История автоматики и вычислительной техники

История автоматики и вычислительной техники
1 курс 2 семестр
Аватара пользователя
Артём Мамзиков
Admin
Сообщения: 238
Зарегистрирован: Вс фев 17, 2019 17:47
Репутация: 4
Откуда: Вологодская область
Контактная информация:

История автоматики и вычислительной техники

Сообщение Артём Мамзиков » Пн мар 25, 2019 14:34 #1

Задания Готовое 57

Готовая в Word 150Руб.
istavtomiVt.jpg
Документ
30. Силовые полупроводниковые приборы.
31. Лазерные источники оптического излучения.
32. Источники СВЧ – излучений.
33. Мощные преобразователи для индукционного нагрева.
34. Информационная электроника – этапы развития.
35. Усилители электрических сигналов.
36. Импульсные устройства.
37. Интегральные логические и аналоговые микросхемы.
38. Электронные автоматы с памятью.
39. Микропроцессоры и микроконтроллеры.
40. Электромеханические измерительные приборы.
41. Аналоговые электронные приборы.
42. Цифровые электроизмерительные приборы.
43. Простейшие вычислительные средства. Абак. Русские счеты.
44. Домеханические множительные устройства.
45. Механическая вычислительная машина Вильгельма Шиккарда,
суммирующая машина Паскаля, арифмометр Лейбница.
46. Теорема Слонимского, счислитель Куммера, арифмометр Од-
нера и начало массового производства вычислительных машин.
47. Арифмометры Чебышева и Гамана.
48. Изобретение Голлерита, первые турбуляторы.
49. Сложные релейные и релейно-механические системы с про-
граммным управлением. Проекты Цузе, Айкена, Стибица.
50. История создания PC.
51. Архитектура PC.
52. Микропроцессоры – хронология развития.
53. Память.
54. Материнская плата, шины.
55. Видеосистема, мониторы.
56. Накопители.
57. Внешние интерфейсы (LPT, COM, USB, IEEE 1394).
58. Беспроводные интерфейсы (WI-FI, Bluetooth).
59. Сети.
60. История развития промышленных средств автоматизации.
61. Промышленные контроллеры.
62. Промышленные компьютеры.

Титульный лист
содержание
введение
основная часть
заключение
список используемых источников
каков должен быть объем контрольной по Истории автоматики и вычислительной техники
наверное страничек от 10


Внешние интерфейсы (LPT, COM, USB, IEEE 1394)

Содержание:

Введение………………………………………………………………..3
1. Шина СОМ………………………………………………………….….5
2. Шина LРТ……………………………………………………………....8
3. Шина USB……………………………………………………………...11
4. Шина IЕЕЕ1394………………………………………………………..17
Заключение…………………………………………………………….23
Список использованных источников………………………………...24

Введение:

Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи, обеспечи¬вающая эффективное взаимодействие систем или их частей. В интерфейсе обыч¬но предусмотрено сопряжение на двух уровнях:
механическом (провода, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов и т. п.);
логическом (сигналы, их длительности, полярности, частоты и амплитуда, про¬токолы взаимодействия).
В современных интерфейсах для формирования стандарта подключения устройств к системе широко используются наборы микросхем, генерирующих стандартные сигналы. Это существенно усложняет и удорожает не только сам интерфейс, но и компьютер в целом.
Все интерфейсы ЭВМ можно разделить на внутримашинные и внешние.

