Beveik kiekvienas kūrėjas yra susidūręs su užduotimi vienu ar kitu laipsniu kurti duomenų mainų įrenginius. Renkantis protokolą naujam gaminiui, visada kyla klausimas dėl sąsajos aparatinės įrangos sudėtingumo („šaudmenų“) ir duomenų perdavimo protokolo („konstitucijos“) sudėtingumo. Be to, atidžiau pažvelgus į naujai pasirodžiusią sąsają, nereikėtų pamiršti, kad labai dažnai mūsų kukliose užduotyse užtenka senojo gero RS232 ar RS485 galimybių, kurių įgyvendinimas taip pat itin pigus ir ne kartą išbandytas.
Pastarieji keleri metai, be kitų malonumų, kūrėjui atnešė daugybę naujų sąsajų, kurios leidžia be trukdžių perduoti didelius informacijos kiekius dideliais atstumais. Šiuolaikiniai pirmaujančių gamintojų FPGA turi įmontuotą aparatinę tokių sąsajų kaip GTL, LVDS diegimą. Tačiau beveik visa šiuolaikinė signalų apdorojimo įrenginių elementų bazė skirta veikti nuo ne aukštesnės kaip 3,3 V maitinimo įtampos, todėl būtina sukurti metodus, kaip šias sąsajas suporuoti su tradicinėmis. Tuo pačiu metu rusų kalba šiuo klausimu literatūros praktiškai nėra. Daugelis įmonių yra paskelbusios IP naudojimo vadovus sąsajos techninėms priemonėms įgyvendinti, tačiau, deja, jie ne visada prieinami rusų skaitytojui.
Ryžiai. 1. Duomenų sąsajų taikymo sritys
Fig. 1 parodytos įvairių duomenų perdavimo sąsajų panaudojimo sritys koordinatėmis atstumu – perdavimo greičiu.
Kaip nesunku suprasti, jei informaciją reikia perduoti didesniu nei kelių dešimčių centimetrų atstumu, standartiniai loginiai lygiai pasirodo nepatenkinami. Į pagalbą ateina specializuoti protokolai. Kurią iš jų pasirinkti kuriamai sistemai? Kokia elementų bazė leis jį įdiegti techninėje įrangoje? Kokios yra šios sąsajos naudojimo ypatybės? Į šiuos klausimus bus atsakyta šioje mokyklos pamokoje.
Renkantis duomenų perdavimo protokolą, reikėtų atkreipti dėmesį į keletą pagrindinių parametrų. Tai yra duomenų perdavimo sparta, atstumas tarp šaltinio ir duomenų imtuvo, iš anksto nustatyti signalo lygiai, suderinamumas, sąsajos tipas (lygiagreti arba nuosekli). Lentelėje 1 duota trumpas aprašymas pagrindinės sąsajos ir informacija apie pagrindinius jas palaikančius IC gamintojus. Žinoma, paskutiniame stulpelyje atsispindi tik nedidelė dalis esamų sprendimų – tais atvejais, kai gamintojų per daug, lentelėje kukliai nurodoma IP šeima.
1 lentelė. Duomenų perdavimo sąsajos
| Sąsajos tipas | Duomenų perdavimo sparta per vieną eilutę, Mbit/s | Atstumas tarp duomenų šaltinio ir imtuvo, m | Standartinis | Komponentų gamintojai, palaikantys sąsają arba IC šeimas |
| Nuoseklus | 25/50 | 1,5 | IEEE1394 – 1995 | |
| 100-400 | 4,5 | IEEE1394-1995/p1394.a | „Texas Instruments“, „Intel“ ir kt. | |
| 12 | 5 | USB2.0 | „Texas Instruments“, „Intel“ ir kt. | |
| 35 | 10 (1200) | TIA / EIA485(RS-485) (ISO8482) | ||
| 200 | 0,5 | LVDM (kuriamas) | LVDM | |
| 10 | 10 (1200) | TIA / EIA422(RS-422) (ITU-TV.11) | Texas Instruments, Analog Devices, Maxim, Sipex ir kt. | |
| 200/100 | 0,5/10 | TIA/EIA644(LVDS) (kuriamas) | LVDS | |
| 512 Kbps | 20 | TIA/EIA232(RS-232)(ITU-TV.28) | Texas Instruments, Analog Devices, Maxim, Sipex ir kt. | |
| Lygiagretus-nuoseklus, serijinis-lygiagretus | 455 | Iki 10 | TIA / EIA644 (LVDS) | Teksaso instrumentai ir kt. |
| 1,25 Gbps | Iki 10 | IEEE P802.3z | Teksaso instrumentai ir kt. | |
| 2,5 Gbps | Iki 10 | IEEE P802.3z | Teksaso instrumentai ir kt. | |
| 35 | 10 (1200) | TIA / EIA485 (RS-485) (ISO8482) | Texas Instruments, Analog Devices, Maxim, Sipex ir kt. | |
| 40/20 | 12/25 | SCSI | Daugelis gamintojų | |
| 40 | 12 | LVD-SCSI | Daugelis gamintojų | |
| 200/100 | 0,5/10 | LVDM (kuriamas) | LVDM | |
| 33/66 | 0,2 | Kompaktiškas PCI | ||
| 33/66 | 0,2 | PCI | TI, PLX, FPGA programinės įrangos kūrėjai | |
| Lygiagretus | Laikrodžio dažnis iki 4 MHz | 10 | IEEE Std1284-1994 | AC1284, LVC161284LV161284 |
| Laikrodžio dažnis iki 20 MHz | 0,5 | CMOS, JESD20, TTL, IEEE1014-1987 | AC, AHC, ABT, HC, HCT ir kt. | |
| Laikrodžio dažnis iki 33 MHz | 0,5 | LVTTL (JED8-A), IEEE1014-1987 | LVTH. ALVT | |
| Laikrodžio dažnis iki 40 MHz | 0,5 | VME64 StandartasANSI/VITA1-1991 | ABTE | |
| Laikrodžio dažnis iki 60 MHz | 0,5 | IEEE Std1194.1-1991 | BTL/FB+ | |
| Laikrodžio dažnis iki 60 MHz | 0,5 | JESD8-3 | GTL / GTL+ | |
| Laikrodžio dažnis iki 100 MHz | 0,5 | JESD8-3 | GTLP | |
| Laikrodžio dažnis iki 200 MHz | 0,1 | EIA.JESD8-3,EIA/JESD8-9 | SSTL |
Pagal duomenų perdavimo organizavimo būdą išskiriamos vienlaidės (viengalės) ir diferencinės (diferencinės) sąsajos. Fig. 2 paveiksle parodyta apibendrinta vieno laido sąsajos schema. Vieno laido duomenų perdavimui naudojama viena signalo linija, o jos loginis lygis nustatomas žemės atžvilgiu. Paprastoms lėtoms sąsajoms gali būti naudojamas bendras įžeminimas. Pažangesnėse sąsajose kiekvienas signalo laidas turi savo įžeminimą, o abu laidai dažniausiai sujungiami į vytos poros. Vieno laido sistemų privalumas yra jų paprastumas ir maža diegimo kaina. Kadangi kiekvienai duomenų linijai reikia tik vieno signalo laido, jie yra patogūs perduoti lygiagrečius duomenis nedideliais atstumais. Pavyzdys yra pažįstama lygiagretaus spausdintuvo sąsaja. Kitas pavyzdys - Serijinė sąsaja RS-232. Kaip matome, vieno laido sąsajos dažnai naudojamos tais atvejais, kai diegimo kaina yra lemiamas veiksnys.
Ryžiai. 2. Vieno laido sąsaja
Pagrindinis vieno laido sistemų trūkumas yra mažas atsparumas triukšmui. Dėl trukdžių bendrame laide signalo lygiai gali pasikeisti, todėl gali atsirasti klaidų. Perduodant kelių metrų atstumais, pradeda daryti įtaką laidų induktyvumas ir talpa.
Šiuos trūkumus galima įveikti diferencialinėse sistemose. Fig. 3 paveiksle parodyta diferencinio duomenų perdavimo įgyvendinimo schema.
Ryžiai. 3. Diferencialinė sąsaja
Subalansuotam diferencialiniam duomenų perdavimui naudojama pora laidų. Priėmimo linijos gale apskaičiuojamas skirtumas tarp signalų. Atkreipkite dėmesį, kad šis duomenų perdavimo būdas tinka ne tik skaitmeninėms, bet ir analoginėms linijoms. Akivaizdu, kad naudojant diferencialinį perdavimą galima žymiai slopinti bendrojo režimo trikdžius. Tai reiškia pagrindinį diferencialinių protokolų pranašumą – atsparumą dideliam triukšmui. Ne veltui vienas iš labiausiai paplitusių protokolų pramoniniuose kompiuteriuose - RS-485 yra sukurtas naudojant diferencinę grandinę.
Diferencialinių grandinių trūkumas yra santykinai didelė jų kaina, taip pat sunkumai įgyvendinant suporuotas suderintas siųstuvų ir imtuvų kaskadas.
Panagrinėkime fizinius sąsajų parametrus. Literatūroje priimtas toks lygių žymėjimas.
- VIH - aukšto lygio įėjimo įtampa (loginė);
- VIL – įėjimo įtampa žemas lygis(loginis nulis);
- VOH - aukšto lygio išėjimo įtampa (loginė);
- VOL – žemas išėjimo įtampos lygis (loginis nulis).
Fig. 4 paveiksle parodyti loginiai vieno laido sąsajų lygiai, o Fig. 5 - skirtumui.
Ryžiai. 4. Signalo lygiai vieno laido sąsajose
Sąsaja TIA / PAV- 644 (LVDS – žemos įtampos diferencialinis signalizavimas), naudojamas didelės spartos duomenų perdavimo sistemose. LVDS sąsaja naudoja diferencinį duomenų perdavimą su gana žemu signalo lygiu. Signalo skirtumas yra 300 mV, linijos apkraunamos 100 omų varža. Siųstuvo išėjimo srovė svyruoja nuo 2,47 iki 4,54 mA. TIA/EIA-644 sąsaja pasižymi geresnėmis vartojimo charakteristikomis, palyginti su TIA/EIA-422, ir gali būti jos pakaitalas naujose srityse. Didžiausias duomenų perdavimo greitis yra 655 Mbit/s. Šios sąsajos pranašumas yra siųstuvų-imtuvų IC tęstinumas laiduose su gerai žinomų ir naudojamų RS-422 ir RS-485 sąsajų tvarkyklėmis. Šis metodas leidžia naudoti naujas sąsajas jau sukurtose plokštėse, o tai palengvina perėjimą prie naujos elementų bazės.
Sąsaja LVDS palaiko daugelį šiuolaikinių FPGA, pvz., APEX iš ALTERA, Virtex iš Xilinx ir daugybę kitų. Tipiški šios sąsajos tvarkyklių atstovai yra ICs SN65LVDS31/32, SN65LVDS179 iš Texas Instruments.
Pagal elektrines savybes LVDS sąsaja yra greta LVDM. Šį protokolą palaiko SN65LVDM176, SN65LVDM050.
Ryžiai. 5. Signalų lygiai dviejų laidų sąsajose
Projektuojant vieno laido sąsajas, viena iš pagrindinių problemų yra įvairių įrenginių sąsaja su galine plokšte arba galinės plokštės sistemomis, ypač jei reikalingi karšto keitimo mazgai. Paprastai galinėje plokštėje priimami vienodi signalo lygiai, o periferinių plokščių projektuotojų užduotis yra padaryti teisingą pasirinkimą sąsaja reiškia. Reikėtų pažymėti, kad per ilgą istoriją TTL lygiai tapo de facto standartu galinėms plokštėms ir vidaus (arba padalinių) sąsajoms. Todėl tobulėjant esamoms sistemoms ir naudojant naują elementų bazę, atsiranda poreikis naujas plokštes sujungti su bendra magistrale. Šiems tikslams yra daugybė sprendimų.
