План лекції
Лекція №1.4
“Принципи роботи портів ПК”
1. Історія виникнення портів ПК
2. Принцип роботи COM-порта
3. Принцип роботи LPT-порта
4. Принцип роботи USB-порта
Порт AGP (Accelerated Graphic Port)
Для підвищення ефективності роботи з відео і графікою Intel розробила нову шину — прискорений графічний порт (Accelerated Graphics Port — AGP). AGP схожий на PCI, але містить ряд додатків і розширень. І фізично, і електрично, і логічно про не залежить від PCI. Наприклад, роз'єми AGP подібні роз'єму PCI, але має контакти для додаткових сигналів і інше розведення контактів. На відміну від PCI, що є дійсною шиною з декількома роз”ємими, AGP — високоефективне з'єднання, розроблене спеціально для відеоадаптера, причому в системі для одного відеоадаптера допускається тільки один роз”єм AGP.
Специфікація AGP 1.0 була вперше реалізована фірмою Intel у липні 1996 року. Відповідно до цієї специфікації використовувалася тактова частота 66 Мгц і режим 1 х або 2х з рівнем напруги 3,3 В. Шина має два основних режими роботи: Execute і DMA. У режимі DMA основною пам'яттю є пам'ять карти. Текстури зберігаються в системній пам'яті, але перед використанням копіюються в локальну пам'ять карти. Таким чином, AGP діє в якості "тилової структури", що забезпечує своєчасну "доставку патронів" (текстур) на передній край (у локальну пам'ять). Обмін ведеться великими послідовними пакетами.
У режимі Execute локальна і системна пам'ять для відеокарти логічно рівноправні. Текстури не копіюються в локальну пам'ять, а вибираються безпосередньо із системної. Таким чином, приходиться вибирати з пам'яті відносно малі випадково розташовані шматки. Оскільки системна пам'ять виділяється динамічно, блоками по 4ДО, у цьому режимі для забезпечення прийнятної швидкодії необхідно передбачити механізм, що відображає послідовні адреси на реальні адреси 4-х кілобайтних блоків у системній пам'яті. Ця нелегка задача виконується з використанням спеціальної таблиці (Graphic Address Re-mapping Table або GART), розташованої в пам'яті.
У 1998 році специфікація шини AGP одержала подальший розвиток - вийшов Revision 2.0. У результаті використання нових низьковольтних електричних специфікацій з'явилася можливість здійснювати 4 транзакции (пересилання блоку даних) за один 66-мегагерцовий такт (AGP 4x), що означає пропускну здатність шини в 1GB/сек!
Однак потреби і запити в області обробки відеосигналів усе зростають, і Intel готує нову специфікацію - AGP Pro (у даний час доступний Revision 0.9) - спрямовану на задоволення потреб високопродуктивних графічних станцій. Новий стандарт не видозмінює шину AGP. Основний напрямок - збільшення енергопостачання графічних карт. З цією метою в роз”єми AGP Pro додані нові лінії живлення. Роз”єми AGP Pro обернено сумісні, тобто до них можна підключати стандартні плати AGP.
У послідовному інтерфейсі для передачі даних в одному напрямку використовується одна сигнальна лінія, по якій інформаційні біти передаються друг за другом — послідовно. Англійські назви послідовних інтерфейсу і порту — Serial Interface і Serial Port, іноді їх неправильно переводять як «серійні». Послідовна передача дозволяє скоротити кількість сигнальних ліній і домогтися поліпшення зв'язку на великих відстанях.
Починаючи з перших моделей у PC мався послідовний інтерфейс — Сом-порт (Communications port — комунікаційний порт). Цей порт забезпечує асинхронний обмін по стандарті RS-232C. Синхронний обмін у PC підтримують лише спеціальні адаптери, наприклад SDLC або V.35. Соми-порти реалізуються на мікросхемах універсальних асинхронних приемопередатчиков (JJART), сумісних із сімейством i8250/16450/16550. Вони займають у просторі введення-висновку по 8 суміжних 8-бітних регістрів і можуть розташовуватися по стандартних базових адресах 3F8h (СОМ1), 2F8h (COM2), 3E8h (COM3), 2E8h (COM4). Порти можуть виробляти апаратні переривання IRQ4 (звичайно використовуються для СОМ1 і COM3) і IRQ3 (для COM2 і COM4). З зовнішньої сторони порти мають лінії послідовних дані передачі і прийому, а також набір сигналів керування і стани, що відповідає стандартові RS-232C. Соми-порти мають зовнішні рознімання-качани (male — «папа») DB25P або DB9P, виведені на задню панель комп'ютера. Характерною рисою інтерфейсу є застосування не Ттл-сигналов — усі зовнішні сигнали порту двуполярние. Гальванічна розв'язка відсутня — схемна «земля» пристрою, що підключається, з'єднується зі схемною «землею» комп'ютера. Швидкість передачі даних може досягати 115 200 біт/с.
Комп'ютер може мати до чотирьох послідовних портів СОМ1—COM4 (для машин класу AT типова наявність двох портів) з підтримкою на рівні BIOS. Сервіс Int 14h BIOS забезпечує ініціалізацію порту, введення і висновок символу (без переривань) і опитування стану. Через Int 14h швидкість передачі програмується в діапазоні 110-9600 біт/з (менше, ніж реальні можливості порту). Для підвищення продуктивності широко використовується взаємодія програм з портом на рівні регістрів, для чого потрібна сумісність апаратних засобів СОМ-порту з програмною моделлю 18250/16450/ 16550.
Назва порту вказує на його основне призначення — підключення комунікаційного устаткування (наприклад, модему) для зв'язку з іншими комп'ютерами, мережами і периферійними пристроями. До порту можуть безпосередньо підключатися і периферійні пристрої з послідовним інтерфейсом: принтери, плоттери, термінали й інші. Сом-порт широко використовується для підключення миші, а також організації безпосереднього зв'язку двох комп'ютерів. До СОМ-порту підключають і електронні ключі.
Практично всі сучасні системні плати (ще починаючи з PCI-плат для процесорів класу 486) мають убудовані адаптери двох СОМ-портів. Один з портів може використовуватися і для беспроводной інфрачервоного зв'язку з периферійними пристроями (IrDA). Існують карти ISA з парою СОМ-портів, де вони найчастіше сусідять з LPT-портом, а також з контролерами дискових інтерфейсів (FDC і IDE). «Класичний» Сом-порт дозволяв здійснювати обмін даними тільки програмним способом, при цьому для пересилання кожного байта процесорові приходилося виконувати кілька інструкцій. Сучасні порти мають FIFO-буфери даних і дозволяють виконувати обмін по каналі DMA, істотно розвантажуючи центральний процесор, що особливо важливо на великих швидкостях обміну.
У специфікації РС'99 застосовувати традиційні Соми-порти не рекомендується, але поки не забороняється. Якщо вони є, то повинні бути сумісними з UART 16550A і забезпечувати швидкість до 115,2 Кбит/с. Пристрою, що традиційно задіють Сом-порт, рекомендується переводити на послідовні шини USB і FireWire. Однак і понині Соми-порти продовжують широко використовуватися. На сучасних системних платах присутні два Соми-порти: СОМ1 виводиться на зовнішнє рознімання, а COM2 використовується для інфрачервоного зв'язку.