Какие параллельные и последовательные порты существуют

1.3.30. Параллельный и последовательный порты

Для того чтобы передать информацию какому-либо устройству или получить ее от этого устройства, компьютеру необходимо специально организовать процесс обмена данными.

Организация операций, связанных с вводом и выводом информации, подразумевает следующее:

соблюдение одинакового кода передаваемых данных (то есть «разговор на одном языке»);

согласование скоростей передачи и приема информации (или «диалог в одинаковом темпе»);

единство формата обмена данными (то есть способ дробления их на фрагменты, передаваемые за один цикл);

стандартный протокол специальных управляющих сигналов (команды, «понятные» принимающему и передающему устройству) .

Для того чтобы соблюсти все указанные требования, в компьютере существуют специализированные контроллеры ввода/вывода, предназначенные только для организации работы по обмену информацией с внешним миром. Этот обмен реализуется через специальные «ворота» (каналы), получившие название портов.

Обмен (то есть ввод и вывод) данных между компьютером и периферийным устройством происходит в два этапа: передача информации от компьютера к периферийному устройству и прием информации от периферийного устройства. Такая организация работы требуется для исключения возникающих ошибок (например, при переполнении приемного буфера периферийного устройства или наличии внешней помехи) и оперативного информирования системы о состоянии процесса ввода/вывода.

Помимо оперативной памяти, процессор может адресовать и другую область, известную как адресное пространство ввода-вывода. Каждый порт ввода-вывода имеет уникальное множество адресов ввода-вывода. Микропроцессор включает две команды: IN и OUT, используемые для чтения и записи данных в адресном пространстве ввода-вывода, а также другие инструкции, управляющие портами ввода-вывода (эти команды будут рассмотрены при изучении языка ассемблера).

Порты ввода/вывода, соответственно способам передачи, подразделяют на параллельные и последовательные.

В параллельном порту (Parallel Port) в одном направлении одновременно передаются сразу 8 бит (1 байт) информации. Поэтому разъем параллельного порта содержит восемь линий для передачи данных, а на компьютере с двунаправленным параллельным портом разъем дополнительно восемь линий используются для приема данных.

Для параллельного порта не существует международного стандарта, однако в качестве фактического стандарта используется спецификация, опубликованная фирмой-изготовителем периферийных устройств Centronics (поэтому ее часто называют стандартом Centronics).

Интерфейс Centronics в компьютере использует для обмена данными 25-контактный «материнский» разъем (контактные гнезда под штыри кабеля).

Существуют следующие типы параллельного порта:

улучшенный параллельный порт EPP (Enhanced Parallel Port);

порт с расширенными функциями ECP (Extended Capability Port).

Стандартный параллельный порт предназначен только для односторонней передачи данных от компьютера к принтеру. Он обеспечивает максимальную скорость передачи данных от 120 до 200 Кбайт/с.

Порт EPP является двунаправленным, то есть обеспечивает передачу 8 бит данных в обоих направлениях. Это избавляет центральный процессор от необходимости выполнения медленных команд типа IN и OUT, позволяя программе непосредственно заниматься пересылкой данных. Порт EPP передает и принимает данные почти в 6 раз быстрее стандартного параллельного порта, в основном, за счет наличия буферной памяти. Специальный режим (с использованием прямого доступа в память – DMA) позволяет порту EPP передавать блоки данных непосредственно из оперативной памяти в последовательный порт, минуя процессор. При использовании соответствующего программного обеспечения порт EPP может принимать и передавать данные со скоростью до 2 Мбайт/с. Подобно интерфейсу SCSI порт EPP позволяет подключать в цепочку до 64 периферийных устройств.

Дальнейшим развитием порта EPP явился порт ECP. Он обладает теми же возможностями, что и порт EPP, но количество устройств увеличено до 128. Кроме того, в порту ECP реализована такая важная функция, как сжатие данных.

Для сжатия данных используется метод RLE (Run Length Encoding), в котором длинная последовательность одинаковых символов передается двумя байтами: один байт определяет повторяющийся символ, другой – число повторений. Стандарт ECP допускает сжатие и распаковку данных как программно (с помощью драйвера), так и аппаратно (схемой порта).

