Obvody a architektura počítačů Josef Voltr, 2013
Třídění a hlavní charakteristiky sběrnic uvnitř jednoho zařízení - propojení mezi zařízeními
Třídění a hlavní charakteristiky sběrnic uvnitř jednoho zařízení - propojení mezi zařízeními paralelní - seriové
Třídění a hlavní charakteristiky sběrnic uvnitř jednoho zařízení - propojení mezi zařízeními paralelní (bity najednou) - seriové topologie systému, hierarchie
Třídění a hlavní charakteristiky sběrnic uvnitř jednoho zařízení - propojení mezi zařízeními paralelní (bity najednou) - seriové topologie systému, hierarchie identifikace zařízení, adresování
Třídění a hlavní charakteristiky sběrnic uvnitř jednoho zařízení - propojení mezi zařízeními paralelní (bity najednou) - seriové topologie systému, hierarchie identifikace zařízení, adresování synchronní - asynchronní přenos
Třídění a hlavní charakteristiky sběrnic uvnitř jednoho zařízení - propojení mezi zařízeními paralelní (bity najednou) - seriové topologie systému, hierarchie identifikace zařízení, adresování synchronní - asynchronní přenos metody potvrzování
USB RS232 IEEE488/GPIB/HPIB (ISA) PCI ATA SATA SCSI I 2 C
USB připojování v zapnutém stavu skutečné P&P hvězdicovitá topologie (fyzické propojení) jednoznačná hierarchie
USB logická topologie programová obsluha
USB 3 rychlostní režimy: low-speed... 1.5 Mb/s full-speed... 12 Mb/s high-speed... 480 Mb/s super speed... 4.8 Gb/s v každém spoji může být jiná identifikace pomocí odporů 1k5 a 15k rozdílně připojených přípoje high-speed musí dodržovat přesnost +/- 0,05%, funkce full-speed musí dodržovat bitrate T FDRATE =12Mb/s +/- 0,25% funkce low-speed musí dodržovat bitrate T LDRATE = 1,5 Mb/s +/- 1,5%
USB
USB elektrické vlastnosti komplexní přesné definice a tolerance podle rychlosti pro FS a LS je rozhodovací úroveň mezi 1.3 a 2 V povolené kapacity v oblasti 100 pf pro HS diferenciálně +/- desetiny V vstupní impedance >300Ω (L,F), 90Ω (H)
USB kabel: několik metrů (max. 5m) konektory konstruovány tak, aby se daly zapojovat při provozu nezáměnné nahoru a dolů typ B typ A mini-usb pro supersspeed nový konektor s přídanými piny navíc dva páry pro jednosměrný přenos dat datové vodiče v kabelu vzájemně smotané
USB transaction obsluha, token paket + další typy paketů: token, datové, potvrzovací, speciální každý paket je ohraničen symboly start (součást SYNC) a stop složení paketu: synchronizační pole (SYNC) - vždy identifikační pole (PID) 8b - vždy adresová pole (ADDR + ENDP) 7+4b číslo rámce 11b data 0 až 1k B CRC 5 nebo 16 b
USB dnes verze 2.0 a 3.0 další standardy: IC_USB Inter-Chip USB: bez kabelů několik definovaných menších napěťových úrovní 1 až 3V do 10 cm OTG On-The-Go periferie, která může omezeně fungovat jako host zavádí nové konektory, jinak plně kompatibilní www.usb.org
GPIB, HPIB, IEEE488 rozhodně není P&P
GPIB, HPIB, IEEE488 jednotlivé kabely 2m, celkem 20m
GPIB, HPIB, IEEE488 max. 15 zařízení, každé 5 bit BCD adresu různé úrovně implementace funkcí Controller, Talker, Listener (+ další funkce serial/paralel pool, device clear) C vždy pouze 1 aktivní, určuje, kdo bude T a kteří budou L
GPIB, HPIB, IEEE488 signály: DIO1...DIO8 data DAV, NRFD, NDAC IFC Interface Clear ATN rozlišuje data/příkazy SRQ Service Request REN dálkový režim EOI poslední byte/paralelní výzva důsledně asynchronní, rychlost asi do 1MB/s napěťové úrovně podobné TTL, většinou výstupy s OK
GPIB, HPIB, IEEE488
GPIB, HPIB, IEEE488 dálkové zprávy - zprávy rozhraní jednovodičové - vícevodičové - přístrojové zprávy místní zprávy - přístrojová funkce rozhraní dnes typicky v PC zasunutá GPIB karta, k ní ovladač - funkce do C apod.
GPIB, HPIB, IEEE488 // text konstanty char *RST = "RST"; char *ZCH0 = "SYST:ZCH OFF"; char *ZCH1 = "SYST:ZCH ON"; char *CONFCHAR = "CONF:CHAR"; char *CONFCURR = "CONF:CURR"; char *INIT = "INIT"; char *DATA = "SENS:DATA?"; strcpy(text, CONFCURR); flag = ibwrt(k_6514, text, strlen(text));.. do { strcpy(text, READ); flag = ibwrt(k_6514, text, strlen(text)); flag = ibrd(k_6514, text, 100); if (flag!= 0) printf("\n chyba %x", flag); printf( " proud: %s",text); } while (!kbhit());
RS232C původně modem-terminál, mírná asymetrie, 2 zařízení seriový asynchronní přenos na větší vzdálenosti, i jen 3 vodiče konektor Canon (lichoběžník) 9 n. 25 pin (RJ45) RxD, TxD jednosměrné RTS Request to Send CTS Clear to Send DTR Data Terminal Ready DSR Data Set Ready CR Carrier Detect RI Ring Indicator GND
RS232C vysílač přijímač log. 0: +5V... +15V +3V... +25V log. 1-5V... -15V -3V... -25V 1200Bd,... 9600Bd,...19200Bd,... 115200Bd
RS232C RxD ------------- TxD TxD ------------- RxD GND ------------ GND start bit 5 8 datových (paritní) 1, 1½, 2 stop bity
RS232C varianty: proudová smyčka 20mA RS-422 4 vodiče, diferenciální provoz
ATA AT attachment (předtím CHS) IDE (Integrated Drive Electronics), EIDE, Fast ATA levné rozhraní na principu registrů do řídích registrů I/O přístup přenos dat I/O nebo DMA max. kolem 10 MB/s 40 žilový kabel, kontroler + dvě jednotky 16 bit dat, 16 řídících signálů
Modifikace ATA ATAPI - HW jako ATA, podmnožina SCSI příkazů Ultra ATA/100-25MHz takt, data při každé úrovni x 2B, kabel 80 vodičů Serial ATA dnes 150 MB/s, norma do 600MB/s SW kompatibilní s ATA PtP 4 signálové vodiče, signály diferenciálně tam a zpět 3x GND takt 1,5GHz
PCI původní koncept s konektorem nebo bez
PCI
PCI cykly: CFRD, CFWR čtení, zápis konfigurace MEMR, MEMW IORD, IOWR MRDM - vícenásobné čtení z paměti MRDL čtení položky z paměti INTA čtení a zápis obvykle po blocích s každou vzestupnou hranou hodin
PCI 2.1 vlastní taktování typ. 33 nebo 66 MHz (PCI-X 133 MHz) napájecí napětí 5 nebo 3,3V šířka dat 32 nebo 64 bit rychlost až 264 MB/s max. 10 zátěží, tj. obvykle 5 zařízení plná SW konfigurovatelnost, úvodní rozlišení signálem IDSEL buď konektor, nebo přímo na MB (PCIe - seriová PtP)
SCSI Small Computer System Interface řadič + 7 (15) zařízení příkazy posílány 8-mi bitově asynchronnně (čeká se na přijetí) data lze i synchronně odezva na přijetí se čeká pozdějí, mezitím se vysílá dál umožňuje RAID (0 rozdělení kvůli rychlosti, 1 zrcadlení, 5 parita samostatně) kabel 50 žil, většinou země, max. 6m, (diferenciální el. nekompatibilní 25m) signály I/O, C/D, Req, Sel, Nsg, Rst, Ack, Bsy, Atn, DB(p), DB(7)... DB(0) signály zakončeny (220Ω k +5V, 330Ω do země; nebo aktivní obvody) Ultra SCSI max. 20MHz Wide SCSI (68 vodičů) 16 nebo 32 bitů dat Ultra2 SCSI 15 zařízení 12m kabel
I 2 C (IIC) seriová, 4 vodiče, více zařízení, typicky mezi integrovanými obvody na jedné desce transmitter receiver (dat) master slave master zahájí přenos dat, generuje hodiny, ukončí přenos dat každé zařízení má 7 nebo 10 bit adresu
I 2 C místo odporů lze zdroje proudu max. kapacita 400pF data platná při SCL na H
I 2 C 3 rychlostní režimy: Standard-mode... do 100 kb/s Fast-mode... do 400 kb/s High-speed mode... do 3,4 Mb/s (nutno zdroje proudu místo odporů) lze i smíšenou s mostem nebo bez úrovně se mírně liší podle režimu, rozdílné pro vstup a výstup orientačně 0.. -0,5 V až 0,3U DD 1.. nad 0,7U DD U DD.. 5 V nebo 3,3 V