Интерфейс как способ подключения физических устройств
В этой статье вы узнаете что такое интерфейс физических устройств. Познакомитесь с двумя видами интерфейсов: последовательным и параллельным. А также сможете узнать о некоторых примерах.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Двухпроводная схема передачи аналогового сигнала» или «Интерфейс USB».
В общем случае интерфейсом называется некоторый набор правил, методов и средств, с помощью которого осуществляется взаимодействие между элементами любой системы. Применительно к компьютерной технике различают интерфейс пользователя и так называемые физические интерфейсы устройств.
При помощи первого человек «общается с машиной», а вторые необходимы для того, чтобы различные компоненты ЭВМ (процессор, материнская плата, винчестер, оптический привод, платы расширения, периферийные устройства, т. д.) могли обмениваться между собой информацией.
Собственно говоря, если бы не существовало физических интерфейсов устройств, то ваш компьютер представлял бы собой ни что иное, как просто груду совершенно бесполезных (хотя и высокотехнологичных) «железок». В общем случае, интерфейсы используются не только вместе с компьютером, например с помощью интерфейса могут соединятся 2 измерительный прибора.
Рассмотрим самые типичные из них, однако для начала выясним, что же такое последовательный и параллельный интерфейсы и чем они принципиально отличаются друг от друга (кстати говоря, вне зависимости от конкретного стандарта).
Последовательный и параллельный интерфейсы
Если не вдаваться в технические тонкости, то разница между ними состоит в том, что последовательный интерфейс предполагает передачу отдельных битов информации друг за другом, а параллельный — нескольких одновременно.
Теоретически параллельные интерфейсы, при прочих равных условиях, должны быть быстрее последовательных, однако на практике оказывается, что это далеко не всегда так.
Примеры интерфейсов
- Интерфейс USB. Каждый, кто имеет более-менее современный компьютер, наверняка использует для подключения к нему различных устройств (флэшки, принтера, MP3-плейера, цифрового фотоаппарата и т.п.) последовательный интерфейс USB. Существует несколько его спецификаций, однако все они имеют несколько общих черт. Через USB можно подключать до 127 различных устройств одновременно, причем не отключая при этом компьютер (это называется – «возможность горячего подключения»). Основной плюс этого интерфейса – его универсальность, что и отражается в самом его названии: Universal Serial Bus.
- Интерфейс D-sub. Еще один из достаточно распространенных последовательных компьютерных интерфейсов – это D-sub. Справедливости ради, следует отметить, что в последние годы на практике он используется все реже, но, тем не менее, его поддерживают практически все материнские платы. D-sub можно использовать для самых различных целей (подключение периферии, соединение компьютеров между собой), однако он гораздо более медленный, чем USB. Чаще всего этот интерфейс используют при передаче данный по стандарту RS-232.
- Интерфейс I2C. Это даже не интерфейс, а шина. Достаточно специфический интерфейс используется в основном в технике компании Philips, которой в свое время он и был разработан.
- Интерфейс LPT. Компьютерный интерфейс LPT (Line Print Terminal) используется для того, чтобы с его помощью подключать принтеры или сканеры. Он является параллельным и вполне достаточен для трансляции относительно небольших объемов данных (до 1,2 Мбит/с). Нельзя сказать, что сейчас он применяется широко: большинство современных принтеров и МФУ используют более современный интерфейс USB.
- Интерфейсы IDE и SATA. Что касается взаимодействия тех устройств, которые находятся внутри системного блока современного персонального компьютера, то для рядового пользователя представляют наибольший интерес два интерфейса физических устройств: IDE и SATA. Оба они используются для подключения к материнской плате винчестера и оптического привода. При этом интерфейс IDE является параллельным, а SATA – последовательным, причем он обеспечивает большую скорость передачи данных. Правда, в большинстве случаев применения персонального компьютера это не чувствуется. Секрет этого очень прост: дело в том, что и винчестеры, и оптические приводы изначально могут отдать «в линию» не больше бит информации, чем могут получить с физического носителя.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже
Источник
Интерфейсы подключения, обзор.
ИНТЕРФЕЙС [interface] – это совокупность технических, программных средств и правил, обеспечивающих взаимодействие различных устройств, входящих в состав вычислительной системы.
Все интерфейсы можно разделить на две большие группы — последовательные и параллельные. В первую очередь были разработаны последовательные интерфейсы, наиболее удачным среди которых оказался RS-232, до настоящего времени являющийся неотъемлемой частью любого РС-совместимого компьютера в виде СОМ-порта. Параллельные интерфейсы были разработаны для работы с внешними устройствами, требующими высоких скоростей обмена. Однако совершенствование последовательных интерфейсов привело к тому, что они по целому ряду функциональных параметров превзошли параллельные, и в настоящее время для большинства внешних подключений применяются в основном именно последовательные интерфейсы.
