Физические компоненты интерфейса

Интерфейс представляет собой довольно сложный комплекс, состоящий из ряда компонентов. Среди компонентов интерфейса основными являются:

Линия интерфейса (провода) — это электрическая цепь, по которой передается электрический сигнал (это могут быть - данные, адрес, управляющий сигнал).
Шина интерфейса — совокупность линий (проводов), сгруппированных по функциональному назначению (например - шина данных, шина адреса, шина управления).
Магистраль — это совокупность всех линий интерфейса. Иногда магистраль называют каналом обмена.
Информационная магистраль — состоит из шины адреса и шины команд, в ряде случаеэти шины совпадают (например, при временном разделении сигналов).
Шина адреса предназначена для выборки устройств, подключенных к магистрали, иячеек оперативной памяти.
Шина команд предназначена для управления операциями на магистрали. По функциональному назначению различают следующие группы команд:

1). Команды адресации.
2). Команды управления обменом информацией.
З). Команды изменения состояния устройств.
4). Команды изменения режимов работы.

Наиболее распространенными командами являются:

· команды чтения (команды чтения из ПУ в ОЗУ);

· команды записи (команды записи из ОЗУ в ПУ);

· команды конца передачи;

· команды запуска.

Магистраль управления информационным каналом содержит:
— шину управления обменом, включающую в себя линии синхронизации. В зависимости оттого, синхронноили асинхронно передается информация, число линий может меняться от одной линии до четырех;
— шину передачи управления, управляющую реализацией операции приоритетного занятия магистрали информационного канала (так называемый - арбитраж ресурсов шины). (В некоторых интерфейсах эта шина отсутствует);
— шину прерывания, которая используется в системных интерфейсах;
— шину управления режимами работы и специальных управляющих сигналов, которая используется для контроля источников питания, контроля службы времени.

Организация интерфейсов определяется способами передачи информации, способамисоединения устройствирежимами обмена информации. Кроме того, организацию интерфейсов определяет то, какие устройства этот интерфейс соединяет.

По функциональным признакам различают следующие интерфейсы.

1. Внутриплатные интерфейсы

2. Системные (или внутримашинные) интерфейсы, объединяющиев единую систему отдельные модули ЭВМ.

З. Внешние интерфейсы
4. Интерфейсы сетей,
5. Интерфейсы мультимикропроцессорных систем, которые характерны для ВС со многими МП.

По способам обмена информацией интерфейсы подразделяются на:

1) параллельные и последовательные;
2) синхронные и асинхронные;
3) радиальные, магистральные, цепочные и комбинированные;
4) симплексные, дуплексные, полудуплексные.

Параллельным интерфейс является тогда, когда все разряды данных (8, 16, 24,32 или 64 разряда) передаются одновременно

Последовательный интерфейс — передает данные, и адреса последовательно бит за битом.

Дуплексный режим обмена — это режим, в котором передаваемые данные следуют одновременно в двух направлениях — от передатчика к приемнику и в обратном направлении. Этот режим требует как минимум удвоения линий передачи данных в интерфейсе.
Полудуплексный режим передачи — осуществляется по линиям передачи данных сначала от передатчика к приемнику, а затем в противоположном направлении по тем же линиям интерфейса.

Симплексный режим передачи — это передача в одном направлении. Такой режим характерен для таких устройств, как принтер, плоттер, сканер и некоторых других.

. Все шины системы ввода-вывода объединяются в единую транспортную систему передачи информации с помощью специальных устройств: мостов, хост - контроллеров, хост - адаптеров, хабов.

Мостом называют устройство, применяемое для объединения шин, использующих разные или, одинаковые протоколы обмена. Мост, так же производит управление шинами.
Хаб специальное устройство, обеспечивающее передачу информации между подключенными к нему шинам.
Хост (хост-адаптер) — средство сопряжения интерфейса с системной шиной. Хостом называют также компьютер с хост - адаптером.

Структура СВВ приведена на Рис. 12.

В данной структуре цифрами обозначены:
1 — Микропроцессор; 2— КЭШ-память 2-го уровня; З — Графический контроллер; 4 — Главный мост;
5— Монитор; б — Оперативное запоминающее устройство; 7 — Видеосистема;
8 — Сетевой адаптер; 9 — Главный контроллер интерфейса SСSI;
10 — Хост-контроллер USВ; 11 — Мост шины ISА;
12 — Накопитель на жестких магнитных дисках; 13 — Периферийное устройство;
14—Хаб; 15 — Последовательный порт RS-232; 16 — Параллельный порт Cetronics.

Главный мост (Ноst Вгidgе) (4) подключает шину РСI к системной шине процессора. Кроме того, этот мост содержит контроллер ОЗУ, арбитра и схему автоконфигурации.
Мост шины ISA (11) подключает шину РСI к другим шинам, например, ISA или ЕISА.
Контроллеры ввода вывода — главный контроллер SCSI (9) и хост-контроллер USB (10) — управляют обменом информацией с периферийными устройствами. Они фактически представляют собой мосты между шиной ввода-вывода и интерфейсом ПУ. В контроллеры ввода-вывода могут входить специальные схемы - адаптеры, предназначенные для представления данных и скорости передачи информации.

 

Рис. 12. Структура СВВ

 

 

№2

 

 

Архитектура PCI Express определяется слоями (layers), как показано на рис. 7.

Для обеспечения совместимости с существующими приложениями и драйверами сохранена модель адресации PCI. Конфигурация PCI Express использует стандартный механизм PCI Plug-and-Play. Программный уровень генерирует запросы на чтение и запись, которые передаются уровнем транзакций устройствам ввода-вывода с использованием пакетно-ориентированного, с разделяемыми транзакциями (split-transaction) протокола. Уровень «Link‖ добавляет последовательный номер и CRC код (код контроля ошибок), что обеспечивает высоконадежный механизм передачи. Физический уровень состоит из двух каналов, которые реализованы, как передающая пара и принимающая пара. Начальная скорость в 2.5 Giga transfers/second/direction обеспечивает канал связи с пропускной способностью в 200MB/s, что почти в 2 раза больше, чем у PCI.

Основной канал PCI Express сотсоит из двух низковольтных, дифференциальных пар сигналов: передающая пара и принимающая пара (см. рис. 8). Начальная частота в 2.5 Giga transfers/second/direction может быть увеличена до 10 Giga transfers/second/direction (это теоретический предел частоты для медного проводника). Пропускная способность PCI Express канала может быть линейно увеличена за счет добавления сигнальных пар. «Физический» слой поддерживает x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32 сигнальных пар в одном канале и распределяет байты данных внутри канала, как показано на рис. 9.

В процессе инициализации, каждый из PCI Express каналов автоматически устанавливает частоту и ширину канала в соответствии с возможностями агентов, находящихся на концах канала, при этом не требуется никакого программного обеспечения.

Основное назначение слоя «Link‖ заключается в обеспечение правильной передачи пакета данных через канал PCI Express. Этот слой отвечает за целостность данных и добавляет к пакету данных порядковый номер и CRC код (код контроля ошибок), см. рисунок 10.

Большинство пакетов инициируются слоем транзакций ("Transaction Layer"), описанным в следующем разделе. Протокол передачи передает пакеты только в том случае, когда приемный буфер свободен, это позволяет избежать повторных передач данных и разгружает шину. Повторная передача поврежденных пакетов, так же обеспечивается Link слоем.

Слой транзакций принимает запросы на чтение/запись от программного слоя и создает пакеты для передачи слою связи. Все запросы реализуются в виде раздельных транзакций. Некоторые из этих пакетов, требуют ответных пакетов, которые принимаются от слоя связи и проверяются на соответствие начальному запросу программного слоя. Каждый пакет имеет уникальный идентификатор, который позволяет отправить ответный пакет правильному адресату. Формат пакетов поддерживает 32bit и 64bit адресацию. Пакеты так же имеют такие атрибуты, как «no-snoop‖, ―relaxed-ordering‖ и ―priority‖, которые могут использоваться для оптимизации передачи через подсистему ввода/вывода.

Слой транзакций поддерживает четыре адресных пространства: три PCI (память, I/O и конфигурация) и пространство сообщений («Message Space‖). В стандарте PCI 2.2 был предложен альтернативный способ распределения системных прерываний, называемый Message Signaled Interrupt (MSI). Спецификация PCI Express использует концепцию MSI в качестве основного метода распределения прерываний.

Программная совместимость имеет важнейшее значение для третьего поколения шины ввода/вывода. Имеются два аспекта программной совместимости: инициализация и совместимость времени выполнения. PCI имеет отлаженную модель инициализации, с помощью которой, операционная система может обнаружить все имеющиеся дополнительные устройства и оптимальным образом распределить им системные ресурсы (память, прерывания и т.п.). Эта модель сохранена и в PCI Express, как следствие: изменений в операционной системе, для загрузки на PCI Express системах, не требуется. Кроме того, в PCI Express обеспечена поддержка старой (PCI) модели времени выполнения, таким образом, в прикладном ПО изменения так же не требуются. Новое ПО может использовать новые возможности PCI Express.

Архитектура PCI Express отвечает всем требованиям, предъявляемым к третьему поколению систем ввода/вывода. Ее расширенные функции и масштабируемая производительность позволяет ей стать унифицированным решением для множества платформ – настольных, мобильных, серверных, устройств связи и встраиваемых устройств. Канал PCI Express образуется из нескольких точка-точка соединений, называемых ―lanes‖, а несколько ―lanes‖ могут быть объединены в одном канале, пропускная способность которого имеет линейную масштабируемость. PCI Express программно совместим с существующим ПО и обеспечивает расширенные возможности для нового ПО.

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 14

1. Шина AGP, ее архитектура, отличия от шины PCI. Конвейер AGP.

Разновидности шины, производительность. Типы устройств на шине.

 

2. Организация дискового пространства на оптических дисках. Разновидности оптических дисков. Специфика записи на оптический диск. Структура данных на компакт – дисках.

 

 

№2

Магнитооптические диски организованы так же, как и магнит­ные - у них имеются дорожки, разбитые на секторы, только нуме­рация дорожек начинается от центра диска.

Размер сектора может быть стандартным (512 байт данных) или увеличенным (2048 байт данных). Количество секторов на дорожке (треке) переменно­, здесь тоже применяется зонная запись.

Магнитооптические диски бывают двух размеров - 5,25" (дву­сторонние) емкостью 650 Мбайт; 1,3; 2,6; 4,6 Гбайт и 3,5" (одно­сторонние) емкостью 128,230,540,640 Мбайт и 1.3 Гбайт.

 

По формату дорожек оптические диски могут быть двух типов:

 

· диски с концентрическими дорожками;

· диски со спиралевидными дорожками.

 

Диски первого типа дешевле, но время доступа к информации в таких дисках больше.

Диски второго типа не разрывают длинных файлов, но механизм позиционирования у таких дисков сложнее и дороже.

 

По способу записи диски могут быть отнесены к трем разно­видностям.

 

1. CD ROM(Compact Disk - Read Only Memory) - компакт­диск только для чтения. Запись на этот диск производится в про­цессе его изготовления на заводе.

 

2. CD R(CD Recordable) - компакт-диск однократно запи­сываемый. Запись на него производится в дисководе компьютера.

 

3. CD RW (CD ReWritable) - перезаписываемый компакт­ - диск.

 

Дисководы для упомянутых выше дисков получили те же названия, что и диски для них:

- читающие дисководы (СD-RОМ);

- пишущие дисководы (CD R);

- перезаписывающие дисководы (CD RW).

 

Кроме указанных выше разновидностей используются диски DVD-типа.

 

DVD-диск (Digital Video Disk) - цифровой видеодиск или цифровой универсальный диск, в котором нашли свое развитие принципы CD, направленные на повышения плотности хранения и скорости передачи информации. Эти диски имеют те же внешние размеры, однако представляют собой «бутерброд» из двух пластин. для повышения емкости ширина дорожки и продольный размер битовой ячейки уменьшены примерно вдвое, снижены издержки избыточного кода коррекции ошибок. Кроме того, могут использо­ваться две стороны диска, а на каждой стороне информация Может храниться в двух слоях. Таким образом, один диск может иметь уже четыре рабочих плоскости.

 

Запись информации на оптический диск имеет свою специ­фику, связанную как с организацией диска (одна спиральная до­рожка), так и с особенностями управления лазером.

