«ІВАНІВСЬКИЙ ПРОМИСЛОВО-ЕКОНОМІЧНИЙ КОЛЕДЖ»
До ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТІ №9
«Архітектура ЕОМ і обчислювальних систем»
Лабораторна робота № 9
Тема: «інтерфейси периферійних пристроїв»
Мета лабораторної роботи: Вивчення інтерфейсів периферійних пристроїв;
Знати. Характеристики інтерфейсів периферійних пристроїв;
Вміти. Підключати зовнішні периферійні пристрої ..
Час виконання - 2 години.
Периферійні шини використовуються в основному для зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв.
Інтерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) - інтерфейс пристроїв з вбудованим контролером. Інтерфейс EIDE має первинний і вторинний канали, до кожного з яких можна підключити два пристрої, тобто всього їх може бути чотири. Це може бути жорсткий диск, CD-ROM або перемикач дисків.
Підтримує декілька способів обміну. Перший спосіб проводить обмін даними через регістри процесора під його безпосереднім керівництвом. Наслідком цього є високе завантаження процесора при операціях введення / виводу. Другим способом є використання режиму прямого доступу до пам'яті, при якому контролер інтерфейсу IDE і контролер прямого доступу до пам'яті материнської плати пересилають дані між диском і оперативною пам'яттю, не завантажуючи центральний процесор. З метою розвитку можливостей інтерфейсу IDE була запропонована його розширена специфікація ЕIDE (синоніми ATA, ATA-2). Вона підтримує накопичувачі ємністю понад 504 Мбайт, підтримує кілька накопичувачів IDE і дозволяє підключати до одного контролера до чотирьох пристроїв, а також підтримує периферійні пристрої, відмінні від жорстких дисків. Розширення специфікації IDE для підтримки інших типів накопичувачів з інтерфейсом IDE називають також ATAPI.
Фізично інтерфейс IDE реалізований за допомогою плоского 40-жильного кабелю, на якому можуть бути роз'єми для підключення одного або двох пристроїв. Загальна довжина кабелю не повинна перевищувати 45 см, причому між роз'ємами має бути відстань не менше 15 сантиметрів.
- а - кабель паралельного інтерфейсу ATA / IDE (РАТА);
- б - 40-контактний роз'єм РАТА;
- в - роз'єми РАТА на платі;
- г - послідовний роз'єм АТА (SATA);
- д - роз'єми SATA на платі.
Інтерфейс SCSI (Small Computer System Interface) - є паралельним і фізично являє собою плоский кабель з 25-, 50-, 68-контактними роз'ємами для підключення периферійних пристроїв. Специфікацією SCSI передбачається паралельна передача даних по 8, 16 або 32 ліній даних. Стандарт SCSI визначає два способи передачі сигналів: одне-полярний, або асиметричний (Single ended), і диференційний (Differential). У першому випадку мається один провід з нульовим потенціалом ( «земля»), щодо якого передаються сигнали по лініях даних з рівнями сигналів, відповідними ТТЛ-логіки. При диференціальної передачі сигналу для кожної лінії даних виділено два дроти, і сигнал на цій лінії виходить вирахуванням потенціалів на їх виходах. При цьому досягається краща перешкодозахищеність, що дозволяє збільшити довжину кабелю. Структура SCSI, по суті, є магістральною, хоча пристрої включаються в неї за принципом послідовної ланцюжка. Кожне SCSI-пристрій має два роз'єми - один вхідний, а інший вихідний. Всі пристрої об'єднуються в послідовний ланцюжок, один кінець якої підключається до контролера інтерфейсу. Всі пристрої працюють незалежно і можуть обмінюватися даними як з комп'ютером, так і один з одним. До шині SCSI можна підключити до 8 пристроїв, включаючи основний контролер SCSI (хост-адаптер). Контролер SCSI є, по суті, самостійним процесором і має свою власну BIOS. До шині Wide SCSI підключається до 15 пристроїв.
