Стандарты периферийных интерфейсов

Во всех таблицах соответствия контактов разъемов направление передачи сигнала изображено по отношению к вычислительной машине, к которой подключается периферийное устройство: « ← » — направление к устройству (выход), « → » — направление от устройства (вход), « ↔ » — симплексная линия (вход/выход).

Последовательный порт RS-232C

Порт RS-232C используется для подключения указывающих устройств (манипуляторы мышь), внешних модемов, а иногда для соединения двух машин нуль-модемным кабелем. Спецификация RS-232 была принята в качестве стандарта 1960 ассоциацией EIA, а через несколько лет (в 1969) была принята третья версия стандарта RS-232C, которая является на данный момент наиболее широко распространенной среди персональных компьютеров. В большинстве других источников заостряется внимание на том, что RS (Recommended Standart) не патентованный стандарт, а лишь рекомендованная спецификация. Конструктивно RS-232C порт может иметь либо 9-и (DB-9), либо 25-и (DB-25) штырьковый разъем (компьютер — розетка, устройство — вилка). Но фактически используются только 9 контактов. Интерфейс позволяет связать только 2 устройства (и не более). Передача данных дуплексная по двум независимым сигнальным линиям, небалансная (недифференциальная) с одним общим проводом. Скорость передачи в данный момент ограничена 155 Кбит/сек (18,9 Kбайт/сек).

9-контактная вилка DB-9 на удлинительном кабеле (на обычных кабелях ставится розетка)

вилка	розетка (кабель)
DB-9 (male)	DB-9 (female)

В принципе, существует разделение на два типа подключаемых устройств: те, кому передаются данные (терминальные — например, компьютер), и те, которые способствуют передаче (связные — например, модем). Передача данных по последовательному интерфейсу происходит асинхронно, поэтому для корректной работы битовый поток делят на группы по 5-8 бит. Чаще всего используются режимы 7 или 8 бит на группу. Между группами выставляется маркерный бит, по которому принимающая сторона может правильно определять начало и конец.

Последовательный порт RS-422/485

Стандарты RS-422 и RS-485 являются более скоростным продолжением порта RS-232. Для увеличения скорости передачи данных и допустимой длины соединительного кабеля используются разностная (балансная) передача сигнала, поэтому задействованы дополнительные контакты 25-и штырькового разъема. Это резко снижает воздействие помех и взаимное влияние сигналов в линиях, и позволяет увеличить допустимую длину кабеля с 15 до 1000 метров. К тому же, к этим портам можно с помощью повторителей подключать до 10/32 устройств соответственно. Устройства подключаются параллельным ответвлением от основного кабеля, и совместно разделяют ресурсы шины. Интерфейс RS-422 дуплексный, а RS-485 — полудуплексный.

25-контактная розетка DB-25

вилка	розетка (кабель)
DB-25 (male)	DB-25 (female)

В домашних персональных компьютерах порты RS-422/485 не применялись, а использовались, в основном, для подключения управляемой или измерительной аппаратуры, а также для создания небольших локальных сетей.

Параллельный порт LPT (Line Printer Terminal)

Параллельный порт LPT, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств до сих пор можно встретить в персональных машинах. Первое время за ним было прочно закреплено обозначение Centronics по имени фирмы Centronics Data Computer Corporation, впервые представившей на рынке матричный принтер. Порт Centronics позволяет передавать данные только в одну сторону, но задействуя 4 служебные обратные линии, принтер мог передавать данные обратно в компьютер. В дальнейшем появился режим Nibble mode (режим передачи полубайтов), позволявший произвольным устройствам, подключенным к LPT, передавать данные в компьютер, используя 4 обратные служебные «принтерные» линии.

Со временем, в 1994 году был утвержден стандарт параллельного порта IEEE 1284. Стандарт описывает несколько режимов работы контроллера параллельного порта с буферизацией очереди данных:

• режим SPP (Standard Parallel Port) для совместимости с Centronics 8 бит/такт (передача в одну сторону),
• Nibble/Byte режим только для обратной передачи 4/8 бит/такт соответственно,
• и двунаправленные (полудуплексные) режимы передачи EPP и ECP.
  
