Виды интерфейсов персонального компьютера

Обновлено: 15.01.2025

Об интерфейсе часто говорят, когда имеют в виду взаимодействие человека и компьютера или приложений. В статье разберем определение интерфейса, что это за взаимодействия, их виды и особенности.

Что такое интерфейс

Интерфейс — это «проводник» между человеком и программой, операционной системой, техническим устройством или способ взаимодействия приложений между собой. Человек дает команды с помощью интерфейса, устройство их анализирует и отвечает. Основные задачи, для решения которых он предназначен:

ввод и отображение информации (звук, изображение);

управление отдельными приложениями;

обмен данными с другими устройствами;

взаимодействие с операционной системой.

Интерфейс подразумевает взаимодействие не только человека и техники, но и компьютер-программа, программа-программа, компьютер-устройство. Например, когда устройства подключают к системному блоку компьютера, как способ взаимодействия используют разъем.

Виды интерфейсов

Одни виды взаимодействия позволяют получить больше контроля над компьютером или смартфоном, но требуют дополнительных навыков. Другие — более комфортные, но предоставляют меньше возможностей. У каждого типа есть свои особенности.

Командная строка

Через командную строку можно выполнить максимальное количество операций — это прямой способ общения с операционной системой. Чтобы набрать команду, нужно ввести текст на языке компьютера и нажать Enter, компьютер начнет выполнять.

Минус способа в том, что он подходит только подготовленным пользователям. В командной строке нет вспомогательных графических элементов, для взаимодействия придется освоить язык, а чтобы команды работали — нельзя допускать ошибок.

Графический и текстовый

Графика упрощает взаимодействие с компьютером, с ней работать гораздо легче и комфортнее, чем с текстом. В роли графического интерфейса выступают такие элементы:

рисунки и схемы;

другие графические элементы.

Например, при взаимодействии с Windows используют иконки и окна, для ввода подключают мышь. На смартфоне устройством ввода служит сенсорный дисплей.

Текстовый интерфейс не использует изображения: команды отдаются с помощью текста и информация предоставляется в текстовом виде.

Жестовый, голосовой, тактильный и нейронный

Жестовое взаимодействие позволяет отдавать команды движениями пальцев. Оно применяется при работе с сенсорным экраном смартфона. Например, жест «вверх» заставляет появиться всплывающее окно.

Голосовой интерфейс — это управление голосом. Гаджет распознает и выполняет звуковые команды.

Тактильный подразумевает взаимодействие с помощью осязания: вибрация или чувствительность к силе нажатия.

Нейронный интерфейс передает команды прямо из мозга в компьютер, для этого в мозг вживляют электроды. Его применяют в медицине: так парализованный человек может общаться с окружающим миром.

Программный, аппаратный, аппаратно-программный

Взаимодействие программ между собой обеспечивает программный интерфейс. Программы направляют запросы друг другу и получают ответы. Например, чтобы постоянно показывать актуальную погоду в виджете или на компьютере, одна программа постоянно отправляет запрос другой, а та — предоставляет свежие данные.

Аппаратный предназначен для организации связи между физическими устройствами через разъемы и слоты. А когда компьютер считывает информацию с жесткого диска — это совместная работа программы и физического устройства, то есть, аппаратно-программный интерфейс.

Пользовательский интерфейс

Все, с чем взаимодействует обычный пользователь, когда включает компьютер, заходит на сайт или в приложение, все, что человек видит на экране — это пользовательский интерфейс.

Веб, игровой сайт

Веб-интерфейс позволяет работать через браузер. Это взаимодействие программ в интернете. Например, можно зайти на сайт магазина и там же оплатить покупки. Браузер в этом случае будет веб-интерфейсом, благодаря которому страницы взаимодействуют.

Игровой — это то, как пользователь может взаимодействовать с игрой, какие команды может отдавать, в какой форме представлена игровая информация и как игра будет реагировать на действия.

Материальный

Это тактильный контакт с гаджетами. Он включает в себя прикосновения к сенсорному экрану, действия с мышкой или джойстиком.

Интерфейс в телефонах

На смартфонах используют сенсорный экран, который подразумевает жестовой и тактильный интерфейсы. Пользователь прикасается к элементам, операционная система или приложение получают от него команды и выполняют их.

Каким должен быть интерфейс

Важно, чтобы интерфейс соответствовал целям и контексту. Если это взаимодействие специалиста с компьютером, то главное — это способность обеспечивать получение информации и выполнение задач. Для обычного пользователя он имеет не только техническое, но и эстетическое значение: работа с ним должна быть удобной и понятной.

Заключение

Для пользователей интерфейс — основа работы с ПК или телефоном. От того, насколько проста или сложна эта система, будет зависеть удобство управления устройством. Разработчики могут менять системные структуры для сложных задач. Неопытным пользователям лучше покупать устройства с понятным интерфейсом, чтобы облегчить себе работу.

