Периферийные шины. 
Информатика

Периферийные шины обеспечивают связь с внешними устройствами (дисковыми накопителями, клавиатурой, мышью, сканером и др.) и являются внешними интерфейсами ЭВМ.

Интерфейс IDE/АТА для ВЗУ поддерживает физическую адресацию данных на диске (номер головки, цилиндра, сектора), работу с логическими блоками, работу нескольких накопителей, в том числе CD, DVD, прямой доступ к памяти — UDMA (Ultra Direct Memory Access) под управлением самого жесткого диска или его контроллера в паузах между обращениями процессора к памяти.

Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) используется для любых классов внешних устройств. Максимальная пропускная способность его может достигать 160 Мбайт/с, имеются средства поддержки технологии РnР^[1].

Интерфейс RS 232 позволяет осуществлять обмен данными по последовательному коммуникационному порту (СОМ) — внешний модем, мышь и т. д.

Интерфейс на основе стандарта IEEE 1284 предназначен для подключения периферийных устройств ПК (принтера, сканера, устройств хранения данных), организации связи между двумя компьютерами, подключения механизмов телесигнализации и телеуправления через LPT-порты. В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии.

В последнее время возрос интерес к последовательным интерфейсам, которые используют более тонкие кабели, обеспечивают большую скорость передачи данных, позволяют создавать многосвязный интерфейс («точка — точка»). Сегодня с помощью последовательных интерфейсов присоединяют к ПК не только клавиатуру, мышь, модем, принтер и сканер, но и дисковую память (интерфейсы USB, SATA, SAS), видеосистемы (интерфейс PCI Express). Есть попытки перевода на эти интерфейсы и системы оперативной памяти. Основными достоинствами последовательных интерфейсов являются:

¦ большая гибкость и функциональность шин;

¦ удобство отладки и использования ввиду переноса «центра тяжести» выполнения этих технологий на микросхемы;

¦ высокая пропускная способность ввиду многосвязности и снижения паразитных индуктивностей и емкостей в линиях связи и отсутствия сложных процедур синхронизации;

¦ миниатюризация и снижение стоимости монтажа, сокращение числа контактов, проводов, экранов;

¦ возможность горячего подключения устройств, т. е. динамического конфигурирования системы, и ее масштабирования;

¦ облегчение арбитража шин и организации прерываний;

¦ лучшая помехозащищенность и надежность работы.

Особое положение занимает универсальная последовательная шина USB (Universal Serial Bus), которая появилась в 1995 г. для замены устаревших интерфейсов (RS-232 и IEEE 1284) при подключении разнообразных устройств к одному разъему. Интерфейс USB позволяет производить «горячую» замену устройств^[2]. При этом устройство, подключенное на первом уровне, может работать в качестве коммутатора для подключения других устройств. Пропускная способность шины USB 2.0 — 480 Мбит/с, для медленных устройств (клавиатуры, мыши, модема) поддерживается подканал со скоростью обмена данными в 1,5 Мбит/с, режимы передачи — синхронный и асинхронный.

Интерфейс на основе стандарта соединения внутренних компонентов компьютера и внешних устройств IEEE 1394 — Fire Wire («огненный провод») обладает высокой надежностью и качеством передачи данных в реальном масштабе времени, возможностью соединить большое количество различных устройств, работающих по технологии Plug & Play (к одному контроллеру можно подключать до 63 устройств на один порт). Пропускная способность интерфейса Fire Wire достигает 400 Мбит/с (ожидается 1600 Мбит/с). Этот интерфейс будет использоваться и для подключения жестких дисков, дисководов CD-ROM и DVD-ROM, а также высокоскоростных внешних устройств, таких как цифровые видеокамеры, видеомагнитофоны и др.

Интерфейс SATA (Serial АТА) обеспечивает пропускную способность 1500 Мбит/с по 8-жильному кабелю (в последующих версиях предполагается увеличение скорости обмена данными до 6000 Мбит/с), призван заменить параллельный интерфейс АТА (IDE). Уже выпускаются дисковые накопители с интерфейсом SATA емкостью 500 Гбайт и выше, со скоростью вращения 15 000 об/мин, высочайшей надежностью — 1 000 000 ч наработки на отказ.

В 2004 г. представлены последовательные интерфейсы SAS (Serial Attached SCSI) со скоростью 3 Гбит/с (пиковая скорость 6 Гбит/с), обещано второе и третье поколения интерфейса со скоростью до 12 Гбит/с.

Семейство последовательных интерфейсов PCI Express использует совокупность независимых последовательных каналов передачи данных и шины PCI Express XI6 и Х32, подключаемую к северному порту системного чипсета, и шины PCI Express XI, подключаемые к южному мосту. Пропускная способность канала высокая (до 16 Гбайт/с). В каждой линии создается два канала для обеспечения дуплексной передачи, а в каждом канале — два подканала для передачи прямого и обратного кодов с целью контроля достоверности информации.

К числу прочих периферийных интерфейсов относятся: PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — ассоциация производителей плат памяти для ПК) и ACPI (Advanced Configuration Power Interface — расширенный интерфейс конфигурирования и питания).

Интерфейс PCMCIA — внешняя шина компьютеров класса ноутбук. Шина имеет разрядность 16/26 (данные/адрес), адресное пространство — 64 Мбайт, поддерживает автоконфигурирование, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера. Конструктив — миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту при включенном питании компьютера.

Интерфейс ACPI представляет собой единую систему управления питанием для всех компонентов компьютера. Он поддерживается новейшими модификациями BIOS материнских плат.

• [1] Технология РnР (Plug and Play) обеспечивает автоматическое опознание типа и функционального назначения устройств, настройку устройств без помощи пользователя или при минимальном его участии, возможность замены устройств во время работы.
• [2] После физического подсоединения устройства правильно опознаются и автоматически конфигурируются: USB самостоятельно определяет, что именно подключили к компьютеру, какой драйвер и ресурсы понадобятся устройству, после чего все это устанавливается без вмешательства пользователя.