3.4. Порты ввода-вывода

Порты предназначены для соединения периферийных устройств с материнской платой. Существует несколько видов портов.

Параллельные порты (LPT). Чаще всего параллельные порты LPT использовались для подключения к компьютеру печатающих устройств (принтеров или плоттеров). В 1990-х годах, когда активно применялись внешние ZIP-устройства, они также подключались посредством LPT. Параллельные порты LPT применяются более двух десятилетий, начиная с первых поколений ПК. На некоторых компьютерах их было до трех (LPT-1,-2,-3). Сегодня LPT практически не находят применения, так как фактически все периферийное оборудование имеет в наличии более современные способы соединения, в частности посредством USB. Производители материнских плат в последнее время отказываются от установки этих портов на своей продукции.

Параллельные порты получили свое название благодаря методу передачи данных, т. к. они имеют восемь разрядов шины данных и способны передавать информацию синхронно байтами одновременно по восьми линиям.

Сигналы данных могут дополнительно обеспечиваться собственными сигнальными линиями заземления — по одному на каждый канал данных. В таком случае число сигналов возрастает до 25. Для соединения компьютера с устройством при помощи параллельного интерфейса используется 25-контактный разъем Centronics.

Параллельные интерфейсы по сравнению с другими имели на тот период высокую скорость передачи данных (до 150 Кбайт/с) и низкую помехоустойчивость, что позволяет использовать кабель длиной не более 3 м.

Последовательные порты (СОМ). Последовательные порты передают данные последовательно по одному биту. Для передачи и приема в них используются два канала (один — для передачи и один — для приема) и несколько дополнительных сигнальных линий.

Для соединения при помощи последовательных портов используются 9- и 25-контактные соединительные разъемы. Последовательные коммуникационные порты имеют достаточно низкие скорости работы (50, 75, 100, 110, 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57000 и 115000 бит/с) и высокую помехоустойчивость, что позволяет использовать соединительный кабель длиной до 75 м и более.

Последовательные порты применяются как для подключения к компьютеру принтера, модема, мышки, ручного сканера и т. п., так и для простого варианта соединения двух компьютеров между собой. Порты COM, также использовались на первых поколениях персональных компьютеров. И на материнских платах их можно было встретить до трех штук (COM-1,-2,-3; или COM A, COM B – на современных). В настоящее время они также используются редко.

Порт PS/2. Во второй половине 1980-х годов компания IBM выпустила серию ПК под названием PS/2, у которых был специальный небольшой круглый разъем для мыши, который впоследствии и стал называть PS/2. В современных компьютерах обычно имеется два разъема PS/2 для подключения и мыши, и клавиатуры. Конфигурация и цвет их различаются для удобства их соединения.

Порт USB. USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) — интерфейс для подключения различных внешних устройств. Спецификация периферийной шины USB разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности — Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom — для подключения компьютерной периферии вне корпуса машины по стандарту «plug and play», в результате чего нет необходимости в установке дополнительных плат в слоты расширения и переконфигурирования системы. Порт USB появился относительно недавно вместе с компьютерами Pentium II. Персональные компьютеры, имеющие шину USB, позволяют подключать периферийные устройства и осуществляют их автоматическое конфигурирование, как только устройство физически будет присоединено к машине, и при этом нет необходимости перезагружать или выключать компьютер, а также запускать программы установки и конфигурирования. Шина USB позволяет одновременно подключать последовательно до 127 устройств, например, датчики. Кроме того, на сегодняшний день он является самым распространенным и востребованным портом на материнской плате. Посредством его подключается практически вся периферия, в том числе и монитор, клавиатура и другие малоизвестные устройства.

USB самостоятельно определяет, добавлено устройство или отключено, благодаря своей продвинутой логике, обеспечиваемой основной системой. Шина автоматически определяет, какой системный ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству, и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя. Владельцы компьютеров, оснащенных шиной USB, имеют возможность переключать совместимые периферийные устройства очень просто. USB имеет несколько стандартов, зависящих от этапов развития поколений ПК: USB 1.0 – Pentium II; USB 1.1 – Pentium II-III; USB 2.0 для Pentium III, Pentium – 4. Современные материнские платы предлагаются с 6–8 портами USB 2.0. Скорость обмена информации заявлена до 60 Мбайт/с.

Порт FireWire. IEEE 1394, или FireWire (для компьютеров платформы Apple), — это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Благодаря невысокой цене и большой скорости передачи данных эта шина становится новым стандартом шины ввода–вывода для персонального компьютера. Ее изменяемая архитектура и одноранговая топология делают FireWire идеальным вариантом для подключения устройств обработки аудио- и видеоинформации. Эта шина также идеально подходит для ра­боты мультимедийных приложений в реальном времени. Сегодня различают два стандарта: IEEE 1394a, IEEE 1394b. Они различаются по скорости обмена: 60 Мбайт/с и 120 Мбайт/с. Впервые появились на материнских платах для Pentium III. Количество их ограничивается: 1–2 портами на плате.

В заключение обзора портов следует отметить следующие преимущества последних типов портов USB 2.0, IEEE 1394:

• высокая скорость обмена информацией;

• малогабаритные;

• не требуют дополнительного электропитания для большинства малогабаритных устройств (цифровые фотокамеры, flash-память, МР3 проигрыватели и т.п.);

• наличие USB 2.0 порта практически на всех периферийных устройствах и портативных компьютерах и смартфонах (КПК, ноутбуках, планшетных ПК) и других.

Как видно из истории, развитие компьютерной техники приводит к быстрому замещению всех технологий, использующихся в нем. Так, вместо параллельного (LPT) и последовательного порта (COM) появилась шина USB, затем более быстрая USB 2.0, для более быстрого обмена данными с жестким диском реализован интерфейс Serial ATA (вместо IDE), внедрена более быстрая память DDR2.

Универсальная последовательная шина Universal Serial Bus (USB), последовательный интерфейс ATA (Serial ATA), являются последствиями перехода с параллельной архитектуры на скоростную последовательную архитектуру, обеспечивающую высокую пропускную способность и потенциал по масштабируемости. Масштабируемость производительности достигается через повышение частоты самой шины и добавление линий к шине.

Среди других преимуществ USB и последовательных шин следует отметить:

• возможность эффективно работать с различными компонентами ПК;

• низкое энергопотребление и поддержку функций энергосбережения;

• поддержку "горячей замены" и "горячей установки" устройств и др.