Podstawy informatyki INTERFEJSY KOMPUTERA
Interfejs definicja W informatyce i elektronice urządzenie pozwalające na połączenie ze sobą dwóch innych urządzeń, które bez niego nie mogą ze sobą współpracować.
Interfejs specyfikacja Specyfikacja interfejsu określa: sposób wymiany informacji standardy elektryczne sygnałów standardy mechaniczne (np. wtyczki i gniazda) media transmisyjne
Klasyfikacja Ze względu na sposób przesyłania bitów: szeregowe równoległe Ze względu na sposób przesyłania w czasie: synchroniczne asynchroniczne
Rodzaje urządzeń Urządzenia wejściowe: służą do wprowadzania informacji do komputera Urządzenia wyjściowe: służą do prezentacji danych wyprowadzanych z komputera w sposób czytelny dla użytkownika
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 1149.1 (JTAG) SATA (Serial ATA)
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)
Interfejsy video VGA (D-Sub) S-VHS DVI HDMI
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)
RS-232C - specyfikacja Szeregowy, asynchroniczny, full-duplex Kodowanie: napięciem, 1 od -3 do -15V, 0 od 3 do 15V Prędkość transmisji: max. 115200 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)
Wtyk DB-9 żeński RS-232C
Modyfikacje RS-232 Pętla prądowa 20mA RS-422 RS-423 RS-449 RS-485
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).
IrDA charakterystyka prosta i tania implementacja, mały pobór mocy, bezpośrednie połączenia typu punkt-punkt, wydajny i pewny transfer danych medium transmisyjne podczerwień
IrDA usługi transfer plików między komputerami, drukowanie, dostęp do zasobów sieci przewodowej, transmisja danych i mowy między komputerem a telefonem komórkowym, sterowanie urządzeniami telekomunikacyjnymi.
Bluetooth Darmowy standard opisany w specyfikacji IEEE 802.15.1. Jest to technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi. Używa fal radiowych w paśmie ISM 2,4 GHz.
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, 1.2 721 kb/s Bluetooth 2.0 2,1 Mb/s, dodatkowo z EDR (Enhanced Data Rate) do 3,0 Mb/s
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.
PS/2 złącze klawiatury Zgodne elektrycznie i sygnałowo z wcześniejszym złączem DIN (Deutsches Institut für Normung) Sygnały: dane, zegar, +5V, masa Transmisja szeregowa, dwukierunkowa
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!
USB Port komunikacyjny komputerów, zastępujący stare porty szeregowe i porty równoległe. Opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC.
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).
USB warianty USB 1.1 Low Speed 1.5 Mb/s (0.1875 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).
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
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
USB wtyki
FireWire Jest to nazwa handlowa standardu IEEE1394 używana przez Apple. Wykorzystywany przede wszystkim w aplikacjach multimedialnych (w szczególności w kamerach).
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
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.
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.
IEEE 1284 tryby pracy SPP (Standard Parallel Port) EPP (Enhanced Parallel Port) ECP (Extended Capabilities Port)
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).
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
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).
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.
PCI Magistrala komunikacyjna służąca do przyłączania urządzeń do płyty głównej w komputerach klasy PC.
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.
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
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)
PCI-Express Magistralą służącą do podłączania urządzeń do płyty głównej. Zastąpiła magistralę PCI oraz AGP.
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
Złącza PCI PCI-X Gniazda PCI-Express
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.
AGP specyfikacja Szerokość magistrali: 32 bity Częstotliwość taktowania: 66MHz Max. ilość urządzeń: 1 urządzenie/slot Max. przepustowość: 2133 MB/s
AGP warianty AGP 1.0 - napięcie sygnalizujące 3.3V oraz mnożniki 1x oraz 2x AGP 2.0 - napięcie sygnalizujące 1.5V oraz mnożniki 1x, 2x oraz 4x AGP 3.0 - napięcie sygnalizujące 0.8V oraz mnożniki 4x oraz 8x
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.
PCMCIA specyfikacja Rozmiar magistrali: 32 bity Częstotliwość pracy: 33MHz Poziom napięcia: 3,3V Wymiary kart: 85,6 54 mm
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).
VGA Złącze: D-Sub 15 Sygnały R, G, B analogowe Sygnały synchronizacji pionowej i poziomej Dodatkowy sygnał identyfikacji urządzenia (DDC Display Data Channel)
S-VHS Oddzielne sygnały luminancji i koloru Lepsza jakość w porównaniu z CVBS Brak sygnału dźwięku
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
HDMI Sygnałowo zgodny wstecznie z DVI Dodatkowo przesyłany jest cyfrowy dźwięk Możliwość zabezpieczenia: HDCP Wykorzystywany głównie w telewizorach