Kaip žinoma, klasikinės TTL ir CMOS IC šeimos suteikia apkrovos srovę iki 24 mA, o minimali linijos varža yra 50 omų. Atsiradus BiCMOS technologijai, tapo įmanoma pasiekti -32/64 mA išėjimo srovę ir veikti linijoje, kurios varža 25 omų. Šiems tikslams pritaikyta SN74ABT25xxx IC šeima. Šios mikroschemos taip pat gali būti naudojamos vadinamosiose „hot-swappable“ modulių sistemose.
Projektuojant papildomus modulius būtina įvykdyti kelis reikalavimus, kurie, pirma, neleis moduliui sulūžti prijungus prie veikiančios sistemos ir, antra, nesukels sistemos gedimų. Pažiūrėkime į juos.
Sąsają tarp papildinio ir pagrindinių modulių sudaro maitinimo, įžeminimo ir signalų magistralės. Prie sistemos prijungtos mikroschemos modelis parodytas fig. 6.
Ryžiai. 6. Diodai prie IC įėjimo ir išėjimo
Mikroschemų įėjimų ir išėjimų apsauga atliekama naudojant diodinius jungiklius.
Išėjimams apsaugoti naudojami diodai D3 ir D4. Diodas D3 naudojamas ESD apsaugai CMOS IC. Diodas D4 apsaugo nuo išėjimo įtampos, mažesnės nei loginis nulis.
Kuriant papildomus modulius, geriau naudoti BiCMOS lustus, nes jie palankiai skiriasi nuo kitų tuo, kad turi grandinę (7 pav.), kuri išlaiko lusto išvestį didelės varžos būsenoje, kai lustas įjungtas. . Ši grandinė stebi maitinimo įtampą ir susideda iš dviejų diodų D1 ir D2 bei tranzistoriaus Q1, kurio pagrindas tiekiamas įtampa. Kai maitinimo įtampa yra mažesnė nei nustatyta (pavyzdžiui, ABT/BCT serijai VCOFF ~ 2,5 V, LVT VCOFF ~ 1,8 V), šios grandinės išėjimas pereina į loginio vieno būseną. Tuo pačiu metu jis išjungia signalą mikroschemos išvestyje, nepriklausomai nuo įvesties. Ši BiCMOS IC savybė užtikrina, kad grandinės elgsena būtų nuspėjama net esant labai žemai maitinimo įtampai.
Ryžiai. 7. Grandinė, kuri išjungia išėjimą, kai BiCMOS lustuose yra žema maitinimo įtampa
Kai modulis yra įjungtas karštai, sistemos veikimas bus nuspėjamas, jei bus įvykdytos bent dvi sąlygos:
- jungtis turi vieną ar daugiau įžeminimo kontaktų, pastumtų į priekį kitų kontaktų atžvilgiu;
- Sąsają sudaro tik dvipoliai arba BiCMOS lustai su trisstabiliais arba atvirojo kolektoriaus išėjimais.
Magistralės ginčų problema ypač aktuali, kai atsiranda skirtingų lygių – žemo ir aukšto – išvesties signalai. Fig. 8 paveiksle parodytas šis procesas. Dėl konflikto kylanti srovė siekia 120 mA, ir šioje kovoje išgyvena mažo išėjimo lygio mikroschema. Mikroschema su aukštas lygis išėjime veikia trumpojo jungimo režimu ir perdega.
Ryžiai. 8. Trumpojo jungimo srovė dėl magistralės konfliktų
Norint išvengti tokio konflikto, reikia papildomos grandinės, kad įjungimo metu išėjimai būtų didelės varžos būsenoje.
Pagrindinis šios grandinės elementas galėtų būti TLC7705 IC. Tokios mikroschemos naudojamos RESET signalui generuoti, kai įrenginys įjungiamas. Mūsų atveju šios mikroschemos kaiščiai yra prijungti prie magistralės tvarkyklių įjungimo įėjimų. Modulio inicijavimo arba įjungimo metu RESET signalas perjungia mikroschemų išėjimus į trečiąją būseną. Kuriant tokias grandines patogu naudoti mikroschemas, turinčias du ENABLE įėjimus (pavyzdžiui, SN74ABT541). Šis sprendimas parodytas fig. 9.
Ryžiai. 9. Autobusų konfliktų stebėjimas
Yra autobusų vairuotojai, kuriuose jau yra visi komponentai, reikalingi apsaugai nuo autobusų konfliktų – jungikliai ir rezistoriai. Šiuos lustus galima įsigyti dviejų serijų: ETL (Enhanced Transceiver Logic, SN74ABTE series) ir BTL (Backplane Transceiver Logic, SN74FB series).
ETL serijos lustai turi papildomą kaištį lusto išėjimo talpos įkrovimo įtampai prijungti, dažniausiai vadinamą VCCBIAS. Jis maitina grandinę, kuri įkrauna kondensatorių, kai modulis įjungtas.
Fig. 10 paveiksle parodyta sąsajos schema naudojant ETL lustą. Įjungus modulį, prijungus VCC1 ir GND kontaktus, U3 mikroschemoje atsiranda VCCBIAS įtampa. Tuo pačiu metu įjungiami mikroschemos U2 ir U1, o OE signalas atjungia magistralės vairuotojo išėjimus nuo magistralės.
Ryžiai. 10. Sąsajos schema naudojant ETL serijos lustus
Įtampos šuoliai sistemos maitinimo grandinėse, kai yra prijungtas modulis, atsiranda taip pat, kaip ir signalų grandinėse. Šiuo atveju įkrautos talpos vertė svyruoja nuo dešimčių iki šimtų mikrofaradų ir priklauso nuo prijungtos plokštės blokuojančių kondensatorių talpos. Vienas iš būdų apriboti įtampos šuolių yra į maitinimo grandinę įtraukti jungiklį, kuris įsijungia lėtai. Fig. 11 pasiūlyta grandinė, kurioje jungiklio vaidmenį atlieka P-MOS tranzistorius. RC grandinė užtikrina lėtą signalo pasikeitimą tranzistoriaus pagrindu. Diodas D greitai iškrauna kondensatorių po to, kai modulis buvo išjungtas.