Внешние интерфейсы обеспечивают связь компьютера с внеш¬ними (периферийными) устройствами и другими компьютерами.
В 2003-2004 годах произошли революционные изменения в интерфейсных сис¬темах ЭВМ: сначала произошел переворот в сторону последовательных интер¬фейсов, а в 2004 году стали активно развиваться и беспроводные интерфейсы.
Тенденция перехода на последовательные и беспроводные интерфейсы связана с усложнением функциональности интегральных микросхем (специальным ко¬дированием и декодированием данных, устранением сложных процедур синхро¬низации каналов, эффективной защитой от ошибок, оптимизацией маршрутиза¬ции, поддержкой режима «горячего» подключения устройств и др.).
Первыми на последовательные интерфейсы перебрались клавиатуры, мыши, мо¬демы, принтеры и сканеры, а с 2003 года эта тенденция наблюдается и для про¬чих внешних устройств, включая дисковую память (интерфейсы USB, SATA, SAS и др.). Есть попытки перевода на эти интерфейсы и системы оперативной памя¬ти (технология Rambus).
Основные достоинства последовательных интерфейсов:
1. большая гибкость и функциональность шин;
2. удобство отладки и использования ввиду переноса «центра тяжести» выпол¬нения этих технологий на микросхемы;
3. высокая пропускная способность из-за снижения паразитных индуктивностей и емкостей в линиях связи и отсутствия сложных процедур синхронизации;
4. миниатюризация и снижение стоимости монтажа, сокращение количества контактов, проводов, экранов;
5. возможность «горячего» подключения устройств, то есть динамического кон¬фигурирования системы и ее масштабирования;
6. облегчение арбитража шин и организации прерываний;
7. лучшая помехозащищенность и надежность работы.

1. ШИНА СОМ
Последовательный асинхронный порт СОМ (Соттипiсаtiоп Роrt — ком¬муникационный порт) является одним из самых старых интерфейсов персонального компьютера.

Рисунок 1- изображен com port
Компьютер может иметь до четырех после¬довательных портов (СОМ1-СОМ4) при обычной физической реализации двух портов. Порты имеют внешние разъемы типа DВ25Р или DВ9Р. Для поддержки портов ранее использовалась специализированная микросхе¬ма UART 16550А, встроенная в системную плату. Контроллер СОМ реа¬лизован в современных компьютерах в качестве части интегрированной микросхемы LPC или непосредственно в южном мосту НМСЛ. Обмен по шине осуществляется согласно протоколу RS-232С. Согласно протоко¬лу абоненты шины подразделяются на устройства DTE (Data Terminal Equipment - аппаратура передачи данных) и устройства DCE (Data Communication Equipment - аппаратура каналов данных). К разряду DTE относятся такие устройства, как принтер, плоттер, мышь и другая периферия. К разряду DCE относится модем.
Для управления потоком данных используются аппаратные или про-граммные средства. Программный протокол XОN/XОFF предполагает на-личие двунаправленного канала передачи данных. Когда принимающее устройство готово к приему данных, оно посылает в линию символ XОN, приняв который, противоположное устройство начинает передачу. Если устройство, принимающее данные, не готово их принять, оно по обратно-му последовательному каналу посылает символ ХОFF/. Противоположное устройство, приняв этот символ, приостанавливает передачу. Очевидно, что прием данных без потерь возможен только при наличии буфера в при-нимающем устройстве, объем которого обеспечивает сохранение данных на время реакции передатчика. Для реализации шины СОМ с программ-ным протоколом достаточно всего трех линий.
В случае аппаратной реализации протокола RTS/CTS используется сигнал СТS, который позволяет остановить передачу данных, если при-емник не готов к работе. Передатчик пересылает очередной байт только при включенном состоянии линии СТS. Аппаратный протокол обеспечи-вает быструю реакцию передатчика на состояние приемника. Однако в шине требуется наличие всех девяти линий, предусмотренных специфи-кацией RS-232С.
Таблица 11. Разъемы и сигналы интерфейса RS-232С.
Контакт разъема
DB – 25S Контакт
Разъема DB – 9S Сигнал


1
-
РG (защитное заземление)

2
3
ТD (передаваемые данные)

3
2
RD (принимаемые данные)

4
7
RTS (запрос на передачу)

5
8
СТS (готовность к приему данных)

6
6
DSR (готовность к работе)

7
5
SG (схемное заземление)