В дисках CD-R в течение всего времени записи, когда работает прожигающий лазер, на устройство записи в требуемом темпе должна поступать записываемая информация. Опустошение буфе­ра устройства записи недопустимо - в режиме записи устройство не может ждать. Прерывание процесса записи (приостановка пото­ка данных), как правило, губит болванку диска.

С появлением пе­резаписываемых дисков CD-RW появился пакетный режим записи, позволяющий снять эти ограничения. Для устройств и дисков CD-R возможны следующие режимы записи.

 

1. Весь диск сразу (режим DAO – Disk At Once). В этом режиме лазер включается на все время записи от начала до конца. Вся информация записывается на диск, включая, вводную и выводную зоны, и последующая запись на эту болванку невозмож­на, даже если остается место на диске. для записи в режиме DAO требуются чистые болванки.

2. Потрековая запись (режим ТАО - Track At Оnсе) В этом ре­жиме лазер включается на время записи одного трека. В начале каждого трека записывается предзазор длительностью 2 секунды (150 секторов). Этот режим применяется как для односеансовой, так и для многосеансовой записи. Режим пригоден для любого назначения (аудио, CD-ROM и т.п.). Нормально записанные диски будут читаться на любых приводах.

3. Пакетная запись (р ежим Packet writing). В этом режиме за одно включение лазера записывается произвольное количество блоков информации – пакет.

 

Структура данных на компакт-дисках.

Физически для встроенного контроллера дисковода единицей представления данных на компакт-диске является «малый кадр». Запись дан­ных на компакт-диск выполняется в виде непрерывного потока малых кадров. Каждый байт малого кадра записывается на диск в 14- битном коде EFM; всего в малом кадре содержится 588 EFM битов.

Дорожка диска, записанного за одну операцию записи (сес­сию) состоит из 3-х последовательно расположенных зон.

 

· Вводная зона - разделительная область диска, которая долж­на предшествовать каждой области (зоне) программ, размещенных на диске. Вводная зона закодирована, как трек 0.

 

· Программная зона - эта область диска, именуемая в доку­ментации также областью пользователя, содержит записанные на диск данные.

 

· Выводная зона - эта область диска следует за каждой про­граммной зоной. Она закодирована как трек AAh.

Сессией называют набор треков (от 1 до 99), которому предше­ствует вводная зона, содержащая таблицу содержимого (ТОС), в которой описаны координаты каждого трека и выводной зоны. За последним треком имеется и выводная зона, начало которой также задано в таблице.

Каждая сессия (структура, записанная за один сеанс) выглядит как обычный CD-ROM, но есть нюансы в записях вводной зоны. Сессия называется закрытой, когда ее программная область об­рамлена вводной и выводной зонами. Когда указатель указывает на конец вводной зоны, на диск воз­можна запись последующей сессии (если хватает ресурсов: места на диске, места в области сохранения координат (РМА) и номеров треков).

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 15

1. Структура и классификация интерфейсов по способам соединения модулей,

передачи информации, по режимам обмена данными, топологии.

Их сравнительные характеристики.

 

2. История появления различных стандартов флэш-карт. «Немеханические

дискеты», «Цифровые кассеты», «Цифровая пленка». Основные типы и

характеристики.

 

№1

Организация интерфейсов определяется способами передачи информации, способамисоединения устройствирежимами обмена информации. Кроме того, организацию интерфейсов определяет то, какие устройства этот интерфейс соединяет.

По функциональным признакам различают следующие интерфейсы.

1. Внутриплатные интерфейсы, объединяющие БИС и СБИС на материнской плате компьютера. Их иногда называют межблочными.
2. Системные (или внутримашинные) интерфейсы, объединяющиев единую систему отдельные модули ЭВМ.

З. Внешние интерфейсы или интерфейсы внешних (периферийных) устройств.

 

4. Интерфейсы сетей, объединяющие компоненты сети в единое целое.
5. Интерфейсы мультимикропроцессорных систем, которые характерны для ВС со многими МП.

По способам обмена информацией между сопрягаемыми устройствами, способам соединения устройств и режимам обмена информацией интерфейсы подразделяются на:

1) параллельные и последовательные;
2) синхронные и асинхронные;
3) радиальные, магистральные, цепочные и комбинированные;
4) симплексные, дуплексные, полудуплексные.

В общем случае при конструировании интерфейсов могут быть реализованы следующие варианты обмена данными:

1) передача от одного устройства только одному другому (передача «точка-точка»);
2) передача от одного устройства всем другим (трансляционный обмен);
3) передача от одного устройства нескольким произвольно назначаемым устройствам (групповой обмен).

Интерфейсы компьютеров и СВВ обычно реализуют только первый вариант обмена между двумя устройствами.

Параллельным интерфейс является тогда, когда все разряды данных (8, 16, 24,32 или 64 разряда) передаются одновременно. Это относится и к шине адреса — все разряды адреса передаются также одновременно.

Последовательный интерфейс — передает данные, и адреса последовательно бит за битом.

При синхронной передаче данных передатчик поддерживает постоянные интервалы времени между очередными порциями данных в процессе передачи всего сообщения или значительной его части. Приемник независимо или с помощью поступающих от передатчика управляющих сигналов (синхроимпульсов) обеспечивает прием этих данных в темпе их выдачи.

При асинхронной передаче данных также нужен сигнал синхронизации. Но передачу называют асинхронной, если синхронизация передатчика и приемника осуществляется при передаче каждого отдельного кванта информации, а интервал между передачей этих квантов непостоянен, то есть передача осуществляется по мере готовности данных в передатчике.

Существует несколько вариантов соединения сопрягаемых устройств в интерфейсах. Выбор того или иного способа зависит от ряда факторов, в частности, от того какое место занимает сопрягаемое устройств в СВВ.

Радиальное соединение характерно для устройств, находящихся на нижних уровнях иерархии (периферийные устройства, контроллеры). Схема такого соединения приведена на Рис. 1, а.

Такая схема сопряжения требует минимального количества линий управления передачей данных и позволяет сравнительно просто приспособить периферийное устройство к требованиям интерфейса. Однако, наличие индивидуальных шин передачи данных требует значительных затрат на приемно-передающую аппаратуру и линии связи. Поэтому такой вариант сопряжения чаще всего реализуется при использовании последовательных интерфейсов для сравнительно простых ПУ.

 

 

Магистральное соединение — характерно для интерфейсов среднего и верхнего рангов системы. Схема такого подключения приведена на Рис. 1, 6. На рисунке приведены следующие компоненты схемы:

Все подчиненные устройства подключены к единой магистрали, которая используется ими в режиме разделения времени. Сигналы на линиях магистрали доступны всем устройствам. Все подчиненные устройства имеют индивидуальные адреса, задаваемые на специальных регистрах устройств.

Особенности магистрального сопряжения.
1. Управление магистралью распределено между центральным устройством и подчиненными устройствами.

2. Центральное устройство разрешает конфликты одновременного обращения нескольких подчиненных устройств к нему.

3. Объем приемно-передающей аппаратуры, кабельных соединений уменьшается, но усложняется схема управления в подчиненных устройствах.

4. Процедура перебора адресов при большом количестве подчиненных устройств достаточно длительна.
Вследствие указанных выше недостатков магистрального соединения в реальных магистральных интерфейсах используют элементы радиального интерфейса.

Пример комбинированного магистрально-радиального интерфейса приведен на Рис. 2, а.

Рис. 2. Магистральный и цепочный интерфейсы

В магистральном варианте комбинированного интерфейса:

1. Все виды информации передаются по магистрали.

2. При необходимости связаться с устройством Уi центральное устройство Уц передает ему по индивидуальной линии сигнал «разрешение работы», который разрешает устройству Уi через коммутатор К подключится к магистрали.

3. Таким образом, кроме магистрали каждое устройство Уi соединяется с центральным устройством двумя линиями — линией запроса и линией разрешения. Управляет идентификацией устройств арбитр (АРБ).

 

Пример магистрально-цепочного интерфейса приведен на Рис. 2, б.

