Классификация интерфейсов

В вычислительной технике понятие интерфейс (interface) определяется как граница раздела двух систем, устройств или программ; а так же совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. Интерфейс систем предусматривает вопросы сопряжения на физическом (число проводов, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов и т. п.) и логическом (понятные сигналы, их длительности, полярности, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия) уровнях. Интерфейсы ЭВМ классифицируются по различным признакам, один из возможных способов классификации приведен на рисунке 4.1.

1. По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные.

В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В ПК традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами.

В последовательном интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной линии. СОМ-порты ПК обеспечивают последовательный интерфейс в соответствии со стандартом RS-232C.

2. По виду или по месту расположения связываемых устройств интерфейсы подразделяются на внутримашинные и внешние.

Внутримашинный интерфейс — система связи и сопряжения узлов и блоков компьютера между собой. Представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Существует два варианта организации внутримашинного интерфейса:

– многосвязный интерфейс: каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами; многосвязный интерфейс иногда применяется в качестве периферийного интерфейса (для связи с внешними устройствами ПК), дополняющего системный, а в качестве системного — лишь в некоторых простых компьютерах;

– односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину).

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина. Шина (bus) — совокупность линий связи, по которым информация передается одновременно. Под основной, или системной, шиной обычно понимается шина между процессором и подсистемой памяти. В качестве системной шины в разных ПК использовались и могут использоваться:

– шины расширений — шины общего назначения, позволяющие подключать большое число самых разнообразных устройств;

– локальные шины, часто специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса, преимущественно видеосистем.

3. По режиму передачи данных интерфейсы подразделя­ются на синхронные и асинхронные.

При синхронной передаче, работа приемо – передающих устройств синхронизируется специальными синхроимпульсами предаваемыми ведущим устройством; время между последовательно предаваемыми блоками данных строго определено.

При асинхронной передаче работа устройств не синхронизируется. Время между последовательно предаваемыми блоками данных определяется ведущим устройством и может меняться в любых пределах.

4. Для интерфейса, соединяющего (физически или логически) два устройства, различают три возможных режима обмена — дуплексный, полудуплексный и симплексный.

Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно передавать информацию в обоих направлениях. Он может быть асимметричным, если пропускная способность в направлениях «туда» и «обратно» имеет существенно различающиеся значения, или симметричным.

Полудуплексный режим позволяет передавать информацию «туда» и «обратно» поочередно, при этом интерфейс имеет средства переключения направления канала.

Симплексный (односторонний) режим предусматривает только одно направление передачи информации (во встречном направлении передаются только вспомогательные сигналы интерфейса).

5. С появлением шин USB и FireWire в качестве классификационной характеристики интерфейса стала фигурировать и топология соединения. Для интерфейсов характерны три вида топологии соединений:

двухточечная топология. Для интерфейсов RS-232C и Centronics практически всегда применялась двухточечная топология ПК — устройство (или ПК — ПК), которые подключаются к СОМ- или LPT-портам. Аналогично обстоит дело и с адаптерами локальных сетей (например, Paraport) и внешних дисковых накопителей (Iomega Zip), подключаемых к LPT-портам. Хотя стандарты для параллельного порта (IEEE 1284.3) и предусматривают соединение устройств в цепочку (Daisy Chain) или через мультиплексоры, широкого распространения такие способы подключения пока не получили.

К другому классу подключений относится построение моноканала на эффективной шинной технологии Ethernet, гдевсе устройства подключены к одному каналу связи.

Интерфейсные шины USB и Fire Wire реализуют древовидную топологию, в которой внешние устройства могут быть как оконечными, так и промежуточными (разветвителями). Эта топология позволяет подключать множество устройств к одному порту USB или FireWire.