8
1
DCD (несущая обнаружена)

20
4
DTR (готовность РС к работе)

22
9
PI (индикатор вызова)


На шине СОМ используются несимметричные передатчики и приемни¬ки: сигнал передается относительно общего провода (земли). Логической единице соответствует уровень напряжения на входе приемника в диапазоне -12...-3В). Логическому нулю соответствует уровень +3...+12В. Шина не имеет гальванической развязки с устройствами, поэтому под¬ключение и отключение устройств должно происходить при обесточенной шине.
Гарантированный обмен данными обеспечивается по кабелю длиной 30 м и более, пиковая пропускная способность зависит от возможностей подключенных к линии устройств и достигает 115 200 бит/с. В настоящее время интерфейс RS—232 заменяется интерфейсом USB и во многих со-временных системных платах порт СОМ отсутствует.

2. ШИНА LРТ
После некоторого периода «подпольного» существования спецификации параллельного порта LРТ (Line Printer — построчный принтер) были официально утверждены в 1994 г. под названием «IЕЕЕ Std,. 1284: стан¬дартный метод передачи сигналов двунаправленного параллельного пе¬риферийного интерфейса для персональных компьютеров».
Спецификация определяет пять режимов передачи данных. Каждый режим обеспечивает метод передачи данных в прямом направлении (от РС к периферии), обратном направлении (от периферии к РС) или дву-направленную передачу данных (полудуплекс). Определены следующие режимы:
* стандартный режим SРР (Standard Parallel Port);
* 4-битный режим, использующий линии состояния для передачи данных (Nibble Mode);
* 8-битный режим (Bi-Directional или PS2 Туре 1);
* двунаправленный ЕРР (Enhanced Parallel Port) — расширенный параллельный порт);
* двунаправленный ЕСР (Extended Parallel Port) — порт с расши-ренными возможностями).
Все параллельные порты могут осуществлять двунаправленную связь, используя режимы Centronics и 4-битный. Режим Bitronics поддержива¬ется лишь некоторыми контроллерами параллельного порта. Эти режи¬мы используют только программное управление передачей данных по¬средством драйверов, которые устанавливают готовность, проверяют состояние линии, формируют соответствующие сигналы управления и переходят к передаче данных. Это ограничивает эффективную скорость передачи данных уровнем 100 Кбайт в секунду.
Режимы ЕРР и ЕСР поддерживаются практически всеми контроллера¬ми порта LРТ последнего поколения. В этих режимах для передачи дан¬ных используются аппаратные средства. Например, в режиме ЕРР байт данных передается простой инструкцией ОUТ. Контроллер ввода-вывода самостоятельно выполняет операции подтверждения связи и передачи данных.
Контроллер параллельного интерфейса представляет собой набор ре¬гистров, расположенных в стандартном пространстве ввода-вывода с ти-повыми адресами ЗВСh, 378h и 278h. Порт LРТ обычно использует линию запроса прерываний IRQ7 или IRQ5. Шина LРТ объединяет 8-битную магистраль передачи данных, 5-битную магистраль сигналов состояния и 4-битную магистраль управляющих сигналов. Электрический интерфейс IЕЕЕ1284 предусматривает уровни сигналов до +5,5В, длину кабеля до 10 метров, применение пар линий с импедансом 62 Ом, экранирование ка¬беля и заземление линий. В качестве разъема порта обычно используются 36-контактный Centronics или DВ-25.
Цикл передачи данных по протоколу Centronics выглядит так:
* происходит запись данных в регистр данных;
* считывается регистр состояния, чтобы проверить принтер на заня¬тость
если принтер не занят, производится запись в регистр управления, чтобы установить линию STROBE;
* производится запись в регистр управления, чтобы сбросить линию STROBE
* пересылается байт данных.
Таким образом, для вывода одного байта данных требуется четыре служебные операции. В результате полоса пропускания порта ограни¬чена величиной примерно 150 Кбайт в секунду. Такой скорости было до-статочно для матричных принтеров, но ее совершенно недостаточно для лазерных, струйных, сублимационных и других современных принтеров.
Согласно протоколу ЕРР обеспечивается четыре типа циклов обмена:
* цикл записи данных;
* цикл чтения данных;
* цикл записи адреса;
* цикл чтения адреса.
Главной отличительной чертой ЕРР является выполнение внешней передачи во время одного цикла ввода/вывода. Это позволяет достигать скоростей обмена до 2 Мбайт/с. Важным преимуществом ЕРР служит об¬ращение процессора к периферийному устройству в режиме реального времени, без использования буферизации. Циклы чтения и записи могут чередоваться в произвольном порядке или идти блоками.
Протокол ЕСР обеспечивает два типа циклов:
* циклы записи и чтения данных;
* командные циклы записи и чтения.
Согласно протоколу ЕСР хост-адаптером осуществляется компрессия данных по методу RLE, буферизация FIFO для прямого и обратного кана¬лов, применение каналов DМА и программного ввода-вывода. Канальная адресация ЕСР применяется для адресации множества логических устройств, входящих в одно физическое.
Как правило, режимы работы параллельного порта выбираются сред¬ствами BIOS и могут быть заданы в следующих вариантах:
* SРР — однонаправленный управляемый программно режим;
* Bi - Directional— режим с реверсом канала;
* Fast Centronics — аппаратное управление портом с использованием буфера FIFO;
* ЕРР — аппаратное управление портом с расширением цикла пере¬дачи;
* ЕСР — аппаратное управление портом с использованием сжатия данных, буферов FIFOи каналов DМА;
* ЕСР+ЕРР — автоматический выбор протокола устройством в за-висимости от его возможностей.
В настоящее время возможностей порта LРТ явно недостаточно для подключения высокоскоростных печатающих устройств и другой пери-ферии. Поэтому в некоторых современных системных палатах параллель¬ный порт LРТ отсутствует или требует монтажа специальной планки.

