Системные интерфейсы мини- и микроЭВМ. Общая характеристика системных интерфейсов

Системные (или машинные) интерфейсы предназначены для объединения составных блоков ЭВМ в единую систему. Тенденции развития системных интерфейсов определялись необходимостью существенного увеличения процента операций ввода-вывода, номенклатуры и числа передающих устройств (ПУ). В связи с ростом удельного объема интерфейсного оборудования в составе мини- и микроЭВМ ужесточились требования к унификации и стандартизации интерфейсов.

Характерная особенность системных интерфейсов – возможность интерфейсов функционировать в нескольких режимах взаимодействия, что влияет на функциональный состав систем шин. Основными режимами взаимодействия являются ввод-вывод по программному каналу и по каналу прямого доступа в память (КПД). Традиционно на КПД возлагаются функции разгрузки процессора по передаче информации, а настройка КПД и обработка прерываний УВВ осуществляется под программным управлением процессора. Появление КПД в составе мини-ЭВМ было результатом компромисса между требованием простоты схемного оборудования и желанием повысить производительность ЭВМ за счет совершенствования систем ввода-вывода (СВВ). Совершенствование технологии сделало экономически обоснованным применение в составе мини- и микроЭВМ микропрограммируемых КПД на базе микропроцессоров (МП).

Интерфейсы микроЭВМ отличаются от интерфейсов мини-ЭВМ прежде всего ограничениями функционального и конструктивного характера. К ним относятся необходимость минимизации внешних выводов БИС, низкая мощность выходных сигналов, а также упрощение и удешевление самой микроЭВМ. Благодаря высокому уровню интеграции и универсальности составных блоков микроЭВМ обеспечивается минимальная номенклатура блоков. Как правило, это микропроцессор, модули ОЗУ, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и ввода-вывода со встроенной интерфейсной частью.

В структуре связей микроЭВМ формируется внутренний интерфейс, объединяющий БИС микропроцессора, модулей ОЗУ, ПЗУ, управление вводом-выводом и внешний интерфейс, обеспечивающий сопряжение между внутренней шиной и ПУ.

При организации системных интерфейсов микроЭВМ характерна тенденция к минимизации числа шин за счет широкого использования их с разделением времени (мультиплексирование). Наиболее часто совмещаются линии адреса и данных, уменьшается число шин приоритетной выборки и упрощается процедура селекции.

Основные показатели СВВ и системных интерфейсов: тип и число КПД; возможность непосредственного обмена данными между ПУ, минуя процессор; число уровней приоритета; возможности системы адресации; максимальная скорость передачи при максимальной длине связей; число линий в системе шин. Выбор для микроЭВМ варианта системного интерфейса – это компромисс между простотой и обеспечением максимальной пропускной способности и производительности СВВ.

В качестве признака, характеризующего структуру связей в мини- и микроЭВМ, можно использовать степень совмещения информационных магистралей, операционных регистров (внутренних информационных шин процессора), ОЗУ, УВВ.

По функциональным возможностям, определяющим области их применения, системные интерфейсы могут разделяться соответственно по совокупности значений двух показателей: времени взаимодействия Т и максимальному расстоянию L взаимодействия между составными элементами на шине. При этом Т – время доступа процессора к ПУ, необходимое для пересылки информации, L – максимально возможная длина магистрали. В соответствии со значением {T, h} системные интерфейсы могут быть внутриплатными и сосредоточенными (L £ 0,5 м, Т£1мкс), локально-сосредоточенными (L£ 0,5 м, Т£ 10 мкс), локально-распределенными (15£ L £300 м, 5 мкс£ Т£100 мкс). В табл. 12.10 приведены системные интерфейсы, сгруппированные по функциональным возможностям.

Таблица 12.10 Классификация системных интерфейсов по назначению

Примечание. МЕС – модульная ВС.

Указанные границы значений показателей могут быть расширены в результате применения дополнительных технических средств: расширителей и ретрансляторов, которые обеспечивают удлинение системной магистрали и позволяют увеличить нагрузочную способность. При построении ретрансляторов выполняют либо непосредственную параллельную передача всех сигналов шины, либо дополнительное их преобразование в последовательный код с последующим последовательно-параллельным преобразованием на приемном конце.

Таким образом, основная тенденция развития системных интерфейсов заключается в ориентации на универсальность в использовании, что обеспечивает широкие функциональные возможности в идеологии построения ВС. Повышение уровня стандартизации интерфейсов позволит резко снизить стоимость и увеличить объем массового производства микроЭВМ.