Универсальные последовательные интерфейсы

В 2003 – 2004 годах произошли революционные изменения в интерфейсных системах ЭВМ: сначала произошел переворот в сторону последовательных интерфейсов, а в 2004 году стали активно развиваться и беспроводные интерфейсы. Тенденция перехода на последовательные и беспроводные интерфейсы связана с усложнением функциональности интегральных микросхем (специальным кодированием и декодированием данных, устранением сложных процедур синхронизации каналов, эффективной защитой от ошибок, оптимизацией маршрутизации, поддержкой режима «горячего» подключения устройств и др.).

Последовательные интерфейсы используют вместо широченных многожильных (до 64 жил) шлейфов и кабелей 2–8-жильные. Они удобнее параллельных и, как это ни парадоксально, существенно более скоростные. Пропускная способность последовательных интерфейсов увеличивается ввиду соединений с устройствами по типу «точка– точка» (многосвязный интерфейс) вместо общей шины и уменьшения паразитных индуктивностей и емкостей проводов, а следовательно, и возможности работы на более высоких рабочих частотах. Так, рабочие частоты параллельных интерфейсов лежат в пределах десятков — нескольких сотен МГц, а последовательных — до десятка ГГц (например, последовательный интерфейс PCI Express имеет рабочую частоту 2,5 ГГц). Первыми на последовательные интерфейсы перебрались клавиатуры, мыши, модемы, принтеры и сканеры, а с 2003 года эта тенденция наблюдается и для прочих внешних устройств, включая дисковую память (интерфейсы USB, SATA, SAS) и видеосистему (интерфейс PCI Express). Есть попытки перевода на эти интерфейсы и системы оперативной памяти (технология Rambus).

Основные достоинства последовательных интерфейсов:

• большая гибкость и функциональность шин;

• удобство отладки и использования ввиду переноса «центра тяжести» выполнения этих технологий на микросхемы;

• высокая пропускная способность, ввиду многосвязности и снижения паразитных индуктивностей и емкостей в линиях связи и отсутствия сложных процедур синхронизации;

• миниатюризация и снижение стоимости монтажа, сокращение количества контактов, проводов, экранов;

• возможность горячего подключения устройств, то есть динамического конфигурирования системы и ее масштабирования;

• облегчение арбитража шин и организации прерываний;

• лучшая помехозащищенность и надежность работы.