3. ШИНА USB
Универсальная последовательная шина (Uneversal Serial Bus) разрабо-тана в качестве средства подключения к компьютеру периферийных устройств различного класса. Первая спецификация шины утверждена в 1996 г., в настоящее время действует спецификация версии 2.0, описыва¬ющая расширенные возможности шины.

Рисунок 2 - USB
Архитектура интерфейса USB включает три категории компонентов:
* коммуникации;
* устройства;
* хост-контроллеры.
Коммуникации определяют топологию шины (модель соединения хост-контроллера и устройств), уровневую модель выполнения задач, потоко-вую модель обмена данными, изохронную модель обмена и разделяемых ресурсов шины. В категории устройств различают устройства-хабы (кон-центраторы), то есть компоненты, способные обеспечить дополнительные точки подключения, и функциональные устройства, которые являются конечным звеном топологии сети
Хост-контроллер (корневой кон¬центратор) является ведущим компонентом интерфейса USB, обеспечи¬вая все функции интерфейса.
К хост-контроллеру могут быть подключены либо функциональные устройства, либо концентраторы, для увеличения числа доступных пор-тов. Допускается организация до пяти уровней топологии, что в сумме дает до 127 абонентов на шине.
Хост-контроллер следит за подключением и отключением устройств, организует управляющих потоков между USB - устройством и хостом, ор¬ганизует потоки данных между USB -устройством и хостом, контролиру¬ет состояние устройств и ведет статистику функционирования, снабжает подключенные устройства электропитанием. Многие функции контрол-лера 175В возложены на операционную систему: адресация устройств и их конфигурирование, управление энергопотреблением, процессами пе-редачи, устройствами на шине и самой шиной.
Концентратор (хаб) служит разветвителем шины, создавая дополни-тельные порты. Каждый хаб имеет один восходящий канал, предназна-ченный для подключения к имеющемуся в наличии свободному порту, и несколько нисходящих, к которым могут быть подключены .или другие концентраторы, или конечные устройства. Хаб должен следить за под-ключением и отключением устройств, уведомляя хост об изменениях, управлять питанием портов.
Согласно спецификации USB2.0 в концентраторе может находиться три функциональных блока: контроллер, повторитель, транслятор тран¬закций. Контроллер отвечает за соединения с хостом. Обязанность повто¬рителя — соединять входной и один из выходных каналов. Транслятор транзакций потребовался для обеспечения совместимости с предыдущи¬ми версиями шины. Его суть в том, чтобы обеспечивать максимальную ско¬рость соединения с хостом. Подключенное к высокоскоростному (USB 2.0) порту медленное USB 1.1) устройство потребляет значительную часть ресурсов, ведя обмен с хостом на низкой скорости. Транслятор транзак¬ций буфёризирует поступающие с медленного порта кадры, а затем на максимальной скорости передает их хосту, и наоборот, буферизирует по-лучаемые на максимальной скорости кадры от хоста, передавая его затем устройству USB 1.1 на меньшей, приемлемой для него скорости. Помимо разветвления и трансляции транзакций хаб должен осуществлять кон-фигурирование портов и слежение за корректным функционированием подключенных к ним устройств.
Функциональное устройство с позиции контроллера USB— это ко¬нечная точка в топологии шины, с которой возможен обмен данными. Физическое устройство может содержать несколько точек. В обязатель¬ном порядке в устройстве присутствует точка с номером 0 (для контроля состояния устройства и управления им). До осуществления конфигуриро¬вания устройства через точку 0 остальные каналы недоступны. Каждая конечная точка устройства описывается следующими параметрами:
* частотой обращения к шине и требованиями к задержкам;
* требуемой полосой пропускания;
* номером конечной точки;
* требованиями к обработке ошибок;
* максимальным размером кадра, который может быть обработан;
* способом передачи данных;
* направлением передачи данных между конечной точкой и хостом.
Для низкоскоростных (1оw-sрееd) устройств допускается встраивание двух дополнительных точек, для полноскоростных (jи11-sрееd) устройств число точек ограничивается лишь возможностями протокола и теорети-чески достигает 15 для ввода и 15 для вывода.
