Echipamente Periferice Part 1 Definii noiunea Magistrala PC. PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus magistrala de conectare a componentelor periferice este magistrala de baz a calculatoarelor moderne. Aceast magistral de extensie a fost destinat procesoarelor Pentium i prima versiune a aprut n anul 1992.1.

2. Definii noiunea Port PC. O unitate elementar de conversaie cu exteriorul poart numele de "port ". ntre porturi i locaiile din memorie exist nite similitudini: Porturile sunt n esen tot locaii de memorare a informaiei, adresabile; desigur, informaia care se folosete uzual aici este alctuit din operanzi/rezultate (date 3. Structura magistralei PC.

La o magistral PCI pot fi conectate cteva dispozitive fiecare cu numrul su (device number). n sistem pot fi cteva magistrale PCI, fiecare cu numrul su (PCI bus number). Magistralele se numeroteaz consecutiv.Specificaiile PCI consta in 2 metode de conectare: conectarea printr-un buffer i conectarea de tip staie de lucru. In figura data schema bloc a unui sistem cu magistral PCI. Magistrala PCI este conectat la magistrala sistem a procesorului prin intermediul unei puni UCP/PCI, avnd acces direct la memoria principal. n acest fel, transferurile ntre UCP i memoria cache, respectiv ntre dispozitivele de I/E i memoria principal pot avea loc simultan. 4. Arhitectura magistralei include urmtoarele componente Componente a. Conectori (asigura interfata ntre 2 medii) sloturi, socketuri, mufe, porturi - slot sloturi expansionale (PCI, PCI Express, ISA, VL (VESA Local-Bus), AGP, CNR, AMR); slot pentru procesoare (Slot A (AMD), Slot 1 (intel)) - socket b. Magistrale colectie de fire prin care sunt trimise date de la o componenta la alta; magistrala este de doua tipuri : magistrala de adresa si magistrala de date (magistrala de date transfera datele concrete, pe cnd magistrala de adrese specifica locul unde se duc datele) - conectarea procesorului cu placa de baza; - magistrala de adrese din memoria interna si externa; - magistrala de date; - magistrala de conectare altor componente;

- latimea bus-ului poate fi de 8 biti, 16 biti, 32 biti si 64 biti; latimea bus-ului determina cantitatea de date transmisa. c. Ceas - componenta hard care genereaza un numar de impulsuri ntr-o perioada de timp. Un impuls generat de ceas se numeste tact. La un tact se efectueaza o operatie elementara. d. zona tampon de memorie (cache) (L1, L2, L3) este un mecanism special de stocare cu viteza mare.

5. Caracteristicile magistralei. -are numai 2 fire de magistrale,o linie seriala de date si o linie seriala de clock. -fiecare dispozitiv conectat la magistrala este adresabil software in orice moment printro adresa unica si relatii simple de tip ,master. -transfer de date serial,pe 8 biti,bidirectional se poate face cu una din urmatoarele viteze,pina la 100kbiti/s si pina la 400kbiti/s. 6. Definii noiunea interfa. Interfetele duc conceptul de clasa abstracta cu un pas inte prin eliminarea oricarei implementari a metodelor, pun practica unul din conceptele POO de separare a modelului unui obiect (interfata) de implementarea sa. Asadar, o interfata poate fi privita ca un protocol de comunicare reobiecte. O interfata Java defineste un set de metode dar nu specifica nici o implementare pentru ele. O clasa care implementeaza o interfata trebuie obligatoriu sa specifice implementari pentru toate metodele interfetei, supunu-se asadar unui anumit comportament. Definitie O interfata este o colectie de metode fara implementare si declaratii de constante Enumerai componentele posibile Mainboard. 8. Destinaia Bridges. 9. Lmurii principiul Bus Mastering. 10. Definii noiunea "Rata de transfer".Exemplu.7. Un asemenea transfer const dintr-o singur faz de adrese urmat de mai multe faze de date. Arbitrajul de magistral trebuie executat o singur dat . n timpul fazei de adrese se transmite adresa de nceput i tipul tranzaciei care urmeaz . Dispozitivul int memoreaz adresa de nceput ntr-un contor de adrese, i va incrementa adresa n fiecare faz de date. La magistralele EISA i Micro Channel, posibilitatea de a utiliza modul exploziv este stabilit printr-o negociere ntre dispozitivul master i cel slave. Dac unul sau niciunul din acestea nu permite transferuri n mod exploziv, blocul de date se va transmite utiliznd o serie de tranzacii separate. Este necesar arbitrajul de magistral pentru fiecare tranzacie individual. Un alt dispozitiv master poate obine magistrala ntre dou tranzacii. Aceasta poate limita n mod sever rata de transfer. Ratele de remprosptare mai mari implic rate mai mari de transfer necesare pentru citirea memoriei video. Pentru rezoluii mari i un numr mare de culori, rata de transfer a memoriei video poate deveni un factor de limitare, viteza circuitelor DAC nefiind relevant dac memoria nu poate furniza datele suficient de rapid.

Definii metoda rastru de redare a imaginii. 12. Explicai modul de baleiere "Interlaced, ntreesut". 13. Explicai modul de baleiere "Progressive sau Non-interlaced ". 14. Definii noiunea "pixel". Pixelii reprezinta niste puncte.La reprezentarea culorilor un pxel poate sa cuprinda 16 biti.Sunt pixeli compactati si necompactati. Adaptoarele actuale utilizeaz modul cu pixeli compactai, n care se rezerv 24 de bii11. pentru fiecare pixel .

15. Funcii ale controlerului grafic.Controlerul grafic realizeaz principalele funcii ale adaptorului video. Acest controler conine interfaa cu magistrala sistemului, prin care se realizeaz legtura ntre memoria sistemului i memoria video. O interfa performant cu magistrala trebuie s aib dou caracteristici importante. n primul rnd, trebuie s admit transferuri n mod exploziv (burst) prin specificarea adresei de nceput i a lungimii blocului. n al doilea rnd, interfaa trebuie s permit transferuri fr stri de ateptare. Un astfel de mod este important mai ales la citirea memoriei video. La scrierea n memoria video, trebuie utilizat o memorie FIFO pentru a asigura scrierea eficient a datelor sau actualizarea imaginilor de pe ecran. O alt funcie a controlerului grafic este generarea prin hardware a cursorului pentru ecran. Controlerul grafic poate executa i diferite funcii grafice, ca desenarea unor linii, umplerea unor suprafee sau transferul unor blocuri de date. Funciile grafice sunt implementate de obicei de ctre acceleratoarele grafice, controlerul grafic fiind numit n acest caz i procesor grafic.

16. Destinaia BIOS-ului video.BIOS-ul video pune la dispoziie funcii video care pot fi utilizate de programe pentru accesul la adaptorul video, realiznd interfaa cu controlerul grafic.

17. Destinaia circuitului RAMDAC.Circuitul RAMDAC (RAM Digital to Analog Converter) preia imaginea sub form de date numerice i o convertete n semnale analogice care pot fi afiate de monitor. Funciile circuitului RAMDAC pot fi integrate n cadrul controlerului

grafic. Cele trei semnale analogice R, G i B generate de circuitele DAC sunt transmise prin conectorul i cablul interfeei la monitor pentru modularea celor trei fascicule de electroni. Tipul i frecvena de funcionare a circuitelor DAC influeneaz n mod direct rezoluia maxim a imaginii i frecvena de remprosptare a acesteia. Rezoluiile mai mari implic un numr mai mare de pixeli care trebuie transmii de circuitele DAC pentru a menine o anumit frecven de remprosptare.

18. Destinaia controlerului CRT.Controlerul CRT genereaz semnalele de sincronizare necesare pentru afiarea imaginilor de ctre monitor. Aceste semnale sunt semnalul de sincronizare pe orizontal SH i semnalul de sincronizare pe vertical SV.

19. Explicai noiunea "Bit Mapping". 20. Procesul anti-aliasingEliminarea efectului zimat. Liniile oblice sau cele curbe care sunt afiate pe ecran, cum sunt muchiile cu contururi neregulate ale obiectelor, trebuie s fie aproximate prin combinarea unor segmente verticale cu segmente orizontale. Rezultatul este apariia efectului zimat, care este mai pronunat la rezoluii mai reduse. Procedura de eliminare a acestui efect, cunoscut sub numele de anti-aliasing, const n colorarea pixelilor din imediata apropiere a contururilor folosind culoarea de fond mixat gradat cu cea a obiectului. Se realizeaz deci o tranziie mai gradat ntre cele dou culori, rezultatul fiind o oarecare reducere a claritii contururilor. Aspectul obiectelor va fi ns mai natural dect n cazul unor contururi neregulate. 21.

