Lpt com usb это последовательные интерфейсы
После́довательный порт, англ. serial port (а также серийный порт или COM-порт [1] , англ. communications port ) — двунаправленный последовательный интерфейс.
Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от параллельного порта). Хотя некоторые другие интерфейсы компьютера — такие как Ethernet, FireWire и USB — также используют последовательный способ обмена, название «последовательный порт» закрепилось за портом, имеющим стандарт RS-232C.
Особенностью данного порта по сравнению с другими "последовательными" технологиями является факт отсутствия каких-либо временных требований между 2 байтами. Временные требования есть только между битами одного байта (включая старт, стоп и четность), величина, обратная временной паузе между битами одного байта, называется baud rate - скорость передачи. Также в этой технологии отсутствует понятие "пакет".
Другие "последовательные" технологии, такие, как X.25, USB или Ethernet, имеют понятие "пакет", и накладывают жесткие временные требования между всеми битами одного пакета.
По этой причине в терминологии Cisco IOS данный порт назывался async - в отличие от синхронных serial, т.е. X.25. По этой же причине модуль Windows, реализующий PPP поверх данного порта, называется AsyncMac.sys (в стандарте PPP отдельно описана реализация PPP, использующего понятие "пакет", над последовательным портом, этого понятия не имеющим).
Некоторые протоколы связи с индустриальным оборудованием налагают жесткие временные требования между байтами последовательного порта. Такие протоколы крайне сложны в реализации в многозадачных ОС со слабой поддержкой реального времени, такой, как Windows, и потому зачастую требуют MS-DOS и устаревшего ПО почти 20-летней давности на управляющем компьютере.
Нуль-модемный кабель
В некоторых случаях возможно применение упрощённого варианта кабеля, в котором задействуются только контакты 2, 3 и 5.
Программный доступ к СОМ-порту
COM-порты в операционной системе Unix (Linux) — это файлы символьных устройств. Обычно эти файлы располагаются в каталоге /dev и называются
- ttyS0, ttyS1, ttyS2 и т. д. в Linux
- ttyd0, ttyd1, ttyd2 и т. д. (или ttyu0, ttyu1, ttyu2 и т. д. начиная с версии 8.0) в FreeBSD
- ttya, ttyb, ttyc и т. д. в Solaris
- ttyf1, ttyf2, ttyf3 и т. д. в IRIX
- tty1p0, tty2p0, tty3p0 и т. д. в HP-UX
- tty01, tty02, tty03 и т. д. в Digital Unix
- ser1, ser2, ser3 и т. д. в QNX
Для программного доступа к СОМ-порту необходимо открыть на чтение/запись соответствующий файл и сделать вызовы специальных функций tcgetattr (для того, чтобы узнать текущие настройки) и tcsetattr (чтобы установить новые настройки). Также может потребоваться сделать вызовы ioctl с определенными параметрами. После этого при записи в файл данные будут отправляться через порт, а при чтении программа будет получать уже принятые данные из буфера СОМ-порта.
Устройства с именами "ttyxx" используются как серверные, т.е. приложение, открывшее данное устройство, обычно ожидает входящего звонка от модема. Классическим таким приложением, используемым по умолчанию, является getty, которая ожидает входящего звонка, далее настраивает COM-порт в соответствии с файлами конфигурации, выводит туда "login:", принимает имя пользователя и запускает как потомка команду "login ИмяПользователя", со стандартным вводом и выводом, перенаправленными в COM-порт. Эта команда в свою очередь запрашивает и проверяет пароль, и в случае успеха запускает (не как потомка, а вместо себя вызовом execve в том же процессе) default user shell, прописанный в файле /etc/passwd.
Эта технология исторически возникла в 1970ые годы, когда под ОС UNIX использовались компьютеры вроде PDP-11 (в СССР серия называлась СМ ЭВМ) или VAX, позволяющие подключение многих терминалов для работы многих пользователей. Терминалы - а значит, и весь интерфейс пользователя - при этом подключались через сериальные порты, с возможностью подключения вместо терминала модема и дальнейшего дозвона на компьютер по телефону. До сих пор в UNIX-подобных ОС существует терминальный стек, и обычно 3 реализации терминалов - сериальный порт, консоль текстового режима экрана+клавиатура, и "обратная петля" в один из открытых файлов управляющего приложения (так реализованы telnetd, sshd и xterm).
Клиентские устройства сериального порта, предназначенные для совершения звонков вовне, в многих UNIX (не во всех) называются cuaxx.
Так как сериальный порт в UNIX доступен только через терминальный стек, он может быть управляющим терминалом для процессов и групп (посылать SIGHUP при разрыве связи от модема и SIGINT при нажатии Ctrl-C), на уровне ядра поддерживать редактирование последней введенной строки клавишами стрелочек, и т.д. Для отключения этой возможности с целью превращения устройства в "трубу" для потока байт необходимы вызовы ioctl.
См. также
Общая характеристика внешних интерфейсов. Роль внешних шин в архитектуре современных персональных компьютеров. Назначение последовательного и параллельного портов. Использование системной магистрали ISA для подключения нестандартных внешних устройств.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 11.11.2017 |
Размер файла | 697,0 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
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)»
Содержание
1. Теоретическая часть
1.1 Общая характеристика внешних интерфейсов
1.2 Шины SCSI и USB
1.3 Порты LTP и COM
2. Практическая часть
2.1 Общая характеристика задачи
2.2 Описание алгоритма решения задачи
Список использованной литературы
Устройства сбора и обработки информации, подключаемые к персональным компьютерам (ПК), постоянно развиваются и усложняются вслед за ростом возможностей компьютеров, системного и прикладного программного обеспечения. При этом речь идет не только о развитии функциональной части этих устройств. Рост требований ко всему устройству вызывает рост требований и к интерфейсу. Наблюдая за изменениями интерфейсной части, обеспечивающей связь устройства с компьютером, мы также видим лавинообразное нарастание сложности.
Внутимашинный системный интерфейс - система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой [4, с. 135].
Внешние интерфейсы - средства сопряжения с внешними по отношению к компьютеру в целом устройствами [5, с. 58].
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. 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.
1. Теоретическая часть
Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс (interface) 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.
1.1 Общая характеристика внешних интерфейсов
В настоящее время компьютеры могут иметь множество внешних интерфейсов. Наиболее распространены следующие:
· 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;
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;
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;
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).
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.
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.
1.2 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 DMАDMА - 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 [1, с. 127-128].
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 [2, с. 101].
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 [7, с. 66-67].
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 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. интерфейс шина компьютер порт
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.
1.3 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 [2, с. 102].
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.
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 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 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.
Через параллельный порт (LPT) обычно осуществляется подсоединение принтера, сканера. В параллельных портах для одновременной передачи байта информации используется восемь линий. Этот интерфейс отличается высоким быстродействием, поэтому он часто применяется для подключения к компьютеру принтера, а также для соединения компьютеров (так как при этом скорость передачи данных значительно выше, чем при соединении через последовательные порты). Существенным недостатком параллельного порта является то, что соединительные провода не могут быть слишком длинными. При большой длине соединительного кабеля в него приходится вводить промежуточные усилители сигналов, так как в противном случае возникает много помех. Персональный компьютер работает максимум с тремя параллельными портами (LPT1, LPT2 и LPT3). Подсоединение кабеля к адаптеру параллельного интерфейса производится через 25-контактный разъем типа DB-Shell (DB-25), а со стороны принтера используется специальный 36-контактный разъем типа Centronics. Так как частота передаваемых сигналов может достигать десятков кГц, длина кабелей < трех 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 [2, с. 101].
Проблема усложнения интерфейсной части внешних устройств во многом определяется переходом с операционной системы (ОС) типа CPM или MS-DOS на OC типа Windows или Linux. Современные ОС обеспечивают программисту и пользователю возможность адекватной работы с сетевыми ресурсами, мощные графические средства, безопасность многозадачного подхода к программированию. Но за эти и другие ставшие привычными удобства приходится расплачиваться утратой способности пользовательской программы обрабатывать сигналы в реальном времени. Даже на уровне драйвера ядра такие возможности сильно ограничены, не говоря уже о неоправданном возрастании сложности, а значит и стоимости программирования при перенесении функциональности прикладной задачи на уровень ядра ОС.
Эти обстоятельства привели к тому, что любое современное внешнее устройство, предназначенное для связи с реальным миром, в интерфейсной части содержит средства обработки и буферизации данных. Часто в качестве такого средства выступает цифровой сигнальный процессор (DSP), как дешевая реализация мощного вычислителя со встроенными интерфейсными средствами.
