Шины материнской платы, порты персональных компьютеров

80-проводные кабели, введённые для  UDMA4, лишены указанных недостатков.  Теперь ведущее устройство всегда  находится в конце шлейфа, так  что, если подключено только  одно устройство, не получается  этого ненужного куска кабеля. Кабельная выборка же у них  «заводская» — сделанная в самом разъёме просто путём исключения данного контакта. Поскольку для 80-проводных шлейфов в любом случае требовались собственные разъёмы, повсеместное внедрение этого не составило больших проблем. Стандарт также требует использования разъёмов разных цветов, для более простой идентификации их как производителем, так и сборщиком. Синий разъём предназначен для подключения к контроллеру, чёрный — к ведущему устройству, серый — к ведомому.

Следует отметить, что скорость передачи, указываемая для каждого стандарта (например, 66,7 МБ/с для UDMA4, именуемого обычно «Ultra-DMA 66») указывает максимальную теоретически возможную скорость в  кабеле. Это просто два байта, умноженные на фактическую частоту, и предполагает, что каждый цикл используется для  передачи пользовательских данных. На практике скорость, естественно, меньше.

Перегрузка на шине, к которой  подключён ATA-контроллер, также может  ограничивать максимальный уровень  передачи. Например, максимальная пропускная способность шины PCI, работающей на частоте 33 МГц и имеющей разрядность 32 бита, составляет 133 МБ/с, и эта скорость делится между всеми подключёнными к шине устройствами.

Более того, по данным на октябрь 2005 г., не существует ATA-дисков, имеющих устойчивую скорость передачи выше 60 МБ/с. Да и эти тесты не дают реальной картины, поскольку спроектированы так, что при их работе практически не встречается задержек на поиск или время ожидания. В большинстве реальных ситуаций эти два фактора являются во многом определяющими; третьим по важности фактором является пропускная способность шины ATA. Следовательно, скорости свыше 66 МБ/с только тогда оказывают реальное влияние на производительность, когда диск все операции ввода/вывода производит со своим внутренним кэшем — ситуация достаточно необычная, особенно в виду того, что данные в этом случае обычно уже кэшированы операционной системой.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.9. Serial ATA

SATA (англ. Serial ATA) — последовательн ый интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБ/с). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземлёнными проводниками.

Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность  до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был  реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на HDD фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальная перемычка ).

Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с (практически до 4,8 Гбит/с - 600 МБ/с). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также будет сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена. Кстати, консорциум SATA-IO предостерегает от применения для обозначения поколений SATA доморощенных терминов вроде SATA III, SATA 3.0 или SATA Gen 3. Полное правильное название спецификации — SATA Revision 3.0; название интерфейса — SATA 6Gb/s.

SATA использует 7-контактный разъём  вместо 40-контактного разъёма у  PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь,  за счёт чего уменьшается сопротивление  воздуху, обдувающему комплектующие  компьютера, упрощается разводка  проводов внутри системного блока.

SATA-кабель за счёт своей формы  более устойчив к многократному  подключению. Питающий шнур SATA так  же разработан с учётом многократных  подключений. 

Стандарт SATA отказался от традиционного  для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает  проблему невозможности одновременной  работы устройств, находящихся на одном  кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при  сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств  для SATA отсутствует).

Стандарт SATA предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA/300).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.10. Small Computer System Interface

SCSI (англ. Small Computer System Interface) — интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, FDD, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д.

Теоретически возможен выпуск устройства любого типа на шине SCSI.

После стандартизации в 1986 году SCSI начал широко применяться в компьютерах Apple Macintosh. В компьютерах, совместимых с IBM PC, SCSI не пользуется такой популярностью в связи со своей сложностью и сравнительно высокой стоимостью и применяется преимущественно в серверах.

SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих  станциях; RAID-массивы на серверах часто строятся на жёстких дисках со SCSI-интерфейсом (однако, в серверах нижнего ценового диапазона всё чаще применяются RAID-массивы на основе SATA).

