Интерфейсы периферийных устройств
Рассмотрим теперь интерфейсы внешних компонент – периферийных устройств.
PS/2
PS/2 это самый старый из актуальных среди дешёвых интерфейсов. Он является последовательным синхронным интерфейсом (напоминаем, что при синхронной передаче данных устройство не дожидается сигналов подтверждения). Данный вид интерфейса, используется преимущественно для подключения мыши и клавиатуры, на материнской расположены два разъема для клавиатуры (фиолетового цвета) и мыши (зеленого), соответственно.
Остановимся на использовании клавиатуры и мыши, которые подключаются к этим разъемам.
Процессор общается с клавиатурой через контроллер интерфейса клавиатуры, установленный на системной плате. Для обмена информацией в основном используется порт (60h), из которого принимаются коды нажатых клавиш (скан-кода). О необходимости чтения скан-кода контроллер сигнализирует процессору через аппаратное прерывание, сигнал которого вырабатывается по каждому событию клавиатуры (нажатию и отпусканию клавиши).
Мышь может работать в одном из двух режимов. В потоковом режиме (stream mode) мышь посылает данные по любому изменению состояния; в режиме опроса (remote mode) мышь передает данные только по запросу процессора. По приему пакета от мыши контроллер вырабатывает прерывание, которое обрабатывается драйвером мыши.
Интерфейс RS-232
Стандарт на последовательный интерфейс RS-232 был опубликован в 1969 г. До недавнего времени последовательный интерфейс использовался для широкого спектра периферийных устройств (плоттеры, принтеры, мыши, модемы и др.), но сейчас активно вытесняется интерфейсом USB. В настоящее время чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании.
Обычно компьютер имеет в своем составе два интерфейса RS-232C, которые обозначаются COM1 и COM2.
RS-232 обеспечивает передачу информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 м.
Интерфейс IEEE 1284
Также используются синонимы: параллельный порт, порт принтера, LPT (англ. Line Print Terminal).
В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств, однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления). В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP). Стандарт IEEE 1284 предусматривает двустороннюю передачу данных между компьютером и периферийным устройством со скоростью передачи до 2 Мбайт/с.
В настоящее время этот интерфейс втесняется интерфейсом USB, который обеспечивает более высокую скорость печати и надёжную работу принтера.
Интерфейс IEEE 1394
Последовательная высокоскоростная шина (используются синонимы FireWire, i-Link). Используется в основном для:
- Подключения видео мультимедийных устройств (используется как средство копирования с видео камеры в файлы и для захвата видео).
- Подключения Жёстких дисков.
Последние версии стандарта позволяют передавать данные c максимальной скоростью — 3,2 Гбит/с. Максимальная длина кабеля может достигать 100 метров. Шина IEEE 1394 позволяет подключать до 63 устройств.
Интерфейс FireWire обеспечивает «горячее» (без отключения компьютера) подсоединение внешних устройств.
Этот интерфейс обычно присутствует на достаточно дорогих материнских платах.
Интерфейс USB
Спецификация периферийной шины USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) была разработана для подключения компьютерной периферии вне корпуса компьютера с автоматическим автоконфигурированием (Plug and Play). Первая версия стандарта появилась в 1996 г. В настоящее время существует два варианта этой шины:
- USB 1.1 – 12 Мбит/с;
- USB 2.0 – 480 Мбит/с.
Конструкция разъемов для USB рассчитана на многократное подключение/отключение, шина поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания, USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.
К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда», в том числе и концентраторы (HUB), к которым можно еще присоединить 127 устройств. HUB может быть как отдельным устройством с собственным блоком питания, так и встроенным в периферийное устройство. Наиболее часто HUB'ы встраиваются в мониторы и клавиатуры.
Шина USB официально обозначается иконой показанной на рис. … Как видно изображение отображает идею топологии USB.
Интерфейсы накопителей
Интерфейсы накопителей (жестких дисков и DVD/CD приводов) связывают сам накопитель с контроллером, подключенным к какой-либо внутренней шине, т.е. они занимают некоторое промежуточное положение между интерфейсами внутренних шин расширения и интерфейсами периферийных устройств. В настоящее время для подключения накопителей применяют два наиболее распространенных семейства интерфейсов: IDE (ATA, SATA) и SCSI (Fast/Wide, Ultra 2, Fibre Channel, SAS). Функции контроллера для современных накопителей реализуются в самом накопителе, а устройство, сопрягающее интерфейс накопителя с одной из внутренних шин компьютера, выполняет лишь роль адаптера интерфейса (моста).
Детальный разбор этих интерфейсов будет проведен в пособии, посвященном жестким дискам.