ВСЕРОССИЙСКИЙЙ 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 Г и МУ
группа
№ зачетной книжки
Руководитель:




Москва
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Введение……………………………………………………………………3 стр
1.LPT-порт………………………………………………………………….5 стр
2.COM-порт……………………………………………………………….10 стр
3.шина SCSI……………………………………………………………….15 стр
4.шина USB……………………………………………………………….21 стр
Список литературы……………………………………………………….28 стр












Введение
Порты связи (ports) служат для сопряжения компьютера и внешних устройств, таких как мышь, принтер, клавиатура и т. д. Часто к портам подключают различные измерительные приборы, датчики. Существуют порты двух типов - последовательные (коммуникационных, сериальные) (serial ports) и параллельные. Поскольку, через них с компьютером может взаимодействовать любое устройство, (при условии, что оно поддерживает протокол порта), и параллельные, и последовательные порты еще называют универсальными. Про внешние устройства, подключаемые к последовательным портам, говорят, что они имеют «последовательный» интерфейс, а про подключаемые к параллельным портам - «параллельный» интерфейс. Все порты могут настраиваться на заданную скорость передачи и приема информации.
Большинство настольных компьютеров имеют два последовательных порта, называемых COM1 и COM2 для подключения внешних устройств, порты COM3, COM4 для устройств, встроенных внутрь системного блока, но можно установить и большее число последовательных портов. К последовательным портам традиционно подключаются модем и мышь. Последовательными порты называются потому, что передают информацию последовательно бит за битом.
Кроме последовательных в компьютере, как правило, имеются порты параллельные - LPT. Через такой порт компьютер может посылать устройству группу бит информации одновременно. Принтер обычно подключается именно к параллельному порту.
Разъемы портов для внешних устройств укреплены на задней панели системного блока.
Разъемы портов на задней панели системного блока
После сборки и компьютер, и все его адаптеры оказываются связанными между собой множеством соединений (проще говоря, проводами (линиями)). Если бы было возможно связать их вместе, получился бы толстый жгут или шина. Шина (bus) - это главная магистраль, по которой происходит информационный обмен между устройствами компьютера. При этом количество информации передаваемой за один прием зависит от ширины шины. Время необходимое для однократного считывания или записи данных по проводам шины (операции ввода и вывода данных), называется циклом шины.
Первые шины были шириной (разрядностью) 8 бит, затем в 16-бит и в 32-бита. Сегодня широко распространены шины шириной 64-бита, а скоро будут в 128 и более бит. Компьютеры часто классифицируют именно по ширине шины.
По команде процессора данные могут быть выбраны из оперативной памяти, где они хранились, и отправлены некоторому адаптеру. Тогда по линиям шины сначала передастся адрес ячейки памяти, а затем передадутся выбранные данные. Понятно, что чем выше пропускная способность шины, ее скорость, чем шире шина данных (чем больше бит данных передается сразу), тем производительней оказывается работа компьютера в целом.
Ширина шины
1. LPT-порт
Параллельный порт — LPT
Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера - отсюда и пошло его название LPT-порт (Line PrinTer — построчный принтер).
Хотя через этот же порт подключается и большинство лазерных принтеров, которые по принципу действия не построчные, а постраничные, название «LPT» закрепилось основательно. Аппаратные средства «классического» стандартного LPT-порта позволяют программным способом реализовать протокол передачи данных Centronics (Это внешний параллельный интерфейс для непосредственного подключения к LPT-порту.). Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода-вывода. С внешней стороны порт имеет 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов, выведенные на разъем-розетку DB-25S.
Порт имеет поддержку на уровне BIOS — поиск установленных портов во время теста POST и сервисы печати Int 17h обеспечивает вывод символа, инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера. Стандартный порт ориентирован на вывод данных, хотя с некоторыми ограничениями позволяет вводить данные. Существуют различные модификации LPT-порта — двунаправленный, ЕРР, ЕСР и др., расширяющие его функциональные возможности, повышающие производительность и снижающие нагрузку на процессор.
К LPT-портам подключают принтеры, плоттеры, сканеры, коммуникационные устройства и устройства хранения данных, а также электронные ключи. Иногда параллельный интерфейс используют для связи между двумя компьютерами — получается сеть, «сделанная на коленке» (LapLink).
Практически все современные системные платы имеют встроенный адаптер LPT-порта. LPT-порт обычно присутствует и на плате дисплейного адаптера MDA (монохромный текстовый) и HGC (монохромный графический «Геркулес»).
В спецификации РС`99 порт LPT пока еще разрешен для использования. Устройства, подключаемые к LPT-порту, рекомендуется переводить на последовательные шины USB и Fire Wire.
Традиционный LPT-порт
Традиционный, он же стандартный, LPT-порт называется SPP (Standard Parallel Port) и является однонаправленным портом, через который программно реализуется протокол обмена Centronics. Название и назначение сигналов разъема порта соответствуют интерфейсу Centronics.
