Интерфейсы периферийных устройств

Шины ввода-вывода взаимодействуют с ПУ с помощью внешних интерфейсов (интерфейсов периферийных устройств).

В отличие от системных шин, шины внешних интерфейсов имеют большую длину и позволяют подключать к системному блоку компьютера ПУ, находящиеся на расстоянии до нескольких метров.

К этим интерфейсам относятся: последовательные интерфейсы RS – 232, USB, и др., параллельные интерфейсы Centronics (стандарт IEEE1284), SCSI, ATA и др.

С развитием шин ввода-вывода и совершенствования самих ПУ изменяются и внешние интерфейсы. Модифицируются старые интерфейсы, появляются новые.

Практически не изменился за весь период развития ПК интерфейс RS-232, который появился в 1969 г. Это наиболее простой и дешевый интерфейс. Он является дуплексным интерфейсом с последовательной передачей данных в асинхронном и синхронном режимах со скоростью до 115 Кбит/сек и топологией "точка-точка". Интерфейс RS-232 чаще всего используется для подключения различного типа манипуляторов, для связи двух компьютеров, подключения принтеров и плоттеров, мультимедийных проекторов, а также беспроводных коммуникаций с применением излучателей и приемников инфракрасного диапазона - IR Connection.

Centronics – параллельный, симплексный интерфейс с побайтной передачей данных со скоростью до 150 Кбайт/сек, предназначенный для подсоединения механических печатающих устройств, имеющий топологию "точка-точка". Он был разработан фирмой Epson в начале 80-х годов. Появление в 1994 году стандарта IEEE1284, сделало интерфейс полудуплексным, что дало возможность использовать его для других видов ПУ, например, плоттеров, сканеров, видеокамер и т.п., а также использовать режим прямого доступа к памяти. В настоящее время этот интерфейс фактически вытеснен USB, но с учетом большого количества используемой в России старой техники, применяется до сих пор.

Наиболее быстродействующим, но и дорогим, является интерфейс SCSI (Small Computer System Interface), который был стандартизирован в 1986г. Этот интерфейс предназначен для подключений ПУ различных классов: жестких дисков, стримеров, CD-ROM, принтеров, сканеров и т.п. Это параллельный полудуплексный интерфейс. С момента его появления прошли три его модификации, вследствие чего, скорость его возросла, с 5 до 80 Мбайт/сек, разрядность с 8 до 16 бит. SCSI был самый быстрый внешний интерфейс.

В последующие годы появилась тенденция по созданию последовательных интерфейсов, не уступающих по скорости и количеству подключаемых ПУ SCSI, но имеющих более низкую стоимость.

В 1995 был принят стандарт IEEE 1394, основанный на шине Fire Wire. В этом интерфейсе возможно подключение до 63 ПУ, скорость обмена 100 - 400 Мбит/сек.

Основным достоинством этого интерфейса является то, что он ориентирован на интенсивный обмен между любыми подключенными к нему устройствами, позволяет передавать "живое видео", высокая скорость обмена позволяет даже на скорости 100 Мбит/сек передавать одновременно два канала видео (30 кадров в секунду) и стерео - аудио сигнал с качеством CD. Возможно использование шины для объединения нескольких ПК и ПУ в локальную сеть. Скорость передачи до 400 Мбит/сек.

В 1996 г. появился последовательный интерфейс USB (Universal Serial Bus), работающий на скорости до 12 Мбит/сек и позволяющий подключать до 128 ПУ. Шина USB имеет древовидную структуру и требует специальные разветвители – хабы.

В апреле 2000 появилась спецификация USB 2.0, обеспечившая увеличение скорости до 60 Мбит/сек.

Новый стандарт USB 3.0 для обмена данными, о котором впервые было заявлено осенью 2007 года, позволяет передавать информацию со скоростью до 600 мегабайт в секунду, в 10 раз быстрее, чем предыдущая версия. Интерфейс USB-3.0, так же, совместим сверху вниз, как с USB-2.0, так и USB-1.1. Кроме того, USB-3.0, поддерживает режим энергосбережения, не предусмотренный предыдущими версиями этого протокола.

В настоящее время шина USB практически захватила рынок, как дешевый и универсальный интерфейс для любого типа ПУ. Постепенно происходит захват и области специальных интерфейсов.

Интерфейс АТА (AT Attachment for Disk Driver), разработанный в 1986-1990 годах для подключения накопителей на жестких магнитных дисках к компьютерам IBM PC AT с шиной ISA. С развитием этого интерфейса сфера его использования стала шире, включив другие виды внешних ЗУ. Развитие АТА шло совместно с появлением новых шин расширения, таких как PCI.

В настоящее время существует несколько разновидностей этого интерфейса для подключения устройств IDE (Integrated Device Electronic). Наиболее широко распространен интерфейс АТА-2.

В табл. 2 приведены основные данные по наиболее распространенным интерфейсам.

Подробно, с точностью до временных диаграмм и названий отдельных шин, интерфейсы ПУ, а также системные интерфейсы рассматриваются в электронном учебном пособии Ю.А.Чернышева «Компьютерные коммуникации и

интерфейсы».