INTERFEJS.doc

INTERFEJS
To, w jaki sposób dane przechodzą pomiędzy poszczególnymi urządzeniami naszego komputera i jego peryferiami a jednostką centralną ma duże znaczenie przy rozpatrywaniu jego osiągów i szybkości działania. Tylna ścianka naszego komputera w zależności od ilości zainstalowanych kart rozszerzających upstrzona jest najczęściej całą gamą najróżniejszych gniazd i portów do których podpinamy nasze peryferia. Różnorodność stosowanych standardów, ich wersji i sposobów wzajemnej komunikacji urządzeń powoduje często ogólne zamieszanie i kłopoty w doborze i instalacji odpowiednich peryferii i urządzeń.
INTERFEJS SZEREGOWY (RS-232)
Każdy komputer ma 4 porty szeregowe oznaczone kolejno jako COM 1, .COM 2, COM 3 i COM 4. Pierwsze dwa porty - COM 1 i COM 2, to porty .fizyczne mające swoje gniazda w tylnej części komputera,
natomiast dwa pozostałe to tzw. porty wirtualne z których korzystają urządzenia zainstalowane wewnątrz komputera takie jak np. wewnętrzny modem. COM 3 ma przypisane przez BIOS komputera parametry IRQ 4 oraz port wejścia/wyjścia (I/O) 3E8 (wartość heksadecymalna). Natomiast port COM 4 wykorzystuje standardowo przerwanie IRQ 3 i port I/O 2E8. Fizyczne gniazdo COM 1 wykorzystuje parametry IRQ 4 i port I/O 3F8, a położone obok niego COM 2 ma przerwanie IRQ oznaczone numerem 3 i port I/O 2F8. Z uwagi że porty COM 1 / COM 3 i COM 2 / COM 4 wykorzystują te same przerwania IRQ, często należy wyłączać w BIOSie COM1 i/lub COM 4 aby nie powodować konfliktów i zapewnić prawidłową pracę urządzenia.
Dane za pośrednictwem portu szeregowego jak sugeruje nazwa przekazywane są jedne po drugich (w szeregu). Do portów COM 1 lub COM 2 podłącza się zazwyczaj takie urządzenia jak: modem, mysz czy klawiaturę. Pojedyńczy port COM składa się z 9 igieł (DB-9) a przystosowany do niego kabel połączeniowy określa się zazwyczaj nazwą RS 232-C. Uwaga w starszych komputerach z płytą główną w formacie AT porty COM montowane były w postaci jednego portu szerokiego (COM 2) - 25 igłowego DB-25 i jednego portu wąskiego (COM 1) - 9 igłowego DB-9. Obecnie produkowane PCty z płytą główną w formacie ATX wyposażane są tylko w 2 wąskie 9 igłowe porty wąskie DB-9.
RS-232-C (lub rzadziej V 24) to ogólny standard interfejsu komunikacyjnego dla połączeń szeregowych, określający protokół transmisji danych w transmisjach asynchronicznych. Standard ten wprowadzony w 1969 r. przez Stowarzyszenie Przemysłu Elektrycznego (Electrical Indrustries Association - EIA) ma na celu ujednolicenie transmisji danych pomiędzy różnego typu urządzeniami peryferyjnymi takimi jak drukarka, modem, skaner, tablet czy myszka a komputerem. Standard ten określa charakterystykę linii i sygnałów używanych w sterownikach komunikacji szeregowej gdzie maksymalna dopuszczalna długość kabla wynosząca 150 cm. może być zwiększana przez zastosowanie wysokiej jakości kabli i sterowników linii służących do zwiększania mocy przekazywanego sygnału. RS jest skrótem od Recommended Standard (Zalecany Standard), a litera C określa trzecią wersję tego standardu - najczęściej obecnie używaną. RS-232-C jest funkcjonalnie identyczny ze standardem CCITT V.24 przez co obie nazwy podawane są czasem zamiennie. RS-232 dopuszcza dwa rodzaje portów szeregowych: DB-9 i DB-25

USB
Technologia USB (Universal Serial Bus) zyskuje coraz większą popularność wśród użytkowników komputerów osobistych. Obecnie prawie każda nowa sprzedawana płyta główna ma przynajmniej jedno a najczęściej dwa gniazda USB typu A w kształcie wąskiego prostokąta (rys. z prawej). Złącza te umożliwiają przyłączenie rozmaitych akcesoriów; od myszki i klawiatury począwszy a na drukarkach i skanerach skończywszy, i to bez wyłączania komputera. Wszystkie podpięte urządzenia korzystają z jednego wspólnego przerwania IRQ, oszczędzając w ten sposób zasoby systemowe naszego komputera.
Pod skrótem USB, kryje się nazwa nowoczesnego standardu uniwersalnej magistrali szeregowej. Interfejs ten powoli, lecz coraz wyraźniej zaznacza swoją obecność na rynku. Najważniejszą tego przyczyną jest fakt, że dotychczasowe rozwiązania komunikacji PC z peryferiami poprzez złącze szeregowe w porównaniu z technologią USB nie zapewniają dużej przepustowości, ani nie dysponują taką elastycznością. nowe złącze może współpracować z klawiaturami, myszkami, joystickami, drukami, skanerami, kamerami video itp. Port USB umożliwia również łączność zurządzeniami komunikacyjnymi, np. z modemem lub telefonem. Właśnie transmisja sygnałów telefonicznych nakłada na USB dodatkowe wymagania. Interfejs musi zapewnić jednoczesne przesyłanie danych różnego typu, np. danych dla drukarki w czasie realizacji połączenia telefonicznego. Transmisja danych może odbywać się przy wykorzystaniu różnego, zależnego od specyfikacji danego urządzenia, pasma. Dostosowaniem szerokości pasma transmisji do wymagań zajmuje się zintegrowany z płytą specjalizowany kontroler. Różnej długości pakiety danych przesyłane są do poszczególnych urządzeń z maksymalną prędkością 12 Mb/s - wersja USB 1.1, lub 480 Mb/s - wersja USB 2.0. Topologia standardu z założenia ma być nieskomplikowana. Z tyłu obudowy komputera umieszczane jest odpowiednie złącze umożliwiające podłączenie klawiatury i monitora. Urządzenia te są koncentratorami rozdzielającymi sygnały do innych peryferii. Jedną z zalet takiej organizacji połączeń jest wyraźne zmniejszenie liczby kabli; jak dotąd każde z zewnętrznych urządzeń wymagało własnego kabla zasilającego. Specyfikacja USB pozwala na łączenie urządzeń w łańcuch, wykorzystując jeden port komputera (eliminuje konieczność instalacji kart nowych portów). a przewód połączeniowy zapewnia jednocześnie zasilanie. Ponadto co bardzo ważne USB pozwala dołączać urządzenia bez konieczności restartowania komputera. Również ze względu na mniejsze zapotrzebowanie na zasoby nowy standard wydaje się być idealnym wręcz rozwiązaniem, wydatnie zmniejszającym ilość zajętych przerwań. Oczywiście sam kontroler USB wymaga wolnego IRQ, ale urządzenia, które do niego zostaną podłączone, już niekoniecznie.
IEEE 1394(FireWire)
Specyfikacja IEEE 1394 lub jak kto woli FireWire, albo też I-Link (wszystkie nazwy dotyczą w zasadzie tej samej technologii), definiuje zewnętrzny interfejs, za pomocą którego można podłączyć do peceta różne urządzenia peryferyjne. Standard ten umożliwia transmisję danych z szybkością nawet 400 MB/s, co jest wielkością wystarczającą do wyświetlania w czasie rzeczywistym obrazu video. Do pojedynczego portu IEEE 1394 można podłączyć maksymalnie 63 urządzenia zewnętrzne. Potrzebny jest do tego specjalny kabel sześciożyłowy: w jego skład wchodzą dwie pary oddzielnie ekranowanych kanałów danych oraz dwa przewody zasilające. Zadaniem tych ostatnich jest podtrzymywanie transmisji danych także w sytuacji, gdy jakieś urządzenie zewnętrzne jest wyłączone lub nie funkcjonuje prawidłowo. Istnieje także możliwość zasilania poszczególnych urządzeń o niskim poborze mocy za pośrednictwem kabla IEEE 1394. Standard IEEE 1394 obsługuje dwie różne techniki transmisji danych: asynchroniczną i izochroniczną. Współczesne komputery korzystają w przeważającym stopniu z transmisji asynchronicznej. W tym przypadku urządzenie nadające wysyła dane i czeka na komunikat zwrotny. Z uwagi na fakt, że nowe dane mogą być wysyłane dopiero po otrzymaniu potwierdzenia, w czasie transmisji nie stosuje się dokładnego taktowania magistrali. Technika izochroniczna pozwala natomiast na dokładne ustalenie szybkości transmisji, która byłaby niezmienna w czasie. Urządzenie wysyłające ma bowiem do swojej wyłącznej dyspozycji całą magistralę i może nadawać kolejne pakiety danych w równych odstępach czasu. W tej sytuacji pamięć buforowa staje się zbędna, ponieważ dane przesyłane są tylko wtedy, gdy są naprawdę potrzebne. Standard IEEE 1394 przewiduje używanie sześciożyłowych uniwersalnych przewodów podłączeniowych. Wewnątrz ekranowanego kabla znajdują się dwie pary oddzielnie ekranowanych kanałów transmisyjnych oraz dwie linie zasilające. Przewody zasilające mogą dostarczać napięcie od 8 do 14 V oraz prąd dochodzący do 1,5 A. W większości przypadków eliminuje to potrzebę użycia zewnętrznego źródła zasilania poszczególnych węzłów oraz umożliwia podtrzymanie transmisji przy wyłączonym lub nieprawidłowo funkcjonującym urządzeniu - np. można wyłączyć komputer bez obawy, że od tego momentu sieć nie będzie poprawnie funkcjonować. Firma Sony odstąpiła nieco od standardu IEEE 1394 i opracowała dla swoich camcorderów własny czterożyłowy kabel tzw. iLink, pozbawiony przewodów zasilających. Aby takie urządzenie można było podłączyć do standardowego interfejsu FireWire, konieczne jest użycie dodatkowo specjalnego kabla podłączeniowego.