История развития компьютерных интерфейсов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Интерфейс IDE

IDE (Самая распространенная расшифровка - Integrated Drive Electronics), он же ATA (Advanced Technology Attachment) - один из старейших стандартов в PC, был разработан в 1989 году тремя компаниями: Imprimus - подразделением Control Data Corporation, Western Digital и Compaq. Compaq было нужно недорогое решение для подключения винчестеров к их PC, Imprimus был крупным производителем винчестеров, а Western Digital еще с 1984 года занимался выпуском чипов - контроллеров винчестеров (для IBM).

Первый стандарт того, что мы знаем под названием IDE, был утвержден в 1994 году, национальным комитетом по стандартам информационных технологий. Стандарт ATA-1 определял интегрированный 16-бит шинный интерфейс для обмена информацией между винчестерами и контроллерами на системной шине. Правда, в 1999 году он был убран из списка стандартов, но свою роль он сыграл - позволил привести существовавшие к тому времени на рынке IDE винчестеры к единому знаменателю. Появление единого официального стандарта позволило снять проблемы с несовместимостью различных моделей с повестки дня.

Двумя годами позже, в 1996 году, стандарт ATA-1 был доработан, были предусмотрены более скоростные режимы передачи данных, и получился AT Attachment Interface with Extensions, или ATA-2. Основными расширениями стали такие вещи, как блочная передача данных (когда серия запросов на чтение или запись генерируют одно прерывание), логическая адресация блоков, улучшенная поддержка идентификации параметров винчестера системой.

В 1997 году была принята новая версия стандарта - ATA-3. Хотя правильнее, наверное, было бы назвать его ATA-2.5. Спецификация создавалась с учетом максимальной совместимости с ATA-2 и фактически, основное новшество, внесенное в ATA-3, было всего лишь одно - это S.M.A.R.T. И, плюс, вообще несколько повысившаяся надежность. В результате, на рынке практически нет оборудования, соответствующего этому стандарту - был осуществлен скачок с ATA-2 сразу на принятый в 1998 году ATA/ATAPI-4.

ATAPI (ATA Packet Interface) - стандарт, созданный с тем, чтобы позволить таким устройствам, как дисководы CD-ROM или стримеры, подключаться напрямую к ATA портам - дешево, и без необходимости специальных контроллеров, как это было ранее. Спецификация была разработана максимально заинтересованными лицами - группой производителей дисководов CD-ROM, с большой помощью от Western Digital и Oak Technology. В результате появления ATAPI устройств, появилась возможность подключать дисководы CD-ROM и стримеры непосредственно к тому же шлейфу, к которому подключен и винчестер - пакетный протокол ATAPI позволяет всей цепочке устройств работать в режиме, слегка напоминающем SCSI.

Что же касается ATA части в ATA/ATAPI-4, то и здесь произошло достаточно много серьезных изменений. Во-первых, как уже говорилось, появились протоколы ATAPI. Во вторых, произошла серьезная чистка ATA от старых и уже не нужных команд и возможностей, а взамен появились много других, небольших, но существенных. И в третьих, появился новый протокол передачи данных, названный UltraDMA.

При появлении ATA/ATAPI-4, в чем-то повторилась история с ATA-2. Опять вмешались отделы маркетинга, и винчестеры, удовлетворяющие этому стандарту, вышли на рынок под флагом UltraATA/33.

2. Интерфейс SATA

В конце 90-х полдюжины гигантов компьютерной индустрии образовали Serial ATA International Organization для разработки интерфейса нового поколения. В группу разработчиков вошли Intel, IBM, DELL, Seagate, Maxtor и APTechnologies, которые с энтузиазмом принялись за проектировку нового стандарта, готовящегося сменить устаревший IDE.

В основу нового интерфейса было заложено много фундаментальных новшеств, способных в дальнейшем развивать возможности стандарта без кардинальных аппаратных изменений. Почему же IDE стал отходить на второй план, ведь его возможности были далеко не исчерпаны? Все дело в том, что в стандарте Parallel ATA (IDE) изначально не было реализовано множество нужных функций, и в последствии разработчикам приходилось быстро решать сложившиеся проблемы, чтобы обойти ограничения данного стандарта. Serial ATA, наоборот, разрабатывался специально с залогом на будущее, имея четкое "расписание" своей эволюции на ближайшее десятилетие.

