Порты ввода-вывода: часть 1

Предлагаю серию статей, посвященных интересной, на мой взгляд, теме по компьютерной грамотности – порты ввода-вывода. Современные компьютеры оснащены различными портами для подключения внешних устройств с тем, чтобы эти устройства могли работать совместно с ПК. Название «порт» не является случайным.

Такие устройства ввода-вывода, которые именуются «порт», действительно имеют сходство с портами, куда корабли приходят после своего короткого или долгого плавания.

Порт нужен кораблю для того, чтобы произвести выгрузку и погрузку грузов (а это могут быть сыпучие грузы, контейнеры, нефть или газ, рыба и т.п.), произвести посадку и высадку пассажиров и экипажа, заправить корабль всеми необходимыми для его автономной работы компонентами (топливо, вода и т.п.), принять накопившиеся отходы.

В порту могут причаливать корабли, разные по своей конструкции, размерам, типам, назначениям. При этом порт должен уметь работать со всеми приходящими в него кораблями, в противном случае он вынужден отказывать этим кораблям в приеме.

Зачем компьютеру нужны порты и как они появились?

Точно также порты нужны компьютеру для того, чтобы с их помощью проводить «погрузку и выгрузку» информации, а точнее, ввод и вывод данных.

Например, они позволяют

• вводить данные в ПК с клавиатуры, мобильного телефона, цифрового фотоаппарата, со сканера,
• выводить результаты на монитор, на принтер,
• записывать музыку с ПК на плеер или Ipod, а также книги на ридер (устройство для чтения книг)
• и т.д.

Но такое многообразие внешних устройств, работающих с ПК, появилось далеко не сразу. С момента создания первых вычислительных машин их способность работать с внешними устройствами является чуть ли не самой главной задачей.

Действительно, кому нужно высокое быстродействие ПК, если нет возможности быстро ввести в него большое количество данных для последующей обработки? Если время, которое мы затратим на ввод данных, будет во много раз больше, чем время их обработки на компьютере, то тогда будет потерян всякий смысл такой автоматизации. Аналогично, если расчеты делаются быстро, а для получения результатов нужно ждать длительное время, такой быстрый расчет с крайне медленным выводом данных не имеет практического смысла.

Кстати, первые электронные вычислительные машины проектировались и создавались сразу же с подключенными к ним внешними устройствами, причем их число и возможности были строго ограничены. Это были консоли для операторов в машинном зале, дисплеи для программистов и пользователей (как правило, в дисплейном зале), принтеры, дисковые и ленточные накопители, устройства ввода-вывода на перфоленты и перфокарты и т.п.

С развитием ПК и распространением их дома и в офисах ввод и вывод данных стал еще более актуальным и, самое главное, более разнообразным.

ПК были созданы так, чтобы иметь возможность подключения теоретически неограниченного количества всевозможных внешних устройств различного назначения:

• клавиатуры, манипулятор мышь, мониторы, принтеры, сканеры, модемы и т.п.,
• а также бытовых устройств (фотоаппараты, музыкальные проигрыватели и т.п.) или
• специализированных устройств (например, миди-клавиатуры или синтезаторы и т.п.).

Что такое универсальные порты ввода-вывода

При таком разнообразии устройств ввода-вывода данных невозможно под каждое устройство создавать свой уникальный порт. Первоначально делались такие попытки, но это не оправдало себя. Гораздо более удобным оказалось создание универсальных портов ввода-вывода, к которым можно было подключать любые устройства по выбору пользователей.

Одними из первых универсальных портов были так называемые :

• последовательный порт (COM-порт компьютера, сокращение COM происходит от Communication port, что означает «коммуникационный порт») и
• параллельный порт (LPT-порт принтера, аббревиатура LPT означает Line Printer Terminal – «линия для подключения принтера»).

Отличаются они способом передачи данных между ПК и внешними устройствами.

Последовательные порты передают данные бит за битом, т.е. передаваемые байты информации проходят через порт последовательно по одному биту. За такую последовательную передачу информации эти порты и получили свое название.

Параллельные порты передают информацию целыми байтами, т.е. байты передаются через порт одновременно или параллельно, отсюда и название порта.

