Внешние интерфейсы ПК (порты LPT , COM , шины SCSI , USB)

 

 

 

   ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

  КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

 

 

 

 

                               

 

                                            КУРСОВЯ РАБОТА

                       ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФОРМАТИКА»

На тему «Внешние интерфейсы ПК (порты LPT , COM , шины SCSI , USB)»

 

 

 

 

                                  Студент 2 курса, обучающийся

                                        по направлению «Бакалавр экономики:

                                                  Прудникова Карина Сергеевна

                                             Факультет: финансово-кредитный, группа А12

                                              №зачетной книжки:10флб00379

                                              Преподаватель: Артюшков Игорь Владимирович

 

 

 

                                                Брянск 2012

                                               

                                               Оглавление

1. Теоретическая часть
1. Введение.………………………………………………………………....2
2. Общая характеристика внешних интерфейсов…………………….…..3
3. Шины SCSI и USB…………………………………………………….....6
4. Порты LTP и COM………...……………………………….…………...10
5. Заключение…………..……………………………………………....….14
2. Практическая часть
1. Общая характеристика задачи.……………………………..………….…..15
2. Описание алгоритма решения задачи………………………………..........18

3.Список использованной литературы……...…………………………….……26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 1. Теоретическая часть

1. Введение

 Тема: Внешние интерфейсы  ПК (порты LPT , COM ,  шины SCSI , USB),

является актуальной на сегодняшний день, ведь современная жизнь уже не мыслима без цифровых технологий.

В наше время с физическим подключением тех или иных периферийных устройств к компьютеру нет почти  никаких проблем. Больше не надо, как  каких-то пять-десять лет назад, лезть  под стол и, найдя соответствующий  порт на задней стенке ПК, прикручивать к нему кабель: появление USB сделало  подключение периферии простым  и лёгким. Практически любое внешнее  устройство - кроме, пожалуй, монитора, - можно подключить к заветному  прямоугольному разъему, который обычно располагается на самом удобном  для пользователя месте. Сейчас это  кажется нам таким обыденным, что и не хочется верить в то, что было время, когда не было USB, что чуть ли не для каждого класса периферийных устройств существовал  свой отдельный порт, что добавление принтера или модема в систему  было отнюдь не тривиальным занятием... Для начала дадим определение интерфейсу:

Интерфе́йс по́льзователя, он же по́льзовательский интерфейс (UI — англ. user interface) — разновидность интерфейсов, в котором одна сторона представлена человеком (пользователем), другая — машиной/устройством. Представляет собой совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными, чаще всего сложными, машинами, устройствами и аппаратурой.

Целью курсовой работы  является изучение  внешних интерфейсов ПК. Вопросы, которые раскрывают данную тему: общая характеристика внешних интерфейсов ПК, рассмотрение шин SCSI, USB и портов LTP и COM.В практической части курсовой работы рассматривается решение экономической задачи по данным организации, с использованием табличного процессора MS Excel.

 

 

          1.2. Общая характеристика внешних интерфейсов

В этом списке приводятся названия и краткие описания интерфейсов  компьютеров. К интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы.