  Вилка DB-25
  
  Режим EPP (предложенный компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems) при передаче данных использует обоюдные подтверждения, это позволяет прозрачно подстраивать скорость обмена (до 2 Мбит/с), а также дает возможность увеличить допустимую длину кабеля. Режим ECP был предложен компаниями Hewlett-Packard и Microsoft чуть позже. Главное отличие заключалось в том, что, если периферийное устройство умеет упаковывать/распаковывать данные по алгоритму RLE (удобно для передачи изображений), то обмен будет происходить со сжатием данных на ходу, и фактическая скорость обмена будет выше (в 2-50 раз). ECP версии порта LPT использовались для подключения принтеров, сканеров и даже внешних накопителей. На стороне компьютера порт имеет 25-и штырьковый разъем DB-25, а на стороне принтера обычно использовался оригинальный 36-контактный разъем Centronics.

  вилка (кабель)	розетка
  DB-25 (male)	DB-25 (female)

  Контакт	Обозначение (SPP)
  1	←	Strobe	маркер цикла передачи (выход)
  2	←	Data 1	линия данных 1 (выход)
  3	←	Data 2	линия данных 2 (выход)
  4	←	Data 3	линия данных 3 (выход)
  5	←	Data 4	линия данных 4 (выход)
  6	←	Data 5	линия данных 5 (выход)
  7	←	Data 6	линия данных 6 (выход)
  8	←	Data 7	линия данных 7 (выход)
  9	←	Data 8	линия данных 8 (выход)
  10	→	Acknlg	готовность принять (вход)
  11	→	Busy	занят (вход)
  12	→	Paper End	нет бумаги (вход)
  13	→	Select	выбор (вход)
  14	←	Auto Feed	автоподача (выход)
  15	→	Error	ошибка (вход)
  16	←	Init	инициализация (выход)
  17	←	Select In	управление печатью (выход)
  19-25		GND	общий

Последовательный порт клавиатуры

В первых моделях линейки персональных машин компании IBM порт последовательный порт клавиатуры был однонаправленным. С фиксированной скоростью контроллер клавиатуры синхронно посылал поток битов компьютеру. С появлением машин класса AT клавиатурный порт, не изменив конструкции разъема (DIN 5), стал более походить на последовательный полудуплексный порт (прямая и обратная передача идут по одной и той же сигнальной линии). Драйвер клавиатуры AT может управлять состояниями контроллера клавиатуры, подавая ему команды (например, установить скорость повтора нажатия, включить/выключить индикаторы режима работы).

Вилка DIN 5

розетка	вилка (кабель)
DIN-5 (female)	DIN-5 (male)

Последовательный порт PS/2

В середине 80-х IBM предложила в своей новой серии персональных компьютеров IBM PS/2 (Personal System) для удобства использовать один и тот же разъём для клавиатуры и мыши. Для этого был разработан новый последовательный порт с более компактным разъёмом, за которым в дальнейшем закрепилось название PS/2. В отличие от интерфейса RS-232C, порт PS/2 является полудуплексным. Скорость обмена выше, чем в клавиатурном порте, но не выше, чем у RS-232C. Большая скорость реакции PS/2 мышей объясняется тем, что RS-232C мыши работают на стандартной скорости 9600 бит/сек, а не на максимальной.

розетка	вилка (кабель)
Mini DIN-5 (female)	Mini DIN-5 (male)

Игровой порт Game Port

Изначально игровой порт был предназначен для подключения к компьютеру до двух аналоговых игровых манипуляторов с двумя кнопками или одного с четырьмя. Чтобы указать координатное перемещение, манипулятор должен был соответствующим образом изменять уровень падения напряжения на 3/6 или 11/13 контактах и замыкать 2/7 или 10/14 контакт на общий провод в случае нажатия кнопок. О скорости обмена говорить тут не имело смысла, так как все зависело не от самого «устройства», а от скорости работы контроллера порта и его АЦП. Современные манипуляторы оснащаются более универсальными интерфейсами, например USB.

