Что значит подключить интерфейс

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

Об интерфейсе часто говорят, когда имеют в виду взаимодействие человека и компьютера или приложений. В статье разберем определение интерфейса, что это за взаимодействия, их виды и особенности.

Что такое интерфейс

Интерфейс — это «проводник» между человеком и программой, операционной системой, техническим устройством или способ взаимодействия приложений между собой. Человек дает команды с помощью интерфейса, устройство их анализирует и отвечает. Основные задачи, для решения которых он предназначен:

ввод и отображение информации (звук, изображение);

управление отдельными приложениями;

обмен данными с другими устройствами;

взаимодействие с операционной системой.

Интерфейс подразумевает взаимодействие не только человека и техники, но и компьютер-программа, программа-программа, компьютер-устройство. Например, когда устройства подключают к системному блоку компьютера, как способ взаимодействия используют разъем.

Виды интерфейсов

Одни виды взаимодействия позволяют получить больше контроля над компьютером или смартфоном, но требуют дополнительных навыков. Другие — более комфортные, но предоставляют меньше возможностей. У каждого типа есть свои особенности.

Командная строка

Через командную строку можно выполнить максимальное количество операций — это прямой способ общения с операционной системой. Чтобы набрать команду, нужно ввести текст на языке компьютера и нажать Enter, компьютер начнет выполнять.

Минус способа в том, что он подходит только подготовленным пользователям. В командной строке нет вспомогательных графических элементов, для взаимодействия придется освоить язык, а чтобы команды работали — нельзя допускать ошибок.

Графический и текстовый

Графика упрощает взаимодействие с компьютером, с ней работать гораздо легче и комфортнее, чем с текстом. В роли графического интерфейса выступают такие элементы:

рисунки и схемы;

другие графические элементы.

Например, при взаимодействии с Windows используют иконки и окна, для ввода подключают мышь. На смартфоне устройством ввода служит сенсорный дисплей.

Текстовый интерфейс не использует изображения: команды отдаются с помощью текста и информация предоставляется в текстовом виде.

Жестовый, голосовой, тактильный и нейронный

Жестовое взаимодействие позволяет отдавать команды движениями пальцев. Оно применяется при работе с сенсорным экраном смартфона. Например, жест «вверх» заставляет появиться всплывающее окно.

Голосовой интерфейс — это управление голосом. Гаджет распознает и выполняет звуковые команды.

Тактильный подразумевает взаимодействие с помощью осязания: вибрация или чувствительность к силе нажатия.

Нейронный интерфейс передает команды прямо из мозга в компьютер, для этого в мозг вживляют электроды. Его применяют в медицине: так парализованный человек может общаться с окружающим миром.

Программный, аппаратный, аппаратно-программный

Взаимодействие программ между собой обеспечивает программный интерфейс. Программы направляют запросы друг другу и получают ответы. Например, чтобы постоянно показывать актуальную погоду в виджете или на компьютере, одна программа постоянно отправляет запрос другой, а та — предоставляет свежие данные.

Аппаратный предназначен для организации связи между физическими устройствами через разъемы и слоты. А когда компьютер считывает информацию с жесткого диска — это совместная работа программы и физического устройства, то есть, аппаратно-программный интерфейс.

Пользовательский интерфейс

Все, с чем взаимодействует обычный пользователь, когда включает компьютер, заходит на сайт или в приложение, все, что человек видит на экране — это пользовательский интерфейс.

Веб, игровой сайт

Веб-интерфейс позволяет работать через браузер. Это взаимодействие программ в интернете. Например, можно зайти на сайт магазина и там же оплатить покупки. Браузер в этом случае будет веб-интерфейсом, благодаря которому страницы взаимодействуют.

Игровой — это то, как пользователь может взаимодействовать с игрой, какие команды может отдавать, в какой форме представлена игровая информация и как игра будет реагировать на действия.

Материальный

Это тактильный контакт с гаджетами. Он включает в себя прикосновения к сенсорному экрану, действия с мышкой или джойстиком.

