Интерфейсы периферийных устройств

Федерального государственного образовательного учреждение среднего профессионального образования

«Московский колледж управления и новых технологий» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

Тема: Интерфейсы периферийных устройств 

Дисциплина: Периферийные устройства СВТ 

Специальность: 230106 «Техническое обслуживание СВТ и КС» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Макурин А.В.

Группа: Т3-1

Руководитель:

Куковский Б.Л. 
 
 
 
 

Москва 2010

План 
 

Введение                                                                                                     3

Раздел 1. Интерфейс ATA/IDE                                                                  4

    1.1 Краткий  обзор                                                                                   4

    1.2 Происхождение IDE                                                                         5

    1.3 Интерфейсы IDE для различных системных шин                         6

    1.4 Происхождение ATA                                                                        7

    1.5 Стандарты ATA                                                                                9

    1.6 Особенности параллельного интерфейса ATA                              10

      1.6.1 Разъем ввода"вывода параллельного ATA                             10

      1.6.2 Управляющие сигналы параллельного интерфейса ATA       12

    Выводы по разделу                                                                                       13

Раздел 2. Последовательные порты USB и IEEE 1394 (i.LINK и FireWire)                                                                                                               14

    2.1 Преимущества последовательного соединения                          14

    2.2 Универсальная последовательная шина USB                             14

    2.3 Технические характеристики USB                                             15

    2.4 IEEE-1394 (FireWire или i.Link). Стандарты 1394                           19

    2.5 Технические характеристики 1394a                                             20

    2.6 Технические характеристики 1394b                                             22

    2.7 Сравнение IEEE-1394 и USB 1.1/2.0                                           25

Выводы к разделу                                                                                     27

Заключение                                                                                             28

Список используемой литературы                                                          29

Приложение 1                                                                                           30 
   Введение   

    Я писал данный реферат для более глубоко изучения дисциплины. Мне была предложена тема «интерфейсы периферийных устройств». Информации было найдено достаточно много, но я включил только несколько разделов из этой большой темы. Я думаю, что эти интерфейсы одни из самых известных как для начинающего, так и для профессионала, но, конечно же, существует достаточно много известных интерфейсов; но именно эти поразили меня тем, что они не заменимы в своих областях и твердо влились в наш обиход.

    Например, без интерфейса ATI/IDE пользователи не могли бы использовать НЖМД и другие накопители. А без интерфейса USB не было бы такого разнообразия гаджетов. Я не включил в свой реферат, тоже достаточно известный, интерфейс SCSI, это потому что данный интерфейс в современных ПК почти не используется.

    Я  думаю, что эта работа послужит  будущим поколениям моей специальности, не большим справочным материалом, который, я думаю, они будут использовать с умом.

 

Раздел 1. Интерфейс ATA/IDE 

1. Краткий обзор 

    Основная функция контроллера накопителя, или интерфейса, — передача данных из системы в накопитель и обратно. От типа интерфейса зависит, с какой скоростью будут осуществляться эти операции, что во многом определяет общую производительность компьютера.

    Интерфейс, используемый для подключения жестких дисков и оптических накопителей к современным компьютерам, обычно называют IDE (Integrated Drive Electronics — встроенный интерфейс накопителей); однако я подчеркну, что официальным названием интерфейса является ATA (AT Attachment). В этом названии отражено то, что данный интерфейс изначально был предназначен для подключения комбинации накопителя и контроллера к 16-разрядной шине представленного в 1984 году компьютера IBM AT (Advanced Technology), а также совместимых с ним. Шина AT больше известна как ISA (Industry Standard Architecture — архитектура шины промышленного стандарта). Хотя официально интерфейс называется ATA, часто используется маркетинговое название IDE, которое некоторые производители накопителей также применяют для описания комбинации накопителя и контроллера ATA. Название Integrated Drive Electronics говорит о том, что электроника интерфейса или контроллера встроена в накопитель, а не расположена на отдельной плате, как в накопителях предыдущих поколений. Поэтому, несмотря на официальное “техническое” название ATA, название IDE получило гораздо большее распространение. Но выход из подобной ситуации, безусловно, существует: под IDE следует понимать любой интерфейс накопителя, который характеризуется встроенным контроллером, в то время как под ATA — конкретную реализацию IDE, используемую в большинстве современных ПК.

    На протяжении многих лет интерфейс ATA использовался для подключения не только жестких дисков, но и оптических накопителей (CD и DVD), накопителей на гибких магнитных дисках (дисководов), накопителей SuperDisk и Zip, а также некоторых накопителей на магнитной ленте. Несмотря ни на что, ATA все еще считается прежде всего интерфейсом для подключения жестких дисков; к его предшественникам относились интерфейсы, предполагающие использование комбинации из жесткого диска и отдельной платы контроллера. В данном разделе рассматривается стандартная параллельная версия ATA, а также новый последовательный интерфейс Serial ATA; кроме того, кратко упоминаются исходные интерфейсы, на основе которых возник ATA. Поскольку интерфейс ATA напрямую интегрирован практически во все наборы микросхем, это основной интерфейс для подключения устройств хранения, используемый в большинстве ПК.

    Изначально ATA представлял собой 16-разрядный параллельный интерфейс, что означает возможность одновременной передачи по кабелю 16 бит данных. Новый интерфейс, который называется Serial ATA, был официально представлен в конце 2000 года; впервые он появился в настольных системах в 2003 году, а в портативных компьютерах — в конце 2005 года. Интерфейс Serial ATA (SATA) передает данные по кабелю по одному биту за такт, что означает

возможность использования более тонких кабелей, а также обеспечение более высокого быстродействия благодаря меньшим задержкам и скорости передачи данных. SATA — совершенно новый физический интерфейс, однако на программном уровне он совместим с предыдущей реализацией ATA, которая в последнее время получила новое название Parallel ATA (параллельный ATA). В данном разделе под ATA подразумевается как параллельная, так и

последовательная  версия интерфейса. При указании параллельной версии будет использоваться название Parallel ATA (PATA), а последовательной — Serial ATA (SATA). 

1.2 Происхождение IDE

    Как  уже отмечалось, IDE (Integrated Drive Electronics) — это обобщающий термин, применимый практически к каждому дисководу со встроенным контроллером. В настоящий момент IDE получил официальное название АТА (AT Attachment), принятое в качестве стандарта ANSI. Поскольку в накопителе IDE контроллер встроенный, его можно подключать непосредственно к разъему на плате адаптера или на системной плате. Это существенно упрощает установку жесткого диска, так как не нужно подсоединять отдельные кабели для подачи питания, сигналов управления и т.п. Кроме того, при объединении контроллера и жесткого диска сокращается общее количество элементов в устройстве, уменьшается длина соединительных проводов и в результате повышается надежность, устойчивость к шумам и быстродействие системы по сравнению с тем, когда автономный контроллер подключается к жесткому

диску с помощью  длинных кабелей.

    Объединяя  контроллер (в том числе и входящий в его состав шифратор/дешифратор) с жестким диском, удается существенно повысить надежность воспроизведения данных по сравнению с системами, в которых используются автономные контроллеры. Происходит это потому, что кодирование данных и их преобразование из цифровой формы в аналоговую (и наоборот) осуществляется непосредственно в жестком диске при меньшем уровне внешних

помех. В результате аналоговые сигналы, временные параметры  которых весьма критичны, не передаются по плоским кабелям, где они могли  бы “набрать” помех; кроме того, при передаче сигналов по кабелям могут возникнуть непредсказуемые задержки их распространения. В конечном счете совмещение контроллера и жесткого диска в едином блоке позволило повысить тактовую частоту шифратора/дешифратора, плотность размещения данных на носителе и общее быстродействие системы.

    Объединение  контроллера и жесткого диска  освободило разработчиков от  необходимости строго следовать  стандартам, что было неизбежно  при использовании прежних интерфейсов.  Взаимно согласованная и “подогнанная” пара “жесткий диск–контроллер” обладает гораздо большим быстродействием по сравнению с прежними комбинациями автономных устройств. 

1.3 Интерфейсы IDE для различных системных шин

    Существуют  следующие основные разновидности  IDE, рассчитанные на взаимодействие со стандартными шинами:

  - Serial AT Attachment (SATA);

  - параллельный  ATA IDE (16-разрядная шина ISA);

  - XT IDE (8-разрядная шина ISA);

  - MCA IDE (16-разрядная шина MCA).

    В  настоящее время из всех перечисленных  типов используются только версии ATA. Уже появились более быстрые и мощные версии интерфейсов ATA и SATA; в частности, улучшенные варианты ATA получили название ATA-2 и далее. Иногда эти версии называют также EIDE (Enhanced IDE), Fast-ATA, Ultra-ATA или Ultra-DMA. Несмотря на все возможности последней версии ATA-7, в целом интерфейс SATA демонстрирует более высокую производительность и функциональность.

    В  1987 году компания IBM разработала  накопители IDE микроканальной архитектуры  MCA (Micro Channel Architecture), предназначенные для систем типа PS/2 модели 70 и подключаемые к системной шине с помощью адаптера, именуемого промежуточной или “коробочной” платой. Для реализации шинного адаптера подобного типа (также называемого интерфейсной платой) требовалось лишь несколько микросхем буферизации, без использования реальной интегральной схемы, так как встроенные в жесткие диски IDE контроллеры разрабатывались с учетом прямого подключения к шине. В накопителях MCA IDE применялись нестандартные 72-контактные разъемы, предназначенные только для