Последовательный порт компьютера. Параллельный порт компьютера

28.08.2019

Браузеры

Лекция 6 Последовательный и параллельный порты .

6.1 Параллельные интерфейсы

6.1.1. Интерфейс Centronics и LPT-порт

6.1.2 Интерфейс Centronics

6.1.3 Традиционный LPT-порт

6.1.4 Расширения параллельного порта

6.1.5 Стандарт IEEE 1284

6.1.6 Физический и электрический интерфейсы

6.1.7 Развитие стандарта IEEE 1284

6.1.8 Конфигурирование LPT-портов

6.2 Последовательные интерфейсы

6.2.1. Способы последовательной передачи

6.2.2 Интерфейс RS-232C

6.2.3 Электрический интерфейс

6.2.4 СОМ-порт

6.2.5 Использование СОМ-портов

6.2.6 Ресурсы и конфигурирование СОМ-портов

6 .1 Параллельные интерфейсы

Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит в слове используются отдельные сигнальные линии, и биты передаются одновременно. Параллельные интерфейсы используют логические уровни ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики), что ограничивает длину кабеля изза невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса. Гальваническая развязка отсутствует. Параллельные интерфейсы используют для подключения принтеров. Передача данных может быть как однонаправленной (Centronics), так и двунаправленной (Bitronics). Иногда параллельный интерфейс используют для связи между двумя компьютерами - получается сеть, "сделанная на коленке" (LapLink). Ниже будут рассмотрены протоколы интерфейсов Centronics, стандарт IEEE 1284, а также реализующие их порты PC.

6.1.1. Интерфейс Centronics и LPT-порт

Для подключения принтера по интерфейсу Centronics в PC был введен порт параллельного интерфейса - так возниклоназвание LPT-порт (Line PrinTer - построчный принтер).Хотя сейчас через этот порт подключаются не только построчные принтеры, название "LPT" осталось.

6.1.2 Интерфейс Centronics

Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему на ринтерах. Назначение сигналов приведено в табл. 1.1, а временные диаграммы обмена с принтером - на рис. 1.1. Интерфейс Centronics поддерживается принтерами с парал-
лельным интерфейсом. Его отечественным аналогом явля-
ется интерфейс ИРПР-М. Традиционный порт SPP (Standard Parallel Port) является однонаправленным портом, через который программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт вырабатывает аппаратное прерывание по импульсу на входе Ack#. Сигналы порта выводятся на разъем DB-25S (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом.

6.1.3 Традиционный LPT-порт

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса аппаратного прерывания, обычно IRQ7 или IRQ5. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов, BIOS поддерживает до четырех (иногда до трех) LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом - прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтером по интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа (по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера. Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода,
начиная с базового адреса порта (BASE).

6.1.4 Расширения параллельного порта

Недостатки стандартного порта частично устраняли новые типы портов, появившиеся в компьютерах PS/2.

Двунаправленный порт 1 (Type 1 parallel port} -интерфейс, введенный в PS/2. Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или двунаправленном режиме. Протокол обмена формируется программно, а для указания направления передачи в регистр управления порта введен специальный бит CR.5:0 - буфер данных работает на вывод, 1 - на ввод. Не путайте этот порт, называемый также enhanced bi-directional, с ЕРР. Данный тип порта прижился и в обычных компьютерах.

Порт с прямым доступом к памяти (Type 3 DMA parallelport)
применялся в PS/2 моделей 57, 90, 95. Был введен для повышения пропускной способности и разгрузки процессора при выводе на принтер. Программе, работающей с портом, требовалось только задать в памяти блок данных, подлежащих выводу, а затем вывод по протоколу Centronics произ-
водился без участия процессора. Позже появились другие адаптеры LPT-портов, реализующие протокол обмена Centronics аппаратно - Fast Centronics. Некоторые из них использовали FIFO-буфер данных Parallel Port FIFO Mode. He будучи стандартизованными, такие порты разных производителей требовали использования собственных специальных драйверов. Программы, использующие прямое управление регистрами стандартных портов, не умели более эффективно их использовать. Такие порты часто входили в состав мультикарт VLB. Существуют их варианты с шиной ISA, в том числе встроенные.

6.1.5 Стандарт IEEE 1284

Стандарт на параллельный интерфейс IEEE 1284, принятый в 1994 году, определяет порты SPP, ЕРР и ЕСР. Стандарт определяет 5 режимов обмена данными, метод согласования режима, физический и электрический интерфейсы. Согласно IEEE 1284, возможны следующие режимы обмена данными через параллельный порт:

^ Режим совместимости (Compatibility Mode) - однонаправленный (вывод) по протоколу Centronics. Этот режим соответствует стандартному порту SPP.

^ Полубайтный режим (Nibble Mode) - ввод байта в два цикла (по 4 бита), используя для приема линии состояния. Этот режим обмена может использоваться на любых адаптерах.

^ Байтный режим (Byte Mode) - ввод байта целиком, используя для приема линии данных. Этот режим работает только на портах, допускающих чтение выходных данных (Bi-Directional или PS/2 Type 1).

т Режим ЕРР (Enhanced Parallel Port) (EPP Mode) - двунаправленный обмен данными. Управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно во время цикла обращения к порту. Эффективен при работе с устройства-
ми внешней памяти и адаптерами локальных сетей.

^ Режим ЕСР (Extended Capability Port) (ECP Mode) - двунаправленный обмен данными с возможностью аппаратного сжатия данных по методу RLE (Run Length Encoding) и использования FIFO-буферов и DMA. Управляющие
сигналы интерфейса генерируются аппаратно. Эффективен для принтеров и сканеров.

В компьютерах с LPT-портом на системной плате режим SPP, ЕРР, ЕСР или их комбинация - задается в BIOS Setup. Режим совместимости полностью соответствует стандартному порту SPP.

6.1.6 Физический и электрический интерфейсы

Стандарт IEEE 1284 определяет физические характеристики приемников и передатчиков сигналов. Спецификации стандартного порта не задавали типов выходных схем, предельных значений величин нагрузочных резисторов и
емкости, вносимой цепями и проводниками. На относительно невысоких скоростях обмена разброс этих параметров не вызывал проблем совместимости. Однако расширенные (функционально и по скорости передачи) режимы требуют четких спецификаций. IEEE 1284 определяет два
уровня интерфейсной совместимости. Первый уровень (Level I) определен для устройств медленных, но использующих смену направления передачи данных. Второй уровень (Level II) определен для устройств, работающих в
расширенных режимах, с высокими скоростями и длинными кабелями. К передатчикам предъявляются следующие требования:

^ Уровни сигналов без нагрузки не должны выходить за пределы -0,5... +5,5 В.

^ Уровни сигналов при токе нагрузки 14 мА должны быть не ниже +2,4 В для высокого уровня (Уон) и не выше +0,4 В для низкого уровня (VoiJ на постоянном токе.

Традиционные интерфейсные кабели имеют от 18 до 25 проводов, в зависимости от числа проводников цепи GND. Эти проводники могут быть как перевитыми, так и нет. К экранированию кабеля жестких требований не предъявлялось. Такие кабели вряд ли будут надежно работать на скорости
передачи 2 Мбайт/с и при длине более 2 м. Стандарт IEEE 1284 регламентирует свойства кабелей.

Три различных разъема, определенных в стандарте IEEE 1284

6.1.7 Развитие стандарта IEEE 1284

Кроме основного стандарта IEEE 1284, который уже принят, в настоящее время в стадии проработки находятся новые стандарты, дополняющие его. К ним относятся:

^ IEEE Р 1284.1 "Standard for Information Technology for Transport Independent Printer/Scanner Interface (TIP/SI)". Этот стандарт разрабатывается для управления и обслуживания сканеров и принтеров на основе протокола NPAP (Network Printing Alliance Protocol).

n IEEE P 1284.2 "Standard for Test , Measurement and Conformance to IEEE Std . 1284" - стандарт для тестирования портов, кабелей и устройств на совместимость с IEEE 1284.

ai IEEE P12843 "Standaixl for Interface and Protocol Extensions to IEEE Std. 1284 Compliant Peripheral and Host Adapter Ports" - стандарт на драйверы и использование устройств прикладным программным обеспечением (ПО). Уже приняты спецификации BIOS для использования ЕРР драйверами DOS. Прорабатывается стандарт на разделяемое использование одного порта цепочкой устройств или группой устройств, подключаемых через мультиплексор.