Интерфейс в телефонах

На смартфонах используют сенсорный экран, который подразумевает жестовой и тактильный интерфейсы. Пользователь прикасается к элементам, операционная система или приложение получают от него команды и выполняют их.

Каким должен быть интерфейс

Важно, чтобы интерфейс соответствовал целям и контексту. Если это взаимодействие специалиста с компьютером, то главное — это способность обеспечивать получение информации и выполнение задач. Для обычного пользователя он имеет не только техническое, но и эстетическое значение: работа с ним должна быть удобной и понятной.

Заключение

Для пользователей интерфейс — основа работы с ПК или телефоном. От того, насколько проста или сложна эта система, будет зависеть удобство управления устройством. Разработчики могут менять системные структуры для сложных задач. Неопытным пользователям лучше покупать устройства с понятным интерфейсом, чтобы облегчить себе работу.

Источник

Внешние интерфейсы компьютера для подключения устройств

Не все устройства, которые нам нужны уже подключены к компьютеру в его корпусе. Существует ряд устройств, которые нужно подключать во время работы или добавлять для расширения функциональности, без многих из них работа с компьютером невозможна. К таким устройствам относятся USB флешки, принтеры, мышки, клавиатуры, внешние жесткие диски, колонки и многое другое. Все это подключается через интерфейсы подключения устройств компьютеру.

Внешние порты — представляют собой интерфейс или точку взаимодействия между компьютером и другим периферийным устройством. Основное предназначение таких портов — обеспечение места подключения кабеля устройства для передачи и получения данных от центрального процессора. В этой статье мы рассмотрим какими бывают внешние порты компьютера, а также рассмотрим основные порты и их предназначение.

Что такое порты компьютера?

Внешние разъемы компьютера еще называют коммуникационными портами, так как они отвечают за связь между компьютером и периферийными устройствами. Как правило, основа порта размещается на материнской плате.

Все внешние интерфейсы компьютера делятся на два вида, в зависимости от их вида и протокола, используемого для связи с центральным процессором. Это последовательные и параллельные порты.

Последовательный (serial) порт — это интерфейс, через который устройства могут быть подключены с использованием последовательного протокола. Этот протокол позволяет передавать один бит данных за один раз по одной линии. Наиболее распространенный тип последовательного порта — D-sub, который позволяет передавать сигналы RS-232.

Параллельный порт работает немного по-другому, обмен данными между периферийным устройством осуществляется параллельно с помощью нескольких линий связи. Большинство портов для современных устройств — параллельны. Дальше мы рассмотрим более подробно каждый тип внешних интерфейсов компьютера, а также их предназначение.

Ввод и общие порты

В современных компьютерах последовательные порты практически уже не используются они были вытеснены более современными параллельными портами, которые имеют лучшую производительность работы. Но на многих материнских платах все еще есть разъемы для этих интерфейсов. Это сделано для совместимости со старыми устройствами, такими как мыши и клавиатуры.

Разъем PS/2 был разработан корпорацией IBM для подключения мыши и клавиатуры. Он начал использоваться начиная с устройства персонального компьютера IBM/2. От имени этого компьютера и было образовано имя порта. Интерфейс имеет специальную маркировку — фиолетовый для клавиатуры и зеленый для мыши.

Как вы можете видеть, это разъем на шесть контактов, вот его схема:

Даже несмотря на то что цоколи и раскладка контактов для мыши и клавиатуры одинаковы, компьютер не обнаружит устройство, если вы подключите его не в тот разъем. Как я уже говорил, на данный момент PS/2 уже вытеснен другой технологией. Теперь подключение к компьютеру периферийных устройств чаще всего выполняется по USB.

Последовательный порт (Serial Port)

Несмотря на то, что последовательными портами называется целая группа портов, включая PS/2, есть еще одно значение у этого термина. Он используется для обозначения интерфейса совместимого со стандартом RS-232. К таким интерфейсам относятся DB-25 и DE-9.

DB-25 — это вариант разъема D-Sub изначально разработанный в качестве основного порта для соединения по протоколу RS-232. Но большинство устройств используют не все контакты.