Эта структура широко распространена на практике. Здесь все виды информации передаются также по магистрали, адресация устройств осуществляется так же, как в магистральном интерфейсе, но для ускорения идентификации предусматривается линия управления, соединяющая устройства У1—Уп по принципу цепи. Сигнал выборки (ВБР) подается последовательно на все периферийные устройства. То из периферийных устройств, которое послало на линию требования (ТРБ) свой адрес (А), запрашивая сеанс связи с центральным устройством, блокирует распространение сигнала ВБР и устанавливает связь с центральным устройством.
Магистрально-цепочная структура позволяет строить интерфейсы, в которых возможен обмен между фиксированным и произвольно выбираемым устройством, либо между двумя произвольными устройствами.
Такой принцип построения интерфейса впервые был использован в ЭВМ IВМ 360 и ЕС ЭВМ.

№2

Начальный этап.

Стандартизация карт памяти началась примерно в 1989 году. Основной побудительной причиной оказалась сложность модификации первых мобильных компьютеров. Естественно, пользователям не нравилось развинчивать дорогой ноутбук отвёрткой или обращаться к специалистам каждый раз, когда требовалось что-то добавить к его конфигурации. Добавлять требовалось часто. Не хватало периферии, а USB тогда еще не было, не хватало места на жёстком диске. В то время объёмы винчестеров исчислялись мегабайтами, этого не хватало. Каждый производитель ноутбуков решал эту проблему по-своему, стандартов не было, большинство решений сводилось к использованию внешних модулей с жёсткими дисками или с флэш-памятью. Все они подходили к ноутбукам только соответствующего производителя, что крайне неудобно для пользователей.

Для решения этих проблем была основана в 1989 году организация CMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Эта ассоциация объединила более сотни компаний и создала международный стандарт карт расширения, получивший название PC - Card. В основе стандарта лежала новая архитектура, названная PCMCIA (Peripheral Component MicroChannel Interconnect Architecture). Она предусматривала «горячее» подключение карт расширения, то есть, чтобы воткнуть карту, не требовалось выключать компьютер. Под эту архитектуру выпускались карты в трёх разных форм-факторах: Type I, Type II и Type III (Рис. 4, 5). Все три форм-фактора имели одинаковую длину и ширину (85,6 х 54,0 мм), но разную толщину и разное количество контактов.

 

В настоящее время, большинство ноутбуков оснащаются одним слотом Type II и этого хватает. Ноутбуки со слотами PC - Card Type II будут использоваться до тех пор, пока шина PCI не будет окончательно вытеснена более новой PCI - Express, которой соответствует новый стандарт карт расширения – Express Card, имеющий свои, не совместимые с PC - Card форм-факторы и интерфейсы.

В 1995 году появился новый стандарт, PCMCIA 2.1, основой которого была шина Card Bus. Фактически это была 32-разрядная шина PCI с частотой 33 МГц, но адаптированная под форм-фактор PC - Card.

Одновременно с PC - Card появилась тенденция реализовывать карты памяти и съёмные устройства ввода/вывода в одинаковом формате. В результате, некоторые стандарты карт памяти, не отвечающих современным требованиям по миниатюрности, являются достаточно распространёнными, так как в тех же форм-факторах реализовано достаточно много других устройств. В миниатюрные карты памяти устройств ввода/вывода не поместить. Даже если это получится технически, пользоваться такими устройствами будет неудобно.

Таким образом, старые стандарты продолжают жить. Соответствующими слотами оснащены различные мобильные устройства.

Ещё одна тенденция, инициаторами которой явились PC – Card - практика использования карт меньшего размера в слотах для карт большего размера. В самом деле, карту с меньшей длиной и шириной можно подключить через слот PC - Card, используя специальный адаптер, а при одинаковом интерфейсе – простой переходник. Так, в наши дни существуют PC-Card-адаптеры под все распространённые стандарты карт памяти (Рис. 10).

«Немеханические дискеты»

Успех флэш-карт памяти стандарта PC - Card в начале 90-х стал причиной появления нового класса мобильной электроники – мобильных устройств для транспортировки данных.

Ранее эта ниша была занята дискетами (магнитными и оптическими), но их возможностей хватает не всегда. PC - Card стали хорошей альтернативой и, несомненно, вытеснят дискеты. Пока этому препятствует разница в стоимости. Естественно, появлялась необходимость в «немеханических дискетах», идентичных PC - Card, но более компактных.

В 1994 году компанией SanDisk был представлен стандарт флэш-карт «Compact Flash» (Рис. 11). Через год после презентации стандарта была организована ассоциация CFA (Compact Flash Association), развивающая Compact Flash до сих пор.