розетка	вилка (кабель)
DB-15 (female)	DB-15 (male)

«Музыкальная» модификация игрового порта на звуковых платах позволяла подключать к компьютеру MIDI устройства. Дуплексная передача данных осуществлялась по двум сигнальным линиям. Ну, а вопрос скорости обмена по MIDI интерфейсу остался за рамками обзора.

Аналоговый порт видео монитора VGA (Video Graphics Array)

По мере развития вычислительных машин сменялись поколения технологий производства видеоконтроллеров и внешних мониторов. В линейке персональных компьютеров, имеющей сравнительно долгую историю, заметный след оставили цифровой интерфейс CGA (Color Graphics Array), а также аналоговые EGA (Enhanced Graphics Array) и VGA. Последний из которых на базе разъема D-SUB-15 получил наиболее широкое распространение. Изначально порт VGA использовал тот же разъем D-SUB-9, что и EGA, но затем, с появлением мониторов SVGA, появилась необходимость передавать помимо видеосигнала ещё и дополнительные служебные данные по протоколам DDC1/DDC2B/DDC2AB (Display Data Channel). Поэтому вторая версия порта SVGA получила разъем «высокой плотности» High density D-SUB-15, который отличается от обычного DB-15 тем, что контакты в нем расположены не в два ряда, а в три.

Вилка D-SUB-15

разъем	вилка (кабель)
D-SUB-15 (female)	D-SUB-15 (male)

Теоретически VGA-кабели должны иметь пропускную способность в диапазоне 0–340 МГц по каждому каналу, но такими параметрами могут «похвастать» только коаксиальные экранированные кабели, в то время как практическая полоса пропускания большинства VGA-кабелей лежит в диапазоне 0–150 МГц. Поэтому для подключения ЭЛТ-мониторов с большим разрешением диагональю 19" и более иногда применялся компонентный кабель, который с одной стороны оканчивался разъемом D-SUB-15, а потом разделялся на 5 коаксиальных проводов с BNC-разъемами. Таким образом каждый из сигналов R, G, B, H-sync, V-sync был экранирован, правда, при этом терялось соединение служебных контактов, например, обслуживающих протокол DDC.

Порт подключения видеоаппаратуры S-Video (Separate Video)

Для вывода изображения на бытовые видеоустройства (телевизоры, видеомагнитофоны и т. п.) широко применяется порт S-Video, использующий разъем Mini Din 4. В S-Video кабеле видеосигнал передаются по двум небалансным витым парам с общим экранирующим проводником. По одной из линий передается яркостная составляющая Y (с импульсами синхронизации), а по другой — цветовая компонента С, содержащая оба цветоразностных сигнала Cb (Y-B) и Cr (Y-R). Параметры кадровой развертки и способ кодирования цвета зависят от выбранного формата (NTSC, PAL или SECAM).

разъем	вилка (кабель)
Mini DIN-4 (female)	Mini DIN-4 (male)

Следует отметить, что наибольшее распространение в вычислительной технике получили комбинированные разъемы Mini Din 5, 6, 7, 8, 9. Расширенный набор контактов позволяет не только передавать сигналы Y и С, но принимать их, а также выводить звук или даже компонентный видеосигнал в формате YCbCr. Вследствие иной конструкции контактной площадки комбинированных разъемов для подключения стандартного кабеля S-Video применяется переходник, который обычно поставляется с видеоконтроллером.

Комбинированный A/V-порт на базе Mini DIN-6 и Mini DIN-7, применявшийся на некоторых видеоконтроллерах ATI:

разъем	вилка (кабель)
Mini DIN-6 (female)	Mini DIN-6 (male)
Mini DIN-7 (female)	Mini DIN-7 (male)

Комбинированный A/V-порт на базе Mini DIN-9, применявшийся на некоторых видеоконтроллерах ATI и nVidia:

разъем	вилка (кабель)
Mini DIN-9 (female)	Mini DIN-9 (male)

Хочется отметить, что при подключении видеоустройств надо применять меры предостороженности. Если тюнер подключаемого устройства работает с коллективной телевизионной антенной, то подключение «на лету» может вывести из строя видеопорт (либо на устройстве, либо на видеоконтроллере), так как возникает большая разница потенциалов. Дело в том, что телевизионный сигнал антенны проходит через этажные усилители/распределители, и поэтому напряжение в антенном кабеле может достигать десятков вольт (если сомневаетесь, можете взять в одну руку контакт разъема антенного кабеля, а другой рукой прикоснуться, например, к отопительной батарее — неприятные ощущения гарантированны). Так что необходимо сначала отключить компьютер и подключаемое устройство от сети, скоммутировать их видеокабелем, а только потом включить.

Цифровой порт видеомонитора DVI (Digital Video Interface)

Спецификация DVI, опубликованная в 1999 году, описывает три варианта соединения:

• DVI-A (Analogue) — аналоговое подключение,
• DVI-D (Digital) — цифровое подключение,
• DVI-I (Integrated) — гибрид (поддерживается аналоговое и цифровое подключение).

Для передачи видеоданных в цифровой форме используется протокол T.M.D.S. (Transition Minimized Differential Signal), использующий 3 балансные сигнальные линии в режиме Single Link (165 МГц) и 6 — в режиме Dual Link (330 МГц). В режиме Single Link объем передаваемых данных ограничен скоростью 1,5 Гбит/с по каждой из сигнальных медных линий, что соответствует максимальному разрешению до 1600x1200 при частоте регенерации кадра 60 Гц и глубине цвета 24 бита на пиксель. Чтобы обеспечить поддержку широкоформатного разрешения 1920х1200 в этом режиме применяется понижение частоты регенерации. Для более высоких разрешений необходимо использовать режим Dual Link. В этом случае пропускная способность удваивается до 3 Гбит/с, а планка максимального поддерживаемого разрешения поднимается до 2048x1536.

вилка DVI-D Dual Link
(иллюстрация построена на базе изображения с сайта www.goldensound.com)

разъем	вилка (кабель)
DVI-I Dual Link (female)	DVI-I Dual Link (male)

разъем	вилка
DVI-I Single Link (female)	DVI-I Single Link (male)
DVI-D Dual Link (female)	DVI-D Dual Link (male)
DVI-D Single Link (female)	DVI-D Single Link (male)
DVI-A (female)	DVI-A (male)

Для обеспечения совместимости с аналоговыми устройствами в кабелях DVI-A и DVI-I задействованы дополнительные контакты:

Цифровой комбинированный аудио/видео порт HDMI (High Definition Multimedia Interface)

По мере продвижения порта DVI стало очевидным, что при уменьшении габаритов разъема его можно с успехом применять в бытовой видеоаппаратуре. Спецификация HDMI 1.0, утвержденная в 2002 году, описала реализацию цифрового комбинированного аудио/видео порта HDMI с максимальной пропускной способностью 4.9 Гбит/с, который для передачи видеоданных использовал тот же протокол TMDS, что и DVI, но при этом имел более компактную форму разъема. В HDMI 1.0 была заявлена поддержка видеосигналов высокой четкости 1080p и 8 каналов аудиопотока с параметрами дискретизации до 24 бит x 192 КГц на канал. Затем, в 2006 году была принята версия 1.3, которая благодаря более высокой пропускной способности (до 10.2 Гбит/с), обеспечивала передачу видео высокой четкости 1440p.

Стандартный набор поддерживаемых HDMI аудиопотоков включает в себя следующие частоты дискретизации: 32, 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4 и 192 КГц. Обращает на себя внимание то, что HDMI — один из первых цифровых портов, который на уровне протокола обмена поддерживает шифрование защищенных от копирования видеоданных высокой четкости (HDCP, High Definition video Content Protection). Подразумевается, что HDCP-декодер должен поставляться только в устройствах отображения (телевизоры), а устройства записи (видеодеки) его иметь не будут.

разъем	вилка (кабель)
HDMI Type A (female)	HDMI Type A (male)

Цифровой видео порт DisplayPort

В мае 2006 года ассоциация VESA утвердила спецификацию цифрового видеопорта DiplayPort, являющегося логическим продолжением спецификаций DVI и HDMI. В числе основных отличий от HDMI можно отметить:

• вместо HDCP реализован аналогичный протокол 128-битного шифрования DPCP (DisplayPort Content Protection),
• скорость передачи данных аналогична HDMI 1.3 и составляет до 10.8 Гбит/с.
• максимальная длина соединения увеличена до 15 м,
• напряжение электрических сигналов снижено, что позволяет в дальнейшем дополнительно увеличить пропускную способность.

Вилка и розетка DisplayPort
(иллюстрация построена на базе изображения с сайта www.compotechasia.com)

Линейные аудио входы/выходы

Для подключения внешних аудиоустройств используются стандартные 3.5 мм стерео разъемы («Mini Jack»). Согласно спецификации PC99 аудиоразъемы должны иметь цветовую маркировку, чтобы облегчить пользователю процесс подключения.

Линейные аудио входы/выходы

Вилка «Mini Jack» 3.5 мм

В «серьезных» аудиоконтроллерах вместо «Mini Jack» портов используются стандартные монофонические RCA-разъемы на каждый канал. При этом рекомендуется использовать межблочные кабели с «горячими» RCA-вилками, которые позволяют избежать фоновых наводок и резких щелчков при подключении активного оборудования «на лету». Экранирующий контакт таких вилок выполнен в виде подпружиненной телескопической цанги, которая опережает сигнальный контакт при входе вилки в разъем. Тем самым имеющаяся разница потенциалов выравнивается по экранирующему проводнику, а не по сигнальной линии.

RCA-вилки с телескопической цангой
(иллюстрация построена на базе изображения с сайта www.neutrikusa.com)

Последовательный цифровой аудио порт S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format)

Порт S/PDIF приходил в бытовую вычислительную технику постепенно. Одно из первых применений было внутренним — по этому протоколу передавались данные с оптического привода на звуковую плату во время проигрывания аудио компакт-дисков. Затем, с распространением компонентов «домашнего кинотеатра» (например, аудио-видео ресиверов) порты S/PDIF нашли широкое применение в качестве внешнего интерфейса звуковых плат.

Однонаправленный протокол S/PDIF позволяет передавать:

• цифровой несжатый стерео аудиопоток в импульсно-кодовой модуляции PCM с частотами дискретизации:
  • 16 бит x 32 КГц, 2.048 Мбит/с (для совместимости с цифровыми спутниковыми приемниками DSR)
  • 16 бит x 44.1 КГц, 2.8224 Мбит/с (для совместимости с оптическими приводами CD-DA)
  • 16 бит x 48 КГц, 3.072 Мбит/с (для совместимости с цифровыми кассетными деками DAT)
• цифровой сжатый многоканальный аудиопоток в форматах DTS, AC3, MPEG и т. п. (зависит от возможностей аппаратуры)

В качестве соединительных кабелей используются:

• коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ω с разъемами RCA (максимальная длина кабеля до 10-15 метров),
• либо оптоволоконный кабель с разъемами TOSLINK (максимальная длина кабеля до 2-10 метров).

Вилка RCA

Вилка TOSLINK

Так как не все звуковые платы имели достаточно места на планке расширения, чтобы разместить разъем RCA, некоторые производители применяли разъемы «Mini Jack» 3.5 мм, в которых задействовался левый канал для передачи цифровых данных S/PDIF.

Протокол S/PDIF не имеет обратной связи, поэтому не гарантирует надежную доставку битов. Так как порт использует только одну сигнальную линию, синхронизирующие сигналы удвоенной частоты подмешаны в последовательность данных методом двухфазного кодирования (biphase-mark-code, BMC).

