Les interfaces spécialisées sont des connexions électroniques physiques dédiées entre des dispositifs qui satisfont aux exigences d'adaptation entre des standards de bus particuliers. Elles tendent à être optimisées pour ce rôle – la conformité aux caractéristiques et protocoles électroniques spéciaux requis pour interfacer sur un medium physique, une méthode de connexion et une architecture de réseau. Cela est réalisé avec un ou plusieurs dispositifs spéciaux qui servent de passerelle entre les sous-systèmes ou les systèmes. Ces dispositifs possèdent une connexion de bus local pour activer l'interface au système de bus des processeurs. Ils possèdent également une ou plusieurs interfaces à l'autre médium physique (qui peut également être une autre connexion de bus système local).

 

Le rôle principal d'une interface est d'adapter des standards de bus. Elles peuvent également placer des données dans une mémoire tampon, signaler des événements aux processeurs et même fournir des fonctions plus complexes, telles que le filtrage. Elles peuvent envoyer et recevoir des données à partir de la mémoire partagée des systèmes via l'accès direct à la mémoire (DMA, Direct Memory Access). Les puces d'interface possèdent généralement un jeu de registres qui contient les informations de configuration programmées par un pilote logiciel exécuté sur le processeur. Les puces d'interface spécialisées doivent parfois collecter les données à envoyer (DMA de diffusion-regroupement) et les protocoles. Elles prennent en charge des fonctions telles que la correction d'erreur et l'égalisation des signaux. Elles doivent également posséder des caractéristiques de conduite électrique compatibles avec les standards de bus.

 

Les interfaces spécialisées tendent à être en série ou parallèles. Les interfaces courtes à bande passante très élevée, telles que les bus de mémoire des cartes-mères d'ordinateur, sont parallèles. Elles peuvent prendre en charge des vitesses transfert extrêmement rapides. Par exemple, en 2015, les puces GDDR5 peuvent prendre en charge des taux de transfert de 256 Gbit/s. Ces interfaces sont généralement conformes aux standards de différentiel basse tension et ont des exigences extrêmement strictes concernant la disposition. Elles ne peuvent être utilisées que sur de courtes distances, de l'ordre de quelques centimètres.

 

Les interfaces vers les cartes ou les modules périphériques sortent de la carte principale, circulent sur la face arrière du rack ou entre les systèmes et sont généralement des interfaces en série. Ce sont des canaux simples d'E/S synchronisés avec une base de temps des données qui est intégrée avec le flux de données ou une ligne physique séparée. Les interfaces telles que PCIe sont des groupes d'interfaces en série appelée des voies et peuvent fournir une connexion haut débit. Par exemple, le protocole Thunderbolt 2 peut prendre en charge 20 Gbit/s jusqu'à une distance de 3 mètres. Ces dispositifs possèdent des fonctionnalités spéciales d'égalisation et de conduite pour permettre de très grandes longueurs de câble (par exemple, les dernières interfaces en série SDI vidéo prennent en charge 12 Gbit/s sur 80 mètres de câble coaxial).

 

De nombreuses interfaces en série dédiées ont une bande passante plus faible, mais sont optimisées pour diminuer le coût et la consommation électrique des connexions câblées minimales. Elles incluent les protocoles série asynchrone (UART) et série synchrone (SPI, I2C). D'autres interfaces dédiées sont optimisées pour les réseaux câblés ou même sans fil. Les exemples de réseaux câblés incluent Ethernet et RS485. Les exemples de réseaux sans fil incluent WIFI, Bluetooth et Zigbee.