Адаптер LPT-порта SPP содержит три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода-вывода, начиная с базового адреса порта BASE (3BCh, 378h или 278h).
Data Register (DR) — регистр данных, адрес=ВАSЕ. Данные, записанные в этот регистр, выводятся на выходные линии интерфейса. Данные, считанные из этого регистра, в зависимости от схемотехники адаптера соответствуют либо ранее записанным данным, либо сигналам на тех же линиях, что не всегда одно и то же.
Status Register (SR) — регистр состояния; представляет собой 5-битный порт ввода сигналов состояния принтера (биты SR.4-SR.7), адрес=ВАSЕ+1. Бит SR.7 инвертируется — низкому уровню сигнала соответствует единичное значение бита в регистре, и наоборот.
Control Register (CR) — регистр управления, адрес=ВАSЕ+2. Как и регистр данных, этот 4-битный порт вывода допускает запись и чтение (биты 0-3), но его выходной буфер обычно имеет тип «открытый коллектор». Это позволяет корректно использовать линии данного регистра как входные при программировании их в высокий уровень. Биты 0, 1, 3 инвертируются.
Главный недостаток вывода через стандартный порт — невысокая скорость обмена при значительной загрузке процессора. Порт удается разогнать до скоростей 100-150 Кбайт/с при полной загрузке процессора, что недостаточно для печати на лазерный принтер. Другой недостаток — функциональный — сложность использования в качестве порта ввода.
Конфигурирование LPT-портов
Управление параллельным портом разделяется на два этапа — предварительное конфигурирование (Setup) аппаратных средств порта и текущее (оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным ПО. Оперативное переключение возможно только в пределах режимов, разрешенных при конфигурировании. Этим обеспечивается возможность согласования аппаратуры с ПО и блокирования ложных переключений, вызванных некорректными действиями программы.
Конфигурирование LPT-порта зависит от его исполнения. Порт, расположенный на плате расширения (мультикарте), устанавливаемой в слот ISA или ISA+VLB, конфигурируется джамперами на самой плате. Порт на системной плате конфигурируется через CMOS Setup.
Доступные при конфигурировании параметры:
1 Базовый адрес
2 Линия запроса прерывания
3 Использование канала DMA для режимов ЕСР и Fast Centronics — разрешение и номер канала DMA.
4 Режимы работы порта:
- SPP — порт работает только в стандартном однонаправленном программно-управляемом режиме;
- PS/2, он же Bi-Directional — отличается от SPP возможностью реверса канала (установкой CR.5=1);
- Fast Centronics — аппаратное формирование протокола Centronics с использованием FIFO-буфера и, возможно, DMA;
- ЕРР — в зависимости от использования регистров порт работает в режиме SPP или ЕРР;
- ЕСР — по умолчанию включается в режим SPP или PS/2, записью в ECR может переводиться в любой режим ЕСР, но перевод в ЕРР записью в ECR кода 100 не гарантируется;
- ЕСР+ЕРР — то же, что и ЕСР, но запись в ECR кода режима 100 переводит порт в ЕРР.
Выбор режима ЕРР, ЕСР или Fast Centronics сам по себе не приводит к повышению быстродействия обмена с подключенными ПУ, а только дает возможное— драйверу и ПУ установить оптимальный режим в пределах их «разумения». Большинство современных драйверов и приложений пытаются использовать эффективные режимы, так что «подрезать им крылья» установкой простых режимов без веских оснований не стоит.
Принтеры и сканеры могут «пожелать» режима ЕСР. Windows (3.x, 9х и NT) имеет системные драйвера для этого режима. В среде DOS печать через ЕСР поддерживается только специальным загружаемым драйвером.
Сетевые адаптеры, внешние диски и CD-ROM, подключаемые к параллельному порту, могут использовать режим ЕРР. Для этого режима специальный драйвер пока еще не применяется; поддержка ЕРР включается в драйвер самого подключаемого устройства.
Большинство современных ПУ, подключаемых к LPT-порту, поддерживает стандарт 1284 и РnР. Для обслуживания этих функций компьютером с аппаратной точки зрения достаточно иметь контроллер интерфейса, поддерживающий стандарт 1284.
Применение LPT-порта
Наиболее распространенным применением LPT-порта является подключение принтера, однако этим его применение не ограничивается.
Тип кабелей, применяемых для связи двух компьютеров по параллельному интерфейсу, зависит от режимов используемых портов. Самый простой и медленный — полубайтный режим, работающий на всех портах. Для этого режима в кабеле достаточно иметь 10 сигнальных и один общий провод. Связь двух PC данным кабелем поддерживается стандартным ПО типа Interlnk из MS-DOS или Norton Commander.
Высокоскоростная связь двух компьютеров может выполняться и в режиме ЕСР, по иным кабелям (режим ЕРР неудобен, поскольку требует синхронизации шинных циклов ввода-вывода двух компьютеров).
Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим (Bi-Di), поскольку основной поток — ввод. Лучше использовать порт ЕСР, если этот режим поддерживается сканером (или ЕРР, что маловероятно).
Подключение внешних накопителей (Iomega Zip Drive, CD-ROM и др.), адаптеров ЛВС и других симметричных устройств ввода-вывода имеет свою специфику. В режиме SPP наряду с замедлением работы устройства заметна принципиальная асимметрия этого режима: чтение данных происходит в два раза медленнее, чем (весьма небыстрая) запись. Применение двунаправленного режима (Bi-Di или PS/2 Туре 1) устранит эту асимметрию — скорости сравняются, но нормальную скорость работы можно получить, только перейдя на ЕРР. В режиме ЕРР подключение к LPT-порту почти не уступает по скорости подключению через ISA-контроллер. Это справедливо и при подключении устройств со стандартным интерфейсом шин к LPT-портам через преобразователи интерфейсов (например, LPT - IDE, LPT - SCSI, LPT - PCMCIA).

2. COM-порт
Интерфейс RS-232C — СОМ-порт
Последовательный интерфейс для передачи данных в одном направлении использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом — последовательно. Английские названия интерфейса и порта — Serial Interface и Serial Port, иногда их неправильно переводят как «серийные». Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных линий и добиться улучшения связи на больших расстояниях.
Начиная с первых моделей, в PC имелся последовательный интерфейс - СОМ-порт (Communications Port — коммуникационный порт). Этот порт обеспечивает асинхронный обмен по стандарту RS-232C. Синхронный обмен в PC поддерживают лишь специальные адаптеры, например SDLC или V.35. СОМ-порты реализуются на микросхемах универсальных асинхронных приемопередатчиков (UART), совместимых с семейством i8250/16450/16550. Они занимают в пространстве ввода-вывода по 8 смежных 8-битных регистров и могут располагаться по стандартным базовым адресам 3F8h (COM1), 2F8h (COM2), 3E8h (COM3), 2E8h (COM4). Порты могут вырабатывать аппаратные прерывания IRQ4 (обычно используются для СОМ1 и COM3) и IRQ3 (для COM2 и COM4). С внешней стороны порты имеют линии последовательных данных передачи и приема, а также набор сигналов управления и состояния, соответствующий стандарту RS-232C. СОМ-порты имеют внешние разъемы-вилки (male — «папа») DB25P или DB9P, выведенные на заднюю панель компьютера. Характерной особенностью интерфейса является применение не ТТЛ-сигналов — все внешние сигналы порта двуполярные.
Компьютер может иметь до четырех последовательных портов СОМ1-СОМ4 (для машин класса AT типично наличие двух портов) с поддержкой на уровне BIOS. Сервис BIOS Int 14h обеспечивает инициализацию порта, ввод и вывод символа (без прерываний) и опрос состояния. Через Int 14h скорость передачи программируется в диапазоне 110-9600 бит/с (меньше, чем реальные возможности порта). Для повышения производительности широко используется взаимодействие программ с портом на уровне регистров
Название порта указывает на его основное назначение — подключение коммуникационного оборудования (например, модема) для связи с другими компьютерами, сетями и периферийными устройствами. К порту могут непосредственно подключаться и периферийные устройства с последовательным интерфейсом: принтеры, плоттеры, терминалы и др. СОМ-порт широко используется для подключения мыши, а также организации непосредственной связи двух компьютеров. К СОМ-порту подключают и электронные ключи.
Практически все современные системные платы имеют встроенные адаптеры двух СОМ-портов. Один из портов может использоваться и для беспроводной инфракрасной связи с периферийными устройствами (IrDA). «Классический» СОМ-порт позволял осуществлять обмен данными только программно-управляемым способом, при этом для пересылки каждого байта процессору приходится выполнять несколько инструкций. Современные порты имеют FIFO-буферы данных и позволяют выполнять обмен по каналу DMA, существенно разгружая центральный процессор, что особенно важно на больших скоростях обмена.
В спецификации РС`99 традиционные СОМ-порты не рекомендованы, но еще разрешены для использования. Если они есть, то должны быть совместимыми с UART 16550A и обеспечивать скорость до 115,2 Кбит/с. Устройства, которые традиционно используют СОМ-порт, рекомендуется переводить на последовательные шины USB и Fire Wire.
Конфигурирование СОМ-портов
Компьютер может иметь до четырех последовательных портов СОМ1-СОМ4, для машин класса AT типично наличие двух портов. Управление последовательным портом разделяется на два этапа — предварительное конфигурирование (Setup) аппаратных средств порта и текущее (оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным ПО. Конфигурирование СОМ-порта зависит от его исполнения. Порт на плате расширения конфигурируется джамперами на самой плате. Порт на системной плате конфигурируется через CMOS Setup.
Параметры конфигурирования перечислены ниже.