Существует реализация системы  команд SCSI поверх оборудования (контроллеров и кабелей) IDE/ATA/SATA, называемая ATAPI - ATA Packet Interface. Все используемые в компьютерной технике подключаемые по IDE/ATA/SATA приводы CD/DVD/Blu-Ray используют эту технологию.

Существует три стандарта SCSI:

SE (англ. single-ended) - ассиметричный SCSI, для передачи каждого сигнала используется отдельный проводник.

LVD (англ. low-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины низкого напряжения, сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам - витой паре. На один сигнал приходится по одной витой паре проводников.

HVD (англ. high-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины высокого напряжения, отличается от LVD повышенным напряжением и специальными приемопередатчиками.

Первый стандарт SCSI имеет 50-контактный неэкранированный разъем для внутрисистемных  соединений и аналогичный экранированный разъем типа Centronics (Alternative 2) для внешних  подключений. Передача сигналов осуществляется 50 контактным кабелем типа - A-50 на 8 разрядной (битной) шине.

В стандарте SCSI-2 для 8 битной шины предусматривался кабель типа A, который как и в SCSI-1 поддерживал 50-контактными разъемами  типа D с уменьшенным шагом выводов (Alternative 1). Разъемы типа Centronics (Alternative 2) в SCSI-2 построенны 8 и 16 битной шине. Передача информации осуществляется по 68-контактным кабелям типа - A-68 и P-68(Wide). Для 32 битной версии шины был предусмотрен тип  кабеля B, который должен был параллельно  подключаться одновременно с кабелем A в одно устройство. Однако кабель B не получил широкого признания и  из стандарта SCSI-3 исключен.

В стандарте SCSI-3 кабеля A-68 и P-68 поддерживались экранированными, либо неэкранированными  разъемами типа D. Кабеля в SCSI-3 снабжены фиксаторами-защелками, а не проволочными кольцами, как разъемы Centronics. Начиная с этой версии SCSI в массивах накопителей используется 80-контактный разъем, называемый Alternative 4. Накопители с таким разъемом поддерживают "горячее" подключение устройств, т.е. устройства SCSI можно подключать и отключать при включенном питании.

Основные реализации SCSI (в хронологическом  порядке):

Наименование	Разрядность шины	Частота шины	Пропускная способность	Максимальная  длина кабеля	Максимальное  количество устройств
SCSI	8 бит	5 МГц	5 МБайт/сек	6 м	8
Fast SCSI	8 бит	10 МГц	10 МБайт/сек	1,5-3 м	8
Wide SCSI	16 бит	10 МГц	20 МБайт/сек	1,5-3 м	16
Ultra SCSI	8 бит	20 МГц	20 МБайт/сек	1,5-3 м	5-8
Ultra Wide SCSI	16 бит	20 МГц	40 МБайт/сек	1,5-3 м	5-8
Ultra2 SCSI	8 бит	40 МГц	40 МБайт/сек	12 м	8
Ultra2 Wide SCSI	16 бит	40 МГц	80 МБайт/сек	12 м	16
Ultra3 SCSI	16 бит	40 МГц DDR	160 МБайт/сек	12 м	16
Ultra-320 SCSI	16 бит	80 МГц DDR	320 МБайт/сек	12 м	16

 

 

SCSI-1

Стандартизован ANSI в 1986 г.

Использовалась восьмибитная шина, с пропускной способностью в 3,5 МБайт/сек  в асинхронном режиме и 5 МБайт/сек  в синхронном режиме. Максимальная длина кабеля — до 6 метров.

 SCSI-2

Этот стандарт был предложен  в 1989 году и существовал в двух вариантах — Fast SCSI и Wide SCSI.

Fast SCSI характеризуется удвоенной  пропускной способностью (до 10 МБайт/сек).

Wide SCSI в дополнение к этому  имеет удвоенную разрядность  шины (16 бит), что позволяет достичь  скорости передачи до 20 МБ/сек.

