Портовые байки
Порты бывают разные,
короткие и узкие,
А мне милей обычные
с иголками штырьков...
В современных компьютерах существует довольно большое количество различных портов, от высокоскоростных и производительных USB до медлительных <старичков> COM и LTP (не удивляйтесь, они до сих пор живы). И многих пользователей задняя панель системного блока приводит в священный ужас. Тем более что сейчас почти вся периферия может <сесть> на любой порт, будь то старый LTP/COM или же многофункциональный USB. Сегодня мы рассмотрим эти порты.
Параллельный порт
Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит в слове используются отдельные сигнальные линии, и биты передаются одновременно. Параллельные интерфейсы из-за невысокой помехозащищенности имеют ограниченную длину кабеля. Они используются для подключения принтеров, сканеров и других устройств. Передача данных может быть как однонаправленной (названной по названию компании разработчика Centronics), так и двунаправленной (Bitronics).
Распространение параллельный интерфейс получил при появлении порта для подключения принтера - LPT-порта (Line PrinTer - построчный принтер). Хотя сейчас через этот порт подключаются не только построчные принтеры, название LPT осталось.
Разъем для параллельного интерфейса типа Sub-D представляет собой розетку и содержит 25 контактов, расположенных в 2 ряда. Восемь шин передачи данных обеспечивали вполне приличную по тем временам скорость: от 120 Кбит/с до 2 Мбит/с в зависимости от режима работы параллельного порта, которых существует несколько: стандартный, ЕРР и ЕСР. Эти режимы, наряду с адресом I/O и прерыванием IRQ, определяются в BIOS системной платы. По умолчанию используются I/O адрес 378h и IRQ7, что в большинстве случаев работает вполне нормально.
Стандартный параллельный порт (SPP) обеспечивает только одностороннюю передачу данных от компьютера к принтеру, но позволяет работать практически со всеми устройствами, подключаемыми к параллельному порту, хотя скорость передачи при этом не превышает 200 Кбит/с.
Расширенный параллельный порт (EPP - Enhanced Parallel Port) полностью совместим со стандартным, но является двунаправленным. Он использует существующие сигналы параллельного порта и осуществляет асимметричный двунаправленный обмен данными со скоростью до 2 Мбит/с. В режиме ЕРР предусматривается возможность подключения в цепочку до 64 периферийных устройств.
Порт с расширенными возможностями (ECP - Extended Capability Port) является дальнейшим развитием ЕРР. ECP, как и ЕРР, использует протокол DMA и, предоставляя симметричный двунаправленный обмен данными, обеспечивает максимальную пропускную способность до 2,5 Мбит/c. Одной из наиболее важных функций, реализованных в ЕСР, является сжатие данных по методу RLE. ECP наилучшим образом подходит для передачи больших объемов данных (например, для сканеров и принтеров).
Последовательные - COM порты
Последовательные порты (в компьютерной литературе встречается и их интерфейсное обозначние - RS-232) обеспечивают, помимо крайне простой реализации, высокую помехозащищенность на длинных линиях. За этим портом на долгие годы закрепилась репутация "мышинного", а "второй стандартный" на всех материнках прошедших времен использовался счастливыми обладателями внешнего модема. Но время идет, мыши перекочевали на PS/2 и даже USB, но СОМ-порты активно используются для управления работой источников бесперебойного питания.
Также COM за его простую конструкцию очень полюбили отечественные "Кулибины". В интернете можно найти большое количество различных распаек полезных устройств, а некоторые даже выпускаются серийно.
Главный элемент последовательного интерфейса - 16450 UART (Universal Asynchron Receiver Transmitter), обеспечивающий максимальную скорость передачи данных 115200 бит/с, обычно интегрированный в микросхему южного моста системного чипсета. Сам СОМ - порт представляет собой 9-контактный (вилка) 2-рядный Sub-D разъем.
Пересылка данных по линии RS-232 осуществляется побитно, последовательно друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух направлениях. Передача данных осуществляется в асинхронном режиме, каждый пакет данных состоит из стартового бита, 8 бит данных и стопового бита, причем как прием, так и передача осуществляются с одной тактовой частотой. Для снижения вероятности ошибок в пакет данных иногда включается дополнительный бит контроля четности. Амплитуда сигналов достигает величины +/- 12 В, благодаря чему обеспечивается высокая помехозащищенность передаваемых по кабелю данных.
Обычно на системной плате располагаются 2 СОМ-порта: СОМ1 и СОМ2, параметры которых можно задавать непосредственно из BIOS. Если же они не используются, то лучше их отключить, чтобы освободить IRQ для других устройств. Порты СОМ3 и СОМ4, в случае необходимости их использования, оперативно создаются операционной системой Windows.
USB 1.1
К 1995 году в массах компьютерных пользователей появились мнения, что СОМ-порты изживают себя, не обеспечивая достаточной скорости обмена данными между ПК и подключенным устройством. Вспоминалась вынужденная неприятная особенность всех существовавших портов - это невозможность подцепить оборудование "на горячую" (т.е. не выключая компьютер, с автоматическим определением подключенного устройства). Масла в огонь недовольства подливало и жесткое ограничение на количество подключенных устройств к одному порту. Все это вынуждало искать альтернативы, казалось бы, устаревшим тогда (но живым и поныне) портам.
