USB serial avtobus texnologiyasını dəstəkləyir. USB serial avtobus. Məlumat ötürmə növləri

USB avtobus təşkili

USB (Universal Serial Bus) telefoniya və istehlakçı elektronikası cihazları ilə inteqrasiyaya yönəlmiş PC arxitekturasını genişləndirmək üçün sənaye standartıdır. Standartın 1.0 versiyası 1996-cı ilin əvvəlində nəşr olundu, əksər cihazlar 1998-ci ilin payızında buraxılmış 1.1 standartını dəstəkləyir - bu, birinci nəşrdə aşkar edilmiş problemləri həll etdi. 2000-ci ilin yazında avtobusun ötürmə qabiliyyətini 40 dəfə artırmağı nəzərdə tutan USB 2.0 spesifikasiyası nəşr olundu. Əvvəlcə (1.0 və 1.1 versiyalarında) avtobus iki məlumat ötürmə sürətini təmin etdi: tam sürət, FS (tam sürət) - 12 Mbit/s və aşağı sürət, LS (aşağı sürət) - 1,5 Mbit/s. 2.0 versiyası həm də yüksək sürəti, HS (yüksək sürət) - 480 Mbit/s müəyyən edir ki, bu da avtobusa qoşulan cihazların diapazonunu əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirməyə imkan verir. Hər üç sürətə malik cihazlar eyni sistemdə mövcud ola və eyni vaxtda işləyə bilər. Avtobus, aralıq hublardan istifadə edərək, 25 m-ə qədər məsafədə kompüterdən uzaqda yerləşən cihazları birləşdirməyə imkan verir. usb.org. Qurğuların inkişafı və onların təsnifatı və standartlaşdırılması USB-IF (USB Implementers Forum, Inc.) tərəfindən əlaqələndirilir.

USB avtobusu əsas kompüter və müxtəlif periferik qurğular (PU) arasında məlumat mübadiləsinə imkan verir. USB birdən çox cihazı və çoxsaylı tətbiqi proqram proseslərini növbəyə qoymaq üçün vahid mərkəzləşdirilmiş aparat və proqram təminatı sistemidir. Proqram proseslərinin bütün cihazlarla əlaqəsi çoxsəviyyəli proqram təminatı dəstəyi ilə host nəzarətçi tərəfindən təmin edilir. Bu, USB-ni ənənəvi periferik interfeyslərdən (LPT, COM, GAME portları, klaviatura, siçan və s.) əhəmiyyətli dərəcədə fərqləndirir.

Cədvəl. USB avtobusunun ənənəvi periferik interfeyslərlə müqayisəsi

Ənənəvi interfeyslər (COM, LPT, Game...)	USB avtobus
Hər bir cihazın birləşdirilməsi ümumiyyətlə öz nəzarətçisinin (adapterinin) olmasını tələb edir 1	Bütün cihazlar bir ana nəzarətçi vasitəsilə birləşdirilir
Hər bir nəzarətçi öz resurslarını tutur (yaddaş sahəsi, giriş/çıxış sahəsi və kəsmə sorğuları)	Yalnız host nəzarətçisi resursları götürür
Kompüterə eyni vaxtda qoşula bilən az sayda cihaz	127-yə qədər cihazı birləşdirin
Cihaz drayverləri bir-birindən asılı olmayaraq cihaz nəzarətçilərinə birbaşa daxil ola bilərlər	Cihaz drayverləri yalnız ümumi host nəzarətçi drayverinə daxil olur
Sürücülərin müstəqilliyi birdən çox cihazla eyni vaxtda işin nəticəsinin gözlənilməzliyi, xidmət keyfiyyətinə zəmanətin olmaması (gecikmələr və ötürülmə sürətinin azalması) ilə nəticələnir. müxtəlif cihazlar üçün	Mərkəzləşdirilmiş planlaşdırılmış mübadilə normal asinxron mübadilə ilə yanaşı izoxron multimedia məlumatlarının ötürülməsinə imkan verən xidmət keyfiyyətinə zəmanət verir.
Hər bir cihaz növünə xas olan müxtəlif interfeyslər, birləşdiricilər və kabellər	Bütün növ cihazları birləşdirmək üçün vahid rahat və ucuz interfeys. Ehtiyacdan asılı olaraq cihazın sürətini (1,5-15-480 Mbit/s) seçmək imkanı
Quraşdırılmış əlaqə/ayrılma aşkarlanması və cihazın identifikasiyası olmaması, PnP dəstəyində çətinlik	Cihazların "isti" qoşulması/ayrılması, tam PnP dəstəyi, dinamik konfiqurasiya imkanı
Səhv nəzarətinin olmaması	Etibarlı məlumat ötürülməsini təmin edən daxili vasitələr
Cihazlar üçün standart enerji təchizatının olmaması	Avtobusdan cihazları gücləndirmək imkanı, eləcə də enerji idarəetmə vasitələrinin mövcudluğu

1 - SCSI avtobusu eyni zamanda birdən çox cihazı bir nəzarətçiyə qoşmaq imkanına malikdir, lakin onun paralel interfeysi USB ilə müqayisədə çox bahalı, çətin və topologiya baxımından daha məhduddur.

USB arxitekturası ev sahibi və periferik qurğular arasında dörd əsas növ məlumat ötürülməsinə imkan verir:

• izoxron köçürmələr - Zəmanətli çatdırılma gecikməsi ilə avtobusun bant genişliyinin əvvəlcədən razılaşdırılmış bir hissəsini tutan real vaxt axını. Tam sürətlə (FS) siz 1,023 MB/s-ə qədər (və ya 0,5 MB/s-dən ikisi) ötürmə qabiliyyətinə malik bir kanal təşkil edə bilərsiniz, mövcud bant genişliyinin 70%-ni tutur (qalanları daha az tutumlu kanallar tuta bilər) . Yüksək sürətlə (HS) siz 24 MB/s-ə (192 Mbit/s) qədər kanal əldə edə bilərsiniz. Çatdırılmanın etibarlılığına zəmanət verilmir - xəta aşkar edilərsə, izoxron məlumatlar təkrarlanmır və etibarsız paketlərə məhəl qoyulmur. USB avtobusu izoxron köçürmələrdən istifadə edərək cihazlar və tətbiq proqramları arasında sinxron əlaqəni təşkil etməyə imkan verir. İzoxron ötürmələr axın cihazları üçün lazımdır: videokameralar, rəqəmsal audio cihazları (USB dinamikləri, mikrofon), audio və video oxutma və qeyd cihazları (CD və DVD). USB avtobusu video axınını (sıxılmadan) yalnız yüksək sürətlə ötürməyə qadirdir;
• müdaxilə edir — cihaz tərəfindən tələb olunandan çox olmayan gecikmə ilə həyata keçirilməli olan kortəbii mesajların ötürülməsi. Xidmət müddəti həddi aşağı üçün 10-255 ms və tam sürət üçün 1-255 ms aralığında müəyyən edilir. Yüksək sürətlə 125 µs sifariş verə bilərsiniz. Təsadüfi mübadilə səhvləri halında çatdırılma zəmanət verilir, lakin bu, xidmət müddətini artırır. Kəsiklər, məsələn, klaviaturadan simvol daxil edərkən və ya siçan hərəkətləri haqqında mesajları ötürərkən istifadə olunur. Kesintilərdən məlumatların cihaza ötürülməsi üçün də istifadə oluna bilər (cihaz məlumatlara ehtiyac olduğunu bildirən kimi, ev sahibi onu vaxtında ötürür). Mesaj ölçüsü aşağı sürət üçün 0-8 bayt, tam üçün 0-64 bayt və yüksək sürət üçün 0-1024 bayt ola bilər;
• toplu məlumat ötürülməsi - bunlar vaxtında çatdırılma və sürətlə bağlı heç bir öhdəliyi olmayan köçürmələrdir. Massiv köçürmələri digər növ köçürmələrdən azad olan bütün avtobus bant genişliyini tuta bilər. Bu dişlilər ən aşağı prioritetə ​​malikdir və avtobus çox yükləndikdə dayandırıla bilər. Çatdırılmaya zəmanət verilir - təsadüfən səhv olarsa, təkrarlama həyata keçirilir. Massiv köçürmələri printerlər, skanerlər, saxlama cihazları və s. ilə məlumat mübadiləsi üçün uyğundur;
• transferlərə nəzarət edir cihazları qoşulduqda konfiqurasiya etmək və əməliyyat zamanı cihazları idarə etmək üçün istifadə olunur. Protokol məlumatların zəmanətli çatdırılmasını və idarəetmə əmrinin uğurlu icrasının cihaz tərəfindən təsdiqini təmin edir. Nəzarət ötürülməsi cihaza bir əmr göndərməyə (sorğu, bəlkə də əlavə məlumatlarla) və ona cavab almağa imkan verir (sorğunun yerinə yetirilməsinin təsdiqi və ya imtinası və ehtimal ki, məlumat). Yalnız USB nəzarət köçürmələri sorğuların və cavabların sinxronizasiyasını təmin edir; digər növ ötürmələrdə giriş axınının çıxış axını ilə aydın sinxronizasiyası yoxdur.

USB aparatına daxildir:

• faydalı funksiyaları daşıyan USB periferik qurğular (USB funksiyaları);
• USB cihazları üçün əlaqə nöqtələrini təmin edən Kök Hub ilə birlikdə kompüterin mərkəzi ilə avtobus əlaqəsini təmin edən Host Controller. USB 1.x host nəzarətçiləri üçün iki seçim var - FS/LS sürətlərini dəstəkləyən UHC (Universal Host Controller) və OHC (Open Host Controller); yüksək sürətli USB 2.0 avtobusu (HS və yalnız) EHC (Enhanced Host Controller) tərəfindən dəstəklənir;
• Cihazlar üçün əlavə əlaqə nöqtələrini təmin edən USB hubları (USB Hub);
• Cihazları hublara birləşdirən USB kabellər.

USB proqramına daxildir:

• müştəri proqramı (CSw, Client Software) - Tətbiq proqramından cihazlara girişi təmin edən USB cihaz sürücüləri. Bu sürücülər yalnız USB Ümumi Sürücü (USBD) proqram interfeysi vasitəsilə cihazlarla əlaqə saxlayır. USB cihaz drayverləri heç bir hardware registrinə birbaşa daxil olmur;
• USB drayveri (USBD, USB Driver), sistemin bütün USB qurğularının “idarəçisi”, onların nömrələnməsi, konfiqurasiyası, xidmətlərin göstərilməsi, avtobusun ötürmə qabiliyyətinin paylanması, enerji təchizatı və s.;
• Giriş/çıxış sorğularını RAM-in rabitə sahəsində yerləşən məlumat strukturlarına çevirən və host nəzarətçi registrlərinə daxil olan host nəzarətçi sürücüsü (HCD, Host Controller Driver). Əsas nəzarətçi bu məlumat strukturları əsasında fiziki əməliyyatları həyata keçirir.

USBD və HCD sürücüləri USB host proqramının bir hissəsini təşkil edir; USB spesifikasiyası onların vəzifələrini təsvir edir, lakin aralarındakı interfeysi təsvir etmir. Fiziki USB cihazında USB protokolu üçün tam dəstək verən, standart əməliyyatları yerinə yetirən (konfiqurasiya və sıfırlama) və cihazı təsvir edən məlumat verən USB interfeysi olmalıdır. Fiziki USB cihazları mürəkkəb qurğular ola bilər: bunlara daxili mərkəzə qoşulmuş bir neçə funksional qurğu daxildir və həmçinin daxili hub ilə əlavə xarici əlaqə nöqtələri təmin edir.

Bütün USB avtobus qurğularının işləməsi əsas kompüterin aparat və proqram təminatı alt sistemi olan ana nəzarətçi tərəfindən idarə olunur. Əsas nəzarətçi ağıllı PCI avtobus cihazı və ya RAM ilə intensiv qarşılıqlı əlaqədə olan ana platanın "cənub" mərkəzinin (körpü) ayrılmaz hissəsidir.

USB avtobusunun fiziki topologiyası - çox səviyyəli ulduz (bax, şəkil, a). Onun yuxarı hissəsi kök mərkəzi ilə birləşdirilmiş host nəzarətçisidir. Hub bir splitter cihazıdır; o, həmçinin ona qoşulmuş cihazlar üçün enerji mənbəyi kimi xidmət edə bilər. Hər bir hub portu birbaşa periferik cihazı və ya ara mərkəzi birləşdirə bilər; avtobus beş səviyyəyə (dərəyə) qədər kaskad qovşaqlarına imkan verir (kökü nəzərə almadan). Birləşdirilmiş cihazların içərisində bir hub olduğundan, onları beşinci səviyyənin mərkəzinə birləşdirmək daha məqbul deyil. Hər bir aralıq qovşağında periferik cihazları (və ya əsas hubları) birləşdirmək üçün bir neçə aşağı axın portu və kök mərkəzinə və ya yuxarı axının aşağı axını portuna qoşulmaq üçün bir yuxarı port var.

USB məntiqi topologiyası ulduzdur. Qovşaqlar (kök daxil olmaqla) hər bir məntiqi cihazın ana nəzarətçiyə birbaşa qoşulması illüziyasını yaradır (aşağıdakı şəklə bax, b). Bu ulduzda sorğu-cavab sisteminə uyğun olaraq sırf tabe münasibətlər qurulur: ana nəzarətçi öz təşəbbüsü ilə məlumatları seçilmiş cihaza ötürür və ya qəbul edir. Cihaz öz təşəbbüsü ilə məlumat ötürə bilməz; Cihazlar arasında birbaşa məlumat ötürülməsi mümkün deyil. Cihaz, öz təşəbbüsü ilə, məlumat ötürülməsi deyil, yalnız xüsusi siqnalın istifadə edildiyi "oyanma" siqnalı verə bilər.

USB fiziki interfeysi sadə və zərifdir. USB kabellərin və konnektorların dizaynı cihazları birləşdirərkən səhvlərə yol verməyi qeyri-mümkün edir (aşağıdakı şəklə bax, a və b). USB konnektorunu tanımaq üçün cihazın gövdəsində standart simvolik işarə qoyulur (aşağıdakı şəklə bax, c). “A” tipli prizlər yalnız hubların aşağı axın portlarında, “A” tipli tıxaclar isə periferik cihazların şnurlarında və ya hubların yuxarı axın portlarında quraşdırılır. "B" tipli rozetkalar və tıxaclar yalnız periferik cihazlardan və hubların yuxarıdakı portlarından ayrılmış kordlar üçün istifadə olunur ("kiçik" cihazlardan kabellər - siçanlar, klaviaturalar və s., bir qayda olaraq, ayrılmır). Kiçik cihazlar üçün mini-B konnektorları, OTG (On-the-Go) dəstəyi üçün isə həm mini-A fişləri, həm də miniAB rozetkaları var. Qovşaqlar və qurğular bu hadisələrin ev sahibinə siqnalı ilə “isti” qoşmaq və ayırmaq imkanı verir.

Bağlantıları planlaşdırarkən, cihazların necə gücləndiyini nəzərə almalısınız: avtobusla işləyən qurğular adətən şəbəkə ilə işləyən hublara qoşulur. Avtobusla işləyən hublara yalnız aşağı gücə malik qurğular qoşulur - məsələn, USB siçanı və digər göstərici cihazları (trackball, planşet) içərisində hub olan USB klaviaturasına qoşulur.

USB məntiqi cihaz host nəzarətçisinin (və müştəri proqram təminatının) məlumat mübadiləsi apardığı müstəqil son nöqtələr toplusudur (Endpoint, EP). Hər bir USB məntiqi cihazına (həm funksiyalar, həm də hublar) ana proqram təminatının konfiqurasiya hissəsi tərəfindən verilmiş USB avtobusunda unikal olan öz ünvanı (1-127) təyin edilir. Hər bir məntiqi cihazın son nöqtəsi onun nömrəsi (0-15) və ötürmə istiqaməti (IN - hosta ötürülmə, OUT - hostdan) ilə müəyyən edilir. Məsələn, IN4 və OUT4, hətta müştəri proqram modullarının da əlaqə saxlaya biləcəyi fərqli son nöqtələrdir. Son nöqtələr dəsti cihazdan asılı olaraq dəyişir, lakin hər bir USB cihazının ümumiyyətlə idarə olunduğu iki istiqamətli son nöqtə 0 (EP0) olmalıdır. Tətbiq məqsədləri üçün 1-15 nömrəli son nöqtələr istifadə olunur (aşağı sürətli cihazlar üçün 1-2). Cihazın ünvanı, son nöqtə nömrəsi və istiqaməti host nəzarətçisi USB cihazları ilə əlaqə qurarkən qəbuledicini və ya məlumat mənbəyini unikal şəkildə müəyyən edir. Hər bir son nöqtə dəstəklənən məlumat ötürülməsinin növünü (izoxron məlumat, massivlər, fasilələr, nəzarət köçürmələri), paket ölçüsünü və xidmət tezliyi tələblərini təsvir edən bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir.

Cihaz bir neçə müxtəlif funksional vəzifələri yerinə yetirə bilər: məsələn, CD-ROM sürücüsü audio CD-ləri oxuya və məlumat saxlama qurğusu kimi çıxış edə bilər. Hər bir tapşırığı həll etmək üçün cihaz interfeysi - verilmiş tapşırığı yerinə yetirmək üçün nəzərdə tutulmuş son nöqtələr toplusunu və onlardan istifadə qaydalarını müəyyən edir. Beləliklə, hər bir cihaz bir və ya bir neçə interfeys təmin etməlidir. Çoxsaylı interfeyslərə malik olmaq, hər biri yalnız fərqli interfeysə (USB cihazının bir hissəsini təmsil edən) daxil olan birdən çox sürücüyə eyni USB cihazı ilə işləməyə imkan verir. Hər bir interfeysin bir və ya bir neçə alternativ variantı (alternativ parametrlər) ola bilər, onlardan yalnız biri müəyyən vaxtda aktiv ola bilər. Seçimlər istifadə olunan son nöqtələrin dəstlərində (və ola bilsin xüsusiyyətlərində) fərqlənir.

Eyni zamanda dəstəklənən interfeyslər dəsti cihazın konfiqurasiyasını təşkil edir. Cihaz bir və ya bir neçə mümkün konfiqurasiyaya malik ola bilər, konfiqurasiya mərhələsində host onlardan birini seçərək onu aktiv edir. Seçilmiş konfiqurasiya mövcud funksionallığı və çox vaxt enerji istehlakını müəyyən edir. Cihaza seçilmiş konfiqurasiya nömrəsi təyin olunana qədər o, tətbiqi mənada işləyə bilməz və avtobusdan cari istehlak 100 mA-dan çox olmamalıdır. Ev sahibi bu konfiqurasiya tərəfindən tələb olunan bütün resursların, o cümlədən avtobusdan cari istehlakın mövcudluğuna əsaslanaraq konfiqurasiya seçir.

Müştəri proqram təminatının hər bir hissəsi (adətən sürücü ilə təmsil olunur) öz cihazının (funksiyasının) bir interfeysi ilə eksklüziv və müstəqil şəkildə əlaqə saxlayır (aşağıdakı şəklə bax). Bu şəkildəki əlaqələr cihaz sürücüləri və onların son nöqtələri arasında qurulan rabitə borularını təmsil edir. Kanallar yalnız aktiv konfiqurasiyanın seçilmiş (alternativdən) interfeys seçimlərinə aid olan cihazın son nöqtələri ilə qurulur. Başqa son nöqtələr mövcud deyil.

Sorğular, partiyalar və əməliyyatlar

Məlumatı ötürmək və ya qəbul etmək üçün müştəri proqramı kanala giriş/çıxış sorğu paketini - IRP (Giriş/Çıxış Sorğu Paketi) göndərir və onun işlənməsinin başa çatması barədə bildiriş gözləyir. IRP formatı müəyyən bir OS-də USBD sürücüsünün tətbiqi ilə müəyyən edilir. IRP yalnız sorğu haqqında məlumat ehtiva edir (RAM-da məlumatların ötürülməsi buferinin yeri və ötürülmənin uzunluğu); Cihaz sürücüsü xüsusi cərəyan bağlantısının xüsusiyyətlərindən (sürət, icazə verilən paket ölçüsü) mücərrəddir. USBD sürücüsü sorğunu USB avtobusunda əməliyyatlar şəklində emal edir; zəruri hallarda uzun sorğuları (paketləri) bir əməliyyatda ötürülməyə uyğun olan hissələrə ayırır. USB avtobusunda əməliyyat host və İB arasında paket mübadiləsinin ardıcıllığıdır, bu müddət ərzində bir məlumat paketi ötürülə və ya qəbul edilə bilər (heç bir məlumatın ötürülmədiyi əməliyyatlar mümkündür). Sorğunun emalı onunla əlaqəli bütün əməliyyatlar uğurla başa çatdıqda tamamlanmış sayılır. Onların icrası zamanı rast gəlinən "müvəqqəti çətinliklər" (məlumat mübadiləsinə hazırlıqsızlıq) müştəri sürücüsünün diqqətinə çatdırılmır - o, yalnız mübadilələrin tamamlanmasını (və ya vaxtın bitməsini) gözləyə bilər. Bununla belə, cihaz ciddi səhvlər barədə siqnal verə bilər (STALL cavabı ilə), bu, sorğunun dayandırılmasına səbəb olur və bu barədə müştəri sürücüsünə məlumat verilir. Bu halda, bu kanala edilən bütün sonrakı sorğular da rədd edilir. Bu kanalla işi bərpa etmək yalnız cihaz sürücüsünün xüsusi sorğu (həmçinin USBD zəngi) istifadə edərək etdiyi səhv vəziyyətinin işlənməsi barədə açıq bildirişdən sonra mümkündür.