Компания Intel даже пыталась скорее продвинуть новый стандарт и обеспечить его поддержку в новом чипсете для первых процессоров Pentium 4. Но по каким-то причинам материнские совместимостью с SATA так и не обзавелись, по старинке довольствуясь лишь IDE. До использования в ПК новый интерфейс дошел только к 2002 году, начав постепенно и методично отвоевывать свои позиции у параллельного собрата.

Как и планировалось, ровно через три года после анонса первого поколения SATA организация по развитию серийного интерфейса анонсировала новый стандарт - SATA II. Главной "фишкой" в новом Serial ATA II стало увеличение скорости передачи данных в два раза - со 150 Мбайт/c до 300 Мбайт/c. К обновленному стандарту был добавлен и новый интерфейс - External SATA (eSATA), позволяющий подключать внешние накопители. Вторая версия интерфейса более 4 лет не совершенствовалась, а анонс SATA III оттягивался - в новом стандарте просто не было необходимости. Однако первое время устройства с поддержкой SATA II на рынке практически отсутствовали, и поскольку нововведения в этом новеньком интерфейсе оказались не критичными, пользователи предпочитали по старинке использовать менее скоростной, но более популярный Serial ATA.

3. Интерфейс SATA (IEEE-1394 или FireWire))

Изобретателем нового высокоскоростного последовательного интерфейса является фирма Apple. Еще в 1986 году она предложила использовать подобный метод при построении системной шины, а также внешнего и внутреннего интерфейса для подключения отдельных компонентов и высокоскоростных периферийных устройств для компьютеров Macintosh. FireWire (такое название дала ему фирма Apple) вначале разрабатывался как высокоскоростной последовательный вариант SCSI. Взяв за основу относительно медленную шину, инженеры Apple сначала увеличили скорость передачи данных до 50 Мбит/с, а затем еще в два раза.

Основными требованиями при разработке этого интерфейса были следующие: двунаправленная скорость передачи до 400 Мбит/с (в настоящее время готовятся к выходу устройства, работающие на скоростях до 800 Мбит/с), а также возможность «горячего» подключения, то есть подсоединения внешних устройств без перезагрузки системы. Общее число подключенных устройств в одном бридже может достигать 63.

Решение Apple «открыть» стандарт привело к сотрудничеству с заинтересованными в таком проекте разработчиками из Texas Instruments, Stewart Connector, Molex, Adaptec и Western Digital (впоследствии к ним присоединился IBM, представитель которого и возглавил работы над всем проектом).

В стандарте кабелей FireWire существует два варианта кабелей с общим экраном: 6-проводной со скоростью обмена до 400 Мбит/с и 4-проводной (без проводов питания) со скоростью обмена до 100 Мбит/с. Они заканчиваются небольшими компактными разъемами.

Техническое описание этой шины в виде стандарта IЕЕЕ-1394 (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) вышло в 1990 году. А к моменту публикации окончательного варианта стандарта на шину IEEE-1394 максимальная скорость обмена данных по шине достигла 400 Мбит/с.

Массовое распространение новинка получила главным образом после заключения в конце апреля 1995 года лицензионного соглашения между фирмами Apple и Adaptec, в результате чего вскоре появились контроллеры Adaptec IEEE-1394, а чуть позже -- и цифровые DV-камеры фирмы Sony с вариантом соединения по FireWire-интерфейсу

Таким образом, данный интерфейс начал широко применяться в области цифрового видео, хотя основным его назначением и областью его развития и совершенствования были и остаются компьютерные технологии.

4. Интерфейс PCI

В 1991 году Intel предлагает базовую версию (1.0) проекта стандарта шины PCI. PCI призвана заменить ISA (а позже и ее не очень удачную и дорогую серверную расширенную модификацию EISA). Кроме значительно возросшей пропускной способности, новую шину характеризует возможность динамической конфигурации выделяемых присоединенным устройствам ресурсов (прерываний).

В 1993 году PCI Special Interest Group (PCISIG, Специальная Группа Интересов PCI,-- организация, взявшая на себя заботу о разработке и принятии различных стандартов имеющих отношение к PCI) публикует обновленную 2.0 ревизию стандарта ставшую основой для широкой экспансии PCI (и различных ее модификаций) в индустрии информационных технологий. В деятельности PCISIG принимают участие многие известные компании, включая родоначальника PCI -- корпорацию Intel, подарившую индустрии множество долгоиграющих, исторически успешных стандартов. Итак, базовая версия PCI (IEEE P1386.1):

· Тактовая частота шины 33 МГц, используется синхронная передача данных;

· Пиковая пропускная способность 133 МБ в секунду;

· Параллельная шина данных шириною 32-бита;

· Адресное пространство 32-бита (4 ГБ);

· Сигнальный уровень 3,3 или 5 вольт.