При этом максимальная длина кабеля ограничивалась тремя метрами.

Также в этом стандарте была предусмотрена 32-х битная версия Wide SCSI, которая  позволяла использовать два шестнадцатибитных  кабеля на одной шине, но эта версия не получила распространения.

 SCSI-3

Также известен под названием Ultra SCSI.

Предложен в 1992 году.

Пропускная способность шины составила 20 МБайт/сек для восьмибитной шины и 40 МБайт/сек — для шестнадцатибитной. Максимальная длина кабеля так и  осталась равной трём метрам.

Устройства, отвечающие этому стандарту, известны своей чувствительностью  к качеству элементов системы (кабель, терминаторы).

 

Ultra-2 SCSI

Предложен в 1997 году. Максимальная длина кабеля — 12 метров, пропускная способность — до 80 МБайт/сек..

 

Ultra-3 SCSI

Также известен под названием Ultra-160 SCSI.

Предложен в конце 1999 года.

Имеет удвоенную пропускную способность (по сравнению с Ultra-2 SCSI), которая  составила 160 МБайт/сек. Увеличения пропускной способности удалось достичь  за счёт одновременного использования  фронтов и срезов импульсов.

Ultra-320 SCSI

Развитие стандарта Ultra-3 с удвоенной  скоростью передачи данных (до 320 МБайт/сек).

 Ultra-640 SCSI

Также известен под названием Fast Ultra-320.

Предложен в начале 2003 года.

Удвоенная пропускная способность (640 МБайт/сек). В связи с резким сокращением  максимальной длины кабеля неудобен для использования с более  чем двумя устройствами, поэтому  не получил широкого распространения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Порты

Аппаратный порт (в компьютерном оборудовании) — разъём специализированного типа, предназначенный для подключения оборудования определённого типа. Обычно портами называют разъёмы, предназначенные для работы переферийного аппаратного обеспечения, существенно разделённого от архитектуры компьютера (например, сетевые разъёмы не называют портами, так же как не называют портами разъёмы PCI/ISA/AGP/VLB/PCI-E шин, разъёмы для оперативной памяти и процессора

К аппаратным портам относят:

• Параллельный порт
• Последовательный порт
• USB
• IEEE 1394 (FireWire)
• PS/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Параллельный  порт

IEEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, англ. Line Print Terminal, LPT) — международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.

В основном используется для подключения  к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

В основе данного стандарта лежит  интерфейс Centronics и его расширенные версии.

Название «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (Line Printer Terminal) в операционных системах семейства MS-DOS.

Параллельный порт Centronics — порт, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, разработан фирмой Centronics Data Computer Corporation; уже давно стал стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не стандартизован.

Изначально этот порт был разработан только для симплексной (однонаправленной) передачи данных, так как предполагалось, что порт Centronics должен использоваться только для работы с принтером. Впоследствии разными фирмами были разработаны дуплексные расширения интерфейса. Затем был принят международный стандарт IEEE 1284, описывающий как базовый интерфейс Centronics, так и все его расширения.

Порт на стороне управляющего устройства (компьютера) имеет 25-контактный 2-рядный разъём DB-25-female (IEEE 1284-A). На периферийных устройствах обычно используется 36-контактный разъём Centronics (IEEE 1284-B), поэтому кабели для подключения периферийных устройств к компьютеру по параллельному порту обычно выполняются с 25-контактным разъёмом DB-25-male на одной стороне и 36-контактным IEEE 1284-B на другой (AB-кабель). Изредка применяется AC-кабель с 36-контактным разъемом MiniCentronics (IEEE 1284-C).

Существуют также CC-кабеля с разъёмами MiniCentronics на обоих концах, предназначенные  для подключения приборов в стандарте IEEE 1284-II, который применяется редко.

Длина соединительного кабеля не должна превышать 3 метров. Конструкция кабеля: витые пары в общем экране, либо витые пары в индивидуальных экранах. Изредка используются ленточные  кабели.