Еще одна важная причина усложнения интерфейсной части внешних устройств заключается в том, что конкурентоспособность изделия в огромной степени зависит от удобства его применения конечным потребителем. Последнее десятилетие в развитии методов подключения устройств к компьютерам наблюдается четкая тенденция к упрощению действий пользователя, необходимых для аппаратного и программного встраивания той или иной «периферии» в вычислительную систему. Сегодня кажется совершенно естественным, что при наращивании функциональности компьютера новой аппаратурой не требуются разборка его корпуса, выключение питания, перезагрузка ОС.
2. Практическая часть
2.1 Общая характеристика задачи
В организации ведётся журнал расчёта подоходного налога с зарплат сотрудников в разрезе подразделений. Виды подразделений представлены на рисунке 1.
Понятие интерфейса, его значение. Строение и работа последовательного коммуникационного порта, его применение и функции BIOS для него. Устройство параллельного интерфейса, его роль и функции BIOS для него. Понятие шин, их классификация и применение.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 01.03.2009 |
Размер файла | 54,0 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Информатика»
на тему «Внешние интерфейсы персонального компьютера (порты LPT,COM; шины SCSI,USB)»
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 О портах
1.1.1 COM-порт
1.1.2 Использование СОМ-портов
1.1.3 Функции BIOS для СОМ-портов
1.1.4 Параллельный интерфейс: LPT-порт
1.1.5Функции BIOS для LPT-порта
1.1.6 Использование LPT-портов
1.2 Понятие шин
1.2.1 Шина USB
1.2.2 Функции USB-шины
1.2.3 SCSI-шина
Заключение
2. Практическая частьСписок использованной литературы
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. Также интерфейсы позволяют подключать к персональным (и не только) компьютерам разнообразные периферийные устройства и их контроллеры. По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В первом случае все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим, параллельно идущим проводам одновременно. В ПК (персональном компьютере) традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, который осуществляется LPT-портами. В последовательном же интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной линии. Этот интерфейс в ПК обеспечивают COM-порты в соответствии со стандартом RS-232C. Интерфейс RS-232C широко распространен в различных ПУ (периферийных устройствах) и терминалах. Широко используется последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных.
К внешним интерфейсам кроме портов относятся шины. В современных компьютерах все большее значение приобретают внешние шины, которые необходимы для подключения различных устройств: например, внешних жестких дисков, CD-, DVD-устройств, сканеров, принтеров, цифровых камер и прочего.
1. Теоретическая часть
1.1 О портах
1.1.1 СОМ-порт
Рассмотрим последовательный интерфейс СОМ-порт (Communication Port - коммуникационный порт), который появился в первых моделях ЭВМ (электронная вычислительная машина). Он был реализован на микросхеме асинхронного приемопередатчика Intel 8250. Порт имел поддержку BIOS (Basic Input Output System, по-русски БСВВ-базовая система ввода-вывода) BIOS-основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить работоспособность и состав компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором и дисками. , однако широко применялось (и применяется) взаимодействие с портом на уровне регистров. Поэтому во всех совместимых для последовательного интерфейса компьютерах применяют микросхемы приемопередатчиков, совместимые с i8250. В таких компьютерах применялась микросхема КР580ВВ51 - аналог 18251. Однако эта микросхема является универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком (УСАПП или USART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Совместимости с ПК на уровне регистров СОМ-порта такие компьютеры не имеют. Хорошо, если у соответствующих компьютеров имеется "честный" драйвер BIOS, а не заглушка, возвращающая состояние модема "всегда готов" и ничего не делающая. Совместимость на уровне регистров СОМ-порта считается необходимой. Многие разработчики коммуникационных пакетов предлагают работу и через BIOS, однако на высоких скоростях это неэффективно. Говоря о СОМ-порте ПК, будем подразумевать совместимость регистровой модели с i8250 и реализацию асинхронного интерфейса RS-232C.
1.1.2 Использование СОМ-портов
СОМ-порты чаще всего применяют:
1) для подключения манипуляторов (мышь). В этом случае порт используется в режиме последовательного ввода, а питание производится от интерфейса. Мышь с последовательным интерфейсом - Serial Mouse -может подключаться к любому исправному порту. Для согласования разъемов порта и мыши возможно применение переходника DB-9S-DB-25P или DB-25S-DB-9P. Каждое событие - перемещение мыши или нажатие-отпускание кнопки - кодируется двоичной посылкой по интерфейсу RS-232C. Применяется асинхронная передача.
