Внешние интерфейсы компьютера

SCSI-II External Hi D-Sub (Single-ended)

Схема цоколевки

Вилка (устанавливается  на кабеле)	Розетка (устанавливается  на корпусе компьютера или периферийного  устройства)

Названия и функциональные назначения выводов 

№ вывода	Обозначение	Описание
1-25	GND	Корпус
26	DB0	Data Bus 0
27	DB1	Data Bus 1
28	DB2	Data Bus 2
29	DB3	Data Bus 3
30	DB4	Data Bus 4
31	DB5	Data Bus 5
32	DB6	Data Bus 6
33	DB7	Data Bus 7
34	PARITY	Data Parity (odd Parity)
35	GND	Корпус
36	GND	Корпус
37	GND	Корпус
38	TMPWR	Termination Power
39	GND	Корпус
40	GND	Корпус
41	/ATN	Attention
42	n/c	Not connected
43	/BSY	Busy
44	/ACK	Acknowledge
45	/RST	Reset
46	/MSG	Message
47	/SEL	Select
48	/C/D	Control/Data
49	/REQ	Request
50	/I/O	Input/Output

Порт PS/2

В персональных компьютерах, начиная с AT, клавиатура подключается через разъем DIN5 к специальному контроллеру (UPI-Universal Peripheral Interface) на системной плате. В самой клавиатуре имеется микроконтроллер, который соединен последовательным каналом с микросхемой типа 8042 универсального интерфейса периферийных устройств. Данные по каналу передаются пакетами по 11 бит, из которых 8 бит отведено под собственно данные, а остальные - под синхронизирующие и управляющие сигналы. Заметим, что последовательный интерфейс клавиатуры не совместим с последовательным интерфейсом RS-232C. Микросхема UPI8042 (или другая, совместимая с ней по интерфейсу) содержит собственную оперативную память и ПЗУ. Контроллер, установленный в клавиатуре (обычно типа 8048 или 6805), при нажатии на клавишу определяет координаты замкнутого контакта в матрице и передает контроллеру типа 8042 так называемый «скан-код». В свою очередь, контроллер 8042 преобразует поступивший скан-код и направляет его в процессор. Для этой операции монопольно используется линия запроса прерываний IRQ1. Очевидно, что контроллер прерываний, обрабатывающий запросы в соответствии со статусом линии, предоставит IRQ1 приоритет по сравнению со всеми другими линиями, за исключением таймера (занимающего линию IRQ0). Именно этим объясняется, что при некоторых сбоях остается возможность перехватить управление операционной системой, даже если программа «зависла». Интерфейсы клавиатур XT и AT совпадают только по электрическим параметрам. Логический формат пакетов данных заметно различается и потому старые клавиатуры XT нельзя использовать в современных компьютерах. Интерфейс PS/2 отличается от DIN5 AT только разъемом и контроллером, установленным на системной плате. В качестве разъема применяют mini-DIN6, а контроллером является микросхема 8242В. Интерфейс PS/2 использует однополярный сигнал с уровнем +5 В. Передача данных происходит в синхронном режиме. Контроллер 8242В также используют для подключения мыши в шину PS/2. Так как обычная мышь с последовательным интерфейсом RS-232C является асинхронной и для питания используется двуполярный сигнал, она не совместима с портом PS/2. Попытка подсоединить мышь RS-232C через переходник к порту PS/2 может привести к выходу ее из строя. Таким образом, через переходник к разъему PS/2 можно подключать только клавиатуру, а также те мыши RS-232, которые комплектуются специальным переходником.

Порт PS/2

Схема цоколевки

Вилка (устанавливается  на кабеле)	Розетка (устанавливается  на корпусе компьютера)

Названия и функциональные назначения выводов 

№ вывода	Обозначение	Описание
1	Data	Data (передача данных)
2	n/c	Not Connected (не используется)
3	GND	Ground (корпус)
4	+5VDC	Питание, +5 В
5	Clock	Тактовая частота передачи данных
6	n/c	Not Connected (не используется)

Разъем для подключения клавиатуры (DIN)

Схема цоколевки

Вилка (устанавливается  на кабеле)	Розетка (устанавливается  на корпусе компьютера)

Названия и функциональные назначения выводов 

№ вывода	Обозначение	Описание
1	CLOCK	Тактовая частота передачи данных
2	DATA	Data (передача данных)
3	n/c	Not connected (не используется)
4	GND	Ground (корпус)
5	VCC	Питание, +5 В