Таким образом, конечная точка — это тупик логического канала дан¬ных между хостом и устройством. В свою очередь канал — это логическое соединение между хостом и устройством. Так как конечных точек устрой-ства может быть несколько, то обмен данными между хост-контроллером и устройством на шине проходит в многоканальном режиме. Полоса про-пускания шины делиться между всеми установленными каналами. Шина USB предоставляет каналы нескольких типов.
Каналы сообщений являются двунаправленными и служат для пере¬дачи сообщений, имеющих строго определенный формат, необходимый для обеспечения надежной идентификации. Канал устанавливается при отсылке хостом запроса в устройства, и управляет передачей только хост. Каналы сообщений используется для передач только управляющего типа.
Потоковые каналы являются однонаправленными. В отличие от чет¬ко определенных сообщений, они не имеют определенного формата, что означает возможность передачи данных любого типа. Эти сообщения мо¬гут контролироваться не только хостом, но и устройством. Используется для передачи данных типа: управляющие, прерывание, групповая пере¬сылка, изохронная. Управляющие передачи используются для конфигу-рирования устройств во время подключения и выполнения других спе-цифических функций, включая организацию новых каналов. Прерывания используются для спонтанных, но гарантированных передач с гаранти-рованными скоростями и задержками (например, для приема данных от клавиатуры или сведений об изменении положения указателя мыши). Групповая пересылка используется для гарантированной передачи данных больших объемов без предъявленных требований к скорости и задержкам. Занимает всю свободную пропускную способность шины. Обычно такие передачи используется между принтерами, сканерами, на-копителями. Изохронная передача используется для потоковых передач данных в реальном времени. Резервирует определенную полосу пропу-скания шины, гарантируя определенные величины задержек доставки, но не гарантирует доставку (в случае обнаружения ошибки повторной передачи не происходит). Передача этого вида используются для аудио и видеоданных.
Информация по шине USВ передается пакетами четырех видов: мар-керные, пакеты данных, подтверждения, специальные. Обмен данными по шине USВ осуществляется в трех скоростных режимах:
* Lоw Sрееd, (низкоскоростной режим) с пропускной способностью до 1,5 Мбит/с;
* Fиll Sрееd, (полноскоростной режим) с пропускной способностью до 12 Мбит/с;
* Нigh Sрееd, (высокоскоростной режим) с пропускной способностью до 480 Мбит/с.
Обмен данными возможен только между хостом и устройством, и не допускается напрямую между устройствами на шине. Транзакции на шине 175В состоят из двух-трех актов: посылки пакета маркера, опреде-ляющего, что будет следовать дальше (тип транзакции, адрес устройства и его конечную точку), пакета данных (опционально), и пакета статуса транзакции (для подтверждения нормального выполнения операции или сообщения об ошибке).
Физические каналы связи организуются концентраторами и кабелями.] Кабель представляет собой экранированную витую пару. Всего в 175В-ка-беле используется 4 провода: два для передачи сигнала и два для подачи напряжения. Для подключения устройств предназначены соединители типа «А» и типа «В». Разъемы типа «А» используются для постоянного] подключения к устройствам. Соединители типа «В» используются для частого подключения периферии. Разъем mini USB типа «В» предназначен для применения на малогабаритных устройствах (мобильные телефоны, фотоаппараты, плееры). Конструктивно разъемы сделаны так, что снача¬ла происходит соединение шины питания, потом шины данных.
Электрический интерфейс USВ использует дифференциальные сиг-налы, хотя каждый порт помимо дифференциального приемника имеет еще и линейные приемники. Подключаемые устройства, потребляющие небольшой ток (до 500 мА), могут быть запитаны от шины Ц"5В. Для уве-личения доступной мощности питания на шине концентраторы могут оснащаться своим собственным блоком питания.

