Содержание
Оглавление
Введение. 3
Глава 1 Общая характеристика, понятие и организация аппаратных интерфейсов. 5
1.1Характеристики аппаратных интерфейсов. 5
1.2 Функции и классификация аппаратных интерфейсов. 8
Глава 2 Обзор применяемых интерфейсов по их характеристикам и области применения. 13
2.1Последовательные интерфейсы.. 13
2.2 Параллельные интерфейсы, особенности.. 20
Заключение. 28
Список использованных источников и литературы.. 29
Введение
Актуальность исследования. Мы живем в веке информационных технологий. Современные реалии наполняют нашу жизнь терминами и понятиями, которые мы активно используем, далеко не всегда будучи уверенными в их значении.
Такое понятие как «интерфейс» пришло к нам в то время, когда появились первые вычислительные машины. Этот термин имеет несколько значений, но суть каждого из них сводится к взаимоотношению человека и машины. Интерфейс это средство, которое помогает человеку распоряжаться компьютером.
Если обратиться к различным источникам, можно получить несколько толкований слова «интерфейс»:
- это граница между двумя устройствами или системами, обусловленная их качествами
- это все множество средств и способов, обеспечивающее взаимодействие между двумя структурами или системами
Заглянем в англо-русский словарик: interface (сущ.) — сопряжение, поверхность раздела, перегородка, interface (гл.) – соединять, взаимодействовать, interface (прил.) – граничный.
Обобщив полученные данные перевода, можно сделать вывод, что интерфейс – это граница в двух системах, средах, программах или устройствах, а условия взаимодействия через эту границу определяются как характеристиками тех самых систем/ сред/ устройств/ программ, так и условиями соединения.
Причем, данное понятие распространяется не только на информационно-вычислительные системы, но и на любые другие не связанные с IT. Например, известный каждому человеку со школьной скамьи процесс диффузии тоже своего рода интерфейс, а вилка (или ложка) обеспечивает удобный и интуитивно-понятный процесс транспортирования еды между тарелкой и организмом человека.
Можно выделить 3 типа интерфейса: 1. Пользовательский – то есть пользователь выполняет какие-либо действия. В данном случае: нажал на клавишу «Пуск».
2. Программный – то есть взаимодействие на программном уровне, когда одна программа обменивается данными с другой. В примере это стандартный запуск загрузочных системных файлов: config.sys, bio.sys, утилиты и т.п
3.Аппаратный интерфейс: сетевое взаимодействие – соединение между ПК (ноутбуком, нетбуком и т.д.) и сетью (локальной или Интернетом). Связь через сетевой шлюз — локальная сеть подключается к более крупной сети. Компьютерная шина – то есть своего рода коммутатор внутри отдельно взятого электронного устройства.
Цель курсовой работы проанализировать аппаратные интерфейсы, определить понятие аппаратного интерфейса, дать характеристику.
Объект исследования: аппаратные интерфейсы.
Предмет исследования: аппаратные интерфейсы и их характеристика.
Задачи курсовой работы:
- Дать общую характеристику аппаратным интерфейсам, рассмотреть понятие, функции и классификацию аппаратных интерфейсов;
- Сделать обзор применяемых интерфейсов по их характеристикам и области применения.
Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.
Глава 1 Общая характеристика, понятие и организация аппаратных интерфейсов
Характеристики аппаратных интерфейсов
Аппаратный интерфейс – совокупность алгоритмов обмена и технических средств, обеспечивающих обмен между устройствами. В семиуровневой сетевой модели OSI аппаратный интерфейс соответствует физическому и частично канальному уровню, которые определяют физическую и логическую организацию аппаратного интерфейса.
Рисунок 1.1 Аппаратный интерфейс
Логическая организация: группы взаимодействующих объектов, характер взаимодействия, адресное пространство, система команд, информация о состоянии объектов, фазы в работе интерфейса, форматы данных, набор процедур по реализации взаимодействия и последовательность их выполнения для различных режимов функционирования. Физическая организация интерфейса определяется электрической и конструктивной совместимостью сопрягаемых устройств.
К основным характеристикам аппаратных интерфейсов относятся:
1. Скорость передачи (пропускная способность, производительность). Производительность оценивается количеством информации (полезной), передаваемой в секунду. Избыточная информация может достигать 90%. Производительность связана с понятием тактовой частоты. Также на неё влияет разрядность шины данных.
2. Протяжённость. Протяжённость связана и влияет на производительность интерфейса, определяется типом сопрягаемых устройств вычислительной системы.
3. Тип сопрягаемых устройств вычислительной системы.
4. Топология. По топологии выделяют:
• Радиальные интерфейсы.
• Шинные интерфейсы (моноканал).
• Цепочечные интерфейсы.
• Кольцо.
• Интерфейсы со сложной топологией (каждый с каждым, произвольная
топология, гиперкуб и т.д.).
5. Разрядность слова данных (последовательный или параллельный интерфейс).
6. Синхронный или асинхронный интерфейс. Важнейшим моментом в работе аппаратных интерфейсов является синхронизация передачи информации.
Синхронизация – это согласование процессов взаимодействия между устройствами, заключающееся в передаче информации источником и ее приема приемником (одним или несколькими). Существуют два основных режима синхронизации: синхронный и асинхронный.
7. Симплексный, полудуплексный, дуплексный обмен.
Одной из характеристик аппаратных интерфейсов является разрядность слова данных, которая позволяет делить интерфейсы на последовательные, последовательно-параллельные и параллельные. От этой характеристики зависит стоимость аппаратуры и кабельного соединения, а также производительность интерфейса, его помехозащищенность. Последовательный интерфейс предполагает для передачи данных в одном направлении единственную сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно.
Примеры последовательных интерфейсов: RS-232, SPI, I 2 C.
В параллельном интерфейсе для передачи данных в одном направлении используется несколько линий (8, 16, 24, 32, 64). Примеры параллельных интерфейсов: ISA, ATA, SCSI, PCI, IEEE 1284/Centronics. С понятием параллельного интерфейса соседствуют такие понятия, как шина и магистраль.
Шина – совокупность линий, сгруппированных по функциональному назначению (например, шина адреса, шина данных и т.д.).
Магистраль – совокупность всех линий аппаратного интерфейса.
Выделяются две магистрали: информационного канала и управления информационным каналом. По информационной магистрали передаются коды адресов, команд, данных, состояния. Аналогичные наименования имеют соответствующие шины интерфейса.
Шины адреса предназначены для выборки в магистрали узлов устройства, ячеек памяти. Для логической адресации в основном используется двоичный код. В некоторых интерфейсах применяется позиционное или географическое кодирование, при котором каждой позиции (месту) выделяется отдельная линия выборки. В этом случае используется термин «географическая адресация».
Шины данных используются для передачи в основном двоичных кодов. Как правило, в параллельных интерфейсах шины данных кратны байту (8, 16, 24, 32 разряда).
Шины состояния используются для передачи сообщений, описывающих результат операции на интерфейсе или состояния устройств сопряжения. Коды формируются в ответ на действие команд или отображают состояние функционирования устройств, таких как готовность, занятость, наличие ошибки и т. д. В наиболее стандартизованных интерфейсах разряды состояния унифицированы для любых типов устройств, в других – носят рекомендательный характер или отсутствуют.
Шина управления включает в себя линии синхронизации передачи информации. В зависимости от используемого принципа обмена (синхронного, асинхронного) число линий может меняться. Кроме того, данная шина используется для управления операциями на магистрали. По функциональному назначению различают следующие команды: адресации, управления обменом информацией, изменения состояния и режимов работы. Адресные команды используются для задания режимов адресации: вторичной, широковещательной, групповой и т.п. Наиболее распространенными командами являются: чтение, запись, конец передачи, запуск.
Шины передачи управления используется для реализации операций приоритетного занятия магистрали информационного канала (арбитража ресурсов шины).
Шина прерывания применяется в основном в системных интерфейсах.
Устройство идентифицируется либо адресом источника прерывания, либо адресом программы обслуживания прерывания, так называемым вектором прерывания.
Шины управления режимом работы и специальных управляющих сигналов содержат линии, обеспечивающие работоспособность интерфейса, в том числе приведение устройств в исходное состояние, контроль источников питания, контроль и службу времени и т. п.