Последовательный цифровой видео порт SDI (Serial Digital Interface)

Для передачи цифрового видеосигнала в профессиональной телевещательной и видеоаппаратуре используется порт SDI. В качестве соединительных проводов SDI использует стандартные медные коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 75Ω, обжатые разъемами типа BNC. Пропускная способность порта ограничена скоростью 270 Мб/с (2,16 Гбит/с).

BNC вилка SDI
(иллюстрация построена на базе изображения с сайта www.neutrikusa.com)

Поддерживается передача компонентного сигнала YPrPb и декодированного RGB сигнала с глубиной цвета либо 8, либо 10 бит на канал, частота регенерации кадра: 59.94 или 50 полукадров в секунду (29.97 или 25 кадров/с соответственно).

Ассоциация SMPTE регламентирует следующие полосы пропускания для передачи цифровых видеоданных по SDI:

Вариант парного подключения SDI Dual Link поддерживает более широкий перечень моделей дискретизации:

• YCbCr 4:2:2 и 4:4:4, плюс дополнительный альфа-канал прозрачности, или канал данных;
• RGB 4:4:4, плюс дополнительный альфа-канал прозрачности, или канал данных;
• YCbCr 4:2:2, 4:4:4, и RGB 4:4:4 с 12-битным кодированием за счет использования полосы второй линии.

Последовательный инфракрасный порт SIR (Serial InfraRed port)

В силу своей конструкции, в которой используется источник света и фотодатчик, инфракрасный порт — последовательный. Для передачи информации соединительные кабели не используются, поэтому взаимодействие устройств происходит на небольшом расстоянии и при условии «прямой видимости». В июне 1994 года ассоциация IrDA (Infrared Data Association) опубликовала спецификацию последовательного ИК-порта. В домашнем компьютере на большинстве материнских плат имеется разъем для подключения ИК-порта (сам порт продается отдельно), скорость передачи в данном случае почти такая же, как и у RS-232C (от 2,4 до 115 Кбит/сек). Передача данных идет асинхронно в обоих направлениях, и для обнаружения ошибок используется циклический код CRC-8 в коротких пакетах и CRC-16 — в длинных.

В октябре 1995 IrDA предложила следующую версию ИК-порта, работающего со скоростью до 4 Мбит/сек в пределах 1-2 метров видимости. В данном случае обмен данными происходит синхронно, а для обнаружения ошибок уже используется CRC-32. Некоторые производители предлагают свои оригинальные разработки ИК-портов (для сканеров и принтеров), которые способны передавать данные на скорости от 2 до 16 Мбит/сек. Инфракрасный порт стал не только стандартом в области портативных и мобильных устройств, но и некоторые офисные принтеры и сканеры также оснащаются ИК-интерфейсом.

Порт универсальной последовательной шины USB (Universal Serial Bus)

Спецификация USB была разработана в 1995 году альянсом Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom, основной задачей которого было создать высокоскоростной (до 12 Мбит/сек) универсальный последовательный порт, способный подключать несколько устройств через концентраторы с активной инициализацией подключения, не требующей перезагрузки компьютера. Это требование удачно укладывается в концепцию Plug&Play, позволяя шине производить автоматическую настройку (не надо распределять номера прерываний, отпадает лишняя «головная боль» у пользователя).

Во время подключения/отключения устройства шина USB производит пересчет активных устройств и назначение каждому логического номера. USB-порт, к тому же, способен запитывать подключаемое устройство, если оно не имеет своего блока питания. Таким образом, появляется возможность сократить размеры маломощных (до 2,5 Вт) USB-устройств. Для предотвращения перегрузки питания предложено всем концентраторам, которые самостоятельно включаются в электрическую сеть, запитывать подключаемые к ним устройства. USB-кабель содержит 4 проводника: два из них образуют витаю пару для передачи данных, два остальных — питание 5 В и общий провод. Таким образом, устройства разделяют одну сигнальную линию. Для коррекции одиночных ошибок на линии используется циклический изыбточный код CRC. Помимо общего канала шириной в 12 Мбит/сек в USB имеется так называемый «подканал» шириной в 1,5 Мбит/сек для медленных устройств, таких как клавиатура, мышь, джойстик, перо и т.д. Это позволяет снизить стоимость медленных USB портов в этих устройствах, поскольку более высокая скорость для таких устройств не нужна. Всего, благодаря концентраторам, шина USB способна объединить в одну сеть до 127 устройств одновременно.

