Διαδοχικό καθολικό λεωφορείο USB (Universal Serial Bus). Universal Serial Serial Tire Modes μετάδοσης δεδομένων

Το διαδοχικό λεωφορείο USB (Universal Serial Bus είναι ένα καθολικό διαδοχικό ελαστικό) για μεγάλο χρονικό διάστημα - η έκδοση της πρώτης εγκεκριμένης έκδοσης του προτύπου εμφανίστηκε στις 15 Ιανουαρίου 1996. Η ανάπτυξη του προτύπου ξεκίνησε από πολύ έγκυρες επιχειρήσεις - Intel, Dec, IBM, NEC, Northen Telecom και Compaq.

Ο κύριος στόχος του προτύπου που ορίζονται πριν από τους προγραμματιστές του είναι να δημιουργήσει μια πραγματική ικανότητα να εργάζεται στη λειτουργία Plug & Play με περιφερειακές συσκευές. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή πρέπει να συνδεθεί με τον υπολογιστή εργασίας, την αυτόματη αναγνώριση αμέσως μετά τη σύνδεση και στη συνέχεια να εγκαταστήσετε τα κατάλληλα προγράμματα οδήγησης. Επιπλέον, είναι επιθυμητό να ισχύουν οι συσκευές χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας για να χρησιμεύσουν από το ίδιο το ελαστικό. Η ταχύτητα των ελαστικών θα πρέπει να είναι επαρκής για τη συντριπτική πλειοψηφία των περιφερειακών συσκευών. Κατά μήκος του δρόμου, το ιστορικό πρόβλημα της έλλειψης πόρων στα εσωτερικά ελαστικά IBM PC συμβατό υπολογιστή επιλύεται - ο ελεγκτής USB διαρκεί μόνο μία διακοπή, ανεξάρτητα από τον αριθμό των συσκευών που συνδέονται με το λεωφορείο.

Οι δυνατότητες του σειριακού λεωφορείου USB ακολουθούνται από τα τεχνικά χαρακτηριστικά του:

Ποσοστό ψηφίου σηματοδότησης ταχύτητας υψηλής ανταλλαγής - 12 MB / s

Μέγιστο μήκος καλωδίου για υψηλό μεταβολισμό - 5 μ

Χαμηλή ταχύτητα ανταλλαγής (ρυθμός μικρού μήκους) - 1,5 MB / s

Μέγιστο μήκος καλωδίου για χαμηλό μεταβολισμό - 3 m

Ο μέγιστος αριθμός συνδεδεμένων συσκευών (συμπεριλαμβανομένου του πολλαπλασιαστή) είναι 127.

Είναι δυνατή η σύνδεση συσκευών με διαφορετικές συναλλαγματικές ισοτιμίες

Δεν χρειάζεται να εγκαταστήσετε πρόσθετα στοιχεία όπως τερματιστές για SCSI

Τάση τροφοδοσίας για περιφερειακές συσκευές - 5 V

Μέγιστη κατανάλωση ρεύματος σε μία συσκευή - 500 mA.

Επομένως, συνιστάται να συνδεθείτε με USB σε ουσιαστικά οποιεσδήποτε περιφερειακές συσκευές, εκτός από ψηφιακές βιντεοκάμερες και σκληρούς δίσκους υψηλής ταχύτητας. Ο σχεδιασμός των συνδετήρων για USB έχει σχεδιαστεί για πολλαπλές κοινές / διαμεσολαβήσεις.

Η δυνατότητα χρήσης μόνο δύο ταχυτήτων της ανταλλαγής δεδομένων περιορίζει τη χρήση του ελαστικού, αλλά μειώνει σημαντικά τον αριθμό των γραμμών διασύνδεσης και απλοποιεί την εφαρμογή υλικού.

Η ισχύς απευθείας από το USB είναι δυνατή μόνο για συσκευές με χαμηλή κατανάλωση, όπως πληκτρολόγια, ποντίκια, joysticks κ.λπ.

Τα σήματα USB μεταδίδονται σε ένα καλώδιο 4 καλωδίων.

Το καλώδιο για την υποστήριξη της πλήρους ταχύτητας ελαστικών (πλήρης ταχύτητα) εκτελείται ως ένα στριμμένο ζεύγος, προστατεύεται από την οθόνη και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να λειτουργήσει στην ελάχιστη λειτουργία ταχύτητας (χαμηλή ταχύτητα). Το καλώδιο για λειτουργία μόνο με την ελάχιστη ταχύτητα (για παράδειγμα, για τη σύνδεση του ποντικιού) μπορεί να είναι οποιοδήποτε και χωρίς unshielded.

Το σύστημα USB χωρίζεται σε τρία επίπεδα με ορισμένους κανόνες αλληλεπίδρασης. Η συσκευή USB περιέχει ένα τμήμα διασύνδεσης, μέρος της συσκευής και το λειτουργικό τμήμα. Ο κεντρικός υπολογιστής χωρίζεται επίσης σε τρία μέρη - διασύνδεση, συστηματικές και συσκευές. Κάθε μέρος συναντά μόνο για ένα συγκεκριμένο εύρος εργασιών, λογικής και πραγματικής αλληλεπίδρασης μεταξύ τους απεικονίζει το ΣΧ. 69.

Η υπό εξέταση δομή περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία:

Η φυσική συσκευή USB είναι μια συσκευή στο λεωφορείο που εκτελεί τις λειτουργίες ενδιαφέροντος για τον τελικό χρήστη.

Το λογισμικό SW - λογισμικό που αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη συσκευή που εκτελείται στον κεντρικό υπολογιστή. Μπορεί να αποτελέσει αναπόσπαστο μέρος του λειτουργικού συστήματος ή ενός ειδικού προϊόντος.

Σύστημα USB SW - Υποστήριξη συστήματος USB, ανεξάρτητα από συγκεκριμένες συσκευές και λογισμικό πελάτη.

Ελεγκτής υποδοχής USB - υλικό και λογισμικό για τη σύνδεση συσκευών USB σε έναν κεντρικό υπολογιστή.

Σύκο. 69 αλληλεπίδραση συστατικών USB

Φυσική διεπαφή

Τα σήματα πληροφοριών και η τάση τροφοδοσίας 5V μεταδίδονται σε ένα καλώδιο τεσσάρων καλωδίων. Χρησιμοποιείται μια διαφορική μέθοδος για τη μετάδοση σημάτων D + και D για δύο καλώδια. Τα επίπεδα σήματος πομπού σε στατική λειτουργία πρέπει να είναι κάτω από 0,3 V (χαμηλά) ή πάνω από 2,8 V (υψηλού επιπέδου). Οι δέκτες αντιστέκονται στην τάση εισόδου εντός - 0,5 ... + 3,8 V. Οι πομποί θα πρέπει να είναι σε θέση να μεταβούν σε κατάσταση υψηλής αντίσκησης για αμφίδρομη μετάδοση μισής διπλής διπλής όψης σε ένα ζεύγος καλωδίων.

Η μετάδοση σε δύο καλώδια σε USB δεν περιορίζεται σε διαφορικά σήματα. Εκτός από τον διαφορικό δέκτη, κάθε συσκευή έχει γραμμικούς δέκτες σήματος D + και D- και οι πομποί αυτών των γραμμών διαχειρίζονται ξεχωριστά. Αυτό σας επιτρέπει να διακρίνετε περισσότερες από δύο καθεστώτες της γραμμής που χρησιμοποιείται για τη διοργάνωση διεπαφής υλικού. Οι καταστάσεις της δυσφορίας και του διαφοράς καθορίζονται από τη δυναμική διαφορά στις γραμμές D + και D - περισσότερα από 200 MV, υπό την προϋπόθεση ότι σε ένα από αυτά, το δυναμικό πάνω από το όριο ενεργοποίησης VSE. Μια κατάσταση στην οποία και στις δύο εισόδους D + και D- είναι ότι υπάρχει χαμηλό επίπεδο, που ονομάζεται γραμμικό μηδέν (SEO - μονό άκρο μηδέν). Η διεπαφή καθορίζει τα ακόλουθα κράτη:

Κατάσταση δεδομένων και δεδομένα στην κατάσταση - η κατάσταση του μεταδιδόμενου bit (ή απλά J και K) προσδιορίζονται μέσω της κατάστασης του Dibo και Diff1.

Αδράνεια - Παύση στο λεωφορείο.

Συνέχιση της κατάστασης - "αφύπνιση" σήμα για την έξοδο της συσκευής από τη λειτουργία "Sleep".

Η έναρξη του πακέτου (SOP) είναι η αρχή της συσκευασίας (μετάβαση από την κατάσταση αδράνειας στο K).

Το τέλος του πακέτου (EOP) είναι το τέλος της συσκευασίας.

Αποσυνδέστε - η συσκευή είναι απενεργοποιημένη από τη θύρα.

Σύνδεση - Η συσκευή είναι συνδεδεμένη στη θύρα.

Επαναφορά - Επαναφορά συσκευής.

Τα κράτη προσδιορίζονται με συνδυασμούς διαφορικών και γραμμικών σημάτων. Για πλήρεις και χαμηλές ταχύτητες των καταστάσεων Dibo και Diff1 έχουν την αντίθετη ανάθεση. Κατά την αποκωδικοποίηση των κρατών αποσύνδεσης, σύνδεσης και επαναφοράς, λαμβάνεται υπόψη ο χρόνος εύρεσης γραμμών (πάνω από 2,5 ms) σε ορισμένες καταστάσεις.

Το ελαστικό έχει δύο τρόπους μετάδοσης. Ο συνολικός ρυθμός μετάδοσης των σημάτων USB είναι 12 Mbps, χαμηλά - 1,5 Mbps. Για πλήρη ταχύτητα, ένα θωρακισμένο περιστρεφόμενο ζεύγος χρησιμοποιείται με μια αντίσταση 90 ωμ και το μήκος του τμήματος σε 5 μέτρα, για ένα χαμηλό-αράστινο καλώδιο απρόσκοπτης μέχρι 3 m.

Τα σήματα συγχρονισμού κωδικοποιούνται μαζί με τη μέθοδο NRZI (μη επιστροφή στο μηδέν αναστροφή), η λειτουργία του απεικονίζει το ΣΧ. 72. Κάθε συσκευασία προηγείται από ένα πεδίο συγχρονισμού συγχρονισμού που επιτρέπει στον δέκτη να συντονίζει στη συχνότητα του πομπού.

Το καλώδιο διαθέτει επίσης γραμμές VBUS και GND για τη μετάδοση της τάσης τροφοδοσίας 5 σε συσκευές. Η διατομή αγωγού επιλέγεται σύμφωνα με το μήκος του τμήματος για να παρέχει ένα εγγυημένο επίπεδο σήματος και τάση τροφοδοσίας.

Σύκο. 70 Σύνδεση συσκευής πλήρους ταχύτητας

Σύκο. 71 Σύνδεση συσκευής χαμηλής ταχύτητας

Σύκο. 72. Στοιχεία κωδικοποίησης σύμφωνα με τη μέθοδο NRZI

Το πρότυπο ορίζει δύο τύπους συνδετήρων (Πίνακας 7 και Εικ. 73).

Πίνακας 7.

Οι συνδετήρες "Α" χρησιμοποιούνται για να συνδεθούν με τους κόμβους (ανάντη υποδοχή). Τα βύσματα εγκαθίστανται σε καλώδια που δεν αποσυνδέονται από συσκευές (για παράδειγμα, πληκτρολόγιο, ποντίκι κ.λπ.). Οι φωλιές εγκαθίστανται σε κλίβους προς τα κάτω (μεταγενέστερα λιμάνια).

Οι συνδετήρες "Β" (κατάντη συνδετήρα) είναι εγκατεστημένες σε συσκευές από τις οποίες το καλώδιο σύνδεσης μπορεί να αποσυνδεθεί (εκτυπωτές και σαρωτές). Η απόκριση (πιρούνι) εγκαθίσταται στο καλώδιο σύνδεσης, το αντίθετο άκρο του οποίου έχει ένα βύσμα τύπου "Α".

Οι συνδέσεις τύπου "Α" και "Β" διαφέρουν μηχανικά (Σχήμα 73), η οποία εξαλείφει τις μη αποδεκτές συνδέσεις βρόχου των θυρών του διανομέων. Οι υποδοχές τεσσάρων επαφών διαθέτουν κλειδιά που αποκλείουν εσφαλμένη σύνδεση. Ο σχεδιασμός του συνδετήρα παρέχει μια μεταγενέστερη σύνδεση και την πρόωρη αποσύνδεση κυκλωμάτων σηματοδότησης σε σύγκριση με την τροφοδοσία. Για να αναγνωρίσετε τη υποδοχή USB στην περίπτωση της συσκευής, ο τυπικός συμβολικός χαρακτηρισμός έχει οριστεί.

Σύκο. 73. Υποδοχές USB: Α - τύπος "Α", B - τύπου "σε", σε - συμβολική ονομασία

Μοντέλο μεταφοράς δεδομένων

Κάθε συσκευή USB είναι ένα σύνολο ανεξάρτητων τελικών σημείων (τελικό σημείο), με το οποίο ο ελεγκτής κεντρικού υπολογιστή ανταλλάσσει πληροφορίες. Τα τελικά σημεία περιγράφονται από τις ακόλουθες παραμέτρους:

Απαιτείται συχνότητα πρόσβασης στις καθυστερήσεις διαύλου και έγκυρου συντήρησης.

Απαιτούμενο εύρος ζώνης καναλιού.

Αριθμός σημείου.

Απαιτήσεις επεξεργασίας σφαλμάτων.

Μέγιστα μεγέθη μεταδιδόμενων και ληφθέντων συσκευασιών.

Τύπος κοινής χρήσης;

Την κατεύθυνση της ανταλλαγής (για ανταλλαγές στερεών και isochronny).

Κάθε συσκευή έχει αναγκαστικά ένα πεπερασμένο σημείο με τον αριθμό 0 που χρησιμοποιείται για την προετοιμασία, το συνολικό έλεγχο και μια έρευνα της κατάστασής του. Αυτό το σημείο ρυθμίζεται πάντα όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη και συνδέει τη συσκευή στο δίαυλο. Υποστηρίζει τον τύπο διαχείρισης "Διαχείριση".

Εκτός από το μηδενικό σημείο, η λειτουργία συσκευής μπορεί να έχει πρόσθετα σημεία που εφαρμόζουν χρήσιμες ανταλλαγές δεδομένων. Οι συσκευές χαμηλής ταχύτητας μπορούν να έχουν έως και δύο επιπλέον σημεία, πλήρη ταχύτητα έως 16 σημεία εισόδου και 16 σημεία εξόδου (περιορισμό πρωτοκόλλου). Τα σημεία δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν προτού να διαμορφωθούν (δημιουργώντας ένα κανάλι που συμφωνήθηκε μαζί τους).

Το κανάλι (σωλήνας) στο USB ονομάζεται μοντέλο μεταφοράς δεδομένων μεταξύ του ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή και του τελικού σημείου (τελικό σημείο) της πίστωσης. Υπάρχουν δύο τύποι καναλιών: ροές (ροή) και επικοινωνία (μήνυμα). Η ροή παραδίδει δεδομένα από το ένα άκρο του καναλιού στο άλλο, είναι πάντα μονοκατοικία. Ο ίδιος αριθμός τελικού σημείου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δύο κανάλια ροής - είσοδος και έξοδο. Το ρεύμα μπορεί να εφαρμόσει τους ακόλουθους τύπους ανταλλαγής: στερεά, ισοχρωματικά και διακόψιμα. Η παράδοση πάνε πάντα στην τάξη "πρώτα εισήλθε - πρώτα βγήκε" (FIFO). Από την άποψη της USB, τα δεδομένα ροής είναι αδόμητα. Τα μηνύματα έχουν μορφή που ορίζεται από τις προδιαγραφές USB. Ο οικοδεσπότης στέλνει ένα αίτημα στο τελικό σημείο, μετά το οποίο μεταδίδεται (αποδεκτό) το πακέτο μηνυμάτων, ακολουθούμενο από ένα πακέτο με την κατάσταση του τελικού σημείου. Το επόμενο μήνυμα δεν μπορεί να αποσταλεί κανονικά πριν την επεξεργασία του προηγούμενου, αλλά κατά την επεξεργασία σφαλμάτων, τα αδημοσίευτα μηνύματα επαναφέρονται. Τα μηνύματα διπλής όψης απευθύνονται στο ίδιο τελικό σημείο. Για να παραδώσει μηνύματα, χρησιμοποιείται μόνο η ανταλλαγή τύπου "διαχείριση".

Τα κανάλια που αντιστοιχούν στο τελικό σημείο (εύρος ζώνης, τύπος υπηρεσίας, μέγεθος ρυθμιστικού διαλύματος κ.λπ. σχετίζονται με τα κανάλια. Τα κανάλια οργανώνονται κατά τη διαμόρφωση των συσκευών USB. Για κάθε συσκευή ενεργοποιήθηκε, υπάρχει ένα κανάλι ανταλλαγής μηνυμάτων (σωλήνας ελέγχου 0), ο οποίος μεταδίδεται σε πληροφορίες διαμόρφωσης, ελέγχου και κατάστασης.

Τύποι μεταφοράς δεδομένων

Το USB υποστηρίζει τόσο τις τροποποιήσεις της μονοκατευθυνόμενης όσο και της αμφίδρομης επικοινωνίας. Η μεταφορά δεδομένων γίνεται μεταξύ του κεντρικού υπολογιστή και του τελικού σημείου της συσκευής. Η συσκευή μπορεί να έχει αρκετά τελικά σημεία, η επικοινωνία με καθένα από αυτά (κανάλι) έχει ρυθμιστεί ανεξάρτητα.

Η αρχιτεκτονική USB παραδέχεται τέσσερις βασικούς τύπους δεδομένων:

Μεταφορές ελέγχου που χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση κατά τη σύνδεση και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας για τη διαχείριση συσκευών. Το πρωτόκολλο παρέχει εγγυημένη παράδοση δεδομένων. Το πεδίο δεδομένων του αγροτεμαχίου ελέγχου δεν υπερβαίνει τα 64 bytes σε πλήρη ταχύτητα και 8 bytes σε χαμηλή.

Πλήρεις μεταδόσεις (μεταφορές χύδην δεδομένων) σχετικά μεγάλες συσκευασίες χωρίς σκληρές απαιτήσεις για χρόνο παράδοσης. Οι μεταδόσεις καταλαμβάνουν ολόκληρη την κατανομή των ελεύθερων ελαστικών. Τα πακέτα έχουν ένα πεδίο δεδομένων μεγέθους 8, 16, 32 ή 64 bytes. Η προτεραιότητα αυτών των εργαλείων είναι η χαμηλότερη, μπορούν να ανασταλούν με μεγάλη φόρτωση λεωφορείων. Επιτρέπεται μόνο σε πλήρη ρυθμό μετάδοσης.

Η διακοπή (διακοπή) είναι σύντομη (έως και 64 bytes σε πλήρη ταχύτητα, έως και 8 byte σε χαμηλό) τύπου μετάδοσης των εισαγόμενων χαρακτήρων ή συντεταγμένων. Οι διακοπές έχουν έναν αυθόρμητο χαρακτήρα και πρέπει να εξυπηρετούνται ότι δεν είναι πιο αργά από ότι απαιτείται η συσκευή. Το χρονικό όριο υπηρεσίας ορίζεται στην περιοχή των 1-255 ms για πλήρη ταχύτητα και 10-255 ms - για χαμηλά.

Isochouse μεταφορές (ισοχρονικές μεταφορές) - Συνεχείς μεταδόσεις σε πραγματικό χρόνο, που καταλαμβάνουν ένα προηγουμένως συμφωνημένο τμήμα του εύρους ζώνης του ελαστικού και έχει καθορισμένη καθυστέρηση παράδοσης. Σε περίπτωση ανίχνευσης σφαλμάτων, τα ισοχρωμαειδή δεδομένα μεταδίδονται χωρίς επανάληψη - αγνοούνται άκυρες συσκευασίες. Παράδειγμα - Ψηφιακή μετάδοση φωνής. Η απόδοση καθορίζεται από τις απαιτήσεις για την ποιότητα της μετάδοσης και η καθυστέρηση παράδοσης μπορεί να είναι κρίσιμη, για παράδειγμα, κατά την εφαρμογή της τηλεδιάσκεψης.

Το εύρος ζώνης λεωφορείου χωρίζεται μεταξύ όλων των εγκατεστημένων καναλιών. Η επιλεγμένη ράβδος στερεώνεται από το κανάλι και εάν η ρύθμιση ενός νέου καναλιού απαιτεί μια τέτοια ζώνη που δεν ταιριάζει στην ήδη υπάρχουσα κατανομή, το κανάλι για την επιλογή του καναλιού απορρίπτεται.

Η αρχιτεκτονική της χρήσης παρέχει την εσωτερική μνήμη όλων των συσκευών και το μεγαλύτερο εύρος ζώνης απαιτεί μια συσκευή, όσο περισσότερο πρέπει να είναι το ρυθμιστικό του. Το USB θα πρέπει να παρέχει μια ανταλλαγή σε μια τέτοια ταχύτητα, έτσι ώστε η καθυστέρηση δεδομένων στη συσκευή που προκαλείται από τη ρύθμιση δεν έχει υπερβεί πολλά χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Οι ισοχρονικές μεταδόσεις ταξινομούνται σύμφωνα με τη μέθοδο συγχρονισμού τελικών σημείων - πηγών ή παραληπτών δεδομένων - με το σύστημα: να διακρίνουν τις ασύγχρονες, σύγχρονες και προσαρμοστικές τάξεις συσκευών, το καθένα από τα οποία αντιστοιχεί στον τύπο του καναλιού USB.

Πρωτόκολλο

Όλες οι ανταλλαγές (συναλλαγές) μέσω USB αποτελούνται από τρία πακέτα. Κάθε συναλλαγή προγραμματίζεται και αρχίζει με πρωτοβουλία του ελεγκτή, η οποία στέλνει ένα πακέτο-δείκτη (πακέτο διακριτικών). Περιγράφει τον τύπο και την κατεύθυνση της μετάδοσης, τη διεύθυνση της συσκευής USB και τον αριθμό τελικού σημείου. Σε κάθε συναλλαγή, είναι δυνατόν να ανταλλάξετε μόνο μεταξύ της διευθυνόμενης συσκευής (τελικό σημείο) και του ξενιστή. Η συσκευή που απευθύνεται στον δείκτη αναγνωρίζει τη διεύθυνσή του και προετοιμάζεται για ανταλλαγή. Η πηγή δεδομένων (που ορίζεται από τον δείκτη) μεταδίδει ένα πακέτο δεδομένων (ή ειδοποίηση της απουσίας δεδομένων που προορίζονται για τη μετάδοση). Μετά την επιτυχή λήψη του πακέτου, ο δέκτης δεδομένων στέλνει ένα πακέτο επιβεβαίωσης (πακέτο χειραψίας).

Ο σχεδιασμός συναλλαγών παρέχει κανάλια ροής. Στο επίπεδο υλικού, χρησιμοποιώντας μια συναλλακτική ανεπάρκεια (Nack) με μια μη έγκυρη ένταση μετάδοσης εμποδίζει τα buffer από υπερχείλιση από πάνω και κάτω. Οι απορριφθέντες δείκτες συναλλαγών μεταδίδονται εκ νέου στο χρόνο ελεύθερο για το ελαστικό. Η διαχείριση ροής σάς επιτρέπει να σχεδιάζετε ευέλικτα τη συντήρηση ταυτόχρονων ετερογενών ροών δεδομένων.

Η αντίσταση σφάλματος εξασφαλίζει τις ακόλουθες ιδιότητες USB:

Τα σήματα υψηλής ποιότητας που επιτεύχθηκαν λόγω διαφορικών δέκτη / πομπών και θωρακισμένων καλωδίων.

Προστασία πεδίων ελέγχου και κωδικών CRC δεδομένων.

Ανίχνευση συσκευών σύνδεσης και απενεργοποίησης και διαμόρφωσης πόρων στο επίπεδο του συστήματος.

Αυτοκόλλητο πρωτόκολλο με χρονικό όριο κατά την απώλεια πακέτων.

Έλεγχος ροής για να εξασφαλίσετε ισοχρονισμό και ρυθμιστικά ρυθμιστικά υλικού ελέγχου.

Ανεξαρτησία των λειτουργιών από ανεπιτυχείς ανταλλαγές με άλλες λειτουργίες.

Για την ανίχνευση σφαλμάτων μετάδοσης, κάθε συσκευασία διαθέτει πεδία ελέγχου CRC που σας επιτρέπουν να ανιχνεύσετε όλα τα σφάλματα ενός και διπλού δυαδικού ψηφίου. Ανίχνευση σφαλμάτων μετάδοσης υλικού και ο ελεγκτής παράγει αυτόματα μια προσπάθεια μεταφοράς τριών φορές. Εάν οι επαναλήψεις είναι ανεπιτυχείς, το μήνυμα σφάλματος διαβιβάζεται στο λογισμικό πελάτη.

Μορφές συσκευασίας

Τα bytes μεταδίδονται μέσω της σειράς λεωφορείων, ξεκινώντας από το νεότερο κομμάτι. Όλα τα αγροτεμάχια οργανώνονται σε συσκευασίες. Κάθε συσκευασία αρχίζει με το πεδίο συγχρονισμού συγχρονισμού, το οποίο αντιπροσωπεύεται από την κρατική ακολουθία KJKJKJKK (κωδικοποιείται από το NRZI), στη συνέχεια μετά την κατάσταση αδράνειας. Τα τελευταία δύο δυαδικά ψηφία (CC) είναι ο δείκτης εκκίνησης της συσκευασίας SOP που χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό του πρώτου bit του αναγνωριστικού πακέτου PID. Το αναγνωριστικό συσκευασίας είναι ένα πεδίο PID 4-bit που προσδιορίζει τον τύπο της συσκευασίας (Πίνακας 8), ακολουθούμενη από τα ίδια 4 bits, αλλά ανεστραμμένα.

Στο Packets Setup και OUT, τα παρακάτω είναι τα παρακάτω πεδία διεύθυνσης: η διεύθυνση 7-bit της λειτουργίας και η διεύθυνση 4-bit του τελικού σημείου. Σας επιτρέπουν να αντιμετωπίσετε έως και 127 λειτουργίες USB (μηδενική διεύθυνση χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση) και 16 τελικά σημεία σε κάθε λειτουργία.

Στο πακέτο SOF υπάρχει ένα πεδίο αριθμού πλαισίου 11 bit (πεδίο αριθμού πλαισίου), με συνέπεια (κυκλικά) για το επόμενο πλαίσιο.

Το πεδίο δεδομένων μπορεί να είναι μεγέθους από 0 έως 1023 ακέραινα bytes. Το μέγεθος του πεδίου εξαρτάται από τον τύπο της μετάδοσης και είναι συνεπές όταν το κανάλι είναι εγκατεστημένο.

Το πεδίο SCC-Cola υπάρχει σε όλους τους δείκτες και τα πακέτα δεδομένων, προστατεύει όλα τα πεδία πακέτων, εξαιρουμένου του PID. CRC για δείκτες (5 bits) και τα δεδομένα (11 bits) υπολογίζονται χρησιμοποιώντας διαφορετικούς τύπους.

Πίνακας 8.

			Περιεχόμενο και σκοπό
			Λειτουργία διεύθυνσης και αριθμός τελικού σημείου - Δείκτης συναλλαγής συναλλαγών
			Λειτουργία διεύθυνσης και αριθμός τελικού σημείου - δείκτης συναλλαγών υποδοχής
			Πλαίσιο εκκίνησης δείκτη
			Η διεύθυνση της λειτουργίας και ο αριθμός τελικού σημείου είναι ένας δείκτης συναλλαγών με ένα σημείο ελέγχου
			Πακέτα δεδομένων με ακόμη και περιττό PID εναλλακτικό στην ακριβή αναγνώριση επιβεβαίωσης
			Επιβεβαίωση συσκευασίας σφάλματος
			Ο δέκτης απέτυχε να αποδεχθεί ή ο πομπός απέτυχε να μεταφέρει τα δεδομένα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ροής δεδομένων (απροσετοιμασία). Στις συναλλαγές των διακοπών είναι ένα σημάδι της έλλειψης διακοπών μη ακρόασης
			Το τελικό σημείο απαιτεί παρέμβαση υποδοχής
			Προοίμιο μετάδοσης χαμηλής ταχύτητας

Κάθε συναλλαγή ξεκινάει από τον ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή με το δέμα του δείκτη και συμπληρώνεται με το πακέτο επιβεβαίωσης. Η αλληλουχία των πακέτων σε συναλλαγές απεικονίζει το ΣΧ. 7.7.

Ο ελεγκτής υποδοχής διοργανώνει ανταλλαγές με συσκευές σύμφωνα με το σχέδιο κατανομής των πόρων του. Ο ελεγκτής είναι κυκλικά (με περίοδο 1 ms) πλαίσια πλαισίων (πλαίσια) στα οποία στοιβάζονται όλες οι προγραμματισμένες συναλλαγές. Κάθε πλαίσιο ξεκινά με την αποστολή του δείκτη SOF (έναρξη πλαισίου), το οποίο είναι ένα συγχρονισμένο σήμα για όλες τις συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των κόμβων. Στο τέλος κάθε πλαισίου, το χρονικό διάστημα EOF (τέλος πλαισίου) επισημαίνεται, κατά την οποία οι κόμβοι απαγορεύουν τη μετάδοση προς τον ελεγκτή. Κάθε πλαίσιο έχει τον δικό του αριθμό. Ο ελεγκτής κεντρικού υπολογιστή λειτουργεί ένα μετρητή 32-bit, αλλά στον δείκτη SOF περνά μόνο 11 bits. Ο αριθμός πλαισίου αυξάνεται (κυκλικά) κατά τη διάρκεια του ΕΟΦ. Ο κεντρικός υπολογιστής σχεδιάζει να φορτώσει τα πλαίσια έτσι ώστε να έχουν πάντα ένα μέρος για έλεγχο και διακόψει τις συναλλαγές. Τα ελεύθερα χρονικά πλαίσια μπορούν να γεμιστούν με στερεές μεταδόσεις (μεταφορά χύδην).

Εργασία για την εκτέλεση εργασίας

1. Περιγράψτε τις λειτουργίες διαχείρισης λεωφορείων και θυρών

α) Ο σχηματισμός της διεύθυνσης θύρας

β) Οργάνωση του διαμέσου του καναλιού στη διεπαφή συστήματος για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ της θύρας της συσκευής I / O και του MP.

2. Η δομή της μνήμης μικροεπεξεργαστών.

3. Σειριακό λεωφορείο USB. Τρόποι μεταφοράς δεδομένων.

4. Chipset. Το διορισμό του. Διάγραμμα chipset.

5. Μικροεπεξεργαστή μνήμη. Μητρώα και το διορισμό τους.

6. Τυπικές διεπαφές και μορφές μεταφοράς δεδομένων.

7. Φέρτε τα συστήματα για τη σύνδεση μόντεμ, εκτυπωτές, plotters στη θύρα COM.

8. Σχεδιάστε ένα σχέδιο για την αλληλεπίδραση των εξαρτημάτων \\ USB.

Το USB παρέχει ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ κεντρικού υπολογιστή και πολλαπλών περιφερειακών συσκευών (PU). Σύμφωνα με τις προδιαγραφές USB, οι συσκευές, οι συσκευές μπορεί να είναι κόμβοι, λειτουργίες ή συνδυασμός αυτών. Η συσκευή HUB (πλήμνη) παρέχει μόνο πρόσθετα σημεία συνδεσιμότητας στο λεωφορείο. Η συσκευή USB (λειτουργία) παρέχει ένα σύστημα για πρόσθετη λειτουργικότητα, όπως η σύνδεση με ISDN, ψηφιακό joystick, ακουστικά ηχεία με ψηφιακή διασύνδεση κλπ. Συνδυασμένη συσκευή (σύνθετη συσκευή), που περιέχει διάφορες λειτουργίες, εμφανίζεται ως πλήθος με λίγα συνδεδεμένα συσκευές πληροφορικής. Η συσκευή USB πρέπει να διαθέτει διεπαφή USB που παρέχει πλήρη υποστήριξη USB, εκτελώντας τυπικές λειτουργίες (διαμόρφωση και επαναφορά) και παρέχοντας πληροφορίες που περιγράφουν τη συσκευή. Η λειτουργία ολόκληρου του συστήματος USB ελέγχει τον ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή (ελεγκτής κεντρικού υπολογιστή), ο οποίος είναι ένας υπολογιστής ξενιστής λογισμικού και υλικού. Το λεωφορείο σας επιτρέπει να συνδεθείτε, να διαμορφώσετε, να χρησιμοποιήσετε και να αποσυνδέσετε τις συσκευές ενώ τα έργα του ξενιστή και τις ίδιες τις συσκευές. Το λεωφορείο USB είναι ένα hostsentrice: η μόνη κορυφαία συσκευή που ελέγχει την ανταλλαγή είναι ένας κεντρικός υπολογιστής και όλες οι περιφερειακές συσκευές που συνδέονται με αυτό οδηγούνται εξαιρετικά. Η φυσική τοπολογία του λεωφορείου USB είναι ένα αστέρι πολλαπλών επιπέδων. Η κορυφή του είναι ένας ελεγκτής κεντρικού υπολογιστή, σε συνδυασμό με ένα ριζικό πλήμνη (ρίζα ρίζας), κατά κανόνα, διπλή θύρα. Η πλήμνη είναι μια συσκευή διαχωριστή, μπορεί να είναι μια πηγή ισχύος για συσκευές συνδεδεμένες σε αυτό. Κάθε θύρα του πλήμνου μπορεί να συνδέει απευθείας την περιφερειακή συσκευή ή τον ενδιάμεσο κόμβο. Το ελαστικό παραδέχεται έως και 5 επίπεδα διανομής κόμβων (χωρίς ρίζα). Δεδομένου ότι οι συνδυασμένες συσκευές μέσα στον εαυτό τους περιέχουν ένα κόμβο, οι συνδέσεις τους με τον κόμβο της 6ης βαθμίδας είναι ήδη απαράδεκτες. Κάθε ενδιάμεσο πλήμνη έχει αρκετές μεταγενέστερες θύρες για τη σύνδεση περιφερειακών συσκευών (ή υποκείμενο πλήμνες) και μία ανάντη (ανάντη) θύρα για τη σύνδεση με το ρίζα ρίζας ή προς τα κάτω θύρα σε υψηλότερο πλήμνο. Η λογική τοπολογία του USB είναι μια αυθαιρεσία του Star: Για τους οικοδεσπότες του HUB, δημιουργήστε μια ψευδαίσθηση της άμεσης σύνδεσης κάθε συσκευής. Σε αντίθεση με τα ελαστικά επέκτασης (ISA, PCI, PC Card), όπου το πρόγραμμα αλληλεπιδρά με συσκευές με κλήσεις σε φυσικά κύτταρα μνήμης, θύρες I / O, διακόπτει και κανάλια DMA, η αλληλεπίδραση των εφαρμογών με συσκευές USB πραγματοποιείται μόνο μέσω της διασύνδεσης λογισμικού. Αυτή η διεπαφή που παρέχει την ανεξαρτησία των αναφορών σε συσκευές παρέχεται από το σύστημα USB για τον ελεγκτή USB.

Σε αντίθεση με τα δυσκίνητα ακριβά βρόχους παράλληλα ελαστικά σε ένα και ειδικά τα ελαστικά SCSI με την ποικιλομορφία των συνδετήρων της και την πολυπλοκότητα των κανόνων σύνδεσης, η καλωδιακή καλλιέργεια USB είναι απλή και κομψή. Το καλώδιο USB περιέχει ένα θωρακισμένο στριμμένο ζεύγος με αντίσταση 90 Ohm για κυκλώματα σηματοδότησης και ένα μη κατεύθυνση τροφοδοτικού (+5 V), επιτρέπεται το μήκος του τμήματος - έως 5 m. Για χαμηλή ταχύτητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το Unite Unshield έως 3 μ. (Είναι φθηνότερο). Το σύστημα καλωδίων USB και το Σύνδεσμο δεν καθιστούν δυνατή την αντίθεση όταν οι συσκευές είναι συνδεδεμένες (Εικ. 13.1, Α και Β). Για να αναγνωρίσετε την υποδοχή USB στην περίπτωση της συσκευής, τοποθετείται μια τυποποιημένη συμβολική ονομασία (Εικ. 13.1, B). Οι υποδοχές τύπου "Α" εγκαθίστανται μόνο στις μεταγενέστερες θύρες των κόμβων, τα βύσματα του τύπου "Α" - στα κορδόνια των περιφερειακών συσκευών ή των ανερχόμενων θυρών των κόμβων. Οι υποδοχές και τα βύσματα του τύπου "Β" χρησιμοποιούνται μόνο για τα καλώδια που αποσυνδέονται από περιφερειακές συσκευές και ανάντη θύρες κόμβων (από "μικρές" συσκευές - ποντίκια, πληκτρολόγια, κλπ. Καλώδια, κατά κανόνα, δεν αποσυνδέονται). Εκτός από τους τυποποιημένους συνδέσμους που φαίνονται στο σχήμα 19, χρησιμοποιούνται επίσης μινιατούρες επιλογές (Εικ. 20, B, G, D). Οι Habs και οι συσκευές παρέχουν τη δυνατότητα "Hot" Connection και Shutdown. Για αυτό, οι σύνδεσμοι παρέχουν μια προηγούμενη σύνδεση και στη συνέχεια αποσυνδέοντας τα κυκλώματα τροφοδοσίας σε σχέση με το σήμα, επιπλέον, παρέχεται το πρωτόκολλο συναγερμού συσκευής σύνδεσης και απενεργοποίησης. Η ανάθεση των συμπερασμάτων των συνδετήρων USB δίδεται στον πίνακα. 9, η αρίθμηση επαφών παρουσιάζεται στο ΣΧ. 20. Όλα τα καλώδια USB "Straight" - οι αλυσίδες συνδέσεων συνδέονται σε αυτά.

Σύκο. 19. Συνδέσεις USB: Τύπος τύπου A ", τύπου Β - τύπου B", σε - συμβολική ονομασία

Σύκο. 20. Υποδοχές USB: Τύπος "A", B - Τύπος "B" πρότυπο, σε, G, D - Μινιατούρα τύπου "B"

Πίνακας 9. Αντιστοίχιση υποδοχής σύνδεσης USB

Το ελαστικό χρησιμοποιεί μια μέθοδο διαφοροποίησης για τη μετάδοση σημάτων D + και D- σε δύο καλώδια. Η ταχύτητα της συσκευής που είναι συνδεδεμένη σε μια συγκεκριμένη θύρα προσδιορίζεται με ένα διανομέα κατά μήκος των επιπέδων σήματος στις γραμμές D + και D- μετατοπίζεται με αντιστάσεις φορτίου πομποδέκτες: συσκευές χαμηλής ταχύτητας "σφίξτε" σε υψηλό επίπεδο γραμμής d-line, με πλήρες - D +. Η σύνδεση της συσκευής HS προσδιορίζεται στο στάδιο ανταλλαγής πληροφοριών διαμόρφωσης - φυσικά κατά την πρώτη φορά που το HS πρέπει να συνδεθεί ως FS. Η μετάδοση σε δύο καλώδια σε USB δεν περιορίζεται σε διαφορικά σήματα. Εκτός από τον διαφορικό δέκτη, κάθε συσκευή έχει γραμμικούς δέκτες σήματος D + και D- και αυτοί οι πίνητοι γραμμών διαχειρίζονται ξεχωριστά. Αυτό σας επιτρέπει να διακρίνετε περισσότερες από δύο καθεστώτες της γραμμής που χρησιμοποιείται για τη διοργάνωση διεπαφής υλικού.

Η εισαγωγή υψηλής ταχύτητας (480 Mbps - μόλις 2 φορές πιο αργά από το gigabit ethernet) απαιτεί προσεκτικό συντονισμό των γραμμών πομποδέκτη και επικοινωνίας. Σε αυτή την ταχύτητα, μόνο ένα καλώδιο με θωρακισμένο ζεύγος στριμμένα για γραμμές σήματος μπορεί να λειτουργήσει. Για υψηλή ταχύτητα, το υλικό USB πρέπει να διαθέτει πρόσθετους ειδικούς πομποδέκτες. Σε αντίθεση με τις πιθανές γεννήτριες για τους τρόπους FS και LS, οι πομποί HS είναι οι τρέχουσες πηγές επικεντρώνονται στην παρουσία αντιστάσεων τερματισμού και στις δύο γραμμές σήματος.

Ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων (LS, FS ή HS) επιλέγεται από τον περιφερειακό προγραμματιστή σύμφωνα με τις ανάγκες αυτής της συσκευής. Η εφαρμογή χαμηλών ταχυτήτων για τη συσκευή είναι κάπως φθηνότερη (οι πομποδέκτες είναι ευκολότερο και το καλώδιο LS μπορεί να είναι και ένα μη κατ 'αποκοπή επεμβατικό ζεύγος). Εάν στην "παλιά" συσκευή USB, χωρίς να σκέφτεστε, συνδεθείτε σε οποιαδήποτε ελεύθερη θύρα οποιουδήποτε διανομέα, στη συνέχεια στο USB 2.0 παρουσία συσκευών και κόμβων διαφορετικών εκδόσεων εμφανίστηκαν τις δυνατότητες επιλογής μεταξύ βέλτιστων, μη βέλτιστων και μη λειτουργικών διαμορφώσεων.

Οι πλήθος USB 1.1 απαιτούνται για να διατηρούν τις ταχύτητες FS και LS, η ταχύτητα της συσκευής που συνδέεται με την πλήμνη προσδιορίζεται αυτόματα από τη διαφορά στις δυνατότητες των γραμμών σήματος. USB HABS 1.1 Κατά τη μετάδοση πακέτων είναι απλά επαναλήπτες που παρέχουν μια διαφανή σύζευξη της περιφερειακής συσκευής με τον ελεγκτή. Οι μεταδόσεις χαμηλής ταχύτητας καταναλώνονται αρκετά έχασα από το πιθανό εύρος ζώνης λεωφορείου: κατά τη διάρκεια του χρόνου που καταλαμβάνουν ένα ελαστικό, μια συσκευή υψηλής ταχύτητας μπορεί να μεταδώσει δεδομένα 8 φορές περισσότερο. Αλλά για λόγους απλοποίησης και εξαπάτησης ολόκληρου του συστήματος, αυτές οι θυσίες πήγαν και ο προγραμματιστής των σχετικών συναλλαγών του ελεγκτή υποδοχής ακολουθεί την κατανομή της ταινίας μεταξύ διαφορετικών συσκευών.

Στις προδιαγραφές 2.0, η ταχύτητα των 480 MBit / s πρέπει να λαμβάνεται από το ίδιο, αλλά με αυτόν τον λόγο των ποσοστών, οι ανταλλαγές για το FS και το LS θα "τρώνε" ένα πιθανό εύρος ζώνης του ελαστικού χωρίς καμία "ευχαρίστηση" (για τον χρήστη) . Αυτό δεν συμβαίνει, USB 2.0 Hubs αποκτούν τα χαρακτηριστικά των διακόπτες πακέτων. Εάν μια συσκευή υψηλής ταχύτητας (ή παρόμοια πλήμνη) είναι συνδεδεμένη στη θύρα ενός τέτοιου διανομέα, το κόμβο λειτουργεί στη λειτουργία επαναλήπτη και η συναλλαγή με τη συσκευή στο HS παίρνει ολόκληρο το κανάλι στον ελεγκτή ξενιστή ανά πάσα στιγμή. Εάν μια συσκευή ή μία πλήμνη 1.1 είναι συνδεδεμένη στη θύρα usb 2.0 usb, στη συνέχεια από ένα μέρος του καναλιού στον ελεγκτή, το πακέτο περνάει στην ταχύτητα HS, θυμηθείτε στο ρυθμιστικό διάλυμα HUB και η παλιά συσκευή ή το HUBA είναι ήδη σε αυτό "Γενική" ταχύτητα FS ή LS. Στην περίπτωση αυτή, οι λειτουργίες του ελεγκτή και ενός πλήμνου 2.0 (συμπεριλαμβανομένης της ρίζας) είναι περίπλοκες, δεδομένου ότι οι συναλλαγές σε FS και LS είναι διαχωρισμένες και οι συναλλαγές υψηλής ταχύτητας χωρίζονται μεταξύ των τμημάτων τους. Από παλιές (1.1) συσκευές και κόμβοι Όλες αυτές οι λεπτότητες είναι κρυμμένες, οι οποίες παρέχουν συμβατότητα προς τα πίσω. Είναι απολύτως σαφές ότι η συσκευή USB 2.0 θα είναι σε θέση να εφαρμόσει υψηλή ταχύτητα, μόνο αν βρίσκεστε στην πορεία από αυτήν στον ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή (επίσης 2.0) μόνο οι κόμβοι 2.0 θα βρεθούν. Εάν αυτός ο κανόνας σπάσει ανάμεσα σε αυτό και ο ελεγκτής 2.0 θα είναι ένας παλιός διανομέας, τότε η σύνδεση μπορεί να εγκατασταθεί μόνο στη λειτουργία FS. Εάν μια τέτοια συσκευή ταχύτητας και λογισμικό πελάτη ικανοποιεί (για παράδειγμα, για τον εκτυπωτή και το σαρωτή, θα περιγραφεί μόνο σε μεγαλύτερο χρόνο αναμονής χρηστών), η συνδεδεμένη συσκευή θα λειτουργήσει, αλλά ένα μήνυμα σχετικά με τη μη βέλτιστη διαμόρφωση των συνδέσεων θα εμφανίζομαι. Εάν είναι δυνατόν, η (διαμόρφωση) πρέπει να διορθωθεί, το όφελος της εναλλαγής καλωδίων USB μπορεί να εκτελεστεί εν κινήσει. Οι συσκευές και το λογισμικό, το κρίσιμο για το εύρος ζώνης του λεωφορείου, σε λάθος διαμόρφωση θα απορριφθεί και θα απαιτήσει κατηγορηματικά τη μεταγωγή. Εάν ο ελεγκτής υποδοχής είναι παλιός, τότε όλα τα πλεονεκτήματα του USB 2.0 θα είναι απρόσιτα με τον χρήστη. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να αλλάξετε τον ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή (να αλλάξετε τη μητρική πλακέτα ή να αποκτήσετε έναν ελεγκτή κάρτας PCI). Ο ελεγκτής USB 2.0 και οι κόμβοι σας επιτρέπουν να βελτιώσετε το συνολικό εύρος ζώνης του ελαστικού και για παλιές συσκευές. Εάν οι συσκευές FS συνδεθούν σε διάφορες θύρες πλήμνης USB 2.0 (συμπεριλαμβανομένης της ρίζας), στη συνέχεια, το συνολικό εύρος ζώνης του δίαυλου USB θα αυξηθεί σε σύγκριση με 12 Mbps σε όσες πολλές φορές χρησιμοποιούνται οι θύρες πλήμνης υψηλής ταχύτητας.

Το HUB είναι ένα βασικό στοιχείο του συστήματος PNP στην αρχιτεκτονική USB. Ο Hub εκτελεί πολλές λειτουργίες:

• Παρέχει φυσική σύνδεση των συσκευών,

Σχηματίζοντας και αντιλαμβάνεται

• σήματα σύμφωνα με την προδιαγραφή των ελαστικών

κάθε ένα από τα λιμάνια του.

• Ελέγχει την τάση τροφοδοσίας σε

μεταγενέστερες θύρες και την εγκατάσταση ενός τρέχοντος περιορισμού που καταναλώνεται από κάθε λιμένα.

• Παρακολουθεί την κατάσταση των συσκευών που συνδέονται με αυτό,

Ειδοποιώντας τον οικοδεσπότη σχετικά με τις αλλαγές.

• ανιχνεύει σφάλματα στο λεωφορείο, εκτελεί διαδικασίες

Αποκατάσταση και απομονώνει ελαττωματικά τμήματα ελαστικών.

• Παρέχει τη σύνδεση των τμημάτων ελαστικών που λειτουργούν

Διαφορετικές ταχύτητες.

Το HUB παρακολουθεί τα σήματα που παράγονται από συσκευές. Μια ελαττωματική συσκευή δεν μπορεί να "σιωπή" (απώλεια δραστηριότητας) ή, αντίθετα, κάτι "φούσκα" (Babble). Αυτές οι καταστάσεις παρακολουθούν την πλησιέστερη HAM στη συσκευή και θα παρέχουν αύξηση μεταφορών από μια τέτοια συσκευή το αργότερο κατά μήκος του ορίου (μικρο) πλαίσιο. Χάρη στην επαγρύπνηση των κόμβων, αυτές οι καταστάσεις δεν θα επιτρέψουν μια ελαττωματική συσκευή να εμποδίσει ολόκληρο το λεωφορείο.

Κάθε μία από τις μεταγενέστερες θύρες μπορεί να επιτραπεί ή να απαγορευθεί και έχει διαμορφωθεί επίσης σε υψηλό, πλήρες ή περιορισμένο μεταβολισμό. Οι κόμβοι ενδέχεται να έχουν ενδεικτικούς δείκτες των κάτω θυρών, να ελέγχονται αυτόματα (λογική πλήμνης) ή λογισμικό (ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή). Ο δείκτης μπορεί να είναι ένα ζευγάρι LED - πράσινο και κίτρινο (πορτοκαλί) ή ένα LED με μεταβλητό χρώμα. Η κατάσταση του λιμένα έχει ως εξής:

• δεν λάμπει - η θύρα δεν χρησιμοποιείται.
• Πράσινη - Κανονική λειτουργία.
• Κίτρινο - Σφάλμα;
• Πράσινη αναβοσβήνει - το πρόγραμμα απαιτεί προσοχή

Χρήστη (λογισμικό προσοχή);

• Το κίτρινο αναβοσβήνει - το όργανο απαιτεί προσοχή

Χρήστη (προσοχή υλικού).

Αύξουσα (ανάντη) Η θύρα πλήμνης διαμορφώνεται και εμφανίζεται εξωτερικά ως πλήρης ταχύτητα ή υψηλή ταχύτητα (μόνο για USB 2.0). Κατά τη σύνδεση της θύρας HUB USB 2.0 παρέχει τερματισμό σύμφωνα με το σχήμα FS, μεταφράζεται στη λειτουργία HS μόνο από την εντολή του ελεγκτή.

Στο ΣΧ. 13.3 Παραλλαγή των συσκευών σύνδεσης και των κόμβων που δίνεται, όπου η συσκευή υψηλής ταχύτητας USB 2.0 είναι μόνο μια ροή βίντεο τηλεοπτικού σήματος χωρίς συμπίεση. Η σύνδεση ενός εκτυπωτή και ένα σαρωτή USB 1.1 για να διαχωρίσετε τις θύρες HABA 2.0, και ακόμη και η ανταλλαγή αυτών με συσκευές ήχου, τους επιτρέπει να χρησιμοποιούν μια λωρίδα ελαστικών 12 Mbps / το καθένα. Έτσι, από τη συνολική λωρίδα των 480 Mbps στις "παλιές" συσκευές (USB 1.0), κυκλοφορεί 3x12 \u003d 36 Mbps. Στην πραγματικότητα, είναι δυνατό να μιλήσετε περίπου 48 MBIT / S BAND, αφού το πληκτρολόγιο και το ποντίκι συνδέονται με ξεχωριστή θύρα του ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή USB 2.0, αλλά αυτές οι συσκευές είναι "φρυγανίσματος" μόνο ένα μικρό προϊόν από τα 12 MBPs που επισημαίνονται. Φυσικά, μπορείτε να συνδέσετε το πληκτρολόγιο και το ποντίκι στη θύρα ενός εξωτερικού κόμβου, αλλά από την άποψη της αύξησης της αξιοπιστίας, οι συσκευές εισόδου συστήματος είναι καλύτερα να συνδέσετε το συντομότερο (από τον αριθμό των καλωδίων, των υποδοχών και του ενδιάμεσου συσκευές) με τη μέθοδο. Η ανεπιτυχής διαμόρφωση θα ήταν η σύνδεση του εκτυπωτή (σαρωτή) στην πλήμνη USB 1.1 - ενώ λειτουργεί με συσκευές ήχου (εάν είναι υψηλής ποιότητας) η ταχύτητα εκτύπωσης (σάρωση) θα πέσει. Μια μη λειτουργική διαμόρφωση θα συνδέεται με τη θύρα της θύρας του διανομέα USB 1.1.

Κατά τον προγραμματισμό των συνδέσεων, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η μέθοδος της διατροφής των συσκευών: οι συσκευές που τρώνε από το ελαστικό, κατά κανόνα, συνδέονται με τους κόμβους που τροφοδοτούν από το δίκτυο. Μόνο συσκευές χαμηλής ισχύος συνδέονται με τους κόμβους που τροφοδοτούνται από το ελαστικό - έτσι, στο πληκτρολόγιο USB που περιέχει ένα κόμβο μέσα του, το ποντίκι USB και άλλοι δείκτες (Trackball, tablet) είναι συνδεδεμένοι.

Η διαχείριση της ενέργειας είναι μια εξαιρετικά ανεπτυγμένη λειτουργία USB. Για συσκευές που τρέφονται με το ελαστικό, η ισχύς είναι περιορισμένη. Οποιαδήποτε συσκευή όταν είναι συνδεδεμένη δεν πρέπει να καταναλώνει ρεύμα από ένα λεωφορείο που υπερβαίνει τα 100 mA. Το ρεύμα εργασίας (όχι περισσότερο από 500 mA) δηλώνεται στη διαμόρφωση. Εάν ένας διανομέας δεν μπορεί να παράσχει τη συσκευή, ένα απαιτούμενο ρεύμα, δεν έχει ρυθμιστεί και, ως εκ τούτου, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Το USB πρέπει να διατηρεί τον τρόπο αναστολής (αναστολή), στην οποία το τρέχον καταναλώσει το καταναλωμένο δεν υπερβαίνει τα 500 ΜΑ. Η συσκευή πρέπει να ανασταλεί αυτόματα όταν τερματιστεί η δραστηριότητα του διαύλου.

Σύκο. 21. Παράδειγμα διαμόρφωσης σύνδεσης

Η απομακρυσμένη αφύπνιση επιτρέπει στη συσκευή αναστολής να αρχειοθετήσει έναν κεντρικό υπολογιστή που μπορεί επίσης να βρίσκεται σε αναστολή κατάσταση. Η πιθανότητα απομακρυσμένης αφύπνισης περιγράφεται στη διαμόρφωση της συσκευής. Κατά τη διαμόρφωση, αυτή η λειτουργία μπορεί να απαγορευθεί.

Το λεωφορείο USB (Universal Serial Bus - ένα καθολικό διαδοχικό ελαστικό) εμφανίστηκε στα πρότυπα υπολογιστών για μεγάλο χρονικό διάστημα - η έκδοση της πρώτης εγκεκριμένης έκδοσης του προτύπου εμφανίστηκε στις 15 Ιανουαρίου 1996. Η ανάπτυξη του προτύπου εκκίνησε πολύ έγκυρες επιχειρήσεις - Intel, Dec, IBM, NEC, Northen Telecom και Compaq.

Ο κύριος στόχος του προτύπου που ορίζονται πριν από τους προγραμματιστές του είναι να δημιουργήσει μια πραγματική ικανότητα να εργάζεται στη λειτουργία Plug & Play με περιφερειακές συσκευές. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή πρέπει να συνδεθεί με τον υπολογιστή εργασίας, την αυτόματη αναγνώριση αμέσως μετά τη σύνδεση και στη συνέχεια να εγκαταστήσετε τα κατάλληλα προγράμματα οδήγησης.

Χαρακτηριστικά USB Ακολουθήστε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του: Υψηλή συναλλαγματική ισοτιμία (ρυθμός bit full-ταχύτητας) - 12 Mbps; Μέγιστο μήκος καλωδίου για τον υψηλό μεταβολισμό - 5 μ. Χαμηλή συναλλαγματική ισοτιμία (ρυθμός μικρού μήκους) - 1,5 Mbps; Μέγιστο μήκος καλωδίου για χαμηλό μεταβολισμό - 3 m; Μέγιστος αριθμός συνδεδεμένων συσκευών (συμπεριλαμβανομένων των πολλαπλασιαστών) - 127; Είναι δυνατή η σύνδεση συσκευών με διαφορετικές συναλλαγματικές ισοτιμίες. Τάση τροφοδοσίας για περιφερειακές συσκευές - 5 V; Μέγιστη κατανάλωση ρεύματος σε μία συσκευή - 500 mA (αυτό δεν σημαίνει ότι μέσω USB μπορεί να τροφοδοτείται συσκευές με συνολικό ρεύμα κατανάλωσης 127 '500 mA \u003d 63,5 Α)

Η τοπολογία USB δεν είναι πρακτικά διαφορετική από την τοπολογία του συνήθους τοπικού δικτύου σε ένα στριμμένο ζευγάρι, που συνήθως ονομάζεται "αστέρι". Ακόμα και η ορολογία είναι παρόμοια - οι πολλαπλασιαστές ελαστικών ονομάζονται επίσης πλήμνες.

Κανονικά, η συσκευή USB των συσκευών στον υπολογιστή μπορεί να απεικονιστεί έτσι (βλέπε σχήμα 5.22) (οι αριθμοί υποδεικνύονται από τις περιφερειακές συσκευές με τη διασύνδεση USB):

Αντί για οποιαδήποτε από τις συσκευές, ο κόμβος μπορεί επίσης να σταθεί. Η κύρια διαφορά από την τοπολογία του συνήθους τοπικού δικτύου είναι ένας υπολογιστής (ή συσκευή υποδοχής) μπορεί να είναι μόνο μία. Η πλήμνη μπορεί να είναι τόσο ξεχωριστή συσκευή με δική του παροχή ρεύματος όσο και ενσωματωμένη περιφερειακή συσκευή. Οι πιο συχνά οι κόμβοι είναι ενσωματωμένοι σε οθόνες και πληκτρολόγια.

Τα σήματα USB μεταδίδονται σε ένα καλώδιο 4 καλωδίων που παρουσιάζονται σχηματικά στο ΣΧ. 5.22:

Σύκο. 5.22. Μεταφορά σήματος καλωδίου USB

Εδώ το GND είναι η αλυσίδα "Στέγαση" για την τροφοδοσία περιφερειακών συσκευών, vbus - +5 V επίσης για κυκλώματα ισχύος. Το δίαυλο D + έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει δεδομένα μέσω του διαύλου και το δίαυλο D είναι για τη λήψη δεδομένων. Το καλώδιο για την υποστήριξη της πλήρους ταχύτητας ελαστικών (πλήρης ταχύτητα) εκτελείται ως ένα στριμμένο ζεύγος, προστατεύεται από την οθόνη και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να λειτουργήσει στην ελάχιστη λειτουργία ταχύτητας (χαμηλή ταχύτητα). Το καλώδιο για λειτουργία μόνο με την ελάχιστη ταχύτητα (για παράδειγμα, για τη σύνδεση του ποντικιού) μπορεί να είναι οποιοδήποτε και χωρίς unshielded.

Το 1999, η ίδια κοινοπραξία των εταιρειών υπολογιστών, η οποία ξεκίνησε την ανάπτυξη της πρώτης έκδοσης του προτύπου στο λεωφορείο USB, άρχισε να αναπτύσσει ενεργά την έκδοση 2.0 USB, η οποία χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι το εύρος ζώνης λεωφορείου αυξάνεται 20 φορές μέχρι 250 Mbps, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μετάδοση δεδομένων βίντεο από το USB και το καθιστά άμεσο ανταγωνιστή IEEE-1394 (FireWire). Η συμβατότητα όλων των προηγουμένως απελευθερωμένων περιφερειακών και καλωδίων υψηλής ταχύτητας διατηρείται πλήρως και διατηρείται ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της USB - το χαμηλό κόστος του ελεγκτή.

Καθολικό διαδοχικό ελαστικό

• Mini-B Connector ECN: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Οκτώβριο του 2000.
• Errata από τον Δεκέμβριο του 2000: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Δεκέμβριο του 2000.
• PUCT-UP / RUD-DOWN RESTAILS ECN
• Errata από τον Μάιο του 2002: Κοινοποίηση που εκδίδεται τον Μάιο του 2002.
• Συνδέσεις διασύνδεσης ECN.: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Μάιο του 2003.
  • Έχουν προστεθεί νέα πρότυπα για να συσχετιστούν πολλαπλές διεπαφές με μια λειτουργία μιας συσκευής.
• Στρογγυλεμένο κλάδο ECN.: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Οκτώβριο του 2003.
• Unicode ECN.: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Φεβρουάριο του 2005.
  • Αυτό το ECN καθορίζει ότι οι χορδές κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας UTF-16LE.
• Συμπλήρωμα USB Inter-Chip: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Μάρτιο του 2006.
• Συμπληρωματικό συμπλήρωμα 1.3: Κοινοποίηση που εκδόθηκε τον Δεκέμβριο του 2006.
  • Το USB on-the-go καθιστά δυνατή τη σύνδεση δύο συσκευών USB μεταξύ τους χωρίς ξεχωριστό ξενιστή USB. Στην πράξη, μία από τις συσκευές διαδραματίζει το ρόλο του ξενιστή για ένα άλλο.

USB OTG.

USB 3.0.

Το USB 3.0 βρίσκεται στα τελικά στάδια ανάπτυξης. Δημιουργία εταιρειών USB 3.0 ασχολούνται με εταιρείες: Microsoft, Texas Instruments, ημιαγωγούς NXP. Στις προδιαγραφές USB 3.0, οι συνδέσεις και τα καλώδια του ενημερωμένου προτύπου θα είναι φυσικά και λειτουργικά συμβατά με το USB 2.0. Το καλώδιο USB 2.0 περιέχει τέσσερις γραμμές - ένα ζεύγος για τη λήψη / μεταφορά δεδομένων, μία - για την ισχύ και ένα ακόμη - για γείωση. Εκτός αυτών, το USB 3.0 προσθέτει πέντε νέες γραμμές (ως αποτέλεσμα του οποίου το καλώδιο έχει γίνει πολύ παχύτερο), αλλά οι νέες επαφές βρίσκονται παράλληλα σε σχέση με το παλιό σε άλλη σειρά επαφών. Τώρα μπορείτε εύκολα να προσδιορίσετε το καλώδιο που ανήκει σε μια συγκεκριμένη έκδοση του προτύπου, απλά κοιτάζοντας τη σύνδεσή του. Η προδιαγραφή USB 3.0 αυξάνει τον μέγιστο ρυθμό μεταφοράς πληροφοριών σε 4,8 Gbps - η οποία αποτελεί τάξη μεγέθους άνω των 480 Mbps, το οποίο μπορεί να παράσχει USB 2.0. Το USB 3.0 διαθέτει όχι μόνο υψηλότερο ρυθμό μετάδοσης πληροφοριών, αλλά και αυξημένη ισχύς ρεύματος από 500 mA έως 900 mA. Από τώρα και στο εξής, ο χρήστης θα είναι σε θέση όχι μόνο να τροφοδοτείται από ένα πλήθος έναν πολύ μεγαλύτερο αριθμό συσκευών, αλλά και το ίδιο το υλικό, που προηγουμένως παρέχεται με ξεχωριστά τροφοδοτικά, θα απαλλαγεί από αυτά.

Εδώ το GND είναι η αλυσίδα "περίπτωσης" για την τροφοδοσία περιφερειακών συσκευών, vbus - +5 V, καθώς και για το κύκλωμα ισχύος. Τα δεδομένα μεταδίδονται με σύρμα D + και D-διαφορά (καταστάσεις 0 και 1 (στην ορολογία της επίσημης τεκμηρίωσης Diff0 και Diff1, αντίστοιχα) καθορίζονται από τη δυναμική διαφορά μεταξύ των γραμμών μεγαλύτερη από 0,2 V και υπό την προϋπόθεση ότι Μία από τις γραμμές (D- στην περίπτωση του Diff0 και D + με το Diff1) το δυναμικό σε σχέση με το GND πάνω από 2,8 V. Η μέθοδος διαφορικής μετάδοσης είναι η κύρια, αλλά όχι η μόνη (για παράδειγμα, όταν αρχίζετε, η συσκευή, η συσκευή Αναφέρει τον κεντρικό υπολογιστή στη λειτουργία που υποστηρίζεται από τη συσκευή (πλήρης ταχύτητα ή χαμηλή ταχύτητα), τραβώντας ένα από τα δεδομένα γραμμών στο V_BUS μέσω μιας αντίστασης 1,5 COM (D- για λειτουργία χαμηλής ταχύτητας και D + για πλήρεις- Λειτουργία ταχύτητας, συσκευές που λειτουργούν σε λειτουργία Hi-Speed, συμπεριφέρονται σε αυτό το στάδιο ως συσκευή σε λειτουργία πλήρους ταχύτητας). Μερικές φορές γύρω από τα καλώδια υπάρχει μια ινώδη περιέλιξη για προστασία από φυσικές βλάβες.

USB 3.0 σύνδεσμος τύπου Β

Υποδοχή USB 3.0 Τύπος A

Καλώδια και συνδετήρες USB 3.0

Μειονεκτήματα USB

Αν και το εύρος ζώνης PIC του USB 2.0 είναι 480 Mbps (60 MB / s), στην πράξη, παρέχει εύρος ζώνης κοντά στην κορυφή, δεν μπορεί να είναι διαθέσιμη. Αυτό εξηγείται από αρκετά μεγάλες καθυστερήσεις λεωφορείων USB μεταξύ της αιτήσεως μεταφοράς δεδομένων και της ίδιας της πραγματικής μετάδοσης. Για παράδειγμα, το ελαστικό Firewire, αν και έχει μικρότερο εύρος ζώνης κορυφής 400 Mbps, το οποίο είναι 80 Mbps μικρότερο από αυτό του USB 2.0, στην πραγματικότητα σας επιτρέπει να παρέχετε μεγαλύτερο εύρος ζώνης για την ανταλλαγή δεδομένων με σκληρούς δίσκους και άλλες συσκευές αποθήκευσης πληροφοριών.

USB και FireWire / 1394

Πρωτόκολλο αποθήκευσης USB, το οποίο είναι μια μέθοδος μεταφοράς εντολών

Επιπλέον, η αποθήκευση USB δεν υποστηρίχθηκε στο παλιό OS (αρχικά Windows 98) και απαιτούσε την εγκατάσταση του προγράμματος οδήγησης. Το SBP-2 υποστηρίχθηκε σε αυτά. Επίσης, στο Old OS (Windows 2000), το πρωτόκολλο αποθήκευσης USB υλοποιήθηκε σε μια διακοσμημένη μορφή που δεν επιτρέπει τη χρήση της λειτουργίας καύσης δίσκου CD / DVD σε μια συνδεδεμένη μονάδα δίσκου USB, το SBP-2 δεν είχε ποτέ τέτοιους περιορισμούς.

Το λεωφορείο USB είναι αυστηρά προσανατολισμένο, επειδή η σύνδεση των 2 υπολογιστών ή 2 περιφερειακών συσκευών απαιτεί πρόσθετο εξοπλισμό. Ορισμένοι κατασκευαστές υποστηρίζουν τη σύνδεση του εκτυπωτή και του σαρωτή ή της κάμερας και του εκτυπωτή, αλλά αυτές οι εφαρμογές συνδέονται έντονα με έναν συγκεκριμένο κατασκευαστή και δεν είναι τυποποιημένες. Το λεωφορείο 1394 / Firewire δεν υπόκειται σε αυτήν την έλλειψη (μπορείτε να συνδέσετε 2 βιντεοκάμερες).

Ωστόσο, λόγω της εξουσιοδοτημένης πολιτικής της Apple, καθώς και μια πολύ μεγαλύτερη πολυπλοκότητα του εξοπλισμού, το 1394 είναι λιγότερο κοινό, οι μητρικές πλακέτες των παλιών υπολογιστών δεν διαθέτουν ελεγκτή 1394. Όσον αφορά την περιφέρεια, η υποστήριξη 1394 συνήθως δεν βρει τίποτα εκτός από τις βιντεοκάμερες και περιβλήματα για εξωτερικούς σκληρούς δίσκους και μονάδες CD / DVD.

δείτε επίσης

• Firewire.
• Μεταφορά.

Πηγές

Συνδέσεις

• Νέα USB (IT.)
• Κατάλογος των αναγνωριστικών USB (προμηθευτές, συσκευές και διεπαφές) (Eng.)

Τα ελαστικά PCI και PCI Express είναι κατάλληλα για τη σύνδεση περιφερειακών συσκευών υψηλής ταχύτητας, αλλά χρησιμοποιούν αναποτελεσματικά τη διασύνδεση PCI για συσκευές χαμηλής ταχύτητας I / O (για παράδειγμα, ποντίκια και πληκτρολόγιο).

Επιπλέον, οι ελεύθερες υποδοχές ISA- και PCI χρησιμοποιήθηκαν για να προσθέσουν νέες συσκευές, οι οποίες εισήγαγαν ελεγκτές UVV.

Ταυτόχρονα, ο χρήστης πρέπει να εγκαταστήσει τους διακόπτες και τους jumpers, τότε η μονάδα συστήματος πρέπει να ανοίξει, να τοποθετήσετε την πλακέτα, κλείστε τη μονάδα συστήματος και να ενεργοποιήσετε τον υπολογιστή.

Για πολλούς, αυτή η διαδικασία είναι πολύ περίπλοκη και συχνά οδηγεί σε σφάλματα. Επιπλέον, ο αριθμός των υποδοχών ISA και PCI είναι πολύ μικρές (συνήθως δύο ή τρεις).

Το 1993, οι εκπρόσωποι των επτά εταιρειών (Compaq, Dec, IBM, Intel, Microsoft, NEC και Nothern Telecom) ανέπτυξαν ένα ελαστικό που είναι άριστα κατάλληλο για τη σύνδεση συσκευών χαμηλής ταχύτητας.

Το αποτέλεσμα της δουλειάς τους έχει γίνει ένα ελαστικό USBUniversal Serial Bus - καθολικό διαδοχικό ελαστικό)ικανοποιώντας τις ακόλουθες απαιτήσεις:

• Οι χρήστες δεν χρειάζεται να εγκαθιστούν διακόπτες και jumpers σε σανίδες και συσκευές.
• Οι χρήστες δεν πρέπει να ανοίγουν έναν υπολογιστή για να ορίσετε νέες συσκευές I / O.
• Πρέπει να υπάρχει μόνο ένας τύπος καλωδίου κατάλληλος για τη σύνδεση όλων των συσκευών.
• Οι συσκευές I / O πρέπει να τροφοδοτούνται μέσω του καλωδίου.
• Θα πρέπει να είναι δυνατή η σύνδεση με έναν υπολογιστή σε 127 συσκευές.
• Το σύστημα πρέπει να υποστηρίζει συσκευές σε πραγματικό χρόνο (για παράδειγμα,
  συσκευές ήχου, τηλέφωνο);
• Πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα εγκατάστασης συσκευών κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του υπολογιστή.
• Δεν χρειάζεται να κάνετε επανεκκίνηση του υπολογιστή μετά την εγκατάσταση μιας νέας συσκευής.
• Η παραγωγή των νέων διαδρομών λεωφορείων και εισόδου / εξόδου για αυτό δεν πρέπει να απαιτεί υψηλό κόστος.

Το συνολικό εύρος ζώνης της πρώτης έκδοσης του ελαστικού (USB 1.0) είναι 12 Mbps.

Η έκδοση 2.0 λειτουργεί με ταχύτητα 480 Mbps που είναι αρκετά για τους εκτυπωτές, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και πολλές άλλες συσκευές. Το όριο επιλέχθηκε προκειμένου να μειωθεί το κόστος των αιχμής.

Η έκδοση USB 3.0 αυξάνει τον μέγιστο ρυθμό μεταφοράς πληροφοριών μέχρι 5 Gbps - η οποία αποτελεί τάξη μεγέθους επιπλέον USB 2.0 (480 Mbps). Μια τέτοια εικόνα, ο ρυθμός μεταφοράς αυξάνεται με 60 MB / s έως 600 MB / s

Το λεωφορείο USB αποτελείται από ρίζα huba(Ρίζα ρίζας), ο οποίος εισάγεται στον κύριο συνδετήρα διαύλου (βλέπε, εικ. 3.49). Αυτός ο ρίζας ρίζας (συχνά ονομάζεται ρίζας ρίζας) περιέχει συνδέσεις για καλώδια που μπορούν να συνδεθούν σε συσκευές εισόδου-εξόδου ή σε πρόσθετους κόμβους για να αυξήσουν τον αριθμό των συνδετήρων.

Έτσι, η τοπολογία ελαστικών USB είναι ένα δέντρο με μια ρίζα στο ριζικό κόμβο, το οποίο βρίσκεται μέσα στον υπολογιστή.

Οι υποδοχές (συνδετήρες) της συσκευής από τη συσκευή διαφέρουν από τους συνδετήρες πλήμνης έτσι ώστε ο χρήστης να συνδέει τυχαία το καλώδιο στην άλλη πλευρά.

Το καλώδιο αποτελείται από τέσσερα καλώδια: δύο από αυτά προορίζονται για τη μετάδοση δεδομένων, ένα - για την ισχύ (+5 C) και ένα - για τη γη. Το σύστημα μεταδίδει 0 με αλλαγή τάσης και 1 - έλλειψη αλλαγής τάσης "επομένως, η μακρά αλληλουχία μηδενικών bits παράγει τη ροή των κανονικών παλμών.

Όταν συνδεθεί μια νέα συσκευή I / O, ο ριζικός διανομέας ανιχνεύει αυτό το γεγονός και διακόπτει τη λειτουργία του λειτουργικού συστήματος.

Στη συνέχεια, το λειτουργικό σύστημα ζητά μια νέα συσκευή "που αποτελεί το τι αντιπροσωπεύει και ποιο εύρος ζώνης λεωφορείου απαιτείται γι 'αυτό.

Εάν το λειτουργικό σύστημα αποφασίσει ότι η συσκευή εύρους ζώνης είναι αρκετή, αποδίδει σε αυτό μια μοναδική διεύθυνση (1-127) και κατεβάζει αυτή τη διεύθυνση και άλλες πληροφορίες σε μητρώα διαμόρφωσης μέσα στη συσκευή.

Έτσι, οι νέες συσκευές μπορούν να συνδεθούν * SHA Fly ", ενώ ο χρήστης δεν χρειάζεται να εγκαταστήσει νέες κάρτες ISA ή PCI.

Οι αρνητικές σανίδες ξεκινούν με διευθύνσεις 0, ώστε να μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί τους. Πολλές συσκευές είναι εξοπλισμένες με ενσωματωμένους συγκεντρωτές δικτύου για πρόσθετες συσκευές. Για παράδειγμα, η οθόνη μπορεί να περιέχει δύο πλήμνες για τις σωστές και τις αριστερές στήλες.

Οι αιχμές USB είναι μια σειρά καναλιών μεταξύ των ριζικών εστιοτήτων και των συσκευών I / O. Κάθε συσκευή μπορεί να χωρίσει το κανάλι του σε μέγιστο διάστημα 16 υποκατασταλμένων για διαφορετικούς τύπους δεδομένων (για παράδειγμα, ήχο και βίντεο).

Σε κάθε κανάλι ή υπομονή, τα δεδομένα μετακινούνται από τη διανομέα ρίζας στη συσκευή και η πλάτη μεταξύ δύο συσκευών I / O δεν συμβαίνουν.

Ακριβώς μέσω κάθε χιλιομετρικής (± 0,05 ms) ριζικό κόμβο μεταδίδει ένα νέο πλαίσιο για να συγχρονίσει όλες τις συσκευές εγκαίρως. Το πλαίσιο αποτελείται από συσκευασίες, το πρώτο από το οποίο μεταδίδεται από την πλήμνη στη συσκευή. Τα ακόλουθα πακέτα πλαισίου μπορούν να μεταδοθούν προς την ίδια κατεύθυνση και μπορούν και τα δύο στο αντίθετο (από τη συσκευή έως την πλήμνη). Στο ΣΧ. Το 3.55 δείχνει τέσσερα διαδοχικά πλαίσια.

Το 1998 δημιουργήθηκε μια έκδοση USB υψηλής ταχύτητας, που ονομάζεται USB 2.0. Αυτό το πρότυπο είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοιο με το USB 1A και συμβατό με αυτό, ωστόσο, ένα νέο - 480 MB / s προστίθεται στις δύο πρώτες ταχύτητες.

3 Οργάνωση μνήμης στον υπολογιστή

3.1 Ιεραρχική οργάνωση μνήμης και η αρχή των συνδέσμων τοποθεσίας

Μνήμη - ένα σύνολο συσκευών που χρησιμεύουν για να λαμβάνουν, αποθηκεύουν και εκδίδουν δεδομένα σε κεντρικό επεξεργαστή ή εξωτερικό περιβάλλον υπολογιστή. Οι βασικές λειτουργίες μνήμης καταγράφουν και διαβάζουν.

Στα υπολογιστικά συστήματα, η μνήμη είναι ένα από τα κύρια συστατικά που ορίζουν τόσο την ταχύτητα όσο και τη λειτουργικότητα ολόκληρου του συστήματος.

Η οργάνωση της μνήμης είναι περίπλοκη και είναι χτισμένη σε μια ιεραρχική αρχή. Η κύρια ιδέα της ιεραρχίας μνήμης είναι να ταιριάζει με την ταχύτητα των λειτουργικών συσκευών, κυρίως επεξεργαστή, με συσκευές αποθήκευσης.

Η ιεραρχική οργάνωση της μνήμης έχει την εμφάνιση που παρουσιάζεται στο Σχ. 3.1, όπου εμφανίζονται οι σειρές των τιμών της ικανότητας και της απόδοσης των συσκευών μνήμης για τους σύγχρονους υπολογιστές.

P και s. 3.1. Ιεραρχική οργάνωση μνήμης

Το RAM είναι μια λειτουργική συσκευή αποθήκευσης.

Rom είναι μια σταθερή συσκευή αποθήκευσης.

CD / DVD - Drive στους οπτικούς δίσκους.

HDD (μονάδα σκληρού δίσκου) - Συσκευή αποθήκευσης σε σκληρό μαγνητικό δίσκο.

SSD (στερεά κρατικά οδήγηση) - οδηγείτε σε ένα "στερεό" δίσκο

Στο ΣΧ. 3.1 Μπορεί να φανεί ότι σε υψηλότερα επίπεδα της ιεραρχίας υπάρχουν συσκευές με μικρότερη χωρητικότητα μνήμης, αλλά με μεγαλύτερη ταχύτητα.

Το αρχείο εγγραφής ή το αρχείο εγγραφής κατασκευάζεται σε κρυστάλλιο επεξεργαστή κατά μήκος της ίδιας τεχνολογίας και έχει την ίδια ταχύτητα με τα λειτουργικά στοιχεία του επεξεργαστή.

Η μνήμη προσωρινής μνήμης πρώτου επιπέδου εκτελείται επίσης μέσα στον επεξεργαστή, η οποία καθιστά δυνατή την αναφορά σε εντολές και δεδομένα με τη συχνότητα ρολογιού του επεξεργαστή.

Σε πολλά μοντέλα, οι επεξεργαστές προσωρινής μνήμης δευτέρου επιπέδου ενσωματώνονται στον πυρήνα του επεξεργαστή.

Η μνήμη προσωρινής μνήμης τρίτου επιπέδου εκτελείται ως ξεχωριστό μικροκραφή με υψηλή ταχύτητα ή στον επεξεργαστή, όπως στην αρχιτεκτονική Nehalem.

Η αποτελεσματικότητα της ιεραρχικής οργάνωσης σχετίζεται με την πιο σημαντική αρχή της τοποθεσίας των αναφορών ή της αρχής της τοποθεσίας στο χειρισμό.

Όταν πληρούν τα περισσότερα προγράμματα, σημειώθηκε ότι η διεύθυνση της επόμενης εντολής θα βρίσκεται είτε απευθείας στη διεύθυνση της εκτελέσιμης εντολής είτε όχι μακριά από αυτό.

Ταυτόχρονα, με πολύ μεγάλη πιθανότητα, τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται από αυτές τις εντολές είναι συνήθως δομημένες και βρίσκονται σε διαδοχικά κύτταρα μνήμης.

Επιπλέον, τα προγράμματα περιέχουν πολλούς μικρούς κύκλους και υποπρογράμματα που επαναλαμβάνονται επανειλημμένα κατά τη διάρκεια του χρονικού διαστήματος.

Στο ΣΧ. 3.2 Εμφανίζει τα δύο τμήματα του προγράμματος και την αντίστοιχη περιοχή δεδομένων.

P και s. 3.2. Τοποθεσία του προγράμματος και των δεδομένων στη μνήμη και την τοποθεσία των συνδέσμων

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται τοποθεσία αναφορών ή τοποθεσίας στο χειρισμό. Είναι γνωστό ένας κανόνας "90/10" - δηλαδή το 90% του χρόνου λειτουργίας του προγράμματος συνδέεται με την προσφυγή στο 10% του χώρου διευθύνσεων αυτού του προγράμματος.

3.2 Αλληλεπίδραση επεξεργαστή και διάφορα επίπεδα μνήμης

Τα επίπεδα ιεραρχίας μνήμης είναι διασυνδεδεμένα: όλα τα δεδομένα σε ένα επίπεδο μπορούν επίσης να βρεθούν σε χαμηλότερο επίπεδο και όλα τα δεδομένα σε αυτό το χαμηλότερο επίπεδο μπορούν να βρεθούν στο επόμενο υποκείμενο επίπεδο και ούτω καθεξής.

Σε κάθε στιγμή υπάρχει μια ανταλλαγή με δύο κοντινά επίπεδα. Η ελάχιστη μονάδα πληροφοριών που μπορεί να είναι παρούσα είτε να απουσιάζει στην ιεραρχία δύο επιπέδων ονομάζεται μπλοκ.

Το μέγεθος του μπλοκ μπορεί να είναι σταθερό ή μεταβλητό. Εάν το μέγεθος αυτό είναι σταθερό, η ποσότητα μνήμης είναι ένα μέγεθος πολλαπλών μπλοκ.

Η επιτυχής ή ανεπιτυχής έκκληση σε υψηλότερο επίπεδο ονομάζεται αντίστοιχα (χτύπημα) ή χάσετε (χάσετε).

Κτύπημα - Προσφυγή σε ένα αντικείμενο στη μνήμη που βρίσκεται σε υψηλότερο επίπεδο ενώ Προδότης σημαίνει ότι δεν βρίσκεται σε αυτό το επίπεδο.

Το ποσοστό του χτυπήματος ή του συντελεστή των επισκέψεων είναι το μερίδιο των προσφυγών που βρίσκονται σε υψηλότερο επίπεδο.

Το ποσοστό των χαμένων είναι το ποσοστό των προσφυγών που δεν βρίσκονται σε υψηλότερο επίπεδο.

Προειδοποίηση απώλειες - χρόνος για να αντικαταστήσετε το μπλοκ σε υψηλότερο επίπεδο σε ένα μπλοκ χαμηλότερου επιπέδου συν το χρόνο για να προωθήσετε αυτή τη μονάδα στην επιθυμητή συσκευή (συνήθως στον επεξεργαστή).

Οι απώλειες στα σκουπίδια περιλαμβάνουν δύο συστατικά: ο χρόνος πρόσβασης είναι ο χρόνος έκκλησης στην πρώτη λέξη του μπλοκ κατά τη διάρκεια της MISS και ο χρόνος μεταφοράς είναι ένας επιπλέον χρόνος για να προωθήσει τις υπόλοιπες λέξεις μπλοκ.

Ο χρόνος πρόσβασης συσχετίζεται με καθυστέρηση μνήμης χαμηλότερου επιπέδου, ενώ ο χρόνος αποστολής συνδέεται με ένα εύρος ζώνης καναλιού μεταξύ δύο παρακείμενων συσκευών μνήμης.

Ο εκκινητής της έκκλησης μνήμης είναι σχεδόν πάντα ένας επεξεργαστής. Εξαίρεση - λειτουργία πρόσβασης άμεσης μνήμης όταν η διαδικασία μεταφοράς αρχείων μεταξύ OP και εξωτερικής μνήμης οργανώνεται μέσω του αντίστοιχου διαύλου, παρακάμπτοντας τον επεξεργαστή.

Στη διαδικασία εκτέλεσης του προγράμματος, ο επεξεργαστής επεξεργάζεται κάθε εντολή και καθορίζει την εκτελεστική διεύθυνση ενός τελεστή υπολογιστή.

Σε αυτή την περίπτωση, ο επεξεργαστής "δεν γνωρίζει" σε ποιο επίπεδο μνήμης είναι αυτή η εκτελεστική διεύθυνση, ως εκ τούτου, απευθύνεται στο ΕΠ.

Θα εξετάσουμε την οργάνωση των δεδομένων.

· Στη μνήμη καταχωρητή, τα δεδομένα γράφονται με μπλοκ με τη μορφή λέξεων 16, 32, 64 και 128 κομμάτι.

· Το μπλοκ μνήμης cache είναι μια σειρά από 16, 32 ή 64 ψηφιόλεξη. Στις πιο κοινές σελίδες χρησιμοποιούνται σελίδες. Kb.

· Στις σκληρούς δίσκους, τα μπλοκ είναι τομείς 512 byte. Κατά κανόνα, το μέγεθος της σελίδας είναι το μήκος του Karaten του κλάδου του Winchesian.

Εάν το σύστημα έχει μνήμη προσωρινής μνήμης, ο ελεγκτής προσωρινής μνήμης ελέγχει αν η προσωρινή μνήμη περιέχει την απαιτούμενη διεύθυνση AC. Εάν υπάρχουν δεδομένα με μια τέτοια διεύθυνση, το μπλοκ με αυτά τα δεδομένα διαβάζεται από την προσωρινή μνήμη στον επεξεργαστή και η έκλειψη προς το OP έχει αποκλειστεί.

Εάν δεν υπάρχουν δεδομένα στην προσωρινή μνήμη με την διεύθυνση AP, το επιθυμητό μπλοκ αναζητείται στο RAM, στη συνέχεια φορτώνεται στη μνήμη προσωρινής μνήμης και μεταδίδεται ταυτόχρονα στον επεξεργαστή.

Ομοίως, όταν έχετε πρόσβαση στην κύρια μνήμη όταν το μπλοκ δεδομένων εισάγεται στον επεξεργαστή. Όταν η Mutacle, τα δεδομένα φορτώνονται από έναν άκαμπτο ή οπτικό δίσκο στο ΕΠ.

Κατά την πρόσβαση στη μνήμη αρχειοθέτησης, το μπλοκ δεδομένων, δηλαδή ο επιθυμητός δίσκος μεταδίδεται αυτόματα από την αποθήκευση και εγκαθίσταται στη μονάδα υπολογιστή.

3.3 μνήμη διεύθυνσης

Στη συσκευή αποθήκευσης διευθύνσεων (μνήμη), κάθε στοιχείο μνήμης είναι ένα κελί, έχει μια διεύθυνση που δείχνει τη θέση του στον χώρο διευθύνσεων.

Η αναζήτηση πληροφοριών γίνεται από τον αριθμό (διεύθυνση) των αποθηκευμένων δεδομένων των κυττάρων αποθήκευσης.

Ένας συνδυασμός των n κυττάρων αποθήκευσης σχηματίζει μια μήτρα αποθήκευσης ZM.

Για τη συμπαγή θέση των κελιών αποθήκευσης και απλοποιήστε την πρόσβαση σε αυτά, το ZM οργανώνεται ως τρισδιάστατο κύβο.

Έχει δύο διευθύνσεις συντεταγμένες ένα 1 και ένα 2 και στην τρίτη συντεταγμένη υπάρχουν

n-refation λέξεις.

Εάν η διεύθυνση που προέρχεται από το Shar έχει λίγο προς την, Διαχωρίζεται σε δύο συστατικά από τα bits της διεύθυνσης K / 2:

M \u003d 2 k / 2 x 2 k / 2 \u003d 2 k.

Σε αυτή την περίπτωση, αντί για ένα DSH με έξρακες Μ, χρησιμοποιούνται δύο αποκωδικοποιητές με εξόδους 2 k / 2, οι οποίες απλοποιούν σημαντικά την εφαρμογή του κυκλώματος.

Στο ΣΧ. 3.3. Το διάγραμμα μπλοκ της συσκευής αποθήκευσης διεύθυνσης εμφανίζεται.

Το Matrix Αποθήκευσης ZM διαθέτει δύο συντεταγμένες: σειρές και στήλες. Μονάδα ελέγχου (BU) Διαχειρίζεται τις συσκευές μνήμης, η λήψη από τα εξωτερικά σήματα: RAS, CAS, CE, WE και OE.

Το σήμα επιλογής του Microcircuit CE επιτρέπει τη λειτουργία αυτού του μικροκυκλώματος μνήμης.

Η λειτουργία ανάγνωσης ή γραφής καθορίζεται από το σήμα μας. Για όλη την ώρα, ενώ το τσιπ δεν χρησιμοποιεί το λεωφορείο δεδομένων SHD, οι εξόδους πληροφοριών των μητρώων μεταφράζονται από το σήμα OE στην τρίτη κατάσταση με υψηλή αντοχή στην εξουσία.

Η διεύθυνση της συμβολοσειράς στο λεωφορείο λάμψης συνοδεύεται από ένα σήμα RAS που επιτρέπει τη διεύθυνση και την αποκρυπτογράφηση του. Μετά από αυτό, το σήμα CAS επιτρέπει τη λήψη και την αποκρυπτογράφηση της διεύθυνσης της στήλης.

Κάθε στήλη έχει μια δεύτερη γραμμή ανάγνωσης / εγγραφής - για δεδομένα. Αυτές οι γραμμές στο ΣΧ. 3.3 Εμφανίζεται με διακεκομμένη γραμμή.

Οι λειτουργίες μνήμης διαχειρίζονται από τον ελεγκτή μνήμης. Κάθε λειτουργία απαιτείται τουλάχιστον πέντε ρολόγια.

Καθορισμός του τύπου λειτουργίας (ανάγνωση ή γραφή) και τη ρύθμιση της διεύθυνσης της συμβολοσειράς.

Το σχηματισμό του σήματος Ras.

Ρύθμιση της διεύθυνσης της στήλης.

Σχηματισμό του σήματος CAS.

Την καταγραφή ή την έκδοση δεδομένων και επιστροφής RAS και σήματα CAS σε ανενεργή κατάσταση.

P και s. 3.3. Διεύθυνση αποθήκευσης διεύθυνσης

Zm - απομνημόνευση μήτρας;

Ras - σήμα πύλης σειράς (στροβοσκόπιο διεύθυνσης σειράς);

CAS - σήμα πύλης στήλης (στροβοσκόπιο διεύθυνσης στήλης);

Ενεργοποιήσαμε (Ενεργοποίηση εγγραφής).

OE - Ανάλυση σημάτων εξόδου (Ενεργοποίηση εξόδου).

CS - Chip Επιλέξτε τσιπ

Λάθος μνήμης και χρονοδιαγράμματα

Σύμφωνα με λανθάνουσα κατάσταση, κατανοούν την καθυστέρηση μεταξύ της άφιξης της Επιτροπής στη μνήμη και στην εφαρμογή της. Η μνήμη δεν μπορεί να μετακινηθεί αμέσως από το ένα κράτος στο άλλο. Για σταθερή λειτουργία μνήμης, χρειάζεστε ένα πέρασμα πολλαπλών κύκλων κατά την αλλαγή της κατάστασης κυττάρων μνήμης.

Για παράδειγμα, μετά την εκτέλεση της εντολής ανάγνωσης, πρέπει να ακολουθήσει η καθυστέρηση CAS (CAS Latency). Αυτή είναι η λανθάνουσα κατάσταση (CL) - το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό μνήμης.

Προφανώς, τόσο μικρότερη είναι η καθυστέρηση, όσο πιο γρήγορα λειτουργεί η μνήμη.

Η λανθάνουσα κατάσταση της μνήμης καθορίζεται από τα χρονοδιαγράμματα του, δηλαδή οι καθυστερήσεις που μετρήθηκαν στον αριθμό των ρολογιών μεταξύ των μεμονωμένων εντολών.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι χρόνου μνήμης.

CL: Λάθος CAS - ο χρόνος που διέρχεται από τη στιγμή της τροφοδοσίας της εντολής στη μνήμη πριν από την έναρξη της απάντησης σε αυτό το αίτημα. Αυτή τη φορά που περνάει μεταξύ του αιτήματος επεξεργαστή για να λάβετε ορισμένα δεδομένα από τη μνήμη και τη στιγμή της έκδοσης αυτών των δεδομένων στη μνήμη.

Ras-to-CAS (TRCD): Η καθυστέρηση Ras στο CAS - ο χρόνος που πρέπει να περάσει από τη στιγμή αναφοράς στη συμβολοσειρά Matrix (RAS), μέχρι τη στήλη μήτρας να απευθύνεται στη στήλη του (CAS), προκειμένου να δειγματοληψία δεδομένων που αποθηκεύονται τα απαραίτητα δεδομένα.

RAS PRECHARGE (TRP) - το χρονικό διάστημα μεταξύ του κλεισίματος της πρόσβασης σε μία γραμμή και την έναρξη της πρόσβασης σε άλλη συμβολοσειρά δεδομένων.

Ενεργός στο Precharge ή το χρόνο κύκλου (TRAS) - μια παύση που χρειάζεται μνήμη για να επιστρέψει στην κατάσταση αναμονής του επόμενου ερωτήματος.

CMD: Ποσοστό εντολών (τιμή εντολών) - Χρόνος από τη στιγμή της ενεργοποίησης του τσιπ μνήμης έως ότου η πρώτη εντολή μπορεί να σας απευθύνει έκκληση. Αυτό είναι συνήθως T1 (ένας κύκλος ρολογιού) ή T2 (δύο κύκλοι ρολογιού).

Η χωρητικότητα μνήμης αυξάνεται γρήγορα και η καθυστέρησή του δεν είναι πρακτικά δεν βελτιωθεί.

Σε ορισμένους νέους τύπους μνήμης με μεγαλύτερο εύρος ζώνης, η καθυστέρηση αποδεικνύεται ότι είναι υψηλότερη από ό, τι σε προηγούμενες υλοποιήσεις.

Κατά τα τελευταία 25 χρόνια, η λανθάνουσα κατάσταση της μνήμης RAM μειώθηκε μόνο τρεις φορές. Ταυτόχρονα, η συχνότητα ρολογιών των επεξεργαστών έχει αυξηθεί εκατοντάδες φορές.

3.4 Συνεταιριστική μνήμη

Η έννοια της "ένωσης" αναφέρεται, πάνω απ 'όλα, στη μνήμη στην οποία το δείγμα πραγματοποιείται όχι στην αρχή της διεύθυνσης, αλλά με περιεχόμενο.

Η συσχετιστική μνήμη χρησιμοποιεί τα δεδομένα εγγραφής και ανάγνωσης με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχει ένα δείγμα λέξεων που έχουν ένα δεδομένο περιεχόμενο ορισμένων πεδίων.

Η αναζήτηση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας συσχετικά σημεία. Η δομή μιας τέτοιας μνήμης παρουσιάζεται στο ΣΧ. 3.4.

P και s. 3.4. Συνεταιριστική μνήμη

Zm - απομνημόνευση μήτρας;

SP - σημάδι ελαστικών;

SHD - λεωφορείο δεδομένων

Η μνήμη αποθηκεύει τα κύτταρα M για λέξεις M + 1 που έχουν σημάδια.

Υπηρεσία M + 1η εκκένωση: "0" - Ένα κελί είναι δωρεάν για εγγραφή, "1" - το κελί είναι απασχολημένο. Οι τιμές του συνεταιριστικού χαρακτηριστικού σχηματίζονται από το μητρώο της μάσκας από τα χαρακτηριστικά των σημείων που προέρχονται από το ελαστικό του SPP στο Εγγραφή Συνεργατών.

Η αναζήτηση ενός πίνακα αποθήκευσης εκτελείται ταυτόχρονα σε ένα ρολόι ταυτόχρονα μέσω των πεδίων των συστατικών σημείων όλων των αποθηκευμένων λέξεων.

Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό των συστατικών συσκευών μνήμης.

Η εφαρμογή μιας τέτοιας αναζήτησης διεξάγεται από συνδυαστικά συστήματα σύμπτυξης με βάση στοιχεία "προσθήκη μονάδας 2".