Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. В интерфейсе обычно предусмотрены вопросы сопряжения на механическом (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. В современных интерфейсах для формирования стандарта подключения устройств к системе широко используются наборы микросхем, генерирующих стандартные сигналы. Это существенно усложняет и удорожает не только сам интерфейс, но и компьютер в целом.
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.
Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, то есть максимально возможная скорость передачи информации. Пропускная способность шины зависит от ее разрядности (есть шины 8-, 16-, 32- и 64-разрядные) и тактовой частоты, на которой шина работает.
Разрядность, или ширина, шины (bus width), — количество линий связи в шине, то есть число бит, которое может быть передано по шине одновременно.
Тактовая частота шины (bus frequency) — частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи.
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.
В компьютерах широко используются также периферийные шины — интерфейсы для внешних запоминающих и многочисленных периферийных медленнодействующих устройств.
Периферийные шины гораздо более разнообразны.
Периферийные шины IDE (Integrated Drive Electronics), ATA (AT Attachment — подключаемый к AT), EIDE(Enhanced IDE), SCSI(Small Computer System Interface) используются чаще всего в качестве интерфейса только для внешних запоминающих устройств.
Интерфейс АТА, широко известный и под именем Integrated Drive Electronics (IDE), ограничивает емкость одного накопителя 504 Мбайт (эта емкость ограничена адресным пространством традиционной адресации «головка-цилиндр-сектор»: 16 головок х 1024 цилиндра х 63 сектора х 512 байт в секторе = 504 Кбайт = 528 482 304 байт) и обеспечивает скорость передачи данных 5—10 Мбайт/с.
Универсальные последовательные периферийные шины
USB (Universal Serial Bus) — новая универсальная последовательная шина. Она появилась в 1996 году и призвана заменить такие устаревшие интерфейсы, как RS-232 (СОМ-порт) и параллельный интерфейс IEEE 1284 (LPT-порт), то есть заменить последовательные и параллельные, клавиатурные и мышиные порты — все устройства подключаются к одному разъему, допускающему установку многочисленных устройств с легкостью технологии Plug & Play. Технология Plug & Play позволяет производить «горячую» замену без необходимости выключения и перезагрузки компьютера. После физического подсоединения устройства правильно опознаются и автоматически конфигурируются: USB самостоятельно определяет, что именно подключили к компьютеру, какой драйвер и ресурсы понадобятся устройству, после чего все это выделяет без вмешательства пользователя. Для адекватной работы шины необходима операционная система, которая корректно с ней работает. В данном случае такой ОС является Windows 95 и выше. К шине USB можно одновременно подключить до 127 устройств: мониторы, принтеры, сканеры, клавиатуры и т. д. Каждое устройство, подключенное на первом уровне, может работать в качестве коммутатора — то есть к нему, при наличии соответствующих разъемов, могут подключаться еще несколько устройств. Обмен по интерфейсу — пакетный, скорость обмена — 12 Мбит/с. На современных системных платах обычно имеется два канала на контроллер.
IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 — стандарт Института инженеров по электротехнике и электронике 1394) — новый и перспективный последовательный интерфейс, предназначенный для подключения внутренних компонентов компьютера и внешних устройств. IEEE 1394 известен также под именем FireWire — «огненный провод». Цифровой последовательный интерфейс FireWire характеризуется высокой надежностью и качеством передачи данных, его протокол поддерживает гарантированную передачу критичной по времени информации, обеспечивая прохождение видео- и аудиосигналов в реальном масштабе времени без заметных искажений. При помощи шины FireWire можно подсоединить друг к другу огромное количество различных устройств по технологии Plug & Play и практически в любой конфигурации, чем она выгодно отличается от названных ранее трудноконфигурируемых шин типа SCSI. К одному контроллеру возможно подключение до 127 устройств с помощью единого шестижильного кабеля. Пропускная способность интерфейса составляет 50-400 Мбит/с, а в будущем ожидается даже 800 Мбит/с. Этот интерфейс будет использоваться для подключения жестких дисков, дисководов CD-ROM и DVD-ROM, а также высокоскоростных внешних устройств, таких как цифровые видеокамеры, видеомагнитофоны и т. д.
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) — внешняя шина компьютеров класса ноутбук. Другое название модуля PCMCIA — PC Card. Шина имееет разрядность 16/26 (адресное пространство — 64 Мбайт), поддерживает автоконфигурацию, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера. Конструктив — миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту при включенном питании компьютера.
ACPI (Advanced Configuration Power Interface — расширенный интерфейс конфигурирования и питания) — интерфейс, представляющий собой единую систему управления питанием для всех компонентов компьютера. Поддерживается новейшими модификациями BIOS материнских плат.