1 Базовый адрес, который для портов СОМ 1-COM4 обычно имеет значение 3F8h, 2F8h, 3E8h и 2E8h. При инициализации BIOS проверяет наличие портов по адресам именно в этом порядке и присваивает обнаруженным портам логические имена СОМ1, COM2, COM3 и COM4. Для портов COM3 и COM4 возможны альтернативные адреса 3EOh, 338h и 2EOh, 238h соответственно. Для PS/2 стандартными для портов СОМЗ-СОМ8 являются адреса 3220h, 3228h, 4220h, 4228h, 5220h и 5228h соответственно.
2 Линия запроса прерывания. Для СОМ1 и COM3 обычно используется линия IRQ4 или IRQ11, для COM2 и COM4 — IRQ3 или IRQ10. В принципе номер прерывания можно назначать в произвольных сочетаниях с базовым адресом (номером порта), но некоторые программы и драйвера (например, драйвера последовательной мыши) настроены на стандартные сочетания. Каждому порту, нуждающемуся в аппаратном прерывании, назначают отдельную линию, не совпадающую с линиями запроса прерываний других устройств. Прерывания необходимы для портов, к которым подключаются устройства ввода, UPS или модемы. При подключении принтера или плоттера прерываниями пользуются только многозадачные ОС (не всегда), и этот дефицитный ресурс PC можно сэкономить. Также прерываниями обычно не пользуются при связи двух компьютеров нуль-модемным кабелем. Возможность разделения одной линии запроса несколькими портами (или портом и другими устройствами) зависит от реализации аппаратного подключения и ПО. При использовании портов, установленных на шину ISA, разделяемые прерывания обычно не работают.
3 Канал DMA (для UART 16450/16550, расположенных на системной плате) — разрешение использования и номер канала DMA. Режим DMA при работе с СОМ-портами задействуют редко.
Режим работы порта по умолчанию может изменяться в любой момент при настройке коммуникационных программ или командой DOS MODE COMx: с указанием параметров. Возможны два варианта синтаксиса — короткий и длинный. Обязательные элементы выделены прописными буквами, хотя их можно набирать и строчными. В квадратные скобки заключены необязательные элементы (скобки в команде не набирают).
MODE COMn[:] [b[,р[ ,d[, s [, г]]]]]
MODE COMn[:] [BAUD=b] [PARITY=p] [DATA=d] [STOP=s] [RETRY=r]
Номер порта n должен указываться обязательно. Параметры могут быть заданы не все, для пропущенных действует последнее определение. Команда без параметров сообщает текущую настройку порта. В краткой форме пропущенные параметры должны отмечаться запятой, поскольку все параметры распознаются по своей позиции. Значения параметров перечислены ниже.
А) BAUD=b — скорость передачи:
- 11 - 110 бит/с; - 12 -1200 бит/с;
- 15 - 150 бит/с; - 24 - 2400 бит/с;
- 30 - 300 бит/с; - 48 - 4800 бит/с;
- 60 - 600 бит/с; - 96 - 9600 бит/с;
- 19 — 19,200 бит/с (поддерживается не всегда).
Б) PARITY=p — контроль паритета: N (nоnе) — нет, Е (even) — четность, 0 (odd) — нечетность, М (mark) — «1», S (space) — «0». По умолчанию — Е; поддержка М и S реализована не на всех компьютерах.
В) DATA=d — число бит данных (5-8), по умолчанию 7. Значения d=5 и d=6 поддерживаются не всеми компьютерами.
Г) STOP=s — длина интервала стоп-бит: 1, 1,5 или 2. Для скорости 110 бит/с по умолчанию s=2, для остальных — 1. Значение s=1.5 поддерживается не всеми компьютерами.
Д) RETRY=r — реакция на тайм-ауты при выводе, когда командой MODE принтерный вывод перенаправляется на СОМ-порт. Е — сообщение «ошибка», В — «занято», R — «готов», Р — повторные попытки до успешного вывода. N — никаких действий (по умолчанию).
Использование СОМ-портов
СОМ-порт широко применяется для подключения различных периферийных и коммуникационных устройств, связи с технологическим оборудованием, объектами управления и наблюдения, программаторами, внутрисхемными эмуляторами и прочими устройствами через протокол RS-232C. СОМ-порт может функционировать и как двунаправленный интерфейс, у которого имеются 3 програмно-управляемых выходных линии и 4 программно-читаемых входных линии с двуполярными сигналами. Их использование определяется разработчиком. Существует, например, схема однобитного широтно-импульсного преобразователя, позволяющего записывать звуковой сигнал на диск PC, используя входную линию СОМ-порта. Воспроизведение этой записи через обычный динамик PC позволяет передать речь. В настоящее время, когда звуковая карта стала почти обязательным устройством PC, это не впечатляет, но когда-то такое решение казалось интересным.


