Внешние интерфейсы персонального компьютера (порты LPT, COM, шины SCSI, USB)

3. ПОРТЫ LPT и СОМ

       Портами  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 подсоединяются  джойстик. Клавиатура и монитор  подключаются к своим специализированным  портам, которые представляют собой  просто разъемы.

Порт параллельного интерфейса был введен  для подключения принтера —LPT-порт (Line PrinTer — построчный принтер).  
Впервые LPT порт появился в модели IBM PC XT (1984).  Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов.

LPT порт в основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

     Название «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (Line Printer Terminal или Line PrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS.

В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP).

Параллельный порт Centronics — порт, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, разработан фирмой Centronics Data Computer Corporation; уже давно стал стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не стандартизирован.

     Изначально этот порт был разработан только для симплексной (однонаправленной) передачи данных, так как предполагалось, что порт Centronics должен использоваться только для работы с принтером. Впоследствии разными фирмами были разработаны дуплексные расширения интерфейса (byte mode, EPP, ECP). Затем был принят международный стандарт IEEE 1284, описывающий как базовый интерфейс Centronics, так и все его расширения.

     Порт на стороне управляющего устройства (компьютера) имеет 25-контактный 2-рядный разъём DB-25-female («мама») (IEEE 1284-A). На периферийных устройствах обычно используется 36-контактный микроразъем ленточного типа Centronics (IEEE 1284-B), поэтому кабели для подключения периферийных устройств к компьютеру по параллельному порту обычно выполняются с 25-контактным разъёмом DB-25-male на одной стороне и 36-контактным IEEE 1284-B на другой (AB-кабель). Изредка применяется AC-кабель с 36-контактным разъемом MiniCentronics (IEEE 1284-C).

     Длина соединительного кабеля не должна превышать 3 метров. Конструкция кабеля: витые пары в общем экране, либо витые пары в индивидуальных экранах. Изредка используются ленточные кабели.

Базовый интерфейс Centronics является однонаправленным параллельным интерфейсом, содержит характерные для такого интерфейса сигнальные линии (8 для передачи данных, строб, линии состояния устройства). Данные передаются в одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью однонаправленным его назвать нельзя. Так, 4 обратные линии используются для контроля за состоянием устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного очерёдного использования нескольких устройств требуется дополнительно применять селектор. Скорость передачи данных может варьироваться и достигать 1,2 Мбит/с.

     СОМ-порт - последовательный интерфейс (Communication Port - коммуникационный порт) появился в первых моделях IBM PC. Он был реализован на микросхеме асинхронного приемопередатчика Intel 8250. СОМ-порты чаще всего применяют для подключения манипуляторов (мышь, трекбол). В этом случае порт используется в режиме последовательного ввода; питание производится от интерфейса. Мышь с последовательным интерфейсом - Serial Mouse -может подключаться к любому исправному порту. Для согласования разъемов порта и мыши возможно применение переходника DB-9S-DB-25P или DB-25S-DB-9P.

     Для связи двух компьютеров, удаленных друг от друга на небольшое расстояние, используют и непосредственное соединение их СОМ-портов нуль-модемным кабелем. Использование программ типа Norton Commander или Interink MS-DOS позволяет обмениваться файлами со скоростью до 115,2 Кбит/с без применения аппаратных прерываний.  
     СОМ-порт используется для подключения электронных ключей (Security Devices), предназначенных для защиты от нелицензированного использования ПО. Эти устройства могут быть как "прозрачными", позволяя воспользоваться тем же портом для подключения периферии, так и полностью занимающими порт. СОМ-порт при наличии соответствующей программной поддержки позволяет превратить PC в терминал, эмулируя систему команд распространенных специализированных терминалов (VT-52, VT-100 и т. д.).

     Интерфейс RS-232, совсем официально называемый «EIA/TIA-232-E»,но более известный как интерфейс «СОМ - порта», ранее был одним из самых распространенных интерфейсов в компьютерной технике. Он до сих пор встречается в настольных компьютерах, несмотря на появление  более скоростных и «интеллектуальных» интерфейсов, таких как USB и Fire Ware. К его достоинствам с точки зрения радиолюбителей можно отнести невысокую минимальную скорость и простоту реализации протокола в самодельном устройстве.

     Интерфейс RS-232C широко распространен в различных ПУ и терминалах. СОМ-порт может использоваться и как двунаправленный интерфейс, у которого имеется 3 программно управляемые выходные линии и 4 программно-читаемые входные линии с двуполярными сигналами. Их использование определяется разработчиком. Существует, например, схема однобитного широтно-импульсного преобразователя, позволяющего записывать звуковой сигнал на диск PC, используя входную линию СОМ-порта. Воспроизведение этой записи через обычный динамик позволяет передать  речь.

     СОМ-порт используют для беспроводных коммуникаций  
с применением излучателей и приемников инфракрасного диапазона - IR (Infra Red) Connection. Этот интерфейс позволяет осуществлять связь между парой устройств, удаленных на расстояние нескольких метров. Различают инфракрасные системы низкой (до 115,2 Кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. Низкоскоростные системы служат для обмена короткими сообщениями, высокоскоростные - для обмена файлами между компьютерами, подключения к компьютерной сети, вывода на принтер, проекционный аппарат и т. п.

В отличие от LPT-порта у СОМ - порта количество входных сигналов превышает количество выходных, что позволяет выполнить полную проверку всех цепей. Заглушка соединяет выход приемника с входом передатчика.

4. ШИНЫ  SCSI  И USB

     SCSI (Small Computer System Interface)-интерфейс системного уровня, стандартизованый ANSI представляет собой шину: сигнальные выводы множества устройств-абонентов соединяются друг с другом "один в один".

     Основным предназначением SCSI-шины во время разработки первой спецификации в 1985 году было "обеспечение аппаратной независимости подключаемых к компютеру устройств определенного класса".

     В отличие от жестких шин расширния SCSI-шина реализуется в виде отдельного кабельного шлейфа, который допускает соединение до 8 устройств (спецификация SCSI-1) внутреннего и внешнего исполнения. Одно из них – хост адаптер (Host Adapter) связывает шину SCSI с системной шиной компьютера, семь других свободны для периферии.

     Шина SCSI обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и позволяет подключить большое число устройств (7-15) в зависимости от реализации. Её преимуществами являются большая длина кабеля (3-12м), позволяющая подключать внешние устройства, и обмен с памятью в режиме DMА.   Но у шины SCSI есть и недостатки. Это высокая стоимость, дорогие кабели (т.к., SCSI-интерфейс используют параллельную передачу). SCSI-интерфейс не является встроенным стандартным устройством.

Спецификация SCSI-1 строго определяет физические и электрические параметры интерфейса и минимум команд. Частота шины – 5МГц. Разрядность шины – 8 бит. ANSI-стандарт разработан в декабре 1985 года.

Спецификация SCSI-2 определяет 18 базовых SCSI-команд (Common Command Set, CCS), обязательных для всех периферийных устройств, и дополнительные команды для CD - ROM и другой периферии. Устройства