Maksimum partiya ölçüsündən istifadə etmək üçün uzun sorğular əməliyyatlara bölünür. Qalanların son partiyası maksimum ölçüdən qısa ola bilər. Əsas nəzarətçinin cihazın gözləniləndən daha kiçik olan "qüsurlu" paketi qəbul etməsini aşkar etmək vasitəsi var. İRP sorğusu bu hadisəyə konkret şəkildə cavab verib-verməməyi müəyyənləşdirir. Xüsusi reaksiya iki cür ola bilər:

• qısa paketi məlumat blokunun sonunu göstərən bir ayırıcı kimi qəbul edin. Bu halda, bu IRP normal şəkildə tamamlanır və bu kanala aşağıdakı sorğular yerinə yetirilir;
• kanalın dayanmasına səbəb olan bir xətanın əlaməti kimi qısa bir paket hesab edin (onun sonrakı bütün gözlənilən sorğuları sıfırlanır).

Massivləri köçürərkən, qısaldılmış paketlərdən ayırıcı kimi istifadə etmək ən təbii haldır. Beləliklə, məsələn, məlumatların saxlanması cihazları üçün protokol variantlarından birində idarəetmə paketləri kimi məlum uzunluğa malik qısaldılmış paketlərdən istifadə olunur.

USB rabitə kanalları iki növə bölünür:

• axın borusu məlumatları kanalın bir ucundan digərinə çatdırır, o, həmişə bir istiqamətlidir. Eyni son nöqtə nömrəsi iki fərqli axın kanalı, giriş və çıxış üçün istifadə edilə bilər. Müxtəlif axın kanallarında məlumat ötürülməsi bir-biri ilə sinxronlaşdırılmır. Bu o deməkdir ki, bir-birinə nisbətən müəyyən qaydada yerləşdirilən müxtəlif kanallar üçün müştəri sürücüsü sorğuları fərqli qaydada yerinə yetirilə bilər. Bir kanal üçün sorğular ciddi şəkildə alındıqları ardıcıllıqla yerinə yetiriləcək; Hər hansı sorğunun icrası zamanı ciddi xəta baş verərsə (cihaz bunu STALL cavabı ilə bildirir), ip dayanır. Bir ip massiv köçürmələrini, izoxron köçürmələri və kəsmələri həyata keçirə bilər. Axınlar məlumatları cihaz istehsalçısı tərəfindən müəyyən edilmiş ixtiyari formatda daşıyır (lakin USB spesifikasiyası ilə deyil). Axınlar adətən məlumat sahəsinin uzunluğu onun son nöqtəsi tərəfindən icazə verilən maksimum ölçüyə uyğun gələn əməliyyatlardan istifadə edir. Əgər axını məntiqi verilənlər bloklarına bölmək lazımdırsa, bu, blokun bitməsinin əlaməti kimi qısaldılmış paketlərdən istifadə etməklə edilə bilər. Blokun maksimum ölçülü paketlərin tam sayına uyğun olduğu ortaya çıxarsa, məlumat sahəsinin uzunluğu sıfır olan paketlər ayırıcı kimi istifadə edilə bilər;
• mesaj borusu ) iki istiqamətlidir. Əks istiqamətlərdə mesajların ötürülməsi bir-biri ilə sinxronlaşdırılır və ciddi şəkildə sifariş edilir. Qarşı tərəf hər bir mesaja onun qəbulu və işlənməsinin təsdiqi ilə cavab verməlidir. Növbəti mesaj əvvəlki mesaj emal edilməmişdən əvvəl göndərilə bilməz, lakin səhvləri idarə edərkən, işlənməyən mesajları yenidən qurmaq mümkündür. Mesaj formatları USB spesifikasiyası ilə müəyyən edilir: bir sıra standart mesajlar (sorğular və cavablar) və qorunmuş mesaj identifikatorları var, formatı cihaz və ya interfeys tərtibçisi tərəfindən müəyyən edilir.

Kanallar son nöqtə ilə əlaqəli xüsusiyyətlərə malikdir (band genişliyi, xidmət növü, bufer ölçüsü və s.). USB cihazlarını konfiqurasiya edərkən kanallar yaradılır. Avtobusun bant genişliyi bütün quraşdırılmış kanallar arasında bölünür. Ayrılmış bant genişliyi kanala təyin edilir və yeni kanalın yaradılması üçün mövcud ayırmaya uyğun gəlməyən bant genişliyi tələb olunursa, kanalın ayrılması sorğusu rədd edilir.

Kanallar da məqsədlərinə görə fərqlənir:

• əsas mesaj kanalı (Defolt boru, həmçinin İdarəetmə borusu 0 kimi tanınır) USBD-yə məxsus olan , bütün cihazların konfiqurasiya məlumatlarına daxil olmaq üçün istifadə olunur. Bu kanal bütün cihazlar üçün həmişə yalnız nəzarət köçürmələrini dəstəkləyən sıfır son nöqtə, EP0 (son nöqtə sıfır) ilə qurulur;
• Müştəri boruları sahibləri cihaz sürücüləri olan . Bu kanallar həm axınları, həm də mesajları daşıya bilər; onlar istənilən növ USB ötürülməsini (izoxron, kəsmə, massiv və nəzarət) dəstəkləyir.

Müştəri sürücüsünün işlədiyi cihaz interfeysi müştəri kanalları dəstəsidir (boru paketi). Bu kanallar üçün cihaz sürücüləri ötürülən məlumatların yeganə mənbəyi və istehlakçılarıdır.

Bütün cihazların əsas mesaj kanallarının sahibi USB sürücüsüdür (USBD); Bu kanallar konfiqurasiya, nəzarət və status məlumatlarını daşıyır. Əsas mesaj kanalı həmçinin cari nəzarət və cihazın vəziyyətini oxumaq üçün müştəri sürücüsü tərəfindən istifadə edilə bilər, lakin dolayı yolla USBD vasitəsilə. Məsələn, əsas kanal üzərindən ötürülən mesajlar cari statusu sorğulamaq üçün USB printer sürücüsü tərəfindən istifadə olunur (üç işarə LPT port status reyestrinin formatında ötürülür: I/O xətası, printer seçilib, kağız yoxdur).

Ev sahibi resurs bölgüsü planına uyğun olaraq cihazlarla mübadilələri təşkil edir. Bunu etmək üçün, host nəzarətçisi dövri olaraq 1 ms müddətində bütün planlaşdırılan əməliyyatların uyğun olduğu çərçivələr yaradır (aşağıdakı şəklə baxın). Hər bir çərçivə izoxron cihazlar, eləcə də hublar üçün sinxronizasiya siqnalı olan SOF (Start Of Frame) marker paketinin göndərilməsi ilə başlayır. Çərçivələr ardıcıl olaraq nömrələnir; SOF markerində çərçivə nömrəsinin ən az əhəmiyyətli 11 biti var. HS rejimində hər bir çərçivə 8 mikroframe bölünür və SOF paketləri hər mikroçərçivənin əvvəlində ötürülür (125 µs müddətlə). Bundan əlavə, bütün səkkiz mikrokadrda SOF eyni çərçivə nömrəsini daşıyır; yeni kadr nömrəsi dəyəri mikro kadr sıfırda ötürülür. Hər bir mikrokadrda bir neçə əməliyyat həyata keçirilə bilər, icazə verilən rəqəm onların hər birinin sürətindən, məlumat sahəsinin uzunluğundan, həmçinin kabellər, hublar və qurğular tərəfindən təqdim edilən gecikmələrdən asılıdır. Bütün çərçivə əməliyyatları EOF (End of Frame) vaxt intervalı başlamazdan əvvəl tamamlanmalıdır. Mikrokadrların yaranma müddəti (tezliyi) izoxron ötürülmələr üçün tezliyi tənzimləməyə imkan verən host nəzarətçisində xüsusi registrdən istifadə etməklə bir qədər dəyişdirilə bilər.

Çərçivə də avtobusun sağ qalmasını təmin etmək üçün istifadə olunur. Hər bir mikroçərçivənin sonunda EOF (Çərçivənin Sonu) vaxt intervalı ayrılır, bu müddət ərzində hublar nəzarətçiyə ötürülməni qadağan edir. Əgər hub məlumatların bu anda hansısa portdan (host-a) ötürüldüyünü aşkar edərsə, bu port USBD tərəfindən bildirilən “söhbətli” cihazı təcrid edərək deaktiv edilir.

Əsas nəzarətçidəki mikro çərçivə sayğacı çərçivə təsviri cədvəlinə daxil olduqda indeks mənbəyi kimi istifadə olunur. Tipik olaraq, USB drayveri 1024 ardıcıl kadr1 üçün deskriptor cədvəli qurur ki, bu da dövri olaraq daxil olur. Bu deskriptorlardan istifadə edərək, host çərçivələrin yüklənməsini elə planlaşdırır ki, planlaşdırılmış izoxron əməliyyatlar və fasilələrlə yanaşı, onlarda nəzarət əməliyyatları üçün həmişə yer olsun. Sərbəst kadr vaxtı massiv köçürmələri ilə doldurula bilər. USB spesifikasiyası dövri əməliyyatlara (izoxron və fasilələr) avtobusun ötürmə qabiliyyətinin 90%-ni, yəni hər bir mikrokadrda vaxtı tutmağa imkan verir.

USB-nin ilk spesifikasiyası (versiya 1.0) 1996-cı ilin əvvəlində nəşr olundu və 1998-ci ilin payızında ilk nəşrdə aşkar edilmiş problemləri düzəldən 1.1 spesifikasiyası ortaya çıxdı. 2000-ci ilin yazında avtobusun ötürmə qabiliyyətini 40 dəfə artıran 2.0 versiyası nəşr olundu. Beləliklə, 1.0 və 1.1 spesifikasiyası 12 Mbit/s və 1,5 Mbit/s, spesifikasiya 2.0 - 480 Mbit/s sürətlə işləməyi təmin edir. Eyni zamanda, USB 2.0 USB 1.x ilə geriyə uyğundur.

Son USB 3.0 spesifikasiyası 2008-ci ildə ortaya çıxdı. USB 3.0-ın yaradılması Intel, Microsoft, Hewlett-Packard, Texas Instruments, NEC və s. NXP Yarımkeçiriciləri USB 3.0 spesifikasiyasında yenilənmiş standartın birləşdiriciləri və kabelləri fiziki və funksional olaraq USB 2.0 ilə uyğundur. Dörd USB 2.0 xəttinə əlavə olaraq, USB 3.0 daha dörd rabitə xətti (iki bükülmüş cüt) əlavə edir. USB 3.0 konnektorlarındakı yeni kontaktlar köhnə kontaktlardan ayrı olaraq fərqli kontakt cərgəsində yerləşir. USB 3.0 spesifikasiyası maksimum məlumat ötürmə sürətini 4,8 Gbit/s-ə qədər artırır, beləliklə, ötürmə sürəti 60 MB/s-dən 600 MB/s-ə qədər yüksəlir və 1 TB-ni 8-10 saata deyil, 40 dəqiqəyə ötürməyə imkan verir. -1 saat. Versiya 3.0, həmçinin 500 mA-dan 900 mA-a qədər artan cərəyanla öyünür, beləliklə istifadəçi yalnız bir hubdan daha çox cihazı gücləndirə bilməz, lakin bir çox hallarda cihazların özləri ayrı-ayrı enerji təchizatından xilas ola biləcəklər.

Ümumi USB arxitekturası

USB-nin fiziki arxitekturası aşağıdakı qaydalarla müəyyən edilir:

• qurğular hosta qoşulur;
• cihazların bir-birinə fiziki qoşulması üstü kök mərkəzi olan çoxpilləli ulduzun topologiyasına uyğun olaraq həyata keçirilir;
• hər ulduzun mərkəzi bir mərkəzdir;
• hər bir kabel seqmenti iki nöqtəni birləşdirir: hub və ya funksiyası olan host , funksiyası və ya başqa qovşağı olan hub;
• hubın hər bir portuna USB periferik qurğu və ya başqa bir hub qoşula bilər və kök birini saymadan 5 səviyyəyə qədər kaskad qovşaqlarına icazə verilir.

Ən yüksək səviyyə adətən USB nəzarətçi ilə birləşdirilən kök mərkəzidir.

Mövcud portların sayını artırmaq üçün kök mərkəzə qurğular və ya daha çox hub qoşula bilər. Hub ayrıca bir cihaz kimi hazırlana bilər və ya başqa bir cihaza quraşdırıla bilər, yəni. USB ilə əlaqəli cihazlar funksional cihazlara təsnif edilə bilər, yəni. xüsusi funksiyanı yerinə yetirənlər (məsələn, siçanlar), yalnız fan-çıxış funksiyasını yerinə yetirən hub cihazları və portlar dəstini genişləndirən mərkəzi daxil edən birləşmiş qurğular (məsələn, monitorlar, digərlərini birləşdirmək üçün portlarla).

Beşinci səviyyədə kombinasiya cihazı istifadə edilə bilməz. Bundan əlavə, sadəcə bir cihazdan daha çox proqram və aparat kompleksi olan host haqqında ayrıca qeyd etmək lazımdır.

Fiziki arxitekturanın təfərrüatları sistem proqram təminatında (proqram təminatı) tətbiqi proqramlardan gizlədilir, ona görə də məntiqi arxitektura onun mərkəzində tətbiqi proqram təminatı və təpəsində son nöqtələr dəsti olan sadə ulduz kimi görünür. Tətbiq hər bir son nöqtə ilə əlaqə qurur.

USB komponentləri

USB avtobusu aşağıdakı elementlərdən ibarətdir:

USB Cihazının Xüsusiyyətləri

• ünvanlama - cihaz ona təyin edilmiş unikal ünvana və yalnız ona cavab verməlidir;
• konfiqurasiya - işə salındıqdan və ya sıfırlandıqdan sonra cihaz portlarını konfiqurasiya edə bilmək üçün sıfır ünvan təqdim etməlidir;
• məlumat ötürülməsi - cihazda host ilə məlumat mübadiləsi üçün son nöqtələr dəsti var. Müxtəlif növ köçürmələrə icazə verən son nöqtələr üçün konfiqurasiyadan sonra onlardan yalnız biri mövcuddur;
• enerjinin idarə edilməsi - qoşulduqda hər hansı bir cihaz avtobusdan 100 mA-dan çox cərəyan istehlak etməməlidir. Konfiqurasiya edildikdə, cihaz cari tələblərini elan edir, lakin 500 mA-dan çox deyil. Hub cihazı elan edilmiş cərəyanla təmin edə bilmirsə, cihaz istifadə edilməyəcək;
• asma - USB cihazı cari istehlakı 500 µA-dan çox olmayan dayandırılmış rejimi dəstəkləməlidir. Avtobus fəaliyyəti dayandırıldıqda USB cihazı avtomatik olaraq dayandırılmalıdır;
• Uzaqdan Oyandırma - Uzaqdan oyandırma qabiliyyəti dayandırılmış USB cihazına hosta siqnal verməyə imkan verir, o da dayandırılmış vəziyyətdə ola bilər. Uzaqdan oyandırma funksiyası USB cihazının konfiqurasiyasında təsvir edilmişdir. Bu funksiya konfiqurasiya zamanı söndürülə bilər.

Məlumat mübadiləsinin məntiqi səviyyələri

USB spesifikasiyası üçü müəyyən edir məntiq səviyyəsi müəyyən qarşılıqlı əlaqə qaydaları ilə. USB cihazı interfeysdən, məntiqi və funksional hissələrdən ibarətdir. Host da üç hissəyə bölünür - interfeys, sistem və proqram təminatı. Hər bir hissə yalnız müəyyən bir sıra vəzifələrə cavabdehdir.

Beləliklə, tətbiq proqramı ilə USB avtobusu arasında əlaqə əməliyyatı yaddaş buferlərinin aşağıdakı təbəqələrdən keçməsi ilə həyata keçirilir:

• hostda müştəri proqram səviyyəsi:
  • adətən USB cihaz sürücüsü ilə təmsil olunur;
  • istifadəçinin bir tərəfdən əməliyyat sistemi, digər tərəfdən isə sistem sürücüsü ilə qarşılıqlı əlaqəsini təmin edir;
• Hostdakı USB sistem sürücüsü səviyyəsi (USB, Universal Serial Bus Driver):
  • avtobusda cihazların nömrələnməsinə nəzarət edir;
  • avtobusun ötürmə qabiliyyətinin və enerji təchizatının paylanmasına nəzarət edir;
  • istifadəçi sürücü sorğularını emal edir;
• USB avtobus interfeysi host nəzarətçi səviyyəsi (HCD, Host Controller Driver):
  • I/O sorğularını fiziki əməliyyatların yerinə yetirildiyi məlumat strukturlarına çevirir;
  • host registrləri ilə işləyir.

Müştəri proqram təminatı və USB cihazları arasında əlaqə: USB qarşılıqlı əlaqə üçün proqram interfeysi təmin edir və yalnız bu, müştəri proqramının avtobusa qoşulmuş xüsusi cihazdan və onun konfiqurasiyasından təcrid olunmuş şəkildə mövcud olmasına imkan verir. Müştəri proqramı üçün USB sadəcə funksiyalar toplusudur.

USB komponentlərinin qarşılıqlı əlaqəsi aşağıdakı diaqramda göstərilir:

Baxılan struktura aşağıdakı elementlər daxildir:

USB fiziki cihaz- avtobusda son istifadəçini maraqlandıran funksiyaları yerinə yetirən cihaz.

Müştəri SW— Əsas kompüterdə yerinə yetirilən xüsusi qurğuya uyğun proqram təminatı. O, OS-nin bir hissəsi və ya xüsusi bir məhsul ola bilər.

USB Sistemi SW— Xüsusi cihazlardan və müştəri proqram təminatından asılı olmayaraq USB sistem dəstəyi.

USB Host Nəzarətçisi— USB cihazlarını əsas kompüterə qoşmaq üçün aparat və proqram təminatı.

Məlumat ötürmə prinsipləri

Məlumat ötürmə mexanizmi asinxron və blok əsaslıdır. Ötürülmüş məlumat bloku adlanır USB çərçivə və ya USB çərçivə və müəyyən bir zaman intervalında ötürülür. Əməliyyat əmrləri və məlumat blokları adlanan məntiqi abstraksiyadan istifadə edərək həyata keçirilir kanal. Kanal host və xarici cihazın son nöqtəsi arasında məntiqi əlaqədir.

Standart kanal əmrləri (və əmrlərə daxil olan məlumatları) və ya hər hansı birini ötürmək üçün istifadə olunur axın kanallar, və ya mesaj kanalları.

Axın məlumatları kanalın bir ucundan digərinə çatdırır, həmişə bir istiqamətlidir. Eyni son nöqtə nömrəsi iki axın kanalı, giriş və çıxış üçün istifadə edilə bilər. Bir ip aşağıdakı rabitə növlərini həyata keçirə bilər: davamlı, izoxron və kəsilmələr. Çatdırılma həmişə ilk gələn, ilk çıxan (FIFO) əsasında həyata keçirilir; USB nöqteyi-nəzərindən, axın məlumatları strukturlaşdırılmamışdır. Mesajlar USB spesifikasiyası ilə müəyyən edilmiş formatdadır. Ev sahibi son nöqtəyə sorğu göndərir, bundan sonra mesaj paketi göndərilir (qəbul edilir), ardınca isə son nöqtənin status məlumatını ehtiva edən paket gəlir. Növbəti mesaj adətən əvvəlki mesaj emal edilməzdən əvvəl göndərilə bilməz, lakin səhvləri idarə edərkən, işlənməyən mesajları yenidən qurmaq mümkündür. İki tərəfli mesajlaşma eyni son nöqtəyə ünvanlanır. Mesajları çatdırmaq üçün yalnız nəzarət tipli mübadilələrdən istifadə olunur.

Kanallar son nöqtə ilə əlaqəli xüsusiyyətlərə malikdir. USB cihazlarını konfiqurasiya edərkən kanallar yaradılır. Hər bir aktivləşdirilmiş cihaz üçün konfiqurasiya, nəzarət və status məlumatlarının ötürüldüyü mesaj kanalı (Control Pipe 0) mövcuddur.

USB avtobusunda hər hansı bir əlaqə ana nəzarətçi tərəfindən başlanır. O, resurs bölgüsü planına uyğun olaraq cihazlarla mübadilələri təşkil edir.

Nəzarətçi dövri olaraq (1,0 ± 0,0005 ms müddətində) bütün planlaşdırılan ötürmələrin uyğun olduğu çərçivələr yaradır.

Hər bir çərçivə hublar da daxil olmaqla bütün cihazlar üçün sinxronizasiya siqnalı olan SOF (Start Of Frame) marker paketinin göndərilməsi ilə başlayır. Hər bir kadrın sonunda EOF (Çərçivənin Sonu) vaxt intervalı ayrılır, bu müddət ərzində hublar nəzarətçiyə ötürülməni qadağan edir. Əgər hub məlumatların bu anda müəyyən bir portdan ötürüldüyünü aşkar edərsə, bu port deaktiv edilir.

Yüksək sürətli ötürmə rejimində SOF paketləri hər bir mikrokadrın əvvəlində ötürülür (dövr 125 ± 0,0625 μs).

Ev sahibi kadrların yüklənməsini elə planlaşdırır ki, həmişə ən yüksək prioritet köçürmələr üçün yer olsun və boş çərçivə sahəsi böyük həcmdə məlumatların aşağı prioritetli köçürmələri ilə doldurulsun. USB spesifikasiyası dövri əməliyyatlara (izoxron və fasilələr) avtobusun bant genişliyinin 90%-ə qədərini tutmağa imkan verir.

Hər çərçivənin öz nömrəsi var. Əsas nəzarətçi 32 bitlik sayğacdan istifadə edir, lakin SOF tokenində yalnız aşağı 11 biti ötürür. Çərçivə nömrəsi EOF zamanı dövri olaraq artırılır.

İzoxron ötürmə üçün cihazların və nəzarətçinin sinxronizasiyası vacibdir. Üç sinxronizasiya variantı var:

• cihazın daxili generatorunun SOF markerləri ilə sinxronizasiyası;
• kadr sürətini cihazın tezliyinə uyğunlaşdırmaq;
• cihazın ötürülmə (qəbul) sürətinin kadr sürəti ilə uyğunlaşdırılması.

Hər bir kadrda bir neçə əməliyyat həyata keçirilə bilər, icazə verilən əməliyyatların sayı onların hər birinin sürətindən, məlumat sahəsinin uzunluğundan, həmçinin kabellər, mərkəzlər və qurğular tərəfindən təqdim edilən gecikmələrdən asılıdır. Bütün çərçivə əməliyyatları EOF vaxtından əvvəl tamamlanmalıdır. Çərçivə sürəti, izoxron köçürmələr üçün sürəti tənzimləməyə imkan verən xüsusi host nəzarətçi registrindən istifadə edərək bir qədər dəyişdirilə bilər. Nəzarətçinin kadr sürətinin tənzimlənməsi yalnız bir cihazın daxili sinxronizasiya tezliyinə mümkündür.

Kanal üzərindən məlumat paketlər şəklində ötürülür. Hər bir paket SYNC (Sinxronizasiya) sahəsi ilə, sonra PID (Paket İdentifikatoru) ilə başlayır. Yoxlama sahəsi PID-in bit istiqamətində tərsidir.

Paketin məlumat strukturu onun aid olduğu qrupdan asılıdır.

1. Müştəri proqram təminatı İPR sorğularını USBD qatına göndərir.

2. USBD sürücüsü əməliyyat sorğularını aşağıdakı qaydalara uyğun olaraq bölür:

• sorğunun icrası onu təşkil edən bütün əməliyyatlar uğurla başa çatdıqda başa çatmış sayılır;
• emal əməliyyatlarının bütün təfərrüatları (məsələn, hazırlığın gözlənilməsi, xəta baş verdikdə əməliyyatın təkrarlanması, alıcının əlçatmazlığı və s.) müştərinin proqram təminatına məlumat verilmir;
• Proqram təminatı yalnız sorğuya başlaya bilər və sorğunun tamamlanmasını və ya vaxtın bitməsini gözləyə bilər;
• Cihaz sorğunun dayandırılmasına səbəb olan ciddi səhvlər barədə siqnal verə bilər və sorğunun mənbəyinə məlumat verilir.

3. Əsas nəzarətçi sürücüsü sistem avtobusunun drayverindən əməliyyatların siyahısını alır və aşağıdakı hərəkətləri yerinə yetirir:

• qəbul edilmiş əməliyyatların icrasını, əməliyyatların siyahısına əlavə etməklə qrafiki tərtib edir;
• növbəti əməliyyatı siyahıdan çıxarır və onu USB avtobus interfeysinin host nəzarətçi səviyyəsinə köçürür;

4. USB avtobus interfeysi host nəzarətçisi çərçivələr yaradır;

5. Çərçivələr NRZI metodundan istifadə etməklə serial bit ötürülməsi ilə ötürülür

Beləliklə, aşağıdakı sadələşdirilmiş diaqram yaradıla bilər:

1. hər bir çərçivə ən yüksək prioritet bağlamalardan ibarətdir, onların tərkibini aparıcı sürücü təşkil edir;

2. hər bir köçürmə bir və ya bir neçə əməliyyatdan ibarətdir;

3. hər bir əməliyyat partiyalardan ibarətdir;

4. Hər bir paket paket identifikatorundan, verilənlərdən (əgər varsa) və yoxlama məbləğindən ibarətdir.

USB-də mesajların növləri

Avtobus spesifikasiyası son nöqtələr üçün dörd fərqli ötürmə növünü müəyyən edir:

• nəzarət dişliləri (Nəzarət Transferləri) - qoşulma zamanı cihazı konfiqurasiya etmək, cihazı idarə etmək və əməliyyat zamanı status məlumatını əldə etmək üçün host tərəfindən istifadə olunur. Protokol bu cür bağlamaların zəmanətli çatdırılmasını təmin edir. Nəzarət mesajı məlumat sahəsinin uzunluğu tam sürətlə 64 baytdan və aşağı sürətlə 8 baytdan çox ola bilməz. Belə bağlamalar üçün ev sahibinə bant genişliyinin 10% -ni ayırmağa zəmanət verilir;
• məlumat massivlərinin ötürülməsi (Toplu məlumat ötürülməsi) - məlumatların hostdan funksiyaya və ya funksiyadan hosta zəmanətli çatdırılmasını təmin etmək lazım olduqda istifadə olunur, lakin çatdırılma müddəti məhdud deyil. Bu köçürmə avtobusun bütün mövcud bant genişliyini tutur. Paketlərin məlumat sahəsi 8, 16, 32 və ya 64 baytdır. Belə dişlilər ən aşağı prioritetə ​​malikdirlər, onlar şin çox yükləndikdə dayandırıla bilər; Yalnız tam ötürmə sürətində icazə verilir. Belə bağlamalar, məsələn, printerlər və ya skanerlər tərəfindən istifadə olunur;
• ötürülmələri kəsmək (Köçürmələri kəsin) - kiçik ölçülü tək məlumat paketlərini ötürmək lazım olduqda istifadə olunur. Hər bir paket məhdud müddət ərzində ötürülməlidir. Köçürmə əməliyyatları kortəbii olur və cihaz tərəfindən tələb olunandan daha yavaş xidmət göstərilməməlidir. Məlumat sahəsi tam sürətlə 64 bayta, aşağı sürətlə isə 8 bayta qədər tuta bilər. Xidmət müddəti tam sürət üçün 1-255 ms və aşağı sürət üçün 10-255 ms diapazonunda müəyyən edilir. Belə köçürmələr siçan və klaviatura kimi daxiletmə qurğularında istifadə olunur;
• izoxron ötürülmələr (İzoxron köçürmələr) - hər bir vaxt intervalında ciddi şəkildə müəyyən edilmiş miqdarda məlumat ötürmək lazım olduqda, lakin məlumatın çatdırılmasına zəmanət verilmədikdə, "real vaxtda" məlumat mübadiləsi üçün istifadə olunur (məlumatların ötürülməsi uğursuzluqlar halında təkrarlanmadan həyata keçirilir, paket itkisinə icazə verilir). Bu cür köçürmələr avtobusun bant genişliyinin əvvəlcədən razılaşdırılmış hissəsini tutur və müəyyən çatdırılma gecikməsinə malikdir. İzoxron ötürmələr çox vaxt multimedia cihazlarında rəqəmsal səs kimi audio və video məlumatlarını ötürmək üçün istifadə olunur. İzoxron köçürmələr son nöqtələrin - məlumat mənbələrinin və ya alıcılarının - sistemlə sinxronizasiya üsuluna görə bölünür: onlar asinxron, sinxron və adaptiv cihazların siniflərini fərqləndirirlər, hər biri öz USB kanal tipinə malikdir.

Kəsmə mexanizmi

USB avtobusu üçün real kəsmə mexanizmi yoxdur. Bunun əvəzinə, ev sahibi qoşulmuş cihazları məlumatların kəsilməsi üçün sorğulayır. Səsvermə müəyyən vaxt intervallarında, adətən hər 1-32 ms-də baş verir. Cihaza 64 bayta qədər məlumat göndərməyə icazə verilir.

Sürücünün nöqteyi-nəzərindən, kəsilmələri idarə etmək qabiliyyəti əslində USB interfeysinin fiziki həyata keçirilməsinə dəstək verən host tərəfindən müəyyən edilir.

Məlumat ötürmə rejimləri

USB avtobusunda üç məlumat ötürmə rejimi var:

• aşağı sürətli (LS, Aşağı sürətli) 1,5 Mbit/s;
• tam sürətli (LF, Tam sürətli) 12 Mbit/s;
• yüksək sürətli (HS, Yüksək sürətli, yalnız USB 2.0 üçün) 480 Mbit/s.

Periferik cihazların USB avtobusuna qoşulması

Periferik cihazları USB avtobusuna qoşmaq üçün məlumatların qəbulu və ötürülməsi üçün istifadə olunan diferensial əlaqədə iki naqil (burulmuş cüt) və periferik cihazı gücləndirmək üçün iki naqil olan dörd telli kabel istifadə olunur.

Spesifikasiya 1.0 iki növ bağlayıcıları tənzimləyir:

Daha sonra mini-USB adlanan portativ və mobil cihazlarda USB-nin istifadəsi üçün miniatür bağlayıcılar hazırlanmışdır.

Mini AB və Micro AB konnektorları da var ki, onlara həm A, həm də B tipli uyğun bağlayıcılar qoşulur.

Miniatür bağlayıcılar da var - Micro USB.

USB 2.0 yazın	Əlaqələrin mənası		Tel rəngi

Tam Sürətli Cihazın qoşulması

Aşağı Sürətli Cihazın Qoşulması

Sinxronizasiya siqnalları NRZI (Sıfıra Dönməmək) metodundan istifadə etməklə verilənlərlə birlikdə kodlanır. Hər bir paketdən əvvəl qəbuledicinin ötürücü tezliyinə uyğunlaşmasına imkan verən SYNC sahəsi var.

Kabeldə 5V təchizatı gərginliyini cihazlara ötürmək üçün VBus və GND xətləri də var. Zəmanətli siqnal səviyyəsini və təchizatı gərginliyini təmin etmək üçün keçiricilərin kəsik hissəsi seqmentin uzunluğuna uyğun olaraq seçilir.

USB əsas kompüter və müxtəlif periferik cihazlar (PU) arasında məlumat mübadiləsini təmin edir. USB spesifikasiyasına görə, cihazlar hublar, funksiyalar və ya hər ikisinin kombinasiyası ola bilər. Hub cihazı yalnız cihazları avtobusa qoşmaq üçün əlavə nöqtələr təmin edir. USB funksiyalı cihaz sistemə əlavə funksionallıq təmin edir, məsələn, ISDN bağlantısı, rəqəmsal joystik, rəqəmsal interfeysli dinamiklər və s. Bir neçə funksiyadan ibarət mürəkkəb cihaz ona bir neçə cihaz qoşulmuş bir mərkəz kimi təmsil olunur. USB cihazında USB protokolu üçün tam dəstək verən, standart əməliyyatları (konfiqurasiya və sıfırlama) yerinə yetirən və cihazı təsvir edən məlumat verən USB interfeysi olmalıdır. Bütün USB sisteminin işləməsi əsas kompüterin aparat və proqram təminatı alt sistemi olan ana nəzarətçi tərəfindən idarə olunur. Avtobus, host və cihazların özləri işlədiyi müddətdə cihazları birləşdirməyə, konfiqurasiya etməyə, istifadə etməyə və ayırmağa imkan verir. USB avtobusu host mərkəzlidir: mübadiləni idarə edən yeganə master cihaz ana kompüterdir və ona qoşulmuş bütün periferik qurğular yalnız kölə cihazlardır. USB avtobusunun fiziki topologiyası çox səviyyəli ulduzdur. Onun yuxarı hissəsi, adətən ikili port olan kök mərkəzi ilə birləşdirilmiş host nəzarətçisidir. Hub bir splitter cihazıdır; o, həmçinin ona qoşulmuş cihazlar üçün enerji mənbəyi kimi xidmət edə bilər. Hər bir hub portu birbaşa periferik cihazı və ya ara mərkəzi birləşdirə bilər; avtobus 5 səviyyəyə qədər kaskad qovşaqlarına imkan verir (kökü nəzərə almadan). Kombinə edilmiş qurğuların özlərində bir hub olduğundan, onları 6-cı səviyyəli mərkəzə birləşdirmək artıq qəbuledilməzdir. Hər bir aralıq qovşağında periferik cihazları (və ya əsas hubları) birləşdirmək üçün bir neçə aşağı axın portu və kök mərkəzinə və ya yuxarı axının aşağı axını portuna qoşulmaq üçün bir yuxarı port var. USB məntiqi topologiyası sadəcə bir ulduzdur: ana nəzarətçi üçün hublar hər bir cihazla birbaşa əlaqə illüziyasını yaradır. Proqramın yaddaş hüceyrələrinin, giriş/çıxış portlarının, fasilələrin və DMA kanallarının fiziki ünvanlarına daxil olaraq cihazlarla qarşılıqlı əlaqədə olduğu genişləndirmə avtobuslarından (ISA, PCI, PC Card) fərqli olaraq, tətbiqin USB cihazları ilə qarşılıqlı əlaqəsi yalnız proqram interfeysi vasitəsilə həyata keçirilir. Cihazın müstəqilliyini təmin edən bu interfeys USB nəzarətçi sistem proqramı tərəfindən təmin edilir.

Paralel AT A avtobuslarının həcmli bahalı kabellərindən və xüsusən müxtəlif birləşdiriciləri və qoşulma qaydalarının mürəkkəbliyi ilə SCSI avtobusundan fərqli olaraq, USB kabel idarəetməsi sadə və zərifdir. USB kabeli siqnal dövrələri üçün 90 Ohm empedansı olan bir qoruyucu bükülmüş cüt və enerji təchizatı üçün (+5 V) qorunmamış bir cütdən ibarətdir, icazə verilən seqment uzunluğu 5 m-ə qədərdir 3 m uzunluğunda istifadə etmək olar (daha ucuzdur) . USB kabel və konnektor sistemi cihazları birləşdirərkən səhvlərə yol verməyi qeyri-mümkün edir (şək. 13.1, a və b). USB konnektorunu tanımaq üçün cihazın gövdəsində standart simvolik təyinat yerləşdirilir (Şəkil 13.1, c). “A” tipli rozetkalar yalnız hubların aşağı axın portlarında, “A” tipli tıxaclar isə periferik cihazların şnurlarında və ya hubların yuxarı axın portlarında quraşdırılır. "B" tipli rozetkalar və tıxaclar yalnız periferik cihazlardan və hubların yuxarıdakı portlarından ayrılmış kordlar üçün istifadə olunur ("kiçik" cihazlardan kabellər - siçanlar, klaviaturalar və s., bir qayda olaraq, ayrılmır). Şəkil 19-da göstərilən standart bağlayıcılara əlavə olaraq, miniatür versiyalar da istifadə olunur (Şəkil 20, c, d, e). Qovşaqlar və cihazlar hot-plug və hot-plug imkanlarını təmin edir. Bu məqsədlə, bağlayıcılar siqnal dövrələrinə nisbətən daha əvvəl qoşulma və sonradan ayrılmanı təmin edir, əlavə olaraq cihazların qoşulması və ayrılması üçün bir protokol təmin edilir; USB konnektorlarının pin təyinatları cədvəldə verilmişdir. 9, kontaktların nömrələnməsi Şəkildə göstərilmişdir. 20. Bütün USB kabelləri “düz”dür - onlar eyni adlı birləşdirici sxemləri birləşdirir.

düyü. 19. USB birləşdiriciləri: a - “A” tipli fiş, b - “B” tipli fiş, c - simvolik təyinat

düyü. 20. USB rozetkaları: a - tip “A”, b - tip “B” standartı, c, d, e - miniatür tip “B”

Cədvəl 9. USB konnektorunun pin təyinatları

Avtobus iki naqil üzərində D+ və D- siqnallarını ötürmək üçün diferensial metoddan istifadə edir. Müəyyən bir porta qoşulmuş cihazın sürəti, ötürücülərin yük rezistorları tərəfindən istiqamətləndirilmiş D+ və D- xətlərindəki siqnal səviyyələrinə əsaslanaraq hub tərəfindən müəyyən edilir: aşağı sürəti olan qurğular D xəttini “yuxarı çəkir”. yüksək səviyyədə və tam sürətlə, D+. HS cihazının əlaqəsi konfiqurasiya məlumatlarının mübadiləsi mərhələsində müəyyən edilir - fiziki olaraq ilk dəfə olaraq HS cihazı FS kimi qoşulmalıdır. USB-də iki telli ötürmə diferensial siqnallarla məhdudlaşmır. Diferensial qəbuledicidən başqa hər bir qurğuda D+ və D- siqnalları üçün xətt qəbulediciləri var və bu xətlərin ötürücüləri fərdi şəkildə idarə olunur. Bu, aparat interfeysi yaratmaq üçün istifadə olunan ikidən çox xətt vəziyyətini ayırd etməyə imkan verir.

Yüksək sürətin tətbiqi (480 Mbit/s - Gigabit Ethernet-dən cəmi 2 dəfə yavaş) ötürücülərin və rabitə xəttinin diqqətlə əlaqələndirilməsini tələb edir. Bu sürətlə yalnız siqnal xətləri üçün qorunan burulmuş cüt kabel işləyə bilər. Yüksək sürət üçün USB avadanlıqlarında əlavə xüsusi ötürücülər olmalıdır. FS və LS rejimləri üçün potensial kondisionerlərdən fərqli olaraq, HS ötürücüləri hər iki siqnal xəttində terminator rezistorlarının mövcudluğuna əsaslanan cari mənbələrdir.

Məlumat ötürmə sürəti (LS, FS və ya HS) periferik cihaz dizayneri tərəfindən həmin cihazın ehtiyaclarına uyğun olaraq seçilir. Cihaz üçün aşağı sürətlərin həyata keçirilməsi bir qədər ucuzdur (qəbuledicilər daha sadədir və LS üçün kabel qorunmamış bükülməmiş cüt ola bilər). Əgər “köhnə” USB cihazlarında tərəddüd etmədən istənilən hubın istənilən pulsuz portuna qoşula bilsəniz, USB 2.0-də müxtəlif versiyaların cihazları və hubları olduqda optimal, qeyri-optimal arasında seçim etmək mümkün oldu. və işləməyən konfiqurasiyalar.

USB 1.1 hubları FS və LS sürətlərini dəstəkləmək üçün tələb olunur, hub-a qoşulan cihazın sürəti siqnal xətlərinin potensial fərqi ilə avtomatik müəyyən edilir. Paketləri ötürərkən, USB 1.1 hubları sadəcə periferik cihaz və nəzarətçi arasında şəffaf əlaqəni təmin edən təkrarlayıcılardır. Aşağı sürətli köçürmələr avtobusun potensial bant genişliyini kifayət qədər israf edir: avtobusu tutduqları müddətdə yüksək sürətli cihaz 8 dəfə çox məlumat ötürə bilər. Ancaq bütün sistemin dəyərini sadələşdirmək və azaltmaq üçün bu qurbanlar edildi və müxtəlif cihazlar arasında bant genişliyinin paylanması ana nəzarətçinin əməliyyat planlayıcısı tərəfindən izlənilir.

2.0 spesifikasiyasında 480 Mbit/s sürət əvvəlkilərə uyğun olmalıdır, lakin sürətlərin belə nisbəti ilə FS və LS-ə mübadilələr heç bir “zövq” olmadan avtobusun mümkün bant genişliyini “yeyəcək” (istifadəçi üçün). ). Bunun qarşısını almaq üçün USB 2.0 hubları paket açarlarının xüsusiyyətlərini qəbul edir. Əgər yüksək sürətli cihaz (və ya oxşar hub) belə bir mərkəzin portuna qoşulubsa, onda hub təkrarlayıcı rejimdə işləyir və HS-də bir cihazla əməliyyat bütün kanalı host nəzarətçisinə tutur. onun icra müddəti. Əgər cihaz və ya hub 1.1 USB 2.0 mərkəzinin portuna qoşulubsa, o zaman paket kanalın bir hissəsi boyunca HS sürəti ilə nəzarətçiyə gedir, hubın buferində saxlanılır və köhnə cihaza və ya hub-a gedir. "doğma" FS və ya LS sürəti. Eyni zamanda, FS və LS-də əməliyyatlar bölündüyündən və onların hissələri arasında yüksək sürətli köçürmələr bağlandığından, nəzarətçi və mərkəzin 2.0 (kök daxil olmaqla) funksiyaları daha da mürəkkəbləşir. Bütün bu incəliklər köhnə (1.1) cihazlardan və hublardan gizlədilir ki, bu da geriyə uyğunluğu təmin edir. Aydındır ki, USB 2.0 cihazı yalnız ondan ana nəzarətçiyə (həmçinin 2.0) gedən yolda yalnız 2.0 hub olduqda yüksək sürət əldə edə bilər. Bu qayda pozulubsa və onunla 2.0 nəzarətçisi arasında köhnə hub varsa, o zaman rabitə yalnız FS rejimində qurula bilər. Əgər cihaz və müştəri proqramı bu sürətdən razıdırsa (məsələn, printer və skaner üçün bu, istifadəçinin daha çox gözləmə müddəti ilə nəticələnəcək), onda qoşulmuş cihaz işləyəcək, lakin qeyri-optimal əlaqə konfiqurasiyası haqqında mesaj görünəcək. Mümkünsə, (konfiqurasiya) düzəldilməlidir, çünki USB kabellərini dəyişdirmək tez həyata keçirilə bilər. Avtobusun bant genişliyi üçün kritik olan cihazlar və proqram təminatı yanlış konfiqurasiyada işləməkdən imtina edəcək və tamamilə keçid tələb edəcək. Əgər host nəzarətçisi köhnədirsə, USB 2.0-ın bütün üstünlükləri istifadəçi üçün əlçatan olmayacaq. Bu vəziyyətdə, ana nəzarət cihazını dəyişdirməli olacaqsınız (anakartı dəyişdirin və ya PCI nəzarətçi kartı satın alın). USB 2.0 nəzarətçi və hubları köhnə qurğular üçün ümumi avtobus ötürmə qabiliyyətini artırmağa imkan verir. FS cihazları USB 2.0 hublarının müxtəlif portlarına (kök biri də daxil olmaqla) qoşulubsa, onlar üçün USB avtobusunun ümumi ötürmə qabiliyyəti istifadə olunan yüksək sürətli hub portlarının sayından dəfələrlə 12 Mbit/s ilə müqayisədə artacaq. .