Затем был разработан DE-9, который работал по тому же протоколу, а DB-25 стал использоваться чаще для подключения принтера вместо параллельного порта. Сейчас DE-9 — это основной последовательный порт, работающий по протоколу RS-232. Его также называют COM портом. Этот разъем все еще иногда применяется для подключения мыши, клавиатуры, модемов, ИБЛ и других устройств, работающих по этому протоколу.

Сейчас интерфейсы подключения устройств компьютеру DB-25 и DE-9 применяются все реже, потому что их вытесняет USB и другие порты.

Параллельный порт Centronics или 36-pin порт

Порт Centronics или 36-pin был разработан для связи компьютера и принтера по параллельному протоколу. Он имеет 36 контактов и перед началом широкого применения USB был достаточно популярен.

Аудиопорты

Аудио порты используются для подключения акустических систем и других устройств вывода звука к компьютеру. Звуковые сигналы могут передаваться в аналоговой или в цифровой форме, в зависимости от используемого разъема.

Разъем 3,5 мм

Этот порт наиболее часто используется для подключения наушников или устройств с поддержкой объемного звучания. Разъем состоит из шести гнезд и есть на любом компьютере для вывода аудио, а также подключения микрофона.

Гнезда имеют такую цветовую маркировку:

S/PDIF / TOSLINK

Цифровой интерфейс передачи аудио от Sony / Phillips используется в различных устройствах воспроизведения. Его можно использовать для коаксиального RCA аудиокабеля и оптоволоконного TOSLINK.

Большинство домашних компьютеров содержат этот интерфейс подключения через TOSLINK (Toshiba Link). Такой порт может поддерживать 7.1-канальный объемный звук с помощью только одного кабеля.

Видео интерфейсы

Порт VGA

Этот порт есть в большинстве компьютеров. Он размещен на видеокарте и предназначен для подключения экранов, проекторов и телевизоров высокой четкости. Это порт типа D-Sub разъем, состоящий из 15 контактов, размещенных в три ряда. Разъем называется DE-15.

Порт VGA — это основной интерфейс для связи между компьютерами и более старыми ЭЛТ-мониторами. Современные ЖЖ-дисплеи и светодиодные мониторы поддерживают VGA, но качество изображения снижается до разрешения 648×480.

В связи с увеличением использования цифрового видео, порты VGA заменяются на HDMI и Display. В некоторых ноутбуках тоже есть порты VGA, для подключения внешних мониторов. Вот его схема:

Digital Video Interface (DVI)

DVI — это высокоскоростной цифровой интерфейс для обеспечения связи между видеокартой и экраном компьютера. Он был разработан для минимизации потерь при передачи видео сигнала и замены технологии VGA.

Есть несколько типов DVI разъемов, это DVI-I, DVI-D и DVI-A. DVI-I — это порт с возможностью передаче как цифровых, так и аналоговых сигналов. DVI-D поддерживает только цифровые сигналы, DVI-A — только аналоговые. Цифровые сигналы могут передавать видео с разрешением 2560х1600.

Кроме того, было разработано несколько модификаций. Apple разработала Mini-DVI, который выглядит очень похоже на VGA и намного меньше, чем обычный DVI:

Затем был еще Micro-DVI, он еще меньше чем Mini-DMI и по размеру похож на разъем USB и способен передавать только цифровые сигналы:

Display Port

Display Port это цифровой интерфейс, который был разработан для замены VGA и DVI и может передавать не только видео, но и аудио сигналы. Последняя версия может передавать видео с разрешением до 7680х4320.

Display Port имеет 20-контактный разъем, который намного меньше чем DVI и позволяет передавать более высокое разрешение видео. Вот схема размещения контактов:

Разъем RCA

Порт RCA может передавать аудио и видео сигнал с помощью трех кабелей. Видео сигнал передается по желтому кабелю и поддерживается максимальное разрешение до 576i. Красный и белый порт используются для передачи аудио сигнала.