^ IEEE P1284.4 "Standard for Data Delivery and Logical Channels for IEEE Std. 1284 Interfaces" направлен на реализацию пакетного протокола достоверной передачи данных через параллельный порт. Основой служит протокол MLC (Multiple Logical Channels) фирмы ewlett-Packard, однако совместимость с ним в окончательной версии стандарта не гарантируется.

6.1.8 Конфигурирование LPT-портов

Управление параллельным портом разделяется на два этапа
предварительное конфшурирование (Setup) аппаратных средств порта и текущее (оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным ПО. Оперативное переключение возможно только в пределах режимов, разрешенных при онфигурировании. Этим обеспечивается возможность согласования аппаратуры с ПО и блокирования ложных переключении, 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 джемперами на самой плате. Порт на системной плате конфигурируется через BIOS Setup.

6.2 Последовательные интерфейсы

Последовательный интерфейс для передачи данных использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно. Отсюда - название интерфейса и порта. Английские термины – Serial Interface и Serial Port (иногда их неправильно переводят как
"серийные"). Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных линий и увеличить дальность связи. Характерной особенностью является применение неТТЛ сигналов. В ряде последовательных интерфейсов применяется гальваническая развязка внешних (обычно вход-
ных) сигналов от схемной земли устройства, что позволяет соединять устройства, находящиеся под разными потенциалами. Ниже будут рассмотрены интерфейсы RS-232C, RS- 422А, RS-423A, RS-485, токовая петля, MIDI, а также СОМ-порт.

6.2.1. Способы последовательной передачи

Последовательная передача данных может осуществляться в
асинхронном или синхронном режимах. При асинхронной передаче каждому байту предшествует старт-бит, сигнализирующий приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета (четности). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу межцу посылками Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (логический 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-делитель опорной частоты, обнуляемый в момент приема начала старт-бита. Этот счетчик генерирует внутренние стробы, по которым приемник фиксирует последующие принимаемые

биты. В идеале стробы располагаются в середине битовых интервалов, что позволяет принимать данные и при незначительном рассогласовании скоростей приемника и передатчика. Очевидно, что при передаче 8 бит данных, одного контрольного и одного стоп-бита предельно допустимое рас-
согласование скоростей, при котором данные будут распознаны верно, не может превышать 5%. С учетом фазовых искажений и дискретности работы внутреннего счетчика синхронизации реально допустимо меньшее отклонение частот. Чем меньше коэффициент деления опорной частоты внутреннего генератора (чем выше частота передачи), тем больше погрешность привязки стробов к середине битового интервала, и требования к согласованности частот становятся более строгими. Чем выше частота передачи, тем больше влияние искажений фронтов на фазу принимаемого сигнала. Взаимодействие этих факторов приводит к повышению требований к согласованности частот приемника и передатчика с ростом частоты обмена. Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19 200, 38 400, 57 600 и 115 200 бит/с. Иногда вместо единицы измерения "бит/с" используют "бод" (baud), но при рассмотрении двоичных передаваемых сигналов это некорректно. В бодах принято измерять частоту изменения состояния линии, а при недвоичном способе кодирования (широко применяемом в современных модемах) в канале связи скорости передачи бит (бит/с) и изменения сигнала (бод) могут отличаться в несколько раз (подробнее см. в приложении А). Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы распространены незначительно). Количество стоп-бит может быть 1, 1,5 или 2 ("полтора бита" означает только длительность стопового интервала). Асинхронный обмен в PC реализуется с помощью СОМ-порта с использованием протокола RS-232C. Синхронный режим передачи предполагает постоянную активность канала связи. Посылка начинается с синхробайта, за которым сразу же следует поток информационных бит. Если у передатчика нет данных для передачи, он заполняет паузу непрерывной посылкой байтов синхронизации. Очевидно, что при передаче больших массивов данных накладные расходы на синхронизацию в данном режиме будут ниже, чем в асинхронном. Однако в синхронном режиме необходима внешняя синхронизация приемника с передатчиком, поскольку даже малое отклонение частот приведет к искажению принимаемых данных. Внешняя синхронизация возможна либо с помощью отдельной линии для передачи сигнала синхронизации, либо с использованием самосинхронизирующего кодирования данных, при котором на стороне приемника из принятого сигнала могут быть выделены импульсы синхронизации. В любом случае синхронный режим требует дорогих линий связи или оконечного оборудования. Для PC существуют специальные платы – адаптеры SDLC (дорогие), поддерживающие синхронный режим обмена. Они используются в основном для связи с большими машинами (mainframes) IBM и мало распространены. Из синхронных адаптеров в настоящее время применяются адаптеры нтерфейса V.35.

На физическом уровне последовательный интерфейс имеет различные реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов. Существует ряд родственных международных стандартов: RS-232C, RS-423A, RS-422A и RS-485.

. Стандартный 25-контактный разъем последовательного порта

Несимметричные линии интерфейсов RS-232C и RS-423A
имеют самую низкую защищенность от синфазной помехи,
хотя дифференциальный вход приемника RS-423A несколько смягчает ситуацию. Лучшие параметры имеет двухточечный интерфейс RS-422A и его магистральный (шинный) аналог RS-485, работающие на симметричных линиях связи. В них для передачи каждого сигнала используются дифференциальные сигналы с отдельной (витой) парой проводов.

В перечисленных стандартах сигнал представляется потенциалом. Существуют последовательные интерфейсы, где информативен ток, протекающий по общей цепи передатчик-приемник - "токовая петля" и MIDI. Для связи на короткие расстояния приняты стандарты беспроводной инфракрасной связи. Наибольшее распространение в PC получил простейший из перечисленных - стандарт RS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной автоматике широко применяется RS-485, а также RS-422A, встречающийся и в некоторых принтерах. Существуют преобразователи сигналов для согласования этих родственных интерфейсов.

6.2.2 Интерфейс RS-232C

Интерфейс предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные {О ОД – оконечное оборудование данных или АПД - аппаратура передачи данных; DTE - Data Terminal Equipment), к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД", DCE - Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Стандарт описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных, электрический интерфейс и типы разъемов. В стандарте предусмотрены асинхронный и синхронный режимы обмена, но СОМ-порты поддерживают только асинхронный режим. Функционально RS-232C эквивалентен
стандарту МККТТ V.24/ V.28 и стыку С2, но они имеют различные названия сигналов.

6.2.3 Электрический интерфейс

Стандарт RS-232C использует несимметричные передатчики и приемники - сигнал передается относительно общего провода - схемной земли (симметричные дифференциальные сигналы используются в других интерфейсах - например, RS-422). Интерфейс НЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ГАЛЬВАНИ- ЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ устройств. Логической единице
соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне -12...-3 В. Для линий управляющих сигналов это состояние называется ON( "включено"), для линий последовательных данных - MARK. Логическому нулю соответствует диапазон +3...+12 В. Для линий управляющих сигналов состояние называется OFF ("выключено"), а для линий последовательных данных - SPACE. Диапазон -3...+3 В - зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога (рис. 2.5). Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах -12...-5 В и +5...+12 В для представления единицы и нуля соответственно. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие игналов. Интерфейс предполагает наличие ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.

Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной к выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.

6.2.4 СОМ-порт

Последовательный интерфейс СОМ-порт (Communication Port - коммуникационный порт) появился в первых моделях IBM PC. Он был реализован на микросхеме асинхронного приемопередатчика Intel 8250. Порт имел поддержку BIOS (/Л/Т 74/?), однако широко применялось (и применяется) взаимодействие с портом на уровне регистров. Поэтому во всех PC-совместимых компьютерах для последовательного интерфейса
применяют микросхемы приемопередатчиков, совместимые с i8250. В ряде отечественных PC-совместимых (почти) компьютеров для последовательного интерфейса применялась микросхема КР580ВВ51 - аналог 18251. Однако эта микросхема является универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком (УСАПП или USART - Universal Asynchronous
Receiver-Transmitter). Совместимости с PC на уровне регистров СОМ-порта такие компьютеры не имеют. Хорошо, если у соответствующих компьютеров имеется "честный" драйвер B/OS /Л/Т 14h, а не заглушка, возвращающая состояние модема "всегда готов" и ничего не делающая. Совместимость на уровне регистров СОМ-порта считается необходимой. Многие разработчики коммуникационных пакетов предлагают работу и через B/OS /Л/Т 14h, однако на высоких скоростях это неэффективно. Говоря о СОМ-порте PC, по умолчанию будем подразумевать совместимость регистровой модели с i8250 и реализацию асинхронного интерфейса RS-232C.

6.2.5 Использование СОМ-портов

СОМ-порты чаще всего применяют для подключения
манипуляторов (мышь, трекбол). В этом случае порт используется в режиме последовательного ввода; питание производится от интерфейса. Мышь с последовательным интерфейсом - Serial Mouse -может подключаться к любому исправному порту. Для подключения внешних модемов используется полный (9-проводный) кабель АПД-АКД, схема которого приведена на рис. 2.7. Этот же кабель используется для согласования разъемов (по количеству контактов); возможно применение переходников 9-25, предназначенных для мышей. Для работы коммуникационного ПО обычно требуется использование прерываний, но здесь есть свобода выбора номера (адреса) порта и линии прерывания. Если предполагается работа на скоростях 9600 бит/с и выше, то СОМ-порт должен быть реализован на микросхеме UART 16550A или совместимой. Возможности работы с использованием FIFO-буферов и обмена по каналам DMA зависят от коммуникационного ПО. Для связи двух компьютеров, удаленных друг от друга на небольшое расстояние, используют и непосредственное соединение их СОМ-портов нуль-модемным кабелем (рис. 2.8). Использование программ типа Norton Commander или Interink MS-DOS позволяет обмениваться файлами со ско-
ростью до 115,2 Кбит/с без применения аппаратных прерываний. Это же соединение может использоваться и сетевым пакетом Lantastic, предоставляющим более развитый сервис.

Подключение принтеров и плоттеров к СОМ-порту требует применения кабеля, соответствующего выбранному протоколу управления потоком: программному XON/XOFF или аппаратному RTS/CTS. Аппаратный протокол предпочтительнее. Прерывания при выводе средствами DOS (командами COPY или PRINT) не используются. СОМ-порт при наличии соответствующей программной поддержки позволяет превратить PC в терминал, эмулируя систему команд распространенных специализированных терминалов (VT-52, VT-100 и т. д.). Простейший терминал получается, если замкнуть друг на друга функции BIOS обслуживания СОМ-порта (INT 14h), телетайпного вывода (/Л/Т 10h) и клавиатурного ввода (INT 16h). Однако такой терминал будет работать лишь на малых скоростях обмена (если, конечно, его делать не на Pentium), поскольку функции BIOS хоть и универсальны, но не слишком быстры.

Интерфейс RS-232C широко распространен в различных ПУ и терминалах. СОМ-порт может использоваться и как двунаправленный интерфейс, у которого имеется 3 программно управляемые выходные линии и 4 программно-читаемые входные 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 было интересным.

СОМ-порт используют для беспроводных коммуникаций с применением излучателей и приемников инфракрасного диапазона - IR (Infra Red) Connection. Этот интерфейс позволяет осуществлять связь между парой устройств, удаленных на расстояние, достигающее нескольких метров. Различают инфракрасные системы низкой (до 115,2 Кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. Низкоскоростные системы служат для обмена короткими сообщениями, высокоскоростные - для обмена файлами между компьютерами, подключения к компьютерной сети,
вывода на принтер, проекционный аппарат и т. п. Ожидаются более высокие скорости обмена, которые позволят передавать "живое видео". В 1993 году создана ассоциация разработчиков систем инфракрасной передачи данных IrDA (Infrared Data Association), призванная обеспечить совместимость оборудования от различных производителей Инфракрасные излучатели не создают помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивают конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим легко контролируемым пространством. Инфракрасная технология привлекательна
для связи портативных компьютеров со стационарными компьютерами или станциями. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров.

6.2.6 Ресурсы и конфигурирование СОМ-портов

Компьютер может иметь до четырех последовательных портов СОМ 1-COM4 (для машин класса AT типично наличие двух портов). СОМ-порты имеют внешние разъемы-вилки DB25P или DB9P, выведенные на заднюю панель компьютера. СОМ-порты реализуются на микросхемах UART, совместимых с семейством 18250. Они занимают в пространстве ввода/вывода по 8 смежных 8-битных регистров и могут располагаться по стандартным базовым адресам. Порты вырабатывают аппаратные прерывания. Возможность разделяемого использования одной линии запроса несколькими портами (или ее разделения с другими устройствами) зависит от реализации аппаратного подключения и ПО. При использовании портов, установленных на шину ISA, разделяемые прерывания обычно не работают. 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 BIOS Setup.

Контрольные вопросы

1Опишите назначение параллельных и последовательных интерфейсов.

2К чему относится понятие « Интерфейс Centronics »?

3Опишите «Традиционный LPT-порт».

4Опишите двунаправленный порт 1.

5Опишите порт с прямым доступом к памяти.

6Опишите особенности стандарта IEEE 1284.

7Какие уровни интерфейсной совместимости определяет IEEE 1284?

8Перечислите новые стандарты IEEE 1284.

9Опишите способы последовательной передачи сигналов.

10Опишите реализацию последовательного интерфейса на физическом уровне.

11Опишите назначение интерфейса RS-232C.

12Опишите особенности электрическогоинтерфейса RS-232C.

13Для чего используют СОМ-порты.

14Опишите использование СОМ-порта для беспроводных коммуникаций.

15Опишите конфигурирование СОМ-портов.

Конец формы

Параллельный порт (сокращенное название – LPT) появился на самом первом IBM PC. Иногда его называют Centronics – по имени фирмы-разработчика. Параллельный порт использовался раньше преимущественно для подключения принтеров.

Современные принтеры обычно подключаются к компьютеру через USB (см. главу 10), но многие модели имеют разъем для подключения LPT-кабеля (кабеля параллельного порта).

Научимся находить разъемы параллельного порта. На рис. 9.1 изображен LPT-разъем на принтере Lexmark E321 – довольно современная модель (принтер куплен в прошлом году). Под ним – USB-разъем с подключенным USB-кабелем. Это говорит о том, что в данный момент принтер подключен к компьютеру через USB.

Рис. 9.1. LPT-разъем на принтере

Если бы принтер подключался к параллельному порту компьютера, то нам бы понадобился кабель, изображенный на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Кабель

На рис. 9.3 показана материнская плата. Самый большой разъем, изображенный на этом рисунке, – параллельный порт. Обычно он окрашен для подключения устройств к параллельному порту компьютера в розовый цвет. Как различить последовательный и параллельный порты, одинаковые по размерам? Разъем параллельного порта имеет тип «мама», а последовательного порта – «папа». Другими словами, даже если вы перепутаете цвета (последовательный порт обычно окрашивается в синий цвет), вы не сможете подключиться к последовательному порту с помощью LPT-кабеля.

Рис. 9.3. Параллельный и последовательный порты

К параллельному порту, кроме принтера, можно подключить:

Некоторые носители данных, например внешние приводы CD-ROM, магнитные накопители «повышенной» емкости (раньше повышенной емкостью считалось 120 Мб);

Стримеры – устройства хранения данных на магнитной ленте. Сейчас они практически не используются, а раньше часто использовались для создания резервных копий на серверах предприятий – ведь магнитная лента стоила копейки по сравнению с другими носителями информации и позволяла записывать большие на то время объемы информации (несколько гигабайтов);

Сканеры старых образцов (современные подключаются через USB).

Откровенно говоря, я сомневаюсь, что сегодня вам придется воспользоваться параллельным портом, но такая вероятность есть – может быть, у вас есть старенький принтер, который еще хорошо работает, но подключается только к LPT-порту. Тогда вы должны знать о режимах работы параллельного порта (режим работы порта обычно выбирается в BIOS):

SPP (Standard Parallel Port) – стандартный режим параллельного порта. В данном режиме разрешается только односторонняя передача данных от компьютера к периферийному устройству, подключенному к порту. Скорость передачи данных – 200 Кбит/с;

EPP (Enhanced Parallel Port) – расширенный режим. Разрешен двусторонний обмен данными. Скорость работы – до 2 Мбит/с. Разрешается подключение до 64 периферийных устройств (в цепочку);

Лабораторная работа №6.

Тема : параллельные и последовательные порты и их особенности работы.

Цель работы : изучение особенностей работы параллельных и последовательных портов.

Задачи:

Изучить особенности работы параллельных и последовательных портов;

Выполнить задания по теме;

Оформить отчет по лабораторной работе и представить преподавателю.

Краткая теория по теме:

Принтеры, модемы и другое периферийное оборудование подключаются к компьютеру через стандартизированные интерфейсы, называемые портами. В зависимости от способа передачи информации между сопряженными устройствами различают параллельные и последовательные интерфейсы.

Последовательный порт стандарта RS-232-C. Является стандартом для соединения ЭВМ с различными последовательными внешними устройствами. В операционных системах каждому порту RS-232 присваивается логическое имя COM1-COM4.

Последовательная передача данных состоит в побитовой передаче каждого байта цифровой информации, в форме кадра данных, содержащего сигнал начала передачи (Start), сигнал окончания передачи (Stop) и информационные биты.

Структура кадра данных при передаче байта информации в стандарте RS-232-C

Бит ST сигнализирует о начале передачи данных, затем передается информационные биты - вначале младшие, потом старшие.

Иногда используется контрольный бит Р, которому присваивается такое значение, чтобы общее число единиц или нулей было четным или нечетным. Это применяется для контроля правильности передачи кадра. Приемное устройство проверяет кадр на четность и при несовпадении с ожидаемым значением передает запрос о повторе передачи кадра. Бит (или биты) SP сигнализирует об окончании передачи байта.

Использование (или нет) битов р, ST, SP задает формат передачи данных (кадра) на уровне RS-232. Принимающее и передающее устройства должны применять одинаковые форматы.

Стандарт RS-232-C определяет взаимодействие между устройствами двух типов:

DTE (Data terminal equipment - оконечное/терминальное устройство);

DCE (Data communication equipment - устройство связи ).

В большинстве случаев компьютер, терминал являются DTE, модемы, принтеры, графопостроители - DCE.

Параллельный порт используется для одновременной передачи 8 битов информации. В компьютерах этот порт используется главным образом для подключения принтера, графопостроителей и других устройств. Параллельные порты обозначаются LPT1-LPT4.

Интерфейс USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина призвана заменить устаревшие последовательный (COM-порт) и параллельный (LTP-порт) порты. Шина USB допускает подключение новых устройств без выключения компьютера. Шина сама определяет, что именно подключили к компьютеру, какой драйвер и ресурсы понадобятся устройству, после чего выделяет их без вмешательства пользователя. Шина USB позволяет подключить до 127 устройств.

IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 – стандарт Института инженеров по электротехнике и электронику 1394) - последовательный интерфейс, предназначенный для подключения внутренних компонентов и внешних устройств. IEEE 1394 известен также под именем FireWire «огненный провод». Цифровой последовательный интерфейс FireWire характеризуется высокой надежностью и качеством передачи данных, его протокол поддерживает гарантированную передачу критичной по времени информации, обеспечивая прохождение видео- и аудиосигналов в реальном масштабе времени без заметных искажений. При помощи шины FireWire можно подключить до 63 устройств и практически в любой конфигурации, чем она выгодно отличается от трудноконфигурируемых шин SCSI. Этот интерфейс используется для подключения жестких дисков, дисководов CD-ROM и DVD-ROM, а также высокоскоростных внешних устройств, таких как видеокамеры, видеомагнитофоны и т.д.

Параллельный порт (Centronics) используется для одновременной передачи 8 битов информации. В компьютерах этот порт используется главным образом для подключения принтера, хотя это не исключает возможность подсоединения к нему других устройств, например графопостроителей или даже других ПЭВМ.

Параллельные порты компьютера обозначаются LPT1- LPT4, поддерживаются BIOS-прерыванием INT 17h:

00h - вывод символа без аппаратных прерываний;

O1h - инициализация интерфейса и принтера;

02h - опрос состояния принтера.

Конструктивно порт обычно оформлен в виде 25-контактного разъема типа D (DB25).

Имеется восемь шин данных, для каждой из них - своя линия заземления.

Кроме того, имеются управляющие сигналы:

сигнал строба strobe на контакте 1 сообщает принтеру, что текущая передача данных окончена и принтер может печатать символ;

линия подтверждения готовности АСК на контакте 10. До тех пор, пока на этой линии высокий потенциал, компьютер не посылает данных;

линия занятости Busy сигнализирует компьютеру о том, что принтер занят;

линия выбора Select показывает, что принтер выбран (то есть режим онлайн);

линия автоматического перевода строки Fdxt;

линия ошибки Error - принтер сообщает об ошибке (например, кончилась бумага);

линия Ink - компьютер переводит принтер в то состояние, в котором он находился после включения питания (то есть начальное состояние);

линия Slctin - по этой линии компьютеру сообщается, готов ли принтер принимать данные (при низком уровне сигнала - готов, при высоком - нет).

Более новые параллельные порты выполнены в стандарте IEEE 1284, первая редакция которого вышла в 1994 году. Этот стандарт определяет пять следующих режимов работы:

Режим совместимости.

Режим тетрады.

Режим байтов.

Режим ЕРР (Расширенный параллельный порт).

Режим ЕСР (Режим с расширенными возможностями).

Задание 1 . Определить внешние интерфейсы целевого компьютера.

Задание 2. Подключить к целевому компьютеру принтер.

Задание 3. Подключить к целевому компьютеру монитор

Задание 4. Подключить к целевому компьютеру сканер.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

Название работы.

Цель работы.

Задание и его решение.

Вывод по работе.

Вопросы для самоконтроля

Какие типы внешних интерфейсов вы знаете?

Дайте сравнительную характеристику интерфейсов USB и IEEE 1384 (FireWire).

Дайте сравнительную характеристику параллельного и последовательного порта.

Что такое порты устройств?

Охарактеризуйте основные виды портов

Внутри компьютера, и внешним устройством . Так, шинный разъём AGP фактически является портом.

Для связи с периферийными устройствами к шине компьютера подключены одна или несколько микросхем контроллера ввода-вывода .

Первые IBM PC предоставляли

встроенный порт для подключения клавиатуры;
до 4 (COM1 … COM4) последовательных портов (англ. COMmunication ), обычно служащих для подключения сравнительно высокоскоростных коммуникационных устройств, использующих интерфейс RS-232 , например модемов . Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 3F0..3FF (COM1), 2F0..2FF (COM2), 3E0..3EF (COM3) и 2E0..2EF (COM4) номер IRQ: 3 (COM2/4), 4 (COM1/3);

до 3 (LPT1 .. LPT3) параллельных портов (англ. Line Print Terminal ), обычно служащих для подключения принтеров , использующих интерфейс IEEE 1284. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 370..37F (LPT1 или LPT2 только в компьютерах IBM с MRA), 270..27F (LTP2 или LPT3 только в компьютерах IBM с MCA] и 3B0..3BF (LPT1 только в компьютерах IBM с MCA) номер IRQ: 7 (LPT1), 5 (LPT2)

Изначально COM- и LPT-порты на материнской плате отсутствовали физически и реализовались дополнительной картой расширения , вставляемой в один из ISA -слотов расширения на материнской плате.

Последовательные порты, как правило, использовались для подключения устройств, которым требовалось быстро передать небольшой объём данных, например компьютерной мыши и внешнего модема , а параллельные - для принтера или сканера, для которых передача большого объёма не была критичной по времени [ ] . В дальнейшем поддержка последовательных и параллельных портов была интегрирована в чипсеты , реализующие логику материнской платы.

Недостаток интерфейсов RS-232 и IEEE 1284 - относительно малая скорость передачи данных, не удовлетворяющая растущие потребности в передаче данных между устройствами. Как следствие, появились новые стандарты интерфейсных шин USB и FireWire , которые были призваны заменить старые порты ввода-вывода.

Особенностью USB является то, что при подключении многих USB-устройств к единственному USB-порту используют т. н. концентраторы (USB-хабы), которые в свою очередь коммутируют между собой, увеличивая тем самым число USB-устройств, которые можно подключать. Такая топология шины USB называется «звезда» и включает в себя также корневой концентратор, который, как правило, находится в «южном мосте » материнской платы компьютера, к которому и подключаются все дочерние концентраторы (в частном случае сами USB-устройства).

Шина IEEE 1394 предусматривает передачу данных между устройствами со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с и призвана обеспечивать комфортную работу с жёсткими дисками, цифровыми видео- и аудиоустройствами и другими скоростными внешними компонентами.

FireWire, как и USB, является последовательной шиной. Выбор последовательного интерфейса обусловлен тем, что для повышения скорости работы интерфейса необходимо повышать частоту его работы, а в параллельном интерфейсе это вызывает усиление наводок между параллельными жилами интерфейсного кабеля и требует сокращения его длины. Кроме того, кабель и разъёмы параллельных шин имеют большие габариты.

Литература

Быстро и легко. Сборка, диагностика, оптимизация и апгрейд современного компьютера.: Практ. пособ. - М. : Лучшие книги, 2000. - 352 с. - ISBN 5-93673-003-4 .

Последовательные и параллельные порты ввода-вывода

Наружные разъёмы материнской платы: PS/2 (1 - мышь, 2 - клавиатура), сетевой RJ-45 (3), USB (4),
D-subminiature (9-контактный разъём COM-порта (5), LPT порт (6), VGA порт (7), MIDI) (8) и
3.5 мм аудио входы-выходы (9)

Порт (персонального) компьютера предназначен для обмена информацией между устройствами, подключенными к шине внутри компьютера и внешним устройством. Так, шинный разъём AGP фактически является портом.

Первые IBM PC предоставляли

· встроенный порт для подключения клавиатуры;

· до 4-х (COM1 … COM4) последовательных портов (англ. COMmunication ), обычно служащих для подключения, сравнительно высокоскоростных, коммуникационных устройств использующих интерфейс RS-232 например модемов. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 3F0..3FF (COM1), 2F0..2FF (COM2), 3E0..3EF (COM3) и 2E0..2EF (COM4)

номер IRQ: 3 (COM2/4), 4 (COM1/3);

· до 3-х (LPT1 .. LPT3) параллельных портов (англ. Line Print Terminal ), обычно служащих для подключения принтеров использующих интерфейс IEEE 1284. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

номер IRQ: 7 (LPT1), 5 (LPT2)

Изначально, COM и LPT порты на материнской плате отсутствовали физически и реализовались дополнительной картой расширения, вставляемой в один из ISA-слотов расширения на материнской плате.

Последовательные порты как правило использовались для подключения устройств, которым требовалась быстро передать небольшой объём данных, например компьютерной мыши и внешнего модема, а параллельные - для принтера или сканера, для которых передача большого объёма не была критичной по времени. В дальнейшем, поддержка последовательных и параллельных портов была интегрирована в чипсеты, реализующие логику материнской платы.

Недостаток интерфейсов RS-232 и IEEE 1284 - относительно малая скорость передачи данных, не удовлетворяющая растущие потребности в передаче данных между устройствами. Как следствие, появились новые стандарты интерфейсных шин USB и FireWire, которые были призваны заменить старые порты ввода-вывода.

Особенностью USB является то, что при подключении многих USB-устройств к единственному USB-порту используют т. н. концентраторы (USB-хабы), которые в свою очередь коммутируют между собой, увеличивая тем самым число USB-устройств, которые можно подключать. Такая топология шины USB называется «звезда» и включает в себя также корневой концентратор, который, как правило, находится в «южном мосте» материнской платы компьютера, к которому и подключаются все дочерние концентраторы (в частном случае сами USB-устройства).

Просто и легко

Связующим центром для всех USB-устройств является компьютер. Только с ним они могут «общаться» напрямую. Такое соединение получило название «точка-точка».

При первом подключении USB-устройство автоматически обнаруживается операционной системой, после чего она осуществляет поиск нужного драйвера. При этом действует правило: чем новее версия используемой операционной системы, тем выше вероятность того, что пользователю не придется устанавливать драйвер самостоятельно. К примеру, Windows XP и Vista автоматически распознают флэш-накопители, кард-ридеры и внешние жесткие диски и регистрируют их в качестве съемных дисков. Необходимые для этих устройств драйверы входят в дистрибутив Windows и всегда находятся «под рукой» у системы. Windows Vista к тому же располагает дополнительными драйверами для наиболее распространенных моделей принтеров, сканеров, игровых клавиатур и других устройств.

За редким исключением, USB-гаджеты могут обмениваться данными между собой только при посредничестве компьютера. В этом случае ПК играет роль так называемого USB-хоста. Он запрашивает у каждого устройства, подключенного по USB и называемого клиентом, информацию о наличии необходимых для передачи данных, после чего организует «диалог». Передавать файлы «по собственной инициативе» клиентам запрещено. Данный метод, называемый опросом, хотя и отнимает часть системных ресурсов, однако делает возможным создание простых и, как следствие, недорогих USB-устройств.

Прямая связь двух USB-гаджетов возможна с помощью технологии On-The-Go. Ее использование позволит выводить на печать изображения без посредничества компьютера или напрямую обмениваться музыкальными файлами между MP3-плеерами.

Преимущества конкурентов

Стандарты USB

USB 1.1. Компьютеры, выпущенные до 2002 года, предоставляют в распоряжение пользователя интерфейс USB 1.1. Передача данных по этому стандарту осуществляется достаточно медленно. Теоретическая пиковая пропускная способность составляет 12 Мбит/с (или 1,5 Мб/с). Для устройств ввода – клавиатуры и мыши – этого вполне достаточно.

На заметку. Более ранняя версия, USB 1.0, не получила распространения, так и оставшись на бумаге. Готовые изделия, соответствующие этому стандарту, в продажу не поступали.

USB 2.0. Компьютеры и ноутбуки, выпущенные после 2003 года, как правило, оснащены портами USB 2.0. Максимальная скорость в сравнении со стандартом 1.1 заметно возросла и составила 480 Мбит/с (или 60 Мб/с). Хотя на практике достигнуть такого уровня пропускной способности не удается.

Более высокую пропускную способность обеспечивают устройства USB 2.0, отмеченные логотипом «USB 2.0 Hi-Speed». Если же на коробке или корпусе устройства указано «USB 2.0 Full-Speed», это означает, что данные будут передаваться на скорости стандарта USB 1.1.

К счастью, все версии USB полностью совместимы друг с другом. Независимо от того, являетесь вы владельцем старого или абсолютно нового компьютера, если он оснащен портами USB, то вы сможете подключить к нему любое устройство с таким интерфейсом. Так, к примеру, мышь, поддерживающая стандарт USB 1.1, можно подключить и к разъему USB 2.0. И наоборот: устройства USB 2.0 будут «поняты» медленными портами спецификации USB 1.1 (в режиме Full-Speed; к примеру, жесткий диск стандарта USB 2.0, подключенный к разъему USB версии 1.1, будет передавать данные на скорости, составляющей всего 1/40 часть доступного для него максимума).

USB 3.0. Следующая версия стандарта USB уже находится на финальной стадии разработки. Появление на рынке первых оснащенных интерфейсом USB 3.0 компьютеров и периферийных устройств ожидается уже в следующем году.

Клавиатуры

Название такого привычного и на первый взгляд несложного компонента ПК как клавиатура – keyboard можно буквально перевести с английского как «ключевая доска». И это не случайно: представить себе работу на компьютере без этого устройства невозможно.

Клавиатура – основной посредник между человеком и электронной техникой множества разновидностей: от персональных компьютеров до мобильных телефонов. Несмотря на почтенный возраст клавиатуры (она использовалась на печатных машинках еще до возникновения компьютеров) и развитие альтернативных, «гуманных» интерфейсов – координатных устройств и технологий распознавания речи, без клавиатуры на компьютере невозможно ни работать, ни в ряде случаев даже играть в игры. Разумной альтернативы клавиатурам пока нет, есть лишь их разнообразные модификации и разновидности, выполняющие одни и те же основные функции и некоторое количество дополнительных – в зависимости от запросов пользователя.

Конструкция клавиатуры

Устройство

Внимание

Некоторые USB-клавиатуры средней и высшей ценовой категории могут использоваться в качестве USB-разветвителей (хабов), так как оснащены USB-портами для подключения кард-ридеров, флэш-драйвов и других накопителей, а также периферийных устройств с аналогичным интерфейсом. Такие решения довольно удобны, особенно для владельцев десктопов с минимальным количеством USB-портов, (которые к тому же являются труднодоступными), однако они существенно дороже стандартных моделей.

Принцип работы клавиатуры

Процесс обработки клавиатурного ввода обеспечивают два микроконтроллера: один находится на материнской плате компьютера, второй встроен в саму клавиатуру. Таким образом, клавиатура ПК сама по себе является отдельной компьютерной системой.

Как видно на схеме, все горизонтальные линии матрицы клавиш подключены через резисторы к источнику питания. Встроенный чип клавиатуры имеет два порта – выходной и входной. Первый подключен к вертикальным (Y0–Y5) линиям матрицы, а второй – к горизонтальным (X0–X4).

Клавиатурный контроллер работает по следующему алгоритму. Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, клавиатурный микрокомпьютер непрерывно оценивает состояние горизонтальных линий – независимо от активности на центральном процессоре.

Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице. Как только осуществляется нажатие, соответствующие клавише вертикальная и горизонтальная линии замкнутся. Когда процессор установит на вертикальной линии значение логического нуля, уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю.

Если на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля, клавиатурный процессор зафиксирует нажатие на клавишу. Он отправит в компьютер (через внутренний 16-байтовый буфер) запрос на прерывание и номер клавиши в матрице (он называется скан-кодом – это случайное значение, выбранное компанией IBM еще тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК). Обмен данными с компьютером повторится, когда ранее нажатая клавиша будет отпущена.

Скан-код однозначно связан с клавиатурной распайкой и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиши. Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий символу на этой клавише ASCII-код. Важно понимать, что этот код не полностью зависит от скан-кода, ведь одной и той же клавише может быть присвоено несколько значений. Это зависит в том числе и от состояния других клавиш (например, кнопка 0 используется и для ввода символа), когда она нажата вместе с кнопкой) и системных настроек. Именно это позволяет варьировать раскладку клавиатуры (то есть порядок расположения клавиш на ней).

Все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программными средствами. Как правило, данные функции берут на себя соответствующие модули BIOS. Для кодирования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами (сейчас они включены в состав операционных систем).

В отрыве от стандартов

Если читать о стандартных клавиатурах вам неинтересно, загляните, например, на http://onegadget.ru и ознакомьтесь с публикациями, имеющими тэг «Клавиатура». Там рассказывается и о специальной десктопной клавиатуре для набора SMS-сообщений, и о разнообразных игровых, дизайнерских, эргономичных и мобильных моделях... Не слишком полезно, пожалуй (ведь приобрести эти устройства в нашей стране крайне сложно), но невероятно интересно! А мы не будем углубляться в экзотику, а назовем лишь некоторые наиболее распространенные виды нестандартных клавиатур.

Портативные. Они меньше стандартных и обычно имеют 83 клавиши, которые установлены почти вплотную друг к другу (с расстоянием между центрами в 13–15 мм вместо обычных 19). В первую очередь портативные клавиатуры характерны для ноутбуков.

К категории портативных относятся не только уменьшенные, но и составные модели, в которых цифровой и наборный блоки автономны (существуют и модели, в которых наборный блок состоит из двух частей), а также разборные клавиатуры, от которых цифровой блок (в целях экономии места или по иным соображениям) можно отсоединить. О целесообразности такого решения можно спорить, так же как и о достоинствах клавиатур следующей категории.

Эргономичные. Обеспокоенные состоянием здоровья пользователей, много времени проводящих за компьютером, производители все чаще выпускают такие модели клавиатур, форма корпуса и взаимное расположение клавиш на которых соответствуют естественному положению рук человека. Практически все эргономичные клавиатуры имеют встроенный упор для ладоней (обычно несъемный, но возможны варианты). Ряды алфавитных клавиш на них разделены и развернуты друг относительно друга, в результате чего их расположение становится V-образным, а вся клавиатура имеет S-образную форму. Однако пользователю, привыкшему к клавиатуре стандартной формы (особенно если он печатает «вслепую»), адаптироваться к эргономичной модели будет непросто.

Мультимедийные. В последнее время почти все производители оснащают клавиатуры дополнительными кнопками, с помощью которых можно, например, управлять воспроизведением музыки или видео. Выпускаются даже специализированные модели, «заточенные» под мультимедиацентры. Благодаря поставляемым с такой клавиатурой драйверам функции дополнительных клавиш обычно легко изменить.

Мобильные. Они предназначены для использования в паре с карманным компьютером, коммуникатором или ультрапортативным ноутбуком (то есть с теми устройствами, собственная клавиатура которых для набора текста неоптимальна) и для удобства переноски складываются или даже сворачиваются в трубочку. Такие модели по достоинству оценят в первую очередь те, кто много и часто работает в дороге – они легкие, непромокаемые, достаточно долговечные. Но стоят недешево.

Игровые. Для геймеров-энтузиастов выпускают специальные модели с коротким ходом клавиш и богатым набором дополнительных кнопок. Кроме того, определенные клавиши, например Ü, на таких клавиатурах можно заблокировать: ведь если геймер в пылу сражения случайно нажмет на нее, игра прервется...

Некоторые производители оснащают клавиатуры различными дополнительными «фичами», например подсветкой клавиш для работы или игры в темноте или компактным дисплеем для отображения дополнительной информации. Изначально создаваемые для геймеров, эти опции нашли себе применение и в других сферах: так, дисплеи на клавиатурах уже научились использовать для своих целей утилиты мониторинга системы.

Дизайнерские. Для особо требовательных к внешнему виду техники пользователей существуют эксклюзивно оформленные модели клавиатур. В эпоху повального увлечения моддингом и тюнингом всего и вся разнообразие «доработанных» клавиатур поражает воображение. Металл, силикон, стекло, фарфор, мех, кожа, стразы, береста и дерево, роспись... Многие компании специализируются на создании необычных клавиатур, нанося на эти компьютерные аксессуары аэрографию и даже раскрашивая их «под хохлому». Практической пользы в декорировании клавиатур, разумеется, никакой. И относиться к подобным изыскам нужно критично и осторожно – в силу все той же заботы о собственном здоровье. А остальное – вопросы вкуса и достатка...

К данной категории можно отнести и клавиатуры, кнопки на которых оснащены маленькими дисплеями с меняющимся в зависимости от работающей программы изображениями. Наиболее раскрученным представителем этого класса устройств является «клава» Optimus Maximus, разработанная студией Артемия Лебедева. Стоит эта модель невероятно дорого: около 44 тыс. руб., то есть в 50 раз дороже качественной клавиатуры среднего класса. Попытаться понять, за что просят такие сумасшедшие деньги, можно, познакомившись с материалами блога проекта Optimus (в рамках которого выпускается еще несколько моделей «клавиатур завтрашнего дня») – http://community.livejournal.com/optimus_project.

Лазерные. Единственным осязаемым компонентом такой клавиатуры является компактная «коробочка» проектора. Испускаемый ею луч света «рисует» клавиши на поверхности стола, а инфракрасные датчики следят за тем, когда и какую из них «нажимает» пользователь. Стоят такие устройства дорого, а удобство пользования ими пока что оставляет желать лучшего: они не поддерживают печать с высокой скоростью.