Ryžiai. 11. Lėto modulio perjungimo grandinė naudojant tranzistorių
Daroma prielaida, kad įjungtas tranzistorius turi mažą varžą. Eksploatacijos metu tranzistoriaus išsklaidoma galia yra maža dėl mažo įtampos kritimo. Jei reikia, galite lygiagrečiai prijungti kelis tranzistorius.
Kištukiniai moduliai patogiai naudoja savo maitinimo šaltinius.
Fig. 12 paveiksle parodyta maitinimo šaltinio schema, kuri iš sistemos gauna nuo dešimties iki keturiasdešimties voltų ir impulsiniu būdu konvertuoja juos į 5 V. Įjungta grandinė nesukelia įtampos šuolių.
Ryžiai. 12. Decentralizuotas maitinimo šaltinis
Literatūra
- Stešenko V. B. Signalų apdorojimo įrenginių grandinių projektavimo mokykla. // Komponentai ir technologijos, Nr., , 2000.
- Stešenko V. Skaitmeninių signalų apdorojimo įrangos kūrimo mokykla FPGA Chip News, 1999, Nr. 8–10, 2000, Nr. 1, 3–5.
- Stešenko V. ALTERA FPGA: signalų apdorojimo įrenginių projektavimas. M.: „Dodeka“, 2000 m.
- Alicke F., Bartholdy F., Blozis S., Dehemelt F., Forstner P., Holland N., Huchzermier J. Comparing Bus Solutions, Application Report, Texas Instruments, SLLA067, 2000 m. kovas.
- Steshenko V. ACCEL EDA: spausdintinių plokščių projektavimo technologija. M.: Žinios, 2000, 512 p., iliustr.
Duomenų sąsajos vystosi taip greitai, kad saugojimo sistemų gamintojams sunku neatsilikti. Kiekvienais metais atsiranda sąsajų, kurios leidžia pasiekti daug kartų didesnį duomenų perdavimo greitį nei esami įrenginiai. Komutatoriai ir tinklo adapteriai pradeda palaikyti naujausias didelės spartos sąsajas daug anksčiau nei jie tampa prieinami saugojimo sistemose.
Žemiau esančioje lentelėje parodytas saugojimo ryšio sąsajų pralaidumo raida laiko juostoje.
Sąsajų plėtros tendencijos
Remiantis pramonės tyrimais, toliau pateikiamas naujas duomenų perdavimo spartas įvairioms sąsajoms. Istorija rodo, kad daugelio sąsajų naujų standartų kūrimo ciklas yra 3–4 metai.
Verta paminėti, kad nuo naujos sąsajos specifikacijos patvirtinimo iki ją palaikančių produktų pasirodymo rinkoje paprastai praeina keli mėnesiai. Plačiai paplitęs naujojo standarto pritaikymas gali užtrukti kelerius metus.
Taip pat šiuo metu vyksta darbas kuriant esamų sąsajų versijas su mažesnėmis energijos sąnaudomis.
Fiber kanalas
32Gbps FC (32GFC)
Darbas su 32GFC standartu FC-PI-6 prasidėjo 2010 m. pradžioje. 2013 m. gruodį Fibre Channel Industry Association (FCIA) paskelbė apie specifikacijos užbaigimą. Tikimasi, kad šią sąsają palaikantys produktai rinkoje pasirodys 2015 arba 2016 m. 32GFC naudos 25/28G SFP+ jungtį.
128Gb FC kelių kanalų sąsaja, žinoma kaip 128FCp (keturių kanalų lygiagreti), sukurta remiantis 32Gb FC technologija ir buvo įtraukta į oficialų FC planą. T11 komitetas suteikė projektui pavadinimą FC-PI-6P. Numatyta, kad specifikacijos bus baigtos 2014 m. pabaigoje / 2015 m. pradžioje, o produktai bus prieinami 2015 arba 2016 m. 128GFCp greičiausiai naudos QSFP+ jungtis, taip pat bus galima palaikyti CFP2 arba CFP4 jungtis.
Kai kurie gamintojai 32GFC ir 128GFC parduoda kaip „Gen 6“ pluošto kanalą, nes ši versija palaiko 2 skirtingus duomenų perdavimo greičius dviejose skirtingose konfigūracijose (nuosekliosios ir lygiagrečios).
64Gbps FC (64GFC), 256Gbps FC (256GFC)
64GFC ir 256GFC standartų kūrimas prasidėjo FC-PI-7 projekte. Techninio stabilumo tikimasi 2017 m. Kiekviena FC versija yra suderinama su mažiausiai dviem ankstesnėmis kartomis.
FC kaip SAN sąsaja
Akivaizdu, kad artimiausioje ateityje „Fibre Channel“ išliks dominuojančia SAN kūrimo technologija. Per daugelį metų į FC infrastruktūrą buvo investuotos didelės pinigų sumos (milijonai JAV dolerių), visų pirma į duomenų centrus, kurie veiks daugelį metų.
FC kaip disko sąsaja
Fiber Channel, kaip diskų prijungimo sąsaja, tampa praeitimi, nes įmonių diskų gamintojai pereina prie 6 Gbps SAS ir 12 Gbps SAS. Kadangi įmonių diskų posistemiuose išleidžiamas gana didelis 3,5 colių FC diskų kiekis, tikimasi, kad FC dar kurį laiką bus naudojamas jiems palaikyti. Tikėtina, kad tarp 2,5 colio diskų „Fibre Channel“ bus prieinamas labai nedaugelyje įrenginių.