Развитие техники и информационных технологий привело к тому, что в мире начали появляться новые термины. Понятие интерфейса фигурирует в разговоре о компьютерах и мобильных устройствах довольно часто. То же самое касается термина «объект класса». Считают, что все это предназначается для взаимодействия людей с современными машинами.

Определение

Интерфейсом принято называть некий «проводник», обеспечивающий взаимодействие людей с утилитами, операционными системами и техустройствами. Также описывают контактирование софта между собой. Юзер должен давать разнообразные команды, а технический объект их обрабатывает. Далее – проводит анализ и предоставляет тот или иной ответ. Видов интерфейсов очень много. И каждый имеет собственные особенности, о которых необходимо знать программистам и обычным среднестатистическим пользователям.

К главным задачам, которые решают с помощью интерфейсов относят:

отображение и введение данных;
осуществление управления теми или иными утилитами;
контактирование с операционными системами.

Подразумевается, что виды interface обеспечивают связь не только человек-техника, но и ПК-утилита, приложение-приложение, компьютер-допустройство. Пример – к системному блоку подключают при помощи USB-разъема периферийные девайсы.

Внимание: все типы существующих интерфейсов тесно связаны с программированием.

Что необходимо знать – терминология

Перед изучением рассматриваемой темы, необходимо обязательно изучить несколько терминов. Они помогут разобраться в видах интерфейсов более качественно, называя вещи «своими именами».

В программировании (без которого изучаемая тема немыслима) основополагающую роль играет объект. Представляет собой сущность цифрового пространства, наделенную тем или иным состоянием и поведением. Обладает определенными атрибутами (свойствами) и операциями над ними. Все объекты относятся к так называемым классам. Они определяют поведение объекта. Последний элемент также называют экземпляром класса.

Важно: относятся соответствующие термины ООП. Среди их свойств выделяют инкапсуляции, полиморфизм и наследование:

Экземпляр класса – характеристика конкретного объекта, находящегося в памяти. Описывает имеющиеся доступные у него свойства и методы, выстроенные по заложенному в классе принципу. Экземпляры используются при моделировании сущностей настоящего мира. В случае со стиральными машинами можно отнести к экземпляру соответствующего класса «старалку» конкретной модели. Его имя обязательно начинается со строчных букв, чего нельзя сказать о классах.
Инстанцирование – создание объектов класса. В отличие от обычного «создания» здесь происходит применение не к непосредственным «предметам», а к классам. Подразумевается, что в виртуальной среде создаются экземпляры. Иначе это звучит как «инстанцировать класс».
Анонимные объекты – принадлежащие к виду класса, но не имеющие имени.
Инициализация – процесс присвоения начальных значений имеющимся полям «предмета».
Жизнь объекта – промежуток от создания конструкции до его полного уничтожения.

На самом деле терминов больше. Но на первых порах достаточно этих.

О разновидностях

Объектно-ориентированное программирование и другие способы создания приложений немыслимы без изучаемой тематики. Интерфейсов на самом деле очень много. Стоит заострить внимание на самых популярных и распространенных из них. Тех, которые используют современные программеры на практике.

Командные строки

Первое, с чем сталкиваются системные администраторы и программисты. Это – самостоятельное программное обеспечение, которое входит в состав операционной системы. Отвечает за взаимосвязь юзеры с ОС. Позволяет обрабатывать различные команды. Это – способ «общения» с устройством на его «родном» языке.

Недостатки – необходимость знания команд для выполнения операций. Набирать их приходится вручную и без ошибок. Преимущества – возможность создать и обработать команду без задействования графических элементов.

Важно: в Windows можно открыть командную строку сочетанием клавиш Win + W, а затем обработать команду «cmd» (без кавычек).

Графические и текстовые

Каждый пользователь может использовать графические объекты класса (GUI). Встречается во всех существующих сегодня операционных системах, а также практически в каждой утилите. Иногда называется WIMP. Аббревиатура произошла от сокращения слов Window, Icon, Menu, Pointing device.

К основным составляющий графического интерфейса относят:

списки;
меню;
различные пиктограммы (это – схемы, рисунки, картинки, фото).

В ОС человек кликает по иконкам, олицетворяющим приложения и файлы. Это и есть графический интерфейс. Облегчает работу пользователя с устройством, предоставляя среднестатистическому человеку широкий спектр возможностей. Навигация производится посредством курсора мышки.

Важно: это не визуальный объект, представляющий собой набор одноименных образов: значков, надписей в том или ином месте дисплея. Визуальные структуры могут быть как текстовыми, так и графическими.

Текстовые объекты класса используются во время ввода-вывода сведений, предоставления информации, наборе цифр и букв, символики псевдографики. Задействованы базовые составляющие графического оформления, к которым относят: выпадающие списки, флажки и так далее.

К преимуществам относят:

емкость в плане ресурсозатратности;
скорость отображения информации;
простоту понимания.

Командная строчка является частью текстового интерфейса. Некоторые утилиты задействуют в процессе работы развитые оконные системы. В них для интерактивного взаимодействия используются джойстики, клавиатуры и мышки.

Жестовые, тактильные, нейронные и голосовые

В числе современных объектов класса есть системы, при которых человек осуществляет управление техникой при помощи «нестандартных» методов. А именно – жестами, голосом и так далее.

При подобных обстоятельствах принято выделять:

Жестовые интерфейсы. В качестве объектов контактирования выступают графические планшеты и сенсорные экраны. Все, что реагирует на движения стилусов и пальцев.
Голосовые виды. Управление девайсом осуществляется речью. Пример – голосовой помощник «Алиса».
Тактильный вариант управления. Взаимодействие обеспечивается осязательными ощущениями, получением чувствительной обратной связи.
Нейронные объекты класса. В них команды передаются электронами, подключенными к мозгу. Встречается при ООП (создание современных игр – анимации в них), медицине.

Обычно подобные технологии внедряются в сложной инновационной технике.

Программные, аппаратные и аппаратно-программные

Следующие интерфейсы отвечают за взаимодействие приложений с теми или иными девайсами. Так выделяют:

Программные интерфейсы – когда утилиты контактируют друг с другом. API (прикладной объе кт) – обмен информацией между софтом, когда один из них отправляет по API запрос, а другой дает ответ. В новостях показывают курсы валют. За них отвечает не редактор, а API. Происходит отправка запроса валютным биржам, после чего дается ответ.
Аппаратные варианты – физические устройства взаимодействуют друг с другом посредством слотов, разъемов, гнезд и шлюзов. USB – самый распространенный метод. Используется для подключения камер, телефонов, мышек, клавиатур и так далее.
Аппаратно-программные интерфейсы. Узлы и элементы поддерживают связь при помощи аппаратного управления.

Но есть и более привычные и активно используемые среднестатистическим пользователем варианты развития событий.

Пользовательский

Пользовательский интерфейс – то, что человек, работающий с девайсом, видит перед собой, куда он кликает. Некая внешняя оболочка утилиты или задействованного устройства, предназначенная для более комфортного пользовательского использования.

Под интерфейсом изначально в качестве объекта класса принимают именно пользовательскую интерпретацию. У нее понятная структура, не требующая особых навыков и знаний. Но в последних версиях Windows с ним возникают затруднения, так как некоторые «привычные» элементы спрятаны. Приходится некоторое время привыкать к «оформлению» ОС.

Почти все объекты программирования относятся к пользовательскому «стилю общения» с устройствами и утилитами. Он включает в себя различные типы данных. Под его управлением осуществляется ввод и вывод информации.

Игровые и веб

отсутствие необходимости установки дополнительного ПО для работы;
программа-браузер есть по умолчанию во всех ОС;
язык программирования для создания соответствующих объектов способен освоить каждый.

Не нужно путать данную разновидность с сетевым, где для «общения» используется девайс передачи данных посредством компьютерных сетей (VLAN-подключение).

Материальные

Называются также осязательными классами. Обеспечивают контакт людей с электроникой. Для этого используются осязаемые структуры. Пример: мышь, которую двигает человек. Вместе с тем перемещается курсор на экране ноутбука.

Телефонный

Существует и еще один весьма крупный класс. Это – мобильный. Характеризуется SIMP (Screen-Icon-Menu-Pointer). В мобильных платформах окна считаются элементами структуры. Растягиваются на весь дисплей. Переключение производится графическими составляющими или движениями пальцев (тапами).

Современные гаджеты используют:

iOS (Apple);
Android;
Symbian;
Windows Mobile;
Palm;
BlackBerry.

Популярные мобильные платформы используют брендинг. Значит, создатели оборудования могут вносить корректировки в программы. Ключевое слово здесь – «могут». Это позволяет совершенствовать дизайн и функционал.

Системные структуры в мобильных устройствах создаются для того, чтобы решать различные типы задач. Разница будет заключаться в наборе предлагаемого софта.

Мобильные объекты класса предусматривают также:

гнезда подключения гарнитуры;
разъем для зарядного устройства;
голосовые помощники.

Все это – составляющие ООП, имеющие аналоги на ПК. Только в упомянутом случае они подстраиваются под мобильные гаджеты.

Важно: современные смартфоны и планшеты предусматривают новые структуры. Пример – беспроводная связь.

Понятие языков

Языки интерфейса – это не те, что устанавливаются при наборе текстовых данных. Они представляют собой нечто используемое при загрузке ОС, в разнообразных меню, диалоговых окнах, справках. Объекты класса без них немыслимы. Языки разрешено менять, если к основному «подключен» хотя бы один дополнительный.

Для того, чтобы узнать, какой именно язык Windows установлен на компьютере, стоит выполнить следующие действия:

Зайти в пункт меню «Панель управления».
Переключиться в раздел «Язык».
Посмотреть, что выделено на текущий момент.

Теперь понятно, что такое объект класса, а также какими бывают соответствующие «элементы». Разработчики создают разнообразные структуры и оформления для пользователей – чтобы те могли более быстро и комфортно работать с ПО. И без интерфейсов не существует ни одна техника.

Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!

Вследствие широкого распространения компьютеров и процессов информатизации, которые переживает человечество, с основами информатики должен быть знаком каждый современный человек. Тема “Интерфейсы современных компьютеров. Виды, типы, характеристики” очень актуальна на сегодняшний день.

Цель работы – изучить основные интерфейсы современного компьютера, привить навыки самостоятельной работы, выявить знания по дисциплине «информатика», приобретенные в процессе обучения и показать умение владеть практическими навыками при работе с различными программами на персональном компьютере.

Данная курсовая работа состоит из двух частей: теоретической и практической.

В теоретической части будут рассмотрены следующие понятия: “интерфейс”, “порты”, “шины”, а также виды и характеристика интерфейсов.

В практической части будет решена экономическая задача по данным организации с использованием пакетов прикладных программ.

1. Теоретическая часть

Интерфейсы современных компьютеров. Виды, типы, характеристики

1.1. Понятия, характеризующие интерфейсы компьютера

В общем значении интерфейс (от англ. interface — поверхность раздела, перегородка) — это совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы. [7] Мы же в нашей работе будем говорить о понятии “интерфейс” в информатике.

Интерфейс представляет собой совокупность стандартизованных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов - разъемов и т.д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей. В настоящее время для разных классов ЭВМ применяются различные принципы построения системы ввода-вывода и структуры вычислительной машины. В персональном компьютере, как правило, используется структура с одним общим интерфейсом, называемым также системной шиной. [6, стр. 83]

Таким образом, основной функцией интерфейсов компьютера является унификация внутрисистемных и межсистемных связей и устройств.

Различные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

Совокупность интерфейсов определяет архитектуру персонального компьютера.

К интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы.

Порты — специализированные разъёмы в компьютере, предназначенные для подключения оборудования определённого типа. [7]

Шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера. [1, стр. 76]

Сетевые интерфейсы — периферийные устройства, позволяющие компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. [7]

Далее мы рассмотрим более подробные классификации интерфейсов.

1.2. Классификации интерфейсов компьютера

Классификация интерфейсов по выполняемым функциям:

1. Машинные интерфейсы. Непосредственно организуют связи между составными элементами ЭВМ.

2. Интерфейсы периферийного оборудования. Выполняют функции сопряжения процессоров, контроллеров, запоминающих устройств и аппаратурой передачи данных.

3. Интерфейсы мультипроцессорных систем представляют собой в основном магистральные системы сопряжения, ориентированные в единый комплекс нескольких процессоров, модулей памяти, контроллеров запоминающих устройств, ограничено размещенных в пространстве. [8]

Классификация интерфейсов по расположению:

1. Внутримашинный системный интерфейс - система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой - представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов. [4, стр. 107-108]

2. Внешние интерфейсы - средства сопряжения с внешними по отношению к компьютеру в целом устройствами [5, с. 58]. К ним относятся: CD и DVD-диски, сканеры, принтеры, мобильные телефоны, цифровые камеры и т.д.

Классификация внутримашинного интерфейса по способу организации:

1. Многосвязный интерфейс. Каждый блок компьютера связан с прочими блоками локальными проводами. Многосвязный интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых ПК.

2. Односвязный интерфейс. Все блоки ПК связаны друг с другом через общую шину.

Как было отмечено ранее, к интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы. Ниже рассмотрим их классификации.

1. Параллельный порт — тип интерфейса, разработанный для подключения различных периферийных устройств к компьютеру. Основывается на принципе параллельного соединения. Также известен как принтерный порт или порт Centronics.

2. Последовательный порт (серийный порт или COM-порт) — двунаправленный последовательный интерфейс. В отличие от параллельного порта информация через него передается по одному биту последовательно.

Основные шины компьютера:

1. Адресная шина. Обычно у современных процессоров адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров. [1, стр. 76]

2. Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно.

Классификация шин по выполняемым функциям:

1. Внутренние компьютерные шины (параллельные и последовательные). Предназначены для подключения внутренних устройств, таких как видеоадаптеры и звуковые платы.

2. Внешние компьютерные шины. Предназначены для подключения внешних устройств, например, принтера, сканера и т.д.

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина.

Системная шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. [4, стр. 104]

Системная шина обеспечивает передачу информации между микропроцессором и основной памятью, между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств, между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств. Однако по этой шине происходит не только обмен информацией, но и передача адресов, служебных сигналов.

Системная шина включает в себя:

1. Кодовую шину данных (КШД). Содержит в себе провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда.

2. Кодовую шину адреса (КША). Включает провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства.

3. Кодовую шину инструкций (КШИ). Содержит провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины.

4. Шину питания. Имеет провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

В качестве системной шины используются также:

1. Шины расширений – это шины общего назначения, разрешающие подключение большого количества самых разнообразных устройств.

2. Локальные шины – это шины, обслуживающие небольшое количество устройств определенного типа.

Обобщенный интерфейс микропроцессора включает шину данных, шину адреса и шину управления.

Шина данных — шина, предназначенная для передачи информации.

Шина адреса — компьютерная шина, используемая центральным процессором для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи.

Шина управления — компьютерная шина, по которой передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д. [7]

Оперативная память (Random Access Memory - память с произвольным доступом) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится непосредственно либо через сверхбыструю память, 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии кэша — через него (см. рис. 1.7).

Рис. 1.7. Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП

Интерфейсом оперативной памяти является системная шина. Системная шина — это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. [4, стр. 104]

Далее мы рассмотрим конкретные примеры интерфейсов современного компьютера.

1.3. Основные интерфейсы современного компьютера и их подробная характеристика

ISA. Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедрение в 1984 году архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина продолжает использоваться в компьютерах для подключения сравнительно «медленных» внешних устройств, например звуковых карт и модемов. [1, стр. 81] ISA – 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, имеет рабочую тактовую частоту 8 МГц, но может использоваться и микропроцессор с тактовой частотой 50 МГц.

MCA (Micro Channel Architecture) – 32-разрядная шина, созданная фирмой IBM в 1987 г. для машин PS/2, пропускная способность 76 Мбайт/с, рабочая частота 10-20 МГц. [4, стр. 108] Из-за того, что ЭВМ PS/2 не получили широкого распространения, а также из-за несовместимости шины MCA с шиной ISA, эта опередившая свое время архитектура так и не стала настоящим стандартом.

VLB. Шина VLB (VESA Local Bus – локальная шина VESA) – разработана в 1992 году Ассоциацией стандартов видеооборудования (VESA – Video Electronics Standards Association). Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины микропроцессора для связи с видеоадаптером и реже с винчестером, платами Multimedia, сетевым адаптером. [4, стр. 109] Разрядность шины – 32 бита, на подходе 64-разрядный вариант шины. Реальная скорость передачи данных – 80 Мбайт/с. Основным недостатком интерфейса VLB стало то, что предельная частота локальной шины и, соответственно, ее пропускная способность зависят от числа устройств, подключенных к шине. Также отсутствует арбитраж шины, то есть могут быть конфликты между подключаемыми устройствами. Конфигурация системы с шиной VLB изображена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Конфигурация системы с шиной VLB

PCI. Шина PCI (Peripheral Component Interconnect – стандарт подключения внешних компонентов) разработана в 1993 году фирмой Intel. По своей сути это интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Для связи с основной шиной компьютера (ISA/ EISA) используются мосты PCI (PCIBridge). Данный интерфейс поддерживает частоту шины 33 МГц и обеспечивает пропускную способность 132 Мбайт/с. С оформлением стандарта plug-and-play появилась возможность выполнять установку новых устройств с помощью автоматических программных средств. Шина PCI является намного более универсальной, чем VLB, имеет свой адаптер, позволяющий ей настраиваться на работу с любым микропроцессором. Шина PCI пока еще весьма дорогая. Конфигурация системы с шиной PCI изображена на рисунке 1.2.

Рис. 1.2. Конфигурация системы с шиной PCI

Сравнительная характеристика шин ISA, EISA, MCA, VLB, PCI приведена в таблице 1.1.

Компьютерный порт - это интерфейс или точка соединения между компьютером и его периферийными устройствами. Вот некоторые из распространенных периферийных устройств - это мышь, клавиатура, монитор или дисплей, принтер, динамик, флэш-накопитель и другие. Основная функция компьютерного порта - выступать в качестве точки подключения, куда можно подключить кабель от периферийного устройства и обеспечить передачу данных от устройства и к устройству.

Порт компьютера также называют портом связи, поскольку он отвечает за связь между компьютером и его периферийным устройством. Обычно гнездовой конец разъема называется портом, и он обычно находится на материнской плате. В компьютерах порты связи можно разделить на два типа в зависимости от типа или протокола, используемых для связи. Это последовательные порты и параллельные порты. Последовательный порт - это интерфейс, через который периферийные устройства могут быть подключены с использованием последовательного протокола, который предполагает передачу данных по одному биту за раз по одной линии связи. Наиболее распространенный тип последовательного порта - это D-Subminiature или D-sub разъем, по которому передаются сигналы RS-232. С другой стороны, параллельный порт - это интерфейс, через который связь между компьютером и его периферийным устройством осуществляется параллельно, то есть данные передаются или выводятся параллельно с использованием более чем одной линии или провода связи. Порт принтера - это пример параллельного порта. В статье дается краткое введение в различные типы портов и их приложения.

Разъем PS / 2 разработан IBM для подключения мыши и клавиатуры. Он был представлен в серии компьютеров IBM Personal Systems / 2, отсюда и название разъема PS / 2. Разъемы PS / 2 имеют пурпурный цвет для клавиатуры и зеленый для мыши.

PS / 2 - это 6-контактный разъем DIN. Схема выводов гнездового разъема PS / 2 показана ниже.

Несмотря на то, что распиновка портов PS / 2 для мыши и клавиатуры одинакова, компьютеры не распознают устройство при подключении к неправильному порту.

Порт PS / 2 теперь считается устаревшим портом, поскольку порт USB заменил его, и очень немногие современные материнские платы включают его в качестве устаревшего порта.

Последовательный порт

Последовательный порт Хотя связь в PS / 2 и USB является последовательной, технически термин «последовательный порт» используется для обозначения интерфейса, соответствующего стандарту RS-232. Есть два типа последовательных портов, которые обычно встречаются на компьютере: DB-25 и DE-9.

DB-25 - это вариант разъема D-sub и оригинальный порт для последовательной связи RS-232. Они были разработаны как основной порт для последовательных подключений по протоколу RS-232, но для большинства приложений не требовались все контакты. Следовательно, DE-9 был разработан для последовательной связи на основе RS-232, в то время как DB-25 редко использовался в качестве последовательного порта и часто использовался как параллельный порт принтера как замена 36-контактного параллельного разъема Centronics.

DE-9 или RS-232 или COM порт

DE-9 является основным портом для последовательной связи RS-232. Это разъем D-sub с оболочкой E, который часто ошибочно называют DB-9. Порт DE-9 также называется COM-портом и обеспечивает полнодуплексную последовательную связь между компьютером и его периферией. Некоторые из приложений порта DE-9 - это последовательный интерфейс с мышью, клавиатурой, модемом, источниками бесперебойного питания (ИБП) и другими внешними устройствами, совместимыми с RS-232.

Распиновка порта DE-9 представлена ниже.

Использование портов DB-25 и DE-9 для связи сокращается и заменяется USB или другими портами.

Параллельный порт или 36-контактный порт Centronics

Параллельный порт - это интерфейс между компьютером и периферийными устройствами, такими как принтеры, с параллельной связью. Порт Centronics - это 36-контактный порт, который был разработан как интерфейс для принтеров и сканеров, поэтому параллельный порт также называется портом Centronics. До широкого использования портов USB параллельные порты были очень распространены в принтерах. Позже порт Centronics был заменен портом DB-25 с параллельным интерфейсом.

Аудио порты

Аудиопорты используются для подключения динамиков или других устройств вывода звука к компьютеру. Аудиосигналы могут быть аналоговыми или цифровыми, и в зависимости от этого порт и соответствующий ему разъем различаются.

Разъемы объемного звука или разъем TRS 3.5 мм

Это наиболее часто встречающийся аудиопорт, который можно использовать для подключения стереонаушников или каналов объемного звука. Система с 6 разъемами включена в большинство компьютеров для вывода звука, а также для подключения микрофона. 6 разъемов имеют цветовую маркировку: синий, салатовый, розовый, оранжевый, черный и серый. Эти 6 разъемов можно использовать для конфигурации объемного звука до 8 каналов.

S / PDIF / TOSLINK

Формат цифрового интерфейса Sony / Phillips (S / PDIF) - это аудиосвязь, используемая в домашних медиа. Он поддерживает цифровой звук и может передаваться с помощью коаксиального аудиокабеля RCA или оптоволоконного разъема TOSLINK. Большинство компьютерных домашних развлекательных систем оснащены S / PDIF через TOSLINK. TOSLINK (Toshiba Link) - это наиболее часто используемый цифровой аудиопорт, который может поддерживать 7.1-канальный объемный звук с помощью всего одного кабеля.

Видео порты

Порт VGA

Порт VGA используется во многих компьютерах, проекторах, видеокартах и телевизорах высокой четкости. Это разъем D-sub, состоящий из 15 контактов в 3 ряда. Разъем называется ДЭ-15. Порт VGA - это основной интерфейс между компьютерами и более старыми ЭЛТ-мониторами. Даже современные ЖК-мониторы и светодиодные мониторы поддерживают порты VGA, но качество изображения ухудшается. VGA передает аналоговые видеосигналы с разрешением до 648X480.

С увеличением использования цифрового видео порты VGA постепенно заменяются портами HDMI и Display. Некоторые ноутбуки оснащены встроенными портами VGA для подключения к внешним мониторам или проекторам. Распиновка порта VGA показана ниже.

Цифровой видеоинтерфейс (DVI)

DVI - это высокоскоростной цифровой интерфейс между контроллером дисплея, таким как компьютер, и устройством отображения, таким как монитор. Он был разработан с целью передачи цифровых видеосигналов без потерь и замены аналоговой технологии VGA.

Существует три типа разъемов DVI в зависимости от передаваемых сигналов: DVI-I, DVI-D и DVI-A. DVI-I - это порт DVI со встроенными аналоговыми и цифровыми сигналами. DVI-D поддерживает только цифровые сигналы, а DVI-A поддерживает только аналоговые сигналы. Цифровые сигналы могут быть как одинарными, так и двойными, где одиночный канал поддерживает цифровой сигнал с разрешением до 1920X1080, а двойной канал поддерживает цифровой сигнал с разрешением до 2560X1600. На следующем изображении сравниваются структуры типов DVI-I, DVI-D и DVI-A вместе с распиновкой.

Mini-DVI

Порт Mini-DVI разработан Apple как альтернатива порту Mini-VGA и физически аналогичен таковому. Он меньше обычного порта DVI. Это 32-контактный порт, способный передавать сигналы DVI, композитный, S-Video и VGA с соответствующими адаптерами. На следующем изображении показан порт Mini-DVI и совместимый с ним кабель.

Micro-DVI

Порт Micro-DVI, как следует из названия, физически меньше Mini-DVI и способен передавать только цифровые сигналы. К этому порту можно подключать внешние устройства с интерфейсами DVI и VGA, при этом требуются соответствующие адаптеры. На следующем изображении порт Micro-DVI можно увидеть рядом с портами для наушников и USB.

Display Port

Display Port (DP) - это интерфейс цифрового дисплея с дополнительным многоканальным звуком и другими формами данных. Display Port разработан с целью замены портов VGA и DVI в качестве основного интерфейса между компьютером и монитором. Последняя версия DisplayPort 1.3 поддерживает разрешение до 7680 X 4320.

Порт дисплея имеет 20-контактный разъем, что намного меньше по сравнению с портом DVI и обеспечивает лучшее разрешение. Схема выводов порта дисплея показана ниже.

Разъем RCA

Разъем RCA может передавать композитные видео- и стереофонические аудиосигналы по трем кабелям. Композитное видео передает аналоговые видеосигналы, а разъем выполнен в виде разъема RCA желтого цвета. Видеосигналы передаются по одному каналу вместе с импульсами строчной и кадровой синхронизации с максимальным разрешением 576i (стандартное разрешение). Красный и белый разъемы используются для стереофонических аудиосигналов (красный для правого канала и белый для левого канала).

Компонентное видео

Компонентное видео - это интерфейс, в котором видеосигналы разделяются более чем на два канала, и качество видеосигнала выше, чем у композитного видео. Как и композитное видео, компонентное видео передает только видеосигналы, и для стереозвука необходимо использовать два отдельных разъема. Компонентный видеопорт может передавать как аналоговые, так и цифровые видеосигналы. Порты обычно встречающегося компонентного видео используют 3 разъема и имеют цветовую кодировку: зеленый, синий и красный.

S-Video

Разъем S-Video или Separate Video используется для передачи только видеосигналов. Качество изображения лучше, чем у композитного видео, но имеет меньшее разрешение, чем у компонентного видео. Порт S-Video обычно черного цвета и присутствует на всех телевизорах и большинстве компьютеров. Порт S-Video выглядит как порт PS / 2, но состоит всего из 4 контактов.

Из 4 выводов один вывод используется для передачи сигналов интенсивности (черный и белый), а другой вывод используется для передачи цветовых сигналов. Оба этих контакта имеют соответствующие контакты заземления.

HDMI - это аббревиатура от High Definition Media Interface. HDMI - это цифровой интерфейс для подключения устройств высокого и сверхвысокого разрешения, таких как компьютерные мониторы, телевизоры высокой четкости, проигрыватели Blu-Ray, игровые консоли, камеры высокого разрешения и т. Д. HDMI можно использовать для передачи несжатого видео и сжатых или несжатых аудиосигналов. Порт HDMI типа A показан ниже.

Разъем HDMI состоит из 19 контактов и последней версии HDMI, т.е. HDMI 2.0 может передавать цифровой видеосигнал с разрешением до 4096 × 2160 и 32 аудиоканала. Распиновка порта HDMI выглядит следующим образом.

Универсальная последовательная шина (USB) заменила последовательные порты, параллельные порты, разъемы PS / 2, игровые порты и зарядные устройства для портативных устройств. Порт USB может использоваться для передачи данных, действовать как интерфейс для периферийных устройств и даже действовать как источник питания для устройств, подключенных к нему. Есть три типа портов USB: тип A, тип B или мини-USB и Micro USB.

На рисунке показаны разъемы USB различных поколений (USB 1.1/2.0/3.0) разделенные по двум видам критериев:

2) размер разъема

стандартный разъем USB
mini USB разъем
micro USB разъем

USB типа A

Порт USB Type-A представляет собой 4-контактный разъем. Существуют разные версии USB-портов типа A: USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. USB 3.0 является общепринятым стандартом и поддерживает скорость передачи данных 400 Мбит / с. Также выпущен USB 3.1, поддерживающий скорость передачи данных до 10 Гбит / с. USB 2.0 имеет черный цвет, а USB 3.0 - синий. На следующем изображении показаны порты USB 2.0 и USB 3.0.

Распиновка порта USB Type - A показана ниже. Распиновка общая для всех стандартов Типа - А.

USB типа B

Разъемы USB типа B, официально называемые разъемами Standard-B, имеют квадратную форму с небольшим закруглением или большим квадратным выступом наверху, в зависимости от версии USB. Разъемы USB Type-B поддерживаются во всех версиях USB, включая USB 3.0, USB 2.0 и USB 1.1. Второй тип разъема «B», называемый Powered-B, также существует, но только в USB 3.0. Разъемы USB 3.0 типа B часто имеют синий цвет, а разъемы USB 2.0 типа B и USB 1.1 типа B часто черные. Это не всегда так, потому что разъемы и кабели USB Type B могут быть любого цвета по выбору производителя.

Разъемы USB типа B чаще всего встречаются на больших компьютерных устройствах, таких как принтеры и сканеры. Вы также иногда найдете порты USB типа B на внешних устройствах хранения, таких как оптические приводы, дисководы для гибких дисков и корпуса жестких дисков. Штекеры USB типа B обычно находятся на одном конце кабеля USB A / B. Штекер USB типа B вставляется в гнездо USB типа B на принтере или другом устройстве, а штекер USB типа A входит в гнездо USB типа A, расположенное на главном устройстве, например, компьютере.

Разъемы USB типа B в USB 2.0 и USB 1.1 идентичны, что означает, что штекер USB типа B от одной версии USB подходит к розетке USB типа B как собственной версии, так и другой версии USB. Разъемы USB 3.0 типа B имеют другую форму, чем предыдущие, поэтому вилки не подходят к предыдущим розеткам. Однако новый форм-фактор USB 3.0 типа B был разработан таким образом, чтобы позволить предыдущим разъемам USB типа B от USB 2.0 и USB 1.1 подходить к розеткам USB 3.0 типа B. Другими словами, штекеры USB 1.1 и 2.0 типа B физически совместимы с гнездами USB 3.0 типа B, но штекеры USB 3.0 типа B несовместимы с гнездами USB 1.1 или USB 2.0 типа B. Причина изменения заключается в том, что разъемы USB 3.0 Type B имеют девять контактов, что на несколько больше, чем четыре контакта, обнаруженных в предыдущих разъемах USB Type B, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных USB 3.0. Эти штифты нужно было куда-то пропустить, поэтому форму типа B пришлось несколько изменить.

На рисунке выше показан разъем USB 3.0 Type micro B

USB типа C

USB Type-C является последней спецификацией USB и представляет собой двусторонний разъем. USB Type-C должен заменить типы A и B и считается перспективным в будущем.

Порт USB Type-C состоит из 24 контактов. Распиновка USB Type-C приведена ниже. USB Type-C может выдерживать ток 3А. Эта функция обработки высокого тока используется в новейшей технологии быстрой зарядки, при которой батарея смартфона полностью заряжается за очень короткое время.

Ethernet - это сетевая технология, которая используется для подключения вашего компьютера к Интернету и связи с другими компьютерами или сетевыми устройствами. Интерфейс, который используется для компьютерных сетей и телекоммуникаций, известен как Registered Jack (RJ), а порт RJ-45, в частности, используется для Ethernet по кабелю. Разъем RJ-45 представляет собой модульный разъем типа 8 - 8 контактов (8P - 8C). Новейшая технология Ethernet называется Gigabit Ethernet и поддерживает скорость передачи данных более 10 Гбит / с. Ниже показан порт Ethernet или LAN с разъемом типа 8P - 8C вместе с кабелем RJ-45 с вилкой. Модульный разъем 8P - 8C без ключа обычно обозначается как Ethernet RJ-45. Часто порты RJ-45 оснащены двумя светодиодами для индикации передачи и обнаружения пакетов.

Следующее изображение можно использовать для сравнения портов RJ-45 и RJ-11.

е-SATA

e-SATA - это внешний разъем Serial AT Attachment, который используется в качестве интерфейса для подключения внешних запоминающих устройств. Современные разъемы e-SATA называются e-SATAp и расшифровываются как Power e-SATA ports. Это гибридные порты, способные поддерживать как e-SATA, так и USB. Ни организация SATA, ни организация USB официально не одобрили порт e-SATAp и должны использоваться на риск пользователя.

На изображении выше показан порт e-SATAp. Он показывает, что можно подключать как устройства e-SATA, так и USB.

Читайте также: