Информационный центр "Центральный Дом Знаний"
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Внешние интерфейсы (порты LPT, СОМ, шины, SCSI, USB)Содержание Введение……………….………………………………………………………...2 1. Внешние интерфейсы ПК (порты LPT, COM, шины SCSI, USB)……..3 1.1. Общая характеристика……………...………………………...…...3 1.2. Шины SCSI………………………………...……………………..…..6 1.3. Шины USB………………………………………………...……...…..8 1.4.Порты COM……………………………………...……………….....10 1.5.Порты LPT…………………………………………………..……….11 2. Практическая часть работы…………………………………..…………..12 2.1. Общая характеристика задачи…………………………….……12 2.2. Описание алгоритма решения задачи…………………………14 Список литературы……………………………………………………….......24 Введение Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс (interface) как границу раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств. Таким образом под интерфейсом понимают совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов вычислительной системы. Интерфейс обеспечивает взаимосвязь между составными функциональными блоками или устройствами системы. То есть интерфейсы, позволяют подключать к персональным (и не только) компьютерам разнообразные периферийные устройства и их контроллеры. По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В ПК традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами. В последовательном же интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной линии. СОМ порты ПК обеспечивают последовательный интерфейс. При рассмотрении интерфейсов важным параметром является пропускная способность. В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры, принтеры, цифровые камеры и прочее. Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных. 1. Внешние интерфейсы ПК (порты LPT, COM, шины SCSI, USB) Общая характеристика Для начала рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы – персонального компьютера. Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно не дорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя. Упрощенная блок схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, изображена на рисунке 1.1. [7, c.33] Рисунок 1.1 – Структурная схема ПК Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры. То есть регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями. А так же компьютер легко расширяется и модернизируется за счет наличия внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.[7, c.32] Для того чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс (англ. interface от inter – между, и face - лицо). Интерфейс – это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой. Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным. Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определенного типа – адресной, управляющей или шиной данных. Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не на прямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты. Пример приведен на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 – Схема подключения периферийных устройств к шине Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора. Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы). Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно. К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удаленные устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые” устройства – принтер и сканер. Через игровой порт подсое5диняются джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъемы. Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MothtrBoard). А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DaughterBoard – дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъемов расширения, называемых также слотами расширения (англ. slot – щель, паз).[7,c.34] 1.2. Шины SCSI В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры, принтеры, цифровые камеры и прочее. Шина – это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий, вытравленных на печатной плате, провода, припаянные к выводам разъемов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Компоненты компьютерной системы физически расположены на одной или нескольких печатных платах, причем их число и функции зависят от конфигурации системы, её изготовителя, а часто и от поколения микропроцессора. Основными характеристиками шин являются разрядность передаваемых данных и скорость передачи данных. [6, c.85] Наибольший интерес вызывают два типа шин – системный и локальный. Системная шина предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами (ПК) и центральным процессором, а также оперативной памятью. Локальной шиной, как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, то есть шина процессора. Существует несколько стандартов организации системной шины для ПК. Шина SCSI была стандартизована Американским институтом стандартов в 1986 году. Шина SCSI – это шина ввода-вывода. Интерфейсные средства типа шины SCSI особенно эффективны для машин, которые требуют подключения нескольких дисковых накопителей или других ПУ. Интерфейс SCSI повышает гибкость и вычислительную мощность системы, поскольку он позволяет подключить к одной шине несколько различных ПУ, которые могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов - памяти прямого и последовательного доступа, CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Скорость передачи данных по шине SCSI, в настоящее время достигает 40Мбайт/с. [4, c.67] По физической реализации интерфейс является 8-битной параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц. Шина допускает подключение до 8 устройств, с появлением новой спецификации - SCSI-2 (1991г.), появляются расширяющие возможности шины как в количественных, так и в качественных показателях. Тактовая частота шины Fast SCSI-2 достигает 10 МГц, а Ultra SCSI-2 - 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит - эта версия называется Wide SCSI-2 (широкий), а 8-битную версию назвали Narrow (узкий). 16-битная шина позволяет увеличивать число устройств до 16. Стандарт SCSI-2 определяет и 32-битную версию интерфейса, но такие устройства пока не распространены из-за неоправданно высокой стоимости интерфейса. Стандарт же шины SCSI-3 предполагает различные варианты протокольного и физического уровня интерфейса, включающие как параллельные, так и последовательные шины. [3, c.78] Шина SCSI распространена в больших серверных системах, в системах по обработке графических данных и т.