Fiber Channel per Ethernet
FCoE (FC-BB-6)
FC-BB-6 standartas buvo užbaigtas T11 2014 m. rugpjūčio mėn. FC-BB-6 standartizuoja VN2VB architektūrą ir pagerina domeno_ID mastelį.
VN2VN yra būdas tiesiogiai prijungti FCoE galinius mazgus (virtualus N_Ports) be FC arba FCoE jungiklių (FC Forwarders), todėl mažose vietose galima supaprastinti konfigūraciją. Ši idėja kartais vadinama tik „Ethernet“ FCoE. Tokiems tinklams nereikia skirstyti į zonas, todėl mažiau sudėtinga ir mažesnės sąnaudos.
Domeno_ID mastelio keitimas leidžia FCoE audiniams pritaikyti didesnius SAN.
40 Gbps ir 100 Gbps
40 Gbps FCoE dar liko metai ar dveji. Galbūt sąsaja pasirodys kartu su 32Gb FC. IEEE 802.3ba 40 Gbps ir 100 Gbps Ethernet standartai buvo ratifikuoti 2010 m. birželio mėn. Laikui bėgant turėtų pasirodyti nauji produktai.
Tikėtina, kad 40 Gbps ir 100 Gbps FCoE, remiantis 2010 m. eterneto standartais, iš pradžių bus naudojama ISL branduoliams, todėl 10 Gbps FCoE pirmiausia bus skirta galiniams ryšiams. Tikimasi, kad būsimos 100GFCoE laidų ir jungčių versijos bus prieinamos 10x10 ir 4x25 konfigūracijų.
InfiniBand
Šiuo metu produktai, naudojantys 100 Gbps Infiniband EDR (patobulintą duomenų perdavimo spartą), jau parduodami. EDR naudoja 25/28G SFP+ jungtis, taip pat Ethernet ir Fibre Channel sąsajas.
InfiniBand High Data Rate (HDR), palaikantis 2 kartus didesnį nei EDR greitį, tikimasi 2017 arba 2018 m. HDR prieglobos adapteriams gali prireikti PCIe 4.0 lizdų.
Ethernet
2014 m. liepos mėn. 2 skirtingos pramonės grupės – 20G/50G eterneto konsorciumas ir IEEE 802.3 25Gb/s eterneto tyrimo grupė – paskelbė apie naujo darbo eterneto specifikacijos srityje pradžią, kad būtų galima pasinaudoti 25Gb PHY vienos juostos konfigūracijoje. Rezultatas buvo vienos juostos ryšio specifikacija, panaši į esamą 10GbE technologiją, bet 2,5 karto greitesnė. Šias technologijas naudojančių gaminių jau yra. Taip pat planuojama sukurti 50 GbE standartą, naudojant 2 25 GbE juostas. Specifikaciją planuojama baigti 2018-2020 m.
Kuriami 2.5GbE ir 5GbE standartai, leidžiantys be papildomų išlaidų padidinti tinklo pralaidumą naudojant 5e kategorijos kabelius. NBASE-T aljansas išleido NBASE-T specifikacijos 1.1 versiją, kurioje aprašomas fizinio sluoksnio įgyvendinimas. Techninė darbo grupė rengia PHY-MAC sistemos sąsajos, magnetinių ir kanalų charakteristikų specifikaciją. Be to, IEEE 802.3bz 2.5/5GBASE-T standartų kūrime dalyvauja 25 įmonių darbuotojai. Prekyboje jau pasirodo produktai, palaikantys 2.5GbE ir 5GbE.
SAS
12Gbps SAS
SAS 3 specifikacija, kuri apima 12 Gbps SAS, buvo pateikta INCITS 2013 m. ketvirtąjį ketvirtį. 12 Gbps SAS produktai galutiniams vartotojams pradėti rodyti antroje 2013 m. pusėje, įskaitant SSD, tinklo adapterius (SAS HBA) ir RAID valdiklius. 12Gbps SAS leidžia išnaudoti visas PCIe 3.0 magistralės teikiamas galimybes.
24Gbps SAS
Šiuo metu kuriama 24Gbps SAS sąsajos specifikacija. Prognozuojama, kad pirmieji komponentai, naudojantys 24Gbps SAS, gali pasirodyti 2016 arba 2017 m., o pirmieji produktai vartotojams bus prieinami 2018 m. 24Gbps SAS kuriamas tikintis visiškas suderinamumas su 12Gbps ir 6Gbps SAS. Gali būti naudojama kitokia kodavimo schema.
24Gbps SAS sąsajos prototipuose bus naudojama PCIe 3.x technologija, tačiau tikėtina, kad galutiniuose produktuose bus naudojama PCIe 4.x technologija.
SCSI Express
SCSI Express įdiegia gerai žinomą SCSI protokolą per PCI Express sąsają, sumažindama delsą naudojant PCIe. Jis sukurtas taip, kad atitiktų patobulintą SSD diskų greitį. SCSI Express naudoja SCSI per PCIe (SOP) ir PCIe eilės sąsajos (PQI) protokolus, sukurdami SOP-PQI protokolą. Valdikliai jungiasi prie įrenginių naudodami SFF-8639 jungtį, kuri palaiko kelis protokolus ir sąsajas, tokias kaip PCIe, SAS ir SATA. SCSI Express palaiko PCIe įrenginius, naudojančius iki 4 juostų.
SCSI Express pirmą kartą buvo pasiūlytas 2011 m. ir priimtas kaip oficialus projektas 2012 m., Tačiau buvo sukurtas tik 2015 m. Kol kas nežinoma, kada pirmieji SCSI Express produktai bus išleisti į rinką.
SAS ryšio galimybės
Naujasis SAS ryšys leidžia perduoti duomenis dideliais atstumais naudojant aktyvius varinius pataiso laidus ir šviesolaidinius kabelius. Mini SAS HD jungtis (SFF-8644) gali būti naudojama 6Gbps SAS ir 12Gbps SAS.
Ateities funkcijos apima didelės talpos diskų zonuotų blokų komandų (ZBC) ir Shingled Magnetic Recording (SMR) technologijos palaikymą.
SATA Express
SATA Express specifikacija įtraukta į SATA 3.2 versiją. SATA Express leidžia SATA ir PCIe klientų sprendimams kartu egzistuoti. SATA Express leidžia padidinti perdavimo greitį iki 2 PCIe juostų (2 GBps PCIe 3.0 ir 1 GBps PCIe 2.0), palyginti su dabartine SATA technologija (0,6 GBps). Šis greitis tinka SSD ir SSHD diskams, o įprasti HDD gali ir toliau naudoti esamą SATA sąsają. Kiekvienas įrenginys gali naudoti PCIe arba SATA jungtį, bet ne abu vienu metu. Individualus įrenginio generuojamas signalas nurodo pagrindiniam kompiuteriui, ar tai SATA, ar PCI Express įrenginys. Nuo 2015 m. vidurio SATA Express palaiko labai nedaug pagrindinių plokščių. Kol kas neaišku, ar SATA Express bus priimtas rinkoje, ir nereikėtų tikėtis, kad artimiausiu metu pasirodys didelis kiekis produktų.
Naujos SATA funkcijos
Ateityje planuojamos naujos funkcijos apima įmonės lygio parinktis, tokias kaip nuotolinis maitinimo išjungimas, patobulintas masyvo atkūrimas ir NAND „flash“ įrenginių optimizavimas. Taip pat planuojama palaikyti SMR (Shingled Magnetic Recording) technologiją.
Perkūnas
„Thunderbolt 2“ buvo pristatytas 2013 m. pabaigoje, o dabar gaminama daug įrenginių, naudojančių šią sąsają. „Thunderbolt 2“ duomenų perdavimo greitis yra 20 Gbps.
„Thunderbolt 3“ (40 Gbps) buvo paskelbtas 2015 m. birželio mėn. Naudojamas USB tipo C laidas, palaikantis USB 3.1 (10 Gbps), ekrano prievadą (dvigubi 4k ekranai), 4 juostų PCI Express 3.0 ir ankstesnes Thunderbolt versijas. Be to, jis suteikia 15 vatų galios prijungtiems įrenginiams maitinti ir palaiko USB maitinimą nešiojamiesiems kompiuteriams įkrauti iki 100 vatų. Aktyvūs variniai ir šviesolaidiniai kabeliai palaiko duomenų perdavimo spartą iki 40 Gbps. Pigesni pasyvieji variniai kabeliai palaiko iki 20 Gbps greitį. Pirmieji produktai su Thunderbolt 3 turėtų pasirodyti 2015 m. pabaigoje. 2016 m. bus galima įsigyti daug daugiau įrenginių.
USB
USB 3.1
2013 m. liepos mėn. USB 3.0 reklamuotojų grupė paskelbė apie USB 3.1 specifikacijos sukūrimą. Naujoji sąsaja leidžia veikti 10 Gbps greičiu ir yra visiškai suderinama su ankstesnėmis USB versijomis. USB 3.1 naudoja 128b/132b kodavimo schemą, kurioje protokolui valdyti ir kabelio informacijai perduoti naudojami 4 bitai. Prekyboje jau pasirodė įrenginiai, naudojantys USB 3.1 ryšį su naujuoju Type-C laidu.
USB maitinimas
USB yra sąsaja, kuri gali maitinti prijungtus įrenginius, o vis daugiau įrenginių įkraunama arba maitinama naudojant USB. USB Power Delivery (PD) specifikacijos versija 1.0 pasirodė 2012 m. liepos mėn. Jame buvo pasiūlyta padidinti maitinimą nuo 7,5 vatų iki 100 vatų, priklausomai nuo laido ir jungties tipo. Įrenginiai turi derėtis tarpusavyje, kad nustatytų įtampą ir srovę elektrai perduoti, o energiją perduoti galima bet kuria kryptimi. Įrenginiai gali reguliuoti maitinimo šaltinį perduodant informaciją. Įrenginių su USB PD prototipai pradėjo pasirodyti 2013 m. pabaigoje. USB PD specifikacija įtraukta į USB 3.1 specifikaciją.
C tipo USB laidas
Naujo laido ir jungties specifikacija buvo baigta 2014 m. rugpjūčio mėn. Šis kabelis turi žymiai skirtingą dizainą ir sumažintą jungties dydį, kurį galima lengvai naudoti įvairiuose įrenginiuose. Pagal naują specifikaciją, kabelį ir jungtį galima naudoti bet kurioje padėtyje, nepriklausomai nuo jungties orientacijos ir laido krypties. Abiejose kabelio pusėse yra to paties tipo jungtis. Pirmieji C tipo USB kabeliai yra pasyvūs variniai iki 1 m ilgio kabeliai, o netrukus tikimasi aktyvių varinių ir šviesolaidinių kabelių.
Duomenų sąsaja
Duomenų sąsaja
Duomenų sąsaja – sąsaja, užtikrinanti dvejetainių duomenų perdavimą. Priklausomai nuo duomenų perdavimo būdo, išskiriamos nuosekliosios ir lygiagrečios sąsajos
Taip pat žiūrėkite: Duomenų perdavimo sąsajos Sąsajos
Finam finansų žodynas.