3. Шина SCSI
Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (Small Computer System Interface, произносится «скази») был стандартизован ANSI в 1986 году (ХЗ.131-1986). Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов: памяти прямого (жесткие диски) и последовательного доступа (стримеры), CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Устройством SCSI (SCSI Device) называется как хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной компьютера, так и контроллер целевого устройства (target controller), с помощью которого устройство подключается к шине SCSI. С точки зрения шины все устройства могут быть равноправными и являться как инициаторами обмена (инициализирующими устройствами, ИУ), так и целевыми устройствами (ЦУ), однако чаще всего в роли ИУ выступает хост-адаптер. К одному контроллеру может подключаться несколько ПУ, по отношению к которым контроллер может быть как внутренним, так и внешним. Широкое распространение получили ПУ со встроенным контроллером SCSI (embeded SCSI controller), к которым относятся накопители на жестких магнитных дисках, CD-ROM, стримеры. Каждое ЦУ может содержать до 8 независимо адресуемых логических устройств (ЛУ) со своими номерами LUN (Logical Unit Number), представляющих ПУ или их части.
По физической реализации интерфейс является 8-битной параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц. Шина допускает подключение до 8 устройств, скорость передачи данных в первоначальной версии достигала 5 Мбайт/с. Впоследствии (1991 г.) появилась спецификация — SCSI-2 (ХЗ.131-1994), расширяющая возможности шины. Тактовая частота шины Fast SCSI-2 достигает 10 МГц, a Ultra SCSI-2 — 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит — эта версия называется Wide SCSI-2 (широкий), а 8-битную версию стали называть Narrow (узкий). 16-битная шина допускает 16 устройств. Стандарт SCSI-2 определяет и 32-битную версию интерфейса, но стоимость интерфейса стала бы неоправданно высокой. Спецификация SCSI-2 определяет систему команд, которая включает набор базовых команд CCS (Common Command Set), обязательных для всех ПУ, и специфических команд для периферии различных классов. Стандарт полностью описывает протокол взаимодействия устройств, включая структуры передаваемой информации. Поддержка устройствами исполнения цепочек команд (до 256 команд) и независимость работы устройств друг от друга обусловливают высокую эффективность SCSI в многозадачных системах. Возможность присутствия на шине более одного контроллера (инициатора обмена) позволяет обеспечить разделяемое использование периферии несколькими компьютерами, подключенными к одной шине.
SCSI-3 — дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества подключаемых устройств, расширение системы команд и поддержку технологии Plug and Play. В качестве альтернативы параллельному интерфейсу SPI (SCSI-3 Parallel Interface) появляется возможность применения последовательного, в том числе волоконно-оптического интерфейса со скоростью 100 Мбайт/с.
Стандарт SCSI-3 предполагает различные варианты протокольного и физического уровня интерфейса, включающие как параллельные, так и последовательные шины.
Для параллельных шин скорость передачи данных определяется частотой передач, измеряемой в миллионах передач в секунду — MT/s (Mega Transfer/sec), и разрядностью.
Параллельный интерфейс SCSI
Физически «узкий» интерфейс SCSI представляет собой шину, состоящую из 18 сигнальных и нескольких питающих цепей. Для защиты от помех каждая сигнальная цепь имеет отдельный обратный провод. На применяемых двухрядных разъемах контакты сигнальных и обратных цепей располагаются друг против друга. Это позволяет применять в качестве кабелей, как витые пары проводов, так и плоские ленточные кабели, где сигнальные и обратные провода чередуются.
По типу сигналов различают линейные (single ended) и дифференциальные (differential) версии SCSI. Их кабели и разъемы идентичны, но электрической совместимости устройств нет.
Низковольтный дифференциальный интерфейс LVD позволяет работать на частотах 40, 80 и 160 MT/s в устройствах Ultra2, Ultral60 и Ultra320 SCSI при длине шины 25 м (8 устройств) или 12 м (16 устройств). Устройства LVD совместимы с устройствами SE благодаря возможности их автоматического переконфигурирования (Multimode LVD). Устройства LVD распознают напряжение на линии DIFFSENS и по низкому уровню напряжения на ней способны переключаться из режима LVD (дифференциальный) в SE (линейный).
В качестве шины используется плоский или круглый гибкий кабель. Плоский кабель используют для соединения устройств, расположенных в одном корпусе. На нем может быть наколото несколько разъемов. При необходимости кабели могут сращиваться через специальные переходные разъемы-адаптеры. Круглый кабель, состоящий из витых пар, используют для соединения вне корпусов устройств. ПУ внешнего исполнения обычно имеют два разъема, что позволяет соединить их в цепочку.
В настоящее время ассортимент разъемов, применяемых в устройствах SCSI, довольно широк, что иногда заставляет использовать переходные адаптеры. Разъемы различаются как по числу, так и по форме и размеру контактов. Практически все разъемы двухрядные, и раскладка цепей рассчитана на чередование сигнальных и обратных проводов.
Типы разъемов:
1 IDC-50 — разъемы для соединения внутренних устройств
2 СХ-50 — разъемы типа Centronics, аналогичные применяемым в принтерах (но 50-контактные).