2) для связи двух компьютеров, удаленных друг от друга на небольшое расстояние, используют и непосредственное соединение их СОМ-портов нуль-модемным кабелем (рис. 2.8). Использование программ типа Norton Commander или Interink MS-DOS позволяет обмениваться файлами со скоростью до 115,2 Кбит/с без применения аппаратных прерываний.
3) для подключения принтеров и плоттеров к СОМ-порту требуется применение кабеля, который соответствует выбранному протоколу управления потоком.
4) СОМ-порт используется для подключения электронных ключей (Security Devices), которые предназначены для защиты от нелицензированного использования ПО (персональное обеспечение). Эти устройства могут быть как "прозрачными", позволяя воспользоваться тем же портом для подключения периферии, так и полностью занимающими порт
1.1.3 Функции BIOS для СОМ-портов
В процессе начального тестирования BIOS проверяет наличие последовательных портов по стандартным адресам и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки BIOS Data Area 0:0400, 0402, 0404, 0406. Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами СОМ 1-COM4. Нулевое значение адреса является признаком отсутствия порта с данным номером. Обнаруженные порты инициализируются на скорость обмена 2400 бит/с.
Порты поддерживаются сервисом BIOS INT 14h, который обеспечивает следующие функции:
1) О0h - инициализация (установка скорости обмена и формата посылок, заданных регистром AL; запрет источников прерываний). На сигналы DTR и RTS влияния не оказывает (после аппаратного сброса они пассивны).
2) Olh - вывод символа из регистра AL (без аппаратных прерываний). Активируются сигналы DTR и RTS, и после освобождения регистра THR в него помещается выводимый символ. Если за заданное время регистр не освобождается, фиксируется ошибка тайм-аута и функция завершается.
3) 02h - ввод символа (без аппаратных прерываний). Активируется только сигнал DTR (RTS переходит в пассивное состояние), и ожидается готовность принятых данных, принятый символ помещается в регистр AL. Если за заданное время данные не получены, функция завершается с ошибкой тайм-аута.
4) 03h - опрос состояния модема и линии (чтение регистров MSR и LSR). Эту гарантированно быструю функцию обычно вызывают перед функциями ввода/вывода во избежание риска ожидания тайм-аута.
1.1.4 Параллельный интерфейс: LPT-порт
Рассмотрим параллельный интерфейс, который представлен LPT-портом. Он был разработан для подключения принтера.
Недостатки традиционного порта частично устраняют новые виды портов:
а) двунаправленный порт 1 (Typel parallel port). Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или двунаправленном.
б) порт с прямым доступом к памяти (Type 3 DMA parallel port).
Этот тип был введён для повышения пропускной способности и разгрузки процессора при выводе на принтер. Программе, работающей с данным портом, требовалось только задать блок данных в памяти, подлежащих выводу, и вывод по протоколу Cetronics производился без участия процессора.
1.1.5 Функции BIOS для LPT-порта
BIOS обеспечивает поддержку LPT-порта, необходимую для организации вывода по интерфейсу Centronics.
В процессе начального тестирования BIOS проверяет наличие парал-лельных портов по адресам 378h и 278h и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки BIOS DATA AREA 0:0408h, 040Ah, 040СП, 040ЕП. Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами LPT1-LPT4. В ячейки 0:0478, 0479, 047А, 047В заносятся константы, задающие выдержку тайм-аута для этих портов.
Поиск портов обычно ведется по базовому адресу. Если считанный байт совпал с записанным, считается, что найден LPT-порт, и его адрес помещают в ячейку BIOS DATA AREA. Адрес порта LPT4 BIOS самостоятельно установить не может, поскольку в списке стандартных адресов поиска имеются только три вышеука-занных.
Обнаруженные порты инициализируются, записью в регистр управления формируется и снимается сигнал Initff, после чего записывается значение 00h, соответствующее исходному состоянию сигналов интерфейса.
Программное прерывание BIOS I NT 17h обеспечивает следующие функции поддержки LPT-порта:
00h -- вывод символа из регистра AL по протоколу Centronics. Данные помещаются в выходной регистр, и после готовности принтера формируется строб.
01h -- инициализаия интерфейса и принтера.
02h -- опрос состояния принтера.
1.1.6 Использование LPT-портов
2. Для связи двух компьютеров по параллельному интерфейсу применяются различные кабели. Самый простой способ обеспечивает режим полубайтного обмена Nibble Mode, работающий на всех исправных портах.
3. Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим. Поскольку в основном здесь используется ввод.
4. Подключение внешних накопителей (CD-ROM), адаптеров и других симметричных устройств ввода/вывода имеет общую специфику. Эти устройства способны работать в любом режиме (обычно, исключая ECP), что обеспечивает их неограниченное применение на любых ПК.
1.2 Понятие шин
Общая характеристика
Во время выполнения программы процессор постоянно обращается к оперативной памяти (ОП). Он выбирает из неё команды программы и обрабатываемые данные, а также записывает в память результаты обработки. Для передачи всей этой информации процессор и оперативная память соединяются между собой пучком (жгутом) проводов. По каждому проводу жгута передается только один бит информации. Комплекс, состоящий из пучка проводов и электронных схемЭлектронной называется схема, которая обеспечивает контроль над правильностью передачи информации по проводам. , называется системным интерфейсом, системной шиной или просто шиной. Число проводов в ней называется её разрядностью. Шина связывает между собой не только процессор и ОП, фактически все устройства компьютера - диски, клавиатура, дисплей - так или иначе принимают и передают данные через шину.(рис.1)
Рис.1. Упрощённая схема устройства персонального компьютера
Для этого в ней предусмотрены стандартные разъёмы, к которым подключаются те или иные устройства компьютера. В современных компьютерах предусмотрено несколько специализированных шин, которые соединяют друг с другом ОП и процессор, процессор и дисплей. Такая схема обеспечивает повышение мощности и эффективности работы компьютера. А такие шины отличаются друг от друга не только разрядностью, но и скоростью обмена, которую называют пропускной способностью. От этих характеристик зависит тип и количество устройств компьютера, которые могут быть подсоединены к той или иной шине.
1.2.1 Шина USB
Общая характеристика
В области проводных компьютерных интерфейсов всё большую популярность набирает шина USB, которую эксперты характеризуют не иначе как самый успешный интерфейс в истории ПК. Это самый универсальный, удобный и востребованный интерфейс, который используют для подключения мышей, клавиатур, принтеров, жестких дисков, DVD-приводов и другой компьютерной периферии. Шина USB характеризуется следующими чертами:
1. Легко реализуемое расширение периферии ПК.
2. Дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Mбит/с.
3. Полная поддержка в реальном времени передачи аудио и (сжатых) видеоданных.
4. Доступность в ПК всех конфигураций и размеров.
5. Создание новых классов устройств, расширяющих ПК.
Для конечного пользователя шина USB привлекательна:
1. Простотой кабельной системы и подключений.
2. Скрытием подробностей электрического подключения от конечного пользователя.
3. Возможностью динамического подключения и конфигурирования ПУ.
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.
1.2.2 Функции USB-шины
1) Возможности шины USB позволяют использовать ее для подключения разнообразных устройств. Все они должны поддерживать набор общих операций: динамическое подключение и отключение. Эти события отслеживаются хабом, который сообщает о них хост-контроллеру и выполняет сброс подключенного устройства. Устройство после сигнала сброса должно отзываться на нулевой адрес, при этом оно не сконфигурировано и не приостановлено. После назначения адреса, за которое отвечает хост-контроллер, устройство должно отзываться только на свой уникальный адрес. Конфигурирование устройств, которое выполняется хостом, является необходимым для их использования. Для конфигурирования обычно используется информация, считанная из самого устройства.
2) Управление энергопотреблением также является функцией USB. Для устройств, питающихся от шины, мощность ограничена. Любое устройство при подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА.
3) Хаб в USB выполняет коммутацию сигналов и выдачу питающего напряжения, а также отслеживает состояние подключенных к нему устройств, уведомляя хост об изменениях. Хаб состоит из двух частей - контроллера (Hub Controller) и повторителя (Hub Repeater).
1.2.3 SCSI-шина.
Она развивалась как универсальный интерфейс для подключения к ПК не только дисковых накопителей, но и любых других устройств - магнитных лент, принтеров, сканеров. В SCSI команды передаются нескольким устройствам так, чтобы их выполнение происходило не последовательно, а одновременно.