Procesul rendering ( decuparea; iluminarea; mixajul alfa; anti-aliasing)

De fiecare dat cnd imaginea de pe ecran este actualizat, trebuie s se recalculeze culoarea i adncimea fiecrui pixel de pe ecranul 2D. Aceasta se realizeaz prin aplicarea diferitelor calcule 3D asupra scenei, ntr-un proces numit redare (rendering). Prin acest proces se completeaz toate punctele de pe suprafaa obiectului care a fost memorat n prealabil doar ca un set de vrfuri. Astfel, pe ecranul monitorului se va desena un obiect solid cu efecte 3D. Prin eliberarea UCP de operaia de redare, acceleratorul 3D permite UCP s dedice o putere de calcul mai mare altor funcii, rezultnd o frecven de cadre crescut i o calitate mbuntit a imaginii. Decuparea. Aceast operaie determin partea unui obiect care este vizibil pe ecran i decupeaz prile pe care utilizatorul nu le poate vedea. Astfel se economisete timp, deoarece prile obiectelor care nu sunt afiate pe ecran sunt ignorate. Iluminarea. Obiectele din lumea real sunt modelate de sursele de lumin din cadrul scenei. Efectele de lumin creeaz nuane ale culorilor, reflexii de lumin, umbre i alte efecte care trebuie adugate obiectelor pe baza poziiei relative a acestora fa de poziia surselor de lumin. Mixajul alfa. Anumite obiecte din lumea real sunt transparente sau semitransparente. Procedeul de mixaj alfa este utilizat pentru a produce efectul de transparen al unor obiecte care compun o scen, de exemplu, al unor ferestre. Acelai procedeu poate fi utilizat i pentru a reprezenta fumul sau ceaa, cu un nivel de realism mai nalt dect prin alte procedee. 22.

Magistrala PCI (Configurarea; diagrama transferului de date pe magistrala PCI).

Magistrala paralel PCI PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus magistrala de conectare a componentelor periferice este magistrala de baz a calculatoarelor moderne. Aceast magistral de extensie a fost destinat procesoarelor Pentium i prima versiune a aprut n anul 1992. n PCI versiunea 2.0 (1993) a fost introdus specificarea conectorilor i cartelelor de extensie. n versiunea 2.1 (1995) a fost introdus frecvena maxim a ceasului de 66 Mhz. Descrierea dat se bazeaz pe textul standardului PCI Local Bus Spesification. Revision 2.2 de la 18.12. 1998, publicat de organizaia PCI SIG (Special Interest Grup). Magistrala PCI este conectat la magistrala de sistem prin intermediul North Bridge (Host Bridge, punte) a cipsetului. Restul magistralelor de intrare/ieire (ISA/EISA sau MCA), magistrala X-Bas i interfaa LPC prin intermediul crora sunt conectate circuitele mainboard-ului (ROM BIOS, controllerele ntreruperilor, tastaturii, DMA, porturilor COM i LPT, FDD .a.), sunt conectate la magistrala PCI prim intermediul South Bridge. Magistrala este sincron validarea semnalelor se petrece pe frontul pozitiv a semnalului CLK. Frecvena nominal de sincronizare 33 Mhz. Specificarea 2.1, permite mrirea frecvenei pn la 66 Mhz prin acordul tuturor dispozitivelor conectate la bus. La o frecven de 33 MHz, se poate obine o rat de transfer de 132 MB/s n cazul implementrii pe 32 de bii, sau 264 MB/s pentru 64 de bii. Cu o frecven a ceasului de 66 MHz, se pot obine rate de transfer de 264 MB/s, respectiv 528 MB/s. Dispozitivul PCI poate fi multifuncional, adic const din mai multe funcii. Fiecrei funcii se atribuie un spaiu de configurare de 256 bytes (Standardul PCI determin pentru fiecare slot spaiu de configurare de pn la 256 registre (pe 8 bits), ce nu se refer la spaiul de memorie i nici la spaiul de intrare/ieire). Accesul la acestea registre se petrece n faze speciale ale magistralei Configuration Read i Configuration Write. Numrul funciei (function number), n tranzaciile de configurare este transmis pe liniile AD[10:8] (liniile AD[0:7] adreseaz registrii din interiorul dispozitivului PCI). Deci dispozitivul poate ncorpora pn la 8 funcii. La configurare se adreseaz funcia cu numrul 0.

Figura 1.1- Schema bloc a unui sistem cu magistral PCI La o magistral PCI pot fi conectate cteva dispozitive fiecare cu numrul su (device number). n sistem pot fi cteva magistrale PCI, fiecare cu numrul su (PCI bus number). Magistralele se numeroteaz consecutiv. Specificaiile PCI permit utilizarea a dou metode de conectare la magistrala local a procesorului: conectarea printrun buffer i conectarea de tip staie de lucru. Datorit avantajelor legate de performane i de flexibilitate, conectarea de tip staie de lucru este preferat . Se prezint n Figura 1.1 schema bloc a unui sistem cu magistral PCI, utiliznd acest tip de conectare. Magistrala PCI este conectat la magistrala sistem a procesorului prin intermediul unei puni UCP/PCI, avnd acces direct la memoria principal. n acest fel, transferurile ntre UCP i memoria cache, respectiv ntre dispozitivele de I/E i memoria principal pot avea loc simultan. Dispozitivele de I/E de vitez ridicat, ca adaptoarele grafice i adaptoarele de reea, care solicit n msur redus procesorul, sunt conectate direct la magistrala PCI. Dispozitivele care trebuie s se conformeze altor standarde de magistral, ca ISA sau SCSI, se interfaeaz cu magistrala PCI printr-o punte PCI/ISA, respectiv un adaptor SCSI. Un sistem poate fi realizat i fr utilizarea punilor de legtur . n acest caz, toate componentele, inclusiv procesorul i memoria principal , se interfaeaz direct cu magistrala PCI. Protocolul magistralei PCI La fiecare transfer particip dou dispozitive: iniiatorul i inta. Iniiatorul, sau dispozitivul master, este cel care iniiaz un transfer. inta, sau dispozitivul slave, este adresat de iniiator n scopul executrii transferului. Dispozitivele iniiator i int sunt numite ageni PCI. Transferuri n mod exploziv Un asemenea transfer const dintr-o singur faz de adrese urmat de mai multe faze de date. Arbitrajul de magistral trebuie executat o singur dat . n timpul fazei de adrese se transmite adresa de nceput i tipul tranzaciei care urmeaz . Dispozitivul int memoreaz adresa de nceput ntr-un contor de adrese, i va incrementa adresa n fiecare faz de date. La magistralele EISA i Micro Channel, posibilitatea de a utiliza modul exploziv este stabilit printr-o negociere ntre dispozitivul master i cel slave. Dac unul sau niciunul din acestea nu permite transferuri n mod exploziv, blocul de date se va transmite utiliznd o serie de tranzacii separate. Este necesar arbitrajul de magistral pentru fiecare tranzacie individual. Un alt dispozitiv master poate obine magistrala ntre dou tranzacii. Aceasta poate limita n mod sever rata de transfer. n cazul magistralei PCI, cele mai multe transferuri se execut n mod exploziv, cele mai multe dispozitive fiind proiectate astfel nct s permit asemenea transferuri. Dac un dispozitiv int poate efectua numai tranzacii singulare, la ncercarea dispozitivului master de a executa o tranzacie n mod exploziv, inta termin tranzacia dup prima faz de date. Astfel dispozitivul master va fi obligat s solicite din nou magistrala printr-un proces de arbitraj. n acest mod performanele vor fi mai reduse, dar tranzaciile singulare se pot utiliza pentru dispozitivele care nu necesit rate ridicate de transfer. Presupunnd c nici iniiatorul i nici dispozitivul int nu insereaz stri de ateptare, poate fi transferat cte un cuvnt la fiecare front cresctor al semnalului de ceas. Tranzacii

Faza de adrese Toate tranzaciile pe magistrala PCI constau dintr-o faz de adrese urmat de una sau mai multe faze de date. Excepia o reprezint tranzaciile n care se utilizeaz adresarea pe 64 de bii, unde adresa este furnizat n dou faze de adrese. O faz de adrese are durata unei perioade de ceas. n aceast faz, iniiatorul identific dispozitivul int i tipul tranzaciei. inta este identificat prin transmiterea unei adrese de start pe magistrala de adrese/date n cadrul domeniului de adrese asignat dispozitivului. Tipul tranzaciei este identificat prin depunerea tipului comenzii pe liniile C/BE. Iniiatorul activeaz semnalul FRAME pentru a indica prezena unei adrese de start i tip de tranzacie valide. Deoarece adresa de start este prezent numai pe durata unei perioade de ceas, fiecare dispozitiv int trebuie s memoreze adresa pentru a putea fi decodificat ulterior. Atunci cnd un dispozitiv int determin faptul c este adresat, trebuie s activeze semnalul DEVSEL, pentru a revendica tranzacia. Dac acest semnal nu va fi activat ntr-un timp predeterminat, iniiatorul va abandona tranzacia. Dup terminarea fazei de adrese, magistrala de adrese/date este utilizat pentru transferul datelor n cadrul unei sau mai multor faze de date. Faza de date Pe durata fazei sau fazelor de date are loc transferul datelor ntre iniiator i int . Att iniiatorul ct i inta trebuie s indice faptul c sunt pregtite pentru terminarea unei faze de date prin activarea semnalelor IRDY, respectiv TRDY . n cazul n care nu sunt activate ambele semnale la nceputul unei perioade de ceas, se va insera o stare de ateptare cu durata unei perioade. Terminarea tranzaciei Iniiatorul identific durata total a unui transfer cu ajutorul semnalului FRAME. Acest semnal este activat la nceputul fazei de adrese i rmne activat pn cnd iniiatorul este pregtit pentru a termina faza final de date (activeaz IRDY ). Executarea ultimei faze de date este indicat de iniiator prin dezactivarea semnalului FRAME i activarea semnalului IRDY . Dup terminarea ultimului transfer, iniiatorul readuce magistrala n starea inactiv prin dezactivarea semnalului IRDY . Arbitrajul de magistral are loc n timp ce un dispozitiv master utilizeaz magistrala. Dac arbitrul de magistral a acordat n prealabil magistrala unui alt dispozitiv master, acest dispozitiv poate detecta starea inactiv a magistralei prin faptul c semnalele FRAME i IRDY sunt ambele dezactivate. Exemplu de tranzacie Figura 1.2 prezint un transfer de date reprezentativ de la un dispozitiv slave la un dispozitiv master, de exemplu o operaie de citire de la un dispozitiv de I/E.

Figura 1.2- Tranzacie de citire pe magistrala PCI Se descriu n continuare principalele semnale. AD[31:0] (Address/Data) - Reprezint magistrala multiplexat de adrese i de date. n timpul fazei de adrese, pe aceast magistral se transmite adresa de start a tranzaciei. n timpul fazei de date, pe liniile AD[31:0] se transmit date provenite de la iniiator (la o scriere) sau de la inta adresat (la o citire). C / BE [3:0] (Command or Byte Enable) - n timpul fazei de adrese aceste linii definesc o comand pe care iniiatorul o utilizeaz pentru a indica tipul tranzaciei necesare. Dintre comenzile posibile se amintesc citirea din memorie, scrierea n memorie, citirea de la un dispozitiv de I/E, scrierea la un dispozitiv de I/E, achitarea unei ntreruperi etc. n timpul fazei de date aceste linii sunt utilizate de iniiator pentru a indica octeii care trebuie transferai din cadrul cuvntului dublu adresat i grupele de linii ale magistralei AD care trebuie utilizate pentru transferul datelor. FRAME (Cycle Frame) - Este activat de iniiator i indic nceputul i durata unei tranzacii pe magistral . O tranzacie poate consta din una sau mai multe transferuri de date ntre iniiatorul curent i inta adresat. Semnalul FRAME este dezactivat atunci cnd iniiatorul este pregtit s ncheie faza final de date. TRDY (Target Ready) - Este activat de dispozitivul int adresat atunci cnd acest dispozitiv este pregtit pentru un transfer de date (poate executa faza curent de date). Faza de date este terminat atunci cnd inta activeaz TRDY i iniiatorul activeaz IRDY la frontul cresctor al semnalului de ceas. n timpul unei operaii de citire, semnalul

TRDY activat indic faptul c inta a depus date valide pe magistrala de date. n timpul unei operaii de scriere, semnalul TRDY activat indic faptul c inta este pregtit s accepte datele de la iniiator. Sunt inserate stri de ateptare n faza curent de date pn cnd ambele semnale TRDY i IRDY sunt activate. IRDY (Initiator Ready) - Este activat de iniiatorul tranzaciei i semnaleaz momentul n care iniiatorul este pregtit pentru un transfer de date. n timpul unei operaii de scriere, semnalul IRDY activat indic faptul c iniiatorul a depus date valide pe magistrala de date. n timpul unei operaii de citire, semnalul IRDY activat indic faptul c iniiatorul este pregtit s accepte datele de la inta adresat. REQ (Request) - Este activat de iniiator pentru a indica o cerere de magistral. Aceast linie este conectat la arbitrul de magistral. Metoda de arbitrare a magistralei nu este descris n specificaiile PCI; se pot implementa diferite metode. Este specificat doar faptul c arbitrul de magistral trebuie s utilizeze un algoritm prin care s se evite blocajele; fiecrui dispozitiv master potenial trebuie s i se permit accesul la magistral. GNT (Grant) - Este activat de arbitrul de magistral pentru a indica acordarea magistralei pentru iniiator. Atunci cnd detecteaz acest semnal, iniiatorul trebuie s atepte terminarea tranzaciei n curs de ctre iniiatorul curent. CLK (Clock) - Reprezint semnalul de ceas utilizat pentru sincronizarea tuturor tranzaciilor, inclusiv a arbitrajului de magistral. Toi parametrii de sincronizare ai magistralei sunt specificai relativ la frontul cresctor al semnalului de ceas. Frecvena semnalului de ceas se poate modifica n orice moment, cu condiia s nu existe cereri de magistral i semnalul LOCK s nu fie activ. De asemenea, ceasul poate fi oprit n starea low (pentru reducerea puterii consumate). DEVSEL (Device Select) - Este activat de dispozitivul int nimai cnd acesta i-a decodificat adresa. Dac un dispozitiv master a iniiat un transfer i nu detecteaz semnalul DEVSEL activ n cursul a ase perioade de ceas, va presupune c inta nu poate rspunde sau c adresa respectiv nu este utilizat. Va rezulta un abandon din partea dispozitivului master.

Tranzacia ncepe n momentul n care iniiatorul (care se presupune c are n permanen controlul asupra magistralei) activeaz semnalul FRAME n ciclul de ceas 1. Iniiatorul plaseaz apoi o adres i un cuvnt de comand (IO READ n acest exemplu) pe liniile AD, respectiv C/BE; aceste informaii trebuie s fie valide n momentul n care ncepe ciclul de ceas 2. n timpul ciclului 2 toate unitile conectate la magistral ncearc s decodifice adresa i comanda. n acest exemplu, o unitate de I/E i va recunoate adresa. n continuare iniiatorul va plasa informaii valide pe liniile C/BE pe durata restului tranzaciei. Pentru evitarea conflictelor n momentul n care iniiatorul nu mai are controlul asupra liniilor AD i acest control este preluat de dispozitivul int, faza de adrese este urmat de un ciclu inactiv (ciclul 3 n Figura 1.2). Dispozitivul int poate transmite o secven de cuvinte de date ncepnd din ciclul 4 cu rata maxim de un cuvnt pe ciclu de ceas. Cele dou dispozitive controleaz rata de transfer real prin liniile IRDY i TRDY, care permit inserarea unui numr oarecare de stri de ateptare dup fiecare ciclu de transfer de date. Transferul de date nu poate ncepe pn cnd iniiatorul nu activeaz semnalul IRDY pentru a indica faptul c este pregtit pentru recepionarea datelor (ciclul 2). Dispozitivul int furnizeaz cuvntul 1 de date i semnaleaz acest lucru prin activarea semnalului TRDY n ciclul 3. Transferul de date are loc n ciclul 4. n acest exemplu dispozitivul int dezactiveaz imediat linia TRDY, ciclul 5 devenind o stare de ateptare; apoi reactiveaz TRDY i plaseaz cuvntul 2 de date pe liniile AD pentru a fi transmis n ciclul 6. Dispozitivul int plaseaz apoi cuvntul 3 de date pe liniile AD, cuvnt care va fi transmis n ciclul 7. De aceast dat , iniiatorul va insera o stare de ateptare prin dezactivarea semnalului IRDY pe durata unui ciclu de ceas. n consecin, transferul cuvntului 3 de date este amnat pn n ciclul 8. Iniiatorul dezactiveaz semnalul FRAME n ciclul 7 pentru a indica faptul c urmtorul ciclu marcheaz sfritul tranzaciei pe magistral. Linia de control DEVSEL este activat de dispozitivul int n ciclul 2 pentru a indica faptul c acest dispozitiv a decodificat cu succes adresa i este inta tranzaciei curente. Nici un transfer de date nu poate avea loc pn n momentul n care semnalul DEVSEL nu este activ. O tranzacie de scriere (n care iniiatorul este sursa datelor) este similar cu cea din Figura 1.2. n acest caz ciclul inactiv dup faza de adrese nu este necesar, deoarece iniiatorul menine n continuare controlul asupra liniilor AD pe durata tranzaciei.

23.