- а - загальна архітектура;
- б - адаптер SCSI.
Для інтерфейсу SCSI необхідна наявність термінаторів (узгоджувальних опорів, які поглинають сигнали на кінцях кабелю і перешкоджають утворенню луни).
Опитування пристроїв проводиться контролером SCSI відразу після включення живлення. При цьому для пристроїв SCSI реалізовано Автоконфігурірованіе пристроїв (Plug-and-play) по протоколу SCAM (SCSI Configured AutoMagically), в якому значення SCSI ID виділяються автоматично. Для стандартизованого управління SCSI-пристроями найбільш широко застосовується програмний інтерфейс ASPI (Advanced SCSI Programming Interface).
Основними характеристиками шини SCSI є:
- ширина - 8 або 16 біт ( «narrow» або «wide»):
- частота, з якою тактується шина;
- фізичний тип інтерфейсу (однополярний, диференціальний, оптика).
За типом сигналів розрізняють лінійні (Single Ended) і диференціальні (Differential) версії SCSI, їх кабелі і роз'єми ідентичні, але електричної взаємодії між різними пристроями між ними немає.
Роз'єми інтерфейсу SCSI
Диференціальна версія для кожного сигналу використовує виту пару провідників і спеціальні приймачі, при цьому стає допустимої велика сумарна довжина кабелю, зберігаючи високу частоту обміну. Диференціальний інтерфейс застосовується в потужних дискових системах серверів, але в звичайних ПК не поширені.
У лінійної версії сигнал повинен йти за своїм одному провіднику, скручені (або, принаймні, окремим від друго-го в плоскому шлейфі) з нульовим (зворотним) проводом.
SCSI-пристрої з'єднуються кабелями в ланцюжок, на крайніх пристрої підключаються термінатори. Часто одним з крайніх пристроїв є хост-адаптер. Він може мати для кожного каналу як внутрішній роз'єм, так і зовнішній.
За електричними властивостями розрізняють наступні типи термінаторів:
- пасивні (SCSI-1) з опором 132 Ом (звичайні резистори). Ці термінатори не підходять для високошвидкісних режимів SCSI-2;
- активні (110 Ом) - спеціальні термінатори для забезпечення роботи на частоті 10 МГц в SCSI-2;
- FPT (Forced Perfect Terminator) - покращений варіант активних термінаторів з обмежувачами викидів.
Активні термінатори вимагають харчування, для цього є спеціальні лінії інтерфейсу TERMPWR.
Асортимент кабелів SCSI досить широкий. Основні стандартизовані кабелі:
- А-кабель: стандартний для 8-бітового інтерфейсу SCSI, 50-дротовий внутрішній шлейф (роз'єми IDC-50) або зовнішній екранований (роз'єми Centronics-50);
- По-кабель: 16-бітовий розширювач SCSI-2, поширення не отримав;
- Р-кабель: 16-бітовий SCSI-2 / 3.68-дротовий з поліпшеними мініатюрними екранованими роз'ємами, універсальними для внутрішніх і зовнішніх кабелів 8-, 16- і 32-бітових версій SCSI (в 8-бітовому варіанті контакти 1-5.31-39.65- 68 не використовуються); роз'єми для зовнішнього підключення виглядають як мініатюрний варіант Centronics з плоскими контактами, внутрішні мають Штиркові контакти;
- Q-кабель: 68-дротове розширення до 32 біт, використовується в парі з Р-кабелем;
- кабель з роз'ємами D-25P: 8-бітовий, стандартний для Macintosh, використовується на деяких зовнішніх пристроях (Iomega ZIP-Drive).
Параметри конфігурації SCSI-пристроїв
Всі пристрої на шині повинні бути узгоджено сконфігуровані. Для них потрібно програмно чи за допомогою перемичок (джамперів) встановити такі основні параметри.
Таблиця заводських встановивши ідентифікаторів пристроїв