Интерфейсная система ПК. Шинная архитектура. Локальные шины PCI, AGP, USB, IDE.

Системный интерфейс – система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой – представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами ПК, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Существует два варианта организации внутримашинного интерфейса.

1. Многосвязный интерфейс: каждый блок ПК связан с прочими своими локальными проводами; многосвязный интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых ПК (Рисунок 16).

Рисунок 16 - Классическая структура связей

2. Односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину. В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина ( Рисунок 17 ).

Рисунок 17 - Шинная структура связей

Для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ используется общая шина, часто ее называют магистралью. Общая шина состоит из трех частей:

- • шина данных, по которой передается информация;

- • шина адреса, определяющая, куда передаются данные;

- • шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.

Описанную схему легко пополнять новыми устройствами – это свойство называют открытостью архитектуры. Для пользователя открытая архитектура означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера, т.е. конфигурировать его в зависимости от круга решаемых задач.

Важнейшими характеристиками любой шины являются ее разрядность и тактовая частота, потому что они определяют количество бит информации в секунду, которые теоретически можно передавать по шине, - пропускную способность шины.

При увеличении потоков информации между устройствами ЭВМ единственная магистраль перегружается, что существенно тормозит работу компьютера. Поэтому в состав ЭВМ могут вводиться одна или несколько дополнительных шин. Например, одна шина может использоваться для обмена с памятью, вторая – для связи с “быстрыми”, а третья – с “медленными” внешними устройствами.

Шина PCI разработана в 1993г. фирмой Intel. ШинаPCI является универсальной, она имеет свой адаптер, позволяющий ей настраиваться на работу с любым микропроцессором, позволяет подключать более 10 устройств самой разной конфигурации с возможностью автоконфигурирования, имеет свой «арбитраж», средства управления передачей данных.

Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI является применение так называемых мостов, которые осуществляют связь между шиной PCI и другими шинами. Важной особенностью шины PCI является то, что в ней реализован принцип Bus Mastering, позволяющий внешнему устройству управлять шиной при пересылке данных (без участия процессора). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. При таком подходе процессор освобождается для выполнения других задач, пока происходит передача данных. Шина PCI может распознавать аппаратные средства и анализировать конфигурации системы в соответствии с технологией Plug&Play, разработанной корпорацией Intel.

Локальные шины IDE (Integrated Device Electronics), EIDE (Enhanced IDE), SCSI (Small Computer System Interface) используются чаще всего в качестве интерфейса только для внешних запоминающих устройств.

Шина AGP. Несмотря на все преимущества шины PCI, ее возможностей становится недостаточно при работе с трехмерной графикой и видео. Только для управления пользовательским графическим интерфейсом требуется половина пропускной способности шины. Для ускорения ввода/вывода данных на видеоадаптер в 1997г. фирмой Intel был разработан стандарт на шину AGP (Accelerated Graphics Port). AGP является каналом передачи данных между видеоадаптерами и памятью RAM, а также системной шиной процессора, при этом не пересекаясь с шиной PCI.

Шина USB (Universal Serial Bus) была разработана для подключения периферийных устройств вне корпуса РС. Шина поддерживает технологию Plug&Play. Скорость обмена информацией по шине USB 12 Мбит/с. К шине USB можно подключать клавиатуру, мышь, джойстик, принтер и другие периферийные устройства, не выключая питание.