Magistrala serial PCI Express (topologia, structura legturii puct la punct, data stripping, protocolul )

Magistrala serial PCI Express PCI Express este o nou magistral serial ale crei specificaii iniiale au fost preluate de organizaia PCI-SIG de la grupul de lucru Arapahoe (Arapahoe Working Group), care a elaborat specificaiile preliminare ale interfeei 3GIO (Third Generation I/O). Versiunea 1.0 a acestor specificaii a fost terminat n aprilie 2002, dup care specificaiile au fost transferate la organizaia PCI-SIG, interfaa 3GIO fiind redenumit PCI Express. Acest nume a fost ales pentru a sublinia compatibilitatea software a noii magistrale cu magistrala PCI convenional. Specificaiile 3GIO au fost revzute de membrii PCI-SIG, fiind aprobate i publicate n luna iulie 2002 ca PCI Express versiunea 1.0. Scopul magistralei PCI Express este de a pune la dispoziie o interconexiune serial scalabil, avnd costuri reduse i utilitate general, care s unifice mai multe soluii de interconectare din cadrul unei platforme. De exemplu, magistrala PCI Express va putea fi utilizat pentru a nlocui interconexiuni paralele cum sunt magistrala PCI, interfaa AGP i magistrala local a UCP. Topologia unui sistem bazat pe magistrala PCI Express conine un comutator i mai multe conexiuni punct la punct cu dispozitivele de I/E. n Figura 1.3 se prezint topologiile conexiunilor magistralelor PCI i PCI Express. Dispozitivele de I/E conectate la magistrala PCI mpart limea de band (fig. 1.3 (a)). Iar la PCI Express (fig. 1.3 (b)) conexiunile multiple punct la punct introduc un nou element, comutatorul, n cadrul topologiei sistemului de I/E.

Comutatorul nlocuiete magistrala partajat pentru conectarea dispozitivelor de I/E i permite comunicaia direct dintre dou dispozitive de I/E.

Figura 1.3 - Topologiile PCI i PCI Express Nivelul fizic are la baz o legtur punct la punct format din dou canale de comunicaie simplex, unul pentru transmisie i unul pentru recepie. Legtura fizic de baz utilizeaz 4 conexiuni ntre dou dispozitive, semnalele transmise fiind difereniale i avnd tensiuni reduse (LVDS - Low Voltage Differential Signaling). Nivelul legturii de date adaug numere de secven i coduri CRC acestor pachete pentru a asigura un transfer fiabil. Semnalul de ceas este codificat mpreun cu datele pentru a obine rate de transfer ridicate.

Figura 1.4 Structura legturii puct la punct Rata de transfer iniial este de 2,5 Gbii/s pentru fiecare direcie, fiind de ateptat ca aceasta s creasc ulterior pn la 10 Gbii/s pe direcie (limita maxim pentru conexiuni prin fire obinuite de cupru). Rata de transfer a unei legturi poate fi mrit liniar prin adugarea a noi canale. Numrul de canale poate fi de 1, 2, 4, 8, 12, 16 sau 32. Viitoarele mbuntiri pentru creterea frecvenei de funcionare, modificarea tehnicii de codificare sau schimbarea mediului fizic vor afecta numai nivelul fizic. La transferuri pe mai multe canale se folosete principiul partajrii datelor pe canale (data stripping) (fig. 1.5) ce const n transferul urmtorului byte pe urmtorul canal.

Figura 1.5 - Data stripping La transferuri pe magistrala PCI Express se folosete algoritmul de codare transmis ca 8 bii + 2 bii de control = 10 bii. Protocolul PCI Express 8b/10b fiecare byte de informaie este

Formatul unui cadru este prezentat n figura urmtoare. El const din- 1byte - Start-of-Frame, al 2 byte- Numrul pachetului, 16-20 bytes identificatorul pachetului, de la 0-4096 bytes - Data field, 0 - 4-bytes cmpul ECRC(End-to-end Cyclic Redundancy Check), 4- bytes LCRC(Local Cyclic Redundancy Check), 1- byte End-of Frame.

Figura 1.6 - Formatul unui cadru Urmnd acest format pentru a transfera 4096 bytes, cadrul este format din 4124 bytes. Nivelul legturii de date are ca rol principal asigurarea transmiterii fiabile a pachetelor. Acest pachet creat de nivelul tranzaciilor. Un protocol special asigur ca un pachet s fie transmis numai atunci cnd este disponibil un buffer pentru recepia acestui pachet la destinaie. Aceasta elimin retransmisia pachetelor datorit resurselor limitate. Un pachet va fi retransmis automat de nivelul legturii de date atunci cnd a aprut o eroare la transmisia acestuia. Nivelul tranzaciilor primete cereri de citire i scriere de la nivelul software i creeaz pachetele care vor fi transmise de nivelul legturii de date. Toate cererile de transfer sunt implementate ca tranzacii divizate, unele pachete de cerere necesitnd un pachet de rspuns. Nivelul tranzaciilor recepioneaz de asemenea pachetele de rspuns de la nivelul legturii de date. Fiecare pachet are un identificator unic. Formatul pachetelor permite adresarea memoriei pe 32 de bii sau pe 64 de bii. n tabelul urmtor sunt prezentate ratele de transfer a unor magistrale. Tabelul 1.1 - Rate de transfer Bus Spec Transfer Rate PCI; 33MHz, 32-bit 133MBps PCI-Express x1 250MBps AGP 2x 533MBps PCI-Express x4 1,000MBps AGP 4x 1,066MBps AGP 8x 2,133MBps PCI-Express x16 4,000MBps 24.

Magistrala AGP (Modurile 1x, 2x, 4x, 8x; adresarea secundar; modul pipeline; modul DME).

Magistrala AGP AGP (Accelerated Graphics Port) este o interconexiune pentru acceleratoarele grafice din sistemele utilizate pentru aplicaii grafice 3D i pentru redarea secvenelor video. Noile aplicaii grafice 3D impun cerine riguroase pentru calculatoarele PC, care cuprind necesitatea unor calcule geometrice mai rapide i a unor texturi mai detaliate. Cu toate c procesoarele performante sunt adaptate pentru a executa calcule geometrice complexe ntr-un mod eficient, iar generaia actual de controlere grafice poate implementa o mare varietate de efecte grafice, dimensiunea crescut a texturilor a devenit o problem important. A doua problem este rata de transfer a magistralei PCI. Controlerele grafice trebuie s ncarce n prealabil texturile din memoria sistemului n memoria video. Deoarece dimensiunea texturilor a crescut, magistrala PCI a nceput s devin congestionat. Soluia firmei Intel la aceste probleme a fost realizarea interfeei AGP ca o conexiune separat de magistrala sistem. Aceast interfa mbuntete performanele sistemului punnd la dispoziie o cale rapid ntre controlerul grafic i memoria sistemului. Aceast cale permite controlerului grafic s realizeze accesul la texturi direct n memoria sistemului n timpul redrii imaginilor grafice, n loc s le ncarce n prealabil n memoria video local (Figura 1.11). Setul de circuite AGP realizeaz legtura dintre procesor (cuprinznd memoria sa cache L2 integrat), memoria sistemului, adaptorul grafic i magistrala PCI. Sistemul de operare poate rezerva n mod dinamic segmente din memoria sistemului pentru a fi utilizate de controlerul grafic. Aceast memorie este numit memorie AGP. Ca urmare, controlerul grafic poate pstra un numr mai mic de texturi n memoria video local. Aceasta permite rezoluii mai mari ale ecranului i elimin restricia de dimensiune pe care memoria video local o impune asupra texturilor. Astfel, aplicaiile pot utiliza texturi de dimensiuni mult mai mari, mbuntind realismul i calitatea imaginilor.

Figura 1.11 - Schema unui sistem cu o interfa AGP n plus, noua cale elimin de pe magistrala PCI traficul intens necesar transferului datelor grafice i video. Descrcarea datelor grafice i a celor video de pe magistrala PCI permite conectarea altor dispozitive rapide pe magistral. AGP este un port i nu o magistral, deoarece la o magistral se pot conecta mai multe dispozitive, n timp ce AGP este o conexiune punct la punct ntre adaptorul video i procesorul sistemului. AGP este o interfa de 32 bii care poate funciona la frecvena magistralei sistem, spre deosebire de magistrala PCI care funcioneaz, de obicei, la jumtatea acestei frecvene. Aceasta nseamn c la o plac de baz obinuit, interfaa AGP funcioneaz la 66 MHz n locul frecvenei de 33 MHz a magistralei PCI. Astfel, rata de transfer se dubleaz. n plus, interfaa are avantajul c nu trebuie s partajeze rata de transfer cu alte dispozitive PCI. Specificaiile AGP se bazeaz pe extensia de 64 de bii a specificaiilor PCI 2.1, care descriu i un mod de lucru cu o frecven de 66 MHz, a crei implementare este ns destul de rar. Interfaa AGP este implementat cu un conector similar celui utilizat pentru magistrala PCI, cu 32 de linii pentru adrese i date multiplexate. Exist 8 linii suplimentare pentru adresarea secundar, descris n seciunea urmtoare. Plcile de baz AGP au un singur conector de extensie pentru adaptorul video AGP, avnd de obicei cu un conector PCI mai puin. Principalele avantaje ale interfeei AGP sunt rezumate n continuare: folosirea frecvenelor de ceas mai mari (modurile 1x, 2x, 4x, 8x); adresarea secundar (sideband addressing-SBA). modul pipeline; executarea direct n memoria de sistem (DiME). Modurile 1x, 2x, 4x, 8x

Figura 1.12 - Modul 1x Prima diferena fa de magistrala PCI a fost frecvena AGP-ului, care este de 66 MHz, ceea ce a condus la o rata de transfer superioara de 266 MB/s pentru modelul AGP 1x (numai prin modificarea frecvenei de funcionare). Datele de pe magistrala AD sunt validate de receptor pe frontul pozitiv al CLK.

