Что такое порт ввода/вывода компьютера

Обновлено: 21.11.2024

В этой главе представлены основные сведения обо всех типах портов и устройств, включая порты ввода-вывода, устройства ввода, типы дисплеев, типы видеоразъемов, устройства печати и мультимедиа. Он также содержит вопросы и ответы после обзора главы.

Эта глава из книги

Эта глава из книги 

В этой главе рассматриваются следующие темы:

Знакомство с портами ввода-вывода. В этом разделе описываются типы портов ввода-вывода, используемые для отправки информации в процессор и память и обратно.
Устройства ввода. В этом разделе описываются важные характеристики клавиатур, мышей, биометрических считывателей и других устройств ввода.
Знакомство с типами дисплеев. В этом разделе описываются устройства вывода, такие как ЭЛТ, ЖК-дисплеи и проекторы данных.
Знакомство с типами видеоразъемов. В этом разделе рассказывается о распространенных видеоразъемах, таких как VGA, DVI и HDMI.
Основы печати. В этом разделе описываются основы лазерных, струйных, ударных и термопринтеров.
Знакомство с мультимедийными устройствами. В этом разделе рассматриваются основные сведения о мультимедийных устройствах, таких как веб-камеры, цифровые камеры, MIDI-порты, микрофоны, звуковые карты и карты видеозахвата.

Устройства ввода-вывода (I/O) позволяют нам управлять компьютером и отображать информацию различными способами. Существует множество портов, которые подключают эти устройства к компьютеру, например, всем известный USB-порт. Чтобы полностью понять, как устанавливать, настраивать и устранять неполадки устройств ввода, вывода и мультимедиа, вам необходимо знать порты как свои пять пальцев. В этой главе вы узнаете о последовательных, параллельных, SCSI, USB, звуковых и FireWire портах и соответствующих им устройствах; цель состоит в том, чтобы научить вас работать с различными интерфейсами, которые вы видите в ИТ-сфере.

Порты ввода/вывода

Слово "порт" часто используется в компьютерной индустрии и имеет множество различных значений в зависимости от того, о какой технологии идет речь. В этом разделе мы подробно описываем порты ввода/вывода (I/O). Порты ввода-вывода позволяют подключаться к оборудованию. Это оборудование может быть внутренним или внешним. Порты связаны с медными цепями и диапазонами памяти, которые обеспечивают обмен данными между ЦП, ОЗУ и самими портами. Общие порты ввода-вывода включают USB и FireWire. В этом разделе мы также обсудим SCSI, аудиосоединения, MIDI и коаксиальные порты RG-6. Хотя наиболее важным портом ввода-вывода в последних системах является порт USB, вы также можете столкнуться с другими портами, включая устаревшие порты, такие как последовательный и параллельный, о которых мы также говорим в этом разделе.

Порты универсальной последовательной шины (USB) в значительной степени заменили мышь и клавиатуру PS/2 (мини-DIN), последовательные (COM) и параллельные (LPT) порты в последних системах. Самые последние настольные системы имеют как минимум четыре USB-порта, а многие системы поддерживают до восьми или более USB-портов на передней и задней панели. На рис. 3-1 показана задняя панель типичной системы ATX, включая USB и другие типы портов, обсуждаемые в этой главе.

Рис. 3-1 Типичные порты ввода-вывода материнской платы ATX с устаревшими портами (последовательный, параллельный, мышь PS/2 и клавиатура), четырьмя портами USB, одним портом IEEE 1394, двумя портами Ethernet и аудиопортами.

В следующих разделах описываются типы портов USB и способы добавления дополнительных портов USB.

Типы USB-портов, скорости и технические характеристики

Существует три стандартных типа USB-портов, которые вам необходимо знать:

USB 1.1
USB 2.0 (также называемый высокоскоростным USB)
USB 3.0 (также называемый SuperSpeed USB)

В стандартах используются те же типы кабелей и разъемов, которые показаны на рис. 3-2.

Рис. 3-2 USB-вилки и разъемы.

В кабелях USB используются два типа разъемов: серия A (также называемая типом A) и серия B (также называемая типом B). Разъемы серии A используются на корневых концентраторах USB (портах USB компьютера) и внешних концентраторах USB для поддержки USB-устройств. Разъемы серии B используются для устройств со съемным кабелем USB, таких как USB-принтер или универсальный (внешний) концентратор. Как правило, для подключения большинства устройств к корневому порту USB или внешнему концентратору требуется кабель серии A — серии B. Кабели серии A к серии A или серии B к серии B используются для удлинения стандартных кабелей и могут вызвать проблемы, если общая длина кабелей превышает рекомендуемые расстояния. Доступны адаптеры для преобразования кабелей серии B в кабели Mini-B, которые поддерживают конструкцию порта Mini-B, используемую во многих последних USB-устройствах.

USB 1.1 работают на максимальной скорости (полноскоростной USB) 12 мегабит в секунду (Мбит/с), низкоскоростные USB-устройства, такие как мышь или клавиатура, работают на скорости 1,5 Мбит/с, а порты USB 2.0 (Hi-Speed USB) работают на максимальной скорости 480 Мбит/с. Порты USB 2.0 обратно совместимы с устройствами и скоростями USB 1.1 и управляют несколькими устройствами USB 1.1 лучше, чем порт USB 1.1. Порты USB 3.0 работают на максимальной скорости 4800 Мбит/с.

На упаковке USB и маркировке устройств часто используются официальные логотипы, показанные на рис. 3-3, чтобы отличать различные версии USB, которые обычно используются. Обратите внимание, что отрасль переходит от использования термина «USB 2.0» к термину «Hi-Speed USB».

Рис. 3-3 Логотип USB (слева) используется для устройств, совместимых с USB 1.1, тогда как логотип Hi-Speed USB (справа) используется для устройств, совместимых с USB 2.0. Устройства с этими логотипами сертифицированы организацией USB Implementers Forum, Inc.

В любой из версий USB один порт USB на плате расширения или материнской плате рассчитан на подключение до 127 устройств за счет использования многопортовых концентраторов и концентраторов с гирляндным подключением. Начиная с Windows 98, USB-устройства представляют собой устройства Plug and Play (PnP) с возможностью горячей замены (их можно подключать и отключать без выключения системы). Порты USB (каждая группа из двух портов подключена к корневому концентратору) на компьютере используют один IRQ и один адрес порта ввода-вывода, независимо от количества физических портов USB или устройств, подключенных к этим портам.

Номера IRQ и адреса ввода/вывода

IRQ — это запрос на прерывание, когда устройство прерывает работу ЦП, чтобы привлечь его внимание для отправки данных. Это делается с помощью линии ввода прерывания (фактическая схема). Устройствам или портам и связанным с ними управляющим чипам назначаются номера IRQ, которые помогают ЦП и контроллеру прерываний различать устройства. Например, микросхеме контроллера клавиатуры всегда назначается IRQ 1. Мыши PS/2 всегда назначается IRQ 12. Стандартные номера IRQ находятся в диапазоне от 0 до 15. Некоторые из них зарезервированы для использования в будущем владельцем компьютера; это помогает при расширении и добавлении устройств в систему.

Максимальная длина кабеля, подключенного к USB-устройствам со скоростью 12 Мбит/с или 480 Мбит/с, составляет пять метров, тогда как максимальная длина для низкоскоростных (1,5 Мбит/с) устройств, таких как мыши и клавиатуры, составляет три метра. Когда на компьютере под управлением Windows включен корневой концентратор USB, в диспетчере устройств Windows отображаются два устройства: корневой концентратор USB и универсальный хост-контроллер PCI-to-USB (USB 1.1) или расширенный хост-контроллер (USB 2.0). который использует один адрес IRQ и порта ввода-вывода, требуемый аппаратным обеспечением USB. Если к компьютеру подключен внешний концентратор USB, универсальный концентратор также отображается в диспетчере устройств Windows (см. Рисунок 3-4). Корневой концентратор поддерживает два порта USB. На рис. 3-4 перечислены два корневых концентратора, что указывает на наличие в системе четырех портов USB. Вы можете получить доступ к диспетчеру устройств, нажав «Пуск», щелкнув правой кнопкой мыши «Компьютер» (или «Мой компьютер» в старых операционных системах Windows) и выбрав «Управление». Откроется окно «Управление компьютером», и там находится «Диспетчер устройств». Вы также можете получить доступ к диспетчеру устройств из панели управления.

Рисунок 3-4 Раздел USB диспетчера устройств Windows XP в типичной системе. Обратите внимание на логотип USB в форме вилки рядом с категорией и каждым устройством.

Добавление портов USB

Нужно больше портов USB? Вы можете добавить порты USB одним из следующих способов:

Разъемы материнской платы для разъемов USB
Центры
Дополнительные карты

На некоторых материнских платах есть разъемы для кабеля USB, которые позволяют сделать дополнительные порты USB доступными на задней или передней панели компьютера. Некоторые поставщики материнских плат включают эти соединительные кабели вместе с материнской платой, в то время как другие требуют, чтобы вы приобретали их отдельно. Некоторые современные конструкции корпусов также включают USB-порты на передней панели, которые также можно подключить к материнской плате. Из-за различий между поставщиками в том, как материнские платы реализуют соединительные кабели, соединительный кабель может использовать отдельные разъемы для каждого сигнала вместо более распространенного единого разъема для всех сигналов.

Универсальные концентраторы USB позволяют подключать несколько устройств к одному порту USB и увеличивать расстояние между устройством и портом USB. Существует два типа общих концентраторов:

Концентраторы с питанием от шины могут быть встроены в другие устройства, например мониторы и клавиатуры, или могут быть автономными устройствами. Концентратор с питанием от шины распределяет как сигналы USB, так и питание через шину USB на другие устройства.Разные USB-устройства потребляют разное количество энергии, и некоторым устройствам требуется больше энергии, чем другим. Концентратор с питанием от шины обеспечивает мощность не более 100 миллиампер (мА) для каждого подключенного к нему устройства. Таким образом, некоторые устройства выходят из строя при подключении к концентратору с питанием от шины.

С другой стороны, концентратор с автономным питанием имеет собственный источник питания; он подключается к настенной розетке переменного тока. Он может обеспечить до 500 мА мощности для каждого подключенного к нему устройства. Концентратор с автономным питанием поддерживает более широкий спектр USB-устройств, поэтому рекомендуется по возможности использовать его вместо концентратора с питанием от шины.

Вы также можете добавить порты USB с помощью платы расширения. Если у вас есть свободный слот в компьютере и вы знаете, какой это слот, вы можете легко вставить карту адаптера, которая имеет дополнительные два, четыре или восемь портов USB. Главное — убедиться, что плата адаптера полностью совместима со слотом расширения на материнской плате. Например, если у вас есть слот расширения PCI Express x2, вам необходимо приобрести плату адаптера PCI Express x2. Подробнее о платах расширения и слотах мы поговорим в главе 4, "Материнские платы и шины".

Серийный номер (COM)

Последовательный порт, также известный как порты RS-232 или COM (связь), исторически конкурировал с параллельным портом по универсальности (см. рис. 3-5).

Рис. 3-5. 9-контактный последовательный порт (разъем DB-9M, вверху) и 25-контактный последовательный порт (разъем DB-25M, внизу) на типичном удлинителе от платы с несколькими входами-выходами.

Последовательные порты использовались для подключения следующего:

Внешние модемы
Последовательная мышь или указывающие устройства, такие как трекболы или сенсорные панели.
Плоттеры
Принтеры этикеток
Последовательные принтеры
Док-станции для КПК
Цифровые камеры
Соединения ПК-ПК, используемые программами передачи файлов, такими как Direct Cable Connection, LapLink и Interlink

Разъем DB-9 на самом деле представляет собой разъем DE-9, но в просторечии известен как «DB-9». Чем меньше разъем D-sub, тем выше буква.

Поскольку порты USB обеспечивают более высокую скорость, чем последовательные порты, и поддерживают несколько устройств, подключенных к одному порту через концентраторы, неудивительно, что USB на сегодняшний день является наиболее часто используемым портом на ПК, и многие устройства, которые ранее были подключены к последовательному порту порты теперь используют порты USB.

Последовательные порты бывают двух видов:

Любой тип можно адаптировать к другому типу разъема с помощью недорогого адаптера (см. рис. 3-6). Разница возможна, потому что для последовательной связи требуется всего несколько проводов. В отличие от параллельных принтеров, в которых используется стандартный кабель, для каждого типа последовательного устройства используется специальный кабель. Разъемы DB-9M используются во всех системах, кроме самых старых.

Рис. 3-6 Типичный преобразователь последовательного порта DB-25F в DB-9M. Разъем DB-25F (внизу слева) подключается к 25-контактному последовательному порту и преобразует его сигналы для использования устройствами, подключенными к порту DB-9M на другом конце (вверху справа).

Последовательное соединение должно иметь кабель, соединяющий устройство с портом. Затем устройство использует настройки IRQ и порта ввода-вывода, назначенные последовательному порту. Теперь давайте обсудим кабели и настройки.

Типы последовательных кабелей

Последовательные кабели могут быть выполнены по-разному. На самом деле кабели для последовательных устройств обычно определяются по типу устройства, а не по типу порта. Это связано с тем, что разные устройства используют разные выводы.

Некоторые из наиболее распространенных примеров последовательных кабелей включают

Нуль-модемный кабель (передача данных)
Кабель модема

Нуль-модемный кабель позволяет двум компьютерам связываться друг с другом напрямую, пересекая провода приема и передачи (это означает, что два компьютера могут отправлять и получать данные, как в компьютерной сети, но намного медленнее). Наиболее известной из этих программ является LapLink, но утилиты Windows Direct Cable Connection/Direct Serial Connection также могут использовать этот тип кабеля. Хотя эти программы поддерживают передачу по последовательному кабелю, передача через параллельный порт выполняется намного быстрее, а передача по USB намного быстрее, чем через параллельный порт; эти методы прямого подключения рекомендуются для большинства версий Windows. Однако Windows NT 4.0 и более ранние версии не поддерживают использование параллельного порта для передачи файлов, поэтому необходимо использовать нуль-модемный кабель, например, показанный на рис. 3-7.

Рис. 3-7. Последовательный кабель LapLink с разъемами для 25-контактного или 9-контактного последовательного порта.Требуется всего три провода, что позволяет сделать кабель намного тоньше, чем 9-контактный последовательный удлинитель, также показанный на рисунке.

Кабель модема используется для подключения внешнего модема к последовательному порту. Некоторые модемы имеют встроенный кабель, но для других требуется использовать кабель DB-9F — DB-25M от 9-контактного разъема последовательного порта к 25-контактному порту модема. А серийные принтеры? Эти принтеры используются в основном со старыми терминалами, а не с ПК, и, поскольку разные принтеры используют разные выводы, их кабели должны изготавливаться на заказ. На самом деле, я построил несколько сам. К счастью, самые современные терминалы используют параллельные или USB-принтеры.

Стандартные IRQ и адреса портов ввода/вывода

Для последовательных портов требуются два аппаратных ресурса: IRQ и адрес порта ввода/вывода. В Таблице 3-1 перечислены стандартные адреса IRQ и портов ввода-вывода, используемые для COM-портов 1–4. Некоторые системы и дополнительные карты позволяют использовать альтернативные IRQ либо с помощью блоков перемычек (старые карты), либо с помощью конфигурации программного обеспечения/диспетчера устройств (новые карты).

Устройства ввода/вывода, то есть устройства, позволяющие вводить данные и отображать результаты (клавиатура, мышь, монитор, принтеры и т. д.), являются внешними по отношению к материнской плате и подключаются через соответствующие разъемы. , называемые портами подключения или ввода/вывода (I/O).

Как правило, каждый порт имеет характеристики, подходящие для подключаемого устройства. На самом деле производители стараются стандартизировать устройства, чтобы не требовалось множество разных дверей.

последовательный порт: это один из «исторических» портов компьютера. Характерной чертой является то, что он позволяет получить доступ к одному сигналу за раз. Таким образом, это порт ввода-вывода для отправки информации со скоростью один бит за раз и использовался для подключения мыши или клавиатуры (на рисунке мы видим зеленый и фиолетовый PS1 и PS2). Теперь его заменил параллельный порт;
параллельный порт: гораздо быстрее, так как данные передаются параллельно, то есть все вместе, как автомобили на разных полосах движения. Parallel используется для принтеров, сканеров и другого более сложного оборудования. Но эти порты также были заменены портом USB;
Порт USB: значение аббревиатуры «Универсальная последовательная шина» поясняет его особенности. Это очень
быстрый порт, который позволяет подключать практически все периферийные устройства: это универсальный порт. Несколько устройств можно подключить каскадно, не выключая ПК.
Порт VGA: используется для аналоговых мониторов.
сетевой порт: это порт Ethernet для подключения компьютера к сети. Его форма похожа на ту, к которой подключен маленький штекер телефона, прозрачный, только немного больше, с двумя светодиодами, одним желтым и одним зеленым. Сетевой порт (Ethernet) претерпел эволюцию в плане скорости, хотя долгое время оставался физически одинаковым: изначально скорость была 10 мбит/с, потом перешла на 100 мбит/с и в настоящее время большая часть Ethernet-порты имеют скорость 1000 Мбит/с.
Порт Firewire: разработанный Apple, очень похожий на USB, это порт нового поколения, который позволяет очень быстро передавать большие объемы данных. Подходит для подключения цифровых фотоаппаратов и видеокамер;
Порты DVI и HDMI: позволяют подключить цифровой монитор или цифровой телевизор.

порты PS/2 (для мыши и клавиатуры)
последовательный порт (в основном используется для аналоговых модемов)
параллельный порт (в основном используется для принтеров)
Порт VGA (аналоговые мониторы)

Эти порты, называемые устаревшими (устаревшими), постепенно исчезают с самых последних компьютеров, но они по-прежнему используются в основном компаниями, которым они нужны для продолжения использования устаревших устройств, но дорогих в замене.

Внутренний порт — соединяет материнскую плату с внутренними устройствами, такими как жесткий диск, дисковод компакт-дисков, внутренний модем и т. д.

Внешний порт — подключает материнскую плату к внешним устройствам, таким как модем, мышь, принтер, флэш-накопители и т. д.

Давайте рассмотрим некоторые из наиболее часто используемых портов.

Последовательный порт

Последовательные порты передают данные последовательно, по одному биту за раз. Поэтому им нужен только один провод для передачи 8 бит. Однако это также делает их медленнее. Последовательные порты обычно представляют собой 9-контактные или 25-контактные штекерные разъемы. Они также известны как порты COM (связь) или порты RS323C.

Параллельный порт

Параллельные порты могут отправлять или получать 8 бит или 1 байт за раз.Параллельные порты представляют собой 25-контактные гнезда и используются для подключения принтера, сканера, внешнего жесткого диска и т. д.

USB-порт

USB означает универсальную последовательную шину. Это отраслевой стандарт для передачи цифровых данных на короткие расстояния. USB-порт – это стандартный порт для подключения различных устройств, таких как принтер, камера, клавиатура, динамик и т. д.

Порт PS-2

PS/2 означает персональную систему/2. Это стандартная розетка с 6 контактами, которая подключается к штекерному кабелю mini-DIN. PS/2 был представлен IBM для подключения мыши и клавиатуры к персональным компьютерам. Этот порт в настоящее время в основном устарел, хотя некоторые системы, совместимые с IBM, могут иметь этот порт.

Инфракрасный порт

Инфракрасный порт — это порт, обеспечивающий беспроводной обмен данными в радиусе 10 м. Два устройства с инфракрасными портами размещаются лицом друг к другу, чтобы лучи инфракрасного света могли использоваться для обмена данными.

Bluetooth-порт

Bluetooth – это телекоммуникационная спецификация, обеспечивающая беспроводное соединение между телефонами, компьютерами и другими цифровыми устройствами с помощью беспроводной связи малого радиуса действия. Порт Bluetooth обеспечивает синхронизацию между устройствами с поддержкой Bluetooth. Есть два типа портов Bluetooth —

Входящие — используется для получения соединения от устройств Bluetooth.

Исходящий — используется для запроса подключения к другим устройствам Bluetooth.

Порт FireWire

FireWire — это стандарт интерфейса Apple Computer для обеспечения высокоскоростной связи с использованием последовательной шины. Он также называется IEEE 1394 и используется в основном для аудио- и видеоустройств, таких как цифровые видеокамеры.

последовательный порт: это один из «исторических» портов компьютера. Характерной чертой является то, что он позволяет получить доступ к одному сигналу за раз. Таким образом, это порт ввода-вывода для отправки информации со скоростью один бит за раз и использовался для подключения мыши или клавиатуры (на рисунке мы видим зеленый и фиолетовый PS1 и PS2). Теперь его заменил параллельный порт;
параллельный порт: гораздо быстрее, так как данные передаются параллельно, то есть все вместе, как автомобили на разных полосах движения. Parallel используется для принтеров, сканеров и другого более сложного оборудования. Но эти порты также были заменены портом USB;
Порт USB: значение аббревиатуры «Универсальная последовательная шина» поясняет его особенности. Это очень
быстрый порт, который позволяет подключать практически все периферийные устройства: это универсальный порт. Несколько устройств можно подключить каскадно, не выключая ПК.
Порт VGA: используется для аналоговых мониторов.
сетевой порт: это порт Ethernet для подключения компьютера к сети. Его форма похожа на ту, к которой подключен маленький штекер телефона, прозрачный, только немного больше, с двумя светодиодами, одним желтым и одним зеленым. Сетевой порт (Ethernet) претерпел эволюцию в плане скорости, хотя долгое время оставался физически одинаковым: изначально скорость была 10 мбит/с, потом перешла на 100 мбит/с и в настоящее время большая часть Ethernet-порты имеют скорость 1000 Мбит/с.
Порт Firewire: разработанный Apple, очень похожий на USB, это порт нового поколения, который позволяет очень быстро передавать большие объемы данных. Подходит для подключения цифровых фотоаппаратов и видеокамер;
Порты DVI и HDMI: позволяют подключить цифровой монитор или цифровой телевизор.

порты PS/2 (для мыши и клавиатуры)
последовательный порт (в основном используется для аналоговых модемов)
параллельный порт (в основном используется для принтеров)
Порт VGA (аналоговые мониторы)

Читайте также: