4.4. Интерфейсы подключения периферийных устройств.

Для базовых устройств (монитор, клавиатура, мышь) во всех компьютерах имеется стандартное подключение, оно в полной мере обеспечивает необходимую скорость переноса данных и в детальном рассмотрении не нуждается. Остальная аппаратура может сильно различаться по своим стандартам подключения (иначе это называется аппаратными интерфейсами). Здесь возможны различные варианты, в которых полезно разбираться не только разработчику, но и пользователю компьютерной техники.

Для периферийных устройств ПК в основном используются следующие виды интерфейсов.

1. COM-порт или последовательный порт RS (Recomended standart).

Это самый медленный и самый старший по возрасту из рассматриваемых портов, он имеет 9-штырьковый разъем. Стандарт RS-232C был принят в 1969 году, и с тех пор остался неизменным. Скорость передачи у него очень низкая: 155 Кбит/сек, это показатель, который был очень хорошим в 60-70-е годы. Сейчас этот порт используется для подключения телефонного модема, джойстиков и других медленных устройств.

2. Lpt, порт построчного принтера.

Это параллельный порт, использующийся в компьютерах тоже давно, с 1981 года. Порт имеет 25-штырьковый двухрядный разъем, часто через такой разъем к компьютеру подключается принтер. Но существует много других устройств, оснащенных таким портом, это может быть сканер, ZIP-накопитель и прочее.

Скорость передачи данных этим портом невелика и составляет несколько Мбит/сек. Для многих устройств, например для сканеров, такой порт похож на узкое горлышко в песочных часах, передачей через порт определяется низкая скорость всего процесса.

Еще более неудобно то, что LPT позволяет подключать без перенастройки только одно устройство. Для нового устройства требуются свои ресурсы. При подключении возможны аппаратные конфликты нового устройства с имеющейся в системе аппаратурой, в результате чего подключенная техника работать не будет. Начинающему пользователю обнаружить и устранить эти конфликты не под силу, требуются знания и опыт.

В целом порт LPT – это техника прошлого, а не будущего, XX века, а не XXI. Он годится для принтера средних параметров, а для другой техники требуются более производительные порты.

3. Usb (Universal Serial Bus), универсальная последовательная шина.

Спецификация USB была разработана в 1995 году. Этот порт обладает достаточно высокой для современных условий скоростью передачи данных:

• USB-1 имел скорость 12 Мбит/сек;

• в 2000 г. появился USB-2, с пиковой скоростью до 480 Мбит/сек (реальная скорость обычно примерно в два раза ниже);

• в 2008 г. появился, со скоростью до 5 Гбит/сек;

• в 2013 начата разработка USB-3.1, который будет обеспечивать 10 Гбит/сек.

USB может подавать питание на маломощные устройства, не имеющие своего блока питания. Разработано множество видов техники, питающейся от USB, вплоть до кофеварки. USB-2 обеспечивает ток до 0,5 А, USB-3 до 0,9 А. Для большинства устройств на практике ток будет, однако USB-3 способен обеспечивать питанием большинство устройств, вплоть до монитора.

У 1-й и 2-й модификаций имеется 4 проводника: 2 для передачи данных и 2 для питания. У 3-й имеется еще 4 витых пары для передачи данных, благодаря чему USB-3 заметно толще. Присутствие в USB силовых питающих контактов может сыграть и отрицательную роль – при отключении флэш-накопителе, о чем будет сказано далее при их рассмотрении.

Техника USB сейчас имеет наибольшее распространение. Это порт сегодняшнего дня. Сейчас все выпускаемые компьютеры оснащаются портом USB, хотя остались COM-порт и LPT, ведь в мире эксплуатируется еще много устаревшей техники. Со временем разнообразие различных разъемов на задней стенке компьютера может уйти в прошлое и их заменит несколько USB.

Сейчас контакты USB устанавливают и на лицевую панель компьютера. Но эти контакты соединяются с другими участками материнской платы, и бывает так, что они работают со сбоями. Все же более надежны контакты на задней стенке.

4. Радиосвязь по технологии Bluetooth. Bluetooth переводится как «Синий зуб». Так звали короля викингов, объединившего древних скандинавов. Технология появилась в 1994 году.

Представляет собой коммуникационный стандарт создания беспроводной локальной сети, действующей на малых расстояниях. В этой области конкурентов у Bluetooth нет. Можно объединить в сеть компьютеры и их периферию, телефоны, аудиоаппаратуру, бытовые приборы (например, холодильники), обеспечить интеграцию с Интернетом.

Радиосвязь ведется на частоте 2,4-2,48 Ггц ­– свободной, не лицензируемой нигде в мире. Последняя версия Bluetooth 4.0 имеет скорость до 1 Мбит/сек., радиус действия на открытой местности до 100 метров (при наличии преград, в помещении скорость существенно снижается). Очень малое энергопотребление: 0,1 вт. Безопасность обеспечивает 128-битное шифрование.

Механизм действия: передатчик разбивает данные на очень маленькие пакеты, которые передаются на разных частотах, смена частот ведется по шаблону, одинаковому для всех участников сети. То есть, приемник и передатчик одновременно перестраиваются на другую частоту. А для остальных устройств этот радиосигнал будет восприниматься как шум.

Одинаковый алгоритм смены частот не означает обязательной передачи данных, это лишь возможность соединения. Ввести или запретить каким-либо устройствам устанавливать автоматическую связь – это решает пользователь.

5. ИК-порт, инфракрасный порт. Это группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве среды передачи. Используется диапазон 850-880 нм, а человек видит свет в диапазоне 380-760 нм, то есть это оптическая линия связи ближнего радиуса действия.

Порт был популярен в конце 1990-х начале 2000-х годов. В данное время практически вытеснен WiFi и Bluetooth. Основные причины отказа от ИК-порта были:

• Усложнение сборки корпусов устройств, в которых монтировалось ИК-прозрачное окно.

• Ограниченная дальность действия и требования прямой видимости пары приемник-передатчик.

• Относительно низкая скорость передачи данных первых версий стандарта.

Сейчас этот недостаток исправили скорость последних версий ИК-протоколов составляют от 2,4 до 16 Мбит,сек, что превышает скорость последних версий Bluetooth. Проектируются протоколы со скоростью до 100 Мбит/сек.

Пока широкого распространения ИК-порт в компьютерах не получил. Однако в мультимедийной технике, в принтерах, фото- видеоаппаратуре он активно применяется.