Figura 1.13 - Modul 2x n modul 2x a fost introdus un semnal suplimentar de validare AD_STBx, la fel ca CLK dar inversat. Validarea datelor se petrece pe ambele fronturi ale semnalului AD_STBx ce a condus la o rat de transfer de 533MB/s. CLK este folosit doar pentru formarea semnalelor de control i nu pentru validarea datelor .

Figura 1.14 - Modul 4x n modul 4x a fost introdus un semnal suplimentar de validare AD_STBx# inversat, ce a condus la o rat de transfer de 1.07 GB/s. Frecvena semnalelor AD_STBx i AD_STBx# a fost dublat. Validarea datelor se petrece pe fronturile pozitive sau negative ale semnalelor AD_STBx i AD_STBx# , iar CLK este folosit doar pentru formarea semnalelor de control. n modul 8x semnalele AD_STBx i AD_STBx# au fost redenumite n AD_STBS i AD_STBF i frecvena lor a fost majorat la 266 Mhz ce asigur o rat de 533Mt/s (~2GB/s).

Figura 1.15 - Modul 8x Modul pipe line i adresarea secundar. AGP pune la dispoziia controlerului grafic dou moduri pentru accesul direct al texturilor n memoria sistem: modul pipeline i adresarea secundar (sideband addressing). n cazul modului pipeline, AGP suprapune timpii de acces ai memoriei i ai magistralei pentru o cerere n cu generarea cererilor urmtoare (n+1, n+2 etc). n cazul magistralei PCI, cererea n+1 nu ncepe pn cnd nu se termin transferul de date al cererii n (Figura 1.16).

Figura 1.16 - Modul pipe line Dei att AGP, ct i PCI permit transferuri n mod exploziv (elemente multiple de date transferate n mod continuu ca rspuns la o singur cerere). n cazul adresrii secundare, AGP utilizeaz 8 linii suplimentare de adrese, care permit controlerului grafic s transmit noi adrese i cereri simultan cu transferurile de date pe liniile principale de adrese/date ca urmare a cererilor anterioare. Modul DME Pentru adaptoarele video cu interfaa AGP sunt posibile dou moduri de interaciune cu memoria de sistem: DMA i DiME (DME).

Tradiionalul DMA (Direct Memory Access) este folosit de mai multe echipamente periferice. DMA esta folosit pentru asigurarea transferului de date ntre adaptor i memoria de sistem evitnd registrii microprocesorului. Pentru acceleratorul 3D, integrat pe placa adaptorului video, memoria de baz este memoria local (memoria integrat pe placa adaptorului video), n care se prelucreaz texturile iar memoria de sistem este folosit numai pentru stocarea rezultatelor. n mod DME (Direct Memory Execution) acceleratorul poate prelucra texturile n ambele memorii adresndu-le ehivalent. 25.

Comentai schema bloc de principiu a unui adaptor video.

Structura unui adaptor video Adaptorul video este componenta sistemului de calcul care realizeaz interfaa cu echipamentul de afiare. n general, acest adaptor se afl pe o plac de extensie separat, dar unele sisteme au funciile adaptorului video integrate pe placa de baz. Adaptoarele actuale utilizeaz interfaa AGP (Accelerated Graphics Port), care asigur o cale de comunicare direct ntre adaptorul video i memoria intern a sistemului, sau se utilizeaz magistrala PCI Express. Schema bloc de principiu a unui adaptor video este prezentat n Figura 1.7. Acesta este un adaptor care se conecteaz la magistrala sistemului, de exemplu, la magistrala PCI.

Figura 1.7 - Schema bloc de principiu a unui adaptor video Componentele principale ale adaptorului sunt urmtoarele: controlerul grafic, BIOS-ul video, memoria video, circuitul RAMDAC (RAM Digital to Analog Converter), controlerul CRT, generatorul semnalelor de ceas i portul video. Aceste componente, cu excepia memoriei video, pot fi integrate ntr-un singur circuit grafic sau ntr-un set de circuite grafice. Principalele componente ale unui adaptor video sunt descrise n continuare. 26.

Structura magistralei ATA (IDE).

Magistrala paralel ATA Versiunea iniial (ATA-1) a standardului ATA a fost aprobat oficial de institutul ANSI n anul 1994, dei prima versiune de lucru a acestui standard a fost publicat n anul 1989. Aceast versiune, ca i versiunile ulterioare, specific o conexiune paralel care provine din magistrala ISA (AT) de 16 bii. Standardul a eliminat diferite probleme de incompatibilitate ntre primele generaii de uniti de discuri ATA/IDE, n special atunci cnd la aceeai interfa ATA au fost conectate dou uniti de discuri ale unor productori diferii. Standardul ATA original definete urmtoarele caracteristici ale interfeei ATA: Conectori cu 40 sau 44 de pini; Un singur canal ATA, care poate fi partajat de dou uniti de discuri, configurate ca o unitate master i o unitate slave; Modurile de transfer programat (PIO Programmed Input/Output) 0, 1 i 2, cu caracteristici de temporizare i rate de transfer diferite; Modurile de transfer prin acces direct la memorie (DMA Direct Memory Access) singulare (cu transferuri de un singur cuvnt) 0, 1 i 2; Modul de transfer DMA multicuvnt 0; Adresare de tip CHS (Cylinder, Head, Sector), care specific numrul cilindrului, al capului i al sectorului. ATA-2 ATA-2 reprezint un standard de extensie pentru interfaa ATA original, care a fost elaborat ca urmare a mbuntirilor tehnologice ale unitilor de discuri i a cererii crescute a capacitii de memorare. Principalele mbuntiri introduse de standardul ATA-2 sunt urmtoarele: Moduri de transfer PIO mai rapide (modurile PIO 3 i 4); Moduri de transfer DMA mai rapide (modurile DMA multicuvnt 1 i 2);

Comenzi suplimentare care permit transferuri pe blocuri (cuvinte multiple) n scopul creterii performanelor; Uniti de discuri care permit, n mod opional, adresarea logic pe blocuri (LBA Logical Block Addressing) i interfee de programare BIOS care realizeaz translatarea parametrilor CHS, prin care se obine o cretere a capacitii adresabile a unitilor pn la 7,88 GB (8,46 GB n zecimal); ATA-3 Standardul ATA-3, publicat n anul 1997, este o revizie minor a standardului ATA-2. Aceast revizie nu a definit noi moduri de transfer cu performane mai ridicate. Principalele modificri introduse de standardul ATA-3 sunt urmtoarele: Eliminarea protocoalelor pentru transferurile DMA de un singur cuvnt; Utilizarea tehnologiei S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) pentru predicia degradrii performanei unitilor de discuri; Adugarea unui mod care permite protecia datelor nregistrate pe unitile de discuri printr-o parol; Tehnologia S.M.A.R.T., dezvoltat iniial de firma IBM, permite sistemului de operare s monitorizeze parametrii de funcionare ai unei uniti de discuri n scopul detectrii unor degradri ale performanei acesteia. Aceast degradare se poate accentua n mod progresiv, conducnd n final la o defectare a unitii i la pierderea datelor nregistrate. Prin utilizarea acestei tehnologii este posibil predicia defectrii unitii i salvarea din timp a datelor. Tehnologia S.M.A.R.T. nu permite ns predicia defectrii subite a unei uniti de discuri. ATA/ATAPI-4 Publicat n anul 1998, standardul ATA/ATAPI-4 a introdus modificri importante ale versiunii anterioare ATA-3. n primul rnd, a fost adugat un protocol pentru o comand care permite comunicaia cu periferice cum sunt uniti de discuri optice i uniti de band magnetic conectate la un canal ATA. Aceast comand este numit PACKET, iar protocolul utilizat pentru transmiterea comenzilor specifice unitilor de discuri optice i unitilor de band magnetic este numit ATAPI (ATA Packet Interface). Conectarea acestor tipuri de periferice la interfaa ATA a fost posibil i naintea versiunii ATA/ATAPI-4 a standardului, dar ATAPI era un standard publicat separat. Setul de comenzi recunoscut de perifericele ATAPI este diferit de cel utilizat de interfaa ATA, fiind derivat din setul de comenzi al interfeei SCSI. Motivul este c setul de comenzi i de registre ATA nu este adecvat pentru unele comenzi specifice unitilor optice i unitilor de band. A doua modificare important introdus de standardul ATA/ATAPI-4 a fost introducerea unui nou protocol de transfer numit Ultra-ATA sau Ultra-DMA (UDMA), la care transferul datelor are loc la ambele fronturi ale semnalului de ceas. Exist mai multe moduri de transfer Ultra-DMA, specificaiile ATA/ATAPI-4 incluznd modurile 0, 1 i 2. De exemplu, modul 2 Ultra-DMA permite o rat maxim de transfer de 33,3 MB/s, motiv pentru care acest mod este numit i Ultra-ATA/33 sau UDMA/33. Posibilitatea utilizrii unui anumit mod de transfer este condiionat de unitatea de discuri, de setul de circuite de pe placa de baz i de sistemul de operare sau de BIOS. Principalele mbuntiri introduse de standardul ATA/ATAPI-4 sunt urmtoarele: Includerea comenzii PACKET i a protocolului corespunztor pentru transmiterea comenzilor ATAPI; Adugarea protocolului Ultra-ATA i a modurilor 0, 1 i 2 care utilizeaz acest protocol, ratele maxime de transfer ajungnd la 33,3 MB/s; Creterea integritii datelor prin utilizarea unui cod ciclic redundant CRC; Definirea unui cablu opional cu 80 de fire (dintre care 40 de fire sunt de mas), care permite creterea imunitii la zgomote; Posibilitatea utilizrii unui adaptor Compact Flash pentru calculatoarele portabile; ATA/ATAPI-5 Aceast versiune a standardului ATA a fost aprobat n anul 2000. Principalele modificri introduse n aceast versiune sunt urmtoarele: Adugarea modurilor Ultra-DMA 3 i 4, modul 4 permind o rat maxim de transfer de 66 MB/s (acest mod fiind numit i Ultra-ATA/66 sau UDMA/66); Utilizarea cablului cu 80 de fire este obligatorie pentru funcionarea n modul UDMA/66; Posibilitatea detectrii automate a cablurilor cu 40 sau 80 de fire; Validarea modurilor UDMA mai rapide dect UDMA/33 numai la detectarea unui cablu cu 80 de fire. Modul UDMA/66 permite dublarea ratei de transfer maxime a interfeei prin reducerea timpilor de stabilizare a semnalelor i creterea frecvenei ceasului. Aceast frecven mai nalt crete posibilitatea unor interferene ntre semnale n cazul utilizrii cablului ATA cu 40 de fire. Pentru eliminarea interferenelor i a zgomotelor, standardul specific obligativitatea utilizrii cablului cu 80 de fire pentru modurile de transfer ncepnd cu UDMA/66, cablu care a fost definit ca opional n versiunea ATA/ATAPI-4. Acest cablu poate fi utilizat i cu unitile de discuri mai vechi, deoarece conine aceiai conectori cu 40 de pini. ATA/ATAPI-6 Elaborarea acestei versiuni a standardului ATA a nceput n anul 2000, standardul oficial fiind publicat n anul 2002. Principalele mbuntiri sau modificri fa de versiunea anterioar sunt urmtoarele: Adugarea modului 5 Ultra-DMA, care permite o rat maxim de transfer de 100 MB/s (acest mod fiind numit i Ultra-ATA/100 sau UDMA/100); Creterea dimensiunii adreselor logice LBA de la 28 de bii la 48 de bii; Adugarea unor noi comenzi pentru aplicaiile audio-vizuale (AV Audio/Visual).

Prin extinderea dimensiunii adreselor logice la 48 de bii, capacitatea maxim adresabil a unitilor de discuri a crescut de la 128 GB (137 GB n zecimal) la 128 PB (petaoctei) sau 144.115.188 GB n zecimal. Aceast extindere a devenit necesar deoarece discuri cu capacitatea de peste 137 GB au aprut nc din anul 2001, dar erau disponibile iniial numai cu interfaa SCSI, care nu avea aceeai limitare ca i interfaa ATA. Adresarea pe 48 de bii este opional i este necesar numai pentru unitile de discuri cu capacitatea de peste 137 GB. ATA/ATAPI-7 Aceasta este versiunea curent a standardului ATA, publicat n anul 2005. Principala mbuntire const n introducerea modului 6 Ultra-DMA (Ultra-ATA/133 sau UDMA/133), care permite o rat maxim de transfer de 133 MB/s. Observaie Rata maxim de transfer a interfeei ATA nu reprezint principala limitare a vitezei la transferul cu o unitate de discuri. Cel mai important factor este rata susinut cu care unitatea poate transfera datele de pe suport la placa logic a unitii, prin intermediul ansamblului capetelor de citire. Chiar i la unitile de discuri performante, aceast rat poate fi de sub 80 MB/s. Astfel, principalul criteriu la alegerea unei uniti de discuri trebuie s fie rata de transfer susinut de pe suport i nu rata de transfer maxim a interfeei. Interfaa electric Standardul ATA prevede opiunea de funcionare a sistemului cu dou uniti conectate n lan. Prima unitate (unitatea 0) este numit master, iar unitatea a doua (unitatea 1) este numit slave. O unitate poate fi desemnat fie ca master, fie ca slave, prin aezarea unui jumper, comutarea unui microntreruptor sau utilizarea liniei CSEL (Cable Select) de pe magistral.

Figura 1.17 - Cablul cu conectori ATA Cablul utilizat pentru conectarea unitilor IDE este un cablu cu 40 de fire, prevzut cu trei conectori. De obicei, cablul pleac de la conectorul IDE ctre o unitate, i apoi n continuare spre a doua unitate (dispunere n lan). La unul din capete cablul este legat fie la conectorul pentru interfaa IDE de pe placa de baz, fie la o plachet adaptoare pentru interfaa IDE, care este amplasat ntr-unul din conectorii plcii de baz. n unitile IDE nu trebuie instalate rezistene terminatoare, deoarece fiecare unitate conine un circuit terminator. Exist i alte moduri de dispunere a cablului n sistemele cu uniti IDE. De exemplu, cnd alegerea adresei unitilor se realizeaz n acest caz prin semnalul CSEL (fig 1.18) al interfeei (pinul 28).

Figura 1.18- Selecia prin utilizarea liniei CSEL Unitatea aflat pe latura cablului pe care linia CSEL exist ntre unitate i conectorul interfeei IDE este desemnat n mod automat ca unitate master. Unitatea de pe latura pe care linia CSEL este ntrerupt este desemnat ca unitate slave. Acest tip de conexiune elimin necesitatea configurrii unitilor cu ajutorul jumperelor (fig ). Cele mai multe uniti IDE pot fi configurate n trei moduri: ca unitate unic (master); ca unitate master (0) ntr-o configuraie de dou uniti; ca unitate slave (1) ntr-o configuraie de dou uniti. De obicei, la punerea sub tensiune a sistemului, unitatea configurat ca unitate slave i ntrzie cu cteva secunde pornirea motorului, interval n care discurile unitii master ajung la turaia nominal. Astfel se elimin consumul suplimentar de putere al sursei de alimentare.

27. Structura magistralei SATA.Tehnologia Serial ATA

n serial ATA pentru transferuri de date se folosesc dou fire prin care se transmit semnale difereniale cu o amplitud de 250 mV, rezultnd o imunitate crescut la zgomote. Magistrala const din 7 fire (fig. 1.19), 4 dintre care sunt informaionale i 3 pentru conectare la mas (Ground). O perche de fire se foloete pentru transferuri, iar alta pentru recepia datelor. Informaia se codific dup metoda NRZ (Non Return to Zero).

Figura 1.19 - Structura magistralei SATA

Figura 1.20 - Cablul SATA Lungimea cablului poate fi de 1 m (fig. 1.20). La SATA pot fi conectate nu numai dispozitive de memorare interne dar i dispozitive externe blocului de sistem. Viteza de transfer este de 150 MB/s. Viteza declarat este de 1.5 Gb/s, dar folosirea metodei exesive de codificare 8b/10b, a micorat viteza de transfer la 1.2Gb/s. Dezvoltarea standardului prevede elaborarea a 3 generaii SATA (tab. 1.3). n SATA II rata maxim de transfer este de 3 Gb/s, iar n SATA III - pn la 6Gb/s. Tabelul 1.3 - Ratele de transfer SATA

28.

Magistrala SCSI (Structura; interfee normale i difereniale; diagramele schimbului asincronic i sincronic).Magistrala SCSI

Interfaa SCSI (Small Computer System Interface) provine din interfaa SASI (Shugart Associates System Interface). SCSI nu este o interfa de disc, deci un anumit tip de controler, ci o interfa la nivelul sistemelor, format dintr-o magistral care accept mai multe echipamente. Unul din aceste echipamente, adaptorul cu sistemul gazd, funcioneaz ca o punte ntre magistrala SCSI i magistrala sistemului. Magistrala SCSI nu comunic direct cu echipamentele periferice, cum sunt unitile de discuri, ci cu controlerul care este inclus n aceste uniti. O singur magistral SCSI poate accepta pn la 8 uniti fizice, numite uniti SCSI, dintre care una este adaptorul SCSI. Unitile fizice pot fi uniti de discuri fixe, uniti de band, uniti CD-ROM, scanere, imprimante. Majoritatea sistemelor pot accepta pn la patru adaptoare SCSI la sistemul gazd, fiecare din acestea permind cuplarea a pn la apte echipamente periferice. Aproape toate sistemele actuale produse de firma IBM sunt standardizate pentru a funciona cu echipamente SCSI. Aceste sisteme au un adaptor SCSI, aflat fie pe o plachet instalat ntr-un conector de extensie, fie ncorporat pe placa de baz. Aceast dispunere seamn oarecum cu cea a echipamentelor IDE, deoarece exist un singur cablu de la placa de baz la unitile SCSI, cu deosebirea c interfaa SCSI permite conectarea a pn la apte periferice diferite, pe cnd interfaa IDE nu accept dect dou periferice. Standardele referitoare la interfaa SCSI au fost elaborate n cadrul institutului ANSI, de ctre grupul de lucru X3, care funcioneaz ca o comisie acreditat pentru standardizare (ASC - Accredited Standards Committee). Primul standard, SCSI-1 (ANSI X3.131-1986), a fost aprobat n 1986. Un nou standard, SCSI-2, a fost aprobat n 1994, iar n prezent a fost aprobat o nou versiune, numit SCSI-3. Aceste standarde definesc parametrii fizici i electrici ai unei magistrale de I/E, care este utilizat pentru conectarea n lan a echipamentelor periferice. Una din problemele nerezolvate de standardul SCSI-1 este aceea c multe din comenzile i caracteristicile specificate erau opionale, de aceea nu exista nici o garanie c un anumit periferic va putea executa toate aceste comenzi. Pentru a rezolva aceast problem, industria de profil a definit un set de 18 comenzi SCSI de baz, set numit CCS (Common Command Set), care urma s devin setul minim de comenzi acceptate de toate perifericele. Acest set de comenzi comune a stat la baza standardului SCSI-2. n plus fa de acceptarea setului de 18 comenzi, SCSI-2 conine i definiii suplimentare, referitoare la comenzi pentru uniti CD-ROM (inclusiv posibilitatea utilizrii discurilor CD audio), uniti de band i alte periferice. A fost definit de asemenea o versiune rapid a interfeei, numit Fast SCSI-2, i o versiune pe 16 bii, numit Wide SCSI-2. O alt caracteristic a standardului SCSI-2 este posibilitatea de a depune comenzile ntr-o coad de ateptare, care permite unui periferic s accepte mai multe comenzi i s le execute ntr-o ordine care este considerat cea mai eficient. Aceast caracteristic este important pentru sistemele de operare multitasking, care pot transmite pe magistrala SCSI mai multe comenzi n acelai timp. Interfee normale i difereniale n cazul interfeei SCSI normale, pentru fiecare semnal transmis spre magistral exist cte un fir pe care circul semnalul respectiv. Pentru echipamentele SCSI cu interfa diferenial, pentru fiecare semnal exist cte o pereche de fire. Pe unul din fire circul un semnal de acelai tip cu cel folosit la interfaa normal. Pe al doilea fir circul un semnal care este obinut prin inversarea logic a semnalului original. Circuitele de recepie a semnalelor iau n considerare diferena dintre cele dou semnale care sunt recepionate pe o pereche de fire, rezultnd o imunitate crescut la zgomote a acestei interfee i posibilitatea folosirii unor cabluri mai lungi. Pentru interfaa SCSI diferenial lungimea cablurilor poate fi de pn la 25 m, n timp ce pentru interfaa normal lungimea poate fi de pn la 6 m, n cazul unor transferuri standard, sau de maxim 3 m n cazul transferurilor Fast SCSI. Echipamentele SCSI normale nu se instaleaz pe aceeai magistral cu cele difereniale, deoarece exist riscul defectrii echipamentelor. Pentru calculatoarele personale, se ntlnesc deseori echipamente cu interfa normal. Echipamentele normale se pot deosebi de cele difereniale prin simbolurile marcate pe suprafaa exterioar a acestora. n industrie au fost adoptate simboluri diferite pentru interfaa SCSI normal i pentru cea diferenial (Figura 1.21).

Figura 1.21 SCSI-1 i SCSI-2 Specificaia SCSI-2 este o versiune mbuntit a specificaiei SCSI-1, la care au fost adugate caracteristici i opiuni noi. n mod normal, echipamentele SCSI-1 i cele SCSI-2 sunt compatibile, dar echipamentele SCSI-1 nu recunosc opiunile suplimentare valabile pentru SCSI-2. Unele din modificrile aduse interfeei SCSI-1 sunt minore. De exemplu, n versiunea SCSI-1 paritatea pe magistrala SCSI era opional, pe cnd n versiunea SCSI-2 este obligatorie prezena unui bit de paritate. O alt cerin este aceea ca dispozitivele care iniiaz transferul, cum sunt adaptoarele la sistemele gazd, s fie cele care alimenteaz circuitele terminatoare de pe interfa. ns, majoritatea echipamentelor ndeplineau deja aceast cerin. Interfaa SCSI-2 are i caracteristici opionale : Fast SCSI; Wide SCSI;

Coada de comenzi; Comenzi noi; Terminatoare mbuntite. Fast SCSI. Se refer la posibilitatea de a efectua transferuri sincrone la viteze ridicate. Cu versiunea Fast SCSI se pot obine rate de transfer de 10 MB/s, pe magistrala SCSI standard, de 8 bii. Dac aceast versiune este combinat cu variantele Wide SCSI de 16 sau 32 de bii, rezult rate de transfer de 20 MB/s, respectiv 40 MB/s. Wide SCSI. Aceast versiune permite efectuarea de transferuri pe, magistrale de 16 sau 32 de bii. Pentru aceste variante sunt necesare alte cabluri. Cablul standard cu 50 de fire pentru transferul pe 8 bii este numit cablu A. Pentru varianta Wide SCSI pe 16 bii este necesar un cablu P cu 68 de fire. Pentru varianta Wide SCSI pe 32 de bii, care este puin rspndit, sunt necesare dou cabluri: cablul P cu 68 de fire i cablul Q cu 68 de fire. Coada de comenzi. Conform standardului SCSI-1, un echipament care poate iniia un transfer poate transmite cte o singur comand pentru cte un periferic. Conform standardului SCSI-2, acest echipament poate transmite pn la 256 de comenzi pentru un singur periferic, comenzile fiind memorate de periferic ntr-o coad de ateptare, ele fiind executate nainte de a se transmite rspunsul pe magistrala SCSI. Perifericul poate modifica ordinea comenzilor, pentru a obine performane maxime. Aceast posibilitate este util mai ales pentru sistemele de operare multitasking. Comenzi noi. n standardul SCSI-2 au fost incluse n mod oficial comenzile din setul de comenzi comune (CCS), care erau utilizate deja n industrie. Setul de comenzi comune a fost definit mai ales pentru unitile de disc i nu include comenzi pentru alte tipuri de echipamente. Au fost abrogate multe din comenzile mai vechi i au fost adugate altele noi. Astfel, au fost adugate noi seturi de comenzi pentru unitile CD-ROM, alte discuri optice, scannere etc. Terminatoare. Pentru funcionarea corect a magistralei SCSI cu interfa normal, sunt necesare rezistene terminatoare cu valoare precis. Terminatoarele pasive de 132 , definite n standardul SCSI-1, nu sunt adecvate vitezelor mari de transfer. Din cauza reflexiilor de semnal, pot apare erori la creterea ratei de transfer sau la creterea numrului de echipamente conectate la magistral. Conform standardului SCSI-2, ca terminatori trebuie folosite componente active, comandate n tensiune, care asigur o impedan de 110 i care mbuntesc performanele sistemului. Specificaia SCSI-3, conine n plus fa de SCSI-2, comenzi noi, caracteristici noi i realizri practice noi. De exemplu, se asigur condiiile pentru conectarea pe magistrala SCSI a 32 de echipamente, n loc de numai 8. Comunicaia pe magistrala SCSI Comunicaia pe magistrala SCSI are loc ntre un dispozitiv care iniiaz transferul i un dispozitiv destinaie. La un moment dat, comunicaia se realizeaz doar ntre dou dispozitive, dintre care unul are rol de iniiator, selectnd i comandnd destinaia care efectueaz operaia dorit. Un dispozitiv SCSI are de obicei un rol fix de iniiator sau destinaie, dar unele dispozitive pot ndeplini ambele roluri. Un iniiator poate adresa pn la opt dispozitive periferice care sunt conectate la un dispozitiv destinaie. Pentru toate blocurile de date se utilizeaz adrese logice i nu fizice. Pentru dispozitivele cu adresare direct, fiecare unitate logic poate fi interogat pentru a determina numrul blocurilor de date pe care le conine. O unitate logic poate coincide cu un dispozitiv periferic sau poate fi o parte a acestuia. Standardul SCSI definete nivelul semnalelor de pe magistral, funcia lor logic, protocolul de comunicaie i secvenele de comenzi. Toate dispozitivele trebuie s permit utilizarea protocolului asincron de tip "handshake" (REQ/ACK) definit de standard pentru transferurile de date. n plus, este definit un protocol opional pentru transferuri sincrone. Este specificat de asemenea un protocol pentru transmiterea mesajelor n scopul controlului interfeei. Exist un sistem de arbitraj distribuit n cadrul interfeei SCSI, pentru a permite existena a mai multor iniiatori i execuia concurent a operaiilor de I/E. Un sistem de prioriti permite acordarea magistralei pentru dispozitivul SCSI cu prioritatea cea mai mare dintre cele care solicit magistrala. Timpul pentru efectuarea arbitrajului este independent de numrul dispozitivelor care solicit magistrala. Semnalele magistralei SCSI Pentru interfaa SCSI de 8 bii care utilizeaz cablul A exist 18 semnale, dintre care 9 de date i 9 de control. Pentru variantele de 16 i 32 de bii exist extensii ale magistralei. Principalele semnalele sunt descrise n continuare C/D (Control/Data). Un semnal utilizat de dispozitivul destinaie pentru a indica transmiterea informaiilor de control sau de date pe magistrala de date. Valoarea activ indic transmiterea informaiilor de control. I/O (Input/Output). Destinaia controleaz prin acest semnal sensul de transfer al datelor. Sensul se consider din punctul de vedere al iniiatorului. Valoarea activ indic o operaie de intrare pentru iniiator. Acest semnal este utilizat i pentru a se distinge fazele de Selecie i Reselecie. MSG (Message). Destinaia indic prin acest semnal faptul c pe magistral se transmite un mesaj (n faza de Mesaje). REQ (Request). Un semnal generat de destinaie pentru a indica o cerere de transfer asincron prin protocolul "handshake". ACK (Acknowledge). Un semnal generat de iniiator pentru a confirma o cerere de transfer asincron efectuat de o destinaie prin activarea semnalului REQ. DB (7-0, P) (Data Bus). Reprezint semnalele bidirecionale de date i semnalul pentru bitul de paritate, care formeaz o magistral de date. DB (7) este bitul cel mai semnificativ i are prioritatea cea mai mare n timpul fazei de arbitraj. DB (P) este bitul de paritate impar a datelor. Paritatea este nedefinit n timpul fazei de arbitraj.

Negocierea transferului sincron. Magistrala SCSI poate funciona n dou moduri: asincron (modul implicit) i sincron. Magistrala trece de la un mod la altul n timpul transferurilor, printr-un protocol numit negocierea transferului sincron. naintea transferului propriu-zis de informaii, echipamentul emitor (numit iniiator) i echipamentul receptor (numit destinaie) negociaz modul n care va avea loc transferul. Dac ambele echipamente pot lucra n mod sincron, transferul se va realiza n acest mod, mai rapid. Figura 1.22 - Diagrama transferului asincron

Transferul asincron. (DT - data target - datele de la receptor, DI - data iniciator - datele iniiatorului). Destinaia controleaz direcia transferului prin semnalul I/O. Dac semnalul I/O este activ (valoarea 0), informaiile se transfer de la destinaie la iniiator. Dac semnalul I/O este inactiv (valoarea 1), informaiile se transfer de la iniiator la destinaie. Pentru transferul la iniiator, destinaia expune mai nti semnalele DB (7-0, P) pe magistrala de date, iar apoi valideaz datele cu frontul negativ a semnalului REQ. Iniiatorul citete semnalele DB (7-0, P) dup ce semnalul REQ devine activ, i indic preluarea datelor prin activarea semnalului ACK (valoarea 0). Dup activarea semnalului ACK, destinaia dezactiveaz semnalul REQ. Iniiatorul dezactiveaz apoi semnalul ACK. Dup dezactivarea semnalului ACK, destinaia poate continua transferul prin activarea semnalului REQ, n modul descris anterior. Pentru transferul la destinaie, destinaia solicit informaiile prin activarea semnalului REQ (valoarea 0). Iniiatorul expune datele DB (7-0, P), iar apoi valideaz datele prin activarea semnalului ACK (valoarea 0). Dup activarea semnalului ACK, destinaia citete datele i dezactiveaz semnalul REQ. Iniiatorul dezactiveaz semnalul ACK (valoarea 1). Dup dezactivarea semnalului ACK, destinaia poate continua transferul datelor prin activarea semnalului REQ, n modul descris anterior. Transferul sincron. Transferul sincron este opional i este utilizat numai n fazele de date. Acest transfer poate fi utilizat dac a fost stabilit n prealabil modul de transfer sincron printr-un mesaj de cerere de transfer sincron. Prin acest mesaj se stabilete perioada de transfer. Aceast perioad reprezint timpul minim permis ntre fronturile anterioare ale impulsurilor REQ succesive i ale impulsurilor ACK succesive pentru transferul corect al datelor. Pentru transferul la iniiator, destinaia expune datele DB (7-0, P) pe magistral (ateapt minim 55 ns) i activeaz semnalul REQ. Destinaia dezactiveaz apoi semnalul REQ i expune urmtorul byte- DB (7-0, P). Iniiatorul citete datele la activarea semnalului REQ, dup care rspunde cu un impuls al semnalului ACK. Pentru transferul la destinaie, iniiatorul transfer un octet la fiecare recepionare a unui impuls al semnalului REQ. Dup recepionarea frontului pozitiv al impulsului REQ, iniiatorul expune urmtorul byte - DB (7-0, P) (ateapt minim 55 ns), iar apoi activeaz semnalul ACK. Destinaia citete datele la activarea semnalului ACK.

Figura 1.23 - Diagrama transferului sincron: a-transferul la iniiator; b-transferul la destinaie

Configurarea unitilor SCSI Pentru a configura o unitate SCSI trebuie efectuate dou operaii: stabilirea adresei fizice a echipamentului SCSI i instalarea terminatoarelor. Stabilirea adresei fizice SCSI Pe magistrala SCSI pot exista maxim opt echipamente SCSI i fiecare dintre ele trebuie s aib o adres SCSI unic, pentru a nu exista conflicte. Pentru adaptorul din sistemul gazd se asigneaz una din aceste adrese, de obicei 7, care are prioritatea cea mai mare. Exist adaptoare care nu permit ncrcarea sistemului de operare dect de pe o unitate de disc cu o adres anume. De exemplu, adaptoarele Adaptec mai vechi cereau ca discul fix de pe care se ncrca sistemul s aib adresa fizic 0. Adaptoarele mai noi permit ncrcarea sistemului de la oricare unitate, indiferent de adres. Stabilirea adresei fizice necesit de obicei poziionarea a trei jumpere n unitatea respectiv. Configuraia jumperelor rezult din reprezentarea binar a adreselor fizice de la 0 la 7. Jumperele pot apare fie n ordinea cresctoare a rangului lor, fie n ordinea descresctoare, dup cum au fost instalate de productor. Instalarea terminatoarelor Magistrala SCSI, ca i alte magistrale, are nevoie de terminatoare la ambele capete ale magistralei. Terminarea incorect a liniilor magistralei constituie una din problemele care apar la utilizarea echipamentelor SCSI. Dac adaptorul din sistemul gazd este la unul din capetele magistralei, trebuie s aib terminatoarele activate (validate). Dac adaptorul este la mijlocul magistralei i exist legturi att spre magistrala intern, ct i spre cea extern, terminatoarele din adaptor trebuie dezactivate (invalidate), iar echipamentele aflate la cele dou capete ale magistralei trebuie s aib terminatoarele instalate. Exist mai multe tipuri de terminatoare pentru magistrala SCSI: pasive; active; FPT (Forced Perfect Termination). Terminatoarele pasive, formate din rezistene, permit fluctuaii ale semnalelor de pe magistral, care depind de cderea de tensiune de pe aceste rezistene. De obicei, terminatoarele pasive sunt adecvate pentru distane scurte, de pn la 1 m, dar pentru distane mai lungi sunt necesare terminatoare active. Terminatoarele active sunt necesare i pentru echipamentele Fast SCSI. Terminatoarele active folosesc n locul divizoarelor de tensiune formate din rezistene, unul sau mai multe regulatoare de tensiune care asigur tensiunea necesar. Prin acestea se asigur terminarea semnalelor de pe magistrala SCSI la un nivel de tensiune corect. Specificaia SCSI-2 recomand folosirea terminatoarelor active la ambele capete ale magistralei i impune existena lor n cazul echipamentelor Fast SCSI sau Wide SCSI. Terminatoarele FPT sunt o variant a terminatoarelor active, care utilizeaz nivele de tensiune stabile obinute prin folosirea unor diode. Sunt eliminate fluctuaiile nivelului semnalelor, mai ales la viteze de transfer foarte mari sau lungimi mari ale cablurilor. Echipamentele SCSI externe au de obicei un conector SCSI de intrare i unul de ieire, astfel nct mai multe echipamente pot fi conectate n lan (conexiune "daisy-chain"). Atunci cnd echipamentul se afl la unul din capetele magistralei SCSI, n conectorul de ieire trebuie instalat un terminator.