Кроме компактности, этот стандарт не отличается от PC - Card ничем. Адаптер, позволяющий использовать карты Compact Flash в слотах PC - Card, представляет собой обычный переходник без какой-либо электроники (Рис. 12). Довольно распространённой практикой стало продавать карту Compact Flash сразу вместе с переходником, что почти не сказывается на цене, зато сразу понятно, что под новую карту не нужно отдельного слота в ноутбуке.

Type II оказался востребован для устройств ввода-вывода и жёстких дисков

В 1994 г., вторым конкурентом Compact Flash стал стандарт SSFDC (Solid State Floppy Disk Card) от компании Toshiba. Название стандарта говорит о нацеленности на нишу «немеханических дискет".тЭтот стандарт продвигался под маркетинговым именем «Smart Media».

Причина успеха этого стандарта - дешевизна. По своей сути карты Smart Media был - NAND-чипы флэш-памяти, закатанные в пластик. Если у конкурирующих стандартов контроллер флэш-памяти размещался внутри самой карты, то стандарт SSFDC предполагал, что контроллер – это проблемы производителя кард-ридера. Естественно, что Toshiba не могла гарантировать совместимости карт и контроллеров от разных производителей.

Итак, Smart Media позиционировалась, как «флэш - карта для бедных». Однако, в этой нише крайне трудно конкурировать с CD-RW и DVD-RW дисками, которые на порядок дешевле, чем карты памяти.

Таким образом, можно утверждать, что до 1999 года Compact Flash оставался стандартом по умолчанию для «немеханических дискет».

В 1999 году USB Implementers Forum представил стандарт USB Flash Drive, позиционируя его как очередной вариант замены для магнитных дискет. В этот момент уже было ясно, как будет выглядеть «дискета будущего». Разъёмы USB как раз начинали становиться естественным атрибутом компьютеров, как мобильных, так и настольных.

В апреле 2000 появилась спецификация USB 2.0, обеспечившая беспрецедентное увеличение скорости чтения/записи устройств USB Flash Drive. Флэш-память под USB 2.0, имеющая скорость чтения/записи 60 Мб/с (400 х).

USB-3.0, поддерживает режим энергосбережения, не предусмотренный предыдущими версиями этого протокола.

Важно, что стандарт USB Flash Drive никак не нормировал форм-фактор соответствующих устройств. USB - флэшки должны были корректно подключаться к USB-разъёмам, а всё остальное оставлялось на усмотрение производителя. В результате эти устройства крайне редко имеют форму, которую можно назвать «картой», и картами памяти они остаются только, по сути.

 

«Цифровые кассеты». Основные типы и характеристики.

В 1997 году для карт памяти и для мобильных устройств началась эпоха мультимедиа.

Впервые в мире, компания Sae Han Information Systems выпустила немеханический аудиоплеер MPMan F10

Плеер имел 32 Мб встроенной флэш-памяти. Чтобы увеличить этот объём до 64 Мб, необходимо было доплатить 69 долларов и отослать его на доработку производителю. Такая ситуация не устраивала пользователей и производителя, что и обусловило выпуск следующей модели – F20 – которая имела слот расширения для карт стандарта Smart Media.

Вторым знаковым событием 1997 года стал представленный компаниями Siemens AG и SanDisk стандарт карт памяти MMC (MultiMediaCard), который с самого начала позиционировался как мультимедийный. В MMC использовалась та же самая, что и у Smart Media, NAND-память от Toshiba, только её разместили в более удобном форм-факторе (24 х 32 х 1.5 мм), кроме того, в отличие от Smart Media, карты MMC имели внутренний контроллер, обеспечивающий лучшую совместимость.

 

Производители мультимедийного аудиоконтента уже ощущали влияние MP3 - формата на уровень своих доходов. Ими отмечалось, например, что после появления MP3 в студенческих городках продажи CD упали практически до нуля, что явно указывало на использование нелегальных копий аудиоконтента.

