Porturile Calculatorului

Sistemul I/O:

Teoretic, un sistem format numai din procesor si memorie poate functiona singur la infinit. Memoria contine instructiunile programului de executat si datele care trebuie prelucrate, iar procesorul prelucreaza datele pe baza instructiunilor citite din memorie. Motivul pentru care nu va exista niciodata un calculator cu aceasta structura minimala este simplu: activitatile realizate de un asemenea sistem ar fi inutile, pentru ca nimeni nu ar beneficia de rezultatele lor. Comunicarea cu exteriorul (si în principal cu utilizatorul) nu este deci o simpla optiune; în absenta acesteia, existenta calculatorului nu ar avea sens. Echipamentele care realizeaza, în diferite forme, aceasta comunicare se numesc dispozitive de intrare/iesire (I/O) sau periferice. Diversitatea remarcabila a acestor dispozitive reflecta de fapt varietatea sarcinilor pe care le poate îndeplini un calculator.

Porturi:

Comunicarea între procesor si dispozitivele periferice ridica problema conectarii fizice. Perifericele fiind în numar atât de mare si atât de diferite între ele, este necesar sa existe o standardizare a modului de conectare la procesor, implicit si a modului de comunicare. În practica, toate componentele calculatorului (procesorul, memoria, perifericele) sunt conectate între ele prin intermediul placii de baza. De modul în care este realizata placa de baza depind tipurile de conexiune disponibile.

Un periferic se conecteaza la placa de baza (si indirect la procesor) prin intermediul unor conectori specializati, numiti porturi. Fiecare port respecta un anumit standard de conectare. Exista mai multe asemenea standarde, placile de baza putându-le implementa pe toate sau numai o parte dintre ele.

Principalele standarde de conectare sunt:

- interfata paralela

- interfata seriala

- portul USB

- FireWire (IEEE 1394)

- ATA(IDE), SATA, SCSI

- ISA, PCI, AGP, PCIEXPRESS, PCMCIA

- BlueTooth

- IRDA (infrarosu)

Toate aceste exemple alcatuiesc magistrala externa a sistemului de calcul.

Interfata paralela (IEEE 1284)

Permite transmiterea catre periferic a câte unui octet de date într-o operatie de transfer. Semnalele definite de acest standard sunt de 3 tipuri:

- liniile de date, care permit transmiterea octetului de date de la procesor catre periferic

- liniile de control, prin care procesorul transmite anumite comenzi catre periferic, permitând desfasurarea în bune conditii a transferului

- liniile de stare, prin care perifericul transmite procesorului informatii despre starea sa curenta

Semnalele transmise prin portul paralel catre sistemul de calcul sunt specificate în tabelul urmator:

Pin: Semnal: Directie semnal: Pin: Semnal: Directie semnal:

1 nStrobe Intrare/Iesire 14 nAuto-Linefeed Intrare/Iesire

2 Data0 Iesire 15 nError/nFault Intrare

3 Data1 Iesire 16 nInitialize Intrare/Iesire

4 Data2 Iesire 17 nSelect Printer /nSelect In Intrare/Iesire

5 Data3 Iesire 18 Ground Pamântare

6 Data4 Iesire 19 Ground Pamântare

7 Data5 Iesire 20 Ground Pamântare

8 Data6 Iesire 21 Ground Pamântare

9 Data7 Iesire 22 Ground Pamântare

10 nAck Intrare 23 Ground Pamântare

11 Busy Intrare 24 Ground Pamântare

12 Paper Out/End Intrare 25 Ground Pamântare

13 Select Intrare

Standardul IEEE 1284 defineste cinci moduri de transfer al datelor:

1.Compatibility Mode sau SPP (Standard Parallel Port) este primul mod de lucru, mai poarta denumirea de Centronics si a fost conceput pentru comunicarea cu imprimantele. În momentul în care a aparut cerinta conectarii si a altor tipuri de dispozitive, standardul nu a mai corespuns, în principal deoarece nu permitea transferul de date decât într-un singur sens.

2.Nibble Mode

3.Byte Mode

4.EPP (Enhanced Parallel Port) care reprezinta o extindere a SPP; în afara de cresterea vitezei de transfer, principala sa îmbunatatire a fost, cum era de asteptat, posibilitatea ca si perifericul sa transmita date catre procesor. Standardul EPP permite astfel conectarea unei game largi de periferice, cum ar fi scanerele, discurile hard si unitatile CD externe etc.

5.ECP (Extended Capabilities Port) Pentru perifericele mai performante a fost elaborat si un standard cu carcateristici superioare EPP, numit ECP; totusi, conceptual nu exista diferente majore între EPP si ECP. Astazi, imprimantele folosesc si ele facilitatle oferite de modurile EPP si ECP, nemaifiind compatibile cu mai vechiul SPP.

Portul paralel este folosit si pentru conectarea a doua sisteme de calcul într-o retea peer-to-peer. Cablul contine 11 fire si are lungimea maxima de 3 metri.

Existenta portului paralel la un sistem de calcul este atestat de prezenta (în spate de obicei) al unui conector DB-25 mama (vezi imaginea). Sistemul de calcul contine de obicei un port paralel. Tendinta actuala este de a se renunta la portul paralel datorita reducerii costurilor de productie, vitezei mici de transfer, înlocuitorul portului paralel este portul USB.

Interfata seriala (RS232)

Spre deosebire de portul paralel, în cazul portului serial exista o singura linie de date, deci se poate transmite un singur bit la un moment dat. Din acest motiv si datorita modului mai sofisticat de gestiune a comunicatiei, viteza interfetei seriale este sensibil mai mica decât cea a interfetei paralele. În schimb, portul serial a fost proiectat de la început pentru comunicatii bidirectionale.

Porturile seriale sunt folosite în general pentru conectarea unor periferice cum ar fi mouse-ul, modemul, precum si alte periferice relativ lente.

Porturile seriale sunt folosite si pentru conectarea a doua sisteme de calcul într-o retea peer-to-peer. Cablul contine 3 fire si are lungimea mai mare de 3 metri ceea ce constituie un avantaj.

Alte avantaj al portului serial este posibilitatea de conectare a microcontroler-elor la sistemul de calcul.

Dezavantaje ale portului serial sunt viteza redusa de transfer, necesitatea unui algoritm de transmitere-receptie mai complex.

Comunicarea serie a datelor consta în transferul datelor între doua echipamente sub forma bit dupa bit, deci pe o singura linie fizica. Treptele de viteze utilizate sunt 300, 600, 1200, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, mai rar 230400, 460800 bps, iar la calculatoarele mai noi - 14400, 28800, 33600 bps.

Transferul serial nu se desfasoara în mod continuu, ci exista perioade de transfer, la diferite rate, urmate de perioade de repaus. Este deci necesara o sincronizare între transmitator si receptor, acest lucru fiind posibil prin transferul asincron sau transferul sincron.

Echipamentele care folosesc cablurile seriale pentru comunicare se împart în doua categorii:

DCE (Data Communications Equipment) – modemul

DTE (Data Terminal Equipment) – PC, imprimanta

Specificatiile electrice ale portului serial sunt continute în standardul EIA (Electronics Industry Association) RS232C:

1.Nivelul de tensiune pentru „0” logic este între +3V si +25V

2.Nivelul de tensiune pentru „1” logic este între –3 and -25 Volts.

3.Regiunea între –3 si + 3V este nedefinita.

4.Tensiunea maxima referitoare la masa nu trebuie sa depaseasca 25V.

5.Curentul de scurtcircuit nu trebuie sa depaseasca 500mA.

Standardul RS232C permite o viteza de transfer maxima de 20.000 bps, destul de mica pentru cerintele actuale, dar a fost dezvoltat si un nou standard RS232D.