Hub USB arxitekturasında PnP sisteminin əsas elementidir. Hub bir çox funksiyanı yerinə yetirir:

• cihazların fiziki qoşulmasını təmin edir,

formalaşdırmaq və qavramaq

• avtobusun spesifikasiyasına uyğun olaraq siqnallar

onun hər bir limanı;

• təchizatı gərginliyinin verilməsinə nəzarət edir

aşağı axın portları və hər bir portun istehlak etdiyi cərəyana limit təyin etmək mümkündür;

• ona qoşulmuş cihazların vəziyyətinə nəzarət edir,

dəyişikliklər barədə ev sahibini xəbərdar etmək;

• avtobusda səhvləri aşkar edir, prosedurları yerinə yetirir

nasaz avtobus seqmentlərini bərpa edir və təcrid edir;

• üzərində işləyən avtobus seqmentləri arasında əlaqəni təmin edir

müxtəlif sürətlər.

Hub cihazlar tərəfindən yaradılan siqnalları izləyir. Qüsurlu cihaz səhv vaxtda "səssiz qala" (fəaliyyətini itirə bilər) və ya əksinə, nəyisə "deyə" bilər (dalaş). Bu vəziyyətlər cihaza ən yaxın olan hub tərəfindən nəzarət edilir və (mikro) çərçivə sərhədindən gec olmayaraq belə cihazdan yuxarı axın ötürülməsini qadağan edir. Qovşaqların sayıqlığı sayəsində bu vəziyyətlər nasaz bir cihazın bütün avtobusun qarşısını almasına mane olacaq.

Aşağı axın portlarının hər biri aktiv və ya söndürülə bilər və yüksək, tam və ya məhdud ötürmə sürəti üçün konfiqurasiya edilə bilər. Qovşaqlarda avtomatik idarə olunan (hub məntiqi ilə) və ya proqram təminatı (ana nəzarətçi tərəfindən) aşağı axın port statusu işıqları ola bilər. Göstərici bir cüt LED ola bilər - yaşıl və sarı (kəhrəba) və ya rəngi dəyişən bir LED. Port statusu aşağıdakı kimi təmsil olunur:

• yanmır - port istifadə edilmir;
• yaşıl - normal işləmə;
• sarı - səhv;
• yaşıl yanıb-sönür - proqram diqqət tələb edir

istifadəçi (Proqram təminatına diqqət);

• sarı yanıb-sönən - avadanlıq diqqət tələb edir

istifadəçi (Avadanlıq diqqəti).

Qovşağın yuxarı axın portu konfiqurasiya edilir və xaricdən tam sürətli və ya yüksək sürətli (yalnız USB 2.0) kimi təqdim olunur. Qoşulduqda, USB 2.0 hub portu FS sxeminə uyğun olaraq dayandırılmasını təmin edir, yalnız nəzarətçinin əmri ilə HS rejiminə keçir.

Şəkildə. 13.3 yüksək sürətli USB 2.0 cihazının yalnız sıxılmadan video axını ötürən televiziya kamerası olduğu cihazlar və hubların birləşdirilməsi variantını göstərir. USB 1.1 printerini və skanerini 2.0 hub-ın ayrı-ayrı portlarına qoşmaq və hətta onları audio qurğulardan ayırmaq onlara hər birinin 12 Mbit/s-lik avtobus ötürmə qabiliyyətindən istifadə etməyə imkan verir. Beləliklə, 480 Mbit/s ümumi ötürmə qabiliyyətindən 3x12=36 Mbit/s “köhnə” cihazlara (USB 1.0) ayrılır. Əslində, 48 Mbit/s diapazondan danışa bilərik, çünki klaviatura və siçan USB 2.0 host nəzarətçisinin ayrıca portuna qoşulmuşdur, lakin bu qurğular ayrılmış 12 Mbit/s sürətin yalnız kiçik bir hissəsini “mənimsəyəcək”. onlara. Əlbəttə ki, klaviatura və siçanı xarici mərkəzin portuna qoşa bilərsiniz, lakin artan etibarlılıq baxımından sistem giriş cihazlarını ən qısa şəkildə birləşdirmək daha yaxşıdır (kabellərin sayı baxımından, birləşdiricilər və ara qurğular). Uğursuz konfiqurasiya printeri (skaneri) USB 1.1 hub-a qoşmaq olardı - audio cihazları ilə işləyərkən (əgər onlar yüksək keyfiyyətdədirlərsə) çap (skanlama) sürəti aşağı düşəcək. Yararsız konfiqurasiya kameranı USB 1.1 hub portuna qoşmaq olardı.

Bağlantıları planlaşdırarkən, cihazların necə gücləndiyini nəzərə almalısınız: avtobusla işləyən qurğular adətən şəbəkə ilə işləyən hublara qoşulur. Avtobusla işləyən hublara yalnız aşağı gücə malik qurğular qoşulur - məsələn, USB siçanı və digər göstərici cihazları (trackball, planşet) içərisində hub olan USB klaviaturasına qoşulur.

Güc idarəetmə USB-nin çox inkişaf etmiş xüsusiyyətidir. Avtobusla işləyən cihazlar üçün güc məhduddur. Heç bir cihaz qoşulduqda avtobusdan 100 mA-dan çox cərəyan sərf etməməlidir. Əməliyyat cərəyanı (500 mA-dan çox olmayan) konfiqurasiyada göstərilmişdir. Hub cihazı göstərilən cərəyanla təmin edə bilmirsə, o, konfiqurasiya edilməyib və buna görə də istifadə edilə bilməz.

USB cihazı cari istehlakı 500 µA-dan çox olmayan dayandırılmış rejimi dəstəkləməlidir. Avtobus fəaliyyəti dayandırıldıqda cihaz avtomatik olaraq dayandırılmalıdır.

düyü. 21. Bağlantı konfiqurasiyası nümunəsi

Uzaqdan oyandırma qabiliyyəti dayandırılmış cihaza əsas kompüterə siqnal verməyə imkan verir, o da dayandırılmış vəziyyətdə ola bilər. Uzaqdan oyandırma funksiyası cihazın konfiqurasiyasında təsvir edilmişdir. Bu funksiya konfiqurasiya zamanı söndürülə bilər.

· Mühazirə 14. Universal Serial Bus USB.

Hesablama sistemlərinin izahlı lüğəti interfeys anlayışını iki sistem, cihaz və ya proqramlar arasındakı sərhəd kimi müəyyən edir; qurğuları birləşdirmək üçün istifadə olunan əlaqə elementləri və köməkçi idarəetmə sxemləri. Müxtəlif periferik cihazları və onların nəzarətçilərini fərdi (və təkcə deyil) kompüterlərə qoşmağa imkan verən interfeyslər haqqında danışacağıq. İnformasiyanın ötürülmə üsuluna əsasən interfeyslər paralel və ardıcıl bölünür. Paralel interfeysdə ötürülən sözün bütün bitləri (adətən bir bayt) eyni vaxtda təyin edilir və müvafiq paralel naqillər boyunca ötürülür. Kompüterlər ənənəvi olaraq LPT portları tərəfindən həyata keçirilən Centronics paralel interfeysindən istifadə edirlər. Serial interfeysində bitlər bir-birinin ardınca, adətən bir xətt boyunca ötürülür. PC COM portları RS-232C standartına uyğun olaraq serial interfeysi təmin edir. İnterfeysləri nəzərdən keçirərkən, bant genişliyi vacib bir parametrdir.

Müasir kompüterlərin arxitekturasında müxtəlif cihazları birləşdirməyə xidmət edən xarici avtobuslar getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir. Bu gün bu, məsələn, xarici sərt disklər, CD, DVD cihazları, skanerlər, printerlər, rəqəmsal kameralar və s. ola bilər.

Sinxron və asinxron məlumat ötürülməsi üçün geniş istifadə olunan serial interfeys.

2. USB avtobusu Ümumi xüsusiyyətlər.

USB(Universal Serial Bus) telefoniya və istehlakçı elektronikası cihazları ilə inteqrasiyaya yönəlmiş PC arxitekturasını genişləndirmək üçün sənaye standartıdır. 1.0 versiyası 1996-cı ilin yanvarında nəşr edilmişdir. USB arxitekturası aşağıdakı meyarlarla müəyyən edilir:

Ø PC periferiyasının asanlıqla həyata keçirilən genişləndirilməsi.

Ø 12-ə qədər ötürmə sürətini dəstəkləyən aşağı qiymətli həll M bit/s.

Ø Audio və (sıxılmış) video məlumatların real vaxt rejimində ötürülməsi üçün tam dəstək.

Ø İzoxron məlumatların və asinxron mesajların qarışıq ötürülməsi üçün protokolun çevikliyi.

Ø İstehsal olunan cihazlarla inteqrasiya.

Ø Bütün konfiqurasiyalarda və ölçülərdə PC-də mövcuddur.

Ø Tez bazarı fəth edə biləcək standart interfeys təmin etmək.

Ø PC-ni genişləndirən cihazların yeni siniflərinin yaradılması.

Ø Son istifadəçi baxımından USB-nin aşağıdakı xüsusiyyətləri cəlbedicidir:

Ø Kabellərin və birləşmələrin sadəliyi.

Ø Elektrik bağlantısı təfərrüatlarının son istifadəçidən gizlədilməsi.

Ø Özünü identifikasiya edən idarəetmə blokları, cihazların sürücülərlə avtomatik qoşulması və konfiqurasiya.

Ø İB-nin dinamik əlaqəsi və konfiqurasiyası imkanı.

1996-cı ilin ortalarından etibarən fərdi kompüterlər çipset tərəfindən həyata keçirilən daxili USB nəzarətçi ilə istehsal olunur. USB dəstəyi ilə modemlər, klaviaturalar, skanerlər, dinamiklər və digər giriş/çıxış cihazları, eləcə də USB adapterləri olan monitorlar artıq peyda olub - onlar digər cihazları birləşdirmək üçün hub rolunu oynayır.

USB quruluşu

USB ana kompüter və çoxlu periferik qurğular (PU) arasında eyni vaxtda məlumat mübadiləsinə imkan verir. İB arasında avtobus ötürmə qabiliyyətinin paylanması ev sahibi tərəfindən planlaşdırılır və tokenlər göndərməklə həyata keçirilir. Avtobus, host və cihazların özləri işlədiyi müddətdə cihazları birləşdirməyə, konfiqurasiya etməyə, istifadə etməyə və ayırmağa imkan verir.

Aşağıda müəllif tərəfindən nəşr olunan "Universal Serial Bus Spesifikasiyası"ndan terminlərin tərcüməsi verilmişdir Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC və Northern Telecom . Daha ətraflı və aktual məlumatı aşağıdakı ünvanda əldə etmək olar:

USB Cihazları hublar, funksiyalar və ya hər ikisinin kombinasiyası ola bilər. Hub cihazları avtobusa qoşmaq üçün əlavə nöqtələr təmin edir. USB funksiyası sistemə əlavə funksiyalar təqdim edir, məsələn, ISDN bağlantısı, rəqəmsal joystik, rəqəmsal dinamiklər və s. USB cihazı USB protokolunu tam dəstəkləyən, standart əməliyyatları (konfiqurasiya və sıfırlama) yerinə yetirən və məlumatları təsvir edən USB interfeysinə malik olmalıdır. cihaz. USB-yə qoşulmuş bir çox cihazda həm hub, həm də funksiyalar var. Bütün USB sisteminin işləməsi əsas kompüterin aparat və proqram təminatı alt sistemi olan Host Controller tərəfindən idarə olunur.

Cihazların fiziki əlaqəsi çox səviyyəli ulduz topologiyasından istifadə etməklə həyata keçirilir. Hər bir ulduzun mərkəzi bir mərkəzdir, hər bir kabel seqmenti iki nöqtəni birləşdirir - bir hub başqa bir mərkəzə və ya bir funksiyaya. Sistemdə cihazın və hub piramidasının yuxarı hissəsində yerləşən bir (və yalnız bir) host nəzarətçisi var. Host nəzarətçisi bir və ya bir neçə əlaqə nöqtəsini - portları təmin edən Kök Hub ilə inteqrasiya edir. Nəzarətçi U Çipsetlərə daxil olan SB adətən iki portlu daxili mərkəzə malikdir. Məntiqi olaraq, hər hansı bir USB hub-a qoşulmuş və konfiqurasiya edilmiş (aşağıya bax) cihaz birbaşa ana nəzarətçiyə qoşulmuş hesab edilə bilər.

Funksiyalar avtobusda məlumat ötürmək və ya qəbul etmək və ya məlumatı idarə etmək qabiliyyətinə malik cihazlardır. Tipik olaraq funksiyalar hub portuna qoşulmuş bir kabel ilə ayrı idarəetmə vahidləridir. Fiziki olaraq, bir qutu onların bir porta qoşulmasını təmin edən daxili hub ilə bir neçə funksiyanı ehtiva edə bilər. Bu kombinasiyalı host cihazları daimi olaraq qoşulmuş funksiya cihazları olan mərkəzlərdir.

Hər bir funksiya CP-nin imkanlarını və resurs tələblərini təsvir edən konfiqurasiya məlumatını təmin edir. İstifadə etməzdən əvvəl funksiya host tərəfindən konfiqurasiya edilməlidir - kanalda bant genişliyi və seçilmiş konfiqurasiya variantları ayrılmalıdır.

Funksiyaların nümunələri:

Ø Göstəricilər - siçan, planşet, işıq qələmi.

Ø Giriş cihazları - klaviatura və ya skaner.

Ø Çıxış cihazı - printer, səs dinamikləri (rəqəmsal).

Ø ISDN telefon adapteri.

Hub USB arxitekturasında PnP sisteminin əsas elementidir. Qovşaq kabel konsentratorudur. Bağlantı nöqtələri hub portları adlanır. Hər bir hub bir əlaqə nöqtəsini çoxuna çevirir. Arxitektura bir neçə mərkəzi birləşdirməyə imkan verir.

Hər bir hub host və ya yuxarı səviyyəli mərkəzə qoşulmaq üçün nəzərdə tutulmuş bir yuxarı axın portuna malikdir. Qalan portlar aşağı səviyyəli funksiyaları və ya hubları birləşdirmək üçün nəzərdə tutulmuş Downstream Portlardır. Qovşaq cihazların portlara qoşulduğunu və ya ayrıldığını tanıya və onların seqmentlərinin enerji təchizatına nəzarət edə bilər. Hər bir port aktiv və ya söndürülə bilər və tam və ya məhdud ötürmə sürəti üçün konfiqurasiya edilə bilər. Hub aşağı sürətli seqmentlərin yüksək sürətli seqmentlərdən təcrid olunmasını təmin edir.

Qovşaqlar aşağı axın portlarına enerji təchizatını idarə edə bilər; hər bir portun istehlak etdiyi cərəyana limit təyin etmək üçün təminat verilir.

USB sistemi müəyyən qarşılıqlı əlaqə qaydaları ilə üç səviyyəyə bölünür. USB cihazı interfeys hissəsi, cihaz hissəsi və funksional hissədən ibarətdir. Host da üç hissəyə bölünür - interfeys, sistem və cihaz proqram təminatı. Hər bir hissə yalnız müəyyən bir sıra tapşırıqlara cavabdehdir, onlar arasındakı məntiqi və real qarşılıqlı əlaqə Şek. 7.1.

Baxılan struktura aşağıdakı elementlər daxildir:

Ø Fiziki USB cihazı avtobusda son istifadəçini maraqlandıran funksiyaları yerinə yetirən bir cihazdır.

Ø Client SW - əsas kompüterdə icra olunan müəyyən bir cihaza uyğun gələn proqram təminatı. O, OS-nin bir hissəsi və ya xüsusi bir məhsul ola bilər.

Ø USB System SW - xüsusi cihazlardan və müştəri proqram təminatından asılı olmayaraq USB üçün sistem dəstəyi.

Ø USB Host Controller - USB cihazlarını əsas kompüterə qoşmaq üçün aparat və proqram təminatı.

3.Fiziki interfeys

USB standartı avtobusun elektrik və mexaniki xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Məlumat siqnalları və 5 V təchizatı gərginliyi dörd telli kabel vasitəsilə ötürülür. D+ və D- siqnallarının iki naqil üzərindən ötürülməsinin diferensial üsulundan istifadə olunur. Statik rejimdə ötürücü siqnal səviyyələri 0,3 V-dan aşağı (aşağı səviyyə) və ya 2,8 V-dan (yüksək səviyyə) yuxarı olmalıdır. Qəbuledicilər - 0,5...+3,8 V daxilində daxilolma gərginliyinə tab gətirə bilər. Transmitterlər bir cüt naqil üzərindən iki istiqamətli yarım dupleks ötürülməsi üçün yüksək empedans vəziyyətinə keçə bilməlidirlər.

USB-də iki telli ötürmə diferensial siqnallarla məhdudlaşmır. Diferensial qəbuledicidən başqa hər bir qurğuda D+ və D- siqnalları üçün xətti qəbuledicilər var və bu xətlərin ötürücüləri fərdi şəkildə idarə olunur. Bu, aparat interfeysi yaratmaq üçün istifadə olunan ikidən çox xətt vəziyyətini ayırd etməyə imkan verir. Diff0 və Diff1 vəziyyətləri D+ və D- xətləri üzrə 200 mV-dən çox potensial fərqlə müəyyən edilir, bir şərtlə ki, onlardan birində potensial VSE cavab həddindən yüksək olsun. Həm D+, həm də D- girişlərinin aşağı olduğu vəziyyətə Tək Uçlu Sıfır (SEO) deyilir. İnterfeys aşağıdakı vəziyyətləri müəyyənləşdirir:

Ø Məlumat J Vəziyyəti və Məlumat K Vəziyyəti - ötürülən bitin vəziyyətləri (və ya sadəcə J və K), Diff0 və Diff1 dövlətləri vasitəsilə müəyyən edilir.

Ø Boş vəziyyətdə - avtobusda fasilə.

Ø Resume State - cihazı yuxu rejimindən oyatmaq üçün "oyanma" siqnalı.

Ø Paketin başlanğıcı (SOP) - paketin başlanğıcı (Boş vəziyyətdən K-yə keçid).

Ø Paketin sonu (EOP) - paketin sonu.

Ø Bağlantını kəsin - cihaz portdan ayrılıb.

Ø Qoşun - cihaz porta qoşulub.

Ø Sıfırla - cihazı sıfırlayın.

Dövlətlər diferensial və xətti siqnalların birləşmələri ilə müəyyən edilir; tam və aşağı sürətlər üçün DiffO və Diff1 vəziyyətlərinin əks məqsədləri var.
Disconnect, Connect və Reset vəziyyətlərinin dekodlanması zamanı xətlərin müəyyən vəziyyətlərdə olduğu vaxt (2,5 ms-dən çox) nəzərə alınır.

Avtobusda iki ötürmə rejimi var. Tam USB siqnal sürəti 12 Mbit / s, aşağı sürət 1,5 Mbit / s-dir. Tam sürət üçün 90 Ohm empedansı və 5 m-ə qədər seqment uzunluğu olan ekranlanmış bükülmüş cüt kabel istifadə olunur, aşağı sürət üçün - 3 m-ə qədər bükülməmiş ekransız kabellər yüksək sürətli kabellərdən daha ucuzdur olanlar. Eyni sistem eyni vaxtda hər iki rejimi istifadə edə bilər; qurğular üçün keçid şəffaf şəkildə həyata keçirilir.

Aşağı sürət yüksək sürət tələb etməyən az sayda İB ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Müəyyən bir porta qoşulmuş cihazın istifadə etdiyi sürət siqnal səviyyələrinə əsaslanaraq hub tərəfindən müəyyən edilir

ötürücülərin R2 yük rezistorları ilə qərəzli D+ və D- xətlərində (bax Şəkil 7.2 və 7.3)

Sinxronizasiya siqnalları məlumatlarla birlikdə NRZI (Sıfıra Dönməmək) metodundan istifadə edərək kodlanır, onun işi Şəkil 1-də təsvir edilmişdir. 7.4. Hər bir paketdən əvvəl qəbuledicinin ötürücü tezliyinə uyğunlaşmasına imkan verən SYNC sahəsi var. Kabeldə 5V təchizatı gərginliyini cihazlara ötürmək üçün VBus və GND xətləri də var.

Zəmanətli siqnal səviyyəsini və təchizatı gərginliyini təmin etmək üçün keçiricilərin kəsik hissəsi seqmentin uzunluğuna uyğun olaraq seçilir. Standart iki növ birləşdiricini müəyyən edir (bax Cədvəl 7.1 və Şəkil 7.5).

"A" tipli bağlayıcılar hublara qoşulmaq üçün istifadə olunur (Upstream Connector). Fişlər cihazlardan ayrıla bilməyən kabellərə quraşdırılır (məsələn, klaviatura, siçan və s.). Rozetkalar hubların aşağı axın limanlarında quraşdırılır. B tipli konnektorlar (Aşağı axın birləşdiriciləri) birləşdirici kabelin ayrıla biləcəyi cihazlarda quraşdırılır (printerlər və skanerlər). Cütləşən hissə (fiş) birləşdirici kabelə quraşdırılmışdır, onun əks ucunda "A" tipli bir fiş var.

"A" və "B" tipli bağlayıcılar mexaniki olaraq fərqlənir (Şəkil 7.5), bu da hub portlarının qəbuledilməz loop əlaqələrini aradan qaldırır. Yanlış əlaqənin qarşısını almaq üçün dörd pinli bağlayıcılar açarlıdır. Bağlayıcıların dizaynı enerji təchizatı sxemləri ilə müqayisədə siqnal dövrələrinin gec qoşulmasını və erkən ayrılmasını təmin edir. USB konnektorunu tanımaq üçün cihazın gövdəsində standart simvolik işarə yerləşdirilir.

düyü. 7.5. USB yuvaları: a - tip "A", b - tip "B", c - simvolik təyinat

USB cihazları kabeldən (Avtobusla işləyən Cihazlar) və ya öz enerji təchizatından (Özünə Güclü Cihazlar) qidalana bilər. Ev sahibi birbaşa ona qoşulmuş idarəetmə bloklarına enerji verir. Hər bir hub, öz növbəsində, aşağı axın portlarına qoşulmuş cihazlara enerji verir. Bəzi topologiya məhdudiyyətləri altında avtobusla işləyən hubların istifadəsinə icazə verilir. Şəkildə. Şəkil 7.6 USB cihazının əlaqə diaqramının nümunəsini göstərir.

