6.7. Rozhraní

Rozhraní je propojovací systém, který realizuje přechod mezi prostředími. Je realizováno hardwarově i softwarově. Může být vnější a vnitřní. Z hlediska přenosu bitů můžeme rozhraní rozdělit na sériové a paralelní.

6.7.1. Sériové rozhraní

Sériové rozhraní je význačné tím, že bity se přes něj přenášejí jednotlivě, postupně jeden za druhým. Přenosová rychlost dat je 115 kb/s. K bloku informačních bitů je nutno přidat start a stop bity. Výhoda sériového rozhraní spočívá v možnosti zabezpečení informací, nutnosti menšího počtu vodičů. Používají se například pro zapojení externího modemu. Konektor na zadní straně počítače je pro sériové rozhraní typu male, tj. trčí z něj nejčastěji dvě řady kolíků. Nejběžnějšími sériovými konektory jsou MD25 s 25 kolíky a MD9 s 9 kolíky. Na kabelu jsou pak konektory typu female (s řadami dírek) s označením FD25 a FD9. Norma RS232C, RS232 (25 kolíků, 12 V), RS422 (6 V). U PC se sériové porty označují COM1-4 (Komunikační port). Provoz sériového rozhraní je řízen obvody UART (Universal Asynchronous Receiver Transceiver).

6.7.2. Paralelní rozhraní

V jednom okamžiku se přenáší více bitů najednou, je proto asi 10 krát rychlejší než sériové rozhraní. Na počítače je toto rozhraní tvořeno konektory typu female (zástrčka), nejčastěji FD25. U počítačů PC se paralelní porty označují LPT1-3 (Line PrinTer). Používají se hlavně pro připojení tiskáren, hardwarových klíčů atd. Paralelní rozhraní je vhodné k přenosu dat bezprostředně ze sběrnice procesoru na periferní zařízení a naopak.

PIO - programovatelné vstupní a výstupní obvody, které plní úlohu vnitřního paralelního rozhraní počítače. (PIO Mode 0 až PIO Mode 4).

6.7.3. USB

USB (Universal Seriál Bus) je navrženo jako univerzální sběrnice a má nahradit sériové a paralelní porty. Sběrnice slouží k připojení periferií jako jsou myš, klávesnice, monitor, modem, externí záznamové jednotky, tiskárny, skener a podobně. Zařízení, které se k USB připojují, pracují Plug & Play a neměla by vyžadovat žádné IRQ. Zařízení USB mohou přenášet data (pakety) rychlostí až 12 Mb/s a lze jich připojit na jednu sběrnici až 127. Topologie USB je vystavěna relativně jednoduše. V počítači je rozhraní, které přebírá úlohu hostitele. Odtud proudí data do monitoru nebo klávesnice, které fungují jako rozbočovače a poskytují možnost připojení ostatních koncových zařízení. USB řídí výhradně hostitel. Kabely pro USB jsou na bázi kroucené dvoulinky a mají čtyři vodiče - dva signální (3,3 V) a dva napájecí (5 V). Kabely mezi zařízeními nesmí být delší než 5 m. Každý rozbočovač je současně opakovačem, který zesiluje signály posílané po sběrnici.

Aby USB fungovala, jsou třeba tři složky: počítač vybavený obvody USB, periferie s těmito obvody a software ovladače, který umožňuje s těmito zařízeními komunikovat.

6.7.4. FireWire

Toto rozhraní původně vyvinuté u firmy Aplle počátkem devadesátých let, bylo přijato jako oficiální standard pod názvem IEEE 1394 v prosinci 1995. Jedná se o univerzální rozhraní, které je využíváno nejen v počítačích, ale i spotřební elektronice. Je navrženo tak, aby umožňovalo komunikaci mezi více zařízeními a aby mohlo přenášet libovolné množství signálů najednou. Je proto možné spolu navzájem propojit například PC, skener, CD přehrávač, televizor DVD přehrávač, video kameru atd.

Bez použití dalších prvků, lze do jednoduché sítě FireWire připojit 63 zařízení. Kromě dat se přenáší i napájení, což umožňuje u jednoduchých zařízení odstranění vlastních síťových zdrojů. Mezi další výhody tohoto standardu patří možnost připojovat zařízení do sítě za chodu, není nutné pracující přístroje vypínat před přidáním dalšího zařízení. Na rozdíl od USB má i větší propustnost dat a to 100 Mb/s, což je téměř desetkrát více. Samozřejmě cena FireWire je oproti USB vyšší.

V audiovizuální technice se někdy používají jiné označení FireWire a to DV nebo i.Link.

6.7.5. AMR

AMR (Audio/Modem Riser) jedná se o rozhraní, které má sloužit především pro připojení modemů. Slot má pouhých 2 x 23 kontaktů a je umístěn na desce. Na přídavné desce je pouze linková část modemu, analogová část je přímo na základní desce. Výhodou takového řešení je, že připojený modem se nemusí homologavat, neboť analogová část, která podléhá nutnosti homologace, je na základní desce. Naopak nevýhodou je větší zatížení CPU.

6.7.6. AGP

AGP (Accelerated Graphics Port). Umožňuje přímé spojení mezi CPU a systémovou paměti, dále mezi CPU a grafickým akcelerátorem. AGP 1x má přenosovou rychlost 266 MB/s, AGP 2x disponuje propustností až 532 MB/s a varianta AGP 4x až 1 GB/s. AGP slouží k připojení grafických karet. Doposud se tato zařízení připojovala přes slot sběrnice PCI. Ta je ovšem zatěžovaná dalšími vstupně-výstupními zařízeními, což zapříčiňuje časté zahlcení sběrnice.

6.7.7. PCMCIA, PC Card

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) jedná se asociaci výrobců hardware, která zajišťuje standardizaci výrobků nazývaných PC Card.

PC Card je přídavná karta velikosti 85,6 x 54 mm. Třetí rozměr je závislý na typu karty: release 1 (někdy PCMCIA I) má tloušťku 3,3 mm, release 2 (PCMCIA II) má 5 mm a release 3 (PCMCIA III) má tloušťku 10,5 mm. Nejtenčí karty typu 1 se nejčastěji používají jako paměťové karty, karty o tloušťce 5 mm jsou určeny například pro modemy a síťové karty, poslední typ se používá pro kombinované komunikační karty nebo výměnné disky. Pro kartu release 3 musíme buď nejširší typ portu nebo dva porty typu 2 nad sebou.

Propojovací konektor má 68 pinů (26 adresových, 16 datových, 10 řídících a 7 stavových, 2 napájecí, 4 uzemňovací, 2 pro programovací napětí 12 V a jeden je nevyužit). Někteří výrobci dělají multifunkční karty “Combo-card”, které mohou obsahovat až 8 různých zařízení.

K výhodám patří PC Card patří malé rozměry, softwarová konfigurace, malé energetické nároky. Naopak nevýhodou jsou vyšší ceny než u běžných zařízení, proto zatím nacházejí uplatnění hlavně v oblasti přenosných systémů.

6.7.8. Označení konektorů

První písmeno značí typ female(F) nebo male(M). Druhé označuje typ konektoru. Nejčastěji C jako Centronics nebo D jako D-SUB (někdy též označován jako Canon). Konektory D-SUB mají kontakty osamocené, centronics má uprostřed konektoru kontakty opřeny o umělohmotný můstek, který kontakty chrání před mechanickým poškozením. Následuje číslice, která určuje počet kontaktů (nejčastěji 9, 15, 25, 36 ...). Poslední písmena určují vzdálenost kontaktů. SP znamená normální hustotu kontaktů (Single pitch), HP označuje dvojnásobnou hustotu kontaktů (Half pitch). HD je označení, které se používá u třířadých konektorů pro připojení monitoru k počítači. Nejběžnější typy konektorů:

FD25 / MD25 - nejpoužívanější konektory. Používají se pro paralelní nebo sériový přenos dat. U počítačů Aplle jsou standardem pro SCSI.
FD9 / MD9 - pro připojení k sériovému portu. MD9 je na počítači, FD9 na kabelu. (myš - FD9 na kabelu, MD9 na počítači)
FD15HD / MD15HD - konektory pro připojení monitoru k počítači. MD15HD je na kabelu, FD15HD je na počítači.
MC36SP - je běžným konektorem na kabelu k tiskárně.
MD36HP - je konektorem na kabelech k tiskárnám s portem EPP (rychlý port).
MC50SP - je běžným konektorem na kabelu k SCSI zařízení.
FC50SP - je konektorem na panelech SCSI zařízení.
MD68HP - je na kabelech k zařízením SCSI-3.
FD15 / MD15 - používají se pro připojení na počítačovou síť, MIDI port (FD15 na počítači).
PS/2, DIN - konektory pro připojení klávesnice

6.7.9. Rozhraní pro disková media

IDE (Integrated Drive Electronics) - rozhraní pro pevné disky vytvořené firmou Western Digital (1988), které navázalo na předchozí ESDI a stalo se na velmi dlouhou dobu nejrozšířenějším standardem (příkazy v protokol ATA). Umožňuje připojit maximálně dvě zařízení (pevné disky). Kapacita pevného disku je omezena na 504 MB (63 sektorů/stopu, 16 hlav, 1024 cylindrů -> 504 MB). Definiční systém v BIOSu, rychlost přenášených informací 3,3 - 8,3 MB/s, sběrnice ISA. Varianta FAST ATA - vylepšení firmy Seagate.

EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) - Western Digital (protokol ATA-2), firma Seagate označuje své podobné rozhraní FAST ATA-2. Rozhraní EIDE dovoluje připojit čtyři zařízení (pevné disky, CD ROM) o maximální kapacitě 8,4 GB. První dvě zařízení (disky) jsou připojena na primární vysokorychlostní port, druhé dvě zařízení (CD ROM, pásková jednotka ...) na sekundární pomalejší port. Rychlost rozhraní je až 16,6 MB/s (v režimu PIO 4). Pracuje se sběrnicí VL bus i PCI. Výhodou tohoto rozhraní je nízká cena a snadná konfigurace. Nevýhody se projeví v systémech, které mají pracovat s více zařízeními ( např. dva disky na serveru).

ATA - 33, ATA - 66 – nové standardy umožňují větší propustnost a to 33 MB/s, případně 66 MB/s.

SCSI (Small Computer System Interface) - poprvé tento standard ustaven v roce 1986 a od té doby byl několikrát modernizován. V současné době existují tři standardy tohoto univerzálního rozhraní.

SCSI 1 - definované jako 8 bitové rozhraní ISA, s přenosovou rychlostí 5 MB/s.

SCSI 2 (varianta Fast SCSI) - nová sada příkazů, přenosová rychlost 10 MB/s, sběrnice VLBus a PCI, šířka přenášených dat může být 8, 16 či 32 bitů (Wide, Wide-16, Wide-32). Z toho vyplývá, že přenosová rychlost může být 10, 20 nebo 40 MB/s.

SCSI 3 - 20 MB/s, sběrnice VLBus a PCI, je zaveden tzv. vrstvový model rozhraní, který zjednodušuje tvorbu softwaru. Součástí SCSI 3 je definice sériového i paralelního rozhraní. Přenosová rychlost podle šířky rozhraní stoupne na 20 (8 b), 40 (16 b) a 80 MB/s (pro 32 bitů) - pro tyto řadiče se používá označení Ultra. Přenos po 32 bitech současně vyžaduje speciální konektor, který se však zatím příliš nerozšířil. Označení šířky: normal – 8 bitů, Wide - 16 nebo 32 bitů. Při 8 bitovém přenosu se používá konektor s 50 vodiči, při 16 bitovém přenosu je potřeba konektor s 68 vodiči.

K rozhraní je možno připojit až 8 (respektive 7, jedno zařízení musí být řadič rozhraní) zařízení při přenosu 8 bitů nebo 16 zařízení při 16 bitové šířce přenosu. Mezi výhody rozhraní patří vysoká přenosová rychlost, možnost zapojit více zařízení bez omezení rychlosti. K nevýhodám patří vyšší cena (i periferií), množství typů, komplikovanější konfigurace.

 Další kapitola