Podstawy informatyki INTERFEJSY KOMPUTERA

Transkrypt

1 Podstawy informatyki INTERFEJSY KOMPUTERA

2 Interfejs definicja W informatyce i elektronice urządzenie pozwalające na połączenie ze sobą dwóch innych urządzeń, które bez niego nie mogą ze sobą współpracować.

3 Interfejs specyfikacja Specyfikacja interfejsu określa: sposób wymiany informacji standardy elektryczne sygnałów standardy mechaniczne (np. wtyczki i gniazda) media transmisyjne

4 Klasyfikacja Ze względu na sposób przesyłania bitów: szeregowe równoległe Ze względu na sposób przesyłania w czasie: synchroniczne asynchroniczne

5 Rodzaje urządzeń Urządzenia wejściowe: służą do wprowadzania informacji do komputera Urządzenia wyjściowe: służą do prezentacji danych wyprowadzanych z komputera w sposób czytelny dla użytkownika

6 Interfejsy szeregowe RS-232C IrDA (Infrared Data Association) Bluetooth PS/2 (Personal System) I 2 C (Inter-Integrated Circuit) USB (Universal Serial Bus) IEEE 1394 (FireWire, i.link) IEEE (JTAG) SATA (Serial ATA)

7 Interfejsy równoległe IEEE 1284 (Centronics) ATA/ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) ISA, EISA (Industry Standard Architecture, Extended ISA) PCI, PCI-X, PCI-Express (Peripherial Component Interconnect) AGP (Accelerated Graphics Port) PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)

8 Interfejsy video VGA (D-Sub) S-VHS DVI HDMI

9 RS-232C Interfejs zaprojektowany do połączenia urządzeń DTE (Data Terminal Equipment) tj. urządzeń końcowych danych (np. komputer) oraz urządzeń DCE (Data Communication Equipment), czyli urządzeń komunikacji danych (np. modem)

10 RS-232C - specyfikacja Szeregowy, asynchroniczny, full-duplex Kodowanie: napięciem, 1 od -3 do -15V, 0 od 3 do 15V Prędkość transmisji: max bps Złącza: DB-9 oraz DB-25 Kontrola poprawności transmisji: bit parzystości Dwie linie danych (do transmisji w obu kierunkach jednocześnie) Dodatkowe sygnały sterujące transmisją (DCD, DTR, DSR, RTS, CTS, RI)

11 Wtyk DB-9 żeński RS-232C

12 Modyfikacje RS-232 Pętla prądowa 20mA RS-422 RS-423 RS-449 RS-485

13 IrDA Grupa skupiająca kilkudziesięciu producentów sprzętu komputerowego. Celem powstania było stworzenie i kontrolowanie międzynarodowych standardów transmisji danych w zakresie podczerwieni. Grupa ta opracowała firmowy system bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego. Jego elementy przeznaczone są przede wszystkim do tworzenia sieci tymczasowych, w których znajdują się komputery przenośne (laptopy, palmtopy).

14 IrDA charakterystyka prosta i tania implementacja, mały pobór mocy, bezpośrednie połączenia typu punkt-punkt, wydajny i pewny transfer danych medium transmisyjne podczerwień

15 IrDA usługi transfer plików między komputerami, drukowanie, dostęp do zasobów sieci przewodowej, transmisja danych i mowy między komputerem a telefonem komórkowym, sterowanie urządzeniami telekomunikacyjnymi.

16 Bluetooth Darmowy standard opisany w specyfikacji IEEE Jest to technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi. Używa fal radiowych w paśmie ISM 2,4 GHz.

17 Bluetooth parametry Zasięg: klasa 1 (100 mw) do 100 m, klasa 2 (2,5 mw) do 10 m (najpowszechniejsza w użyciu), klasa 3 (1 mw) do 1 m. Transfer: Bluetooth 1.0, 1.1, kb/s Bluetooth 2.0 2,1 Mb/s, dodatkowo z EDR (Enhanced Data Rate) do 3,0 Mb/s

18 PS/2 Złacze PS/2 jest używane do podłączenia klawiatury i myszy do systemu komputerowego typu PS/2. Złącze myszy typu PS/2 zastąpiło starsze DB-9 i RS-232. Złącze klawiatury typu PS/2 zastąpiło większe 5-pinowe złącze DIN używane w komputerach AT.

19 PS/2 złącze klawiatury Zgodne elektrycznie i sygnałowo z wcześniejszym złączem DIN (Deutsches Institut für Normung) Sygnały: dane, zegar, +5V, masa Transmisja szeregowa, dwukierunkowa

20 PS/2 złącze myszy Zgodne elektrycznie i sygnałowo ze złączem DB-9 Dodatkowo sygnały zasilające Niezgodne ze złączem klawiatury pomyłka przy podłączaniu może spowodować uszkodzenie układów komputera!

21 USB Port komunikacyjny komputerów, zastępujący stare porty szeregowe i porty równoległe. Opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC.

22 USB charakterystyka 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 (hot-plug).

23 USB warianty USB 1.1 Low Speed 1.5 Mb/s ( MB/s) lub Full Speed 12 Mbit/s (1.5 MB/s) USB 2.0 (Hi-Speed) 480 Mb/s (60 MB/s). Urządzenia w standardzie USB 2.0 są w pełni kompatybilne ze starszymi urządzeniami. USB 3.0 (SuperSpeed) 4.8 Gb/s (600 MB/s).

24 USB std. elektryczne Szeregowa transmisja danych Medium transmisyjne skrętka Transmisja różnicowa Kodowanie NRZ-I (jedynka powoduje zmianę poziomu na przeciwny) Zasilanie: 5V, 500mA max. Maksymalna długość kabla: 5m

25 USB topologia Architektura asymetryczna (urządzenie nadrzędne oraz klienci) Topologia rozszerzonej gwiazdy (max. 5 poziomów) Maksymalnie do 127 urządzeń w sieci Transmisja poprzez jednokierunkowe potoki (do 16 w każdą stronę) Transmisja odbywa się wyłącznie na żądanie urządzenia nadrzędnego

26 USB wtyki

27 FireWire Jest to nazwa handlowa standardu IEEE1394 używana przez Apple. Wykorzystywany przede wszystkim w aplikacjach multimedialnych (w szczególności w kamerach).

28 FireWire specyfikacja 6 żyłowy kabel połączeniowy z zasilaniem 30V i maksymalnej mocy 60W lub 4 żyłowy bez zasilania Transmisja 2 parami przewodów Prędkość transmisji: 100, 200, 400 oraz 800 Mb/s Do 63 urządzeń połączonych w drzewiastą strukturę Możliwość komunikacji urządzeń bez obciążania hosta

29 IEEE 1284 IEEE 1284 jest portem równoległym wykorzystywanym w głównej mierze do podłączenia urządzeń peryferyjnych: drukarek, skanerów, ploterów. Został opracowany w 1994 r. przez konsorcjum Network Printing Alliance jako standard zapewniający wsteczną kompatybilność z używanym od lat 70. jednokierunkowym portem Centronics.

30 IEEE 1284 specyfikacja Magistrala tego interfejsu składa się z: 9 linii danych (dwukierunkowa), 4 linii sterujących i 5 linii statusu. Nie zawiera linii zasilających. Poziomy sygnałów: TTL. Max. odległość do 5 metrów, jeśli przewody sygnałowe są skręcane z przewodami masy, w przeciwnym przypadku na odległość do 2 metrów. Maksymalna prędkość transmisji: ok. 2 MB/s. Nie oferuje funkcjonalności hot plug.

31 IEEE 1284 tryby pracy SPP (Standard Parallel Port) EPP (Enhanced Parallel Port) ECP (Extended Capabilities Port)

32 ATA Interfejs systemowy w komputerach klasy PC i Amiga przeznaczony do komunikacji z dyskami twardymi zaproponowany w 1983 przez firmę Compaq. Używa się także skrótu IDE (zamiennie z ATA ale błędnie Intergrated Drive Electronics ). Od 2003 roku (kiedy wprowadzono SATA) standard ten jest określany jako PATA (Parallel ATA).

33 Tryby pracy ATA PIO (do 16.6 MB/s) Ultra DMA/33 Ultra DMA/66 Ultra DMA/100 Ultra DMA/133 UDMA/66, UDMA/100 oraz UDMA/133 wymagają użycia kabla 80 żyłowego, pozostałe 40 żyłowego

34 SATA Następca równoległej magistrali ATA. Do transmisji przewidziane są cieńsze i bardziej elastyczne kable z mniejszą liczbą styków, co pozwala na stosowanie mniejszych złączy na płycie głównej w porównaniu do równoległej magistrali ATA. Interfejs przeznaczony do komunikacji z przepływnością 150 MB/s. SATA-2 pozwala na wykorzystania dwukrotnie większej przepływności (300 MB/s).

35 ISA Standard magistrali oraz łącza dla komputerów osobistych wprowadzony w roku 1984, jako rozszerzenie architektury IBM PC/XT do postaci szesnastobitowej. Służy do przyłączania kart rozszerzeń do płyty głównej.

36 PCI Magistrala komunikacyjna służąca do przyłączania urządzeń do płyty głównej w komputerach klasy PC.

37 PCI - specyfikacja Podstawowa częstotliwość taktowania: 33 MHz Szerokość magistrali: 32 bity Obsługuje Plug-and-Play Gniazdo wspólne (shared slot), które może być wykorzystane z kartami przystosowanymi do magistral ISA, EISA czy MCA. W jednym i tym samym komputerze może być równolegle lub szeregowo połączonych kilka magistral PCI.

38 PCI - cechy szybka komunikacja pomiędzy procesorem a kartami nie ma znaczenia czy w gnieździe jest karta sterownika dysków (np. SCSI), sieciowa czy graficzna każda karta, pasująca do gniazda PCI, funkcjonuje bez jakichkolwiek problemów, gdyż nie tylko sygnały ale i przeznaczenie poszczególnych styków gniazda są znormalizowane występują przesłuchy, ciężko poprowadzić na płycie ścieżki w odpowiedni sposób zapotrzebowanie na większą ilość złączy o wysokiej przepustowości pociąga za sobą potrzebę integracji kolejnych kontrolerów magistrali dla każdej karty zdefiniowane są rejestry konfiguracyjne (Przy ładowaniu systemu procesor może identyfikować karty (PnP), instalacja i inicjalizacja kart następuje w pełni automatycznie) skalowalność: w jednym i tym samym komputerze może być równolegle lub szeregowo połączonych kilka magistral PCI

39 PCI-X Szybsza wersja znanego PCI. Szyna ta oferuje transmisję danych rzędu 4,3 GB/s, czyli 32 razy szybciej niż pierwsze PCI. Magistrala ta jest wstecznie zgodna z PCI (zarówno stare karty pasują do nowych gniazd, jak i nowe karty do starych gniazd)

40 PCI-Express Magistralą służącą do podłączania urządzeń do płyty głównej. Zastąpiła magistralę PCI oraz AGP.

41 PCI-Express specyfikacja Magistralę lokalna typu szeregowego, łącząca dwa punkty (Point-to-Point). Sygnał przekazywany jest za pomocą dwóch linii, po jednej w każdym kierunku. Częstotliwość taktowania wynosi 2,5 GHz. Przepustowość jednej linii wynosi 250 MB/s. Możliwe jest kilka wariantów tej magistrali - z 1, 2, 4, 8, 12, 16 lub 32 liniami. Gniazdo 1x ma 18 pinów z każdej strony, gniazdo x4-32, gniazdo x8-49, zaś gniazdo x16-82 piny z każdej strony. w szczytowej wersji PCIe 32x możne osiągnąć przepływność jednostronną na poziomie 8GB/s dzięki obecności 32 linii

42 Złącza PCI PCI-X Gniazda PCI-Express

43 AGP AGP jest to rodzaj zmodyfikowanej magistrali PCI opracowanej przez firmę Intel. AGP to 32-bitowa magistrala PCI zoptymalizowana do szybkiego przesyłania dużych ilości danych pomiędzy pamięcią operacyjną a kartą graficzną.

44 AGP specyfikacja Szerokość magistrali: 32 bity Częstotliwość taktowania: 66MHz Max. ilość urządzeń: 1 urządzenie/slot Max. przepustowość: 2133 MB/s

45 AGP warianty AGP napięcie sygnalizujące 3.3V oraz mnożniki 1x oraz 2x AGP napięcie sygnalizujące 1.5V oraz mnożniki 1x, 2x oraz 4x AGP napięcie sygnalizujące 0.8V oraz mnożniki 4x oraz 8x

46 PCMCIA Personal Computer Memory Card International Association PCMCIA to międzynarodowe stowarzyszenie producentów kart pamięci dla komputerów osobistych. Celem organizacji jest wprowadzenie i rozwijanie międzynarodowego standardu kart rozszerzeń dla komputerów przenośnych.

47 PCMCIA specyfikacja Rozmiar magistrali: 32 bity Częstotliwość pracy: 33MHz Poziom napięcia: 3,3V Wymiary kart: 85,6 54 mm

48 PCMCIA warianty Karta typu I karta o grubości 3,3 mm pełniąca funkcje karty pamięci SRAM lub Flash. Karta typu II karta o grubości 5,0 mm pełniąca funkcje karty rozszerzeń (modem lub karta sieciowa). Karta typu III karta o grubości 10,5 mm pełniąca funkcje karty rozszerzeń (dysk twardy).

49 VGA Złącze: D-Sub 15 Sygnały R, G, B analogowe Sygnały synchronizacji pionowej i poziomej Dodatkowy sygnał identyfikacji urządzenia (DDC Display Data Channel)

50 S-VHS Oddzielne sygnały luminancji i koloru Lepsza jakość w porównaniu z CVBS Brak sygnału dźwięku

51 DVI Możliwość przesyłania zarówno sygnałów analogowych, jak i cyfrowych Minimalna częstotliwość zegara: 21,76 MHz Maksymalna częstotliwość zegara w trybie pojedynczego kanału: osiągana przy częstotliwości 165 MHz (3,7 Gbit/s) Maksymalna częstotliwość zegara w trybie podwójnego kanału: ograniczona przez jakość kabla (ponad 7,4 Gbit/s) Liczba pikseli w jednym cyklu zegarowym: 1 (pojedynczy kanał) lub 2 (podwójny kanał) Liczba bitów przypadających na piksel: 24

52 HDMI Sygnałowo zgodny wstecznie z DVI Dodatkowo przesyłany jest cyfrowy dźwięk Możliwość zabezpieczenia: HDCP Wykorzystywany głównie w telewizorach