Рис. 1. Как выглядят USB и COM порты

Первые последовательные порты (COM-порты компьютера) работали гораздо медленнее параллельных портов, так как передача данных бит за битом требует значительно большего времени, чем одновременная передача целых байтов. Соответственно, к последовательным портам можно было подключать только относительно медленные устройства, например, манипуляторы мышь или модемы.

В настоящее время COM-порты применяются редко, в основном, для работы с разными датчиками, купюроприемниками и другими техническими устройствами.

Как узнать com порт и LPT-порт?

Узнать com порт (рис. 1) можно по внешнему виду разъёма порта, который выглядит как трапеция с закругленными углами с 9-ю (встречается чаще) или 25-ю (встречается намного реже) контактами «папа». Кстати, LPT-порт тоже имеет 25 контактов, но их тип – «мама».

Рис. 2. Как выглядит LPT порт

Такие быстродействующие устройства как, например, принтеры или сканеры, при подключении к последовательному порту начинали работать медленно и неэффективно.

Поэтому для обеспечения необходимого быстродействия эти устройства требовали подключения к параллельному LPT-порту, что обеспечивало на тот момент максимальную скорость работы и производительности.

Дальнейшее развитие компьютеров привело к тому, что стало необходимо повышать быстродействие и надежность передачи данных через порты. Даже быстродействующий параллельный порт уже не удовлетворял требованиям времени по нескольким причинам.

Например, этот порт был небезопасен как для компьютера, так и для подключаемого в него устройства, если, например, подключить или отключить внешнее устройство во время его работы. Это могло привести к поломке порта, компьютера или устройства. Также в силу архитектуры ПК количество параллельных портов было ограничено, этих портов могло быть только 2.

За счет развития инженерной мысли последовательные порты получили новые возможности, которые ставили их не только в один ряд с параллельными портами, но и делали более удобными для применения пользователями ПК. Скорость работы последовательных портов стала достаточной для подключения быстродействующих устройств. Появились возможности для дальнейшего наращивания их количества.

Универсальный USB-порт

В настоящий момент получили широкое распространение универсальные USB-порты компьютера. USB расшифровывается как Universal Serial Bus – «универсальная последовательная шина».

USB-порты компьютера удобны еще и тем, что от них автономные внешние устройства могут получать электрическое питание, что упрощает такие устройства и делает их меньшими по размерам и энергонезависимыми от электрических сетей.

Например, к USB портам компьютера могут подключаться внешние накопители на жестких дисках, CD и DVD дисководы, флешки, плейеры и другие устройства, которым теперь не нужны блоки питания и шнуры для подключения к электричеству, столь необходимому для их работы.

Дополнительно: Что делать, если USB устройство не опознано?

Итоги

Но самое важное в портах ввода и вывода состоит в том, что они стали своего рода стандартом для подключения внешних устройств. К данному стандарту стали стремиться все производители этих устройств, что позволило потребителям – пользователям ПК выбирать для себя те устройства, которые им более всего подходят, а не только те устройства, которые разработчики ПК предлагают вместе с ПК.

Такой стандарт приводит к конкуренции среди производителей, которая в свою очередь способствует повышению качества внешних устройств и к предложению устройств по приемлемой цене для потребителей. Любой монополизм в этой сфере, если бы он имел место и был бы обусловлен конструктивными особенностями ПК, обязательно привел бы к значительному росту цен на внешние устройства, без которых ПК не стал бы таким популярным среди пользователей.

Упражнения по компьютерной грамотности:

1) Есть ли на Вашем компьютере COM порты? Если есть, то сколько их?

2) Есть ли на Вашем компьютере LPT порты? Если есть, то сколько их? 3) Есть ли на Вашем компьютере USB порты? Cколько их?

P.S. Рекомендую также прочитать:

1. Разъёмы ПК: часть 2

2. Подключение внешнего устройства к порту ввода – вывода ПК

3. Отключение внешнего устройства от порта ввода-вывода ПК

4. Перечень возможных портов на ПК

5. Мало разъемов USB или близко расположены на ноутбуке: что делать