Різновиди інтерфесів підключення

механічному (проводи, елементи зв'язку, типи з'єднань, роз'єми, номери контактів тощо);
логічному (сигнали, їх тривалість, полярності, частоти та амплітуда, протоколи взаємодії).

Всі інтерфейси комп’ютерної техніки можна розділити на внутрішні та зовнішні:

внутрішні – система зв'язку та сполучення вузлів та блоків ПК між собою;
зовнішні – забезпечують зв'язок ПК із зовнішніми (периферійними) пристроями та іншими комп'ютерами.

Якщо інтерфейс є загальноприйнятим, наприклад, затвердженим лише на рівні міжнародних угод, він називається стандартним.

Внутрішні інтерфейси материнської плати призначені для підключення компонентів, що розташовані всередині системного блоку. Усі контролери та шини внутрішніх інтерфейсів розміщуються на системній платі.

До найважливіших внутрішніх інтерфейсів відносять:

системна шина з роз'ємом процесора;
шина пам'яті із роз'ємами модулів пам'яті;
шина та слот відеокарти;
шини та слоти плат розширення;
шини та порти накопичувачів (жорсткий диск, дисковод, DVD);
шина та роз'єми електроживлення;
лінії та порти інтерфейсу управління живленням;
порти та панелі індикації.

1. Зовнішні інтерфейси підключення

Зовнішні роз'єми комп'ютера називають комунікаційними портами, оскільки вони відповідають за зв'язок між комп'ютером і периферійними пристроями. Як правило, основа порту розміщується на материнській платі.

Всі зовнішні інтерфейси комп'ютера поділяються на два види, залежно від їхнього вигляду та протоколу, що використовується для зв'язку з центральним процесором. Це послідовні та паралельні порти.

Послідовний (serial) порт – це інтерфейс, яким пристрої можуть бути підключені з допомогою послідовного протоколу. Цей протокол дозволяє передавати один біт даних один раз по одній лінії.

Паралельний порт працює трохи інакше, обмін даними між периферійним пристроєм здійснюється паралельно за допомогою декількох ліній зв'язку. Більшість портів для сучасних пристроїв – паралельні.

1.1 Ввід та загальні порти

У сучасних комп'ютерах послідовні порти практично не використовуються вони були витіснені більш сучасними паралельними портами, які мають кращу продуктивність роботи. Але на багатьох материнських платах все ще є роз'єм для цих інтерфейсів. Це зроблено для сумісності зі старими пристроями, такими як миша та клавіатура.

1.1.1 PS/2

Роз'єм PS/2 був розроблений корпорацією IBM для підключення миші та клавіатури. Він почав використовуватися з пристрою персонального комп'ютера IBM/2. Від назви цього комп'ютера було створено ім'я порту. Інтерфейс має спеціальне маркування – фіолетовий для клавіатури та зелений для миші.

Незважаючи на те, що розкладка контактів для миші та клавіатури однакові, комп'ютер не виявить пристрій, якщо підключити його не до того роз'єму. На сьогодні PS/2 вже витіснений іншою технологією. Тепер для підключення до комп'ютера периферійних пристроїв виконується USB.

Рис.1 Зовнішній вигляд роз’єму PS/2

1.2.2 Послідовний порт (Serial port)

За допомогою послідовного порту можна здійснювати двонаправлену передачу даних. Термін «послідовний» означає, що передавання даних здійснюється через один провідник і біти при цьому передаються послідовно, один за одним.

У більшості материнських плат два СОМ-порти (СОМ1, COM2) реалізовані у вигляді гнізд двох типів: 9 (DE-9) і 25-контактні (DB-25). Передає дані з швидкістю до 115 Кбіт/с. Використовуються для під'єднання миші та клавіатури. Морально застарів, на даний момент витіснений інтерфейсом USB.

DB-25 – це варіант роз'єму D-Sub, що спочатку був розроблений як основний порт для з'єднання за протоколом RS-232. Але більшість пристроїв використовують не всі контакти.

Рис.2 Зовнішній вигляд роз’єму DB-25

Потім був розроблений DE-9, який працював за тим самим протоколом, а DB-25 став використовуватися для підключення принтера замість паралельного порту. Зараз DE-9 – це основний послідовний порт, який працює за протоколом RS-232.

Рис.3 Зовнішній вигляд роз’єму DB-9

1.2 Аудіопорти

Аудіо-порти використовуються для підключення акустичних систем та інших пристроїв виведення звуку до комп'ютера. Звукові сигнали можуть передаватися в аналоговій або цифровій формі, залежно від виду роз'єму. На сьогодні найбільш поширеним портом для вводу та виведення звуку є роз’єм 3,5мм.

Порт 3,5 мм найчастіше використовується для підключення навушників або пристроїв із підтримкою об'ємного звучання. Роз'єм складається із шести гнізд і є на будь-якому комп'ютері для виведення аудіо, а також підключення мікрофона.

Роз’єми мають таке кольорове маркування:

Рис.4 Аудіопорти 3,5 мм

1.3 Відео інтерфейси

1.3.1 Роз’єм RCA

Порт RCA може передавати аудіо та відео сигнал за допомогою трьох кабелів. Відеосигнал передається по жовтому кабелю і підтримується максимальна роздільна здатність до 57 біт. Червоний та білий порт використовуються для передачі аудіо сигналу.

Рис.5 Роз’єм RCA

1.3.2 Component Video

Інтерфейс Component Video розділяє відеосигнал на кілька каналів і дозволяє отримати більш високу якість, ніж при використанні RCA. Можуть передаватися як аналогові, і цифрові сигнали.

Рис.6 Component Video

1.3.3 S-Video

S-Video використовується лише для передачі відеосигналу. Якість зображення краще, ніж у двох попередніх варіантах, але роздільна здатність менша ніж у Component. Цей порт, як правило, чорного кольору і є у всіх телевізорах та більшості комп'ютерів. Він дуже схожий на PS/2, але має лише 4 контакти:

Рис.7 S-Video

1.3.4 Порт VGA

Цей порт є у більшості комп'ютерів. Він розміщений на відеокарті та призначений для підключення екранів, проекторів та телевізорів високої чіткості. Це порт типу D-Sub, що складається з 15 контактів, розміщених у три ряди. Роз'єм називається DE-15.

Порт VGA – це основний інтерфейс для підключення моніторів. У зв'язку зі збільшенням використання цифрового відео, порти VGA замінюються на HDMI та Display. У деяких ноутбуках також є порти VGA для підключення зовнішніх моніторів.

Рис.8 Порт VGA

1.3.5 Digital Video Interface (DVI)

DVI – це високошвидкісний цифровий інтерфейс для забезпечення зв'язку між відеокартою та монітором. Він був розроблений для мінімізації втрат при передачі відео сигналу та заміни технології VGA.

Є кілька типів DVI роз'ємів, це DVI-I, DVI-D та DVI-A. DVI-I – це порт із можливістю передачі цифрових та аналогових сигналів. DVI-D підтримує лише цифрові сигнали, DVI-A – лише аналогові. Цифрові сигнали можуть передавати відео з роздільною здатністю 2560х1600.

Рис.9 Порт DVI-І

1.3.6 Display Port

Display Port – це цифровий інтерфейс, який був розроблений для заміни VGA та DVI та може передавати не тільки відео, але й аудіо сигнали. Остання версія може передавати відео з роздільною здатністю до 7680х4320.

Display Port має 20-контактний роз'єм, який набагато менше ніж DVI і дозволяє передавати більш високу роздільну здатність відео.

Рис.10 Display Port

1.3.7 HDMI

HDMI розшифровується як High Definition Media Interface. Це інтерфейс для передачі та прийому цифрового відео та аудіо сигналу високої чіткості на такі пристрої, як монітори, телевізори високої чіткості, Blue-Ray плеєри, ігрові консолі, камери. Наразі HDMI вважається стандартним портом для передачі відео даних.

Порт HDMI типу A виглядає так:

Рис.11 Порт HDMI

У роз'ємі використовується 19 контактів, а остання версія 2.0 може передавати відеосигнал з роздільною здатністю 4096х2160 та 32 аудіоканали.

1.4 USB

Інтерфейс Universal Serial Bus (USB – універсальна послідовна магістраль) замінив послідовні та паралельні порти, PS/2 ігрові порти та зарядні пристрої. Цей порт може використовуватись для передачі даних, виступати як інтерфейс для підключення периферійних пристроїв і навіть використовуватися як джерело живлення. Зараз існує чотири види USB: Type-A, Type-B, Type-C, micro-USB та mini-USB. За допомогою будь-якого з них може бути підключено зовнішні пристрої до комп'ютера.

Перевага USB полягає в тому, що вона практично виключає конфлікти між різним обладнанням, дає змогу під'єднувати і від'єднувати пристрої в «гарячому режимі» (не вимикаючи комп'ютер), через шину USB може подаватися напруга живлення та є можливість поєднувати кілька комп'ютерів у найпростішу локальну мережу без застосування спеціального устаткування і програмного забезпечення..

Перша версія шини USB 1.0 була представлена в 1995 році. Вона створена на основі 4-провідникового з'єднання і забезпечує швидкість передавання даних 12 Мбіт/с (1,5 Мбайт/с) та дає змогу одночасно під'єднати до 127 пристроїв, використовуючи топологію «зірка».

Наступна версія шини USB 2.0 забезпечує швидкість передавання даних 480 Мбіт/с (60 Мбайт/с) – приблизно в сорок разів швидше за попередню.

USB 3.0 підвищує максимальну швидкість передачі інформації до 4,8 Гбіт/с.

Рис.12 USB type A

Рис.13 Різновиди інтерфейсів USB

Рис.14 Різновиди інтерфейсів USB за розміром

1.5 Мережевий порт RJ-45

Інтерфейс RJ-45 використовується для підключення комп'ютера до Інтернету за технологією Ethernet. Інтерфейс Registered Jack (RJ) використовується для організації комп'ютерних. RJ-45 є 8-контактним модульним роз'ємом. Остання версія Ethernet називається Gigabit Ethernet та підтримує швидкість передачі даних до 10 Гбіт/секунду. Часто такі порти оснащені двома світлодіодами для індикації передачі та прийому пакетів.

Рис.15 Мережевий порт RJ-45

2. Внутрішні інтерфейси підключення

Роз'єм IDE – призначений для під'єднання з допомогою шлейфа IDE жорстких дисків та приводів для читання оптичних дисків. Може зустрічатися на старих комп’ютерах. На даний час замість нього використовується Serial ATA.

Рис.16 Роз'єм IDE

Роз'єм Serial ATA – призначений для під'єднання з допомогою шлейфа Serial ATA жорстких дисків. Шлейф Serial ATA дозволяє передавати дані з швидкістю до 6 Гбіт/с.

Рис.17 Роз'єм Serial ATA

PСI (Peripheral Component Interconnect) – стандарт підключення зовнішніх компонентів, який підтримує частоту до 66 МГц, забезпечуючи продуктивність 264 Мбайт/с для 32-розрядних шин даних і 528 Мбайт/с для 64-розрядних шин даних. Майже завжди білого кольору. Використовується для під'єднання карт розширення – мережної, звукової та інше.

Рис.18 Різновиди інтерфейсів PCI

PCI-Express – новий графічний порт для під'єднання відеоадаптера – шина 3 покоління. Дозволяє передавати інформацію по декількох незалежних каналах – по одній, двох, восьми і шістнадцяти фізичних лініях. Швидкість передачі даних сягає 16 Гбіт/с і більше.

AGP (Advanced Graphic Port) – удосконалений графічний порт для під'єднання відеоадаптера – пристрою, що вимагає особливо високої швидкості передачі даних. Коричневого кольору.

Частота цієї шини відповідає частоті шини РСІ, але вона має більш високі пропускні характеристики за рахунок передавання кількох сигналів за один такт. Число сигналів, переданих за один такт, вказується у вигляді множника, наприклад AGP4x (у цьому режимі швидкість передавання досягає 1066 Мбайт/с).

Рис.19 Роз’єм AGP

Питання для перевірки:

Опишіть принцип магістрально-модульної організації комп’ютера.
Що дає така організація комп’ютерної техніки?
Що ви розумієте під терміном «інтерфейс»?
Для чого використовуються інтерфейси підключення?
Які пристрої можна підключити за допомогою інтерфейсу PS/2?
А за допомогою інтерфейсу PСI та PCI-Express?
Охарактеризуйте інтерфейс Ethernet.
З якою метою він використовується?
Які стандарти інтерфейсу USB ви знаєте?
Який з них найбільш поширений в даний час?