Зовнішні інтерфейси персонального комп’ютера (порти LPT, COM; шини SCSI, USB)

Концепція інтерфейсу, його значення. Будова та робота послідовного комунікаційного порту, його застосування та функції BIOS для нього. Пристрій паралельного інтерфейсу, його роль та функції BIOS для нього. Поняття шин, їх класифікація та застосування.

інтерфейси

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

ВСЕукраїнський ЗАТІВНИЙ ФІНАНСОВО-ЕКОНОМІЧНИЙ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗОВАНОЇ ОБРОБКИ

з дисципліни «Інформатика»

1.Теоретична частина

1.1Про порти

1.1.1COM-порт

1.1.2 Використання СОМ-портів

1.1.3 Функції BIOS для СОМ-портів

1.1.4 Паралельний інтерфейс: LPT-порт

1.1.5 Функції BIOS для LPT-порту

1.1.6 Використання LPT-портів

1.2Поняття шин

1.2.1Шина USB

1.2.2 Функції USB-шини

1.2.3 SCSI-шина

Висновок

2. Практична частина

Список використаної літератури

Тлумачний словник за обчислювальними системами визначає поняття інтерфейс, як межу розділу двох систем, пристроїв або програм; елементи з'єднання та допоміжні схеми керування, що використовуються для з'єднання пристроїв. Також інтерфейси дозволяють підключати до персональних (і не лише) комп'ютерів різноманітні периферійні пристрої та їхні контролери. За способом передачі інформації інтерфейси поділяються на паралельні та послідовні. У першому випадку всі біти переданого слова (зазвичай байта)виставляються і передаються по відповідним, паралельно провідним проводам одночасно. У ПК (персональному комп'ютері) зазвичай використовується паралельний інтерфейс Centronics, який здійснюється LPT-портами. У послідовному інтерфейсі біти передаються один за одним, зазвичай по одній лінії. Цей інтерфейс у ПК забезпечують COM-порти відповідно до стандарту RS-232C. Інтерфейс RS-232C широко поширений у різних ПУ (периферійних пристроях) та терміналах. Широко використовується послідовний інтерфейс синхронної та асинхронної передачі даних.

До зовнішніх інтерфейсів крім портів належать шини. У сучасних комп'ютерах все більше значення набувають зовнішніх шин, які необхідні для підключення різних пристроїв: наприклад, зовнішніх жорстких дисків, CD-, DVD-пристроїв, сканерів, принтерів, цифрових камер та іншого.

Розглянемо послідовний інтерфейс СОМ-порт (Communication Port – комунікаційний порт), який з'явився у перших моделях ЕОМ (електронна обчислювальна машина). Він був реалізований на мікросхемі асинхронного приймача Intel 8250. Порт мав підтримку BIOS (Basic Input Output System, по-українськи БСВВ-базова система введення-виведення) BIOS-основне призначення програм цього пакету полягає в тому, щоб перевірити працездатність та склад комп'ютерної системи та забезпечити взаємодію з клавіатурою, монітором та дисками. Однак широко застосовувалася (і застосовується) взаємодія з портом на рівні регістрів. Тому у всіх сумісних для послідовного інтерфейсу комп'ютерах застосовують мікросхеми приймачів, сумісні з i8250. У таких комп'ютерах застосовувалася мікросхема КР580ВВ51 - аналог 18251. Однак ця мікросхема є універсальним синхронно-асинхронним приймачем (УСАПП або USART -Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Сумісності з ПК лише на рівні регістрів СОМ-порта такі комп'ютери немає. Добре, якщо у відповідних комп'ютерів є "чесний" драйвер BIOS,а не заглушка, що повертає стан модему "завжди готовий" і нічого не робить. Сумісність лише на рівні регістрів СОМ-порту вважається необхідною. Багато розробників комунікаційних пакетів пропонують роботу і через BIOS,проте на високих швидкостях це неефективно. Говорячи про СОМ-порт ПК, матимемо на увазі сумісність регістрової моделі з i8250 та реалізацію асинхронного інтерфейсу RS-232C.

