Тема 10. Интерфейсы систем вычислительной техники
1. Архитектура интерфейсов
1.1. Основные понятия. Описание схемотехнических средств и функций, обеспечивающих взаимодействие составных элементов СВТ, использует понятия:
- стандартный интерфейс. Совокупность унифицированных технических, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия функциональных элементов автоматических СОИ в условиях, предписанных стандартом и обеспечивающих их совместимость;
- стык. Место соединения устройств передачи данных, входящих в СПД, которое используют для описания функций и средств сопряжения элементов СПД;
- протокол. Совокупность правил, которые определяют способ выполнения СВТ определенных функций.
Основное назначение интерфейсов, стыков и протоколов - унификация внутри- и межсистемных, внутри- и межсетевых связей для эффективного проектирования СВТ.
Основная функция интерфейсов и стыков обеспечение совместимости СВТ:
- информационной. Согласованность действий функциональных элементов в соответствии с логическими условиями. Логические условия определяют:
- структуру и состав унифицированного набора шин;
- процедуры реализации взаимодействия и последовательность их выполнения для разных режимов работы;
- способ кодирования и формат команд, данных, адресной информации и информации состояния;
- временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие.
Логические условия информационной совместимости определяют функциональную и структурную организацию интерфейса. Условия информационной совместимости влияют на объем и сложность оборудования и программного обеспечения, технико-экономические показатели интерфейса;
-электрической. Согласованность статистических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин с учетом ограничений на размещение устройств интерфейса и техническую реализацию ППЭ. Условия электрической совместимости (большинство регламентируют стандарты) определяют:
- тип ППЭ;
- соотношение между логическими и электрическими состояниями сигналов и пределы их изменений;
- коэффициенты нагрузочной способности ППЭ и значения допустимых нагрузок в устройстве;
- схему согласования, допустимую длину и порядок подключения линии к разъемам; требования к электрическому питанию (источники, цепи); требования по помехоустойчивости.
Условия электрической совместимости влияют на основные показатели интерфейса (скорость обмена данными, допустимое число подключенных устройств, конфигурацию и расстояние между устройствами, помехозащищенность);
- конструктивной. Согласованность конструктивных элементов интерфейса, обеспечивающих механический контакт соединений и замену схемных элементов, блоков и устройств. Условия совместимости определяют:
- типы соединительных элементов (разъем, штекер) и распределение линий связи внутри них;
- конструкцию платы, каркаса, стойки, кабельного соединения.
Основные направления развития интерфейсов направлены на:
- повышение уровня унификации интерфейсного оборудования и стандартизацию совместимости наиболее распространенных интерфейсов на основе опыта использования и достижений микроэлектронной технологии;
- модернизация и расширение функциональных возможностей существующих интерфейсов с сохранением совместимости для более современной технологии средств передачи информации;
- создание новых интерфейсов и интерфейсных систем и выработка требований на их унификацию и стандартизацию (обусловлено разработкой систем с параллельной распределенной обработкой информации на основе новых принципов организации вычислительного процесса).