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

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Информатика»

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

Уфа – 2009

Содержание

Введение

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

   1.1 LPT порт

   1.2  COM порт

   1.3  SCSI шина

   1.4  USB шина

2.Практическая часть (вариант №13)

   2.1  Выбор ППП

   2.2  Условие задачи

   2.3  Описание алгоритма решения задачи

Список использованной литературы

     Введение

     Трудно представить современную жизнь без цифровых технологий. Благодаря созданию мощных процессоров стало возможным использовать такие, уже привычные вещи, как компьютер, телефон, карманные записные книжки, ноутбуки и т.д.

      Но опираться на мощность самого процессора уже не стоит. На сегодняшний день это уже не основной показатель эффективности. Для портативных устройств главным сегодня является также и время автономной работы при оптимальных размерах самого устройства и конечно же веса элемента питания. Эти параметры в основном зависят от памяти, которая определяет объем сохраненного материала, и, продолжительность работы без подзарядки аккумуляторов. Это такие, как внешние считыватели, которые подключаются через USB, LPT, и FireWire, порты LPT, COM, шины SCSI,  IrDA, Bluetooth интерфейсы. Их главным отличием и преимуществом является скорость.

       В данной контрольной работе рассматриваются и детально описываются внешние интерфейсы ПК, такие как USB, LPT, и FireWire, порты LPT, COM, шины SCSI,  IrDA и  Bluetooth, их преимущества и недостатки. А также мы узнаем какой из них наиболее оперативный.

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

     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.

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

          1.1. LPT порт

Исторически параллельный интерфейс был введен в персональный компьютер (ПК) для подключения принтера (отсюда и аббревиатура LPT – Line printer – построчный принтер). Однако впоследствии параллельный интерфейс стал использоваться для подключения других периферийных устройств – сканеров, дисководов типа Zip и ряда других устройств. Базовая разновидность порта позволяет передавать данные только в одном направлении (от ПК к ПУ), однако позднее был разработан ряд стандартов двунаправленной передачи данных. Впервые LPT порт появился в модели IBM PC XT (1984). 

       Существовало несколько вариантов стандарта LPT. Самый первый, SPP (Standard Parallel Port), отличался тем, что мог передавать данные только в одну сторону (к принтеру). Это касается только данных — в стандарте SPP предусмотрен еще ряд вспомогательных линий, по которым сигналы можно передавать и туда и обратно. Всего в разъеме LPT — 25 контактов, причем, чтобы не перепутать его с аналогичным СОМ (они используют одинаковые типы разъемов — DB), со стороны ПК устанавливается гнездовая часть разъема LPT («мама»), а на кабеле — штыревая («папа»). Аналогичный СОМ имеет обратную конфигурацию.

        Далее возник стандарт BPP (Bi-directional Parallel Port), обеспечивавший полностью двусторонний обмен со скоростью до 150 Кбайт/с, и его «продвинутые» варианты — EPP (Enhanced Parallel Port) и ECP (Extended Capabilities Port), обеспечивающие скорость не менее 2 Мбайт/с, что зафиксировано в стандарте IEEE 1284 (1994 г.). В нем, в частности, оговаривается и всем известный 26-контактный разъем Centronix, который устанавливается со стороны принтера. Для миниатюрных устройств предусмотрен разъем третьего типа — меньшего размера, чем Centronix.

        Через LPT можно передавать данные между компьютерами, причем гораздо быстрее, чем через COM — до 16 Мбайт/c. Единственное ограничение — небольшое расстояние: не более 2–3 м для стандартных по качеству изготовления кабелей.

         Одно время, кроме принтеров, к LPT модно было подключать сканеры, внешние диски и даже цифровые камеры (собственно, протокол ECP и создавался для подобных целей), однако появление USB свело на нет подобное использование.

1.2 COM порт

Последовательный порт (СОМ), в основном, используется для подключения мыши, модема, соединения двух компьютеров. Термин последовательный означает, что передача данных осуществляется по одиночному проводнику, а биты при этом передаются последовательно, один за другим. До настоящего времени для последовательной связи IBM PC-совместимых компьютеров используются адаптеры с интерфейсом RS-232С (новое название EIA-232D). В современном IBM PC-совместимом компьютере может использоваться до четырех последовательных портов (COM1, COM2, COM3 и COM4). Основой последовательного адаптера является микросхема UART . Обычно используется микросхема UART 16550A. Она имеет 16-символьный буфер на прием и на передачу и, кроме того, может использовать несколько каналов прямого доступа в память DMA. При передаче микросхема UART преобразует параллельный код в последовательный и передает его побитно в линию, обрамляя исходную последовательность битами старта, останова и контроля. При приеме данных UART преобразует последовательный код в параллельный (разумеется, опуская служебные символы). Непременным условием правильной передачи (приема) является одинаковая скорость работы приемного и передающего UART, что обеспечивается стабильной частотой кварцевого резонатора. Основное преимущество последовательной передачи - возможность пересылки данных на большие расстояния, как правило, не менее 30 метров.

Развитие интерфейсов СОМ и LPT было реализовано соответственно стандартами RS-422/485 и IEEE-1284 (ЕСР/ЕРР), обеспечившими значительное увеличение скорости передачи до 10 и 24 Мбит/с. Стандарт IEEE-1284 также позволил реализовать упаковку-распаковку данных по широко используемому алгоритму RLE на "лету" непосредственно в процессе их передачи, что дополнительно повысило скорость передачи. Однако и эти стандарты не решали вопроса увеличения общего количества подключаемых к компьютеру  устройств, поскольку к  каждому из  портов можно было подключить только одно устройство [Л1, с. 101].

     1.3 SCSI шина

     SCSI (Small Computer System Interface) - интерфейс системного уровня, стандартизованый ANSI, в отличие от интерфейсных портов (COM, LPT, IR, MIDI), 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 (из-за того, что SCSI-интерфейс используют параллельную передачу), SCSI-интерфейс не является встроенным стандартным устройством (поэтому нужно или выбирать системную плату с таким встроенным интерфейсом, или приобретать РСI-карту интерфейса) ,а также  более сложное выставление номера SCSI-устройства [Л2, с. 127-128].

Спецификации SCSI

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 поддерживают очереди – могут принимать цепочки до 256 команд и выполнять их в предварительно оптимизированном порядке автономно. Устройства на одной SCSI-шине могут обмениваться данными без участия CPU. ANSI-стандарт разработан в Марте 1990 года.

Дополнительные расширения спецификации SCSI-2:

  - Fast - удвоение скорости синхронной передачи (частота шины 10МГц).

  - Ultra – сверхскоростной интерфейс (частота шины 20МГц).

  - Wide – увеличение разрядности до 16-ти бит, реже 32-х бит.

К шине могут подключаться:

  - дисковые внутренние и внешние накопители (CD-ROM, винчестеры, сменные винчестеры, магнитооптические диски и др.);

  - стримеры;

  - сканеры;

  - фото- и видеокамеры;

  - другое оборудование, применяемое не только для IBM PC.

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

    - синхронным с согласованием скорости (Synchronous Negotiation), где передача данных контролируется по паритету.

1.4 USB шина

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. [Л3, 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. [Л4, c.134]

Стандарт USB определяет электрические и механические спецификации шины. Информационные сигналы и питающее напряжение 5В. передаются по четырехпроходному кабелю.