1.1.2Використання СОМ-портів

СОМ-порти найчастіше застосовують:

1) дляпідключення маніпуляторів(миша). У цьому випадку порт використовується як послідовне введення, а живлення здійснюється від інтерфейсу. Миша з послідовним інтерфейсом - Serial Mouse може підключатися до будь-якого справного порту. Для узгодження роз'ємів порту та миші можливе застосування перехідника DB-9S-DB-25P або DB-25S-DB-9P. Кожна подія – переміщення миші або натискання-відпускання кнопки – кодується двійковою посилкою за інтерфейсом RS-232C. Використовується асинхронна передача.

2) длязв'язку двох комп'ютерів,віддалених один від одного на невелику відстань, використовують і безпосереднє з'єднання їх СОМ-портів нуль-модемним кабелем (рис. 2.8). Використання програм Norton Commander або Interink MS-DOS дозволяє обмінюватися файлами зі швидкістю до 115,2 Кбіт/с без застосування апаратних переривань.

3) дляпідключенняпринтерів і плотерівдо СОМ-порту потрібне застосування кабелю, який відповідає вибраному протоколу управління потоком.

4) СОМ-порт використовується для підключенняелектронних ключів (10) (Security Devices), які призначені для захисту від неліцензованого використання ПЗ (персональне забезпечення). Ці пристрої можуть бути як "прозорими", дозволяючи скористатися тим самим портом для підключення периферії, так і такими, що повністю займають порт

1.1.3Функції BIOS для СОМ-портів

Порти підтримуютьсясервісом BIOS INT 14h,який забезпечує такі функції:

1) О0h -ініціалізація(установка швидкості обміну та формату посилок, заданих регістромAL;заборона джерел переривань). На сигнали DTR і RTS не впливає (після апаратного скидання вони пасивні).

2) Olh -виведення символуз регіструAL(без апаратних переривань). Активуються сигнали DTR і RTS, і після звільнення регістраTHRв нього міститься символ, що виводиться. Якщо за заданий час регістр не звільняється, фіксується помилка тайм-ауту та функція завершується.

3) 02h-введення символу(без апаратних переривань). Активується лише сигнал DTR (RTS переходить у пасивний стан), і очікується готовність прийнятих даних, прийнятий символ міститься в регістрAL.Якщо за заданий час дані не отримані, функція завершується з помилкою тайм-ауту.

4) 03h-опитування станумодему та лінії (читання регістрів MSR та LSR). Цю гарантовано швидку функцію зазвичай викликають перед функціями введення/виведення, щоб уникнути ризику очікування тайм-ауту.

1.1.4Паралельний інтерфейс:LPT-порт

Розглянемо паралельний інтерфейс, представлений LPT-портом. Він був розроблений для підключення принтера.

Недоліки традиційного порту частково усувають нові видипортів:

а) двонаправлений порт 1 (Typel parallel port). Такий порт, крім стандартного режиму, може працювати в режимі введення або двонаправленому.

б) порт із прямим доступом до пам'яті (Type 3 DMA parallel port).

Цей тип був введений для підвищення пропускної здатності та розвантаження процесора під час виведення на принтер. Програмі, що працює з даним портом, вимагалося лише задати блок даних у пам'яті, що підлягають виведенню, і висновок за протоколом Cetronics проводився без процесора.

BIOS забезпечує підтримку LPT-порту, необхідну організації виведення по інтерфейсу Centronics.

Виявлені порти ініціалізуються, записом у регістр управління формується та знімається сигнал Initff, після чого записується значення 00h, що відповідає вихідному стану сигналів інтерфейсу.

Програмне переривання BIOS I NT 17h забезпечує наступні функції підтримки LPT-порту:

00h -виведення символуз регістру AL за протоколом Centronics. Дані розміщуються у вихідний регістр, і після готовності принтера формується строб.

01h -ініціалізаціяінтерфейсу та принтера.

02h -опитування станупринтера.

1. Найбільш поширеним застосуванням LPT-порту є підключення принтера. Практично всі принтери можуть працювати з портом у режимі SPP, але застосування розширених режимів дає додаткові переваги: ​​двонаправлений режим дає додаткові можливості для повідомлення стану та параметрів принтера; швидкісні режими (Fast Cetronics) підвищує продуктивність принтера (особливо лазерного), але можуть вимагати якіснішого кабелю. Найпростіший варіант кабелю підключення принтера-18-провідний з неперевитими проводами може використовуватися для роботи портув режимі SPP. Ідеальним варіантом є кабелі, в яких всі сигнальні лінії перевиті із загальними проводами і укладені в загальний екран.