Внимание

Для расширения возможностей портативной клавиатуры ноутбука используют дополнительную клавишу-модификатор. В сочетании с алфавитными, цифровыми и функциональными клавишами она позволяет даже управлять настройками аппаратной части ПК. Например, нажатие + e на некоторых компьютерах уменьшает яркость экрана, а + f – увеличивает. Особенности использования модификатора зависят от модели ноутбука.

Советы покупателям

Обязательно протестируйте несколько моделей, представленных в магазине. Значимые для пользователя характеристики клавиатуры можно оценить буквально «кончиками пальцев». В отличие от большинства компонентов компьютера, которые вполне допустимо выбирать «заочно», ориентируясь на содержание перечня технических характеристик, клавиатуру можно оценить только при непосредственном контакте.

Выполните серию нажатий на клавиши, а лучше наберите несколько предложений реального текста. Обратите внимание на тактильные характеристики кнопок. Комфортна ли для вас величина буквенно-цифровых клавиш и интервалов между ними? Подходят ли вам форма и размер клавиш í, r и w, которые даже на стандартных клавиатурах нередко увеличивают и уменьшают? Устраивает ли вас ход клавиш (не является ли он излишне большим или слишком маленьким)? Достаточно ли они упруги? Четкая ли у клавиш фиксация нажатия (тактильно и на слух)? Велик ли люфт кнопок в горизонтальной плоскости? Все эти мелочи далеко не маловажны, как может показаться на первый взгляд: активно работающие с текстами люди в течение дня совершают десятки тысяч нажатий на клавиши! Печатающим вслепую к тому же непременно нужно обратить внимание на наличие и удобство выступов на клавишах A и O, а также на кнопке 5 в цифровом блоке.

Кнопочные клавиатуры могут быть как с «кликом», так и без. «Клик» – щелчок, характерный преимущественно для механических устройств, но встречается он и у сравнительно дорогих моделей других типов. «Клик» реализуется с помощью дугообразной тонкой пластины под клавишей (которая прогибается рывком, издавая звук) и позволяет на слух определять, что клавиша нажата, и не пропускать буквы при быстром наборе. Если вы работаете за компьютером в отдельной комнате и щелчки клавиш никому не мешают, выбор «кликающей» или «тихой» клавиатуры – исключительно вопрос ваших личных предпочтений. Если же вам приходится стучать по клавишам дома (особенно в ночное время), в тесном офисном помещении или в общественном месте, имеет смысл приобрести клавиатуру без «клика».

Помимо конструкции, при выборе важен внешний вид устройства. Долгое время корпусы и кнопки клавиатур для настольных систем изготавливались из стандартного светло-серого пластика. Иногда часть клавиш (в основном служебные и функциональные) окрашивали в более темный цвет; заметной пользы в таком решении нет, оно скорее дизайнерское. Потом стали появляться клавиатуры черного и белого цветов, а с некоторых пор выпускаются и продаются модели, окрашенные в самые разные цвета. Возможность подобрать клавиатуру, гармонирующую с рабочим столом или другими элементами оформления комнаты, конечно, приятна, но она не должна создавать проблем. Представьте, что вам придется долгие часы проводить за ярко-розовой клавиатурой, и вы вряд ли захотите размещать перед собой это устройство, которое с гарантией послужит дополнительным источником стресса и утомления глаз.

На клавишах темного цвета нанесенные символы нередко сложно различимы, поэтому мы рекомендуем приобретать белые клавиатуры (как, например, у компьютеров Apple) или модели с клавишами светло-серого цвета (который часто именуют «компьютерным серым»). Желательно, чтобы символы латиницы и кириллицы были нанесены на кнопки не только качественно и различимо, но и разными цветами. Это позволит не путаться в клавишах, пытаясь определить, нажимаете вы «эйч» или «эн», «эр» или «пи»...

Все вышесказанное справедливо как для настольных компьютеров, так и для портативных. Но к оценке клавиатуры ноутбука следует подходить еще более тщательно, так как она может быть заменена на другую только вместе с мобильным компьютером.

Более дорогая клавиатура – не всегда лучше. Цена, безусловно, является значимым фактором, но индивидуальный комфорт от нее, в общем случае, не зависит: наиболее удобной для вас может оказаться самая дешевая модель неизвестного производителя. Проводная или беспроводная, стандартная или необычная, клавиатура – как обувь или, например, перчатки – должна подходить вам, и именно вам, особенно если вы проводите за компьютером довольно много времени.

«Техника безопасности» при работе с клавиатурой

В свете вышесказанного (то есть учитывая тот факт, что за компьютером проходит значительная часть вашей жизни) необходимо задумываться не только о конструкции и функционировании аппаратуры, но и о ее эксплуатации. Следует помнить, что не только вы способны нанести вред клавиатуре, но и она может оказаться небезопасной для вас!

Наибольшую опасность, связанную с клавиатурой, представляет ее загрязнение. Исследования показали, что на клавиатуре в ряде случаев микроорганизмов больше, чем на стенках унитаза! Поэтому «клаву» следует регулярно чистить влажными салфетками для компьютерной техники и вытряхивать мусор из промежутков между клавишами. Перед этим клавиатуру обязательно надо отключить от ПК или выключить ноутбук. В противном случае устройство может выйти из строя от беспорядочного одновременного нажатия клавиш при чистке: ряд клавиш перестанет работать.

Возьмите за правило никогда не есть за клавиатурой. Пить у компьютера тоже не следует: рано или поздно содержимое чашки или стакана окажется разлитым по «орудию производства». Кофе и другие жидкости, оказавшиеся между клавишами, после испарения воды оставляют внутри и на поверхности устройства липкую субстанцию, удалить которую сложно, а работе она мешает довольно сильно, т.к. клавиши начинают залипать.

Переутомление рук не менее опасно, чем загрязнение клавиш. При работе с клавиатурой кисти находятся в изогнутом положении, что негативно отражается на состоянии запястий, а также долгое время висят над клавиатурой, что приводит к перегрузке локтей и предплечий.

Избавить руки от избыточной нагрузки несложно: необходимо создать опору для кистей, чтобы им не требовалось висеть в воздухе на протяжении всего времени работы за компьютером. Парадоксально, но факт: клавиатура ноутбука в этом плане оказывается более эргономичной, чем стандартная клавиатура десктопа – большинство ноутбуков, за исключением некоторых ультрапортативных моделей, имеет перед рядами клавиш опорную площадку. Соответствующий упор для ладоней на клавиатурах настольных компьютеров может быть создан опциональной площадкой, которую включают в комплектацию некоторых моделей, соответствующим выступом на столешнице или специальным опциональным валиком. Последнее решение оптимально, но подобные валики, которые обычно выполнены из мягкого вспененного полимера, в продаже встречаются редко.

Даже при работе с эргономичной клавиатурой возьмите за правило делать перерывы через каждый час работы, разминая руки и давая им отдых. Помните, как в первом классе вы делали простейшие упражнения: «Мы писали, мы писали, наши пальчики устали»? Они сохраняют актуальность и при активной работе на клавиатуре в более зрелом возрасте.

Как вы печатаете?

Выбор нужно основывать на своих способностях печати и частоте работы с клавиатурой. Если вы много времени проводите за компьютером, много общаетесь или просто работаете, занимаясь набором текстов, тогда вам нужна клавиатура дорогая. Вам будет легче на ней работать и КПД (коэффициент полезного действия) вашей работы повыситься в разы с хорошей периферией. Это однозначно и не подлежит оговоркам. Но в случае, когда вы мало печатаете, будет достаточно и дешевого варианта на основе всего нескольких советов приведенных далее.

Клавиатура меломанам.

Теперь пришло время более глубоко рассмотрению вариантов клав. Если вы любите слушать музыку или в Интернете часто сидите, покупайте клавиатуру с дополнительными функциями. Сейчас есть множество вариантов, которые, кстати, не портят качества самой клавиатуры, как классической, но имеют ряд функций для регулировки звука, переключения песен, открывания браузера, проверки почты и т. д. Все эти функции упростят вашу жизнь игромана или меломана и стоит такая клавиатура не будет слишком дорого.

Жесткость клавиш.

Решившись на клаву с дополнительными функциями или на их отсутствие, думаем об удобстве, ведь набирать тексты вам все же придется постоянно. Попробуйте понажимать на клавиши в магазине, легко ли они стучатся. Издаются ли звуки, ведь бывает, что нажатие бесшумно, что совсем неудобно. Клавиши должны нажимать чуть-чуть трудно, и чувствоваться, что они нажимаются. Но не покупаем клавиатуру с тугими клавишами, это тоже плохо.

Высота клавиш.

Клавиши должны быть средней высоты, слишком большие или маленькие – неудобны, хотя привыкнуть можно ко всему, но зачем?

Подставка для рук.

Старые и новые профессиональные клавиатуры имели перед собой небольшую горку, подставку для удобства рук. В случае долгих часов за набиранием текстов, это весьма удобная вещь, попробуйте ее, может это именно ваш выбор.

Цвет букв.

Сам дизайн, цвет клавиатуры может быть разный. Это дело вкуса и гармонии с другими частями компьютера. Если у вас компьютер весь черный, тогда белая клавиатура не красиво впишется под него. Хотя и нет разницы, глаза не к этому привыкают. Главное, смотрите на цвет букв. Ведь мы имеем английские и русские знаки, которые всегда должны отличатся по цвету и быть заметными. Это особенно важно для людей, которые подсматривают на клавиатуру при печатании. Если буквы обоих языков одинаковые по цвету, вы получите массу мучений, глаза будут уставать и вы постоянно будете путаться. Ведь буквы «М» и «М» английской и русской раскладки будут совершено одинаковы.

Бойтесь клавиши Выкл.

Часто встречаются клавиатуры, где клавиши выключения компьютера, перезагрузки, включения спящего режима, находятся сразу же над клавишами по управлению курсором. Это самые ужасные варианты, привыкнуть к таким невозможно. Если не хотите случайно выключать компьютер, отбросьте такой выбор мгновенно.

Соединение.

Радио.

Прибамбассы.

Сверхмодные клавиатуры имеют и подсветки светодиодные, экранчики дополнительные, скроллинги, вделанную мышку и много другое. Про это писать мы не будем, это все прибамбассы, от которых жизнь не станет легче. Если хотите качество, купите лучше обычную хорошую клавиатуру, такую же мышку и дополнительные устройства ввода, а лепить функции мышки в клавиатуру, это через чур.

Когда купили.

Вот ваш выбор сделан и вы работаете за вашей новой клавиатурой. Отлично, только не забываем следить за покупкой. Если через полгода вы успели пролить на нее кофе, испачкать грязными руками и т. п., тут не стоит думать вновь о новом. Ведь ваша клавиатура работает усердно, лишь немного залипает 1-2 клавиши? Это все не беда! Любая клавиатура легко чистится. Отключаем ее, отверткой снимаем все клавиши и моем. Только не забудьте сфотографировать вначале все, чтобы не запутаться в обратной установке буковок. После чистки, ваша клавиатура будет новой!

Соединение.

Клавиатура соединяется с компьютером двумя, наиболее популярными способами: через разъем ps/2 или USB. Когда-то был разъем и AT, но он давно в прошлом. И, выбирая, посмотрите, что поддерживает ваш компьютер. Новые модели могут не иметь, например, вход ps/2, или USB-разъем у вас только один (пригодится на флешку). Лучше к таким неприятностям подготовиться, хотя по правде это все мелочи. Количество USB-входов можно легко увеличить разветлителем, а при отсутствии ps/2 можно соединиться через переходник (переходники сейчас есть любые). И при выборе клавиатуры единственное что надо, понимать о своих гнездах сзади системного блока, и если ваш выбор упадет на клавиатуру с соединением типа ps/2, а у вас его нет, тогда сразу покупаем переходник, стоящий копейки, совсем не заморачиваясь об отсутствии нужных гнезд.

Радио.

Можно купить клавиатуру с радиоуправлением, без соединительного шнура. Это хорошее решение для дополнительной клавиатуры в ноутбук или для людей, не любящих сидеть в одной позе в кресле, а полулежа или даже лежа перед монитором. Это уже индивидуально, такие клавиатуры ничем не отличаются от проводных собратьев, кроме удобства их переноса и высокой стоимости.

Прибамбассы.

Уход.

Вот ваш выбор сделан и вы работаете за вашей новой клавиатурой. Отлично, только не забываем следить за покупкой. Если через полгода вы успели пролить на нее кофе, испачкать грязными руками и т. п., тут не стоит думать вновь о новом. Ведь ваша клавиатура работает усердно, лишь немного залипает 1-2 клавиши? Это все не беда! Любая клавиатура легко чистится. Отключаем ее, отверткой снимаем все клавиши и моем. Только не забудьте сфотографировать вначале все, чтобы не запутаться в обратной установке клавиш с буквами и знаками. После чистки, ваша клавиатура будет новой!

Компьютерные мыши

«Манипулятор типа мышь» (или его аналог) – атрибут любого современного компьютера, без которого с ПК сложно эффективно взаимодействовать и в работе, и в играх. Как функционирует это незаменимое устройство?

Основная идея, лежащая в основе концепции современного пользовательского интерфейса ПК, – уподобить манипуляции с виртуальными объектами операциям с предметами материального мира – переносить их, разворачивать, нажимать на виртуальные кнопки и т.д. Большиство из них человек выполняет руками, и как следствие – наиболее удобным манипулятором оказывается устройство, напрямую «транслирующее» движения руки в действия на экране.

Используя ту или иную технологию, мышь регистрирует свое перемещение в пространстве, а ее драйвер и операционная система соответствующим образом перемещают курсор по экрану. В свою очередь прикладные программы, запущенные на ПК, получают от ОС сведения о том, что курсор находится над тем или иным элементом их пользовательского интерфейса, и заданным образом реагируют на действия мыши – нажатие клавиш и вращение колеса прокрутки.

Типы компьютерных мышей

Коврик для мыши

Коврики, столь популярные в эпоху шариковых мышей (когда они были абсолютно необходимы), сегодня имеют минимальную практическую ценность. Акцент при их изготовлении сместился на дизайн и эксклюзивные «фишки»: выпускаются коврики с мягкими подушечками под запястье, со светодиодной подсветкой или из «космических» материалов, которые по заявлению производителей резко повышают точность позиционирования курсора...

Интерфейс подключения

Для соединения с ПК мышь может использовать четыре различных интерфейса.

Лишь немногие мыши в настоящее время подключаются к зеленому разъему PS/2 (фиолетовый используется для подключения клавиатуры). Недостаток этого интерфейса известен: во время работы компьютера отключать или подключать мышь нельзя, так как это может привести к системному сбою. Кроме того, цифровая техника стремится к унификации интерфейсов, поэтому разъемы PS/2 уже исчезают с панелей материнских плат, как в свое время исчез порт COM, к которому некогда подключались «древние» мыши.

Мышей с интерфейсом USB сегодня большинство. Их можно подключать и отключать во время работы компьютера, а если свободного USB-порта на компьютере нет – присоединять к разъему PS/2 с помощью переходника.

Мыши с радиоинтерфейсом не нуждаются в проводах, а приемник их сигнала подключается к USB-разъему компьютера.

Мыши с поддержкой Bluetooth стоят дороже, чем их аналоги с обычным радиоинтерфейсом, но использование цифрового канала связи позволяет не только защитить передаваемые данные от перехвата (что актуально для немногих частных пользователей), но также избежать проблем, связанных со взаимным влиянием двух или более манипуляторов, работающих в одном помещении. Большинство таких моделей комплектуется миниатюрным USB-адаптером, то есть могут быть подключены к ПК, не имеющим встроенного Bluetooth-модуля (большинство из них напрямую со встроенными модулями и не работает). Недостаток беспроводных мышей – как с интерфейсом Bluetooth, так и без него – в необходимости использовать для их питания аккумуляторы или батарейки. По этой же причине беспроводные мыши всегда оказываются тяжелее своих «хвостатых сестер» и их вес нередко бывает плохо сбалансирован.

Конкуренты мыши

Наиболее перспективные конкуренты мыши – сенсорные дисплеи. Логика появления таких устройств управления понятна: мышь выступает лишь в качестве посредника между ру