п. Шина SCSI распространения не получила из-за своей дороговизны. Шины USB Шина USB (Universal Serial Bus) - это универсальная последовательная шина. Она является промышленным стандартом расширения архитектуры ПК, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Первая версия была опубликована в январе 1996 года. Архитектура USB – это легко реализуемое расширение периферии ПК; дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Mбит/с; полная поддержка в реальном времени передачи аудио и (сжатых) видеоданных; гибкость протокола смешанной передачи изохронных данных и асинхронных сообщений; интеграция с выпускаемыми устройствами; доступность в PC всех конфигураций и размеров; обеспечение стандартного интерфейса, способного быстро завоевать рынок; создание новых классов устройств, расширяющих ПК. [6, c.88] С середины 1996 года выпускаются ПК со встроенным контроллером USB. Уже появились модемы, клавиатуры, сканеры, динамики и другие устройства ввода/вывода с поддержкой USB, а также мониторов с USB-адаптерами - они играют роль концентраторов для подключения других устройств. USB обеспечивает одновременный обмен данными между компьютером и множеством ПУ. Распределение пропускной способности шины между ПУ планируется хостом и реализуется им с помощью посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств. Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных. Устройства USB могут являться хабами, функциями или их комбинацией. Хаб (Hub) является кабельным концентратором. Он обеспечивает дополнительные точки подключения устройств к шине. Функции (Function) USB предоставляют системе дополнительные возможности, например подключение к ISDN (телефонный адаптер), цифровой джойстик, акустические колонки с цифровым интерфейсом и т. п. Функции представляют собой устройства, способные передавать или принимать данные или управляющую информацию по шине. Типично функции представляют собой отдельные ПУ с кабелем, подключаемым к порту хаба. Работой всей системы USB управляет хост-контроллер (Host Controller), являющийся программно-аппаратной подсистемой хост-компьютера. [4, c.134] Стандарт USB определяет электрические и механические спецификации шины. Информационные сигналы и питающее напряжение 5В. передаются по четырехпроходному кабелю. Шина имеет два режима передачи. Полная скорость передачи сигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1,5 Мбит/с. Для полной скорости используется экранированная витая пара с импедансом 90 Ом и длиной сегмента до 5 м, для низкой – не витая неэкранированная, кабель до 3 м. Низкоскоростные кабели и устройства дешевле высокоскоростных. Одна и та же система может одновременно использовать оба режима; переключение для устройств осуществляется прозрачно. Низкая скорость предназначена для работы с небольшим количеством ПУ. Скорость, используемая устройством, подключенным к конкретному порту, определяется хабом по уровням сигналов. Так же управление энергопотреблением является весьма развитой функцией USB. Для устройств, питающихся от шины, мощность ограничена. Любое устройство при подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА. [6, c.96] Порт COM Последовательный интерфейс СОМ-порт (Communication Port - коммуникационный порт) появился в первых моделях IBM PC. Он был реализован на микросхеме асинхронного приемопередатчика Intel 8250. Совместимость на уровне регистров СОМ-порта считается необходимой. СОМ-порты чаще всего применяют для подключения манипуляторов (мышь, трекбол). В этом случае порт используется в режиме последовательного ввода; питание производится от интерфейса. СОМ-порт используется для подключения электронных ключей предназначенных для защиты от нелицензированного использования ПО, для подключения внешних модемов, для связи двух компьютеров, удаленных друг от друга на небольшое расстояние, подключение принтеров и плоттеров и т.п. (требует применения кабеля). СОМ-порт при наличии соответствующей программной поддержки позволяет превратить ПК в терминал. [5, c.89] СОМ-порт так же используют для беспроводных коммуникаций с применением излучателей и приемников инфракрасного диапазона. Этот интерфейс позволяет осуществлять связь между парой устройств, удаленных на расстояние, достигающее нескольких метров. Инфракрасные излучатели не создают помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивают конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим легко контролируемым пространством. Инфракрасная технология привлекательна для связи портативных компьютеров со стационарными компьютерами или док-станциями. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров. Порт LPT Порт параллельного интерфейса был введен в ПК для подключения принтера —LPT-порт (Line PrinTer — построчный принтер). Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 386h, 378h и 278h. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов. Наиболее распространенным применением LPT-порта является, естественно, подключение принтера. Практически все принтеры могут работать с портом в режиме SPP, но применение расширенных режимов дает дополнительные преимущества: Двунаправленный режим (Bi-Di) дает дополнительные возможности для сообщения состояния и параметров принтера. Скоростные режимы (Fast Centronics) существенно повышают производительность практически любого принтера (особенно лазерного), но могут потребовать более качественного кабеля. [4,c.75] Режим ЕСР потенциально самый эффективный, и он имеет системную поддержку во всех вариантах Windows. Из распространенных семейств ЕСР поддерживают принтеры HP DeskJet моделей BXX, LaserJet начиная с 4-го, современные модели фирмы Lexmark требуют применения кабеля по частотным свойствам соответствующего IEEE 1284. Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим (Bi-Di), поскольку в основном здесь используется ввод. Но лучше использовать порт ECP, если этот режим поддерживается сканером.[5, c.165](.....) |
Loading
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||