Универсальная последовательная шина (стр. 2 из 2)

Рис. 1.4 Штепсель USB можно зафиксировать с помощью пружины в разъеме USB

Интересной особенностью USB является возможность подвода мощности ко всем подключаемым устройствам через шину. Благодаря поддержке Plug and Play система “опрашивает” подключаемое устройство о его энергетических потребностях и, если уровень мощности превосходит допустимый, выдает предупреждение. Это наиболее эффективно для портативных компьютеров, емкость батарей которых ограниченна.

Благодаря устройствам USB осуществляется самоопределение периферийного оборудования, что значительно упрощает его установку. Это означает, что не нужно устанавливать уникальные адреса для каждого периферийного устройства— USB делает это автоматически. Причем при подключении или отключении устройств USB не нужно выключать компьютер или перезагружать систему. Однако должно быть выполнено одно условие: операционная система должна поддерживать USB. ПоначалуWindows 95 и Windows NT 4.0 не поддерживали USB, но позже поддержка USB была реализована в версии OSR 2 (OEM Service Release 2) Windows 95 (также называемой Windows 95B). Windows 98/2000 имеют все средства для поддержки USB. Стандарт USB будет широко использоваться и в последующие годы.

Одно из самых значительных достоинств интерфейса типа USB состоит в том, что для обслуживания всех устройств универсальной последовательной шины требуется только одноединственное прерывание. Это означает, что можно присоединить 127 устройств и все они будут использовать одно прерывание. В современных персональных компьютерах так часто не хватает свободных адресов прерываний, что это, пожалуй, самое ценное достоинство USB.

В настоящее время выпущено несколько уникальных устройств USB —USB–

параллельный порт, USB–Ethernet, USB–SCSI, USB–PS/2 (стандартный порт клавиатуры и мыши) и мосты прямого соединения USB, позволяющие напрямую подключить две системы через USB. Устройства USB–параллельный порт или USB–Ethernet позволяют подключить периферийное оборудование с интерфейсом RS232 или Centronics (например, модемы или принтеры) к порту USB. Преобразователь USB–Ethernet обеспечивает подключение к локальной сети через порт USB. Драйверы, поставляемые с этими устройствами преобразования, позволяют полностью эмулировать работу стандартного устройства.

USB 2.0

Спецификация USB 2.0 обратно совместима с USB 1.1 и использует те же кабели, разъемы и программное обеспечение, но работает в 40 раз быстрее оригинальной спецификации версий 1.0 и 1.1. Такое увеличение производительности позволяет использовать более современную периферию—камеры для видеоконференций, сканеры, принтеры, устройства хранения данных. Для конечного пользователя USB 2.0 ничем не отличается от 1.1, за исключением производительности. Все существующие устройства USB 1.1 работают на меньшей скорости с шиной USB 2.0. Сравнительные данные о производительности разных версий USB приведены в табл. 2.1

Таблица 2.1 Скорость передачи данных различных версий USB

Для работы с высокопроизводительными устройствами USB 2.0 необходим концентратор, поддерживающий эту же версию спецификации USB. Можно использовать старый концентратор USB 1.1, но увеличения производительности устройств USB 2.0 достичь не удастся (максимальная скорость передачи данных будет ограничена 1,5 Мбайт/с). Устройства, подключенные к концентратору USB 2.0, будут работать на максимальной скорости— около 60 Мбайт/с для USB 2.0 и 1,5 Мбайт/с для USB 1.1.

Для одновременной совместной работы устройств USB 2.0 и 1.1, подключенных к высокопроизводительному концентратору USB 2.0, используется сложная система буферизации входящих данных. Таким образом, каждое устройство будет работать на максимально возможной скорости.

Адаптеры USB

Если у вас есть несколько устройств, а системная плата поддерживает последнюю версию спецификации USB, можно приобрести специальные адаптеры-преобразователи. Существуют следующие типы таких адаптеров:

- USB–параллельный порт (принтер);

- USB–последовательный порт;

- USB–SCSI;

- USB–Ethernet;

- USB–клавиатура/мышь;

- USB–TV/video.

