2.2.1 Присоединяемые внешние устройства

• Расширительные слоты и платы

• Порты

• USB и FireWire

• Сравнение различных портов

Слот расширения – подобен разрезанному разъему (сокету) на системной плате, в который может быть вставлена плата с микросхемами. Такая плата называется платой расширения; так как она используется, чтобы расширить возможности компьютера. Примеры плат расширения – звуковая плата, видеокарта. Плата расширения также обеспечивает порт(ы), которые являются соединителями между платой расширения и внешним устройством. Порт также может быть встроен в системный модуль компьютера, как, например, порт мыши, принтера, монитора или сетевой карты.

Различные порты были нужны для подключения различных внешних устройств, пока не появились стандартизированные универсальные порты, такие как Universal Serial Bus (USB) и порт FireWire. Поскольку эти универсальные порты широко используются, они уменьшают потребность в других портах.

Диаграмма ниже показывает, как внешние устройства и их соединители соединяются с другими компонентами в компьютере.

Рисунок 1. Внешние устройства и их соединения

Расширительные слоты и платы

Слот расширения – разъем (socket) на системной плате, куда могут быть вставлены платы. Карта расширения также называется "плата расширения", "плата контроллера" и "адаптер", – небольшая монтажная плата, которая расширяет функциональность компьютера, обеспечивая компьютеру возможность управлять запоминающими устройствами, устройствами ввода или вывода. Типичные примеры плат расширения это графические платы (или видеокарты) и звуковые платы.

На рисунке ниже показано как плата расширения вставляется в слот расширения.

плата расширения

Порт

слот расширения

Рисунок 2. Вставка платы в слот расширения.

Два основных вида слотов расширения – Peripheral Component Interconnect (PCI) and Accelerated Graphics Port (AGP). В слот PCI можно устанавливать различные платы расширения, такие как звуковая карта или сетевая карта (Ethernet card, обсуждается ниже). Слот AGP в основном используется для графических карт (смотрите обсуждение графических плат ниже).

В лаптопах, слот PCMCIA (personal computer memory card international association), который меньше, чем слот PCI, играет роль слота PCI. Обычно, компьютер портативного компьютера оборудован слотами PCMCIA для плат расширения называемых платам CardBus или платам PC.

Некоторые из наиболее используемых плат расширения:

Графическая плата – преобразовывает изображения в аналоговые данные, которые мы видим в виде свечения при отображении на мониторе компьютера. Графическая плата также известна как видеокарта. Графическое изображение на мониторе состоит из множества цветных точек, или пикселей. Для того чтобы показать изображение на экране, данные изображения представляются как цветные пиксели (pixels – Picture Elements). Каждый цвет указывается в системе RGB (Red, Green, and Blue), представляющей собой смесь красного, зеленого и голубого цветов.

Графическая плата имеет свою собственную память и процессор, который выполняет вычисления, необходимые для конвертации данных изображения, отображающиеся в виде пикселей на мониторе. Точнее сказать, чтобы отобразить 3-D изображение, графическая плата сначала растрирует изображение, или конвертирует 3-D изображение в 2-D представление, используя алгоритмы геометрических преобразований. Каждый пиксель для указания его цвета в 2-D представлении имеет значение RGB (сочетание красного, зеленого и голубого). Затем графическая плата конвертирует RGB значение каждого пикселя в аналоговые данные, чтобы монитор спроецировал цветные пиксели, которые мы распознаем как 3-D изображение.

Звуковая карта – позволяет компьютеру воспроизводить звуки, такие как музыка на компакт-дисках, в звуковых файлах, играх или на DVD-дисках. Она также может записывать звуки с микрофона, DVD- , CD-плееров. Звуковая плата обычно вставляется в слот PCI (Peripheral Component Interconnect) или может быть представлена как часть чипсета на системной (материнской) плате.

Для записи компьютером звуков, являющимися сигналами аналоговой формы, аналоговые сигналы конвертируются в цифровые сигналы. Например, чтобы записать звук через микрофон в .wav файле и сохранить его на жестком диске, звуки из аналоговой формы преобразуются в цифровые данные. Затем данные посылаются через шину к процессору, который направляет данные к контроллеру жесткого диска (hard-disk), и контроллер жесткого диска отправляет данные на жесткий диск для сохранения его как .wav файл.

Modem – один вид модема – это коммутируемый (dial-up) модем, который позволяет компьютеру обмениваться информацией с удаленным компьютером через обычные телефонные линии. Обычно данные в двоичной форме посылаются через модем, который преобразует двоичные данные в аналоговые данные перед передачей их через телефонную или кабельную линию связи. Модем в точке получения преобразует аналоговые данные назад – в цифровые, которые потом используются компьютером в точке получения. Dial-up модем может переносить данные со скоростью до 56 kilobits в секунду (Kbps) из Интернет в компьютер. Существуют и другие виды модемов, обеспечивающие более высокую скорость передачи, например, кабельные модемы, DSL модем и т.п.

Ethernet card – служит интерфейсом к локальной вычислительной сети (LAN – Local Area Network), общая сетевая технология, позволяющая пользователям получить доступ к сетевым ресурсам, таким как Интернет, электронная почта, общие принтеры, со скоростью 10 Mbps и более (Подробнее LAN будет обсуждаться в Модуле 6). Самые новые версии Ethernet, называемые "Быстрый Ethernet" "Fast Ethernet" и "Gigabit Ethernet" поддерживают скорости передач данных 100 Mbps и 1 Gbps (1000 Mbps).

Ниже – показаны платы Ethernet. С левой стороны – плата Ethernet, используемая для установки в PCMCIA слот портативного компьютера. Справа – плата Ethernet для слота PCI настольного компьютера.

Рисунок 3. Ethernet-платы для слотов PCMCIA и PCI соответственно.

Порты

Плата расширения обычно включает порты, которые являются соединителями, позволяющими сигналам передаваться внутри и вне компьютера или внешнего устройства, чтобы использовать функциональность платы расширения. Например, видеокарта обеспечивает порт монитора. Порты могут устанавливаться на материнскую плату настольного компьютера или ноутбука. Эти порты могут использоваться для подключения внешних устройств, таких как мышь и клавиатура.

Рисунок внизу показывает порты в задней части компьютера.

Рисунок 4. Порты в задней части компьютера.

Порт PS/2 также известен как последовательный (serial) порт. Последовательный порт передает один бит данных за один раз. Он использует конфигурацию 6-pin, mini-DIN, которая напоминает небольшой круглый разъем. Первый раз этот порт появился в системе IBM PS/2, и с тех пор он стал стандартом де-факто для подключения клавиатуры и мыши. В настоящее время, порты PS/2 все более заменяются портами USB.

Другой вид последовательного порта – порт DB-9. Он также отживает свое. Устройства PDA использовали соединения с портами DB-9 перед появлением портов USB. Другие устройства, которые могут быть подключены через порт DB-9 – внешний модем и устройство для считывания штрихового кода, также, в основном, старые электронные устройства.

Параллельный порт передает один байт(8 бит) за один раз. Подключение порта к системе – DB-25F требует 25-pin соединитель типа “папа” (male) (DB-25M) на кабеле. Порт DB-25F может использоваться для принтеров или внешних устройств. Параллельный порт обычно используется для соединения компьютера с принтером, который использует другие способы соединения, чем компьютер.

USB и FireWire

Universal Serial Bus (USB) порты сейчас повсеместно используются в настольных системах и в портативных компьютерах. Теоретически вплоть до 127 устройств может быть подключено к системному модулю через USB, который обеспечивает множество портов USB. Эти устройства включают в себя мышь, клавиатуру, сканер, принтер, цифровую камеру и жесткий диск. Одна из самых удобных особенностей порта USB – его возможность "горячего подключения", которое позволяет внешним устройствам соединиться с системой, сконфигурироваться и использовать его без перезапуска машины. Благодаря легкости подключения USB и его способности стандартизировать много различных устройств одним видом кабеля, USB стал заменой серийных и параллельных портов.

В сравнении с USB 1.1, FireWire имеет бо^’льшую скорость передачи данных, и он поддерживает вплоть до 63 устройств. FireWire предназначен для устройств с интенсивным потоком данных, таких как DVD плееры и цифровые видеокамеры. Внешние устройства могут быть подключены цепочкой. FireWire также поддерживает "горячее подключение". Однако, он более дорогой, чем USB.

Пиковая скорость передачи данных для USB 1.1 – 12 Mbps, в то время как пиковая скорости передачи данных для FireWire 400 (1394a) – 400 Mbps. В ответ на высокую скорость передачи данных Firewire, был разработан USB 2.0, который обладает пиковой скоростью передачи данных 480 Mbps. Чтобы конкурировать с USB 2.0, FireWire 800 (1394b) был усовершенствован до скорости передачи данных 800 Mbps.

Примечание. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5,0 Гбит/с – что более чем на порядок превышает 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Версия 3.0 может похвастаться не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Отныне пользователь может не только подпитывать от одного хаба большее количество устройств, но и сами устройства во многих случаях смогут избавиться от отдельных блоков питания. Однако, в настоящее время USB 3.0 еще не стали массовыми.

На рисунке 2-49 учебника курса Parsons/Oja, Chapter 2-Section D показан список некоторых из соединительных кабелей, которые используют внешние устройства для соединения с системными портами.

Сравнение различных портов

На таблице снизу – относительные цены, область применения и статус портов. Порты показаны в порядке от самого быстрого к самому медленному по скорости передачи данных.

Порт	Область применения	Статус
FireWire	Видеокамера и внешние накопители (CD-ROM, DVD-ROM, жесткие диски и так далее)	Становится стандартом для цифровых видеоустройств
USB	Большинство устройств	Становится стандартом для большинства внешних устройств
Parallel	Принтер	Устарели
Serial	Модем	Устарели
PS/2	Клавиатура, мышь	Устарели

Таблица 1. Сравнение портов