В настоящее время интерфейсы выполняют следующие основные функции:
1. Проведение синхронизации интерфейса, используя синхронный или асинхронный принципы. Синхронизация является той функцией, которая определяет скорость и надежность передачи информации. Функция синхронизации реализуется либо по синхронному, либо по асинхронному принципу, используя аппаратные или программные средства.
2. Передачу информации между источником и приемником с помощью операций чтения и записи. Передача информации осуществляется в режиме программно управляемого ввода-вывода или прямого доступа к памяти.
3. Арбитраж активных устройств на шине и селекция ПУ при вводе-выводе в режимах прямого доступа к памяти и прерываний. Функции арбитража и селекции используются для выбора устройств с наибольшим приоритетом и предоставления им прав работать на шине. Эти функции обслуживают режим работы на шине нескольких активных устройств и ввод-вывод в режиме прерываний и прямого доступа к памяти.
4. Контроль передачи информации и функционирования самой шины и устройств на ней. Эта функция используется для контроля передачи адреса и данных, контроля выдачи сигналов обратной связи (квитирования) и улучшения ремонтопригодности компьютера при локализации неисправностей.
5. Преобразование информации из параллельного в последовательное представление и обратно. В компьютерах используются одновременно и параллельные, и последовательные интерфейсы, кроме того, применяются ПУ с последовательной записью и считыванием информации на носителе. Все это приводит к необходимости при передаче информации производить преобразование последовательного ее представления в параллельное и наоборот. Эти функции реализуются в соответствующих контроллерах ввода-
|
|
вывода.
6. Поддержку режима автоконфигурации. Эта функция в интерфейсе реализуется специальными операциями конфигурационного чтения и записи (Configuration Read and Write), сигналами выбора устройств при конфигурации и выделенным адресным пространством автоконфигурации. Сигналы выбора являются индивидуальными для каждого устройства. С их помощью производится последовательная выборка устройств шины, подлежащих автоконфигурации.
7. Управление питанием компьютера. В настоящее время многие компьютеры круглосуточно включены и работают. Поэтому в интерфейсах вводят специальные функции управления электропотреблением, работающие в компьютерах общего назначения в соответствии со спецификациями ACPI и PC97.
8. Поддержку режима горячего подключения ПУ к системному блоку. Эта функция позволяет отключать и подключать ПУ без остановки компьютера. При этом происходит авто конфигурирование включенного устройства без участия оператора.
По типу сопрягаемых объектов можно выделить следующие группы аппаратных интерфейсов:
1. Внутрисистемные интерфейсы. Внутрисистемный интерфейс является группой интерфейсов, которая обеспечивает взаимодействие элементов ядра вычислительной системы и должно удовлетворять критерию максимальной производительности.
2. Системные интерфейсы. Системный интерфейс служит для развития системы, т.е. наращиваниям характеристик ядра (например, ISA, PC-104, PCI, ASB). Является компромиссом при создании дешевой вычислительной структуры.
|
|
3. Стандартные периферийные интерфейсы. Стандартный периферийный интерфейс характерен только для систем ввода-вывода и позволяет объединить процессор ввода-вывода и контроллер ввода-вывода. Характеристики стандартного интерфейса отличаются от предыдущих 2-х групп: критерием является удобство и эффективность управления большим числом периферийных устройств.
4. Малые периферийные интерфейсы. Малые интерфейсы ввода-вывода объединяют контроллер ввода-вывода с внешним устройством, из этого вытекают особенности организации этого интерфейса. Для каждого внешнего устройства требуется свой оптимальный интерфейс.
5. Интерфейсы систем передачи данных:
• Магистральные интерфейсы для WAN. Интерфейсы систем передачи данных предназначены для организации взаимодействия вычислительных систем общего назначения. По степени территориального охвата можно выделить локальные, городские и глобальные сети (например, Интернет). В зависимости от места применения меняются требования к интерфейсам. Магистральные интерфейсы, на базе которых реализована связь между странами и континентами организована так, чтобы за единицу времени проходило максимальное количество информации. В таких интерфейсах превалирует пакетная передача данных, позволяющая наиболее эффективно использовать дорогие каналы связи. В локальных сетях основной целью является обеспечение достаточной пропускной способности, при которой у любого пользователя создается иллюзия монопольного использования ресурсов сети.
• Интерфейсы локальных вычислительных сетей. Интерфейсы локальных вычислительных сетей являются подмножеством интерфейсов систем передачи данных и предназначены для объединения вычислительных устройств, территориально сосредоточенных на сравнительно небольшой площади (десятки – сотни метров в поперечнике). Как правило, к локальным вычислительным сетям относят офисные сети, фрагменты корпоративных сетей (см. пирамиду автоматизации). Основная цель локальных вычислительных сетей – объединение разрозненных компьютеров общего назначения с целью передачи сравнительно больших объемов данных с высокой скоростью. В качестве примеров можно привести Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Wi-Fi.
|
|
6. Интерфейсы распределенных систем управления. Интерфейсы распределенных систем управления объединяют контроллеры с целью организации управления и сбора телеметрической информации с большого количества узлов сети. На первое место в таких системах выдвигается не объем и скорость передаваемой информации, а надёжность и реальное время. Как правило, в распределенных системах управления объем передаваемых данных и скорости передачи сравнительно небольшие.
По среде передачи выделяют:
• Проводные интерфейсы. Проводные интерфейсы используют в качестве носителя информации электрический сигнал. В настоящий момент это наиболее распространенный тип интерфейса. К недостаткам интерфейса можно отнести высокую стоимость материалов.
• Оптические интерфейсы. Оптические интерфейсы используют для передачи информации свет. Свет может передаваться как по специальным световодам (оптоволокну), так и в воздушной или безвоздушной среде, в пределах прямой видимости.
• Беспроводные интерфейсы.
• Акустические интерфейсы. Акустический интерфейс предполагает использование звука для передачи данных в слышимом (20Гц..20кГц) или ультразвуковом диапазонах. Этот интерфейс характеризуется низкой скоростью передачи и используется там, где по каким- либо причинам невозможно использование обычных каналов связи (например, под водой).