Porty komunikační rozhraní

Gymnázium Vysoké Mýto
nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Registrační číslo projektu
Šablona
CZ.1.07/1.5.00/34.0951
III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY
PROSTŘEDNICTVÍM ICT
Autor
Mgr. Jana Kubcová
Název materiálu / Druh
17. Porty, komunikační rozhraní/PPT
Ověřeno ve výuce dne
18. 12. 2012
Předmět
Informatika
Ročník
Kvinta
Klíčová slova
Porty, sériový, paralelní, PS/2, USB, FireWire, IEEE,
Wi-Fi, Bluetooth.
Anotace
Prezentace se zabývá komunikačním rozhraním na zadní
straně počítače tj. porty. Pomocí portů se k počítači
připojují periferní zařízení. Existují různé typy portů s
danou rychlostí a způsobem přenosu dat. Prezentace
seznamuje se staršími i novějšími typy portů a zařízeními,
která je pomocí nich možno připojit. Připojen je PDF
dokument USB 3.0 SuperSpeed, který podrobněji
popisuje rozhraní USB 3.0.
Metodický pokyn
prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako
materiál určený k samostudiu
Počet stran
30
Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.
Hardware
PORTY
KOMUNIKAČNÍ ROZHRANÍ
POČÍTAČ ZEZADU
KONEKTORY PRO PŘIPOJENÍ PERIFERNÍCH
ZAŘÍZENÍ
Komunikační rozhraní (porty)
Ke skříni počítače připojujeme množství externích,
vnějších, periferních zařízení:
myš, klávesnice, modem, tiskárna, digitální
fotoaparát, kamera.
Jejich kabely se zapojují do zdířek, otvorů,
konektorů na zadní i přední straně počítače.
Počítač bez portů
Kdyby počítač neměl tyto konektory pro
připojení periferních zařízení, byla by to vlastně
jen krabice, která by si uvnitř něco počítala,
na kterou bychom si mohli něco položit, nebo
opřít nohy,
ale která by nám jinak příliš k užitku nebyla.
Počítač zezadu
Pro správnou funkci počítače musí být správně
zapojeny všechny potřebné periferie.
Většina komponentů, periferií se zapojuje ze zadní
části skříně počítače.
Kabely, které většinou z příslušných konektorů,
portů k periferním zařízením vedou, jsou tak
nejlépe ukryty.
Správné zapojení do portů
Kabely se zapojují do zdířek, otvorů, konektorů na
zadní i přední straně počítače.
Konektory se naštěstí liší na první pohled svým
tvarem.
Komponenty, které se do počítače zasouvají mají
naštěstí takový tvar, aby nebylo možné zapojit je
jinak než správně.
Kabel vedoucí do monitoru má takový tvar, aby ho
nebylo možné zapojit jinam, než do grafické karty.
PORTY a SLOTY
Řada uživatelů si plete dva důležité pojmy v oblasti
počítačů:
Sloty x Porty
Slot je konektor na základní desce, který slouží k
vložení dalších přídavných karet.
Port je konektor na základní straně počítače, který
slouží připojení periferních zařízení.
Historie a vývoj portů
Konektory se liší nejen svým tvarem, ale hlavně
svou funkcí a rychlostí přenosu dat.
Jednotlivé konektory představují porty neboli
rozhraní, které slouží ke komunikaci mezi
počítačem a vnějším zařízením.
V průběhu vývoje osobních počítačů vzniklo
několik různých portů.
První byly sériový a paralelní port, pro klávesnici
klávesnicový port.
Typy portů
Porty jsou součástí základní desky, nebo
vzniknou přidáním přídavné karty.
Porty na motherboardu:
Sériový port
Paralelní port
Port PS/2
USB port
Použití portů
Sériový port se používal k připojení myši
nebo modemu.
Paralelní port soužil k připojení tiskárny.
PS/2 porty vznikly jako novější, rychlejší
varianta pro připojení klávesnice a myši.
Klávesnice měla dříve svůj klávesnicový port.
USB port, univerzální port s rychlejším
přenosem
Sériový port /RS-232/
Sériové rozhraní je označováno jako COM.
Většina počítačů měla dva sériové porty COM1,
COM2. Data jsou portem vysílána sériově bit za
bitem. Přenos dat je velice pomalý ale
spolehlivý.
RS-232 umožňuje propojení a vzájemnou sériovou
komunikaci dvou zařízení, tzn. že jednotlivé bity
přenášených dat jsou vysílány postupně za sebou (v
sérii) po jednom páru vodičů v každém směru. Na
rozdíl od komplexnějšího USB, standard RS-232
pouze definuje, jak přenést určitou sekvenci bitů a
nezabývá se už vyššími vrstvami komunikace.
Konektor sériového portu
9 pin d-sub connector
[1]
Na počítači bývá linka RS-232 vyvedena pomocí konektoru D-Sub typu
DE-9 M (samec), zařízení se tedy připojuje šňůrou s konektorem DE-9 F
(samice). U starších počítačů byla druhá linka vyvedena na konektor DB25 M (ten doporučuje původní norma), používal se například pro připojení
modemu.