Вилка USB Type A

разъем	вилка (кабель)
USB Type A (female)	USB Type A (male)
USB Type B (female)	USB Type B (male)
USB Type Mini B (female)	USB Type Mini B (male)

USB версии 2.0 обладает значительно большей пропускной способностью (до 240 Мбит/сек). Для совместимости с USB 1.1 новый порт способен работать в нескольких режимах. При подключении только высокоскоростных устройств шина работает в режиме USB 2.0, а если подключено устройство, не способное работать на такой скорости, шина снижает рабочую частоту до приемлемой данным устройством.

Последовательный высокоскоростной порт FireWires IEEE 1394

До появления FireWire для подключения различных внешних источников видеоряда использовались несовместимые оригинальные интерфейсные платы. Начало высокоскоростному интерфейсу было положено ещё в 1986 году фирмой Apple. И только в 1995 году его следующая версия была стандартизована как IEEE 1394. Свое название «Fire on the Wire» шина получила за свою высокую скорость 100 Мбит/сек. В дальнейшем стандарт был расширен, и рабочая скорость увеличилась до 400 Мбит/сек (для сравнения: передача видео 640x480 x 30 кадров x 3 байт/пиксел образует поток в 210 Мбит/сек).

Аналогично USB, FireWire способна запитывать подключаемое устройство (8-40 В, до 1,5 А), и подключение устройств можно производить «на лету» (hot-plug). шестиконтактная версия разъема имеет четыре контакта для двух балансных витых пар дуплексного обмена данных и два контакта — для питания. Для не требующих питания устройств можно применять более экономичные 4-жильные кабели. В качестве системных устройств шины IEEE 1394 могут служить повторители, концентраторы и мосты. Такое разнообразие, по сравнению с USB, делает шину FireWire несколько гибче. Ограничение на количество подключенных устройств на одной сигнальной линии (до 63) и максимальное количество промежуточных узлов на пути запроса от одного устройства до другого (до 16) накладывает дополнительные условия на топологию шины. Но благодаря мостам имеется возможность объединять отдельные независимые сегменты шины. Всего с помощью мостов можно объединить до 1000 (!) разных сегментов в общую сеть на основе FireWire.

разъем	вилка (кабель)
IEEE 1394 6-pin (female)	IEEE 1394 6-pin (male)

Передача данных в IEEE 1394 может происходить как в асинхронном, так и в синхронном режиме с заданной гарантированной скоростью (очень важно для передачи в реальном времени: звук, видео). Если устройство должно работать в синхронном режиме, оно резервирует для себя определенное место в кадре данных (длина кадра равна 125 мсек). Для этого рабочий квант времени передачи делится на зарезервированные участки и на остальное — для асинхронной передачи. Порт FireWire довольно плотно занял нишу стандартного цифрового интерфейса бытовых и профессиональных видеоустройств, которые к тому же можно соединять между собой без участия компьютера, а также осуществлять цифровой видеомонтаж в реальном времени. Существует и гигабитный вариант IEEE 1394.2, в котором используется оптоволоконный соединительный кабель.