3 DB-25 — разъемы с круглыми штырьковыми контактами в металлическом кожухе D-образной формы (как на LPT-порте компьютера).
4 HD-50, они же MiniDSO, — Часто называются «внешними SCSI-2» (SCSI-2 External).
5 HD-68, они же MiniD68, — аналогичные разъемы, но с 68 контактами.
6 VHDCI-68 — внешние разъемы с особо высокой плотностью (Very High Density Connector).
7 МСХ (Micro-centronics) — разъемы в стиле Centronics, но в миниатюрном варианте.
8 SCA (Single Connector Attachment) — разъем для подключения устройства одним разъемом.
На концах кабелей обязательно устанавливаются терминаторы, согласованные по импедансу с кабелем. Терминаторы служат для предотвращения отражения сигналов от концов кабеля. По исполнению терминаторы могут быть внутренними и внешними. По электрическим свойствам различают пассивные, активные и FPT-терминаторы.
Каждое устройство SCSI, подключенное к шине, должно иметь свой уникальный адрес, назначаемый при конфигурировании. Адресация устройств на шине в фазах выборки осуществляется через идентификатор SCSI ID, представляющий адрес в позиционном коде. Адрес определяет номер той линии шины данных, которая осуществляет выборку данного устройства.
Информация по шине данных передается побайтно (пословно) асинхронно, используя механизм запросов (REQuest) и подтверждений (ACKnowledge). Интерфейс имеет возможность синхронной передачи данных, ускоряющей обмен.
Для управления интерфейсом служит система сообщений — Message System, которыми обмениваются ИУ и ЦУ.
С помощью сообщений согласуются параметры синхронного режима и разрядность данных. Процесс согласования синхронного обмена называется Synchronous Negotiation. Согласование режимов не должно инициироваться в каждом процессе, поскольку затраты времени на эту процедуру сводят на нет выигрыш в производительности.
Конфигурирование устройств SCSI
Все, устройства на шине должны быть согласованно сконфигурированы. Для них требуется программно или с помощью джамперов установить основные параметры:
1 Идентификатор устройства SCSI
2 Контроль паритета
3 Включение терминаторов*
4 Питание терминаторов
5 Согласование скорости синхронного обмена
6 Разрешение отключения (Enable disconnection)
7 Согласование ширины шины данных
8 Запрет 16-разрядного режима
9 Принудительное переключение в линейный режим (Force SE).
10 Запрет синхронизации по обоим фронтам (Disable U160).
11 Старт по команде (Start on command)
______________________________________________________________________
* Правильная установка терминаторов крайне существенна — отсутствие/избыток терминаторов может привести к неустойчивости или неработоспособности интерфейса.
Хост-адаптер SCSI
Хост-адаптер является важнейшим узлом интерфейса, определяющим производительность системы SCSI. Существует широкий спектр адаптеров. К простейшим можно подключать только устройства, некритичные к производительности. Такие адаптеры входят в комплект поставки сканеров, а подключение к ним диска может оказаться невозможным. Высокопроизводительные адаптеры имеют собственный специализированный процессор, большой объем буферной памяти и используют высокоэффективные режимы прямого управления шиной для доступа к памяти компьютера. При выборе интерфейса, к которому подключается хост-адаптер, необходимо учитывать производительность — интерфейс не должен стать узким местом при обмене с высокопроизводительными устройствами SCSI.
Конфигурирование хост-адаптеров.
Конфигурирование хост-адаптеров с точки зрения шины SCSI не отличается от конфигурирования других устройств. Для современных адаптеров вместо джамперов используется программное конфигурирование, хост-адаптер должен быть сконфигурирован и с точки зрения шины расширения, к которой он подключается.
Всем устройствам SCSI требуются специальные драйверы. От драйверов сильно зависит производительность устройств SCSI. Наиболее предпочтительны драйверы, работающие в режиме прямого управления шиной (bus mastering); их применение позволяет реализовать все преимущества SCSI в многозадачных системах.


4. Шина USB
USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) является промышленным стандартом расширения архитектуры PC, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Шина USB совсем молодая — версия 1.0 была опубликована в начале 1996 года, и скептики иронично расшифровывали ее название как «неиспользуемая последовательная шина» (Unused Serial Bus). Однако сейчас устройств с интерфейсом USB уже предостаточно. Шина позволяет соединять устройства, удаленные от компьютера на расстояние до 25 м (с использованием промежуточных хабов). Шипа USB ориентирована на периферийные устройства, подключаемые к PC. Изохронные передачи USВ позволяют передавать цифровые аудио-сигналы, видеоданные. Все передачи управляются централизованно, и PC является необходимым управляющим узлом, находящимся в корне древовидной структуры шины. Адаптер USB пользователи современных ПК получают почти бесплатно, поскольку он входит в состав всех современных чипсетов системных плат. Непосредственное соединение нескольких PC шиной USB не предусматривается, хотя выпускаются «активные кабели» для связи пары компьютеров и устройства-концентраторы.
