Розділ 8 . Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.1 .Загальні поняття

1. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.1.Загальні поняття • В даний час комп'ютери можуть мати безліч зовнішніх інтерфейсів. Найбільш поширені наступні: • системна шина (магістраль) ISA; • шина PCI; • шина AGP; • шина PC Cards (стара назва PCMCIA) - звичайно тільки в ноутбуках; • паралельний порт (принтер, LPT-порт) Centronics; • послідовний порт (COM-порт) RS-232C; • послідовний порт USB (Universal Serial Bus); • послідовний інфрачервоний порт IrDA. • Крім того, комп'ютери можуть мати роз'єми для підключення зовнішнього монітора, клавіатури, миші. Деякі комп'ютери мають вбудовані модеми і мережні адаптери, тоді вони розташовують, відповідно, телефонним і мережним зовнішніми інтерфейсами. • Підключення стандартних зовнішніх пристроїв звичайно не викликає жодних проблем: треба тільки приєднати пристрій до комп'ютера відповідним стандартним кабелем і (можливо) встановити на комп'ютер програмний драйвер. Знати особливості зовнішніх інтерфейсів користувачу в даному випадку не обов'язково. У разі інфрачервоного порту не потрібен навіть кабель.

2. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2. Системна магістраль ISA Сторона установки елементів Сторона монтажу Мал. 8.1. Нумерація контактів роз'єму ISA (для IBM PC XT - тільки А1 ... А31 і В1 ... В31).

3. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2. Системна магістраль ISA Таблиця 8.1.Призначення контактів роз'єму магістралі ISA(продовження в Табл. 8.2).

4. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2. Системна магістраль ISA В таблицях 8.1 і 8.2 знак мінус перед назвою сигналу говорить про те, що активному (робітнику) рівню сигналу відповідає низький рівень напруги на відповідній лінії магістралі. На лініях адреси і даних логічному нулю відповідає низький рівень напруги, а одиниці - високий (тобто логіка позитивна). Таблиця 8.2.Призначення контактів роз'єму магістралі ISA (початок в Табл. 8.1).

5. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.2. Цикли обміну по ISA Для 16-р. Читання Запис Для подовженого циклу Мал. 8.2. Тимчасові діаграми циклів програмного обміну з пристроями вводу/виводу (всі інтервали в наносекундах).

6. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.2. Цикли обміну по ISA Для 16-р. пам'яті Читання Запис Для подовженого циклу Мал. 8.3. Тимчасові діаграми циклів програмного обміну з пам'яттю (всі інтервали в наносекундах).

7. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.2. Цикли обміну по ISA Мал. 8.4. Тимчасова діаграма циклів прямого доступу до пам'яті (всі інтервали в наносекундах).

8. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.2. Цикли обміну по ISA Для проведення регенерації динамічної пам'яті комп'ютера використовуються спеціальні цикли регенерації (мал. 8.5). Мал. 8.5. Тимчасові діаграми циклів регенерації на ISA (всі інтервали вказані в наносекундах).

9. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера • Крім архітектури апаратних засобів і параметрів системної шини специфіка будь-якого комп'ютера визначається прийнятим стандартним розподілом всіх його ресурсів. Дотримувати правила, встановлені цим розподілом, повинні і програмісти (як системні, так і ті що займаються розробкою прикладних програм), і розробники додаткового устаткування, і навіть ті користувачі, які просто хочуть встановити в комп'ютер нову плату розширення. У разі щонайменшого порушення цих правил можливі як непередбачувані збої в роботі комп'ютера, неможливість його початкового завантаження, так і повний вихід комп'ютера з ладу. • Під розподілом ресурсів в даному випадку розуміється: • розподіл адресного простору системної пам'яті, відведення окремих областей пам'яті під особливі цілі; • розподіл адресного простору пристроїв вводу/виводу, у тому числі для системних засобів комп'ютера; • розподіл каналів запиту переривань, у тому числі для системних пристроїв; • розподіл каналів запиту прямого доступу до пам'яті.

10. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера Про стандартний розподіл пам'яті вже мовилося в попередньому розділі. Трохи докладніше розподіл адрес пам'яті описаний в табл. 8.3 . Таблиця 8.3. Розподіл адрес пам'яті (адреси дані в шістнадцятковому коді).

11. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера Таблиця 8.4.Розподіл адрес пристроїв вводу/виводу.

12. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера В табл. 8.5 представлено стандартний розподіл номерів апаратних переривань і відповідних їм номерів в таблиці векторів переривань (INT). Таблиця 8.5.Розподіл каналів апаратних переривань.

13. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера Контролер переривань Контролер переривань На процесор Системна шина Мал. 8.6. Включення двох контролерів переривань.

14. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера Як і у випадку з контролерами переривань, тут застосовується два контролери, причому один з них каскадується через інший. На кожній лінії DRQ повинен бути один вихід ISA-пристрою. Канали, відповідні першому контролеру ПДП (сигнали DRQ0...DRQ3), призначені тільки для 8-бітового обміну, а відповідні другому контролеру (DRQ5...DRQ7) - для 16-бітового. Канал DRQ4 використовується для того, що каскадувати два контролери ПДП і тому неприступний користувачам. Сигнал запиту DRQ0 має найвищий пріоритет, сигнал DRQ7 - найнижчий. В IBM PC XT канал DRQ0 використовувався для регенерації динамічної пам'яті. Кожний канал ПДП може передавати дані в межах 16-мегабайтного адресного простору блоками завдовжки до 64 Кбайт (канали 0, 1, 2, 3) або до 128 Кбайт (канали 5, 6, 7). Таблиця 8.6. Стандартний розподіл каналів прямого доступу до пам'яті.

15. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.3. Інтерфейс Centronics Таблиця 8.7. Призначення контактів роз'ємів Centronics.

16. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.3. Інтерфейс Centronics Мал. 8.7. Тимчасові діаграми циклу передачі даних в Centronics (всі тимчасові інтервали вказані в наносекундах).

17. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.4. Інтерфейс RS-232C Призначення сигналів інтерфейсу RS-232C наступне: FG - захисне заземлення (екран). -TxD - дані, передавані комп'ютером в послідовному коді (логіка негативна). -RxD - дані, що приймаються комп'ютером в послідовному коді (логіка негативна). RTS - сигнал запиту передачі. Активний у весь час передачі. CTS - сигнал скидання (очищення) для передачі. Активний у весь час передачі. Говорить про готовність приймача. DSR - готовність даних. Використовується для завдання режиму модему. SG - сигнальне заземлення, нульовий дріт. DCD - виявлення несучої даних (детектування сигналу, що приймається). DTR - готовність вихідних даних. RI - індикатор виклику. Говорить про прийом модемом сигналу виклику по телефонній мережі. Таблиця 8.8. Призначення контактів роз'ємів інтерфейсу RS-232C.

18. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.4. Інтерфейс RS-232C Частіше за все використовується три- або чотирьохдротяний зв'язок (для двонаправленої передачі). Схема з'єднання двох пристроїв при чотирьохдротяній лінії зв'язку показана на мал. 8.8 . Зовнішній пристрій Комп'ютер Мал. 8.8. Схема чотирьохдротяної лінії зв'язку для RS-232C.

19. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.4. Інтерфейс RS-232C Формат передаваних даних показаний на мал. 8.9. Власне дані (що містять 5, 6, 7 або 8 біт) супроводжуються стартовим бітом, бітом парності і одним або двома стоповими бітами. Одержавши стартовий біт, приймач вибирає з лінії біти даних через певні інтервали часу. Дуже важливо, щоб тактові частоти приймача і передавача були однаковими (допустима розбіжність - не більш 10%). Швидкість передачі по RS-232C може вибиратися з ряду: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 біт/с. Відсутність передачі 8 біт даних Стопові біти Стартовий біт Біт істиності Мал. 8.9. Формат даних RS-232C.

20. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.4. Інтерфейс RS-232C Високий рівень Високий рівень Зона невизначеності Зона невизначеності Низький рівень Низький рівень Передавач Приймач Мал. 8.10. Рівні сигналів RS-232C на передаючому і приймаючому кінцях лінії зв'язку.

21. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.5. Інші інтерфейси комп'ютера Таблиця 8.9. Типи циклів обміну PCI.

22. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.5. Інші інтерфейси комп'ютера Адреса Дані 1 Дані 2 Дані 3 Дані 4 Команда Розширення байтів Мал. 8.11. Синхронний обмін по шині PCI.

23. Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.5. Інші інтерфейси комп'ютера Адреса Дані 1 Дані 2 Дані 3 Команда Розширення байтів Очіку-вання Очіку-вання Очіку-вання Мал. 8.12. Асинхронний обмін по шині PCI.