SCSI интерфейс (Small Computer System Interface)

В конце 70-х годов ассоциация Shugart Associates разработала спецификацию параллельной шины SASI (Shugart Associates Standard Interface). На основе неё в 1986 году комитет X3T9 разработал интерфейс SCSI (Small Computers System Interface). Кстати, может быть, именно поэтому SCSI читается как «скази» :-). Порт SCSI используется как во внутренних устройствах, так и во внешних. Интересно отметить, что, по сути, контроллер SCSI позволяет не просто соединить устройства, а формирует своеобразную универсальную шину на системном уровне. Это позволяет устройствам производить обмен друг с другом, минуя центральный процессор. SCSI интерфейс позволяет подключать одновременно до 7 устройств к одному контроллеру, а последние модификации — до 15. Каждое подключенное устройство получает свой номер, начиная с 0, а последний резервируется за контроллером. Данные передаются параллельно по нескольким сигнальным линиям (8-16). Стандарт определяет два типа физического соединения. Для надежной передачи используется разностный сигнал, то есть каждая сигнальная линия представляет собой витую пару, изолированную от общего провода. Такой способ требует дорогого оборудования (много проводников в одном кабеле), но зато позволяет использовать длинные до 25 метров соединительные кабели. При обычном способе длина ограничивается 6 метрами. Для предотвращения ошибок при передаче применяется модификация циклического избыточного кода CRC, которая определяет одиночные, двойные, групповые (до 32) и другие типы ошибок. Кабель представляет собой плоский шлейф, имеющий 50-ти или 68-контактный разъем (одна из последних модификаций имеет 80 контактов). Большое количество версий SCSI-интерфейса является следствием его бурной эволюции.

Каждое SCSI устройство имеет два разъема: один для себя, второй для другого, и таким образом выполняет функцию повторителя. Если устройство последнее в цепочке, то во второй разъем вставляется ограничитель (терминатор), который поглощает переотражения сигнала. Высокая пропускная способность шины SCSI предопределила широкое распространение данного интерфейса в высокоскоростных профессиональных устройствах: сканерах, накопителях, матрицах накопителей и др.

Последовательный порт SATA (Serial AT Attachment)

Спецификация SATA была опубликована рабочей группой Serial ATA International Organization (SATA-IO) в 2000 году. Целью разработки нового порта было внедрение более скоростного способа подсоединения накопителей на жестких магнитных дисках. Распространенный на тот момент параллельный порт ATA (AT Attachment), изначально называвшийся IDE (Integrated Device Electronics), обладал рядом скоростных ограничений из-за используемой конструкции разъема и плоского кабеля. К тому же, довольно широкий шлейф кабеля осложнял проектирование систем вентиляции корпусов вычислительных машин, а конструкция разъема не обеспечивала безопасное подключение устройств «на лету». В связи с этим практически не существовало периферийных устройств с интерфейсом ATA (IDE), а с внедрением SATA возникла небольшая ниша устройств, подключаемых снаружи через порт SATA.

Одно из самых принципиальных отличий SATA от ATA заключается в том, что SATA — последовательный порт. Малое количество линий связи позволяет использовать достаточно тонкий соединительный кабель. К тому же, для небольшого числа контактов легче спроектировать разъем, обеспечивающий подключение устройств «на лету». Для передачи данных порт SATA использует две балансные витые пары. Первая редакция SATA была рассчитана на скорость доставки данных до 1.5 Гбит/с, а вторая — до 3 Гбит/с.

Разъем SATA спроектирован для применения с внутренними устройствами, поэтому его корпус лишен электромагнитного экрана и рассчитан на малое количество циклов подключения/отключения. Тем не менее, практически с момента начала массового внедрения появились внешние накопители, использующие экранированный порт SATA, который выводился наружу вычислительной машины через плату расширения или выносную планку. Поэтому можно встретить SATA-кабели, имеющие электромагнитный экран.

Вилка SATA

Экранированная вилка SATA
(иллюстрация построена на базе изображения с сайта toprunet.com)

разъем	вилка (кабель)
SATA (female)	SATA (male)

e-SATA

Как уже было упомянуто, SATA порт рассчитан на внутреннее применение подключаемого устройства, поэтому для подключения внешних накопителей в 2004 году была предложена редакция e-SATA (External SATA). Кабель и разъемы e-SATA надежно экранированы, разъем получил подпружиненные фиксаторы, и максимальная допустимая длина соединительного кабеля возросла до 2 м

Вилка e-SATA

Сводная сравнительная таблица