В настоящее время стандарты портов EPP и ECP включены в стандарт IEEE 1284. Этот стандарт определяет четыре режима работы: полубайтовый, байтовый, EPP и ECP. Дополнительно к функциям портов EPP и ECP стандарт IEEE 1284 позволяет принтеру послать сигнал при аварии.

Хотя в операционной системе предусмотрено три логических имени для параллельных портов – LPT1 (синоним PRN), LPT2 и LPT3 обычно в комплектацию компьютера входит один параллельный порт (в современных компьютерах контроллер параллельного порта располагается на материнской плате)

Параллельный порт чаще всего используется для подключения принтера. Однако к нему можно подключать и другие устройства, например, сканеры, внешние дисководы, стримеры и дисководы CD. Параллельный порт можно использовать также для обмена данными между двумя компьютерами.

Параллельный порт обеспечивает довольно высокую скорость передачи, поскольку эта передача осуществляется побайтно. Однако при большой длине кабеля или при не очень интенсивном обмене данными удобнее оказывается последовательный порт.

Последовательный порт (Serial Port) передает в одном направлении одновременно всего лишь 1 бит информации. Данные могут передаваться через этот порт как от ПК к внешнему устройству, так и наоборот.

Последовательные порты компьютера обычно соответствуют международному стандарту RS-232C (Reference Standard 232 версии С), поэтому к этому порту можно подсоединить любое устройство, которое также ориентировано на этот стандарт (например, мышь, модем, последовательный принтер или последовательный порт другого компьютера). Этот интерфейс использует 9 каналов связи: один из них служит для передачи информации от компьютера, другой – для приема данных от периферийного устройства. Оставшиеся 7 каналов используются для управления самим процессом обмена данными.

Последовательный порт состоит из UART-микросхемы (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter – универсальный асинхронный приемник/передатчик) и некоторых поддерживающих компонентов. Эта микросхема принимает байты данных от шины компьютера, преобразует их в строку битов, добавляет необходимые биты кадровой синхронизации и затем выполняет передачу данных, а также выполняет обратные действия по приему строки данных.

Современные микросхемы UART оснащены буферной памятью и обеспечивают скорость передачи данных до 115 Кбит/с.

Данные при последовательной передаче разделяются служебными посылками, такими, как стартовый бит и стоп-бит. Эти биты указывают на начало и конец передачи последовательных бит данных. Данный метод передачи позволяет осуществить синхронизацию между приемной и передающей стороной, а также выровнять скорость обмена данными.

Для идентификации и распознавания ошибок при последовательной передаче в состав посылки дополнительно может включаться бит контроля четности. Значение бита контроля четности определяется двоичной суммой всех передаваемых битов данных. В режиме, когда бит контроля четности четный (Even Parity), значение бит контроля четности равно 0, если сумма битов четная, и 1 – в противном случае. Биты контроля четности имеют инверсные (обратные) значения (соответственно 1 или 0), если бит контроля четности нечетный (Odd Parity).

Стандартная комплектация компьютера содержит два последовательных порта. В современных компьютерах контроллеры последовательных портов, также, как и контроллер параллельного порта, располагается на материнской плате. Отличие разъема последовательного порта от параллельного состоим в том, что этот разъем имеет контактные штыри, а не гнезда («отцовский» разъем). В старых компьютерах использовался один 25-контактный и один 9-контактный разъем, в современных компьютерах – два 9-контактных разъема. Длина кабеля последовательного порта ограничена 18 м. Основным устройством, подключаемым к последовательному порту, является модем.

Некоторые компьютеры, особенно ориентированные на коммуникационные приложения, могут иметь последовательные порты, выполненные по другим стандартам (например, RS-449A или RS-613), имеющие более высокую скорость передачи данных на более дальние расстояния.

Введение в SSD. Часть 2. Интерфейсная

В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.

Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.

Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:

• пропускная способность канала связи;
• максимальное количество одновременно подключенных устройств;
• количество возникающих ошибок.

