Розділ 8 . Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.1 .Загальні поняття

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.1.Загальні поняття

В даний час комп'ютери можуть мати безліч зовнішніх інтерфейсів. Найбільш поширені наступні:

•системна шина (магістраль) ISA; •шина PCI; •шина AGP; •шина PC Cards (стара назва PCMCIA) - звичайно тільки в

ноутбуках; •паралельний порт (принтер, LPT-порт) Centronics; •послідовний порт (COM-порт) RS-232C; •послідовний порт USB (Universal Serial Bus); •послідовний інфрачервоний порт IrDA.

Крім того, комп'ютери можуть мати роз'єми для підключення зовнішнього монітора, клавіатури, миші. Деякі комп'ютери мають вбудовані модеми і мережні адаптери, тоді вони розташовують, відповідно, телефонним і мережним зовнішніми інтерфейсами.

Підключення стандартних зовнішніх пристроїв звичайно не викликає жодних проблем: треба тільки приєднати пристрій до комп'ютера відповідним стандартним кабелем і (можливо) встановити на комп'ютер програмний драйвер. Знати особливості зовнішніх інтерфейсів користувачу в даному випадку не обов'язково. У разі інфрачервоного порту не потрібен навіть кабель.

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.2. Системна магістраль ISA

Мал. 8.1. Нумерація контактів роз'єму ISA (для IBM PC XT - тільки А1 ... А31 і В1 ... В31).

Сторона монтажу

Сторона установки елементів

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.2. Системна магістраль ISAКонтакт Коло Контакт Коло

A1–I/O CH

CKB1 GND

A2 SD7 B2 RESET DRV

A3 SD6 B3 +5 В

A4 SD5 B4 IRQ9 (IRQ2)

A5 SD4 B5 –5 В

A6 SD3 B6 DRQ2

A7 SD2 B7 –12 B

A8 SD1 B8 0WS

A9 SD0 B9 +12 B

A10I/O CH RDY

B10 GND

A11 AEN B11 –SMEMW

A12 SA19 B12 –SMEMR

A13 SA18 B13 –IOW

A14 SA17 B14 –IOR

A15 SA16 B15 –DACK3

A16 SA15 B16 DRQ3

Таблиця 8.1. Призначення контактів роз'єму магістралі ISA (продовження в Табл. 8.2).


A18 SA13 B18 DRQ1

A19 SA12 B19 –REFRESH

A20 SA11 B20 SYSCLK

A21 SA10 B21 IRQ7

A22 SA9 B22 IRQ6

A23 SA8 B23 IRQ5

A24 SA7 B24 IRQ4

A25 SA6 B25 IRQ3


A27 SA4 B27 T/C

A28 SA3 B28 BALE

A29 SA2 B29 +5 B

A30 SA1 B30 OSC

A31 SA0 B31 GND

Контакт Коло Контакт Коло

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.2. Системна магістраль ISA

Контакт Коло Контакт Коло

C1 -SBHE D1 –MEM CS16

C2 LA23 D2 –I/O CS16

C3 LA22 D3 IRQ10

C4 LA21 D4 IRQ11

C5 LA20 D5 IRQ12

C6 LA19 D6 IRQ15

C7 LA18 D7 IRQ14

C8 LA17 D8 –DACK0

C9 –MEMR D9 DRQ0

C10 –MEMW D10 –DACK5

C11 SD8 D11 DRQ5

C12 SD9 D12 –DACK6

C13 SD10 D13 DRQ6

C14 SD11 D14 –DACK7

C15 SD12 D15 DRQ7

C16 SD13 D16 +5 B

C17 SD14 D17 –MASTER

C18 SD15 D18 GND

Таблиця 8.2. Призначення контактів роз'єму магістралі ISA (початок в Табл. 8.1).

В таблицях 8.1 і 8.2 знак мінус перед назвою сигналу говорить про те, що активному (робітнику) рівню сигналу відповідає низький рівень напруги на відповідній лінії магістралі. На лініях адреси і даних логічному нулю відповідає низький рівень напруги, а одиниці - високий (тобто логіка позитивна).

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.2.2. Цикли обміну по ISA

Мал. 8.2. Тимчасові діаграми циклів програмного обміну з пристроями вводу/виводу (всі інтервали в наносекундах).

Чит

ання

З

апис

Для подовженого циклу

Для 16-р.


Мал. 8.3. Тимчасові діаграми циклів програмного обміну з пам'яттю (всі інтервали в наносекундах).

Чит

ання

З

апис

Для подовженого циклу

Для 16-р. пам'яті


Мал. 8.4. Тимчасова діаграма циклів прямого доступу до пам'яті (всі інтервали в наносекундах).


Мал. 8.5. Тимчасові діаграми циклів регенерації на ISA (всі інтервали вказані в наносекундах).

Для проведення регенерації динамічної пам'яті комп'ютера використовуються спеціальні цикли регенерації (мал. 8.5).

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.2.3. Розподіл ресурсів комп'ютера

Крім архітектури апаратних засобів і параметрів системної шини специфіка будь-якого комп'ютера визначається прийнятим стандартним розподілом всіх його ресурсів. Дотримувати правила, встановлені цим розподілом, повинні і програмісти (як системні, так і ті що займаються розробкою прикладних програм), і розробники додаткового устаткування, і навіть ті користувачі, які просто хочуть встановити в комп'ютер нову плату розширення. У разі щонайменшого порушення цих правил можливі як непередбачувані збої в роботі комп'ютера, неможливість його початкового завантаження, так і повний вихід комп'ютера з ладу.

Під розподілом ресурсів в даному випадку розуміється:•розподіл адресного простору системної пам'яті, відведення окремих областей пам'яті під особливі цілі; •розподіл адресного простору пристроїв вводу/виводу, у тому числі для системних засобів комп'ютера; •розподіл каналів запиту переривань, у тому числі для системних пристроїв; •розподіл каналів запиту прямого доступу до пам'яті.


Про стандартний розподіл пам'яті вже мовилося в попередньому розділі. Трохи докладніше розподіл адрес пам'яті описаний в табл. 8.3 .

Таблиця 8.3. Розподіл адрес пам'яті (адреси дані в шістнадцятковому коді).

Адреси пам'яті Призначення

000000...0003FF Таблиця векторів переривань

000000...09FFFF Пам'ять DOS і призначених для користувача програм

0А0000...0АFFFF Пам'ять дисплея EGA або VGA

0B0000...0B7FFF Пам'ять монохромного дисплея MDA

0B8000...0BFFFF Пам'ять дисплея CGA

0C0000...0C3FFF ПЗП BIOS для EGA/VGA

0C8000...0DFFFF Пам'ять пристроїв вводу/виводу

0E0000...0EFFFF Резерв ПЗП ВIOS на материнській платі

0F0000...0FFFFF ПЗП BIOS на материнській платі


Адреса Призначення

000...01F Контролер ПДП 1

020...03F Контролер переривань 1

040...05F Програмований таймер

060...06F Контролер клавіатури

070...07F Годинник реального часу

080...09F Регістр сторінки ПДП

0A0...0BF контролер переривань 2

0С0...0DF контролер ПДП 2

0F0...0FF Математичний співпроцесор

170...177Накопичувач на жорсткому диску (другий)

1F0...1F7Накопичувач на жорсткому диску (перший)

200...207 Ігровий порт (джойстик)

278...27F Паралельний порт LPT2

2С0...2DF Адаптер EGA 2

2F8...2FF Послідовний порт COM2

300...31F Прототипна плата

320...32F Накопичувач на жорсткому диску XT

360...36F Резервні адреси

370...377 Накопичувач на гнучкому диску (другий)

378...37F Паралельний порт LPT1

380...38F контролер бісинхронного обміну SDLC2

3A0...3AF контролер бісинхронного обміну SDLC1

3B0...3DF Адаптер VGA

3B0...3BF Адаптер дисплея MDA і принтера

3C0...3CF Адаптер EGA 1

3D0...3DF Адаптер СGA

3F0...3F7Накопичувач на гнучкому диску (перший)

3F8...3FF Послідовний порт COM1

Адреса Призначення

Таблиця 8.4. Розподіл адрес пристроїв вводу/виводу.


Номер переривання IRQ

INT Призначення

0 08 Програмований таймер

1 09 контролер клавіатури

2 0A Каскад другого контролера

8 70 Годинник реального часу (тільки АТ)

9 71 Програмно переадресовано на IRQ2

10 72 Резерв

11 73 Резерв

12 74 Резерв

13 75 Математичний співпроцесор

14 76 контролер жорсткого диска

15 77 Резерв

3 0B Послідовний порт COM2

4 0C Послідовний порт COM1

5 0D Паралельний порт LPT2

6 0E контролер гнучкого диска

7 0F Паралельний порт LPT1

Таблиця 8.5. Розподіл каналів апаратних переривань.

В табл. 8.5 представлено стандартний розподіл номерів апаратних переривань і відповідних їм номерів в таблиці векторів переривань (INT).


Мал. 8.6. Включення двох контролерів переривань.

Контролер переривань

Контролер переривань

Системна шина

На процесор


Таблиця 8.6. Стандартний розподіл каналів прямого доступу до пам'яті.

Номер каналу ПДП Призначення

0 Резервний

1Контролер бісинхронного обміну SDLC

2 Накопичувач на гнучкому диску


4 Каскадує перший контролер




Як і у випадку з контролерами переривань, тут застосовується два контролери, причому один з них каскадується через інший. На кожній лінії DRQ повинен бути один вихід ISA-пристрою. Канали, відповідні першому контролеру ПДП (сигнали DRQ0...DRQ3), призначені тільки для 8-бітового обміну, а відповідні другому контролеру (DRQ5...DRQ7) - для 16-бітового. Канал DRQ4 використовується для того, що каскадувати два контролери ПДП і тому неприступний користувачам.

Сигнал запиту DRQ0 має найвищий пріоритет, сигнал DRQ7 - найнижчий. В IBM PC XT канал DRQ0 використовувався для регенерації динамічної пам'яті. Кожний канал ПДП може передавати дані в межах 16-мегабайтного адресного простору блоками завдовжки до 64 Кбайт (канали 0, 1, 2, 3) або до 128 Кбайт (канали 5, 6, 7).

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.3. Інтерфейс Centronics

Контакт роз'єму комп'ютера Сигнал I/O Контакт роз'єму принтера

1 -STROBE O 1

2 D0 O 2

3 D1 O 3

4 D2 O 4

5 D3 O 5

6 D4 O 6

7 D5 O 7

8 D6 O 8

9 D7 O 9

10 -ACK I 10

11 BUSY I 11

12 PE I 12

13 SLCT I 13

14 -AUTO FD O 14

15 -ERROR I 32

16 -INIT O 31

17 -SLCT IN O 36

18...25 GND - 16, 17, 19...30, 33

Таблиця 8.7. Призначення контактів роз'ємів Centronics.

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.3. Інтерфейс Centronics

Мал. 8.7. Тимчасові діаграми циклу передачі даних в Centronics (всі тимчасові інтервали вказані в наносекундах).

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.4. Інтерфейс RS-232C

Сигнал Контакт DB25P Контакт DB9P I/O

FG 1 - -

-T x D 2 3 O

-R x D 3 2 I

RTS 4 7 O

CTS 5 8 I

DSR 6 6 I

SG 7 5 -

DCD 8 1 I

DTR 20 4 O

RI 22 9 I

Таблиця 8.8. Призначення контактів роз'ємів інтерфейсу RS-232C.

CTS - сигнал скидання (очищення) для передачі. Активний у весь час передачі. Говорить про готовність приймача. DSR - готовність даних. Використовується для завдання режиму модему. SG - сигнальне заземлення, нульовий дріт. DCD - виявлення несучої даних (детектування сигналу, що приймається). DTR - готовність вихідних даних. RI - індикатор виклику. Говорить про прийом модемом сигналу виклику по телефонній мережі.

Призначення сигналів інтерфейсу RS-232C наступне:

FG - захисне заземлення (екран).

-TxD - дані, передавані комп'ютером в послідовному коді (логіка негативна).

-RxD - дані, що приймаються комп'ютером в послідовному коді (логіка негативна).

RTS - сигнал запиту передачі. Активний у весь час передачі.


Мал. 8.8. Схема чотирьохдротяної лінії зв'язку для RS-232C.

Частіше за все використовується три- або чотирьохдротяний зв'язок (для двонаправленої передачі). Схема з'єднання двох пристроїв при чотирьохдротяній лінії зв'язку показана на мал. 8.8 .

Комп'ютер Зовнішній пристрій


Мал. 8.9. Формат даних RS-232C.

Відсутність передачі

8 біт даних

Стартовий біт Біт істиності

Стопові біти

Формат передаваних даних показаний на мал. 8.9. Власне дані (що містять 5, 6, 7 або 8 біт) супроводжуються стартовим бітом, бітом парності і одним або двома стоповими бітами. Одержавши стартовий біт, приймач вибирає з лінії біти даних через певні інтервали часу. Дуже важливо, щоб тактові частоти приймача і передавача були однаковими (допустима розбіжність - не більш 10%).

Швидкість передачі по RS-232C може вибиратися з ряду: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 біт/с.


Мал. 8.10. Рівні сигналів RS-232C на передаючому і приймаючому кінцях лінії зв'язку.

Високий рівень

Зона невизначеності

Низький рівень

Передавач Приймач

Низький рівень

Зона невизначеності

Високий рівень

Розділ 8. Інтерфейси персонального комп'ютераТема 8.5. Інші інтерфейси комп'ютера

Таблиця 8.9. Типи циклів обміну PCI.

Сигнали С/ВЕ Команда

0000 Підтвердження переривання

0001 Спеціальний цикл

0010 Читання порту вводу/виводу

0011 Запис в порт вводу/виводу

0100...0101 Зарезервовано

0110 Читання з пам'яті

0111 Запис в пам'ять

1000...1001 Зарезервовано

1010 Читання конфігурації

1011 Запис конфігурації

1100 Множинне читання пам'яті

1101 Подвійний цикл адреси

1110 Читання рядка пам'яті

1111 Запис в пам'ять і перевірка


Мал. 8.11. Синхронний обмін по шині PCI.

Команда Розширення байтів

Адреса Дані 1 Дані 2 Дані 3 Дані 4


Мал. 8.12. Асинхронний обмін по шині PCI.

Очіку-вання



Команда Розширення байтів

Адреса Дані 1 Дані 2 Дані 3

Documents

Розділ 8 . Інтерфейси персонального комп'ютера Тема 8.1 .Загальні поняття