• ISA (Industry Standard Architecture — Архитектура промышленного стандарта), является основной шиной на материнских платах устаревших компьютеров типа PC AT. На новых материнских платах этот интерфейс либо отсутствует, либо представлен всего 1-2 слотами (разъемами) расширения для подключения устаревших компонентов. Конструктивно шина ISA представляет собой разъем на материнской плате, состоящий из двух частей — 62-х контактного и примыкающего к нему 36-ти контактного сегментов. Максимальная пропускная способность шины ISA не превышает 5,55 Мбайт/с и совершенно недостаточна для современных требований. Через интерфейс ISA раньше подключались практически все компоненты персонального компьютера [1, с. 45].
• PCI (Peripheral Component Interconnect — Соединение внешних компонентов). Поддерживает тактовую частоту до 33 МГц (вариант PCI 2.1 — до 66 МГц), имеет максимальную пропускную способность до 132 Мбайт/с на частоте 33 МГц для 32-х разрядной шины (264 Мбайт/с для 32-x разрядных и 528 Мбайт/с для 64-х разрядных данных на частоте 66 МГц). Конструктивно разъем состоит из двух следующих подряд секций по 64 контакта. Внутри второй секции имеется пластмассовая поперечная перегородка (ключ) для предотвращения неправильной установки карт. Интерфейс PCI обеспечивает поддержку режимов Bus Mastering и автоматической конфигурации компонентов при установке (Plug-and-Play) [1, с. 75].
• PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров). Интерфейс PCMCIA служит для подключения внешних устройств к мобильным компьютерам класса NoteBook. Поддерживает автоматическую конфигурацию Plug-and-Play, подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера («горячее» подключение). Конструктивно представляет собой миниатюрный 68-ми контактный разъем.
• USB (Universal Serial Bus — Универсальная последовательная шина). К одному USB каналу можно цепочкой подключить до 127 внешних устройств. На современных материнских платах обычно имеется по два канала USB на контроллер. Обмен данными по шине USB проходит в пакетном режиме при максимальной пропускной способности до 12 Мбит/с, в версии 2.0 скорость увеличена до 300Мбит/с  [1, с. 107].
• AGP (Accelerated Graphics Port — Ускоренный графический порт). Этот интерфейс предназначен исключительно для подключения видеоадаптеров. Шина AGP позволяет видеоадаптеру связываться с оперативной памятью непосредственно, разгружая тем самым системную шину. Максимальная пропускная способность шины AGP в режиме четырёхкратного умножения AGP/x4 — до 1066 Мбайт/с. Конструктивно выглядит как отдельный разъем на материнской плате. Никакие другие компоненты, кроме видеоадаптеров, к AGP подключить нельзя [1, с. 72].
• SCSI (Small Computer System Interface — Интерфейс малых компьютерных систем). Существует несколько вариантов интерфейса SCSI , отличающихся количеством подключаемых устройств, максимальной пропускной способностью и максимальной длиной шлейфа. Через интерфейс SCSI чаше всего подключаются высокоскоростные устройства, такие, как жесткие диски, CD дисководы, сканеры. Для обеспечения работы компонентов с интерфейсом SCSI требуется наличие на компьютере специального SCSI хост-адаптера, вставляемого в слот расширения материнской платы или встроенного в системную плату. Существуют следующие спецификации SCSI:SCSI-1;Fast SCSI-2;FastWide SCSI-2;Ultra SCSI-2;UltraWide SCSI-2;Ultra SCSI-3. [1, с. 102].
• параллельный порт (LPT-порт) Centronics

Параллельный порт предназначен для подключения принтера, сканера, внешних дисководов и др.; данные передаются байтами со скоростью  около 2 Мбайт/с;

 

• последовательный порт (COM-порт) RS-232C

Последовательный порт предназначен для подключения низкоскоростных  внешних устройств, таких как  мышь, модем и тд.; данные передаются битами со скоростью около 100 Кбайт/с;

• последовательный инфракрасный порт IrDA

IrDA относится к категории wireless (беспроводных) внешних интерфейсов, однако в отличие от радио-интерфейсов, канал передачи информации создается с помощью оптических устройств. Опыт показывает, что среди других беспроводных линий передачи информации инфракрасный (ИК) открытый оптический канал является самым недорогим и удобным способом передачи данных на небольшие расстояния (до нескольких десятков метров) .                                                                                                                                                                                                                   

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          1.3. Шины SCSI и USB

SCSI (Small Computer System Interface) – интерфейс системного уровня стандартизированный ANSI, в отличие от других интерфейсов, представляет собой шину: сигнальные выводы множества устройств – абонентов соединяются друг с другом “один в один”. В отличие от “жестких” шин расширения, SCSI – шина реализуется в виде кабельного шлейфа [1, с. 86].

Интерфейс SCSI используется как во внутренних устройствах, так и во внешних. Интересно отметить, что, по сути, контроллер SCSI позволяет не просто соединить устройства, а формирует своеобразную универсальную шину на системном уровне. Это позволяет устройствам производить обмен друг с другом, минуя центральный процессор. SCSI-интерфейс позволяет подключать одновременно до 15 устройств к одному контроллеру (Fast Wide SCSI, Wide Ultra SCSI, Wide Ultra2 SCSI, Ultra3 SCSI) внутреннего и внешнего исполнения. Каждое подключенное устройство получает свой номер.

Одно из них — хост-адаптер (Host Adapter) связывает шину SCSI с системной шиной компьютера, семь других свободны для периферии. К шине могут подключаться дисковые внутренние и внешние накопители, стримеры, сканеры и другое оборудование, применяемое не только для IBM PC [1, с. 88].

Каждое устройство, подключенное к шине, имеет свой идентификатор SCSI ID, который передается позиционным кодом по 8-битной шине данных (отсюда и ограничение на количество устройств на шине). Устройство (ID) может иметь до 8 подустройств со своими LUN (Logical Unit Number — логический номер устройства). Любое устройство может инициировать обмен с другим целевым устройством (Target). Режим обмена по SCSI-шине может быть асинхронным или более производительным — синхронным с согласованием скорости (Synchronous Negotiation), передача данных контролируются по паритету.

 

USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина, является промышленным стандартом расширения архитектуры PC, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Возможно подключение до 127 устройств [1, с. 108].

Спецификация USB была разработана в 1995 г., при этом основной задачей было создать высокоскоростной (до 12 Мбит/с) универсальный последовательный порт, способный подключать несколько устройств через концентраторы с активной инициализацией подключения, не требующей перезагрузки компьютера. Это требование удачно укладывается в концепцию Plug'n'Play, позволяя шине производить автоматическую настройку (не надо распределять номера прерываний).

USB обеспечивает обмен данными между хост-компьютером и множеством одновременно доступных периферийных устройств. Распределение пропускной способности шины между подключенными устройствами планируется хостом и реализуется им с помощью посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств [3, с. 183].

Устройства (Device) USB могут являться хабами, «функциями» или их комбинацией. Устройство USB должно иметь интерфейс USB, обеспечивающий полную поддержку протокола USB, выполнение стандартных операций (конфигурирование и сброс) и стандартное представление информации, описывающей устройство.

Хаб — ключевой элемент системы Plug-and-Play в архитектуре USB. Хаб является кабельным концентратором, точки подключения называются портами хаба. Каждый хаб преобразует одну точку подключения в их множество. Архитектура подразумевает возможность соединения нескольких хабов.

У каждого хаба имеется один восходящий порт (upstream port), предназначенный для подключения к хосту или хабу верхнего уровня. Остальные порты являются нисходящими (downstream ports) и предназначены для подключения функций или хабов нижнего уровня. Хаб может распознать подключение или отключение устройств к этим портам и управлять подачей питания на их сегменты. Каждый из этих портов индивидуально может быть разрешен или запрещен и сконфигурирован на полную или ограниченную скорость обмена. Хаб обеспечивает изоляцию сегментов с низкой скоростью от высокоскоростных [1, с. 125].

 «Функции» представляют собой устройства USB, способные передавать или принимать данные или управляющую информацию по шине. Типично «функции» представляют собой отдельные периферийные устройства с кабелем, подключаемым к порту хаба. Однако физически в одном корпусе может быть и несколько «функций» со встроенным хабом, обеспечивающим их подключение к одному порту. Эти комбинированные устройства для хоста являются хабами с постоянно подключенными устройствами-«функциями».

Каждая «функция» предоставляет  конфигурационную информацию, описывающую  его возможности и требования к ресурсам. Перед использованием «функция» должна быть сконфигурирована хостом — ей должна быть выделена полоса в канале и выбраны специфические  опции конфигурации.

Работой всей системы USB управляет хост-контроллер (host controller), являющийся программно-аппаратной подсистемой хост-компьютера.

Физическое соединение устройств USB осуществляется по топологии многоярусной звезды.

Во время подключения/отключения устройства шина USB производит пересчет активных устройств и назначение каждому логического номера. USB-порт, к тому же, способен запитывать подключаемое устройство, если оно не имеет своего блока питания. Таким образом, появляется возможность сократить размеры маломощных (до 2,5 Вт) USB-устройств. Для предотвращения перегрузки питания предложено всем концентраторам, которые самостоятельно включаются в электрическую сеть, запитывать подключаемые к ним устройства.

USB-кабель содержит всего 4 проводника: 2 — витая пара, питание 5 В и общий провод. Таким образом, устройства разделяют одну сигнальную линию. Для коррекции одиночных ошибок на линии используется циклический код CRC. Помимо общего канала шириной в 12 Мбит/с в USB имеется так называемый «подканал» шириной в 1,5 Мбит/с для медленных устройств, таких, как клавиатура, мышь, джойстик, перо и т. д. Это позволяет снизить стоимость медленных USB-портов в этих устройствах, поскольку более высокая скорость для таких устройств не нужна. Всего, благодаря концентраторам, USB способна объединить в одну сеть до 127 устройств одновременно. 

• Шина USB очень удобна для подключения внешних (переносных) устройств, но ее пропускная способность не превышает 1,5 Мбайт/с и разделяется между всеми устройствами шины. В настоящее время идет переход на шину USB-2.0, которая при небольшом удорожании обеспечивает пиковую скорость до 60 Мбайт/с (480 Мбит/с). Для совместимости с USB 1.1 обеспечивается способность работать в нескольких режимах. При подключении только высокоскоростных устройств шина работает в режиме USB 2.0, а если подключено устройство, не способное работать на такой скорости, шина снижает рабочую частоту до приемлемой данным устройством [6, с. 281].

 

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               1.4 Порты LPT и COM

Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера — отсюда и пошло его название LPT-порт (Line PrinTer — построчный принтер). Традиционный, он же стандартный, LPT-порт (так называемый SPP-nopm) ориентирован на вывод данных, хотя с некоторыми ограничениями позволяет и вводить данные. Существуют различные модификации LPT-порта — двунаправленный, ЕРР, ЕСР и другие, расширяющие его функциональные возможности, повышающие производительность и снижающие нагрузку на процессор. Поначалу они являлись фирменными решениями отдельных производителей, позднее был принят стандарт IEEE 1284 [4, с. 18].