Стандарты интерфейсов компьютеров

ISA (Industry Standard Architecture — Архитектура промышленного стандарта), другое название AT-Bus. Шина ISA является основной шиной на материнских платах устаревших компьютеров типа PC AT. СпецификацияPC’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 требований. 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 дополнительнымирядами контактов, а слот имеет расположенный в глубине такой же ряд дополнительных контактов.Максимальная пропускная способность — 32 Мбайт/с. Поддерживает режим управления шиной со сторонылюбого из устройств, установленных в разъем (Bus Mastering). На современных материнских платах шинаEISA уже не встречается.

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

• PCI (Peripheral Component Interconnect — Соединение внешних компонентов). Этот интерфейс не совместимни 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 33 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 секцииимеется 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 BusMastering и автоматической конфигурации компонентов при установке (Plug-and-Play). Все слоты PCI наматеринской плате сгруппированы в сегменты, число разъемов в сегменте ограничено четырьмя. Еслисегментов несколько, они соединяются посредством так называемых мостов (bridge).

• PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Стандарт международной ассоциациипроизводителей плат памяти для персональных компьютеров). Интерфейс PCMCIA служит для подключениявнешних устройств к мобильным компьютерам класса NoteBook. Поддерживает автоматическуюконфигурацию 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 цепочкойподключить до 127 внешних устройств. На современных материнских платах обычно имеется по два каналаUSB на контроллер. Обмен данными по шине USB проходит в пакетном режиме при максимальнойпропускной способности до 12 Мбит/с, в версии 2.0 скорость увеличена до 300Мбит/с.

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

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

• SCSI (Small Computer System Interface — Интерфейс малых компьютерных систем). Существует нескольковариантов интерфейса SCSI (читается «скази»), отличающихся количеством подключаемых устройств,максимальной пропускной способностью и максимальной длиной шлейфа. Через интерфейс SCSI чашевсего подключаются высокоскоростные устройства, такие, как жесткие диски, CD дисководы, сканеры. Дляобеспечения работы компонентов с интерфейсом SCSI требуется наличие на компьютере специальногоSCSI хост-адаптера, вставляемого в слот расширения материнской платы или встроенного в системнуюплату. 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), частоташины 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(то есть SCSI хост-адаптер) и последнее устройства в цепочке должны иметь так называемые терминаторыдля согласования электрических характеристик в цепи.

• UAS (USB Attached SCSI) — используется для высокоскоростного обмена с USB-устройствами хранения,таких как жесткие диски, твердотельные диски и флэш-накопители. UAS зависит от протокола USB, ииспользует стандартные набора команд SCSI. Предназначен для непосредственного решения недостатковUSB устройства хранения данных класса Bulk-Only Transports (BOT).

• IDE (ATA) (Integrated Drive Electronics — Встроенная электроника накопителя; AT Attachment — Подключениек AT). Этот интерфейс предназначен только для подключения жестких дисков и других накопителей. Вбольшинстве 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 дваустройства (Master и Slave — ведущий и ведомый). Максимальная пропускная способность интерфейсаIDE — 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 будетпостепенно заменяться интерфейсом IEEE 1394.

• SATA (Serial ATA) — последовательная шина ATA. В версии 2 имеет скорость до 300МБ/с (скоростьпередачи кодированных данных 3 Гбод)

• SAS (Serial Attached SCSI) — последовательная версия SCSI (частично совместима с SATA)

• Device Bay (Установочный узел). Спецификация этого интерфейса описывает механические, электрическиеи программные требования к подсоединяемым компонентам. Этот новый интерфейс должен заменитьсуществующие сегодня разнотипные стандарты на разъемы устройств (ISA, SCSI, COM, LPT, IDE). Физическипредставляет собой разъемы трех типоразмеров — DB32, DB20, DB13, к которым должны подключаться каквнешние, так и внутренние компоненты. Требует наличия специального контроллера. Разъемы содержатшины 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 насистемной плате имеется специализированная микросхема UART16550A. Физически разъем СОМ портаможет быть 25-ти (оригинальный интерфейс RS-232) или 9-ти контактным. Гарантированный обмен даннымиобеспечивается по кабелю длиной 30 метров и более. По спецификации РС’99 интерфейс RS-232 должензаменяться интерфейсом USB.

• IEEE 1284, LPT (англ. Line Print Terminal; также параллельный порт, порт принтера) — международныйстандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персональногокомпьютера. Интерфейс поддерживает одностороннюю (SPP) или двустороннюю (ЕРР, ЕСР) передачуданных при пиковой пропускной способности до 5 Мбайт/с (ЕСР). Интерфейс IEEE1284 обычно используетсядля подключения принтеров, сканеров, цифровых фотокамер и других внешних запоминающих устройствчерез параллельные порты компьютера (LPT). Встроенный контроллер параллельного порта имеется наматеринской плате. В настоящее время интерфейс IEEE I284 рекомендуется заменять на интерфейсы USB иIEEE 1394.