2. Для зв'язку двох комп'ютерів за паралельним інтерфейсом використовуються різні кабелі. Найпростіший спосіб забезпечує режим напівбайтного обміну Nibble Mode, що працює на всіх портах.

3. Підключення сканера до LPT-порту ефективне, тільки якщо порт забезпечує хоча б двонаправлений режим. Оскільки переважно тут використовується введення.

4. Підключення зовнішніх накопичувачів (CD-ROM), адаптерів та інших симетричних пристроїв введення/виводу має загальну специфіку. Ці пристрої здатні працювати в будь-якому режимі (зазвичай, крім ECP), що забезпечує їх необмежене застосування на будь-яких ПК.

Під час виконання програми процесор постійно звертається до оперативної пам'яті. Він вибирає з неї команди програми та оброблювані дані, а також записує на згадку результати обробки. Для передачі цієї інформації процесор і оперативна пам'ять з'єднуються між собою пучком (джгутом) проводів. По кожному дроту джгута передається лише один біт інформації. Комплекс, що складається з пучка проводів та електронних схемЕлектронноїназивається схема, яка забезпечує контроль над правильністю передачі інформації по проводах. , називаєтьсясистемним інтерфейсом,системною шиноюабо простошиною. Число проводів у ній називається їїрозрядністю. Шина пов'язує між собою як процесор і ОП, практично всі пристрої комп'ютера - диски, клавіатура, дисплей - однак приймають і передають дані через шину.(рис.1)

Рис.1. Спрощена схема пристроюперсонального комп'ютера

Для цього в ній передбачені стандартні роз'єми, до яких підключаються ті чи інші пристрої комп'ютера. У сучасних комп'ютерах передбачено кілька спеціалізованих шин , які з'єднують один з одним ВП і процесор, процесор і дисплей. Така схема забезпечує підвищення потужності та ефективності роботи комп'ютера. А такі шини відрізняються одна від одної не тільки розрядністю, а й швидкістю обміну, яку називаютьпропускною здатністю. Від цих параметрів залежить тип і кількість пристроїв комп'ютера, які можуть бути приєднані до тієї чи іншої шини.

В області дротових комп'ютерних інтерфейсів все більшої популярності набирає шина USB, яку експерти характеризують не інакше як найуспішніший інтерфейс в історії ПК. Це найбільш універсальний, зручний та затребуваний інтерфейс, який використовують для підключення мишей, клавіатур, принтерів, жорстких дисків, DVD-приводів та іншої комп'ютерної периферії. Шина USB характеризується такими характеристиками:

1. Розширення периферії ПК, що легко реалізується.

2. Дешеве рішення, яке підтримує швидкість передачі до 12 Mбіт/с.

4. Доступність у ПК всіх змін та розмірів.

5. Створення нових класів пристроїв, які розширюють ПК.

Для кінцевого користувача шина USB приваблива:

1. Простотою кабельної системи та підключень.

2. Приховування деталей електричного підключення від кінцевого користувача.

3. Можливістю динамічного підключення та конфігурування ПУ.

Вже з'явилися модеми, клавіатури, сканери, динаміки та інші пристрої введення/виводу з підтримкою USB, а також моніторів з USB-адаптерами – вони відіграють роль концентраторів для підключення інших пристроїв.

2) УправлінняЕнергоспоживання також є функцією USB. Для пристроїв, що живляться від шини, потужність обмежена. Будь-який пристрій при підключенні не повинен споживати від шини струм, що перевищує 100 мА.

3) Хаб в USB виконує комутацію сигналів і видачу напруги живлення, а також відстежує стан підключених до нього пристроїв, повідомляючи хост про зміни. Хаб складається з двох частин – контролера (Hub Controller) та повторювача (Hub Repeater).

Вона розвивалася як універсальний інтерфейс для підключення до ПК не лише дискових накопичувачів, а й будь-яких інших пристроїв – магнітних стрічок, принтерів, сканерів. У SCSI команди передаються кільком пристроям те щоб їх виконання відбувалося не послідовно, а одночасно.

В організації ведеться журнал розрахунку прибуткового податку із зарплат співробітників у розрізі підрозділів. Види підрозділів представлені на рис. 1.1