Параллельные и последовательные порты

По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:

• параллельные;
• последовательные.

Параллельные порты, на первый взгляд, отлично масштабируются: больше сигнальных линий — больше бит передается за раз и, следовательно, выше пропускная способность. Тем не менее, из-за увеличения количества сигнальных линий между ними возникает интерференционное взаимодействие, приводящее к искажению передаваемых сообщений.

Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.

Малое количество сигнальных линий позволяет без помех увеличивать частоту передачи сообщения.

Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:

• сканеры;
• ленточные накопители (стримеры);
• оптические приводы;
• дисковые накопители и прочие устройства.

В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:

• инициаторы;
• целевые устройства.

Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:

• на концах шины необходимы специальные устройства — терминаторы;
• пропускная способность шины делится между всеми устройствами;
• максимальное количество одновременно подключенных устройств ограничено.

Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).

Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:

• Mandatory — должны поддерживаться устройством;
• Optional — могут быть реализованы;
• Vendor-specific — используются конкретным производителем;
• Obsolete — устаревшие команды.

• TEST UNIT READY — проверка готовности устройства;
• REQUEST SENSE — запрашивает код ошибки предыдущей команды;
• INQUIRY — запрос основных характеристик устройства.

Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.

Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.

Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.

В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.

ATA / PATA

Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения.

Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле.

ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах.

На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение».

Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves.

Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей.

Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с.

Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:

• шлейф обязательно должен быть плоским;
• максимальная длина шлейфа 18 дюймов (45.7 сантиметров).

Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:

• параллельный порт заменен последовательным;
• широкий 80-жильный шлейф заменен 7-жильным;
• топология «общая шина» заменена на подключение «точка-точка».

Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).

Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.

Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.

Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.

Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.

Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.

«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).

Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:

• последовательный интерфейс;
• 29-ти жильный кабель с питанием;
• подключение «точка-точка»

Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).

Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).

Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.

Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.

Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.

PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.

Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:

• прием+ и прием-;
• передача+ и передача-;
• четыре жилы заземления.

«Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.

Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.

Удаленные накопители

При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году.

Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN.

У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.

Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI.

С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:

• вынос шины PCI Express за пределы сервера;
• создание протокола NVMe over Fabrics.

Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.

Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory.

Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe.

Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.

Заключение

Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.

Компьютерная грамотность с Надеждой

Заполняем пробелы — расширяем горизонты!

Порты ввода-вывода: часть 1

Предлагаю серию статей, посвященных интересной, на мой взгляд, теме по компьютерной грамотности – порты ввода-вывода. Современные компьютеры оснащены различными портами для подключения внешних устройств с тем, чтобы эти устройства могли работать совместно с ПК. Название «порт» не является случайным.

Такие устройства ввода-вывода, которые именуются «порт», действительно имеют сходство с портами, куда корабли приходят после своего короткого или долгого плавания.

Порт нужен кораблю для того, чтобы произвести выгрузку и погрузку грузов (а это могут быть сыпучие грузы, контейнеры, нефть или газ, рыба и т.п.), произвести посадку и высадку пассажиров и экипажа, заправить корабль всеми необходимыми для его автономной работы компонентами (топливо, вода и т.п.), принять накопившиеся отходы.

В порту могут причаливать корабли, разные по своей конструкции, размерам, типам, назначениям. При этом порт должен уметь работать со всеми приходящими в него кораблями, в противном случае он вынужден отказывать этим кораблям в приеме.

Зачем компьютеру нужны порты и как они появились?

Точно также порты нужны компьютеру для того, чтобы с их помощью проводить «погрузку и выгрузку» информации, а точнее, ввод и вывод данных.

Например, они позволяют

• вводить данные в ПК с клавиатуры, мобильного телефона, цифрового фотоаппарата, со сканера,
• выводить результаты на монитор, на принтер,
• записывать музыку с ПК на плеер или Ipod, а также книги на ридер (устройство для чтения книг)
• и т.д.

Но такое многообразие внешних устройств, работающих с ПК, появилось далеко не сразу. С момента создания первых вычислительных машин их способность работать с внешними устройствами является чуть ли не самой главной задачей.