Эти адаптеры имеют вид обычного кабеля с разъемом USB на одном конце и разъемом другого интерфейса на другом. Электронная “начинка” спрятана в модуле посередине или на одном из концов кабеля. Основной недостаток подобных адаптеров— высокая стоимость (50–100 долларов и более). Кроме этого, ограничен спектр подключаемых устройств, например к адаптеру USB–параллельный порт можно подключать только принтеры. Перед покупкой такого преобразователя, убедитесь в том, что он поддерживает имеющиеся устройства.

Для подключения двух компьютеров обратите внимание на адаптер прямого соединения USB. С помощью этого типа устройств можно создать USB-сеть. Кроме того, существуют специальные устройства, позволяющие организовать описанную USB-сеть, а также подключить дополнительные устройства и впоследствии их совместно использовать.

Компьютеры типа legacy-free

Адаптеры USB получают все более широкое распространение. В настоящее время выпускаются компьютеры, называемые legacy-free. В этих системах отсутствуют компоненты, подключаемые или являющиеся частью традиционной шины ISA. Это в первую очередь касается интегрированного последовательного и параллельного портов, клавиатуры, мыши, дисковода и т.п. Системные платы типа legacy-free не содержат описанных компонентов. Теперь эти устройства подключаются через интерфейсы USB, ATA, PCI и др. Отсутствие описанных компонентов существенно снижает стоимость такого типа систем.

Вывод

В настоящее время для настольных и портативных компьютеров разработано два высокоскоростных устройства с последовательной шиной: USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) и IEEE-1394, называемая также i.Link или FireWire. Эти высокоскоростные коммуникационные порты отличаются более широкими возможностями от стандартных параллельных и последовательных портов, которые установлены в большинстве современных компьютеров. Преимущество новых портов состоит в том, что их можно использовать как альтернативу SCSI для высокоскоростных соединений с периферийными устройствами, а также подсоединять к ним все типы внешних периферийных устройств (т.е. в данном случае предпринята попытка объединения устройств ввода-вывода).

Новым направлением в развитии высокоскоростных периферийных шин является использование последовательной архитектуры. Для передачи информации в параллельной архитектуре, где биты передаются одновременно, необходимы линии, имеющие 8, 16 и более проводов. Можно предположить, что за одно и то же время через параллельный канал передается больше данных, чем через последовательный, однако на самом деле увеличить пропускную способность последовательного соединения намного легче, чем параллельного.

Параллельное соединение обладает рядом недостатков, одним из которых является фазовый сдвиг сигнала, из-за чего длина параллельных каналов, например SCSI, ограничена (не должна превышать 3 м). Проблема в том, что, хотя 8- и 16-разрядные данные одновременно пересылаются передатчиком, из-за задержек одни биты прибывают в приемник раньше других. Следовательно, чем длиннее кабель, тем больше время задержки между первым и последним прибывшими битами на приемном конце.

В последовательном соединении данные передаются друг за другом, поэтому один бит не сможет “обогнать” другой и скорость передачи может быть значительно увеличена.

Еще одно преимущество последовательного способа передачи данных— возможность использования только одно- или двухпроводного канала, поэтому помехи, возникающие при передаче, очень малы, чего нельзя сказать о параллельном соединении.

Стоимость параллельных кабелей довольно высока, поскольку провода, предназначенные для параллельной передачи, не только используются в большом количестве, но и специальным образом укладываются, чтобы предотвратить возникновение помех, а это весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. Кабели для последовательной передачи данных, напротив, очень дешевые, так как состоят из нескольких проводов и требования к их экранированию намного ниже, чем у используемых для параллельных соединений.

Именно поэтому, а также учитывая требования внешнего периферийного интерфейса Plug and Play и необходимость устранения физического нагромождения портов в портативных компьютерах, были разработаны эти две высокоскоростные последовательные шины, используемые уже сегодня.

Список литературы

1. http://www.m-tr.com

2. http://www.upgradingandrepairingpcs.com

3. http://www.williamspublishing.com

4. http://www.usb.org

5. http://www.kv.minsk.by

6. Схемотехника №6 2003г. Вальпа О. Устройства USB

7 Гук М. Аппаратные средства IBM РС. Энциклопедия. – С.-Пб., 1998

6. Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК 13-е издание М., 2003