Рисунок 3 - Форматы кадров интерфейса USB 2.0

Рисунок 4 - форматы

4. ШИНА IЕЕЕ1394
Официальная история последовательного интерфейса IЕЕЕ1394 (извест¬ного так же под названиями FileWile или i-Liпk) началась с утвержде¬ния 12 декабря 1995 года документа, описывающего спецификацию 1394а. Ведущую роль в разработке стандарта сыграла компания Арр1е, которая сразу же сделала ставку на использование этого интерфейса в своих компьютерах. Значительную поддержку интерфейсу IЕЕЕ1394 оказала индустрия бытовой электроники, внедрившая его в любительские виде¬окамеры формата DV. Сегодня любая DV-камера в обязательном поряд¬ке оснащается интерфейсом i-Liпk. В 2000 г. вышла версия протокола 1394а-2000, а в 2004 г. утверждена версия 1394b.
Архитектура интерфейса IЕЕЕ1394 подразделяется на несколько уровней. На физическом уровне (Physical Layer) реализованы аппарат¬ные компоненты, отвечающие за электрический интерфейс и управление физическим каналом. На этом уровне обеспечивается интерфейс органи-зуются следующие процессы:
• интерфейс среды (Media Interfase), отвечающий за состояние сиг¬нала, передаваемого по кабелям; »
• арбитраж (Arbiration) устройств;
• кодирование/декодирование (Enconde, Decode), то есть перевод дан-ных в электрические сигналы и наоборот.

Рисунок 5 – кабель шины IЕЕЕ

На уровень выше физического расположен уровень канала (Linnk Layer). Здесь обрабатываются уже готовые пакеты данных. Именно этот уровень отвечает за пересылку данных и обеспечивает следующие процессы:
* прием пакетов (Packet Reciver);
* передача пакетов (Расket Transmitter);
* контроль циклов (Cycle Control), в составе которых проходят пакеты.
Физический и канальный уровни реализованы аппаратно. Они пол-ностью отвечают за формирование сигнала из данных, формирование данных из сигнала, прием/передачу в нужное время и в нужное место. В принципе, первых двух уровней достаточно для организации синхрон¬ной передаче, когда не требуется контролировать содержание передачи. При асинхронной передаче необходимо подключать к работе дополни¬тельные уровни.
На сетевом уровне (transaction Layer) происходит проверка получен¬ных данных. Если ошибок не обнаружено (пакеты не потерялись и под-тверждена их целостность), данные отправляются потребителю. Если обнаружена ошибка, происходит возврат на физический уровень и повто-рение передачи.
Два любых устройства на шине IЕЕЕ1394 образуют между собой соеди¬нение типа точка-точка (point-to- point). Кроме того, интерфейс позволяет объединять множество таких устройств и соединений в одну логическую сеть. Для этого на физическом уровне (physical layer) допускается иметь больше одного физического интерфейса на одном устройстве.
Работа интерфейса всякий раз начинается с прохождения сигнала сброса (reset). Причиной для сброса может стать включение питания или физическое изменение конфигурации сети (подключили новое устройство или отключили старое). Со сброса шины начинается процесс инициа-лизации сети. Конфигурация, сформировавшаяся после инициализации, остается неизменной до следующего сброса шины.
На следующем этапе происходит идентификация дерева (Tree indentification). Каждое устройство после включения проверяет, сколько под-ключеннйх портов оно имеет — один (Lеаf) или несколько (branch). Затем определяются родительские (parent) и дочерние (сhild) устройства (какое к какому подключено). На основе этих данных строится дерево и опреде¬ляется корневое устройство для всего дерева.
Далее каждое из устройств получает свой собственный ID-узел внутри дерева и выясняет, на каких скоростях могут работать его соседи, то есть происходит самоидентификация (Set identification). Для адресации ис¬пользуется метод 64-битной прямой адресации (48 бит на узел, остальные 16 бит используются дли идентификации шины), что позволяет организо¬вать иерархическую адресацию для 63 узлов на 1023 шинах. Единственное ограничение — между двумя общающимися устройствами должно быть не более 16 сегментов.
По завершении инициализации сети в действие вступает нормаль-ный арбитраж: устройства обмениваются данными, а корневое устрой¬ство следит за тем, чтобы они друг другу не мешали. Устройство, которое хочет начать передачу, вначале посылает запрос своему родительскому устройству. Родительское устройство, получив запрос, запрещает пере-дачу всем остальным дочерним абонентам (в один момент обрабатывается только один запрос) и, в свою очередь, передает запрос дальше, своему ро¬дительскому устройству, где все повторяется. В итоге запрос доходит до корневого устройства, которое разрешает передачу тому устройству, чей запрос пришел первым. Всем остальным передача запрещается. Таким образом, если два устройства одновременно пошлют запрос на переда¬чу данных, то ответ будет зависеть от того, чей запрос первым достигнет корневого устройства. Оно выигрывает арбитраж и получает право начать передачу. Проигравшее устройство, не получив разрешения на передачу, вынуждено ждать, пока шина освободится.

Рисунок 6 – принцип функционирования
Процесс арбитража происходит на физическом уровне. После того, как разрешение на передачу данных получено, в дело вступает уровень ка¬нала (Link layer). Передача данных начинается с запроса готовности при¬емного устройства. Получив подтверждение готовности, передатчик на¬чинает вещание. Данные идут пакетами, разделенными промежутками (gap). Типичный пакет данных содержит 256 байт, или 2048 бит, из кото¬рых 160 бит приходится на заголовок. Таким образом, общая эффектив¬ность (то есть доля полезных данных) весьма высока. В заголовок пакета входит информация об отправителе, получателе и CRC. После пакета идет небольшой промежуток (ackhowledge gap), после чего получатель должен выслать 8-битовый блок данных, подтверждающий, что пакет получен в целости (асk packet). Потом следует более длинный промежуток, разделя¬ющий пакеты (subction gар). Далее цикл повторяется: пакет, ас&погиГесИдс дар, подтверждающий байт (асk), subaction gap
Для того чтобы исключить монопольное занятие шины одним устрой¬ством, введены специальные промежутки (fairness interval), в течение которых любое устройство на шине получает возможность передать свои данные. После того как разрешение получено (арбитраж выигран), и пор¬ция данных передана, устройство должно ждать начала следующего цик¬ла, прежде чем оно вновь получит возможность передать следующую порцию данных. Заканчивается fairtness interval так называемым reset gap, который длиннее subaction gap, и вызывает сброс арбитража всей шины.
Согласно спецификации 1394Ъ используется новый метод арбитра-жа под названием ВОSS (Виc Оwner/Sиреrvisor/Selector). Но этот метод арбитража может работать только в среде 1394Ъ. Если в сети есть хоть одно старое устройство, для арбитража будет применяться старый метод. Принцип работы ВOSS предельно прост: устройство, которому требует¬ся переслать данные, постоянно шлет запросы. В результате, когда некое устройство заканчивает передачу, то ждущее устройство оказывается первым, пославшим запрос, и получает права ВОSS. Эти права означа¬ют, что пока устройство передает данные, оно контролирует шину. Как только передача закончена, то устройство остается с правами ВОSS до тех пор, пока кто-то еще не пошлет запрос на передачу. Как только запрос послан, пославшее его устройство приобретает права ВОSS.
Шина IЕЕЕI394а в обычном режиме имеет теоретическую пропускную способность 98,304 Мбит/с. В режиме синфазного стробирования по фрон¬ту и спаду данные передаются 4-кратно в каждом такте, то есть пропуск¬ная способность достигает 400 Мбит/с. Спецификацией 23945 предусмо¬трено увеличение пропускной способности до 800 Мбит/с.

Рисунок 7 – Кабель и разъем

Рисунок 7- Функциональная схема узла сети IЕЕЕ1394b

Заключение:
Внешние интерфейсы нужны для обеспечивают связи компьютера с внеш¬ними устройствами и другими компьютерами.
Последовательные интерфейсы перебрались клавиатуры, мыши, мо¬демы, принтеры и сканеры, а с 2003 года эта тенденция наблюдается и для про-чих внешних устройств, включая дисковую память (интерфейсы USB, SATA, SAS и др.).
Ббеспроводные интерфейсы более усложнены функциональности интегральных микросхем (специальным ко¬дированием и декодированием данных, устранением сложных процедур синхро¬низации каналов, эффективной защитой от ошибок, оптимизацией маршрутиза¬ции, поддержкой режима «горячего» подключения устройств и др.).
Достоинства : большая гибкость и функциональность шин; удобство отладки и использования ввиду переноса «центра тяжести» выпол¬нения этих технологий на микросхемы; высокая пропускная способность из-за снижения паразитных индуктивностей и емкостей в линиях связи и отсутствия сложных процедур синхронизации; миниатюризация и снижение стоимости монтажа, сокращение количества контактов, проводов, экранов; возможность «горячего» подключения устройств, то есть динамического кон¬фигурирования системы и ее масштабирования; облегчение арбитража шин и организации прерываний; лучшая помехозащищенность и надежность работы.

Список использованных источников
Интерфейсы ПК. Справочник. Автор: Михаил Гук.
Железо ПК. Авторы: Соломенчук В., Соломенчук П.
Сборка компьютера. Автор: Степаненко О.С.
Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE_1284
Стандарты периферийных интерфейсов -
http://axofiber.no-ip.org/inside/periph ... ndards.htm

Ответить Вложения 1

Вернуться в «История автоматики и вычислительной техники»