Организация шины USB
USB обеспечивает обмен данными между хост-компьютером и множеством периферийных устройств (ПУ). Согласно спецификации USB, устройства (device) могут являться хабами, функциями или их комбинацией. Хаб (hub) только обеспечивает дополнительные точки подключения устройств к шине. Устройство-функция (function) USB предоставляет системе дополнительные функциональные возможности, например подключение к ISDN, цифровой джойстик, акустические колонки с цифровым интерфейсом и т. п. Комбинированное устройство (compound device), реализующее несколько функций, представляется как хаб с подключенными к нему несколькими устройствами. Устройство USB должно иметь интерфейс USB, обеспечивающий полную поддержку протокола USB, выполнение стандартных операций (конфигурирование и сброс) и предоставление информации, описывающей устройство. Работой всей системы USB управляет хост-контроллер (host controller), являющийся программно-аппаратной подсистемой хост-компьютера. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.
Шина USB является хост-центрической: единственным ведущим устройством, которое управляет обменом, является хост-компьютер, а все присоединенные к ней периферийные устройства — исключительно ведомые.
В отличие от громоздких дорогих шлейфов параллельных шин АТА и особенно шины SCSI с ее разнообразием разъемов и сложностью правил подключения, кабельное хозяйство USB простое и изящное. Кабель USB содержит одну экранированную витую пару с импедансом 90 Ом для сигнальных цепей и одну неэкранированную для подачи питания (+5 В), допустимая длина сегмента — до -5 м. Система кабелей и коннекторов USB не дает возможности ошибиться при подключении устройств. Для распознавания разъема USB на корпусе устройства ставится стандартное символическое обозначение.
Каждое устройство на шине USB (их может быть до 127) при подключении автоматически получает свой уникальный адрес. Логически устройство представляет собой набор независимых конечных точек (endpoint), с которыми хост-контроллер (и клиентское ПО) обменивается информацией.
Каждое устройство обязательно имеет конечную точку с номером 0, используемую для инициализации, общего управления и опроса его состояния.
Кроме нулевой точки устройства-функции могут иметь дополнительные точки, реализующие полезный обмен данными. Дополнительные точки не могут быть использованы до их конфигурирования (установления согласованного с ними канала).
Каналом (pipe) в USB называется модель передачи данных между хост-контроллером и конечной точкой устройства. Имеются два типа каналов: потоки и сообщения. Поток (stream) доставляет данные от одного конца канала к другому, он всегда однонаправленный. Сообщения (message) имеют формат, определенный спецификацией USB.
Каналы организуются при конфигурировании устройств USB. Для каждого включенного устройства существует канал сообщений (Control Pipe 0), по которому передается информация конфигурирования, управления и состояния.
Типы передач данных
Архитектура USB допускает четыре базовых типа передачи данных.
1 Управляющие посылки (control transfers) 1
2 Передачи массивов данных (bulk data transfers)
3 Прерывания (interrupt)
4 Изохронные передачи (isochronous transfers)
Архитектура USB предусматривает внутреннюю буферизацию всех устройств, причем чем большей полосы пропускания требует устройство, тем больше должен быть его буфер. USB должна обеспечивать обмен с такой скоростью, чтобы задержка данных в устройстве, вызванная буферизацией, не превышала нескольких миллисекунд.
Устройства и хабы
Хаб — кабельный концентратор — является ключевым элементом системы РnР в архитектуре USB. Хаб выполняет множество функций:
1 обеспечивает физическое подключение устройств, формируя и воспринимая сигналы в соответствии со спецификацией шины на каждом из своих портов;
управляет подачей питающего напряжения на нисходящие порты, причем предусматривается установка ограничения на ток, потребляемый каждым портом;
отслеживает состояние подключенных к нему устройств, уведомляя хост об изменениях;
обнаруживает ошибки на шине, выполняет процедуры восстановления и изолирует неисправные сегменты шины;
5 обеспечивает связь сегментов шины, работающих на разных скоростях.
Устройства, подключенные к шине USB, могут пребывать в следующих состояниях:
Attached — устройство подключено, но питание еще не подано;
Powered — устройство подключено, питание подано, но еще не выполнен сброс;
3 Default — устройство подключено, питание подано и выполнен сброс, но уникальный адрес еще не назначен, и устройство отзывается по «дежурному» нулевому адресу;
4 Address — устройство подключено, питание подано, выполнен сброс и назначен уникальный адрес, но устройство еще не сконфигурировано;
5 Configured — устройство подключено, питание подано, выполнен сброс, назначен уникальный адрес и устройство сконфигурировано; хост может использовать функции, предоставляемые устройством; после конфигурирования (начального или смены конфигурации) все регистры, счетчики и т. п. программные и аппаратные элементы устанавливаются в исходное состояние;
6 Suspended — устройство подключено и питание подано, но приостановлено в целях энергосбережения (по отсутствию активности шины в течение определенного времени); устройство может уже иметь уникальный адрес и быть сконфигурированным, но хост не «может использовать функции, предоставляемые устройством (устройство выйдет из этого состояния, когда обнаружит активность шины).
