Шины и интерфейсы
Содержание
Интерфейс (сопряжение) — способ и средства установления и поддержания информационного обмена между исполнительными устройствами автоматической или человеко-машинной системы. В общем случае интерфейс состоит из трех частей: аппаратной части, обеспечивающей электрическое и механическое соединение; протокола — системы правил и соглашений о кодировании, синхронизации и логической организации передаваемой информации; управления — программы или отдельного устройства, непосредственно выполняющего обмен.
Интерфейс — очень широкое понятие, часто даже говорят об интерфейсе между человеком и компьютером (см. “Пользовательский интерфейс”).
Несколько более узким понятием является шина. Согласно энциклопедическому словарю 18, в состав редакторов которого входил основоположник школьной информатики А.П. Ершов, шина есть разновидность канала связи, т.е. “техническое средство для передачи сигналов между устройствами, находящимися на расстоянии друг от друга”. Каждая шина предполагает определенные протоколы взаимодействия между подсоединенными к ней устройствами.
Задача передачи информации по каналу связи является классической проблемой теории информации (см. “Передача информации”). В то же время, ее практическое решение немыслимо без применения результатов ряда разделов физики и техники, объединяемых названием “теория и техника связи”. В вычислительной технике каналы связи применяются для передачи двоичной информации между узлами ЭВМ (включая внешние устройства), а также для связи между удаленными ЭВМ (сети).
Хотя определенные выше понятия имеют некоторую тонкую смысловую разницу, четко разграничить области их применения достаточно сложно; поэтому в компьютерной литературе между ними часто не делается большого различия: например, фразы “устройство подсоединяется через USB-интерфейс” и “устройство подсоединяется к USB-шине” с практической точки зрения означают одно и то же.
Для школьного курса информатики понятие шины представляет определенный методический интерес, поскольку на общей функциональной схеме компьютера шина служит средством, объединяющим его узлы (см. “Функциональное устройство”). Другой аспект этого интереса чисто практический: знание основных разновидностей шин и их возможностей позволяет грамотно подбирать и подсоединять подходящие внешние устройства.
Интерфейсы отчетливо разграничиваются на два больших класса — параллельный и последовательный. В первом случае кабель имеет большое количество информационных линий (обычно их число кратно 8, что соответствует целому числу байт) и биты передаются по ним одновременно. Во втором — линия одна и биты данных передаются последовательно друг за другом. Каждый способ имеет свои преимущества. В частности, параллельный интерфейс по определению быстрее, но из-за паразитного взаимодействия между проводами вынужден использовать гораздо более короткий кабель. Достижения технологий передачи данных по последовательному интерфейсу настолько впечатляющи, что в настоящее время происходит очень быстрый процесс замены жестких дисков с параллельным интерфейсом ATA на винчестеры с последовательным интерфейсом SATA (Serial ATA).
Шины современного компьютера весьма разнообразны и имеют богатую историю. Назовем наиболее распространенные: PCI (Peripheral Component Interconnect), AGP (Accelerated Graphic Port), ISA (Industry Standard Architecture), ATA (AT Attachment for Disk Drivers), SCSI (Small Computer System Interface), USB (Universal Serial Bus), FireWire (в дословном переводе “огненный провод”) и другие. Для более глубокого знакомства с конкретными шинами следует обратиться к технической литературе, например, известной энциклопедии М.Гука19.
18 Математический энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. М.: Советская Энциклопедия, 1988, 847 с.
19 Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003, 923.