Bluetooth

Единичная Bluetooth-система состоит из модуля, обеспечивающего радиосвязь, и присоединенного к нему хоста, в качестве которого может выступать компьютер или любое периферийное устройство. Bluetooth-модули обычно встраивают в устройство, подключают через доступный порт либо PC-карту. Поскольку все модули с точки зрения сети физически и функционально равноценны, от природы хоста можно абстрагироваться. Модуль состоит из менеджера соединений (link manager), контроллера соединений и приемопередатчика с антенной. Модули могут как соединяться по схеме «точка — точка», так и обеспечивать многоточечные соединения. Два связанных по радио модуля образуют пиконет (piconet). Причем один из модулей играет роль ведущего (master), второй — ведомого (slave). В пиконете не может быть больше восьми модулей: адрес активного участника пиконета, используемый для идентификации, является трехбитным. Уникальный адрес могут иметь семь ведомых модулей (ведущий не имеет адреса), а нулевой адрес зарезервирован для широковещательных (broadcast) сообщений. Для объединения больше восьми устройств в спецификацию введено понятие скэттернет (scatternet, рассеянная сеть). Скэттернет формируется из нескольких независимых пиконетов. Установить связь с модулем, подключенным к другому пиконету, может любой модуль сети, в том числе и ведущий.

Оптимальный радиус действия модуля — до 10м. Диапазон рабочих  частот 2,402-2,483 ГГц. Коммуникационный канал Bluetooth имеет пиковую пропускную способность 721 Кбит/с. Для уменьшения потерь и обеспечения совместимости пиконетов частота в Bluetooth перестраивается скачкообразно (1600 скачков/с). Канал разделен на временные слоты (интервалы) длиной 625 мс (время между скачками), в каждый из них устройство может передавать информационный пакет. Для полнодуплексной передачи используется схема TDD (Time-Division Duplex, дуплексный режим с разделением времени). По четным значениям таймера начинает передавать ведущее устройство, по нечетным — ведомое.

Помимо полезных данных пакет  содержит код доступа и заголовок. Имеется три вида пакетов: предназначенные  только для голоса (обычно 64 Кбайт/с), только для данных и комбинированные. Для передачи разных пакетов предусмотрены  два типа связей: асинхронная ACL (Asynchronous Connection-Less) и синхронная SCO (Synchronous Connection-Oriented). Разные пары ведущий-ведомый в пределах пиконета могут использовать различные типы связи. Более того, тип связи может по мере необходимости безо всяких ограничений меняться в течение сеанса связи.

Интерфейс IEEE1394(Fire Wire, iLink)

Несмотря на то что интерфейс IEEE1394 до сих пор слабо поддерживается производителями чипсетов (например, компания Intel в конце концов изъяла поддержку IEEE 1394 из системных чипсетов i815, i845), с его целевым назначением согласны практически все ведущие фирмы компьютерной индустрии. Интерфейс призван обеспечить комфортную работу с внешними накопителями, цифровыми видео и аудио-устройствами, другими высокоскоростными компонентами. Дело в том, что даже простое воспроизведение на компьютере видео стандартного качества (30 кадров в секунду, 24-битный цвет, разрешение 640x480) требует пропускной способности канала не ниже 221 Мбит в секунду (то есть за секунду прокачивается около 28 Мбайт данных). Повышение качества видео, необходимость его обработки в реальном масштабе времени, одновременная передача качественного стереозвука еще более поднимают планку минимальной пропускной способности шины связи с цифровыми видеокамерами. Спецификация интерфейса IEEE1394 предусматривает последовательную передачу данных со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с (последние два значения являются нестандартизированными расширениями). Выбор последовательного интерфейса обусловлен необходимостью связать удаленные внешние устройства, работающие с различными скоростями. В этом случае обеспечивается их работа по одной линии, отсутствие громоздких кабелей и шлейфов, габаритных разъемов. Появление IEEE1394 вместе с USB по сути означает отказ от параллельного интерфейса для внешних устройств. Полностью цифровой интерфейс позволяет передавать данные без потери информации. Отсутствие каких-либо терминаторов, идентификаторов, возможность «горячего» подключения упрощают эксплуатацию компьютера по сравнению с шиной SCSI. Топология интерфейса «древовидная», при этом система адресации обеспечивает подключение до 63 устройств в одной сети. Для связи между сетями существуют мосты, для объединения ветвей в один узел - концентраторы. Повторители служат для усиления сигналов при длине соединения более 4,5 метров. Всего может быть связано до 1024 сетей по 63 устройства в каждой! Все устройства IEEE1394 соединяются между собой шестижильным экранированным кабелем, имеющим две пары сигнальных и пару питающих проводников. Подключение осуществляется с помощью стандартной пары «вилка - розетка». Провода питания рассчитаны на ток до 1,5 А при напряжении до 40 В. Если устройство имеет собственное питание, применяется гальваническая развязка. Корневое устройство интерфейса выполняет функции управления шиной и может содержать мост «1394 - PCI». Сейчас такие устройства предлагаются большей частью в виде плат расширения, но уже включаются в состав системного набора некоторых материнских плат. Спецификация IEEE1394 описывает два типа передачи последовательных данных: синхронный и асинхронный. При асинхронном методе приемник подтверждает получение данных, а синхронная передача гарантирует стабильную полосу пропускания. Временная диаграмма работы интерфейса разбита на фреймы (окна, интервалы) продолжительностью 125 микросекунд, задающиеся внешними сигналами. Внутри фреймов данные размещаются в соответствии с правилами арбитража. Начальная часть фрейма отведена для передачи изохронных данных. Устройство, которому необходима постоянная полоса пропускания, самостоятельно запрашивает и занимает необходимую изохронную часть фрейма. Таким образом обеспечивается, например, передача звука без «заиканий». Асинхронные данные занимают оставшуюся часть фрейма. Их пакет включает адрес приемника, передатчика и собственно данные. Передача прекращается только после получения подтверждения о приеме пакета. Автоматическая конфигурация интерфейса происходит после включения питания, отсоединения или подключения устройства. При изменении конфигурации подается сигнал сброса и производится новая идентификация дерева. Затем выполняется фаза самоидентификации узлов (устройств) с выделением номеров и каналов. Далее продолжается обычная работа со стандартными фреймами. Протокол IEEE1394 реализует три нижних уровня эталонной модели международной организации по стандартизации OSI: физический, канальный и сетевой. Существует «менеджер шины», которому доступны все три уровня. На физическом уровне обеспечивается электрическое и механическое соединение, на других уровнях - взаимодействие с прикладной программой. На канальном уровне обеспечивается надежная передача данных через физический канал, осуществляется обслуживание двух типов доставки пакетов - синхронного и асинхронного. На сетевом уровне поддерживается асинхронный протокол записи, чтения и блокировки команд, обеспечивая передачу данных от отправителя к получателю и чтение полученных данных. Блокировка объединяет функции команд записи/чтения и производит маршрутизацию данных между отправителем и получателем в обоих направлениях. «Менеджер шины» обеспечивает общее управление ее конфигурацией. Уже сегодня можно приобрести адаптеры IEEE1394 для подключения цифровых видеомагнитофонов (стандарта DV) и видеокамер.