Pažiūrėkite, kas yra „duomenų perdavimo sąsaja“ kituose žodynuose:
duomenų sąsaja- [E.S. Aleksejevas, A.A. Anglų rusų Žodynas kompiuterių sistemų inžinerijoje. Maskva 1993] duomenų perdavimo sąsaja [Ketimas] Temos informacinės technologijos apskritai EN ryšio sąsajaduomenų perdavimo sąsajaDTI ...
vardinio greičio duomenų sąsaja- pagrindinė keitimo sąsaja pagrindinė abonento sąsaja bazinio lygio sąsaja - [L.G. Anglų-rusų informacinių technologijų žodynas. M.: Valstybės įmonė TsNIIS, 2003.] Informacinių technologijų temos apskritai Sinonimai pagrindinė sąsaja... ... Techninis vertėjo vadovas
bazinės spartos duomenų sąsaja ISDN tinkle- - [L.G. Sumenko. Anglų-rusų informacinių technologijų žodynas. M.: Valstybės įmonė TsNIIS, 2003.] Temos informacinės technologijos apskritai EN ISDN pirminės spartos sąsajaISDN PRI ... Techninis vertėjo vadovas
duomenų sąsaja vardiniu greičiu ISDN tinkle- - [L.G. Sumenko. Anglų-rusų informacinių technologijų žodynas. M.: Valstybės įmonė TsNIIS, 2003.] Temos informacinės technologijos apskritai EN ISDN bazinės spartos sąsajaISDN BRI ... Techninis vertėjo vadovas
Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. SSI. SSI (sinchroninė nuoseklioji sąsaja) yra populiari nuoseklioji duomenų perdavimo sąsaja, skirta pramoninėms reikmėms... Vikipedija
atvira duomenų sąsaja- atvira tinklo sąsaja - [L.G. Anglų-rusų informacinių technologijų žodynas. M.: Valstybės įmonė TsNIIS, 2003.] Temos informacinės technologijos apskritai Sinonimai atviro tinklo sąsaja EN atvirojo duomenų ryšio sąsajaODI ... Techninis vertėjo vadovas
paskirstyta duomenų perdavimo sąsaja šviesolaidiniais kanalais (ANSI standartas. JAV)- FDDI standarto tinklas yra dviejų žiedų struktūros ir užtikrina duomenų perdavimą iki 100 Mbit/s greičiu. Maksimalus žiedo ilgis – 100 km. Naudojant daugiamodį kabelį, tinklas per atstumą gali priimti iki 500 stočių... Techninis vertėjo vadovas
paskirstyta duomenų perdavimo sąsaja šviesolaidiniais kanalais- Standartas vietiniams tinklams, pagrįstiems šviesolaidinio ryšio linijomis (ITU T J.112, ITU T J.122). Temos: telekomunikacijos, pagrindinės sąvokos EN skaidulinių duomenų sąsajaFDDI... Techninis vertėjo vadovas
paskirstyta duomenų perdavimo sąsaja laidinėmis linijomis- FDOI standarto modifikavimas kabelių sistemoms, pagrįstoms ekranuotais arba neekranuotais vytos poros. Ši technologija žymiai supaprastina kabelių sistemos įrengimo procesą ir sumažina jos kainą, tačiau apriboja maksimalų... ... Techninis vertėjo vadovas
Ekranuota vytos poros / šviesolaidinė duomenų sąsaja- - [L.G. Sumenko. Anglų-rusų informacinių technologijų žodynas. M.: Valstybės įmonė TsNIIS, 2003.] Temos informacinės technologijos apskritai EN vytos poros/pluošto paskirstytų duomenų sąsajaTP/FDDI ... Techninis vertėjo vadovas
Apsvarstykime RS-485 protokolą kaip nuosekliąją pramoninę duomenų perdavimo sąsają automatikos įrangoje.
Elektronikos pramonės asociacijos (EIA) RS-485 standartas yra plačiai naudojamas dvikryptės, subalansuotos perdavimo linijos pramonės standartas. Protokolo standartas
EIA RS-485 turi šias charakteristikas:
Didžiausias linijos ilgis viename tinklo segmente: 1200 metrų (4000 pėdų);
Pralaidumas – 10 Mbaud ir didesnis;
Diferencialinė perdavimo linija (subalansuotos simetriškos linijos);
Maksimalus mazgų skaičius viename segmente yra 32;
Dviejų krypčių ryšio linija su arbitražo funkcija, veikianti per kabelius, sudarytus iš vienos vytos poros;
Galimybė sujungti lygiagrečius mazgus. Tikras kelių lašų jungties dizainas.
ADAM moduliai yra visiškai izoliuoti ir perduodami bei priimant duomenis veikia naudojant vieną vytos poros kabelį. Kadangi mazgai yra sujungti lygiagrečiai, modulius galima laisvai atjungti nuo pagrindinio (sisteminio) kompiuterio be jokių pasekmių likusių mazgų veikimui. Pramoninėje aplinkoje pageidautina naudoti ekranuotus vytos poros kabelius, nes jie užtikrina aukštą signalo ir triukšmo santykį.
Kai mazgai tinkle veikia kartu, nekyla duomenų perdavimo konfliktų, nes naudojama paprasta komandos/grąžinimo reikšmių seka. Tinkle visada yra vienas mainų iniciatorius (be adreso) ir daug pasyviųjų mazgų (su adresu). Mūsų atveju arbitras yra asmeninis kompiuteris, per nuoseklųjį RS-232 prievadą prijungtas prie ADAM tipo RS-232/RS-485 tinklo keitiklio. ADAM moduliai veikia kaip pasyvūs duomenų mainų dalyviai. Kai moduliai neperduoda duomenų, jie yra laukimo būsenoje. Pagrindinis kompiuteris inicijuoja duomenų mainus su vienu iš modulių, įgyvendindamas komandos / grąžinimo reikšmių seką. Paprastai komandą sudaro modulio, su kuriuo pagrindinis kompiuteris nori susisiekti, adresas. Modulis su nurodytu adresu vykdo komandą ir grąžinamą reikšmę perduoda sistemos kompiuteriui.
Kelių srovės RS-485 tinklo struktūra veikia dviejų laidų mazgų jungties pagrindu tinklo segmente. Dokų moduliai bus prijungti prie šių dviejų linijų naudojant vadinamuosius nuleidžiamus kabelius. Taigi visi ryšiai atliekami lygiagrečiai ir bet kokie mazgų sujungimai ir atjungimai jokiu būdu neturi įtakos viso tinklo veikimui. Kadangi ADAM moduliai veikia su RS-485 standartu ir naudoja komandas ASCII kodo formatu, jie gali susieti ir keistis informacija su bet kuriais kompiuteriais ir terminalais, kurie priima šiuos kodus. Organizuojant tinklą RS-485 protokolo pagrindu, gali būti naudojamos prisijungimo schemos: rafinuotas, žvaigždutė, mišrus ir kt.
Ryšio sistemos blokinė schema, apimanti šio standarto reikalavimus atitinkančius imtuvus ir formuotojus, parodyta fig. 22. Sistemos elementai yra tvarkyklės, imtuvai, jungiamasis kabelis ir derinimo rezistoriai (R c). Bendra apkrova, atsirandanti dėl imtuvų ir tvarkyklių buvimo pasyvioje (įjungta, didelės varžos) būsenoje, nustatoma pagal esamų apkrovos vienetų skaičių. Apkrovos vienetas, savo ruožtu, nustatomas pagal srovės-tampos charakteristiką (volto-ampero charakteristikas). Apkrova yra vairuotojas (G), imtuvas (R) arba jų lygiagreti jungtis pasyvioje būsenoje (12 pav.).
Kiekvienas netolygios linijos varžos atvejis sukelia perduodamo signalo atspindį ir iškraipymą. Jei perdavimo linijoje atsiranda varžos netolygumas, tai iš karto sukelia signalo atspindžio efektą, kuris iškraipo pradinį signalą. Šis efektas ypač akivaizdus eilučių galuose. Norėdami pašalinti nelygumus, linijos gale įdiekite atitinkamą rezistorių.
Šiuolaikinės technologijos turi puiki suma visų rūšių įėjimai ir išėjimai, skirti keistis duomenimis su kitais įrenginiais. Šios technologijos specifikacijose nurodyti visų palaikomų sąsajų pavadinimai. Kai kurie vartotojai labai prastai išmano visus šiuos pavadinimus ir santrumpas, o tai neleidžia teisingai įvertinti konkretaus įrenginio galimybių. Yra ir laidinių, ir belaidžių sąsajų, iš kurių dažniausiai aptarsime vėliau šiame straipsnyje.
Pradėkime nuo laidinių sąsajų, kurių privalumai – ryšio patikimumas ir saugumas, taip pat galimybė dideliu greičiu perduoti informaciją. Viena labai paplitusi laidinė sąsaja yra universalioji nuoseklioji magistralė arba USB. Beveik joks šiuolaikinis įrenginys, dirbantis su informacija, neapsieina be jos. USB prievadai yra visuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir sistemos blokuose. Mažesniuose įrenginiuose, pvz., vaizdo kameroje ar mobiliajame telefone, gali būti naudojamos mažesnės šio standarto versijos. USB standartas pasirodė 1994 m. Pirmasis buvo USB 0.7. Naujausia, moderniausia versija yra USB 3.0, pasiekianti iki 4,8 Gbps greitį. 
Daugialypės terpės duomenims gauti naudojamas HDMI formatas. Jo pavadinimas verčiamas kaip didelės raiškos daugialypės terpės sąsaja. HDMI naudojamas aukštos kokybės garso ir vaizdo signalams perduoti iki 10,2 Gbps greičiu ir HDCP apsauga. Ši sąsaja naudojama televizoriuose, vaizdo plokštėse ir DVD grotuvuose. Įprastai tam naudojamas apie 5 metrų ilgio laidas, o naudojant stiprintuvus ilgis gali siekti iki 35 metrų.
Kita didelės spartos sąsaja yra „FireWire“. Tikrasis jo pavadinimas yra IEEE 1394, o Sony įrenginiuose jis vadinamas i.LINK. Rasta beveik visose pagrindinėse plokštėse. Šios sąsajos greitis yra 100-3200 Mbit/s.
Eterneto standartas naudojamas kompiuterių tinklams. Ši sąsaja daugiausia naudojama vietiniuose tinkluose. Jo greitis priklauso nuo naudojamo kabelio. Jei Ethernet naudoja koaksialinį kabelį, greitis yra 10 Mbit/s. Duomenų perdavimas vytos poros pagalba vykdomas 100-1000 Mbit/s greičiu. Tačiau greitis naudojant šviesolaidį gali viršyti 1000 Mbit/s. Yra du eterneto standartai: FastEthernet, kurio greitis yra iki 100 Mbps, ir greitesnis GigabitEthernet, kuris pasiekia 1000 Mbps. Ši sąsaja yra beveik visose pagrindinėse plokštėse, taip pat yra kai kuriose programėlėse ir žaidimų pultuose.
Dabar pereikime prie belaidžių sąsajų, kurių akivaizdus pranašumas yra laidų nebuvimas. Pradėkime nuo infraraudonųjų spindulių prievado arba IrDA. Tai seniausia iš visų belaidžių sąsajų. Šios sąsajos duomenų perdavimo sparta yra 2,4–16 Mbps. Dažniausiai naudojamas Mobilieji telefonai ir nuotolinio valdymo pultelius. Su dvipusiu ryšiu veikia iki 50 cm atstumu, o su vienpusiu ryšiu iki 10 m.
„Bluetooth“ pastaruoju metu įgijo didžiulį populiarumą ir yra plačiai naudojamas mobiliuosiuose telefonuose. Ši sąsaja buvo pavadinta Danijos karaliaus Haraldo Bluetooth vardu. Jo diapazonas yra maždaug 100 metrų, tačiau sienų ir kitų kliūčių buvimas gali jį žymiai sumažinti. Keitimasis informacija vykdomas 3 Mbit/s greičiu ir nauja versijašio Bluetooth 3.0 standarto, greitis gali siekti iki 24 Mbit/s. 
Belaidis eterneto standarto analogas yra Wi-Fi, kurio pavadinimas reiškia belaidį tikslumą. Ši sąsaja užtikrina ryšį 54–480 Mbit/s greičiu, o atstumas – 450 metrų, jei nėra kliūčių.
Patobulinta „Wi-Fi“ versija – „WiMAX“, kurios veikimo nuotolis gali siekti iki 10 km, o informacija perduodama nuo 30 Mbit/s iki 1 Gbit/s greičiu.