Действительно, кому нужно высокое быстродействие ПК, если нет возможности быстро ввести в него большое количество данных для последующей обработки? Если время, которое мы затратим на ввод данных, будет во много раз больше, чем время их обработки на компьютере, то тогда будет потерян всякий смысл такой автоматизации. Аналогично, если расчеты делаются быстро, а для получения результатов нужно ждать длительное время, такой быстрый расчет с крайне медленным выводом данных не имеет практического смысла.

Кстати, первые электронные вычислительные машины проектировались и создавались сразу же с подключенными к ним внешними устройствами, причем их число и возможности были строго ограничены. Это были консоли для операторов в машинном зале, дисплеи для программистов и пользователей (как правило, в дисплейном зале), принтеры, дисковые и ленточные накопители, устройства ввода-вывода на перфоленты и перфокарты и т.п.

С развитием ПК и распространением их дома и в офисах ввод и вывод данных стал еще более актуальным и, самое главное, более разнообразным.

ПК были созданы так, чтобы иметь возможность подключения теоретически неограниченного количества всевозможных внешних устройств различного назначения:

• клавиатуры, манипулятор мышь, мониторы, принтеры, сканеры, модемы и т.п.,
• а также бытовых устройств (фотоаппараты, музыкальные проигрыватели и т.п.) или
• специализированных устройств (например, миди-клавиатуры или синтезаторы и т.п.).

Что такое универсальные порты ввода-вывода

При таком разнообразии устройств ввода-вывода данных невозможно под каждое устройство создавать свой уникальный порт. Первоначально делались такие попытки, но это не оправдало себя. Гораздо более удобным оказалось создание универсальных портов ввода-вывода, к которым можно было подключать любые устройства по выбору пользователей.

Одними из первых универсальных портов были так называемые :

• последовательный порт (COM-порт компьютера, сокращение COM происходит от Communication port, что означает «коммуникационный порт») и
• параллельный порт (LPT-порт принтера, аббревиатура LPT означает Line Printer Terminal – «линия для подключения принтера»).

Отличаются они способом передачи данных между ПК и внешними устройствами.

Последовательные порты передают данные бит за битом, т.е. передаваемые байты информации проходят через порт последовательно по одному биту. За такую последовательную передачу информации эти порты и получили свое название.

Параллельные порты передают информацию целыми байтами, т.е. байты передаются через порт одновременно или параллельно, отсюда и название порта.

Рис. 1. Как выглядят USB и COM порты

Первые последовательные порты (COM-порты компьютера) работали гораздо медленнее параллельных портов, так как передача данных бит за битом требует значительно большего времени, чем одновременная передача целых байтов. Соответственно, к последовательным портам можно было подключать только относительно медленные устройства, например, манипуляторы мышь или модемы.

В настоящее время COM-порты применяются редко, в основном, для работы с разными датчиками, купюроприемниками и другими техническими устройствами.

Как узнать com порт и LPT-порт?

Узнать com порт (рис. 1) можно по внешнему виду разъёма порта, который выглядит как трапеция с закругленными углами с 9-ю (встречается чаще) или 25-ю (встречается намного реже) контактами «папа». Кстати, LPT-порт тоже имеет 25 контактов, но их тип – «мама».

Рис. 2. Как выглядит LPT порт

Такие быстродействующие устройства как, например, принтеры или сканеры, при подключении к последовательному порту начинали работать медленно и неэффективно.

Поэтому для обеспечения необходимого быстродействия эти устройства требовали подключения к параллельному LPT-порту, что обеспечивало на тот момент максимальную скорость работы и производительности.

Дальнейшее развитие компьютеров привело к тому, что стало необходимо повышать быстродействие и надежность передачи данных через порты. Даже быстродействующий параллельный порт уже не удовлетворял требованиям времени по нескольким причинам.

Например, этот порт был небезопасен как для компьютера, так и для подключаемого в него устройства, если, например, подключить или отключить внешнее устройство во время его работы. Это могло привести к поломке порта, компьютера или устройства. Также в силу архитектуры ПК количество параллельных портов было ограничено, этих портов могло быть только 2.

За счет развития инженерной мысли последовательные порты получили новые возможности, которые ставили их не только в один ряд с параллельными портами, но и делали более удобными для применения пользователями ПК. Скорость работы последовательных портов стала достаточной для подключения быстродействующих устройств. Появились возможности для дальнейшего наращивания их количества.

Универсальный USB-порт

В настоящий момент получили широкое распространение универсальные USB-порты компьютера. USB расшифровывается как Universal Serial Bus – «универсальная последовательная шина».

USB-порты компьютера удобны еще и тем, что от них автономные внешние устройства могут получать электрическое питание, что упрощает такие устройства и делает их меньшими по размерам и энергонезависимыми от электрических сетей.

Например, к USB портам компьютера могут подключаться внешние накопители на жестких дисках, CD и DVD дисководы, флешки, плейеры и другие устройства, которым теперь не нужны блоки питания и шнуры для подключения к электричеству, столь необходимому для их работы.

Итоги

Но самое важное в портах ввода и вывода состоит в том, что они стали своего рода стандартом для подключения внешних устройств. К данному стандарту стали стремиться все производители этих устройств, что позволило потребителям – пользователям ПК выбирать для себя те устройства, которые им более всего подходят, а не только те устройства, которые разработчики ПК предлагают вместе с ПК.

Такой стандарт приводит к конкуренции среди производителей, которая в свою очередь способствует повышению качества внешних устройств и к предложению устройств по приемлемой цене для потребителей. Любой монополизм в этой сфере, если бы он имел место и был бы обусловлен конструктивными особенностями ПК, обязательно привел бы к значительному росту цен на внешние устройства, без которых ПК не стал бы таким популярным среди пользователей.

Упражнения по компьютерной грамотности:

1) Есть ли на Вашем компьютере COM порты? Если есть, то сколько их?

2) Есть ли на Вашем компьютере LPT порты? Если есть, то сколько их? 3) Есть ли на Вашем компьютере USB порты? Cколько их?

Разница между Параллельным и Последовательным портом

Главное различие между Параллельным и Последовательным портом состоит в том, чт о Параллельный порт передачи данных является двунаправленным, и имеет возможность одновременной передачи и приёма битов данных, тогда как Последовательный порт является однонаправленным и может передавать данные одновременно только в одном направлении.

В компьютерном мире порт — это средство для подключения внешних устройств к центральному процессору (ЦП). По сути, это разъемы, расположенные на задней панели ПК, которые используются для связи с принтерами, клавиатурами, модемами, мониторами, а также практически с любыми периферийными устройствами или компонентами. Порты подключены напрямую к материнской плате, либо к плате расширения.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Параллельный порт?
3. Что такое Последовательный порт?
4. В чем разница между Параллельным и Последовательным портом?
5. Заключение

Что такое Параллельный порт?

Параллельный порт (LPT) — это внешний интерфейс на задней панели персональных компьютеров, который используется для подключения практически ко всему, что вы хотите подключить к компьютеру. Он действует как интерфейс для подключения компьютерных периферийных устройств, таких как принтеры, или любого другого устройства, требующего относительно высокой пропускной способности. Параллельный порт является одним из самых универсальных портов ввода-вывода в системе, поскольку его можно использовать для различных устройств, включая оптические приводы, сканеры, внешние CD-ROM и так далее.

Разъёмы на кабелях Параллельного порта

Название «параллельный» описывает способ отправки данных; это подразумевает параллельную связь, то есть несколько битов данных отправляются одновременно без каких-либо задержек. В параллельном порте используется 25-контактный разъем DB-25, а также на конце кабеля, который подключается к устройствам, может использоваться 36-контактный разъём «Centronics» — по названию компании, разработавшей стандартный интерфейс для подключения принтера к компьютеру. Кроме того, согласно стандарту IEEE 1284 параллельный порт передачи данных является двунаправленным, и имеет возможность одновременной передачи и приёма битов данных.

Что такое Последовательный порт?

Последовательный порт (COM-порт) — это еще один тип порта и отличная альтернатива параллельным портам, где биты данных отправляются по одному в одном потоке из единиц и нулей. В отличие от параллельного порта, это интерфейс последовательной связи, через который данные передаются по одному проводу или паре проводов, или, в случае беспроводной связи, по одному каналу передачи. Последовательный порт, также известен как COM порт (коммуникационный). Существует множество различных типов последовательных интерфейсов, доступных для компьютеров, таких как повсеместный порт RS-232, порт RS-485, IEEE-394 и USB.

Компьютерная мышь с подключением на последовательный порт RS-232

Стандартный 9-контактный D-образный разъем DB-9 (D-sub) последовательного порта может использоваться для подключения таких устройств, как мышь, модемы, игровые контроллеры и старые принтеры. Это один из старейших интерфейсов, использовавшихся для подключения к компьютеру модема и принтеров. Но современные последовательные порты используются для специализированных устройств, таких как камеры слежения, мониторы с плоским экраном или приемники GPS.

В чем разница между Параллельным и Последовательным портом

Параллельный порт — это внешний интерфейс, используемый для подключения периферийных устройств компьютера, таких как принтеры, или любого другого устройства, требующего относительно высокой пропускной способности доступа к персональному компьютеру. В параллельном порту используется разъем DB-25, а также может использоваться на конце кабеля, который подключается к устройствам, 36-контактный разъём «Centronics». С другой стороны, последовательный порт — это интерфейс последовательной связи, используемый для подключения последовательных линий для обеспечения последовательной связи. Последовательный порт использует стандартный 9-контактный D-образный разъем, который ранее использовался для подключения модемов и принтеров к компьютеру.

Параллельный и Последовательный порт на материнской плате

Передача. Через параллельный порт может одновременно передаваться набор из 8 бит (единиц и нулей) данных, что означает одновременную передачу нескольких битов данных. В параллельном порту используется 25-контактный D-образный разъем, который обозначается как разъем DB-25, а также может использоваться 36-контактный разъём «Centronics». Последовательный порт является отличной альтернативой параллельному порту, где биты данных передаются по одному в одном потоке единиц и нулей по одному проводу. Для последовательного порта применяется стандартный 9-контактный D-образный разъем и используется он для подключения таких устройств, как старая мышь, модемы, игровые контроллеры, старые принтеры и т.д.

Производительность. Параллельная передача данных происходит намного быстрее относительно последовательной передачи, даже при той же частоте сигнала. Таким образом, скорость передачи в параллельных портах выше, поскольку они способны передавать сразу несколько потоков данных, тем самым устраняя перекрестные помехи и ошибки. Таким образом, для связи через параллельный порт используется относительно больше проводов. Последовательные порты являются более медленными с точки зрения скорости передачи, поскольку они способны передавать только один поток данных одновременно по одному проводу.

Устройства. Параллельный порт является одним из самых универсальных портов ввода-вывода в системе, поскольку его можно использовать для различных устройств, включая принтеры, оптические приводы, сканеры, внешние CD-ROM жесткие диски и т.д. Последовательный порт может использоваться для подключения таких устройств, как мышь (старые модели), модемы, игровые контроллеры и старые принтеры. Однако современные последовательные порты используются для подключения таких устройств, как камеры видеонаблюдения, мониторы с плоским экраном, приемники GPS, телескопы и инверторы питания.

Заключение

Параллельный порт — это параллельный интерфейс для подключения периферийных устройств компьютера, требующих достаточно высокой пропускной способности. Этот порт позволяет одновременно передавать набор из 8 бит. В последовательном интерфейсе биты данных передаются последовательно по одному проводу или, в случае беспроводной связи, по одному каналу передачи. С точки зрения скорости передачи, последовательные порты являются более медленными, относительно параллельных портов. Через параллельный порт может передаваться больший объем данных, чем через последовательный порт, так как через него могут передаваться одновременно несколько битов данных в разных направлениях.