терминаторы для согласования электрических характеристик в цепи.

IDE/ATA (Integrated Drive Electronics - Встроенная электроника накопителя; AT Attachment - Подключение к AT). Этот интерфейс предназначен только для подключения жестких дисков и других накопителей. В большинстве случаев контроллер IDE/ATA встроен в системную плату и поддерживает два разъема IDE (Primary - Первичный и Secondary - Вторичный), к каждому из которых можно подключать по два устройства (Master и Slave - ведущий и ведомый). Максимальная пропускная способность интерфейса IDE - до 66 Мбайт/с (по протоколу Ultra DMA-66). Для обеспечения совместимости с накопителями, отличными от жестких дисков, существует протокол обмена данными ATAPI (АТА Packet Interface - Пакетный интерфейс АТА). Согласно требованиям спецификации РС'99, интерфейс IDE/ATA будет постепенно заменяться интерфейсом IEEE 1394.

ACPI (Advanced Configuration Power Interface - Расширенный интерфейс конфигурирования и питания). Представляет собой единую систему управления питанием для всех компонентов компьютера. В частности, он предусматривает сохранение состояния системы перед отключением питания, с последующим его восстановлением без полной перезагрузки.

Device Bay (Установочный узел). Спецификация этого интерфейса описывает механические, электрические и программные требования к подсоединяемым компонентам. Этот новый интерфейс должен заменить существующие сегодня разнотипные стандарты на разъемы устройств (ISA, SCSI, COM, LPT, IDE). Физически представляет собой разъемы трех типоразмеров - DB32, DB20, DB13, к которым должны подключаться как внешние, так и внутренние компоненты. Требует наличия специального контроллера. Разъемы содержат шины питания и данных и конструктивно выполнены так, чтобы не допустить неправильной установки. Предусмотрено "горячее" включение в систему, соединение с интерфейсами USB и IEEE1394.

RS-232C - интерфейс обмена данными по последовательному коммуникационному порту СОМ (COMmunication - Связь). Для поддержки портов (до четырех) с этим последовательным интерфейсом на системной плате имеется специализированная микросхема UART16550A. Физически разъем СОМ порта может быть 25-ти (оригинальный интерфейс RS-232) или 9-ти контактным. Гарантированный обмен данными обеспечивается по кабелю длиной 30 метров и более. По спецификации РС'99 интерфейс RS-232 должен заменяться интерфейсом USB.

IЕЕЕ1284 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1284 - Институт инженеров по электротехнике и электронике, стандарт № 1294). Этот стандарт описывает спецификации скоростных параллельных интерфейсов SPP (Standard Parallel Port - Стандартный параллельный порт), ЕРР (Enhanced Parallel Port - Улучшенный параллельный порт) и ЕСР (Extended Capabilities Port - Порт с расширенными возможностями). Интерфейс IEEE1284 обычно используется для подключения принтеров, сканеров, цифровых фотокамер и других внешних запоминающих устройств через параллельные порты компьютера (LPT). Встроенный контроллер параллельного порта имеется на материнской плате. Со стороны порта установлен стандартный разъем DB-25, со стороны устройства обычно применяют разъем Centronics. Интерфейс поддерживает одностороннюю (SPP) или двустороннюю (ЕРР, ЕСР) передачу данных при пиковой пропускной способности до 5 Мбайт/с (ЕСР). В настоящее время интерфейс IEEEI284 рекомендуется заменять на интерфейсы USB и IEEE1394.

AMR (Audio-Modem Riser) - интерфейс с 48-ми контактным разъемом для подключения дочерних плат, объединяющих функции связи и обработки звука (модем, факс, телефония).

Socket 7 - разъем типа ZIF (Zero Input Force - Нулевое усилие установки) с 296 контактами, расположенными в плоском прямоугольном конструктиве. Используется для установки на материнскую плату процессоров Pentium фирмы Intel, К5 и К6 фирмы AMD, 6x86 и 6х86МХ фирмы Cyrix, Centaur Technology IDT Сб. Весь обмен данными (в том числе с кэшем) идет по единственной 64-х разрядной шине. Это послужило одной из основных причин, по которым фирма Intel отказалась от дальнейшего развития интерфейса Socket 7.

Socket 8 - разъем ZIF с 387 контактами для процессора Pentium Pro, расположенный в плоском прямоугольном конструктиве. Разъем обеспечивает раздельный доступ к системной шине и к шине для обмена данными с кэш-памятью. Для разъема Socket 8 требуется процессор в специальном корпусе (multichip module), который включает в себя собственно кристалл процессора и один-два кристалла кэш-памяти второго уровня. При этом кэш может работать на частоте процессора.

Slot 1 - разъем с продольно расположенными 242 контактами. Предназначен для установки процессоров (Pentium II/III, Celeron) выполненных в картридже SECC (Single Edge Contact Cartridge - Картридж с односторонними контактами). Внутри картриджа размещены кристаллы процессора и отдельно - кэш-памяти (Pentium II/III). Шины данных и кэша разведены отдельно. Кэш второго уровня может работать на частотах, составляющих 100, 50 или 33,3% частоты процессора. Кэш второго уровня в процессорах Celeron либо отсутствует, либо выполнен на одном кристалле с ядром процессора. На материнской плате можно устанавливать до двух разъемов Slot 1.

Slot 2 - разъем для установки картриджей с процессором Xeon (большего размера, чем Pentium II/III). На материнской плате может находиться до четырех разъемов Slot 2. Увеличенный размер картриджа процессора Xeon объясняется увеличением объема кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте процессора.

Socket 370 - разъем для процессоров Celeron фирмы Intel. Отличается от Slot 1 размещением контактов на плоской площадке (как в разъеме Socket 7). Электрические параметры разъема Socket 370 полностью совпадают с разъемом Slot 1. К интерфейсу Socket 370 могут подключаться только процессоры Celeron в пластмассовом корпусе типа PPGA. Однако процессоры PPGA могут устанавливаться в разъем Slot 1 через переходник.

Литература

• Быстро и легко. Сборка, диагностика, оптимизация и апгрейд современного компьютера.:Практ. пособ. - М.:Лучшие книги, 2000 - 352с. ISBN 5-93673-003-4

В статье использованы материалы из Википедии.