Такая «спираль развития» способствовала в частности тому, что, несмотря на появление новых решений и новых технологий, последовательный интерфейс RS-232 со всеми своими недостатками уже более 30 лет присутствует во всех поколениях средств вычислительной техники. На примере RS-232 становится очевидным, что удачный выбор интерфейса обеспечивает беспроблемное соединение разрабатываемого РЭУ с другими приборами и использование его в течение многих лет. Уместно заметить, что по сегодняшним меркам RS-232 обладает рядом недостатков.
Интерфейс RS-232C был принят в 1969 г. и до сих пор активно используется для синхронной и асинхронной связи, при двухточечном и многоточечном соединении, в полудуплексном и дуплексном режимах обмена. Его отечественный аналог — стык С2. При передаче используются уровни сигналов 12 В. Скорость передачи данных составляет от 50 до 19 200 бит/с на расстояние до 15 м. Для управления подключенными устройствами можно использовать дополнительные линии порта RS-232 или специальные символы, добавляемые к передаваемым данным.
В результате дальнейшего развития RS-232 для высокоскоростной передачи данных (до 10 Мбит/с) на более далекие расстояния (до 1200 м) появились разработанный в 1975 г. интерфейс RS-423 для несимметричных цепей, а также RS-422 (позже RS-485) для симметричных цепей. Несимметричные цепи RS-423, так же как и RS-232, имеют низкую защищенность от синфазной помехи, хотя дифференциальный вход приемника 423 дает несколько лучший результат. Существенными преимуществами в этом плане обладают двухточечный интерфейс RS-422 и его магистральный аналог RS-485, получившие более широкое распространение. Большинство электрических характеристик стандартов RS-485 и RS-422 одинаковы и отличаются лишь режимами работы и количеством подключаемых приемников. RS-485 реализует двунаправленную полудуплексную передачу данных с 32 приемниками для шинных конфигураций, а RS-422 определяет двухсторонний однонаправленный драйвер с 10 приемниками. В этом смысле RS-485 является более универсальным и может работать в паре с RS-422. Конструктивно эти два интерфейса различаются тем, что в RS-422 и приемник и передатчик имеют свои витые пары, а в RS-485 приемник и передатчик делят одну витую пару.
Серьезную конкуренцию перечисленным выше последовательным интерфейсам составляет скоростной и достаточно неприхотливый интерфейс LVDS/LVDM (Low Voltage Differential Signalling — дифференциальные сигналы низкого напряжения), первоначально создававшийся для подключения LCD-матриц. Его применение позволяет достичь скорости передачи 400–600 Мбит/с по проводной линии связи. Используемый дифференциальный метод передачи токовыми посылками позволяет снизить влияние внешних помех и влияние самого интерфейса на внешние цепи, а также обуславливает низкое энергопотребление — около 1,2 мВт (для сравнения: RS-422 имеет рассеиваемую мощность порядка 90 мВт). При грамотном построении проводящей среды интерфейс позволяет достичь скоростей, превышающих 1 Гбит/с, имеет простую схему включения элементов.
Устранить недостатки последовательных интерфейсов была призвана разработка в 1990 г. компанией Apple шины FireWire (IEEE–1394) со скоростью передачи 400 Мбит/с, возможностью «горячего» подключения, питания подключаемых устройств от шины интерфейса, передачей данных как в синхронном, так и в асинхронном режиме с выделением для отдельного устройства гарантированной скорости передачи в пределах ресурса линии. Однако ко времени массового рапространения FireWire уже появилась шина USB, составившая ей серьезную конкуренцию.
Шина USB была разработана сравнительно недавно — в 1996 г. Она обеспечила разработчикам относительно дешевый, высокоскоростной (до 12 и до 400 Мбит/с для стандарта 2.0) и удобный в использовании интерфейс. Удобство заключается в возможности подключения устройства к работающему компьютеру, автоматическом распознавании их операционной системой, питании маломощных устройств с самой шины, большое количество (до 127) подключаемых устройств, а также простым и существенно более дешевым, чем для FireWire, соединительным кабелем. Для встраиваемых и бортовых систем интерфейс USB предоставляет идеальную конфигурацию герметичного хост-компьютера, к которому на единственный тонкий кабель, проведенный через гермоввод, подсоединяются многочисленные внешние устройства. Еще одним преимуществом шины USB является наличие практически во всех чипсетах РС-контроллеров (для этой цели уже разработан контроллер USB 2.0 — Intel ICH3), а также полной поддержкой этого стандарта в ОС, начиная с Windows 98.
Шина FireWire (стандарт IEEE-1394) также начинает получать поддержку в виде встроенных в чипсет контроллеров и операционных систем, начиная с Windows 2000, и вместе с USB они могут стать заменой последовательного интерфейса RS-232, параллельного Centronics, а заодно и внутренних шин РCI и IDE. Что касается систем с удаленными устройствами сбора данных и управления, то серьезную конкуренцию RS-422 и RS-485 составляет в настоящее время интерфейс CAN (Control Area Network), обладающий за счет изощренного логического протокола чрезвычайно высокой устойчивостью и надежностью, практически исключающей ошибки управления. Причем логическая сложность не беспокоит разработчика, поскольку протокол реализован в виде специальных микросхем «на все случаи жизни». Интерфейс имеет достаточно высокую производительность (до 1 Мбит/с), допускает использование любой физической среды передачи. Фактическая же скорость передачи по линии связи задается программно. Интерфейс CAN может иметь произвольное количество узлов подключения, простоту изменения состава сети, предоставляет возможность инициативной передачи сообщений любым ее узлом. При этом реализуется оригинальный способ доставки сообщений по назначению. Каждое сообщение снабжается не адресом, а идентификатором, определяющим содержание или назначение передаваемых данных. Каждый приемник анализирует идентификаторы и воспринимает сообщения, которые необходимы ему в данный момент. На один идентификатор могут реагировать несколько приемников. При этом система арбитража исключает потери информации и времени при конфликтах на шине. Протокол CAN обеспечивает общую вероятность необнаруженной ошибки — 4,7ґ10-11. Это достигается комплексным применением различных методов — поразрядный контроль, прямое заполнение битового потока, проверка пакета сообщений CRC-полиномом с Хемминговым интервалом d=6, контроль формы пакета сообщений, подтверждение правильного приема пакета данных.
В заключение хотелось бы обратить внимание на современные тенденции в разработке интерфейсов, которые с учетом современных темпов развития вычислительной техники становятся в ряд доминирующих. Речь идет о давно знакомом, но постоянно обновляющемся инфракрасном (ИК) интерфейсе, в настоящее время представленном стандартами IrDA SIR, IrDA HDLC, IrDA FIR, ASK IR, конкурирующем с ним и получающем все более широкое распространение радио- интерфейсе Bluetooth. Системном интерфейсе для малых компьютеров SCSI (Small Computer Systems Interface). А также цифровом интерфейсе музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digital Interface) и цифровом видеоинтерфейсе DVI (Digital Visuai Interface).
Источник
Интерфейс это способ подключения
Интерфе́йс (англ. interface — поверхность раздела; граница раздела; поверхность контакта; стык, область контакта, взаимодействия; средство осуществления взаимного воздействия, взаимосвязи ) — совокупность возможностей, способов и методов одновременного действия (в том числе посредством обмена информацией между ними) двух имеющих общее разграничение, то есть не связанных линейно, информационных систем,устройств или программ , определяемая их характеристиками, а также характеристиками соединения, сигналов обмена и т. п.
В информатике интерфейс рассматривается как общая граница двух отдельно существующих составных частей, посредством которой они обмениваются информацией в режиме одновременности. Этот обмен может быть, как двусторонним, так и односторонним.
USB -Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина. USB-порты являются своего рода стандартом для подключения внешних устройств, к которому стремятся все производители этих устройств. К портам USB подключаются: мыши, клавиатуры, принтеры, сканеры, модемы, кардридеры, флэш-накопители, фотоаппараты, сотовые телефоны, плееры, жёсткие диски, оптические дисководы и др.
IEEE 1394 — высокоскоростной последовательный порт для цифровых видеоустройств. Компания Apple продвигает стандарт IEEE 1394 под маркой FireWire, компания Sony – под маркой i.LINK. IEEE 1394 применяется для подключения видеокамер, цифровых фотоаппаратов и других мультимедийных устройств, а также принтеров, сканеров, внешних жестких дисков.
Low-Density 50-pin — подключение внутренних narrow устройств — HDD, CD- ROM, CD-R, MO, ZIP (как IDE, только на 50 контактов);
High-Density 68-pin — подключение внутренних wide устройств, в основном HDD.
DB-25 25 — подключение внешних медленных устройств, в основном сканеров, IOmega Zip Plus. наиболее распространен на Mac. (как у модема);
Low-Density 50-pin — или Centronics 50-pin. внешнее подключение сканеров, стримеров. обычно SCSI-1;
High-Density 50-pin — или Micro DB50, Mini DB50. Стандартный внешний narrow разъем;
High-Density 68-pin — или Micro DB68, Mini DB68. Стандартный внешний wide разъем;
High-Density 68-pin — или Micro Centronics. по некоторым источникам применяется для внешнего подключения SCSI устройств.
Источник