Схема цоколевки

Розетка (устанавливается  на корпусе компьютера или периферийного  устройства)

№ вывода	Обозначение	Описание
1	Power	Питание
2	Ground	Корпус
3	TPB-	Витая пара В, -
4	TPB+	Витая пара В, +
5	TPA-	Витая пара А, -
6	TPA+	Витая пара А, +

 

Интерфейс PC Card (РСMСIA)

Интерфейс PC Card является универсальным для внешних устройств, подключаемых к компьютеру (как правило - портативному). Через шину PC Card подсоединяют модемы, модули памяти, контроллеры различного типа, сетевые карты и прочие компоненты. Сразу заметим, что существуют проблемы с совместимостью устройств PC Card от различных производителей, так как имеются различные толкования спецификации.

Основные характеристики интерфейса PC Card выглядят по современным меркам не слишком внушительно:

• ширина шины 16 бит;
• адресуемое пространство 64 Мбайт;
• тактовая частота 33 МГц;
• поддержка режима прямого доступа к памяти (DMA);
• поддержка программного конфигурирования устройств на шине (Bus Mastering);
• поддержка до 4080 слотов;
• «горячее» подключение устройств.

Однако для компактных переносных компьютеров устройства PC Card просто незаменимы. Сейчас разъемы PC Card все чаще встречаются на обычных (настольных) компьютерах. Появился целый класс бытовых устройств, ориентированных на интерфейс PC Card: электронные платежные средства, цифровые фотокамеры, СВЧ-печи и пр. В настоящее время известно четыре более-менее стандартизированных типа устройств PC Card. Все они совместимы по электрическим и логическим параметрам и отличаются только размерами. При этом сохраняется преемственность «снизу вверх». То есть меньшие адаптеры можно устанавливать в гнезда большего размера. Устройство PC Card тип 1 имеет размеры 54x85x3,5 мм, PC Card тип 2 - 48x75x5 мм, PC Card тип 3 - 48x75x10,5 мм. Допустимая толщина жестких дисков формата PC Card тип 3 составляет 13 мм. Для устройств памяти различного типа введен формат Miniature Card с размером устройств 33x38x3,5 мм. Компоненты с интерфейсом PC Card оснащены разъемами с 68-ю контактами, два из которых (Card Detect - обнаружения карты) короче остальных. Устройства Miniature Card имеют 60-контактный разъем, но могут устанавливаться в слот PC Card тип 2 через переходник. Шина Card Bus является 32-разрядной, так как в ней происходит мультиплексирование шин адреса и данных стандартных 16-разрядных устройств PC Card. К универсальным считывателям подключают карточки всех форматов.