Позже появляются следующие ключевые модификации шины:

· PCI 2.2 -- допускается 64-бит ширина шины и/или тактовая частота 66 МГц, т.е. пиковая пропускная способность до 533 МБ/сек.;

· PCI-X, 64-бит версия PCI 2.2 с увеличенной до 133 МГц частотой (пиковая пропускная полоса 1066 МБ/сек.);

· PCI-X 266 (PCI-X DDR), DDR версия PCI-X (эффективная частота 266 МГц, реальная 133 МГц с передачей по обоим фронтам тактового сигнала, пиковая пропускная полоса 2.1 ГБ/сек);

· PCI-X 533 (PCI-X QDR), QDR версия PCI-X (эффективная частота 533 МГц, пиковая пропускная полоса 4,3 ГБ/сек.);

· Mini PCI -- PCI с разъемом в стиле SO-DIMM, применяется преимущественно для миниатюрных сетевых, модемных и прочих карточек в ноутбуках;

· Compact PCI -- стандарт на форм фактор (модули вставляются с торца в шкаф с общей шиной на задней плоскости) и разъем, предназначенные в первую очередь для промышленных компьютеров и других критических применений;

· Accelerated Graphics Port (AGP) -- высокоскоростная версия PCI оптимизированная для графических ускорителей. Отсутствует арбитраж шины (т.е. допустимо только одно устройство, за исключением последней, 3.0 версии стандарта AGP, где устройств и слотов может быть два). Передачи в сторону ускорителя оптимизированы, есть набор специальных дополнительных возможностей специфических для графики. Впервые данная шина появилась вместе с первыми системными наборами для процессора Pentium II. Существует три базовых версии протокола AGP, дополнительная спецификация на питание (AGP Pro) и 4 скорости передачи данных -- от 1х (266 МБ/сек) до 8х (2ГБ/сек), в том числе допустим сигнальные уровни 1,5, 1,0 и 0,8 вольт.

5. Интерфейс USB

интерфейсный технологический периферийный высокоскоростной

Первая версия компьютерного интерфейс USB появилась 15 января 1996 года. Инициаторами проекта был альянс 7 крупных компаний производителей Intel, DEC, IBM, Northen Telecom, Compaq.

Причиной возникновения нового стандарта для передачи информации, послужила желание упростить соединение ПК с периферийными устройствами. Основная цель стандарта, была создать для пользователей возможность пользоваться таким интерфейсом, который бы обладал максимальной простотой, универсальностью, и использовал принцип Plug&Play или горячее соединение. Это позволило бы подключать к ПК во время работы различные устройства ввода-вывода, с условием немедленного автоматического распознавания типа и модели подключённого устройства. Также, была поставлена цель, - избавиться от проблемы нехватки внутренних ресурсов прерываний системной шины.

Все эти задачи успешно были решены к концу 1996 года, а к весне 1997 года, стали появляться первые ПК, оборудованные разъёмами USB. Полная поддержка USB устройств была осуществлена только к концу 1998 года, в операционной системе Windows98, и только с этого этапа, началось особенно бурное развитие и выпуск периферийного оборудования, оснащённого этим интерфейсом.

По-настоящему массовое внедрение USB примерно в 1997-1998 годах. Не упустила шанс воспользоваться достижениями прогресса и компания Apple, представившая 6 мая 1998 года свой первый iMac, также оснащенный поддержкой USB. Этот стандарт был рождён, в то время, когда уже существовал аналогичный последовательный интерфейс передачи данных, разработанный Apple Computer и имел название FireWare или IEE1394. USB - интерфейс был создан, как альтернатива IEE1394, и был призван не заменить его, а существовать параллельно уже существующему типу соединений.

Первая версия USB имела некоторые проблемы совместимости и содержала несколько ошибок в реализации. В итоге, в ноябре 1998 года вышла спецификаций USB 1.1.

Спецификация USB 2.0 была представлена в апреле 2000 года. Но до принятия ее в качестве стандарта прошло больше года. После этого началось массовое внедрение второй версии универсальной последовательной шины. Главным ее достоинством было 40-кратное увеличение скорости передачи данных. Но кроме этого были и другие нововведения. Так появились новые типы разъемов Mini-B и Micro-USB, добавилась поддержка технологии USB On-The-Go (позволяет USB-устройствам вести обмен данными между собой без участия USB-хоста), появилась возможность использования напряжения, подаваемого через USB, для зарядки подключенных устройств.

Размещено на Allbest.ru