Повинуясь запросам ненасытного рынка, эта альтернатива не замелила появиться в виде универсальной последовательной шины - USB (Universal Serial Bus), предложенной консорциумом компаний во главе с Intel. Однако вплоть до появления Windows 98 производители оборудования и программного обеспечения бежали по тренажерной дорожке, ни на сантиметр не продвигаясь к цели: производители компьютерного железа ждали, пока Microsoft напишет качественные драйверы для портов USB под Windows, а та, в свою очередь, предпочитала дождаться появления достаточного количества реального оборудования.
И этот замкнутый круг продолжал существовать, несмотря на то, что компания Intel встроила поддержку USB в южные мосты чипсетов i430VX и i430HX. Вплоть до появления плат стандарта АTX разъемы USB на системных платах предлагались только опционально, что, конечно же, не способствовало росту популярности новой шины.
Шина USB может "держать" на себе до 127 различных последовательно подключенных устройств. Но не стоит строить илюзий насчет того, что все они будут просто "летать", ведь ее пропускная способность ограничена пиковой величиной в 12 Мбит/c, реально же пользователь может рассчитывать только на 700-900 Кбайт/с. Посему в реальной ситуации можно рассматривать всего лишь 3-5 одновременно подключенных устройств к одному каналу.
Новая шина решила не только проблемы со скоростью передачи данных, но и грандиозно облегчила жизнь пользователям (при этом окончательно избаловав их) возможностью "горячего" подключения к ПК самых разнообразных устройств.
Помимо всего прочего, коль уж речь зашла о питании, не лишним будет отметить способность USB организовать питание периферийных устройств непосредственно с интерфейса, правда, достаточно маломощных. Еще одной особенностью USB стала работа по принципу "ведущий - ведомый", то есть два отдельных устройства могут обмениваться данными друг с другом только через ПК или специальный хаб, располагающий управляющим контроллером, и никак иначе. Прощайте надежды на высокоскоростное подключение двух компьютеров без дополнительного оборудования.
Ну и, наконец, еще одним достоинством шины USB является значительная длина соединительного кабеля, достигающая 5 метров.
USB 2.0
Хотя шина USB 1.1 стала практически стандартом де-факто для подключения низкоскоростных периферийных устройств, век ее оказался на удивление короток. "Виной" тому стала стремительно растущая мощность современных компьютеров, позволяющая выполнять на них задачи, ранее просто немыслимые, как, например, ввод и обработка видеоизображений в реальном времени. Естественно, для решения таких задач требуется пропускная способность линий передачи данных существенно большая, чем способны обеспечить существующие интерфейсы, включая USB 1.1.
И вот так быстро постаревший "универсальный порт" получил новую реинкарнацию: USB 2.0. Основным отличием новой ревизии USB 2.0 является пиковая скорость передачи данных, достигающая 480 Мбит/с против 12 Мбит/с у USB 1.1. Скорость почти что в 0.5 Гбит/с вполне сопоставима со скоростью интерфейса UltraATA66 и на 20% превосходит своего основного конкурента - EEE 1394. С целью максимальной совместимости с большим количеством периферийного оборудования, выполненного по спецификации USB 1.1, устройства стандарта USB 2.0 могут использоваться с контроллерами/хабами стандарта 1.1, естественно, при этом скорость будет ограничена все теми же 12 Мбит/с.
IEEE 1394 (FireWire)
FireWire (IEEE 1394) пришел к нам из мира компьютеров Macintosh. Обладая очень высокими характеристиками и возможностями, эта шина первоначально из-за лицензионной политики компании-разработчика Apple не получила особого распространения и лишь с появлением портативных видеокамер стандартов MiniDV и Digital8 IEEE 1394 была пропущена в свет и сразу завоевала всеобщее признание.
Вот небольшие сравнительные данные IEEE 1394 и USB 1.1:
1) увеличение максимальной скорости передачи с 12 Мбит/c (USB 1.1) до 400 Мбит/c (FireWire);
2) возможность питания внешних устройств от шины 1.25 A/12 В (FireWire) против максимальных 500 мA/5 В (USB).
Одноранговая шина FireWire не требует управления, устройства общаются по принципу peer-to-peer.
Стандарт IEEE 1394 поддерживает и асинхронный, и синхронный протоколы передачи данных и предоставляет гораздо больше возможностей, чем технология Plug&Play. Например, каждое устройство может быть подключено/отключено в любой момент времени, даже во время непосредственной передачи данных, при этом шина автоматически переконфигурируется и происходит новое назначение адресов. Все устройства IEEE 1394 подразделяются по максимальной скорости передачи данных на три класса: 100, 200 и 400 Мбит/с соответственно и позволяют последовательно подключать до 63 устройств при длинне кабеля до 4,5 метров.
Александр Разскащиков
|