Burada klaviatura, qələm və siçan avtobusla təchiz oluna bilər.

USB həm biristiqamətli, həm də ikiistiqamətli rabitə rejimlərini dəstəkləyir. Məlumat ötürülməsi host proqram təminatı ilə cihazın son nöqtəsi arasında baş verir. Cihazın bir neçə son nöqtəsi ola bilər və onların hər biri (kanal) ilə əlaqə müstəqil şəkildə qurulur.

USB arxitekturası dörd əsas növ məlumat ötürülməsinə imkan verir:

Ø Nəzarət Qoşulma zamanı və əməliyyat zamanı konfiqurasiya üçün istifadə olunan nəzarət cihazlarına köçürmələr. Protokol zəmanətli məlumatların çatdırılmasını təmin edir. Nəzarət mesajı məlumat sahəsinin uzunluğu tam sürətlə 64 baytı, aşağı sürətlə isə 8 baytı keçmir.

Ø Ciddi çatdırılma müddəti tələbləri olmadan nisbətən böyük paketlərin toplu məlumat ötürülməsi. Transmissiyalar bütün mövcud avtobus bant genişliyini tutur. Paketlərin məlumat sahəsi 8, 16, 32 və ya 64 baytdır. Bu dişlilər ən aşağı prioritetə ​​malikdir və avtobus çox yükləndikdə dayandırıla bilər. Yalnız tam ötürmə sürətində icazə verilir.

Ø Kesintilər qısa (tam sürətlə 64 bayta qədər, aşağı sürətlə 8 bayta qədər) giriş simvolları və ya koordinatlar kimi ötürmələrdir. Kesintilər kortəbii xarakter daşıyır və onlara cihaz tərəfindən tələb olunandan daha yavaş xidmət göstərilməlidir. Xidmət müddəti tam sürət üçün 1-255 ms və aşağı sürət üçün 10-255 ms diapazonunda müəyyən edilir.

Ø İzoxron köçürmələr avtobusun bant genişliyinin əvvəlcədən razılaşdırılmış hissəsini tutan və müəyyən çatdırılma gecikməsinə malik olan davamlı real vaxt köçürmələridir. Səhv aşkar edilərsə, izoxron məlumatlar təkrar oxunmadan ötürülür - etibarsız paketlər nəzərə alınmır. Məsələn, rəqəmsal səs ötürülməsi. Bant genişliyi ötürmə keyfiyyəti tələbləri ilə müəyyən edilir və çatdırılma gecikməsi, məsələn, telekonfrans həyata keçirərkən kritik ola bilər.

Avtobusun bant genişliyi bütün quraşdırılmış kanallar arasında bölünür. Ayrılmış bant genişliyi kanala təyin edilir və yeni kanalın yaradılması üçün mövcud ayırmaya uyğun gəlməyən bant genişliyi tələb olunursa, kanalın ayrılması sorğusu rədd edilir.

USB arxitekturası bütün cihazların daxili buferlənməsini təmin edir və cihaz nə qədər çox bant genişliyi tələb edirsə, onun buferi bir o qədər böyük olmalıdır. USB məlumatların ötürülməsinə elə bir sürətlə icazə verməlidir ki, buferləmə nəticəsində cihazda məlumat gecikməsi bir neçə millisaniyədən çox olmasın.

İzoxron köçürmələr son nöqtələrin - məlumat mənbələrinin və ya alıcıların - sistemlə sinxronizasiya metoduna görə təsnif edilir: onlar asinxron, sinxron və adaptiv cihaz siniflərini fərqləndirirlər, hər biri öz USB kanal tipinə malikdir.

Protokol

USB vasitəsilə bütün mübadilələr (əməliyyatlar) üç paketdən ibarətdir. Hər bir əməliyyat Token Paketi göndərən nəzarətçi tərəfindən planlaşdırılır və başlanır. O, ötürmə növünü və istiqamətini, USB cihazının ünvanını və son nöqtə nömrəsini təsvir edir. Hər bir əməliyyatda mübadilə yalnız ünvanlanmış cihaz (onun son nöqtəsi) və host arasında mümkündür. Markerin ünvanladığı cihaz onun ünvanını tanıyır və mübadilə üçün hazırlanır. Məlumat mənbəyi (token ilə müəyyən edilir) məlumat paketini (və ya ötürüləcək məlumatın olmadığı barədə bildiriş) ötürür. Paketi uğurla qəbul etdikdən sonra məlumat qəbuledicisi təsdiq paketini (Handshake Packet) göndərir.

Tranzaksiyaların planlaşdırılması axın kanalları üzərində nəzarəti təmin edir. Aparat səviyyəsində, ötürmə sürəti qəbuledilməz olduqda əməliyyatın dayandırılmasından (NAck) istifadə yuxarı və aşağı buferlərin daşmasının qarşısını alır. Avtobus boş olduqda rədd edilən əməliyyatların tokenləri yenidən ötürülür. Axının idarə edilməsi, eyni vaxtda heterojen məlumat axınlarına çevik şəkildə xidmət göstərməyə imkan verir.

Aşağıdakı USB xüsusiyyətləri səhv müqavimətini təmin edir:

Ø Diferensial qəbuledicilər/ötürücülər və ekranlaşdırılmış kabellər vasitəsilə yüksək siqnal keyfiyyətinə nail olunur.

Ø İdarəetmə sahələrinin və məlumatların CRC kodları ilə qorunması.

Ø Cihazların qoşulmasını və ayrılmasını aşkar edir və sistem səviyyəsində resursları konfiqurasiya edir.

Ø Paketlər itirildikdə vaxt aşımı ilə özünü bərpa edən protokol.

Ø İzoxroniya və aparat buferinin idarə edilməsi üçün axın nəzarəti.

Ø Funksiyaların digər funksiyalarla uğursuz mübadilədən müstəqilliyi.

Ötürmə xətalarını aşkar etmək üçün hər bir paketdə bütün tək və iki bit xətalarını aşkar etmək üçün CRC yoxlama sahələri var. Aparat ötürmə xətalarını aşkarlayır və nəzarətçi avtomatik olaraq üç dəfə ötürməyə cəhd edir. Yenidən cəhdlər uğursuz olarsa, müştəri proqramına səhv mesajı bildirilir.

USB cihazları - funksiyalar və hublar

USB avtobusun imkanları ondan müxtəlif cihazları birləşdirmək üçün istifadə etməyə imkan verir. İdarəetmə blokunun "faydalı" xüsusiyyətlərinə toxunmadan, onların USB avtobusuna qoşulmuş interfeys hissəsində dayanacağıq. Bütün cihazlar aşağıda sadalanan ümumi əməliyyatlar dəstini dəstəkləməlidir. Dinamik əlaqə və ayrılma. Bu hadisələri ana nəzarətçiyə bildirən və qoşulmuş cihazı sıfırlayan hub tərəfindən nəzarət edilir. Cihaz sıfırlama siqnalından sonra sıfır ünvana cavab verməlidir və konfiqurasiya edilməmiş və ya dayandırılmamışdır. Əsas nəzarətçinin cavabdeh olduğu ünvan təyin etdikdən sonra cihaz yalnız özünəməxsus ünvanına cavab verməlidir.

Onların istifadəsi üçün cihazların host tərəfindən konfiqurasiyası lazımdır. Konfiqurasiya adətən cihazın özündən oxunan məlumatdan istifadə edir. Bir cihaz çoxlu interfeyslərə malik ola bilər, hər birinin cihazın host üçün funksiyasını təmsil edən öz son nöqtəsi var. Konfiqurasiyadakı interfeys alternativ xüsusiyyətlər dəstinə malik ola bilər; dəstlərin dəyişdirilməsi protokol tərəfindən dəstəklənir. Adaptiv drayverləri dəstəkləmək üçün cihaz və interfeys deskriptorlarında sinif, alt sinif və protokol sahələri var.

Məlumat ötürülməsi dörd növ köçürmədən biri ilə mümkündür (yuxarıya bax). Müxtəlif növ köçürmələrə icazə verən son nöqtələr üçün konfiqurasiyadan sonra onlardan yalnız biri mövcuddur.

Güc idarəetmə USB-nin çox inkişaf etmiş xüsusiyyətidir. Avtobusla işləyən cihazlar üçün güc məhduddur. Heç bir cihaz qoşulduqda avtobusdan 100 mA-dan çox cərəyan sərf etməməlidir. Əməliyyat cərəyanı (500 mA-dan çox olmayan) konfiqurasiyada elan edilir və hub cihazı elan edilmiş cərəyanla təmin edə bilmirsə, konfiqurasiya edilmir və buna görə də istifadə edilə bilməz.

USB cihazı, cari istehlakı 500 µA-dan çox olmayan dayandırılmış rejimi dəstəkləməlidir. Avtobus fəaliyyəti dayandırıldıqda cihaz avtomatik olaraq dayandırılmalıdır.

Uzaqdan Oyandırma dayandırılmış cihaza əsas kompüterə siqnal verməyə imkan verir, o da dayandırılmış vəziyyətdə ola bilər. Uzaqdan oyandırma funksiyası cihazın konfiqurasiyasında təsvir edilmişdir. Bu funksiya konfiqurasiya zamanı söndürülə bilər.

USB hub siqnalları dəyişdirir və enerji verir, həmçinin ona qoşulmuş cihazların vəziyyətinə nəzarət edir, dəyişikliklər barədə ev sahibini xəbərdar edir. Hub iki hissədən ibarətdir - nəzarətçi (Hub Controller) və təkrarlayıcı (Hub Repeater). Təkrarlama Təkrarlayıcı çıxış portunu giriş portuna birləşdirən idarə olunan açardır. Siqnalın sıfırlanması və dayandırılması üçün dəstəyi var. Nəzarətçi ev sahibi ilə qarşılıqlı əlaqə üçün registrləri ehtiva edir. Reyestrlərə daxil olmaq üçün mərkəzə daxil olmaq üçün xüsusi əmrlərdən istifadə edilir. Əmrlər mərkəzi konfiqurasiya etməyə, aşağı axın portlarını idarə etməyə və onların statusuna nəzarət etməyə imkan verir.

Qovşaqların aşağı axın limanları aşağıdakı dövlətlərdə ola bilər:

Ø Powered - porta heç bir enerji verilmir (yalnız enerjini dəyişən hublar üçün mümkündür). Çıxış buferləri yüksək empedans vəziyyətində yerləşdirilir və giriş siqnallarına məhəl qoyulmur.

Ø Bağlantı kəsildi - Port heç bir istiqamətə siqnal ötürmür, lakin cihazın əlaqəsini aşkar edə bilir (2,5 µs üçün SEO vəziyyətinin olmaması ilə). Sonra port Disabled vəziyyətinə keçir və giriş siqnallarının səviyyələrinə əsasən (Boş vəziyyətdə DiffO və ya Diff1) qoşulmuş cihazın sürətini təyin edir.

Ø Disabled - port yalnız sıfırlama siqnalını ötürür (nəzarətçinin əmri ilə), portdan gələn siqnallar (bağlanma aşkarlanması istisna olmaqla) qəbul edilmir. Bağlantının kəsilməsi (2.5 µs SEO vəziyyəti) aşkar edildikdə, port Disconnect vəziyyətinə keçir və əgər əlaqə yuxuda olan hub tərəfindən aşkar edilərsə, nəzarətçiyə Resume siqnalı göndəriləcək.

Ø Aktivdir - Liman hər iki istiqamətə siqnal ötürür. Nəzarətçi tərəfindən əmr edildikdə və ya çərçivə xətası aşkar edildikdə, port Disabled vəziyyətinə keçir və əlaqənin kəsilməsi aşkar edildikdə, Disconnect vəziyyətinə keçir.

Ø Dayandırıldı - Port dayanma vəziyyətinə (yuxu rejimi) daxil olmaq üçün siqnal göndərir. Qovşaq aktiv vəziyyətdədirsə, siqnallar portdan heç bir istiqamətə ötürülmür. Bununla birlikdə, "yuxu" qovşağı qadağan olunmayan portların vəziyyətindəki dəyişikliklərin siqnallarını qəbul edir, hətta "yuxu" qovşaqları zənciri vasitəsilə aktivləşdirilmiş cihazdan "oyanma" siqnalları göndərir. Hər bir portun vəziyyəti ayrı registrlərdən istifadə edərək hub nəzarətçisi tərəfindən müəyyən edilir. Ümumi registr var ki, onun bitləri hər bir portun vəziyyətinin dəyişməsini əks etdirir (EOF zamanı kilidlənir). Bu, host nəzarətçisinə mərkəzin vəziyyətini tez öyrənməyə imkan verir və əgər dəyişikliklər xüsusi əməliyyatlarla aşkar edilərsə, vəziyyəti aydınlaşdırsın.

Host nəzarətçisi

Əsas kompüter nəzarətçi vasitəsilə cihazlarla əlaqə saxlayır. Ev sahibi aşağıdakı öhdəliklərə malikdir:

Ø USB cihazına qoşulma və əlaqənin kəsilməsinin aşkarlanması;

Ø qurğular və host arasında idarəetmə axınının manipulyasiyası;

Ø məlumat axınının idarə edilməsi;

Ø statistik məlumatların toplanması;

Ø qoşulmuş idarəetmə blokları ilə enerjiyə qənaətin təmin edilməsi.

Ø Nəzarətçi sisteminin proqram təminatı koordinasiya etmək üçün əsas kompüterdə işləyən qurğular və onların proqram təminatı arasında qarşılıqlı əlaqəni idarə edir:

Ø cihazın nömrələnməsi və konfiqurasiyası;

Ø izoxron məlumat ötürülməsi;

Ø asinxron məlumat ötürülməsi;

Ø enerji idarəetməsi;

Ø cihaz və avtobus idarəetməsi haqqında məlumat.

USB (Universal Serial Bus) telefoniya və istehlakçı elektronikası cihazları ilə inteqrasiyaya yönəlmiş PC arxitekturasını genişləndirmək üçün sənaye standartıdır. 1.0 versiyası 1996-cı ilin yanvarında nəşr edilmişdir. USB arxitekturası aşağıdakı meyarlarla müəyyən edilir:

* PC periferiyalarının asanlıqla həyata keçirilməsi.

* 12 Mbit/s-ə qədər ötürmə sürətini dəstəkləyən ucuz həll.

* Audio və (sıxılmış) video məlumatların real vaxt rejimində ötürülməsi üçün tam dəstək.

* İzoxron məlumatların və asinxron mesajların qarışıq ötürülməsi üçün protokolun çevikliyi.

* İstehsal olunan cihazlarla inteqrasiya. ^ Bütün konfiqurasiyaların və ölçülərin PC-də mövcudluğu.

* Tez bazarı fəth edə biləcək standart interfeys təmin etmək.

* PC-ni genişləndirən cihazların yeni siniflərinin yaradılması.

Son istifadəçi baxımından USB-nin aşağıdakı xüsusiyyətləri cəlbedicidir:

* Kabel sisteminin və birləşmələrin sadəliyi.

* Elektrik bağlantısı təfərrüatlarının son istifadəçidən gizlədilməsi.

* Özünü identifikasiya edən idarəetmə blokları, cihazların sürücülərlə avtomatik qoşulması və konfiqurasiya.

* İB-nin dinamik əlaqəsi və konfiqurasiyası imkanı.

1996-cı ilin ortalarından etibarən fərdi kompüterlər çipset tərəfindən həyata keçirilən daxili USB nəzarətçi ilə istehsal olunur. Güman edilir ki, modemlər, klaviaturalar, skanerlər, dinamiklər və USB dəstəyi olan digər giriş/çıxış qurğuları, eləcə də USB adapterləri olan monitorlar peyda olacaq - onlar digər cihazları birləşdirmək üçün hub rolunu oynayacaqlar.

1.1. USB quruluşu

USB eyni vaxtda məlumat mübadiləsinə imkan verir host kompüter və çoxlu periferik cihazlar (PU).İB arasında avtobus ötürmə qabiliyyətinin paylanması ev sahibi tərəfindən planlaşdırılır və tokenlər göndərməklə həyata keçirilir. Avtobus ev sahibi və cihazların özləri işləyərkən cihazları birləşdirməyə, konfiqurasiya etməyə, istifadə etməyə və ayırmağa imkan verir.

Aşağıda Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC və Northern Telecom tərəfindən nəşr edilmiş "Universal Serial Avtobus Spesifikasiyası. Revision I.O.15 yanvar 1996-cı il" spesifikasiyasından terminlərin tərcüməsinin müəllif versiyası verilmişdir. Daha ətraflı və aktual məlumatı http://www.usb.org saytından əldə etmək olar.

Cihazlar USB-lər hub, funksiyalar və ya hər ikisinin kombinasiyası ola bilər. mərkəz(Hub) cihazları avtobusa qoşmaq üçün əlavə nöqtələr təmin edir. Funksiya USB sistemə ISDN bağlantısı, rəqəmsal joystik, rəqəmsal dinamiklər və s. kimi əlavə funksiyalar təqdim edir. USB cihazı USB protokolunu tam dəstəkləyən, standart əməliyyatları yerinə yetirən (konfiqurasiya və sıfırlama) və cihazı təsvir edən məlumatı təmin edən USB interfeysinə malik olmalıdır. . USB-yə qoşulmuş bir çox cihazda həm hub, həm də funksiyalar var. USB bütün sistemi idarə edir host nəzarətçisi (Host Controller),əsas kompüterin proqram və aparat alt sistemidir.

Fiziki əlaqə qurğular çoxpilləli topologiyaya uyğun olaraq həyata keçirilir ulduzlar. Hər bir ulduzun mərkəzidir mərkəz, Hər bir kabel seqmenti iki nöqtəni birləşdirir - hub başqa bir mərkəzə və ya funksiyaya. Sistemdə bir (və yalnız bir) var host nəzarətçisi, qurğuların və qovşaqların piramidasının yuxarı hissəsində yerləşir. Əsas nəzarətçi ilə inteqrasiya olunur kök mərkəzi (Root Hub), bir və ya bir neçə əlaqə nöqtəsinin təmin edilməsi - limanlar.Çipsetlərə daxil olan USB nəzarətçi adətən iki portlu daxili mərkəzə malikdir. Məntiqi olaraq, hər hansı bir USB hub-a qoşulmuş və konfiqurasiya edilmiş (aşağıya bax) cihaz birbaşa ana nəzarətçiyə qoşulmuş hesab edilə bilər.

Funksiyalar bir avtobus üzərindən məlumat ötürmək və ya qəbul etmək və ya məlumatı idarə etmək qabiliyyətinə malik cihazlardır. Tipik olaraq funksiyalar hub portuna qoşulmuş bir kabel ilə ayrı idarəetmə vahidləridir. Fiziki olaraq, bir qutu onların bir porta qoşulmasını təmin edən daxili hub ilə bir neçə funksiyanı ehtiva edə bilər. Bu kombinasiyalı host cihazları daimi olaraq qoşulmuş funksiya cihazları olan mərkəzlərdir.

Hər bir funksiya CP-nin imkanlarını və resurs tələblərini təsvir edən konfiqurasiya məlumatını təmin edir. İstifadə etməzdən əvvəl funksiya host tərəfindən konfiqurasiya edilməlidir - kanalda bant genişliyi və seçilmiş konfiqurasiya variantları ayrılmalıdır.

Funksiyaların nümunələri:

^ Göstəricilər - siçan, planşet, işıq qələmi. ^ Daxiletmə qurğuları - klaviatura və ya skaner.

^ Çıxış qurğusu - printer, səs dinamikləri (rəqəmsal).

T ISDN telefon adapteri.

mərkəz - USB arxitekturasında PnP sisteminin əsas elementi. Qovşaq kabel konsentratorudur. Bağlantı nöqtələri çağırılır limanlar mərkəz. Hər bir hub bir əlaqə nöqtəsini çoxuna çevirir. Arxitektura bir neçə mərkəzi birləşdirməyə imkan verir.

Hər bir hub var yuxarı liman, host və ya yüksək səviyyəli mərkəzə qoşulmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Qalan portlar aşağı axın (aşağı limanlar), aşağı səviyyəli funksiyaları və ya hubları birləşdirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Qovşaq cihazların portlara qoşulduğunu və ya ayrıldığını tanıya və onların seqmentlərinin enerji təchizatına nəzarət edə bilər. Hər bir port aktiv və ya söndürülə bilər və tam və ya məhdud ötürmə sürəti üçün konfiqurasiya edilə bilər. Hub aşağı sürətli seqmentlərin yüksək sürətli seqmentlərdən təcrid olunmasını təmin edir.

Qovşaqlar aşağı axın portlarına enerji təchizatını idarə edə bilər; hər bir portun istehlak etdiyi cərəyana limit təyin etmək üçün təminat verilir.

USB sistemi müəyyən qarşılıqlı əlaqə qaydaları ilə üç səviyyəyə bölünür. USB cihazı interfeys hissəsi, cihaz hissəsi və funksional hissədən ibarətdir. Host da üç hissəyə bölünür - interfeys, sistem və cihaz proqram təminatı. Hər bir hissə yalnız müəyyən bir sıra tapşırıqlara cavabdehdir, onlar arasındakı məntiqi və real qarşılıqlı əlaqə Şek. 7.1.

Baxılan struktura aşağıdakı elementlər daxildir:

• USB fiziki cihaz - avtobusda son istifadəçini maraqlandıran funksiyaları yerinə yetirən cihaz.
• Müştəri SW -Əsas kompüterdə işləyən cihaza məxsus proqram təminatı. O, OS-nin bir hissəsi və ya xüsusi bir məhsul ola bilər.
• USB Sistemi SW - Xüsusi cihazlardan və müştəri proqram təminatından asılı olmayaraq USB üçün sistem dəstəyi.
• USB Host Controller - USB cihazlarını əsas kompüterə qoşmaq üçün aparat və proqram təminatı.

Fiziki interfeys

USB standartı avtobusun elektrik və mexaniki xüsusiyyətlərini müəyyən edir.

Məlumat siqnalları və 5 V təchizatı gərginliyi dörd telli kabel vasitəsilə ötürülür. D+ və D- siqnallarının iki naqil üzərindən ötürülməsinin diferensial üsulundan istifadə olunur. Statik rejimdə ötürücü siqnal səviyyələri 0,3 V-dan aşağı (aşağı səviyyə) və ya 2,8 V-dan (yüksək səviyyə) yuxarı olmalıdır. Qəbuledicilər - 0,5...+3,8 V daxilində daxilolma gərginliyinə tab gətirə bilər. Transmitterlər bir cüt naqil üzərindən iki istiqamətli yarım dupleks ötürülməsi üçün yüksək empedans vəziyyətinə keçə bilməlidirlər.

USB-də iki telli ötürmə diferensial siqnallarla məhdudlaşmır. Diferensial qəbuledicidən başqa hər bir qurğuda D+ və D- siqnalları üçün xətti qəbuledicilər var və bu xətlərin ötürücüləri fərdi şəkildə idarə olunur. Bu, aparat interfeysi yaratmaq üçün istifadə olunan ikidən çox xətt vəziyyətini ayırd etməyə imkan verir. dövlətlər FərqO Və Fərq 1 200 mV-dən çox D+ və D- xətlərində potensial fərqlə müəyyən edilir, bu şərtlə ki, onlardan birində potensial VSE cavab həddindən yüksək olsun. Həm D+, həm də D- girişlərinin aşağı olduğu vəziyyətə deyilir xətti sıfır (SEO - Single-Ended Zero).İnterfeys aşağıdakı vəziyyətləri müəyyənləşdirir:

bəli DataJ Dövləti Və Data K vəziyyəti -ötürülən bitin vəziyyəti (və ya sadəcə olaraq J Və TO), dövlətlər vasitəsilə müəyyən edilir FərqO Və Fərq1.

^ Boş vəziyyət - avtobus fasiləsi.

^ CV vəziyyəti - Cihazı "yuxu" rejimindən oyatmaq üçün "oyanma" siqnalı.

^ Paketin başlanğıcı (SOP) - paketin başlanğıcı (dan keçid K-də boş vəziyyət).

t Paketin Sonu (EOP) - paketin sonu.

^ ayırın - cihaz portdan ayrılıb.

^ Qoşulmaq - cihaz porta qoşulub.

^ Sıfırla - cihazı sıfırlayın.

Dövlətlər diferensial və xətti siqnalların birləşmələri ilə müəyyən edilir; tam və aşağı vəziyyət sürətləri üçün FərqO Və Fərq 1əks məqsədi var. Dövlət dekodlanmasında Bağlantını kəsin, Qoşun Və Sıfırlayın Xətlərin müəyyən vəziyyətlərdə olduğu vaxt (2,5 ms-dən çox) nəzərə alınır.

Avtobusda iki ötürmə rejimi var. Tam sürət USB siqnal ötürülməsi 12 Mbit/s, aşağı - 1,5 Mbit/s. Tam sürət üçün 90 Ohm empedanslı və 5 m-ə qədər seqment uzunluğuna malik ekranlanmış bükülmüş cüt kabel, aşağı sürət üçün 3 m-ə qədər bükülməmiş, ekransız kabel istifadə olunur cihazlar yüksək sürətli olanlardan daha ucuzdur. Eyni sistem eyni vaxtda hər iki rejimi istifadə edə bilər; qurğular üçün keçid şəffaf şəkildə həyata keçirilir. Aşağı sürət yüksək sürət tələb etməyən az sayda İB ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Müəyyən bir porta qoşulmuş cihazın istifadə etdiyi sürət, ötürücülərin R2 yük rezistorları ilə qərəzli D+ və D- xətlərindəki siqnal səviyyələrinə əsaslanan hub tərəfindən müəyyən edilir (Şəkil 7.2 və 7.3-ə baxın).

Metoddan istifadə edərək, sinxronizasiya siqnalları məlumatlarla birlikdə kodlanır NRZI (Sıfıra Dönmə), onun işi Şəkildə təsvir edilmişdir. 7.4. Hər bir paketdən əvvəl sinxronizasiya sahəsi var SİNXRONİZASİYA qəbuledicinin ötürücü tezliyinə uyğunlaşmasına imkan verir.

Kabeldə 5V təchizatı gərginliyini cihazlara ötürmək üçün VBus və GND xətləri də var. Zəmanətli siqnal səviyyəsini və təchizatı gərginliyini təmin etmək üçün keçiricilərin kəsik hissəsi seqmentin uzunluğuna uyğun olaraq seçilir.

düyü. 7.4. NRZI metodundan istifadə edərək verilənlərin kodlaşdırılması

Standart müəyyən edir iki növ bağlayıcı(Cədvəl 7.1 və Şəkil 7.5-ə baxın).

Əlaqə	Zəncir	Əlaqə	Zəncir
1	VBus	3	D+
2	D-	4	GND

"A" tipli bağlayıcılar hublara qoşulmaq üçün istifadə olunur (Yuxarı birləşdirici). Fişlər cihazlardan ayrıla bilməyən kabellərə quraşdırılır (məsələn, klaviatura, siçan və s.). Jaklar aşağı axın portlarında quraşdırılır (Aşağı axın limanı) qovşaqlar

Tip B birləşdiriciləri (Axınma Bağlayıcı) birləşdirici kabelin ayrıla biləcəyi cihazlarda quraşdırılmışdır (printerlər və skanerlər). Cütləşən hissə (fiş) birləşdirici kabelə quraşdırılmışdır, onun əks ucunda "A" tipli bir fiş var.

"A" və "B" tipli bağlayıcılar mexaniki olaraq fərqlənir (Şəkil 7.5), bu da hub portlarının qəbuledilməz loop əlaqələrini aradan qaldırır. Yanlış əlaqənin qarşısını almaq üçün dörd pinli bağlayıcılar açarlıdır. Bağlayıcıların dizaynı enerji təchizatı sxemləri ilə müqayisədə siqnal dövrələrinin gec qoşulmasını və erkən ayrılmasını təmin edir. USB konnektorunu tanımaq üçün cihazın gövdəsində standart simvolik işarə yerləşdirilir.

düyü. 7.5. USB yuvaları: a - tip "A", b -"B" növü, - simvolik təyinat

Enerji verən cihazlar USB mümkündür kabeldən (avtobusla işləyən cihazlar) və ya öz enerji təchizatınızdan (Öz-özünə işləyən cihazlar). Ev sahibi birbaşa ona qoşulmuş idarəetmə bloklarına enerji verir. Hər bir hub, öz növbəsində, aşağı axın portlarına qoşulmuş cihazlara enerji verir. Bəzi topologiya məhdudiyyətləri altında avtobusla işləyən hubların istifadəsinə icazə verilir. Şəkildə. Şəkil 7.6 USB cihazının əlaqə diaqramının nümunəsini göstərir. Burada klaviatura, qələm və siçan avtobusla təchiz oluna bilər.

Məlumat ötürmə modeli

Hər bir USB cihazı müstəqil bir kolleksiyadır son nöqtələr, ilə host nəzarətçisinin məlumat mübadiləsi etdiyi. Son nöqtələr aşağıdakı parametrlərlə təsvir olunur:

^ tələb olunan avtobus giriş tezliyi və məqbul xidmət gecikmələri;

^ tələb olunan kanal genişliyi;

^ nöqtə nömrəsi;

^ səhvlərin idarə edilməsi tələbləri;

^ ötürülən və qəbul edilən paketlərin maksimum ölçüləri;

^ mübadilə növü;

^ mübadilə istiqaməti (davamlı və izoxron mübadiləsi üçün).

Hər bir cihazın 0 nömrəli son nöqtəsi olmalıdır ki, bu da başlanğıc, ümumi idarəetmə və statusunun yoxlanılması üçün istifadə olunur. Bu nöqtə həmişə enerji açıldıqda və cihaz avtobusa qoşulduqda konfiqurasiya edilir. O, "nəzarət" tipli köçürmələri dəstəkləyir (aşağıya bax).

Sıfır nöqtəsinə əlavə olaraq, funksiya cihazlarında faydalı məlumat mübadiləsini həyata keçirən əlavə nöqtələr ola bilər. Aşağı sürətli cihazlar iki əlavə nöqtəyə qədər, tam sürətli cihazlarda 16 giriş nöqtəsi və 16 çıxış nöqtəsi ola bilər (protokol məhdudiyyəti). Nöqtələr konfiqurasiya edilənə qədər istifadə edilə bilməz (onlarla əlaqəli kanal qurulur).

Boru USB host nəzarətçisi və son nöqtə arasında məlumat ötürmə modelinə aiddir (Son nöqtə) cihazlar. İki növ kanal var: axınlar (Axın) və mesajlar (Mesaj). Axın məlumatları kanalın bir ucundan digərinə çatdırır, o, həmişə bir istiqamətlidir. Eyni son nöqtə nömrəsi iki axın kanalı üçün istifadə edilə bilər - giriş və çıxış. Bir ip aşağıdakı rabitə növlərini həyata keçirə bilər: davamlı, izoxron və kəsilmələr. Çatdırılma həmişə ilk gələn, ilk çıxan (FIFO) əsasında həyata keçirilir; USB nöqteyi-nəzərindən, axın məlumatları strukturlaşdırılmamışdır. Mesajlar USB spesifikasiyası ilə müəyyən edilmiş formata malikdir. Ev sahibi son nöqtəyə sorğu göndərir, bundan sonra mesaj paketi göndərilir (qəbul edilir), ardınca isə son nöqtənin status məlumatını ehtiva edən paket gəlir. Növbəti mesaj adətən əvvəlki mesaj emal edilməzdən əvvəl göndərilə bilməz, lakin səhvləri idarə edərkən, işlənməyən mesajları yenidən qurmaq mümkündür. İki tərəfli mesajlaşma eyni son nöqtəyə ünvanlanır. Mesajları çatdırmaq üçün yalnız nəzarət tipli mübadilələrdən istifadə olunur.

Kanallar son nöqtə ilə əlaqəli xüsusiyyətlərə malikdir (band genişliyi, xidmət növü, bufer ölçüsü və s.). USB cihazlarını konfiqurasiya edərkən kanallar yaradılır. Hər aktivləşdirilmiş cihaz üçün mesaj kanalı var (Nəzarət Borusu 0) konfiqurasiya, nəzarət və status məlumatlarını daşıyan.

Məlumat ötürmə növləri

USB həm biristiqamətli, həm də ikiistiqamətli rabitə rejimlərini dəstəkləyir. Məlumat ötürülməsi host proqram təminatı ilə cihazın son nöqtəsi arasında baş verir. Cihazın bir neçə son nöqtəsi ola bilər və onların hər biri (kanal) ilə əlaqə müstəqil şəkildə qurulur.

USB arxitekturası dörd əsas növ məlumat ötürülməsinə imkan verir:

^ Nəzarət Transferləri, qoşulma zamanı və cihazın idarə edilməsi üçün əməliyyat zamanı konfiqurasiya üçün istifadə olunur. Protokol zəmanətli məlumatların çatdırılmasını təmin edir. Nəzarət mesajı məlumat sahəsinin uzunluğu tam sürətlə 64 baytı, aşağı sürətlə isə 8 baytı keçmir.

^ Toplu məlumat ötürülməsi ciddi çatdırılma müddəti tələbləri olmadan nisbətən böyük paketlər. Transmissiyalar bütün pulsuz avtobus bant genişliyini tutur. Paketlərin məlumat sahəsi 8, 16, 32 və ya 64 baytdır. Bu dişlilər ən aşağı prioritetə ​​malikdir və avtobus çox yükləndikdə dayandırıla bilər. Yalnız tam ötürmə sürətində icazə verilir.

^ Ara verir - giriş simvolları və ya koordinatlar kimi qısa (tam sürətlə 64 bayta qədər, aşağı rejimdə 8 bayta qədər) köçürmələr. Kesintilər kortəbii xarakter daşıyır və onlara cihaz tərəfindən tələb olunandan daha yavaş xidmət göstərilməlidir. Xidmət müddəti tam sürət üçün 1-255 ms və aşağı sürət üçün 10-255 ms diapazonunda müəyyən edilir.

^ İzoxron köçürmələr - avtobus bant genişliyinin əvvəlcədən razılaşdırılmış hissəsini tutan və müəyyən çatdırılma gecikməsinə malik olan davamlı real vaxt ötürülməsi. Səhv aşkar edilərsə, izoxron məlumatlar təkrar oxunmadan ötürülür - etibarsız paketlər nəzərə alınmır. Məsələn, rəqəmsal səs ötürülməsi. Bant genişliyi ötürmə keyfiyyəti tələbləri ilə müəyyən edilir və çatdırılma gecikməsi, məsələn, telekonfrans həyata keçirərkən kritik ola bilər.

Avtobusun bant genişliyi bütün quraşdırılmış kanallar arasında bölünür. Ayrılmış bant genişliyi kanala təyin edilir və yeni kanalın yaradılması üçün mövcud ayırmaya uyğun gəlməyən bant genişliyi tələb olunursa, kanalın ayrılması sorğusu rədd edilir.

ABŞ-ın B arxitekturası bütün cihazların daxili buferlənməsini təmin edir və cihaz nə qədər çox bant genişliyi tələb edirsə, onun buferi bir o qədər böyük olmalıdır. USB məlumatların ötürülməsinə elə bir sürətlə icazə verməlidir ki, buferləmə nəticəsində cihazda məlumat gecikməsi bir neçə millisaniyədən çox olmasın.

İzoxron ötürmələr son nöqtələrin - məlumat mənbələrinin və ya alıcıların - sistemlə sinxronizasiya metoduna görə təsnif edilir: asinxron, sinxron və adaptiv cihazların sinifləri var, hər birinin öz USB kanalı var.

Protokol

USB vasitəsilə bütün mübadilələr (əməliyyatlar) üç paketdən ibarətdir. Hər biri əməliyyat göndərən nəzarətçi tərəfindən planlaşdırılır və təşəbbüs edilir Token Paketi. O, ötürmə növünü və istiqamətini, USB cihazının ünvanını və son nöqtə nömrəsini təsvir edir. Hər bir əməliyyatda mübadilə yalnız ünvanlanmış cihaz (onun son nöqtəsi) və host arasında mümkündür. Markerin ünvanladığı cihaz onun ünvanını tanıyır və mübadilə üçün hazırlanır. Məlumat mənbəyi (token ilə müəyyən edilir) məlumat paketini (və ya ötürüləcək məlumatın olmadığı barədə bildiriş) ötürür. Paketi uğurla qəbul etdikdən sonra məlumat qəbuledicisi göndərir təsdiq paketi (Əl sıxma paketi).

Tranzaksiyaların planlaşdırılması axın kanalları üzərində nəzarəti təmin edir. Aparat səviyyəsində, əməliyyatdan imtinadan istifadə etməklə (NAck) qəbuledilməz ötürmə intensivliyi halında, yuxarı və aşağı tamponların daşmasından qoruyur. Avtobusun boş vaxtı olduqda rədd edilən əməliyyatların tokenləri yenidən ötürülür. Axının idarə edilməsi, eyni vaxtda heterojen məlumat axınlarına çevik şəkildə xidmət göstərməyə imkan verir.

Səhv tolerantlığı aşağıdakı USB xüsusiyyətlərini təmin edin:

^ Diferensial qəbuledicilər/ötürücülər və ekranlaşdırılmış kabellər vasitəsilə yüksək siqnal keyfiyyətinə nail olunur.

^ CRC kodları ilə nəzarət və məlumat sahələrini qoruyun.

^ Sistem səviyyəsində cihazın qoşulmasının və ayrılmasının aşkarlanması və resursların konfiqurasiyası.

^ Paket itkisi üçün fasilə ilə öz-özünə bərpa protokolu.

^ İzoxroniyanı təmin etmək və aparat buferlərini idarə etmək üçün axın nəzarəti.

^ Funksiyaların digər funksiyalarla uğursuz mübadilədən müstəqilliyi.

Ötürmə xətalarını aşkar etmək üçün hər bir paketdə bütün tək və iki bit xətalarını aşkar etmək üçün CRC yoxlama sahələri var. Aparat ötürmə xətalarını aşkarlayır və nəzarətçi avtomatik olaraq üç dəfə ötürməyə cəhd edir. Yenidən cəhdlər uğursuz olarsa, müştəri proqramına səhv mesajı bildirilir.

Paket formatları

Baytlar ən az əhəmiyyətli bitdən başlayaraq ardıcıl olaraq avtobusa ötürülür. Bütün bağlamalar paketlərdə təşkil olunur. Hər bir paket vəziyyətlərin ardıcıllığı ilə təmsil olunan Sinxronizasiya sahəsi ilə başlayır KJKJKJKK(NRZI kodlu) vəziyyəti izləyir Boş. Son iki bit (KK) paket identifikatorunun ilk bitini müəyyən etmək üçün istifadə edilən SOP paket markerinin başlanğıcıdır PID. Paket ID 4 bitlik bir sahədir PID paketin növünün müəyyən edilməsi (Cədvəl 7.2), ardınca nəzarət bitləri kimi eyni 4 bit, lakin tərsinə çevrilir.

PID növü	PID adı	PID	Məzmun və məqsəd
Token	OUT	0001	Funksiya ünvanı və son nöqtə nömrəsi - funksiya əməliyyat markeri
Token	IN	1001	Funksiya ünvanı və son nöqtə nömrəsi - host əməliyyat nişanı
Token	SOF	0101	Çərçivə markerinin başlanğıcı
Token	QURMAQ	1101	Funksiya ünvanı və son nöqtə nömrəsi - nəzarət nöqtəsi ilə əməliyyat nişanı
Data	DataO Datal	0011 1011	Təsdiqləri dəqiq müəyyən etmək üçün cüt və tək PID məlumat paketləri interleaved olunur
Əl sıxma	Ack	0010	Səhvsiz paket qəbulunun təsdiqi
Əl sıxma	N.A.K.	1010	Qəbuledici qəbul edə bilmədi və ya ötürücü məlumat ötürə bilmədi. Məlumat axınına nəzarət üçün istifadə edilə bilər (hazır deyil). Kəsmə əməliyyatlarında bu, xidmət olunmamış fasilələrin olmadığının göstəricisidir
Əl sıxma	STALL	1110	Son nöqtə ev sahibinin müdaxiləsini tələb edir
Xüsusi	PRE	1100	Aşağı sürətli ötürmə preambulu

Marker çantalardaIN, QURULUM Və OUTaşağıdakılardırünvan sahələri:7 bitlik funksiya ünvanı və 4 bitlik son nöqtə ünvanı. Onlar 127-yə qədər USB funksiyasına (konfiqurasiya üçün sıfır ünvandan istifadə olunur) və hər funksiya üçün 16 son nöqtəyə müraciət etməyə imkan verir.

SOF paketində 11 bit var Çərçivə Nömrəsi Sahəsi, növbəti kadr üçün ardıcıl (dövrlə) artır.

Məlumat sahəsiölçüsü 0-dan 1023-ə qədər tam bayt ola bilər. Sahənin ölçüsü ötürmə növündən asılıdır və kanal qurulduqda danışıqlar aparılır.

SKS-kola sahəsi bütün tokenlərdə və məlumat paketlərində mövcuddur, istisna olmaqla paketin bütün sahələrini qoruyur PID. Tokenlər (5 bit) və verilənlər (11 bit) üçün CRC-lər müxtəlif düsturlardan istifadə etməklə hesablanır.

Hər bir əməliyyat bir token göndərməklə host nəzarətçisi tərəfindən başlanır və əl sıxma paketi ilə başa çatır. Əməliyyatlardakı paketlərin ardıcıllığı Şəkil 1-də təsvir edilmişdir. 7.7.

Əsas nəzarətçi resurs bölgüsü planına uyğun olaraq cihazlarla mübadilələri təşkil edir. Nəzarətçi dövri olaraq (1 ms dövrlə) yaradır çərçivələr (çərçivələr), planlaşdırılmış bütün əməliyyatların uyğun olduğu. Hər bir çərçivə SOF markerinin göndərilməsi ilə başlayır (Çərçivənin başlanğıcı), hublar da daxil olmaqla bütün cihazlar üçün sinxronizasiya siqnalıdır. Hər kadrın sonunda vaxt intervalı ayrılır EOF (Çərçivənin Sonu), bu müddət ərzində qovşaqlar nəzarətçiyə ötürülməni qadağan edir. Hər çərçivənin öz nömrəsi var. Əsas nəzarətçi 32 bitlik sayğacdan istifadə edir, lakin SOF tokenində yalnız aşağı 11 biti ötürür. Çərçivə sayı EOF zamanı (dövri olaraq) artır. Ev sahibi kadrların yüklənməsini elə planlaşdırır ki, nəzarət və əməliyyatları kəsmək üçün həmişə yer olsun. Pulsuz kadr vaxtı fasiləsiz yayımlarla doldurula bilər (Toplu köçürmələr).

düyü. 7.8. USB çərçivə axını

üçün izoxron ötürülməsi Cihazların və nəzarətçinin sinxronizasiyası vacibdir. Üç seçim var:

^ cihazın daxili generatorunun SOF markerləri ilə sinxronizasiyası;

^ kadr tezliyini cihazın tezliyinə uyğunlaşdırmaq;

^ cihazın ötürmə (qəbul) sürətinin kadr sürətinə uyğunluğu.

Nəzarətçinin kadr sürətinin tənzimlənməsi, əlbəttə ki, yalnız bir cihazın daxili sinxronizasiya tezliyinə uyğunlaşdırıla bilər. Tənzimləmə geribildirim mexanizmi vasitəsilə həyata keçirilir ki, bu da çərçivə müddətini ±1 bit intervalında dəyişməyə imkan verir.

1.2. Sistem konfiqurasiyası

USB cihazların dinamik qoşulmasını və ayrılmasını dəstəkləyir. Avtobus cihazının nömrələnməsi fiziki topologiyadakı dəyişiklikləri izləyən davamlı bir prosesdir.

Bütün cihazlar hub portları vasitəsilə birləşdirilir. Qovşaqlar cihazların öz portlarına qoşulmasını və ayrılmasını aşkar edir və nəzarətçi tərəfindən tələb edildikdə portların vəziyyəti haqqında məlumat verir. Ev sahibi portu işə salır və istifadə edərək idarəetmə kanalı vasitəsilə cihazı ünvanlayır sıfır ünvan - USB Defolt Ünvanı.İlkin qoşulma zamanı və ya sıfırlamadan sonra bütün cihazlar bu şəkildə ünvanlanır.

Ev sahibi yeni qoşulan cihazın hub və ya funksiya olduğunu müəyyən edir və onu təyin edir unikal ünvan USB. Ev sahibi nəzarət kanalı yaradır (İdarəetmə Borusu) ilə təyin edilmiş ünvan və təyinat nömrəsi sıfırdan istifadə edərək bu cihaz.

Yeni cihaz bir mərkəzdirsə, ev sahibi ona qoşulmuş cihazları müəyyənləşdirir, onlara ünvanlar və ağızlar təyin edir kanalları tökür. Əgər yeni cihazdırsaəlaqə bildirişi USB meneceri tərəfindən maraqlı proqram təminatına ötürülür.

Cihaz ayrıldıqda, hub avtomatik olaraq müvafiq portu söndürür və əlaqənin kəsilməsi barədə nəzarətçiyə məlumat verir, bu da bu cihaz haqqında məlumatları bütün məlumat strukturlarından silir. Hub oflayn olarsa, silinmə prosesi ona qoşulmuş bütün cihazlar üçün həyata keçirilir. Əgər funksiya deaktivdirsə, müvafiq proqram təminatına bildiriş göndərilir.

Cihazın nömrələnməsi, avtobusa qoşulub (Avtobus nömrələri), heç bir istifadəçi və ya müştəri proqram təminatı müdaxiləsi olmadan qoşulduqları (və ya işə salındıqda) dinamik şəkildə baş verir. Nömrələmə proseduru aşağıdakı kimi həyata keçirilir:

1. Cihazın qoşulduğu hub status sorğusuna cavab verməklə hosta öz portunun vəziyyətindəki dəyişiklik barədə məlumat verir. Bu andan cihaz vəziyyətə daxil olur Əlavə olunub(qoşulub) və onun qoşulduğu port vəziyyətdədir Əlil.

2. Host port statusunu yoxlayır.

3. Yeni cihazın qoşulduğu portu tanıdıqdan sonra host portu yenidən qurmaq və işə salmaq əmrini verir.

4. Qovşaq bu port (10 ms) üçün Sıfırlama siqnalı yaradır və onu porta çevirir Aktivdir. Birləşdirilmiş cihaz avtobusdan 100 mA-a qədər təchizatı cərəyanı çəkə bilər. Cihaz vəziyyətə daxil olur Güclü(güc tətbiq olunur), onun bütün registrləri orijinal vəziyyətinə qaytarılır və sıfır ünvana girişə cavab verir.

5. Cihaz unikal ünvan alana qədər ona gözləmə kanalı vasitəsilə daxil olmaq mümkündür, onun vasitəsilə host nəzarətçisi paket məlumat sahəsinin icazə verilən maksimum ölçüsünü müəyyən edir.

6. Host cihaza unikal ünvanını bildirir və o, vəziyyətə salınır Ünvanlı(ünvanlanır).

7. Host cihazın konfiqurasiyasını, o cümlədən avtobusdan elan edilmiş cari istehlakı oxuyur. Oxumaq bir neçə çərçivə çəkə bilər.

8. Alınan məlumat əsasında host bu cihazın dövlətə ötürülən bütün mövcud son nöqtələrini konfiqurasiya edir. Konfiqurasiya edilmişdir(konfiqurasiya edilmiş). Qovşaq indi cihaza avtobusdan konfiqurasiyada göstərilən tam cərəyanı istehlak etməyə imkan verir. Cihaz hazırdır.

Cihaz avtobusdan ayrıldıqda, hub hostu xəbərdar edir və port deaktiv edilir və host cari topologiya məlumatını yeniləyir.

1.3. USB cihazları - funksiyalar və hublar

USB avtobusun imkanları ondan müxtəlif cihazları birləşdirmək üçün istifadə etməyə imkan verir. İdarəetmə blokunun "faydalı" xüsusiyyətlərinə toxunmadan, onların USB avtobusuna qoşulmuş interfeys hissəsində dayanacağıq. Bütün cihazlar aşağıda sadalanan ümumi əməliyyatlar dəstini dəstəkləməlidir.

Dinamik əlaqə və ayrılma. Bu hadisələri ana nəzarətçiyə bildirən və qoşulmuş cihazı sıfırlayan hub tərəfindən nəzarət edilir. Cihaz sıfırlama siqnalından sonra sıfır ünvana cavab verməlidir və konfiqurasiya edilməmiş və ya dayandırılmamışdır. Əsas nəzarətçinin cavabdeh olduğu ünvan təyin etdikdən sonra cihaz yalnız özünəməxsus ünvanına cavab verməlidir.

Konfiqurasiya onların istifadəsi üçün ev sahibi tərəfindən həyata keçirilən cihazlar lazımdır. Konfiqurasiya adətən cihazın özündən oxunan məlumatdan istifadə edir. Bir cihaz çoxlu interfeyslərə malik ola bilər, hər birinin cihazın host üçün funksiyasını təmsil edən öz son nöqtəsi var. Konfiqurasiyadakı interfeys alternativ xüsusiyyətlər dəstinə malik ola bilər; dəstlərin dəyişdirilməsi protokol tərəfindən dəstəklənir. Adaptiv drayverləri dəstəkləmək üçün cihaz və interfeys deskriptorlarında sinif, alt sinif və protokol sahələri var.

Məlumat ötürülməsi dörd ötürmə növündən biri ilə mümkündür (yuxarıya bax). Müxtəlif növ köçürmələrə icazə verən son nöqtələr üçün konfiqurasiyadan sonra onlardan yalnız biri mövcuddur.

Enerji idarəetməsiçox inkişaf etmiş USB funksiyasıdır. Avtobusla işləyən cihazlar üçün güc məhduddur. Heç bir cihaz qoşulduqda avtobusdan 100 mA-dan çox cərəyan sərf etməməlidir. Əməliyyat cərəyanı (500 mA-dan çox olmayan) konfiqurasiyada elan edilir və hub cihazı elan edilmiş cərəyanla təmin edə bilmirsə, konfiqurasiya edilmir və buna görə də istifadə edilə bilməz.

USB cihazı dəstəkləməlidir asma (dayandırılmış rejim), onun cari istehlakı 500 μA-dan çox olmayan. Avtobus fəaliyyəti dayandırıldıqda cihaz avtomatik olaraq dayandırılmalıdır.

Fürsət Uzaqdan Oyanma Dayandırılmış cihaza əsas kompüterə siqnal verməyə imkan verir, o da dayandırılmış vəziyyətdə ola bilər. Uzaqdan oyandırma funksiyası cihazın konfiqurasiyasında təsvir edilmişdir. Bu funksiya konfiqurasiya zamanı söndürülə bilər.

mərkəz USB-də o, siqnalları dəyişdirir və enerji gərginliyini verir, həmçinin ona qoşulmuş cihazların vəziyyətinə nəzarət edir, dəyişikliklər barədə ev sahibini xəbərdar edir. Hub iki hissədən ibarətdir - nəzarətçi (Hub Nəzarətçisi) və təkrarlayıcı (Hub təkrarlayıcı). Təkrarlayıcıçıxış portunu giriş portuna birləşdirən idarə olunan açardır. Siqnalın sıfırlanması və dayandırılması üçün dəstəyi var. Nəzarətçi host ilə qarşılıqlı əlaqə üçün registrləri ehtiva edir. Reyestrlərə daxil olmaq üçün mərkəzə daxil olmaq üçün xüsusi əmrlərdən istifadə edilir. Əmrlər mərkəzi konfiqurasiya etməyə, aşağı axın portlarını idarə etməyə və onların statusuna nəzarət etməyə imkan verir.

Aşağı axın limanları mərkəzlər aşağıdakı dövlətlərdə ola bilər:

^ Güclü(^(söndürülmüş) - porta enerji verilmir (yalnız keçid edən hublar üçün mümkündür).

qidalanma). Çıxış buferləri yüksək empedans vəziyyətində yerləşdirilir və giriş siqnallarına məhəl qoyulmur.

^ Bağlantı kəsildi(əlaqəsiz) - port heç bir istiqamətə siqnal ötürmür, lakin cihazın əlaqəsini aşkar edə bilir (heç bir vəziyyətdə SEO 2,5 µs ərzində). Sonra liman vəziyyətə keçir Əlil və giriş siqnal səviyyələri ilə (FərqO və ya Fərq 1 bacarır Boş) qoşulmuş cihazın sürətini təyin edir.

s^ Əlil(əlil) - port yalnız sıfırlama siqnalını ötürür (nəzarətçinin əmri ilə), portdan gələn siqnallar (sönmə aşkarlanması istisna olmaqla) qəbul edilmir. Səfər aşkar edildikdə (2,5 µs vəziyyəti SEO) liman vəziyyətə keçir ayırın, və "yuxu" mərkəzi tərəfindən bağlanma aşkar edilərsə, nəzarətçiyə siqnal göndəriləcək Xülasə.

w Aktivdir(aktiv) - port hər iki istiqamətə siqnal ötürür. Nəzarətçinin əmri ilə və ya çərçivə xətası aşkar edildikdə, port vəziyyətə daxil olur Əlil və bağlanma aşkar edildikdə - dövlətə Bağlantını kəsin.

^ Dayandırılıb(dayandırılmış) - port dayanma vəziyyətinə ("yuxu" rejiminə) daxil olmaq üçün bir siqnal ötürür. Qovşaq aktiv vəziyyətdədirsə, siqnallar portdan heç bir istiqamətə ötürülmür. Bununla birlikdə, "yuxu" qovşağı qadağan olunmayan portların vəziyyətindəki dəyişikliklərin siqnallarını qəbul edir, hətta "yuxu" qovşaqları zənciri vasitəsilə aktivləşdirilmiş cihazdan "oyanma" siqnalları göndərir.

Hər bir portun vəziyyəti ayrı registrlərdən istifadə edərək hub nəzarətçisi tərəfindən müəyyən edilir. Bitləri hər bir portun vəziyyətinin dəyişdiyini əks etdirən ümumi bir registr var (sabit EOF). Bu, host nəzarətçisinə mərkəzin vəziyyətini tez öyrənməyə imkan verir və əgər dəyişikliklər xüsusi əməliyyatlarla aşkar edilərsə, vəziyyəti aydınlaşdırsın.

1.4. Host nəzarətçisi

Əsas kompüter nəzarətçi vasitəsilə cihazlarla əlaqə saxlayır. Ev sahibi aşağıdakı öhdəliklərə malikdir:

^ USB cihazlarının qoşulmasının və ayrılmasının aşkarlanması;

^ qurğular və host arasında idarəetmə axınının manipulyasiyası;

^ məlumat axınının idarə edilməsi;

^ statistika toplusu;

^ qoşulmuş idarəetmə blokları ilə enerjiyə qənaətin təmin edilməsi.

Nəzarətçi sisteminin proqram təminatı koordinasiya etmək üçün əsas kompüterdə işləyən qurğular və onların proqram təminatı arasında qarşılıqlı əlaqəni idarə edir:

^ cihazların nömrələnməsi və konfiqurasiyası;

^ izoxron məlumat ötürülməsi;

^ asinxron məlumat ötürülməsi;

^ enerjinin idarə edilməsi;

^ cihaz və avtobus idarəetməsi haqqında məlumat.

Mümkün olduqda, USB proqramı enerji istehlakını idarə etmək üçün əsas kompüterdə Qabaqcıl Güc İdarəetmə kimi mövcud sistem proqramından istifadə edir.

2. IEEE 1394-FireWire avtobusu

Rəsmi olaraq IEEE 1394 adlanan High Performance Serial Bus standartı 1995-ci ildə qəbul edilmişdir. Məqsəd maya dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə aşağı salmaqla və qoşulma asanlığını artırmaqla (seriyalı interfeysə keçid hesabına) müasir standart paralel avtobuslardan geri qalmayan avtobus yaratmaq idi. Avtobus əsaslı standart atəş tel, Apple Computer tərəfindən Macintosh və PowerMac kompüterlərində SCSI-yə ucuz alternativ kimi istifadə olunur. FireWire adı indi IEEE 1394 tətbiqlərinə aiddir və bu abreviatura ilə birlikdə mövcuddur. 1394.

FireWire üstünlükləri digər seriyalı avtobuslardan əvvəl:

s? Çoxfunksiyalılıq: avtobus əlavə avadanlıqlardan (hublardan) istifadə etmədən 63-ə qədər cihaz üçün rəqəmsal rabitəni təmin edir. Qurğular - rəqəmsal videokameralar, skanerlər, printerlər, video konfrans kameraları, disk aparatları - təkcə PC ilə deyil, həm də bir-biri ilə məlumat mübadiləsi apara bilər. VESA-nın təşəbbüsü ilə FireWire həm də “ev şəbəkələri” üçün yerləşdirilib.

^ Yüksək mübadilə məzənnələri və izoxron ötürülmələr hətta giriş səviyyəsində (100 Mbit/s) eyni vaxtda yayım keyfiyyətində iki video kanalı (saniyədə 30 kadr) və CD keyfiyyətli stereo audio siqnalı ötürməyə imkan verir.

s§ Komponentlərin və kabelin aşağı qiyməti.

si Quraşdırmaq və istifadə etmək asandır. FireWire PPR sistemini genişləndirir. Cihazlar aktivləşdirildikdə/deaktiv edildikdə avtomatik olaraq tanınır və konfiqurasiya edilir. Avtobusun gücü (cari 1,5 A-a qədər) idarəetmə blokunun enerjisi söndürüldükdə belə sistemlə əlaqə saxlamağa imkan verir. Təkcə fərdi kompüter deyil, həm də digər “ağıllı” cihazlar, məsələn, videomagnitofon avtobusu və digər cihazları idarə edə bilər.

2.1. Avtobus qurğularının strukturu və qarşılıqlı əlaqəsi

1394 standartı avtobusların iki kateqoriyasını müəyyən edir: kabel avtobusları və çarpaz avtobuslar. (Arxa plan). Altında çarpaz təkərlər Tipik olaraq 1394 kabelinə qoşulmuş cihazın daxili alt sistemlərini birləşdirən paralel interfeyslərə aiddir.

Tək ana nəzarətçi tərəfindən idarə olunan USB-dən fərqli olaraq, 1394 standartı peer-to-peer cihazları şəbəkəyə qoşmağa imkan verir. Şəbəkə körpülərlə birləşdirilən çoxlu avtobuslardan ibarət ola bilər. Eyni avtobus daxilində cihazlar əlavə cihazlardan istifadə etmədən birləşdirici kabellərlə birləşdirilir. Körpülər xüsusi ağıllı cihazlardır. PC üçün FireWire avtobus interfeysi kartı PCI-1394 körpüsüdür. 6 bitlik node ID sahəsi ilə ünvanlanan hər avtobusda 63-ə qədər cihaz. 10 bitlik avtobus identifikatoru sahəsi sistemdə müxtəlif növ avtobusları birləşdirən 1023-ə qədər körpüyə imkan verir.

Kabel avtobusu qovşaqlardan və kabel körpülərindən ibarət şəbəkədir. Çevik topologiya ağac və zəncir arxitekturasını birləşdirən şəbəkələr qurmağa imkan verir (şək. 7.9). Hər bir node adətən üç bərabər bağlayıcıya malikdir. Aşağıdakı məhdudiyyətlərlə bir neçə cihaz bağlantısı seçiminə icazə verilir:

ssi hər hansı bir cüt qovşaq arasında 16 kabel seqmentindən çox ola bilməz;

^ standart kabel seqmentinin uzunluğu 4,5 m-dən çox olmamalıdır;

2-ci ümumi kabel uzunluğu 72 m-dən çox olmamalıdır (daha yüksək keyfiyyətli kabeldən istifadə bu məhdudiyyəti rahatlaşdırmağa imkan verir).

Bəzi cihazlarda mümkün yerləşdirmə seçimlərini məhdudlaşdıran yalnız bir konnektor ola bilər. Standart bir cihazda 27-ə qədər bağlayıcıya imkan verir.

düyü. 7.9. FireWire avtobusunda cihazların birləşdirilməsi

düyü. 7.10. FireWire birləşdiricisi

Standart, ümumi bir qalxana bağlanmış 6 telli kabeldən istifadə edərək qovşaqların birləşdirilməsini təmin edir. Siqnalları ötürmək üçün iki bükülmüş cüt istifadə olunur (qəbuledici və ötürücü üçün ayrı), cihazları gücləndirmək üçün iki tel istifadə olunur (8-40 V, 1,5 A-a qədər). İnterfeysin galvanik izolyasiyası üçün transformatorlar (500 V-a qədər izolyasiya gərginliyi) və ya kondansatörlər (ümumi telə nisbətən 60 V-a qədər izolyasiya gərginliyi olan ucuz cihazlarda) istifadə olunur. Bağlayıcılar haqqında bir fikir Şəkildə verilmişdir. 7.10. Bəzi cihazlarda (Sony DCR-VX700 və DCR-VX1000 videokameraları və DHR-1000 DVCR) yalnız siqnal dövrələrini həyata keçirən yalnız bir kiçik 4 pinli konnektor var. Bu qurğular avtobusa xüsusi adapter kabeli vasitəsilə yalnız son qurğular kimi qoşulur (baxmayaraq ki, xüsusi adapter-splitterlərdən istifadə etmək mümkündür).

1394 standartı kabel ötürülməsi üçün üç mümkün tezlik müəyyən edir: 98.304, 196.608 və 393.216 Mbps, 100, 200 və 400 Mbps-ə yuvarlaqlaşdırılır. Standartda tezliklər kimi təyin edilmişdir S100, S200 Və S400 müvafiq olaraq. Ev cihazları adətən dəstəkləyir S100,əksər adapterlər imkan verir S200. Müxtəlif sürətlər üçün nəzərdə tutulmuş qurğular eyni avtobusa qoşula bilər. Mübadilə bütün aktiv qovşaqlar üçün minimum sürətlə baş verəcək. Bununla belə, əgər ana nəzarətçi topologiya və sürət xəritəsini həyata keçirirsə (Topologiya_Mart Və Sürət_Xəritəsi), Mübadilədə iştirak edən müəyyən bir cütün imkanlarına uyğun olaraq bir avtobusda bir neçə tezlikdən istifadə etmək mümkündür.

Sistem cihazların dinamik (isti) qoşulmasına və ayrılmasına imkan verir. Qoşula bilən identifikatorlar

cihazlar istifadəçi müdaxiləsi olmadan avtomatik olaraq təyin edilir. Topologiyada dəyişikliklər (birləşdirilmiş cihazların tərkibi) avtomatik olaraq avtobus tərəfindən izlənilir və idarəetmə proqram təminatına ötürülür.

IEEE 1394 protokolu

1394 protokolu üç səviyyədə həyata keçirilir (Şəkil 7.11).

^ Transaksiya qatı paketləri proqramlara verilən məlumatlara çevirir və əksinə. Mikrokompüter avtobusları üçün ISO/IEC 13213:1994 (ANSI/IEEE 1212, 1994 nəşrləri), CSR (İdarəetmə və Vəziyyət Qeydiyyatı) arxitekturalarına uyğun sorğu-cavab protokolunu həyata keçirir (oxumaq, yazmaq, kilidləmək). Bu, 1394 nömrəli avtobusun standart paralel avtobuslarla əlaqə saxlamasını asanlaşdırır.

^ Bağlantı qatı fiziki təbəqə məlumatlarından paketlər formalaşdırır və əks çevrilmələri həyata keçirir. Bu, qovşaqların təsdiqləmələrlə dataqramlar mübadiləsini təmin edir. Qat paketlərin ötürülməsinə və izoxron köçürmələrin idarə edilməsinə cavabdehdir.

FireWire avadanlığı adətən iki ixtisaslaşdırılmış çipdən - fiziki təbəqə ötürücülərindən ibarətdir PHY ötürücü və avtobus rabitə körpüsü LINK Çipi. Onların arasında əlaqə, məsələn, IBM-Apple LINK-PHY interfeysi vasitəsilə mümkündür. Rabitə səviyyəsinin mikrosxemləri öz səviyyəsinin bütün funksiyalarını və səviyyənin bəzi funksiyalarını yerinə yetirir. əməliyyatlar, əməliyyat qatının qalan hissəsi edilirProqramlı şəkildə həyata keçirilir.

Bağlayıcılar

düyü. 7.11.Üç qatlı FireWire quruluşu

Avtobus idarəçiliyi

1394 protokolu müxtəlif cihazlar arasında əlaqəni idarə etmək üçün çevik mexanizmə malikdir. Bunun üçün avtobusda PC və ya digər avtobus nəzarətçisinin olması vacib deyil. İdarəetmə üç xidmətdən ibarətdir:

^ Döngü Ustası, dövrlərin başlanğıcının yayım paketlərinin göndərilməsi (izoxron mübadiləsi üçün tələb olunur).

^ İzoxron Resurs Meneceri, hər hansı node izoxron mübadiləsini dəstəkləyirsə (rəqəmsal video və audio üçün).

^ Könüllü avtobus nəzarətçisi (Bus Master) - bu, kompüter və ya redaktə DVCR ola bilər.

Sıfırlandıqdan sonra avtobusun strukturu müəyyən edilir, hər bir qovşaq üçün fiziki ünvanlar təyin edilir və loop master, izoxron resurs meneceri və avtobus nəzarətçisi arbitraj edilir. Sıfırlamadan bir saniyə sonra bütün resurslar daha sonra istifadə üçün əlçatan olur.

Avtobusun əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, nəzarətçiyə ehtiyac yoxdur. İstənilən ötürücü cihaz bir izoxron trafiki qəbul edə bilər və avtonom və ya uzaqdan idarəetmə siqnalı ilə ötürməyə başlaya bilər - qəbuledici bu məlumatı "eşidəcək". Bir nəzarətçi (PC) varsa, müvafiq proqram, məsələn, rəqəmsal qeyri-xətti video redaktə studiyasını həyata keçirərək cihazların işinə nəzarət edə bilər.

İzoxron məlumat nəqli

1394 avtobusunun izoxron daşınması zəmanətli ötürmə qabiliyyətini və çoxsaylı kanallar üzrə yüksək sürətli ötürmə üçün məhdud gecikməni təmin edir. İzoxron resurs meneceri reyestrdən ibarətdir BANT GENİŞLİĞİ^Mövcuddur, izoxron ötürülməsi olan qovşaqlar üçün qalan bant genişliyinin mövcudluğunu müəyyən edən. Sıfırlandıqdan sonra izoxron ötürmə ilə yeni yaranan qovşaq bant genişliyi bölgüsü tələb edir. Rəqəmsal video, məsələn, 30 Mbit/s bant genişliyi tələb edir (video məlumat üçün 25 Mbit/s və audio, sinxronizasiya və paket başlıqları üçün 3-4 Mbit/s). Bant genişliyi xüsusi ayırma vahidləri ilə ölçülür, onların sayı 125 ms-lik bir dövrədə 6144-ə bərabərdir, bir vahid ötürmək üçün tələb olunan vaxta uyğundur dördlük(Quadlet) 1600 Mbit/s. Quadlet(32-bit söz) avtobusda məlumat ötürmə vahididir. Dövrün 25 ms-i asinxron trafik üçün qorunur, buna görə də sıfırlamadan sonra reyestrin ilkin dəyəri 4915 vahiddir. IN S100 rəqəmsal video cihazları təxminən 1800 ədəd tələb edir S200 - Təxminən 900. Əgər müvafiq diapazon mövcud deyilsə, onu tələb edən cihaz vaxtaşırı sorğunu təkrarlayacaq.

İzoxron resurs meneceri hər bir izoxron node üçün mövcud olanlar arasından bir kanal nömrəsi (0-63) təyin edir (qeydiyyatdan keçin)

KANALLAR_VAR). Bu izoxron paket identifikatorudur. İzoxron mübadilə bir qovşaq üçün lazımsız olduqda, o, bant genişliyini və kanal nömrəsini buraxmalıdır. Nəzarət məlumatı asinxron kanal vasitəsilə mübadilə edilir.

2.2. IEEE 1394 standartına sinonimlər və əlavələr

IEEE 1394 avtobusunun bir çox ləqəbləri var:

^ IEEE 1394-1995 Standard for a High Performance Serial Bus hazırda qüvvədə olan standartı təsvir edən sənədin tam adıdır.

T FireWire Apple Computer, Inc.-in IEEE-1394 tətbiqinin ticarət nişanıdır.

^ P1394 IEEE-1394-ün ilkin versiyasının adıdır (1995-ci ilin dekabrında qəbul edilməzdən əvvəl).

^ DigitalLink Sony Korporasiyasının rəqəmsal kameralarda IEEE-1394 tətbiqi ilə əlaqədar istifadə edilən ticarət nişanıdır.

w MultiMedia Bağlantısı 1394 Yüksək Performanslı Serial Avtobus Ticarət Assosiasiyasının (1394TA) loqosunda istifadə edilən addır.

Apple 1986-cı ildən FireWire konsepsiyasını inkişaf etdirdiyi üçün FireWire adı IEEE 1394 üçün ən çox yayılmış sinonimdir.

Əsas IEEE 1394-1995 standartına əlavə olaraq, bir neçə dəyişiklik var:

^1394a, orijinal standartın bəzi boşluqlarını dolduran və kiçik dəyişikliklərə (məsələn, avtobusda daha sürətli sıfırlama əməliyyatı) malik olan təmizləmə sənədi kimi görünür. 1394a məhsulları əsas standartın qəbulundan əvvəl buraxılmış cihazlarla geriyə uyğundur. Sürəti 800 Mbit/s-ə qədər artırmaq üçün versiya təqdim edilib və yüksəksürətli versiyalar da 1394b-ə daxildir.

^1394.1 4 telli birləşdiricini müəyyənləşdirir və avtobus körpüləri üçün standartı təyin edir.

^ 1394.2 1 Gbit/s və daha yüksək mübadilə sürəti olan stansiyalar klasterini birləşdirmək üçün standart kimi nəzərdə tutulub. ilə uyğun gəlmir 1394. Bu standart super hesablama üçün IEEE 1596 SCI (Scalable Coherent Interface) standartından irəli gəlir və bəzən belə adlanır. Serial Express və ya SCILite. 1394.2 siqnal interfeysi FCAL-a bənzəyir və imkan verir halqa topologiyası, 1394 standartı ilə qadağandır.

2.3. FireWire və USB müqayisəsi

FireWire və USB serial interfeysləri ümumi xüsusiyyətlərə malik olsalar da, əhəmiyyətli dərəcədə fərqli texnologiyalardır. Hər iki avtobus çoxlu sayda idarəetmə blokunun (USB üçün 127 və FireWire üçün 63) asan qoşulmasını təmin edir, sistem işləyərkən cihazları yandırmağa və söndürməyə imkan verir. Hər iki avtobusun topologiyası olduqca yaxındır. USB hubları idarəetmə mərkəzinin bir hissəsidir; onların mövcudluğu istifadəçi üçün görünməzdir. Hər iki avtobusda cihaz elektrik xətləri var, lakin FireWire üçün güc tutumu xeyli yüksəkdir. Hər iki avtobus PnP sistemini dəstəkləyir (avtomatik konfiqurasiya yandırma/söndürmə) və ünvanların, DMA kanallarının və fasilələrin çatışmazlığı problemini aradan qaldırır. Bant genişliyi və avtobus idarəetməsi fərqlidir.

USB PC-yə qoşulmuş idarəetmə bloklarına diqqət yetirir. Onun izoxron ötürülməsi yalnız rəqəmsal səs siqnallarının ötürülməsinə imkan verir. Bütün ötürmələr mərkəzləşdirilmiş şəkildə idarə olunur və PC avtobus ağacı strukturunun kökündə yerləşən zəruri idarəetmə qovşağıdır. Bu avtobus birdən çox kompüteri birləşdirməyi dəstəkləmir.

FireWire ona qoşulmuş istənilən qurğular arasında intensiv mübadilələrə yönəlib. İzoxron trafik canlı video ötürməyə imkan verir. Avtobus PC-dən mərkəzləşdirilmiş idarəetmə tələb etmir. Bir neçə fərdi kompüteri və idarəetmə blokunu yerli şəbəkəyə qoşmaq üçün avtobusdan istifadə etmək mümkündür.

Yeni rəqəmsal video və audio cihazlarda quraşdırılmış 1394 adapter var. Ənənəvi analoq və rəqəmsal cihazları (pleyerlər, kameralar, monitorlar) çevirici adapterlər vasitəsilə mümkündürinterfeyslər və siqnallar. Standart, vahid FireWire kabelləri və konnektorları istehlakçı elektronikası cihazları və fərdi kompüterlər arasında bir çox fərqli əlaqəni əvəz edir. Müxtəlif növ rəqəmsal siqnallar bir avtobusa çoxaldılır. BuradaEthernet şəbəkələrindən fərqli olaraq, FireWire üzərindən real vaxt rejimində məlumat axınının yüksək sürətli ötürülməsi əlavə protokollar tələb etmir. Bundan əlavə, müəyyən vaxt ərzində avtobusa girişi təmin edən arbitraj obyektləri var. FireWire şəbəkələrində körpülərin istifadəsi qovşaq qruplarının trafikini bir-birindən təcrid etməyə imkan verir.

7.3. ACCESS.Bus və PC interfeysi

Serial avtobus ACCESS.Avtobus DEC tərəfindən hazırlanmış (Aksesuar avtobusu), kompüter və onun aksesuarları arasında qarşılıqlı əlaqə üçün avtobusdur - məsələn, monitor (VESA DDC kanalı), ağıllı enerji təchizatı (Smart Battery) və s. Avtobus iki siqnal və iki enerji verir. (12 V, 500 mA) naqillər 14-ə qədər giriş/çıxış qurğusunu birləşdirir, avtobusun uzunluğu 8 m-ə çata bilər. Aparat əsasını həyata keçirmək asanlığı ilə xarakterizə olunan PC interfeysi təşkil edir, lakin hətta USB ilə müqayisədə aşağı performans. ACCESS.Bus üçün PC hardware protokolunun üstündə xüsusi qoşulmuş cihazların protokollarının qarşılıqlı əlaqədə olduğu əsas proqram protokolu var. Protokollar OS-ni yenidən yükləmədən cihazların qoşulmasını/ayrılmasını təmin edir. VESA tərəfindən təklif olunan ACCESS.Bus birləşdiricisi siqnallarının təyinatı cədvəldə verilmişdir. 7.3.

İnterfeys TO,Philips tərəfindən işlənib hazırlanmışdır, bu yaxınlarda fərdi kompüterlərdə peyda olmuşdur və quraşdırılmış komponentləri (DIMM yaddaş modulları) müəyyən etmək üçün qeyri-uçucu yaddaşla əlaqə saxlamaq üçün sistem lövhəsinin daxili köməkçi avtobusu kimi istifadə olunur. Avtobusun həyata keçirilməsi olduqca sadədir - proqram təminatı ilə idarə olunan iki siqnal xətti. Təyin olunmuş məqsəd üçün bu avtobus hazırda yalnız BIOS tərəfindən hardware müəyyən edilərkən istifadə olunur, lakin yenidən yazıla bilən konfiqurasiya yaddaşının istifadəsi proqram təminatının müəyyən bir sistemlə (daha doğrusu, quraşdırılmış modul) əlaqələndirilməsi və... viruslar üçün yeni imkanlar açır. . Proqram təminatının avtobusa daxil olma üsulu hələ standartlaşdırılmayıb, lakin istəsən, çipset üçün sənədləri öyrənməklə onu “hesablamaq” olar.

düyü. 7.12. PC rabitə protokolu

Serial interfeysi ABŞ iki siqnaldan istifadə edərək bir cüt cihaz arasında iki istiqamətli məlumat ötürülməsini təmin edir: SDA (Serial Data) məlumatları və SCL (Serial Saat) sinxronizasiyası. Mübadilədə iki cihaz iştirak edir - aparıcı (magistr) Və qul. Onların hər biri kimi çıxış edə bilər ötürücü, SDA xəttinə məlumat bitlərinin yerləşdirilməsi və ya qəbuledici Mübadilə protokolu Şəkildə göstərilmişdir. 7.12. Sinxronizasiya master cihaz - nəzarətçi tərəfindən təyin olunur. Məlumat xətti açıq kollektor tipli çıxışla iki istiqamətlidir və hər iki cihaz tərəfindən növbə ilə idarə olunur. Mübadilə tezliyi (mütləq sabit deyil) standart rejim üçün 100 kHz və yüksək sürətli üçün 400 kHz ilə məhdudlaşır ki, bu da interfeys nəzarətçisinin proqram təminatı ilə idarə olunan həyata keçirilməsini təşkil etməyə imkan verir.

İstənilən əməliyyatın başlanması şərtdir Başlamaq - SCL yüksək olduqda yüksəkdən aşağıya gedən SDA siqnalı ilə tetiklenir. Əməliyyat SDA siqnalının ötürülməsi ilə tamamlanır

aşağı səviyyədən yüksək səviyyəyə yüksək SCL səviyyəsində - vəziyyət Dayan. Məlumat ötürərkən, SDA xəttinin vəziyyəti yalnız SCL səviyyəsi aşağı olduqda dəyişə bilər, məlumat bitləri SCL-nin müsbət kənarı ilə bağlanır Hər göndərmə ötürücü tərəfindən yaradılan 8 məlumat bitindən ibarətdir (ən əhəmiyyətli bit - MSB - əvvəlcə ötürülür), bundan sonra ötürücü təsdiqi almaq üçün bir saat dövrü üçün məlumat xəttini buraxır. Doqquzuncu dövrədə qəbuledici sıfır yaradır Təsdiq biti. Təsdiq bitini ötürdükdən sonra qəbuledici SCL xəttini aşağı tutaraq növbəti ötürməni gecikdirə bilər. Qəbuledici həmçinin ötürücü tərəfindən yaranan düşmədən sonra SCL-ni aşağı saxlamaqla, hər bit qəbul səviyyəsində avtobus ötürülməsini yavaşlata bilər.

Hər bir qul cihazının öz ünvanı var, onun standart eni 7 bitdir. Ünvan Aəsas cihaz tərəfindən birinci baytın bitlərində ötürülən bit 0 R1U əməliyyatının işarəsini ehtiva edir (R1/U = 1 - oxumaq, RW=Q- qeyd). 7 bitlik ünvan iki hissədən ibarətdir: ən əhəmiyyətli 4 bit A cihazın növü (məsələn, EEPROM - 1010 üçün) və aşağı 3 bit haqqında məlumat daşıyır A bu tip cihazın nömrəsini təyin edin. PC interfeysi olan bir çox mikrosxem üç ünvan girişinə malikdir, onları dəyişdirməklə tələb olunan ünvan məntiqi səviyyə 1 və 0-a təyin olunur. Bəzi tam ünvan dəyərləri qorunur (Cədvəl 7.4).

Ümumi zəng, işə salınmış cihaza yayım üsulu ilə özünü elan etməyə imkan verir. bayt Başlamaq prosessorun cihazda proqram təminatı (texniki deyil) şəkildə təşkil edildiyi halda onun diqqətini interfeysə cəlb etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bu baytı almadan əvvəl cihazın mikrokontrolleri vəziyyəti sorğulamır və interfeys siqnallarına nəzarət etmir. 10 bitlik ünvanlamadan istifadə edərkən, bitlər ünvanın ən əhəmiyyətli hissəsini ehtiva edir və aşağı 8 bit növbəti baytda ötürüləcəkdir. RW=0.

Qul cihazının ünvanı və giriş növü mübadilə başladıqda nəzarətçi tərəfindən müəyyən edilir. Yaddaşla mübadilə Şəkildə göstərilmişdir. 7.13. Burada SA cihazın ünvanı, DA məlumat ünvanı, D məlumat, W yazma atributudur (0), R oxumaq atributudur (1).

düyü. 7.13. PC interfeysi vasitəsilə yaddaşla mübadilə: a - yaz, b - cari ünvandan oxu, V - ixtiyari ünvandan oxumaq

Şərti yerinə yetirərək Başlamaq nəzarətçi cihazın ünvanını və əməliyyat işarəsini ehtiva edən baytı ötürür R.W. və təsdiqini gözləyir. At əməliyyatları yazmaq nəzarətçidən gələn növbəti mesaj yazılan xananın 8 bitlik ünvanı, ardınca isə bir bayt məlumat olacaq (yaddaş tutumu 256 baytdan çox olan mikrosxemlər üçün hüceyrə ünvanı iki baytda göndərilir). Təsdiqləri aldıqdan sonra nəzarətçi dövranı şərtlə bitirir Dayan, və ünvanlanan cihaz daxili yazma dövrünə başlaya bilər, bu müddət ərzində interfeys siqnallarına cavab vermir. Nəzarətçi yazma əmri (cihaz ünvanı baytı) göndərməklə cihazın hazırlığını yoxlayır. və təsdiq bitini təhlil edərək, sonra şərti yaradırDayan.Əgər cihaz təsdiq biti ilə cavab verirsə, bu o deməkdir ki, o, daxili döngəni tamamlayıb və növbəti əməliyyata hazırdır.

Oxu əməliyyatı qeyd kimi eyni şəkildə, lakin işarə ilə başlamışdır RW=\. Verilmiş ünvanda, cari ünvanda və ya ardıcıl olaraq oxumaq mümkündür. Cari ünvan qul cihazının daxili sayğacında saxlanılır, o, sonuncu əməliyyatda iştirak edən bir xananın ünvanını ehtiva edir;

Oxunma əmrini aldıqdan sonra cihaz təsdiq biti verir və cari ünvana uyğun olan məlumat baytını göndərir. Nəzarətçi təsdiqlə cavab verə bilər, sonra cihaz növbəti baytı göndərəcək (ardıcıl oxu). Nəzarətçi qəbul edilmiş məlumat baytına şərtlə cavab verirsə Dayan, Oxuma əməliyyatı tamamlandı (cari ünvanda oxuma işi). Nəzarətçi cihazın ünvanı baytının və xana ünvanının baytının ötürüldüyü uydurma yazma əməliyyatı ilə oxumaq üçün başlanğıc ünvanını təyin edir və ünvan baytının alınması təsdiqləndikdən sonra şərt yenidən yaradılır. Başlamaq və cihazın ünvanı ötürülür, lakin oxunma əməliyyatının göstəricisi ilə. İxtiyari bir hüceyrənin (və ya hüceyrələr ardıcıllığının) oxunması belə həyata keçirilir.

İnterfeys bir cüt siqnaldan istifadə edərək nəzarətçiyə bu avtobusa qoşulmuş və unikal ünvana malik olan 8 oxşar cihazdan hər hansı birinə daxil olmaq imkanı verir (Şəkil 7.14). Cihazların sayını artırmaq lazımdırsa, qrupları birləşdirə bilərsiniz. Bu halda, ya ümumi SCL siqnalından və ayrı-ayrı SDA siqnallarından (iki istiqamətli), ya da ümumi SDA siqnalından və ayrı bir istiqamətli SCL siqnallarından istifadə etməyə icazə verilir. Öz ünvanlarını təyin etmək üçün sancaqları olmayan bir neçə mikrosxemdən (və ya cihazdan) birinə daxil olmaq üçün SCL (və ya SDA) xətti ayırma da istifadə olunur.

PC protokolu birdən çox nəzarətçiyə toqquşmaları aşkar edərək və arbitraj apararaq eyni avtobusu paylaşmağa imkan verir. Bu funksiyalar olduqca sadə şəkildə həyata keçirilir: əgər iki ötürücü fərqli təyin etməyə çalışırsa

məntiqi siqnal səviyyələri, sonra aşağı səviyyəni təyin edən "qalib". Transmitter nəzarət etdiyi siqnalların səviyyələrinə nəzarət edir və uyğunsuzluq aşkar edilərsə (yüksək səviyyəni ötürür, lakin aşağı səviyyəni "görür") sonrakı ötürülmədən imtina edir. Cihaz yalnız siqnallar passiv vəziyyətdə olduqda mübadilə edə bilər. Toqquşma yalnız mübadilə başlamaq üçün eyni vaxtda cəhd olduqda baş verə bilər - münaqişə aşkarlanan kimi "uduzan" ötürücü sönəcək və "qazanan" işləməyə davam edəcək.

Şəkil 7.14. Cihazların nəzarətçiyə qoşulması ^C

Əlavə A. IBM PC-yə uyğun gələn kompüterlərin sistem mühəndisliyi

Burada proqramların interfeys adapterləri ilə qarşılıqlı əlaqəsini nəzərdən keçiririk. PC arxitekturası haqqında qısa məlumat verilir. Yaddaşın və giriş/çıxış boşluqlarının təşkili, kəsmə sistemi və yaddaşa birbaşa çıxış təsvir edilmişdir. Daha ətraflı məlumatı "IBM PC Hardware. Encyclopedia" ("Piter", 1998) kitabında tapa bilərsiniz.

A.1. Yaddaş sahəsi

PC yaddaşının məntiqi strukturu x86 ailəsi prosessorlarının ünvanlama sistemi ilə müəyyən edilir. İlk IBM PC modellərində istifadə edilən 8086/88 prosessorlarının ünvan sahəsi 1 MB (ünvan şininin 20 biti) idi. 80286 prosessorundan başlayaraq ünvan avtobusu 24 bitə, sonra (386DX, 486, Pentium) 32 bitə və nəhayət 36 bitə (Pentium Pro, Pentium II) qədər genişləndirildi. DOS-da istifadə olunan real prosessor rejimində rəsmi olaraq yalnız 1 MB yaddaş mövcuddur. Bununla belə, 8086 prosessorunun real rejimdə emulyasiyasındakı səhvə görə, 80286 və daha yüksək prosessorlar maksimum lOFFEFh ünvanına malikdir, bu (64K-16) bayt çoxdur. lOOOOOOh-lOFFEFh sahəsi Yüksək Yaddaş Sahəsi (HMA) adlanır. O, real rejimli əməliyyat sisteminin bir hissəsini və kiçik rezident proqramları ehtiva edir. 8086/88 prosessoru ilə tam uyğunluq üçün ünvan avtobusunun A20 xəttində qapı var - GateA20, ya prosessordan bir siqnal ötürən, ya da sistem ünvan avtobusunun A20 xəttini məcburi şəkildə sıfırlayır.