SYSTEMY OPERACYJNE. Interfejsy urządzeń peryferyjnych

Transkrypt

1 SYSTEMY OPERACYJNE Interfejsy urządzeń peryferyjnych

2

3 Port szeregowy (ang. Serial Port) - port komputerowy, przez który dane są przekazywane w formie jednego ciągu bitów. Port ten jest zwykle zaopatrzony w specjalny układ o nazwie UART, który tłumaczy ciągi bitów na bajty i na odwrót. Komputery klasy PC mają zwykle kilka portów szeregowych - jeden lub dwa porty RS-232, dwa porty PS/2 i kilka portów USB. Komputery przenośne są także często wyposażone w port podczerwieni. Porty szeregowe w komputerze wykorzystuje się zwykle do podłączania "strumieniowych" urządzeń zewnętrznych takich jak myszki, klawiatury, modemy, urządzenia pomiarowe. Ze względu na prostszą synchronizację niż w przypadku portu równoległego, porty szeregowe mogą osiągać większe przepustowości. Port szeregowy jest często błędnie utożsamiany z magistralą RS-232 ponieważ port COM początkowo był jedynym portem szeregowym wyprowadzonym na zewnątrz komputera PC. Wtyczka 9-pinowego portu szeregowego RS-232 Wtyczka portu szeregowego USB

4 Port równoległy (ang. Parallel Port) - to port w technice komputerowej, w którym dane są przesyłane jednocześnie kilkoma przewodami, z których każdy przenosi jeden bit informacji. Przeciwieństwem portu równoległego jest port szeregowy. W komputerach klasy PC używa się kilku portów równoległych. Najbardziej znanym jest port o standardzie Centronics przesyłający jednocześnie 8 bitów, został on zaprojektowany do przesyłania danych do drukarek. Innymi portami równoległymi są SCSI i ATA. Jako, że jedynym portem równoległym wyprowadzanym na zewnątrz komputera klasy PC jest port Centronics, port równoległy jest z nim błędnie utożsamiany. Port równoległy w laptopie Compaq N150

5 Interfejs IEEE nazwa 25-pinowego złącza w komputerach osobistych. IEEE 1284 jest portem równoległym wykorzystywanym w głównej mierze do podłączenia urządzeń peryferyjnych: drukarki, skanery, plotery. Został opracowany w 1994 r. przez konsorcjum Network Printing Alliance jako standard zapewniający wsteczną kompatybilność z używanym od lat 70. jednokierunkowym portem Centronics. Zwany jest też portem LPT lub portem równoległym (błędne uproszczenie wynikające z faktu, iż zwykle jest jedynym portem równoległym wyprowadzonym na zewnątrz komputera PC). Przewód ze złączem równoległym

6 Magistrala tego interfejsu składa się z: 9 linii danych, 4 linii sterujących i 5 linii statusu. Nie zawiera linii zasilających. Linie magistrali są dwukierunkowe (w standardzie Centronics jednokierunkowe), poziomy sygnałów na liniach odpowiadają poziomom TTL. Interfejs IEEE 1284 zapewnia transmisję na odległość do 5 metrów, jeśli przewody sygnałowe są skręcane z przewodami masy, w przeciwnym przypadku na odległość do 2 metrów. Transmisja danych odbywa się z potwierdzeniem, z maksymalną prędkością ok. 2 MB/s. IEEE 1284 nie oferuje funkcjonalności hot plug, odłączenie kabla od portu przy włączonym zasilaniu w niektórych przypadkach spowoduje uszkodzenie układu odpowiedzialnego za transmisję równoległą. Przewód ze złączem równoległym

7 Najważniejszym (historycznie) zastosowaniem portu równoległego była komunikacja z urządzeniami wymagającymi przesyłu dużych ilości danych z komputera do urządzenia. Jednak wejście na rynek interfejsów o znacznie lepszych walorach użytkowych, takich jak USB i FireWire spowodowało, że port ten jest coraz rzadziej stosowany. Łączenie komputerów za pomocą portu równoległego było popularne w latach dziewięćdziesiątych, gdy sprzęt sieciowy był drogi, program Norton Commander posiadał wbudowaną obsługę transferu plików poprzez port szeregowy i równoległy. Dziś i to zastosowanie odeszło do lamusa za sprawą sieci komputerowych i pamięci masowych USB. Port równoległy jest często wykorzystywany przez elektroników amatorów. Zadecydowała o tym prostota wykonania urządzeń (port równoległy działa na zasadzie n bitowej maszyny stanów). Oraz prostota tworzenia oprogramowania sterującego (port posiada zestaw rejestrów kontrolnych i sterujących dzięki którym jego programowa obsługa jest wyjątkowo prosta). Port równoległy pozwala na równoległe wejście 9 bitów lub wyjście 12 bitów w tym samym czasie (łącznie z wykorzystaniem linii przewidzianych jako kontrolne i sterujące).

8 PS/2 port komunikacyjny opracowany przez firmę IBM. Jest on odmianą portu szeregowego przeznaczoną do podłączania klawiatury i myszy. Złącze PS/2 jest używane w celu podłączenia klawiatury i myszy do systemu komputerowego typu PS/2. Złącze myszy typu PS/2 zastąpiło starsze DB-9 i RS-232, a złącze klawiatury typu PS/2 zastąpiło większe 5-pinowe złącze DIN używane w komputerach AT. Zwykłe płyty główne nie potrafią zidentyfikować myszy lub klawiatury, jeśli te znajdują się w niewłaściwych gniazdach. Interfejs myszy RS-232 różni się od PS/2, jednak wiele myszy jest zdolnych do pracy z obydwoma typami złączy poprzez prostą przejściówkę. W erze komputerów i386, i486 i pierwszych Pentiumów złącza te były widziane w tylko w niektórych klonach PC głównie w niestandardowych formach, czasami na oddzielnym śledziu, dotyczyło to jeszcze systemów AT. Zmieniło się to po wprowadzeniu standardu ATX. Decyzja o wprowadzeniu takich samych, ale niekompatybilnych złączy spowodowała irytację konsumentów. Dla łatwego odróżnienia złącza myszy od złącza klawiatury wprowadzono oznaczenia kolorowe: kolor fioletowy dla klawiatur i zielony dla myszy, zdefiniowane w standardzie Microsoft PC 97. Dzisiaj laptopy i duża część komputerów stacjonarnych nie posiada złączy PS/2, zastąpiły je złącza magistrali USB, jednak niektóre klawiatury i myszy można podłączyć zarówno do PS/2 lub USB poprzez prostą przejściówkę.

9 Pin Nazwa Funkcja 1 +DATA Dane 2 Reserved Zarezerwowane* 3 GND Masa 4 Vcc zasilanie +5V prądem stałym o natężeniu do 100mA 5 +CLK Zegar 6 Reserved Zarezerwowane**

10 USB (ang. Universal Serial Bus - uniwersalna magistrala szeregowa) - rodzaj portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty szeregowe i porty równoległe, opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC. Port USB jest uniwersalny, pozwala na podłączanie do komputera wielu urządzeń, na przykład: kamery wideo, aparatu fotograficznego, telefonu komórkowego, modemu, skanera lub drukarki. Urządzenia są automatycznie wykrywane i rozpoznawane przez system, co umożliwia ich podłączanie i odłączanie bez konieczności wyłączania czy ponownego uruchamiania komputera. Większość współczesnych systemów operacyjnych obsługuje złącze USB dotyczy to m.in. systemów firmy Microsoft zaczynając od Windows 95 w wersji OSR2 (istnieje także poprawka do wersji OSR1 udostępniająca obsługę USB), systemów Windows z rodziny NT oraz systemów opartych na jądrze Linux/*BSD. USB 1.1 / USB 2.0

11 Jedną z ważniejszych cech portu USB jest zgodność z Plug and Play. Urządzenia w tym standardzie można łączyć ze sobą tworząc sieć. W całej sieci można podłączyć do 127 urządzeń USB, jednak ze względu na pobór mocy ich liczbę trzeba ograniczyć. W jednej sieci mogą pracować urządzenia o różnych prędkościach transmisji. Magistrala wymaga obecności dokładnie jednego kontrolera magistrali, którego rolę pełni komputer (host). Uniemożliwia to bezpośrednie połączenie dwóch komputerów (wymagany przewód ze specjalnym układem) oraz bezpośrednie połączenie ze sobą urządzeń peryferyjnych (brak kontrolera).

12 Typy i prędkości Na opakowaniach produktów można znaleźć oznaczenia USB 2.0 i podobne, ważniejszą informacją jest jednak szybkość transmisji. Urządzenia te powinny mieć naklejkę informującą o ich standardzie pracy. Urządzenia USB możemy podzielić na trzy grupy ze względu na zgodność z przyjętymi specyfikacjami: USB 1.1 (Full Speed) Urządzenia spełniające warunki tej specyfikacji mogą pracować z prędkościami 1.5 Mb/s ( MB/s) lub 12 Mbit/s (1.5 MB/s) USB 2.0 (Hi-Speed) Urządzenia zgodne z warunkami nowej specyfikacji mogą pracować z prędkością 480 Mb/s (60 MB/s). Ale w praktyce uzyskują jedynie prędkość 320 Mb/s (40MB/s). Urządzenia w standardzie USB 2.0 są w pełni kompatybilne ze starszymi urządzeniami. USB 3.0 (SuperSpeed) Urządzenia zgodne z warunkami nowej specyfikacji będą mogły pracować z prędkością 4,8 Gb/s (600 MB/s). Nowy standard oprócz pozostałych łącz elektrycznych (dla kompatybilności w dół z USB 2.0 i 1.1) korzystał będzie również z łącz optycznych (kabel połączeniowy będzie wyposażony w światłowód). Kontrolery USB tej generacji będą posiadać inteligentny system odłączający zasilanie od urządzeń, po stwierdzeniu że z niego nie korzystają. Pierwsza prezentacja tej technologii odbyła się na targach CES 2008.

13 Typy złącz USB Wtyczka USB typu A Wtyczka USB typu B Piny wtyczek standardowych Piny wtyczek mini Wtyczka mini-usb Gniazdo USB do montażu na płytce drukowanej: po lewej typu A, po prawej typu B

14 FireWire to standard łącza szeregowego umożliwiającego szybką komunikację i izosynchroniczne usługi w czasie rzeczywistym. Opracowany w roku 1995 dla komputerów osobistych i cyfrowych urządzeń optycznych. Rozwijany przez firmę Apple Inc. Magistrala ta w okrojonej wersji (brak linii zasilających) wykorzystywana jest przez firmę Sony (a obecnie również inne) pod nazwą i.link. Natomiast firma Creative Technology opisuje złącze jako SB1394. Zmiana nazwy ma na celu uniknięcie opłat licencyjnych, ale wszystkie te złącza są ze sobą w 100% zgodne. FireWire jest szeregową magistralą ogólnego przeznaczenia, jednak ze względu na lansowanie jej przez Apple jako wyjątkowo multimedialnej oraz ze względu na powszechne stosowanie w kamerach jest kojarzona prawie wyłącznie z kamerami cyfrowymi. Obecnie bardzo popularne stało się używanie FW w profesjonalnych kartach muzycznych i mikserach gdzie wykazuje się naprawdę olbrzymimi możliwościami.

15 Szybkość transmisji Nazwa FireWire obejmuje kilka standardów komunikacji zapewniających transfer rzędu: 100, 200, 400 Mb/s. Najnowsza specyfikacja IEEE-1394b (instalowana np. w komputerach Aluminium PowerBook firmy Apple pod nazwą FireWire 800 jako osobny port obok "starego" FireWire 400) dopuszcza również przesył z prędkością 800 Mbit/s (wersja 9-żyłowa) długość kabla ograniczona jest do ok. 4,5 metra, natomiast wersja optyczna ok metrów. Standard ten jest znacznie szybszy i stabilniejszy niż USB 2.0. Planowane jest zwiększenie maksymalnej szybkości do 2 Gb/s. Długość kabla ograniczona jest do 4,5 metra, ale można stworzyć specjalne połączenia nawet 16 odcinków kabla, co daje efektywną długość siedemdziesięciu dwóch metrów. Transmisja odbywa się przy pomocy dwóch par przewodów (TPA+ i TPA- oraz TPB+ i TPB-), dodatkowo interfejs wyposażony jest w linię zasilającą (masa i nieregulowane napięcie dodatnie 30 V bez obciążenia). Najnowszy standard 1394b przewiduje również wykorzystanie połączeń optycznych, co umożliwi transfer 3,2 Gb/s i uzyskanie długości ponad 100 m, natomiast przy wykorzystaniu standardowej skrętki 5. kategorii możliwe jest uzyskanie 100 Mbit/s i odległości 100 m.

16 FireWire odmiennie niż USB zarządza magistralą nie wymaga kontrolera magistrali czyli hosta. W standardzie USB magistralą zarządza kontroler (host), na jednej magistrali może pracować tylko jeden host i jest nim zawsze komputer. W FireWire urządzenia są równouprawnione, co pozwala na transmisję bezpośrednio pomiędzy urządzeniami dołączonymi do magistrali, bez pośrednictwa komputera. Dzięki temu możliwe jest z jednej strony łączenie przy pomocy magistrali FireWire kilku komputerów ze sobą (i nawet wykorzystanie protokołu IP), z drugiej strony możliwa jest bezpośrednia komunikacja między urządzeniami, na przykład przesyłanie danych pomiędzy skanerem i drukarką bez używania pamięci lub procesora komputera. Gniazdo FireWire wewnątrz komputera Gniazdo i-link w kamerze cyfrowej firmy Sony 6-pinowy wtyk FireWire

17 Bluetooth (ang. "niebieski ząb", wymowa: blu-tuf), darmowy standard opisany w specyfikacji IEEE Jest to technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jak klawiatura, komputer, laptop, palmtop, telefon komórkowy i wieloma innymi. Specyfikacja informuje o zasięgu około 10 m, choć w praktyce, w otwartym terenie, może on wynieść nawet do 200 m. Używa fal radiowych w paśmie ISM 2,4 GHz. Urządzenie umożliwiające wykorzystanie tej technologii to adapter Bluetooth. Słuchawka Bluetooth do telefonu komórkowego Adapter Bluetooth dla USB

18 Nazwa technologii pochodzi od przydomka króla duńskiego Haralda Sinozębego (Blåtand), który ok. roku 970 podporządkował sobie Norwegię i tym samym przyczynił się do zjednoczenia rywalizujących plemion z Danii i Norwegii. Podobnie Bluetooth, który został zaprojektowany, aby "zjednoczyć" różne technologie jak: komputery, telefonię komórkową, drukarki, aparaty cyfrowe. Podstawową jednostką technologii Bluetooth jest pikosieć (ang. piconet), która zawiera węzeł typu master oraz maksymalnie 7 węzłów typu slave. Wiele pikosieci może istnieć w jednym pomieszczeniu, a nawet mogą być ze sobą połączone przy pomocy węzła typu bridge

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31 Ćwiczenie zasięgu