Заключение
Таким образом, рассмотрев различные виды интерфейсов, можно сделать вывод о том, что все они являются необходимыми, так как используются в первую очередь для подключения периферийных устройств, которые расширяют возможности ПК. Также шины и порты позволяют обмениваться информацией между пользователями, что также необходимо и удобно. Существуют перспективы развития изучаемого вопроса. Особое внимание во всем мире сегодня уделяется внедрению беспроводных технологий связи и интерфейсов, которые приобретают всё большую популярность у пользователей. Эти технологии имеют большую пропускную способность, что позволяет передавать цифровые аудио - и видеопотоки. А также ещё одно ценное качество - полное отсутствие проводов, а, следовательно, и высокая мобильность.
В организации ведётся журнал расчёта подоходного налога с зарплат сотрудников в разрезе подразделений. Виды подразделений представлены на рис. 1.1
Порт (персонального) компьютера предназначен для обмена информацией между устройствами, подключенными к шине внутри компьютера и внешним устройством. Так, шинный разъём AGP фактически является портом.
Для связи с периферийными устройствами к шине компьютера подключены одна или несколько микросхем контроллера ввода-вывода.
- встроенный порт для подключения клавиатуры;
- до 4-х (COM1 … COM4) последовательных портов (англ.COMmunication ), обычно служащих для подключения, сравнительно высокоскоростных, коммуникационных устройств использующих интерфейс RS-232 например модемов. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:
- до 3-х (LPT1 .. LPT3) параллельных портов (англ.Line Print Terminal ), обычно служащих для подключения принтеров использующих интерфейс IEEE 1284. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:
Изначально, COM и LPT порты на материнской плате отсутствовали физически и реализовались дополнительной картой расширения, вставляемой в один из ISA-слотов расширения на материнской плате.
Последовательные порты как правило использовались для подключения устройств, которым требовалась быстро передать небольшой объём данных, например компьютерной мыши и внешнего модема, а параллельные — для принтера или сканера, для которых передача большого объёма не была критичной по времени. В дальнейшем, поддержка последовательных и параллельных портов была интегрирована в чипсеты, реализующие логику материнской платы.
Недостаток интерфейсов RS-232 и IEEE 1284 — относительно малая скорость передачи данных, не удовлетворяющая растущие потребности в передаче данных между устройствами. Как следствие, появились новые стандарты интерфейсных шин USB и FireWire, которые были призваны заменить старые порты ввода-вывода.
Интерфейс | Количество поддерживаемых устройств | Пропускная способность | Возможность подключения по цепочке | Макс. длина кабеля |
---|---|---|---|---|
COM | 1 | 115,2 Кбит/c | Нет | 15-20 м |
LPT | 1 | 600 Кбит — 1,5 Мбит/c | Нет | 4 м |
USB | 127 | 1,5 Мбит/c — 5 Гбит/с | Да | 5 м |
FireWire | 63 | 100—1600 Мбит/с | Да | 4,5 м |
eSATA | 1 | 3-6 Гбит/с | Нет | 2,0 м |
Особенностью USB является то, что при подключении многих USB-устройств к единственному USB-порту используют т. н. концентраторы (USB-хабы), которые в свою очередь коммутируют между собой, увеличивая тем самым число USB-устройств, которые можно подключать. Такая топология шины USB называется «звезда» и включает в себя также корневой концентратор, который, как правило, находится в «южном мосте» материнской платы компьютера, к которому и подключаются все дочерние концентраторы (в частном случае сами USB-устройства).
Шина IEEE 1394 предусматривает передачу данных между устройствами со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с и призвана обеспечивать комфортную работу с жёсткими дисками, цифровыми видео- и аудиоустройствами и другими скоростными внешними компонентами.
FireWire, как и USB, является последовательной шиной. Выбор последовательного интерфейса обусловлен тем, что для повышения скорости работы интерфейса необходимо повышать частоту его работы, а в параллельном интерфейсе это вызывает усиление наводок между параллельными жилами интерфейсного кабеля и требует сокращения его длины. Кроме того, кабель и разъёмы параллельных шин имеют большие габариты.
Назначение
Наиболее часто для последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232C. Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем, спутниковыми ресиверами, кассовыми аппаратами, а также с приборами систем безопасности объектов.
С помощью COM-порта можно соединить два компьютера, используя так называемый «нуль-модемный кабель» (см. ниже). Использовался со времен MS-DOS для перекачки файлов с одного компьютера на другой, в UNIX для терминального доступа к другой машине, а в Windows (даже современной) - для отладчика уровня ядра.
Достоинством технологии является крайняя простота оборудования. Недостатком является низкая скорость, крупные размеры разъемов, а также зачастую высокие требования к времени отклика ОС и драйвера и высокое количество прерываний (одно на половину аппаратной очереди, т.е. 8 байт).
Windows
COM-порты в операционной системе Windows — это именованные каналы для передачи данных, называемые обычно COM1, COM2 и т. д. по порядку обнаружения драйверов соответствующих устройств (такое именование давно считается устаревшим и приложениям рекомендуется искать PnP-имена всех таких устройств на машине вызовом SetupDiGetClassDevs, однако и по сей день многие приложения зависят от этих устарелых имен). Например, для обмена информации через Bluetooth многие драйверы представляются операционной системе как COM-порт, и резервируют похожее имя. Следует также отметить, что организация взаимодействия по последовательному порту с точки зрения программирования реализуется значительно легче, чем другие способы. [источник не указан 1293 дня]
Для каждого порта в реестре имеется раздел. Эти разделы имеют такие имена:
где последнее значение “Serial10000” - уникальный номер для каждого нового добавленного в систему COM-порта, для второго – “Serial10001” и т.д
Для связи с устройствами, поддерживающими Bluetooth, некоторым программам (например, к таким программам относятся: программа, которая синхронизирует список контактов с мобильным телефоном; программа, которая извлекает координаты GPS из GPS-приемника) на компьютере пользователя требуется COM-порт.
К программам, использующим COM-порты для поддержки связи с помощью технологии беспроводного подключения Bluetooth, непосредственно разработанных фирмой Microsoft, относятся:
- HotSync, используемый в ручных компьютерах , используемый в карманных ПК 2002
Имеющийся драйвер COM.SYS поддерживает только 4 COM-порта, каждый из которых должен иметь свою линию прерываний. Для обслуживания COM-портов с общей линией прерывания необходимо воспользоваться драйвером SIO [3] .
Аппаратура
Разъем имеет контакты:
DTR (Data Terminal Ready - готовность к приёму данных) - выход на компьютере, вход на модеме. Означает готовность компьютера к работе с модемом. Сброс этой линии вызывает почти полную перезагрузку модема в первоначальное состояние, в т.ч. бросание трубки (некоторые управляющие регистры выживают после такого сброса). В UNIX это происходит в случае, если все приложения закрыли файлы на драйвере сериального порта. Мышь использует этот провод для получения питания.
DSR (Data Set Ready - готовность к передаче данных) - вход на компьютере, выход на модеме. Означает готовность модема. Если эта линия находится в нуле - то в ряде ОС становится невозможно открыть порт как файл.
RxD (Receive Data - приём данных) - вход на компьютере, выход на модеме. Поток данных, входящий в компьютер.
TxD (Transmit Data - передача данных) - выход на компьютере, вход на модеме. Поток данных, исходящих из компьютера.
CTS (Clear to Send - готовность передачи) - вход на компьютере, выход на модеме. Компьютер обязан приостановить передачу данных, пока этот провод не будет выставлен в единицу. Используется в аппаратном протоколе управления потоком для предотвращения переполнения в модеме.
RTS (Request to Send - запрос на передачу) - выход на компьютере, вход на модеме. Модем обязан приостановить передачу данных, пока этот провод не будет выставлен в единицу. Используется в аппаратном протоколе управления потоком для предотвращения переполнения в оборудовании и драйвере.
DCD (Carrier Detect - наличие несущей) - вход на компьютере, выход на модеме. Взводится модемом в единицу после установления соединения с модемом с той стороны, сбрасывается в ноль при разрыве связи. Аппаратура компьютера может издавать прерывание при наступлении такого события.
RI (Ring Indicator - сигнал вызова) - вход на компьютере, выход на модеме. Взводится модемом в единицу после обнаружения вызывного сигнала телефонного звонка. Аппаратура компьютера может издавать прерывание при наступлении такого события.
SG (Signal Ground - сигнальная земля) - общий сигнальный провод порта, не является общей землёй, как правило, изолирован от корпуса ЭВМ или модема.
В нуль-модемном кабеле используются две перекрещенные пары: TXD/RXD и RTS/CTS.
Стандартная (со времен оригинальной IBM PC) аппаратура порта называется UART 16550 (в настоящее время включена в SuperIO микросхему на материнской плате вместе с рядом иных устройств). Со времен IBM PC в ней появилась аппаратная очередь байт, которая сильно снижает количество издаваемых устройством прерываний.
Содержание
Примечания
- ↑ Используется только в терминологии ОС семейства Windows, исторически пришло из MS-DOS и классической IBM PC
- ↑Что Такое Функция AllShare?
- ↑Установка платы COM порта в компьютер
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Последовательный порт" в других словарях:
последовательный порт — Разъем и схема, используемые для преобразования параллельных данных в последовательную форму, в которой биты передаются по одному друг за другом по единственному кабелю. Предназначен для ввода вывода данных в компьютер.… … Справочник технического переводчика
последовательный порт управления — (в адаптере сети ЦСИС) [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN serial control portSCP … Справочник технического переводчика
порт — [сооружение] сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? порта, чему? порту, (вижу) что? порт, чем? портом, о чём? о порте и в порту; мн. что? порты и порты, (нет) чего? портов и портов, чему? портам и портам, (вижу) что? порты и порты … Толковый словарь Дмитриева
порт — I. в вычислительной технике, электронное устройство, служащее для передачи данных между компьютером и периферийными устройствами (клавиатурой, «мышью», принтером, сканером и др.). Последовательный порт предназначен для поразрядной передачи данных … Энциклопедия техники
Последовательный интерфейс — 9 контактный разъём COM порта Последовательный порт или COM порт (произносится «ком порт», от англ. COMmunication port) двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией. Содержание 1 Название … Википедия
Порт принтера — IEEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, англ. Line Print Terminal, LPT) международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера. В основном используется для подключения к компьютеру… … Википедия
Порт (компьютер) — У этого термина существуют и другие значения, см. Порт (значения). Порт обычно соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и отправляются данные в компьютерах. Наиболее часто портом называют: Аппаратный порт … … Википедия
Порт (компьютеры) — В компьютерных технологиях порт обычно соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и отправляются данные. Наиболее часто портом называют: Аппаратный порт разъём на каком либо элементе аппаратного обеспечения компьютера, в… … Википедия
ПОРТ — (1) естественный или искусственно оборудованный инженерными сооружениями транспортный узел на берегу водного пространства (акватории) моря, озера, реки или водохранилища, достаточно безопасный и защищённый от воздействия волн, ветров, наноса… … Большая политехническая энциклопедия
Разъемы
На материнских платах ведущих производителей (например, Intel) или готовых системах (например, IBM, Hewlett-Packard, Fujitsu Siemens Computers) для последовательного порта принято следующее условное обозначение:
Наиболее часто используются стандартизированные в 1969 году D-образные разъёмы: 9-ти и 25-ти контактные, (DB-9 и DB-25 соответственно). Раньше использовались также DB-31 и круглые восьмиконтактные DIN-8. Максимальная скорость передачи, в обычном исполнении порта, составляет 115 200 бод.
Актуальность
Широко распространённый в IBM PC-совместимых компьютерах, последовательный порт в настоящее время морально устарел (Спецификация PC99 — один из примеров попытки избавиться в современных материнских платах от наследия старых интерфейсов), но ещё нередко присутствует на современных компьютерах и используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании. В настоящее время в IBM PC-совместимых компьютерах активно вытесняется интерфейсом USB, в Macintosh — USB и FireWire.
Существуют стандарты на эмуляцию последовательного порта над USB и над Bluetooth (эта технология в значительной степени и проектировалась как «беспроводной последовательный порт»).
Тем не менее программная эмуляция данного порта широко используется и сегодня. Так, например, практически все мобильные телефоны эмулируют внутри себя классический COM-порт и модем для реализации тетеринга — доступа компьютера в Интернет через GPRS/EGDE/3G оборудование телефона. При этом для физического подключения к компьютеру используется USB, Bluetooth или Wi-Fi [2] .
Также программная эмуляция данного порта предоставляется «гостям» виртуальных машин VMWare и Microsoft Hyper-V, основная цель при этом — подключение отладчика уровня ядра Windows к «гостю».
Полезное
Читайте также: