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)» 
 
 
 

Исполнитель: 

Специальность БУ 
 
№ зачетной книжки 
Руководитель: 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж 2009г. 
 
Оглавление

1. Введение……………………………………………………………………….3
2. Теоретическая часть
1. Введение.………………………………………………………………....4
2. Общая характеристика внешних интерфейсов…………………….…..5
3. Шины SCSI и USB…………………………………………………….....8
4. Порты LTP и COM………...……………………………….…………...11
5. Заключение…………..……………………………………………....….13
3. Практическая часть
1. Общая характеристика задачи.……………………………..………….…..14
2. Описание алгоритма решения задачи………………………………..........17
4. Список использованной литературы……...…………………………….…..23

 

Введение.

Тема: «Внешние интерфейсы ПК (порты LPT, COM, шины SCSI, USB)» очень актуальна на сегодняшний день, т.к. современная жизнь уже не мыслима без цифровых технологий.

Цель курсовой работы – изучить внешние интерфейсы 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.

Для выполнения и оформления данной курсовой работы была использована операционная система (ОС) Microsoft Windows XP Professional (версия 2003 года) с помощью пакета прикладных программ Microsoft Office: табличного процессора MS Excel и текстового редактора MS Word на ПК.  К

Краткие характеристики ПК: данная работа была выполнена на персональном компьютере Intel Celeron III с тактовой частотой процессора 1700 МГц, оперативной памятью 512 Мб и видеокартой GeForce 4 MX 440.

 

Теоретическая часть.

1.1. Введение.

Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс как границу раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств. Мы же поговорим о внешних интерфейсах, позволяющих подключать к ПК 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 в соответствии со стандартом RS-232C. 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.

 

1.2. Общая характеристика внешних интерфейсов.

В настоящее время компьютеры могут иметь множество внешних интерфейсов. Наиболее распространены следующие1:

• системная шина (магистраль) ISA

ISA (Industry Standard Architecture – стандарт промышленной архитектуры) - это устаревшая шина для подключения внешних устройств, с пропускной способностью 5.3Mb/s при частоте шины 8MHz, интерфейс ISA позволяет адресовать до 16Mb памяти. Но она до сих пор пользуется большой популярностью среди пользователей компьютеров класса 486 и Pentium;

• шина PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect – соединитель периферийных компонентов) – современная высокоскоростная шина для подсоединения внешних (периферийных) устройств со скоростью обмена до 500 Мбайт/с, а модификация PCI-Х имеет скорость 1 Гбайт/с;

• шина AGP

AGP (Advanced Graphic Port – улучшенный графический порт) – шина и разъём для подключения видеокарт со скоростью обмена от 256 Мбайт/с до 1,06 Гбайт/с; скорость обмена 256 Мбайт/с считается условной единицей измерения для видеокарт типа AGP, поэтому скорость 528 Мбайт/с принято обозначать AGP2х, а 1,06 Гбайт/с – AGP4х;

• шина PC Cards (старое название PCMCIA) — обычно только в ноутбуках

Интерфейс PC Card является универсальным для внешних устройств, подключаемых к компьютеру (как правило - портативному). Через шину PC Card подсоединяют модемы, модули памяти, контроллеры различного типа и прочие компоненты. Тактовая частота этой шины 33 МГц;

• шина SCSI

SCSI  (Small   Computer   System   Interface –  интерфейс  малых

вычислительных систем) – шина, которая предназначена для подключения высокопроизводительных дисковых устройств; скорость обмена данными до 320 Мбайт/с;

• последовательная шина USB (Universal Serial Bus)

USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) соответствует современному унифицированному стандарту на шину и разъём. К шине USB можно подключить до 127 внешних устройств одновременно. Скорость обмена данными до 12 Мбит/с, а у последней модификации шины USB 2.0 – до 60 Мбит/с;

• 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)2.

Кроме этих внешних интерфейсов, компьютеры могут иметь разъемы для подключения внешнего монитора, клавиатуры, мыши. Некоторые компьютеры имеют встроенные модемы и сетевые адаптеры, тогда они располагают, соответственно, телефонным и сетевым внешними интерфейсами [6, с. 638-639].

Подключение стандартных внешних устройств обычно не вызывает

никаких проблем: надо только присоединить устройство к компьютеру соответствующим стандартным кабелем и (возможно) установить на компьютер программный драйвер. Знать особенности внешних интерфейсов пользователю в данном случае не обязательно. В случае инфракрасного порта не нужен даже кабель.3

Гораздо сложнее ситуация, когда к компьютеру требуется присоединить нестандартное внешнее устройство. В этом случае необходимо доскональное знание особенностей используемых интерфейсов и умение эффективно с ними работать.

Чаще всего для подключения нестандартных внешних устройств используются системная магистраль ISA, параллельный порт Centronics (LPT) и последовательный порт RS-232C (COM).

        Далее более  подробно будут рассмотрены шины SCSI и USB, а также порты LPT и СОМ.

 

1.3. Шины SCSI и USB.

Для подключения устройств внешней памяти в серверах и производительных рабочих станциях широко используется шина SCSI, которая обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и позволяет подключить большое число устройств (7-15) в зависимости от реализации. Также её преимуществами являются большая длина кабеля (3-12м), позволяющая подключать внешние устройства, и обмен с памятью в режиме DMА (это режим, используемый для работы с аудио- и видеоданными, когда необходима гарантированная пропускная способность, которая позволяет проигрывать видео и аудио без выпадения кадров или аудиосекторов, а также не терять кадры при видеозахвате). Но у шины SCSI есть и свои 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) и, наконец, последний недостаток – более сложное выставление номера SCSI-устройства.

Интерфейс SCSI обеспечил возможность передачи команд нескольким устройствам так, чтобы выполнение команд происходило не последовательно, а одновременно. В процессе развития разработаны семейства интерфейсов SCSI-2, SCSI-3 с различными спецификациями.4

Первоначальный интерфейс SCSI был разработан в 1970г. К шине можно подключить до 8 устройств, включая основной контроллер SCSI. Контроллер SCSI имеет собственную BIOS(программа, базовая система ввода-вывода, записанная в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) контроллера SCSI.), которая управляет шиной SCSI,   освобождая   центральный   процессор.  Шина  SCSI –  8-разрядная, тактовая частота – 5 МГц,  имеет  восемь  линий данных,  линию чётности, девять управляющих линий. Максимальная скорость передачи данных не превышает 5 Мбайт/с. Интерфейс SCSI имеет большую чувствительность к качеству изготовления кабелей.

Интерфейс SCSI-2 (Fast SCSI) – это развитие стандарта, в котором тактовая частота и скорость передачи данных увеличены в два раза. Добавлены и стандартизированы команды доступа к периферийным устройствам. В стандарт SCSI-2 добавлена спецификация Wide (широкая), в которой количество информационных линий увеличено до 24. К шине можно подключать как 8-разрядные, так и 16-разрядные устройства.

В модификации SCSI-3 (Ultra SCSI) тактовая частота 20 МГц. Добавлены команды для некоторых графических устройств. Ultra Wide SCSI обеспечивает 16-разрядную передачу данных со скоростью до 40 Мбайт/с. Существует Wide спецификация этого стандарта, по которой поддерживается до 15 устройств.5

Одним из последних нововведений в архитектурах материнских плат является последовательная шина USB (Universal Serial Bus). В USB реализована возможность подключения большого количества периферийных устройств к компьютеру. При этом устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). При подключении устройств к USB не нужно устанавливать платы в разъемы системной платы и реконфигурировать систему, кроме того, экономно используются такие важные системные ресурсы, как IRQ (запросы прерывания). При подключении периферийного оборудования к персональным компьютерам, оснащенным шиной USB, его настройка происходит автоматически, сразу после физического подключения, без перезагрузки или установки.

Пропускная способность шины USB версии 1.0 относительно не велика  и  составляет до  12 Мбит/с, что  эквивалентно 1,5 Мбайт/с,  но для

таких устройств, как клавиатура,  мышь, модем, джойстик и др., этого достаточно. В реализации обычно имеется один двухканальный USB контроллер. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Проблема низкой пропускной способности снимается с внедрением спецификации интерфейса USB 2.0, чья пиковая производительность достигает 480 Мбит/с. Такого значения вполне хватает для типичных USB-устройств: принтеров, офисных сканеров, цифровых фотокамер, джойстиков и прочих. Но все же для внешних накопителей, сканеров высокого класса, цифровых видеокамер требуется более скоростной интерфейс: IEEE 1394 или SCSI.6

Как и всякая шина, USB содержит линии питания, так что, например, для внешнего USB-модема отдельного блока питания не нужно. Спецификацию USB, реализующую архитектуру "ведущий-ведомый", поддерживают в своих разработках фирмы IBM, DEC, Compaq, Intel и др. Шина USB позволяет одновременно подключать до 127 устройств к одному порту (устройства подключаются последовательно друг к другу) непосредственно в процессе работы компьютера без выключения питания. Для совместимости с USB 1.0 спецификация USB 2.0 обеспечивает работу в нескольких режимах, в том числе она способна поддерживать передачу данных на максимальной для подключенного устройства скорости, если оно не способно работать при скорости передачи в 480 Мбит/с.

 

1.4 Порты LTP и COM

Стандартными средствами для подключения большинства внешних устройств в течение десятков лет являлись и являются последовательный (СОМ) и параллельный (LPT) порты со скоростью передачи соответственно 0,148 и 1,2 Мбит/с. Последовательная и параллельная передача данных хотя и служат одной цели, обмену данными и связи между периферией  и модулем обработки данных (материнской платой), но используют различные методы и принципы обмена информацией.7 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 (Personal Computer – персональный компьютер) - 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 (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) - универсальный асинхронный приемопередатчик). 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.