В августе 1999 года интересы производителей аудиоконтента отразились на эволюции плееров и карт памяти. Был выпущен стандарт карт памяти, который позволял, при желании, защитить записанный на карту аудиоконтент от нелегального копирования. Стандарт получил название Secure Digital (SD). Основателями стандарта SD являются компании Matsushita Electric, SanDisk и Toshiba. Сопровождением стандарта занимается ассоциация SDA (Secure Digital Association). Ключевой особенностью нового стандарта являлась поддержка защитной системы CPRM/CPPM (Content Protection for Recordable Media and Pre-Recorded Media), в разработке которой, помимо создателей SD, принимала участие компания Intel. Стандарт SD стал самым успешным стандартом карт памяти за всю их историю.

Причиной небывалого успеха SD является, помимо дополнительных функций и его совместимость с MMC. Производители мобильных устройств вполне закономерно предпочитали «толстые» SD-слоты, в которых могли читаться оба типа карт.

 

MemoryStick хорошо показал себя в тех же нишах, где лидировал формат SD, и гарантированно востребован, поскольку привязан к продукции компании Sony, кроме того его поддерживает компания Samsung. Успех мобильной продукции этих компаний обеспечил успех стандарта у покупателей.

Первая цифровая камера, использующая флэш - карты, появилась в 1996 году, то есть через семь лет после зарождения флэш-карт. Ей стала модель DC-25от компании Kodak, и в ней использовались карты стандарта Compact Flash.

 

«Цифровая пленка». Основные типы и характеристики.

Olympus и Fujifilm в 2002 году -название XD-Picture или просто xD. Стандарт с самого начала позиционировался как «цифровая плёнка» и в других нишах не используется. Карты xD не имеют встроенного контроллера, однако это не вызвало проблем с совместимостью, так как эти карты используются только в камерах от тех же Olympus и Fujifilm.

Теоретически карты без контроллеров должны быть дешевле, как это было в случае со Smart Media, но Olympus и Fujifilm сохранили цены на xD достаточно высокими, компенсируя потери на рынке фотоплёнок.

Карты xD имеют небольшой размер – 20,0 х 25,0 х 1,78 мм, низкое энергопотребление. Объём карт первой версии стандарта от 512 Мб до 8 Гб.

 

Технология «цифровой плёнки» стала требовать совместимости разных форматов карт памяти от цифровых камер с компьютерами. Пока эта проблема решается универсальными кард-ридерами, но в ближайшем будущем необходимость единого стандарта карт памяти может стать очевидной. Наиболее вероятной выглядит перспектива формирования отдельных стандартов для профессиональных и для любительских камер. В первом случае ценность представляет дешёвый мегабайт и высокая скорость записи, а во втором – компактность и низкое энергопотребление. Первый вариант наводит на мысли о USB – Flash Drive, а второй – об одном из дочерних стандартов SD/MMC.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 16

 

1. Шина PCI, архитектура, способы завершения транзакций.

 

2. Место монитора в видеосистеме. Назначение, функции, основные типы. Принцип работы плазменной панели. Устройство пиксельной ячейки.

 

№1

Интерфейс PCI имеет двухшинную структуру: мультиплексированную шину адреса данных (АД) и шину управления. Интерфейс использует два набора сигналов: базовый и расширенный. Базовый поддерживает минимальную конфигурацию, а расширенный дополнительно - 64 разрядные операции, тестирование плат через порт JTAG (IEEE 1149.1), кэш-память и прерывания. В минимальной конфигурации имеется 49 сигналов. В данном электронном учебнике рассматривается только базовая конфигурация.

Шина PCI процессорно независимая и взаимодействует с главным процессором и памятью через главный мост (Host bus). Интерфейс PCI может иметь иерархическую структуру, взаимодействуя с шиной расширения типа ISA, EISA или MCA через соответствующий контроллер. К шине PCI подсоединены два типа объектов: задатчики и исполнители. Основной операцией на шине является блочный обмен последовательностью данных между задатчиком и исполнителем при выполнении операций чтения и записи данных.

Блок или пакет передаваемых данных в спецификации PCI называется транзакцией (transaction), в начале транзакции идет адрес исполнителя (фаза адреса), а за ним произвольное число 32 битовых данных (последовательность фаз данных), двойных слов (DWORD). Задатчик-объект, который захватывает в свое распоряжение шину, начинает транзакцию и адресует исполнителя. Исполнитель - объект, который адресуется задатчиком и отрабатывает транзакцию, принимая (запись) или выдавая (чтение) данные.