Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.176

В 1993 году представители семи компаний (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nothern Telecom) собрались вместе, чтобы разработать шину, оптимально подходящую для подсоединения низкоскоростных устройств. Потом к ним примкнули сотни других компаний. Результатом их работы стала шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), которая сейчас широко используется в персональных компьютерах [10, 201].

Некоторые требования, изначально составившие основу проекта:

+ пользователи не должны устанавливать переключатели и перемычки на платах и устройствах;

+ пользователи не должны открывать компьютер, чтобы установить новые устройства ввода-вывода;

+ должен существовать только один тип кабеля, подходящий для соединения всех устройств;

+ устройства ввода-вывода должны получать питание через кабель;

+ должна быть возможность подсоединения к одному компьютеру до 127 устройств;

+ система должна поддерживать устройства реального времени (например, звуковые устройства, телефон);

+ должна быть возможность устанавливать устройства во время работы компьютера;

+ должна отсутствовать необходимость перезагружать компьютер после установки нового устройства;

+ производство новой шины и устройств ввода-вывода для нее не должно требовать больших затрат.

Шина USB удовлетворяет всем этим условиям. Она разработана для низкоскоростных устройств (клавиатур, мышей, фотоаппаратов, сканеров, цифровых телефонов и т. д.). Общая пропускная способность первой версии шины (USB 1.0) составляет 1,5 Мбайт/с. Версия 1.1 работает на скорости 12 Мбайт/с, что вполне достаточно для принтеров, цифровых камер и многих других устройств. Предел был выбран для того, чтобы снизить стоимость шины.

Шина USB состоит из корневого хаба (root hub), который вставляется в разъем главной шины (см. рис. 3.49). Этот корневой хаб (часто называемый корневым концентратором) содержит разъемы для кабелей, которые могут подсоединяться к устройствам ввода-вывода или к дополнительным хабам, чтобы увеличить количество разъемов. Таким образом, топология шины USB представляет собой дерево с корнем в корневом хабе, который находится внутри компьютера. Коннекторы кабеля со стороны устройства отличаются от коннекторов со стороны хаба, чтобы пользователь случайно не подсоединил кабель другой стороной.

Кабель состоит из четырех проводов: два из них предназначены для передачи данных, один — для питания (+5 В) и один — для земли. Система передает 0 изменением напряжения, а 1 — отсутствием изменения напряжения, поэтому длинная последовательность нулевых битов порождает поток регулярных импульсов.

Когда соединяется новое устройство ввода-вывода, корневой хаб обнаруживает этот факт и прерывает работу операционной системы. Затем операционная система запрашивает новое устройство, выясняя, что оно собой представляет и какая пропускная способность шины для него требуется. Если операционная система решает, что для этого устройства пропускной способности достаточно, она приписывает ему уникальный адрес (1-127) и загружает этот адрес и другую информацию в конфигурационные регистры внутри устройства. Таким образом, новые устройства могут подсоединяться «на лету», при этом пользователю не нужно устанавливать новые платы ISA или PCI. Неинициализированные платы начинаются с адреса 0, поэтому к ним можно обращаться. Многие устройства