Хост
У каждой шины USB должен быть один (и только один!) хост-компьютер с контроллером USB. Хост делится на три основных уровня.
1 Интерфейс шины USB
2 Система USB. Система состоит из трех основных частей.
А Драйвер хост-контроллера — HCD (Host Controller Driver) —
Б Драйвер USB — USBD (USB Driver)
В Программное обеспечение хоста
3 Клиенты USB
В совокупности уровни хоста имеют следующие возможности:
обнаружение фактов подключения и отсоединения устройств USB;
манипулирование потоками управления между устройствами и хостом;
манипулирование потоками данных;
сбор статистики активности и состояний устройств;
5 управление электрическим интерфейсом между хост-контроллером и устройствами USB, включая управление электропитанием.
Хост-контроллер является аппаратным посредником между устройствами USB и хостом.
USB поддерживает динамическое подключение и отключение устройств. Нумерация устройств шины является постоянным процессом, отслеживающим изменения физической топологии.
Хост определяет, является новое подключенное устройство хабом или функцией, и назначает ему уникальный адрес USB.
Применение шины USB
Благодаря своей универсальности и способности эффективно передавать разнородный трафик шина USB применяется для подключения к PC самых разнообразных устройств. Она призвана заменить традиционные порты PC — СОМ и LPT, а также порты игрового адаптера и интерфейса MIDI. Привлекательность USB придает возможность подключения/отключения устройств на ходу и возможность их использования практически сразу, без перезагрузки ОС.
Основные области применения USB:
Устройства ввода — клавиатуры, мыши, трекболы, планшетные указатели и т. п. Здесь USB предоставляет единый интерфейс для различных устройств.
Принтеры — USB обеспечивает примерно ту же скорость, что и LPT-порт в режиме ЕСР, но при использовании USB не возникает проблем с длиной кабеля и подключением нескольких принтеров к одному компьютеру (правда, требуются хабы), а так же позволит ускорить печать в режиме высокого разрешения за счет сокращения времени на передачу больших массивов данных:
Сканеры: применение USB позволяет отказаться от использования контроллеров SCSI или занятия LPT-порта.
Аудио — колонки, микрофоны, головные телефоны (наушники). USB позволяет передавать потоки данных, достаточные для обеспечения самого высокого качества. Передача в цифровом виде от самого источника сигнала до приемника и цифровая обработка в хост-компьютере обеспечивают избавление от проблем наводок.
Музыкальные синтезаторы и MIDI-контроллеры с интерфейсом USB — шина позволяет компьютеру обрабатывать потоки множества каналов MIDI
Видео- и фотокамеры — USB позволяет передавать статические изображения любого разрешения за приемлемое время, а также передавать поток видеоданных с достаточной частотой кадров и высоким разрешением без сжатия (и потери качества). С интерфейсом USB выпускают как камеры, так и устройства захвата изображения с телевизионного сигнала и TV-тюнеры.
Коммуникации — с интерфейсом USB выпускают разнообразные модемы, включая кабельные и xDSL, адаптеры высокоскоростной инфракрасной связи (IrDA FIR) — шина позволяет преодолеть предел скорости СОМ-порта (115,2 Кбит/с), не повышая загрузку центрального процессора.
Преобразователи интерфейсов позволяют через порт USB, имеющийся теперь практически на всех компьютерах, подключать устройства с самыми разнообразными интерфейсами.
Устройства хранения — винчестеры, устройства чтения и записи CD и DVD, стримеры скорость передачи данных становится соизмеримой с АТА и SCSI, а ограничений по количеству устройств достичь трудно.
Игровые устройства — джойстики всех видов (от «палочек» до автомобильных рулей), пульты с разнообразными датчиками (непрерывными и дискретными) и исполнительными механизмами— подключаются унифицированным способом.
Телефоны — аналоговые и цифровые (ISDN). Подключение телефонного аппарата позволяет превратить компьютер в секретаря с функциями автодозвона, автоответчика, охраны и т. п.
Мониторы. — здесь шина USB используется для управления параметрами монитора. USB-мониторы позволяют системе управлять ими — регулировки яркости, контраста, цветовой температуры и т. п. могут теперь выполняться программно, а не только от кнопок лицевой панели монитора.
Электронные ключи — устройства с любым уровнем интеллектуальной защиты могут быть выполнены в корпусе вилок USB. Они гораздо компактнее и мобильнее аналогичных устройств для СОМ- и LPT-портов.
Хабы USB выпускаются как в виде отдельных устройств, так и встраиваются в периферийные устройства (клавиатуры, мониторы).

Список литературы:
Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия, 2-е изд.-СПб.: Питер,2002. –928 с.:ил.
Леонтьев В. П., «Новейшая энциклопедия персонального компьютера», издательство «Олма-Пресс», Москва, 2003