Urządzenia we/wy  Wybrane rozwiązanie sprzętowe
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
1
Standardowe porty
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
2
USB
üð USB (ang. Universal Serial Bus) jest interfejsem szeregowym,
przeznaczonym do podłączania np. drukarek, myszy, głośników,
skanerów, kamer cyfrowych, pamięci zewnętrznych czy szybkich
modemów. Jest to więc złącze uniwersalne.
üð Do zÅ‚Ä…cza USB można doÅ‚Ä…czad i odÅ‚Ä…czad urzÄ…dzenia podczas pracy
komputera.
üð Do portu można podÅ‚Ä…czyd jednoczeÅ›nie do 127 urzÄ…dzeo, stosujÄ…c
koncentratory USB.
üð Maksymalna dÅ‚ugoÅ›d kabla wynosi piÄ™d metrów. JeÅ›li potrzebna jest
większa długośd, wówczas co pięd metrów należy stosowad
koncentratory.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
3
Składniki USB
Składniki magistrali USB możemy podzielid (jak praktycznie w przypadku
każdego urządzenia w komputerze) na częśd sprzętową (ang, hardware)
i oprogramowanie (ang. software).
Częśd sprzętową magistrali USB stanowią:
" główny kontroler/koncentrator (ang. Host ControllerIRoot Hub)
" koncentratory USB
" urzÄ…dzenia USB
Składnikami oprogramowania są:
" sterowniki urzÄ…dzeo USB
" sterownik USB
" sterownik głównego kontrolera USB
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
4
Składniki USB
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
5
Piramida urzÄ…dzeo USB
Do kontrolera USB podłączyd można
do 127 urzÄ…dzeo, w strukturze
drzewiastej (piramida).
Możliwe jest jednak utworzenie nie
więcej niż 7 poziomów (kontroler i
pierwszy hub liczone sÄ… jako 2
pierwsze poziomy)
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
6
Składniki USB - oprogramowanie
üðWyeliminowanie wymagao co do zasobów systemu,
a także uproszczenie okablowania było możliwe dzięki
przejęciu większej ilości zadao do realizacji przez
oprogramowanie.
üðStÄ…d oprogramowanie jest doÅ›d rozbudowane,
a współzależności pomiędzy poszczególnymi jego częściami
są złożone.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
7
Tryby transmisji USB
W zależności od rodzaju urządzenia, może byd ono obsługiwane
jednym z trzech typów transmisji:
1. Transmisja z przerwaniem (ang. interrupt transfer)
2. Transmisja blokowa (ang. bulk transfer)
3. Transmisja izosynchroniczna (ang. isosynchronous transfer)
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
8
Tryby transmisji USB
Transmisja z przerwaniem - ten typ transmisji używany jest w przypadku
urządzeo, które typowo do komunikacji z systemem używają przerwao.
Ponieważ USB nie obsługuje przerwao sprzętowych, urządzenia te muszą byd
periodycznie sprawdzane, czy nie majÄ… danych do przekazania. Proces taki
nazywany jest przepytywaniem (ang. pooling). Częstotliwośd przepytywania
dla danego urządzenia ma byd tak dobrana, by zapewniała poprawnośd jego
działania. Przykładem może tu byd komunikacja z klawiaturą.
Transmisja blokowa - przeznaczona jest dla urządzeo, które wymagają
transmisji dużych bloków, jednak transmisje te są nieokresowe. Transmisja
blokowa występuje na przykład w przypadku drukarki.
Transmisja izosynchroniczna  przeznaczona jest dla urzÄ…dzeo wymagajÄ…cych
ciągłego dopływu lub odbioru informacji, z określoną częstotliwością. Są to
zwykle urządzenia pracujące w czasie rzeczywistym. Tu przykładem może byd
transmisja informacji pomiędzy adapterem dz
więkowym USB a systemem.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
9
Okablowanie USB
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
10
Zasilanie poprzez USB
11
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe IN
Prędkośd transmisji
USB 1.1 daje jedynie dwie prędkości transmisji:
1,5Mb/s (Low-speed) oraz 12 Mb/s (full-speed),
USB 2.0 - 480 Mb/s. (high-speed)
Urządzenia zgodne z USB 2.0 high-speed używają tych samych kabli co
urządzenia współpracujące z USB 1.1.
Architektura koncentratorów USB 2.0 (w których zastosowano tzw.
translokator transakcji) pozwala na podłączenie większej liczby urządzeo 1.1
bez utraty przepustowości. W przypadku wielu urządzeo USB 1.1
jednocześnie dołączonych i pracujących na jednej gałęzi USB 1.1 mogły one
działad wolniej.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
12
Prędkośd transmisji - USB 3.0
USB 3.0 - SuperSpeed do 5 Gb na sekundÄ™
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
13
USB 3.0 - okablowanie
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
14
USB 3.0 - okablowanie
üð Wbrew pierwszym zapowiedziom w specyfikacji USB 3.0 zrezygnowano z
zalecenia używania światłowodów do transferu z wysoką szybkością.
üð SuperSpeed wykorzystuje piÄ™d dodatkowych styków we wtyczce, a bardzo
wysoka częstotliwośd transmisji wymusiła koniecznośd zastosowania
dwóch dodatkowych, skręconych ze sobą i ekranowanych par żył w
przewodzie: jednej do wysyłania danych i jednej do ich odbioru (patrz
rysunek na poprzednim slajdzie).
üð Ekranowanie przewodu jest niezbÄ™dne, aby uniknÄ…d interferencji i strat na
poziomie sygnału.
üð ZaletÄ… podwójnego okablowania okazuje siÄ™ możliwoÅ›d pracy w trybie fuli
duplex, a więc równoczesnego wysyłania i odbierania danych, bez strat
czasu na przełączanie.
üð Ze wzglÄ™du na koniecznoÅ›d kompatybilnoÅ›ci zachowane zostaÅ‚y żyÅ‚y do USB
2.O. Jedyny problem polega na tym, że pojawienie się nowych styków
wymaga zastosowania nowych wtyczek dla standardu USB 3.0
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
15
CECHY SZCZEGÓLNE; zasilanie
Kolejna nowośd w specyfikacji USB 3.0 polega na tym, że każde
urządzenie ma teraz standardowo do dyspozycji prąd o natężeniu 15O
mA, podczas gdy w USB 2.0 było to 10O mA.
We wcześniejszej wersji interfejsu na żądanie urządzenia natężenie
mogło wzrosnąd do 500 mA. Natomiast maksymalne natężenie możliwe
do uzyskania w USB 3.0 wynosi 900 mA. To wprawdzie wciąż jeszcze za
mało, aby zasilid dysk zewnętrzny 3,5 cala, ale korzystnie wpływa to na
stabilnośd zasilania małych urządzeo, np. dysków 2,5 cala.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
16
FireWire
IEEE-1394 jest nazwÄ… definiujÄ…cÄ… szybkÄ… magistralÄ™ szeregowÄ….
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
17
FireWire
üð Standard magistrali szeregowej IEEE 1394 (FireWire) powstaÅ‚ w 1986 roku
w laboratoriach firmy Apple jako alternatywa dla interfejsu SCSI.
üð Technologia ta rozwinęła siÄ™ kilka lat wczeÅ›niej przed opracowaniem USB
przez firmÄ™ Intel.
üð PoczÄ…tkowo FireWire byÅ‚ popularyzowany przez - specjalnie do tego celu
powołaną - organizację 1394 Trade Association, a w 1995 doczekał się
certyfikatu przemysłowego nadanego przez Institute of Electrical and
Electronics Engineers (IEEE) - oficjalna nazwa to IEEE 1394-1995. Firma
SONY, która też miała wkład w rozwój FireWire, oferuje to rozwiązanie
jako iLink.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
18
FireWire
Najważniejszymi cechami IEEE-1394 są:
żð prostota podÅ‚Ä…czenia;
żð duża prÄ™dkoÅ›d transmisji danych, dochodzÄ…ca do 400 Mbit/s, czyli ponad
30-krotnie więcej niż w przypadku USB (12 Mbit/s).
Poważną konkurencję dla FireWire stanowiło dopiero USB 2.0 o
przepustowości 480 Mbit/s.
Maksymalna liczba urządzeo podłączonych do komputera wynosi 63
Pod warstwÄ… izolacyjnÄ…
przewodu FireWire biegnÄ…
dwa przewody zasilajÄ…ce
oraz dwie pary dodatkowo
ekranowanych kabli
transmisyjnych.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
19
FireWire
Ze względu na sposób łączenia poszczególnych urządzeo pracujących
w standardzie FireWire sied IEEE 1394 jest sieciÄ… typu peer-to-peer (point-to-
point), bez wydzielonego węzła nadrzędnego. Oznacza to, że każdy wchodzący
w jej skład komponent może kontaktowad się samodzielnie z innymi
elementami struktury.
żð PrzykÅ‚adem takiej bezpoÅ›redniej komunikacji jest np. sytuacja, w której
odpowiednio skonfigurowany aparat cyfrowy współpracuje z drukarką
atramentową, natychmiast "wywołując" gotowe fotografie - i to wszystko
bez udziału komputera.
Podobnie jak USB, standard IEEE-1394 przewiduje także możliwośd podłączania
i odłączania urządzeo w czasie normalnej pracy komputera - tzw. hot-plug. Do
konfiguracji tak przyłączonych elementów wykorzystywana jest doskonale
znana technika plug and play (podłącz i pracuj).
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
20
Modemy
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
21
Proces modulacji i demodulacji
Rodzaje modulacji:
- modulacja amplitudÄ…
- modulacja częstotliwością
- modulacja fazÄ…
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
22
FSK  Kluczowana modulacja częstotliwości
Kodowana informacja
Fala nośna zmodulowana metodą FSK
Obecnie stosowane sÄ… znacznie wydajniejsze metody
modulacji sygnał  powyższy przykład dobrze jednak obrazuje
samÄ… ideÄ™.
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
23
Literatura:
W prezentacji wykorzystano fragmenty:
żð Piotr Metzger; Anatomia PC; Wydanie XI; Helion; Gliwice 2007.
żð Krzysztof Wojtuszkiewicz; UrzÄ…dzenia techniki komputerowej, Część II;
UrzÄ…dzenia peryferyjne i interfejsy; Mikom, Warszawa 2000.
żð Douglas . Comer; Sieci komputerowe i intersieci; Wydawnictwo Naukowo
techniczne; Warszawa1999.
żð Andrzej PajÄ…k; USB 3.0 SuperSpeed. Co potrafi nowy interfejs? Chip
5/2009.
żð Wikipedia
dr Artur Bartoszewski - WYKA
AD: Architektura komputerów; Studia Podyplomowe INFO
24