Component Video

Интерфейс Component Video разделяет видеосигнал на несколько каналов и позволяет получить более высокое качество, чем при использовании RCA. Могут передаваться как аналоговые, так и цифровые сигналы.

S-Video

S-Video используется только для передачи видеосигнала. Качество изображения лучше, чем в двух предыдущих вариантах, но разрешение меньше чем в Component. Этот порт, как правило, черного цвета и есть во всех телевизорах и большинстве компьютеров. Он очень похож на PS/2, но имеет только 4 контакта:

HDMI расшифровывается как High Definition Media Interface. Это интерфейс для передачи и приема цифрового видео и аудио сигнала высокой четкости на такие устройства как мониторы компьютера, телевизоры высокой четкости, Blue-Ray плееры, игровые консоли, камеры. Сейчас HDMI считается стандартным портом для передачи видео данных.

Порт HDMI типа A выглядит вот так:

В разъеме используется 19 контактов, а последняя версия 2.0 может передавать видеосигнал с разрешением 4096х2160 и 32 аудиоканала. Схема подключения контактов:

Интерфейс Universal Serial Bus (USB) заменил последовательные и параллельные порты, PS/2 игровые порты и зарядные устройства. Этот порт может применяться для передачи данных, выступать в качестве интерфейса для подключения периферийных устройств и даже использоваться в качестве источника питания. Сейчас существует четыре вида USB: Type-A, Type-B, Type-C, micro-USB и mini-USB. С помощью любого из них может быть выполнено подключение внешних устройств к компьютеру.

USB Type-A

Порт USB Type-A имеет 4-контактный разъем. Существует три различных, совместимых версии — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. Последний является общим стандартом и поддерживает скорость передачи данных до 400 Мбит/сек.

Позже был выпущен стандарт USB 3.1, который поддерживает скорость до 10 Гбит/сек. Черный цвет обозначает USB 2.0, а USB 3.0 — помечена синим. Вы можете видеть это на изображении:

Схема подключения контактов:

USB Type-C

Type-C — это последняя спецификация USB и в этот разъем можно вставлять коннектор любой стороной. Планируется, что со временем она заменит Type-A и Type-B.

Порт Type-C состоит из 24 контактов и может пропускать ток до 3А. Эта особенность используется для современной технологии быстрой зарядки.

Сетевые порты

Порт RJ-45

Интерфейс RJ-45 используется для подключения компьютера к интернету по технологии Ethernet. Интерфейс Registered Jack (RJ) используется для организации компьютерные. RJ-45 представляет собой 8-контактный модульный разъем.

Последняя версия Ethernet называется Gigabit Ethernet и поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/секунду. RJ-45 обычно называется LAN Ethernet порт с типом подключения 8P – 8C. Часто порты оснащены двумя светодиодами для индикации передачи и приема пакетов.

Как я уже говорил, RJ-45 имеет 8 контактов, они изображены на этой схеме:

RJ-11 — это другой тип Registered Jack, который используется в качестве интерфейса для телефона, модема, или ADSL соединения. Компьютеры почти никогда не оснащаются, но это основной интерфейс для всех телекоммуникационных сетей.

RJ-45 и RJ-11 похожи друг на друга, но RJ-11 немного меньше и использует 6 гнезд и 4 контакта (6p-4c) но достаточно было бы схемы 6P-2C. Вот изображение этого разъема:

Также можете сравнить насколько похожи RJ-45 и RJ11:

Жесткий диск

E-SATA

E-SATA — это внешний последовательный порт Serial AT Attachment, который используется для подключения внешних запоминающих устройств большой емкости. Современный разъем E-SATA называется e-SATAp и совместима с E-SATA.

Это гибридные порты, к которым можно подключать E-SATA и USB. Но ни SATA, ни USB официально не поддерживают SATAp, так что пользователь будет их использовать на свой страх и риск.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели внешние интерфейсы компьютера для подключения периферийных устройств. Все они были разработаны в разные время и каждая новая версия, как правило, намного лучше другой. Вы знаете или используете другие внешние порты компьютера? Напишите в комментариях!

Источник