Paralelní port
Paralelní port bývá označován LPT1, LPT2.
Data jsou portem přenášena paralelně, tj.
současně je přenášeno 8 bitů, tedy 1 byte. Díky
tomu jsou paralelní porty rychlejší než sériové.
Nejsou ale tak spolehlivé, takže je jimi možné
data přenášet jen na kratším kabelu. K
paralelnímu portu se připojuje obvykle tiskárna.
V dnešní době je problém poněkud složitější, neboť se používají vysoké
přenosové rychlosti a při nich se při paralelním přenosu významněji projevují
některé parazitní efekty, takže v určitých případech může být při stejné
technologické úrovni sériový přenos rychlejší než paralelní. Nevýhodou
paralelního přenosu oproti sériovému je ve všech případech nutnost
používat podstatně větší počet vodičů.
Konektor paralelního portu
25pinový konektor (samice) na straně PC
[2]
Port PS/2
Konektor PS/2 je označení šestikolíkových
konektorů mini-DIN , jimiž se k počítači (zpravidla
zezadu) připojuje myš a klávesnice. Protože tyto
konektory nejsou mechanicky rozlišeny a mohlo
by dojít k záměně, rozlišují se barvami: zelený
konektor a zástrčka slouží pro myš, modrofialová
barva přísluší klávesnici.
Zapojení konektoru
PS/2 Mini-DIN
(1) DATA,
(2) nezapojeno*,
(3) GND,
(4) +5V DC,
(5) CLOCK,
(6) nezapojeno*.
[3]
[4]
PS/2 konektory
PS/2 zařízení pro výpočty polohy a předávání
informací systému využívá svůj vlastní obvod, který
sám provádí výpočty a předává již pouze kompletní
data, díky tomu jsou PS/2 zařízení "výkonnější" než
například USB.
Vzhledem k tomu, že jde dnes (v roce 2012) již o
zastaralé rozhraní, stejně jako většina výše
zmíněných, setkáte se s ním pouze u starších
počítačů. Nové základní desky ve stolních
počítačích i noteboocích již obvykle disponují
obvodem multi I/O bez podpory PS/2 a dalších
rozhraní, protože jejich konektory uvolnily místo
konektorům pro USB.
USB port
USB rozhraní bylo vyvinuto na rozdíl od předchozích
poměrně nedávno. Je tedy poměrně nové a relativně
velmi rychlé.
První velkou výhodou USB je mnohonásobně vyšší
rychlost přenosu dat (1,5 Mb/s až 12Mb/s).
Další velkou výhodou je možnost připojit na jeden
USB port až 127 zařízení /USB rozbočovače/.
Téměř všechna periferní zařízení lze dnes připojit
na USB port.
! Monitor připojujeme přes grafickou kartu. !
Historie USB
USB vzniklo za spolupráce firem Compaq,
Hewlett-Packard, Intel, Lucent, NEC, Microsoft a
Philips. Nahrazuje rozsáhle používaný sériový
port RS-232. Univerzální sériová sběrnice
ulehčuje obecně práci uživateli a má větší šířku
pásma než sériový port RS-232. První
specifikace USB byla navržena v roce 1995, jako
levné univerzální rozhraní pro externí zařízení,
která vystačí s nižší průchodností dat. Jeho
účelem bylo sjednotit způsob připojování těchto
periférií.
Rozvoj USB - Apple
Skutečného rozšíření se dočkalo rozhraní USB až
v roce 1998 díky revolučnímu počítači iMac firmy
Apple. Tento barevný poloprůhledný počítač byl
jako první na světě vybaven pouze (!) porty USB
a podnítil výrobce k většímu zájmu o výrobu USB
periférií a příslušenství. Počítačů iMac se prodalo
několik miliónů kusů a mimo rozšíření USB to
znamenalo také návrat firmy Apple na stoly
běžných spotřebitelů.
Verze USB
USB 1.1
Pro verzi USB 1.1 existují pomalá (Low-Speed) zařízení s přenosovou
rychlostí 1,5 Mbit/s a rychlá zařízení (Full-Speed) s rychlostí 12 Mbit/s.
USB 1.1 však nebylo schopno konkurovat vysokorychlostním
rozhraním, např. FireWire (IEEE 1394) od firmy Apple (400 Mbit/s; až
63 zařízení).
USB 2.0
V roce 1999 se začalo uvažovat o druhé generaci USB, která by byla
použitelná i pro náročnější zařízení (např. digitální kamery). Tato nová
verze, označovaná jako USB 2.0, přišla v roce 2000 a nabídla
maximální rychlost 480 Mbit/s v režimu Hi-Speed, avšak zachovala
zpětnou kompatibilitu s USB 1.1 (režimy Low-Speed a Full-Speed).
USB 3.0
Třetí verze (označovaná také jako Superspeed USB) byla hotová již 17.
listopadu 2008, ale její masové rozšíření se opozdilo a rozvíjet se
začala až od roku 2010.
USB 3.0
USB 3.0 disponuje více než 10× větší rychlostí,
přenosová rychlost je 5 Gbit/s. Nová technologie
má 9 vodičů namísto původních 4 (datové vodiče
jsou již 4), přesto zpětně podporuje USB 2.0 a
slibuje možnou nižší spotřebu energie.
Podrobnější informace o zapojení USB 3.0 jste
měli možnost nastudovat v dokumentu přiloženém
k prezentaci „12.HWPC_Sběrnice“ o sběrnicích.
Tento dokument je přílohou i této prezentace.
USB konektory
Universal Serial Bus
[5]
Různé typy konektorů USB, zleva:
* nestandardní USB fotoaparátů Lumix
* mini USB
* typ B
* samice typ A
* typ A
pro srovnání s mincí o velikost české
jednokorunové mince
[6]
FireWire port („žhavý drát“)
FireWire (označované
jako IEEE 1394) je sériová
sběrnice pro připojení
periférií k počítači..
[7]
Port FireWire 400 se šesti piny.
V současné době jsou k dispozici dvě verze FireWire – původní s
šestipinovým kabelem označovaná dnes jako FireWire 400 neboli IEEE
1394a s rychlostí 400 Mbit/s a FireWire 800 neboli IEEE 1394b s
rychlostí až 800 Mbit/s a devítipinovým kabelem. Nyní se schvaluje
nový standard IEEE 1394c s rychlostí až 3200 Mbit/s.
FireWire na rozdíl od USB není ale prozatím tak rozšířen a patrně už
nikdy nebude. Dnes se používání tohoto rozhraní pro běžné uživatele
zúžilo zejména k připojení digitálních videokamer
IEEE
IEEE, plným názvem Institute of Electrical and
Electronics Engineers (česky „Institut pro
elektrotechnické a elektronické inženýrství“) je
mezinárodní nezisková profesní organizace usilující
o vzestup technologie související s
elektrotechnikou.
IEEE je zapsáno ve státu New Jersey, United
States. Na našem území vyvíjí IEEE činnost od roku
1992 prostřednictvím Československé sekce IEEE.
Stanovy IEEE formulují cíle organizace jako “vědecké a vzdělávací,
směřující k pokroku v oblasti teorie a praxe, v elektrotechnice,
elektronice, komunikacích a výpočetní technice, stejně jako v informatice
a příbuzných odvětvích techniky a souvisejících vědních oborech”.
Bezdrátové porty
IEEE 802.11 je Wi-Fi standard s dalšími doplňky pro lokální
bezdrátové sítě vyvíjený 11. pracovní skupinou IEEE
LAN/MAN standardizační komise (IEEE 802).
Infračervený port je rozhraní pro přenos dat
prostřednictvím infračerveného záření. K posílání dat je
nutné, aby na sebe obě zařízení navzájem „mířila“ portem a
aby od sebe byla vzdálena maximálně desítky centimetrů.
Bluetooth je v informatice otevřený standard pro
bezdrátovou komunikaci propojující dvě a více elektronických
zařízení. Název Bluetooth je odvozen z anglického jména
dánského krále Haralda Modrozuba (bluetooth znamená v
angličtině „modrozub“) vládnoucího v 10. století.
INTEGROVANÉ KARTY
Pokud jsou součástí základní desky integrované
karty, jsou i porty, které těmito kartami přibývají,
součástí základní desky.
Přídavné karty vložené do slotů na základní desce
vytvářejí na zadní straně počítače další porty pro
připojení periferních zařízení, která pro svoji práci
potřebujeme.
Úkoly:
1. Zjistěte na internetu informace o bezdrátových
portech. U každého napište jeho využití a
problémy, které jeho využívání provázejí. Který
bezdrátový port by se hodil pro které připojení?
2. V přiloženém PDF dokumentu o USB portech
„USB 3.0 SuperSpeed“ zjistěte hlavní rozdíly
mezi USB 2.0 a USB 3.0.
Otázky k opakování:
K čemu slouží porty?
Jaká periferní zařízení se nechají připojit na
každý z uvedených portů.
Přes který port lze připojit k počítači monitor?
Přes které porty se připojují další základní
periferní zařízení /klávesnice, myš, tiskárna, ../?
Použité zdroje
Citace (uvedení zdrojů a podkladů):
Všechny fotografie a jejich popisky jsou z adresy cs.wikipedia.org.
[1] http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:9_pin_d-sub_connector_male_closeup.jpg
[2] http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Paralel_port.jpg
[3] http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Ps-2-ports.jpg
[4] http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Soubor:MiniDIN-6_Connector_Pinout.svg&page=1
[5] http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:USB_types.jpg
[6] http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:USB_zapojeni_barevne.png
[7] http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:FireWire_gniazdo.jpg