interfejsy komputera -...
TRANSCRIPT
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)● I2C (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)
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)
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
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
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