Interfeisi
Svarīgākās ievades un izvades iekārtas: klaviatūra, pele, monitors, printeris ir datora standartiekārtas. Visām tām pie datora jābūt pieslēgtām tā, lai lietotāja ievadītie dati ne tikai pareizi nonāktu datorā, bet pēc tam efektīvi arī tiktu apstrādāti. Informācijai, kura nonāk uz monitora, printera vai citām perifērijas iekārtām, jābūt iepriekš apstrādātai tā, lai tā atbilstu konkrēto izvadiekārtu specifikācijai.
Interfeiss (Interface) ir kādas ārējās iekārtas dažādu raksturlielumu sakopojums, kurš nosaka to, kā tiek organizēta informācijas apmaiņa starp šo iekārtu un procesoru. Tie ir elektriskie un laika parametri, vadības signālu kopums, datu apmaiņas protokols un pieslēgšanas īpatnības. Bez tam datu apmaiņa starp datora komponentēm iespējama tikai tad, ja to interfeisi ir savietojami. IBM savietojamības principa pamatā ir atsevišķu PC komponenšu interfeisu savietojamība, kas savukārt rada iespēju sistēmu izmainīt un pieslēgt tai jaunas ārējās iekārtas. Ja savietojamības diviem komponentiem nav (piemēram, starp sistēmas maģistrāles un cietā diska interfeisiem), izmanto kontrolierus. Bez tam sistēmas unifikāciju nodrošina arī standarta starpinterfeisu izveide, piemēram, virknes un paralēlā datu pārraide, kura ir nepieciešama svarīgāko ārējo iekārtu darbam.
Interfeisa pieslēgvietas vai porti (port) parasti atrodas datora aizmugurē. Personālajiem datoriem visbiežāk ir divi vai trīs porti - paralēlais un seriālais(ie), un pieslēgvieta klaviatūrai. Videokartei ir pieslēgvieta monitoram. Jaunākajos datoros klaviatūras pieslēgvieta ir PS/2 tipa. Tādu pat pieslēgvietu COM vietā izmanto arī pelei.
Atkarībā no datorā ievietotajām platēm, savas pieslēgvietas var būt arī citām ārējām iekārtām:
Ja ārējai iekārtai nav speciāla plate, to slēdz pie paralēlā porta, piemēram, ārējās disku un lešu iekārtas (CD-ROM, ZIP), skaneri. Pie seriālā porta parasti slēdz peli (ja tai nav īpaša pieslēgvieta); modemu, otru lēnāko printeri.
Portiem tiek piešķirti apzīmējumi, kurus izmanto iekārtu instalācijas laikā, lai norādītu, kur attiecīgā iekārta ir pieslēgta.
Paralēlā un virknes datu pārraide, lai gan kalpo vienam mērķim - datu apmaiņai starp ārējo iekārtu un datu apstrādes moduli (pamatplati), taču izmanto dažādus informācijas apmaiņas principus.
Paralēlā saite nozīmē to, ka visi 8 biti tiek nosūtīti vienlaicīgi (paralēli). Šāda paralēlā saite ir arī datora iekšienē, piemēram, sistēmas maģistrālei.
![]() |
Paralēlo interfeisu izstrādāja firma Centronics, kura ir specializējusies adatu printeru ražošanā. Tāpēc arī paralēlo interfeisu bieži sauc par printera vai Centronics interfeisu. Šajā interfeisā datu pārraide notiek vienā virzienā. Dažus jaunākos printerus var konfigurēt un vadīt ar programmu palīdzību. Pieslēgšanai tiem ir nepieciešams divvirziena printera kabelis. Lai apmainītos ar informāciju starp diviem datoriem, nepieciešams speciāls kabelis. |
Minimāli nepieciešamā konfigurācija, lai realizētu paralēlo interfeisu ir 11 vadi: viens zeme (korpuss, divi apstiprinājuma (Handshake) vadi un astoņi datu pārraidei. Taču praksē izmantotā paralēlā interfeisa pieslēgvietas kontaktu nozīme ir parādīta tabulā:
Kontakts |
Signāls | I/O (ievads, izvads) | Nosaukums angliski | Nozīme |
1 | STB# | I/O | Strobe | Datu gatavība |
2 | PD0 | I/O | Printer data bit 0 | 1 datu bits |
3 | PD1 | I/O | Printer data bit 1 | 2 datu bits |
4 | PD2 | I/O | Printer data bit 2 | 3 datu bits |
5 | PD3 | I/O | Printer data bit 3 | 4 datu bits |
6 | PD4 | I/O | Printer data bit 4 | 5 datu bits |
7 | PD5 | I/O | Printer data bit 5 | 6 datu bits |
8 | PD6 | I/O | Printer data bit 6 | 7 datu bits |
9 | PD7 | I/O | Printer data bit 7 | 8 datu bits |
10 | ACK# | I | Acknowledge | Datu saņemšanas apstiprinājums |
11 | BUSY | I | Busy | Printeris nav gatavs datu saņemšanai (aizņemts) |
12 | PE | I | Paper end | Beidzies papīrs |
13 | SLCT | I | Select | Printera stāvokļa pārbaude |
14 | AFD# | O | Automatic feed | Automātiska pāreja uz nākoši rindu (LF) pēc CR saņemšanas |
15 | ERR# | I | Error | Kļūda |
16 | INIT# | I | Initialize printer | Printera inicializācija |
17 | SLIN# | O | Select in | Printeris ir stāvoklī On-line |
18-25 | GND | N/A | Signal ground | Zeme |
Dati (līnijas 2 - 9 un 18 - 20)
Astoņas datu līnijas pārraida astoņus informācijas bitus. Katrai līnijai ir savs zemējums (18 - 25).
Apstiprinājums (1, 10, 11 līnija)
Datu nosūtīšanas laikā abām pusēm jāziņo vienai otrai par par savu stāvokli. Tas ir realizēts ar nododot pa atsevišķu līniju zemu vai augstu spriegumu līmeni (0 V vai 5 V).
Signāls STROBE ziņo printerim par to, ka dators līnijā izdevis datu baitu un printeris to var ņemt. Signāls BUSY ziņo datoram, ka tas ir aizņemts ar datu apstrādi, kas ir uzkrājušies buferī. Pēc saņemtā datu baita printeris ar ACK ziņo, ka apstrāde noritējusi veiksmīgi un tas ir gatavs saņemt nākamos datus.
Printera vadība (12 - 17 līnijas)
Līnijas domātas vadības signālu, kas ziņo par printera stāvokli un konfliktiem tā darbā, nosūtīšanai.
Ar Paper End datoram tiek ziņots par to, ka printerī nav papīra. Interfeiss uz to reaģē kā uz pārrāvumu datos, nosūtot signālus arī pa citām līnijām (Select un Error). Ja printeris turpinātu drukāt bez papīra, tas varētu novest pie printera bojājumiem.
Pa Select līniju tiek nodota informācija par to, kādā stāvoklī ir printeris On-line (gatavs) vai Off-line (izslēgts vai nav gatavs). 13 līnijas signāla līmeni var izmainīt, mainot printera panelī esošo slēdžu stāvokli. Signāls Select Input (17) printeri iestāda darba gatavības stāvoklī pēc kādas kļūmes tā novēršanas.
Error (15) signalizē, ka datu pārraides laikā radušās kļūdas. Šis signāls ietekmē arī citas līnijas un var novest pie drukāšanas procesa apstāšanās. Viena no biežākajām kļudām ir tā saucamā izpildes laika kļūda (Time Out). Ja printeris ilgu laiku ir aizņemts "iekšējā" darbā ar datiem un nevar izdot signālu BUSY par to, ka tas nevar pieņemt datus, tad pēc noteikta laika fiksējs kļūda Time Out. Šīs kļūmes reģistrācija ietekmē visas pārējās līnijas.
Inicializējoties ar signālu Init (16) printeris pāriet savā sākumstāvoklī - tiek atgrieztas izejas stāvoklī galviņas (adatu, tintes printeriem), no datiem attīrīts datu buferis un atmiņa.
Pa līniju Auto Feed (14) tiek nodots signāls printerim ka pēc CR simbola saņemšanas ir jāpāriet uz jaunu rindu.
Paralēlā interfeisa apzīmēšanai lietojumprogrammās izmanto saīsinājumu LPT (Line PrinTer) vai PRN (tas pats, kas LPT1). Ja datoram ir vairāk par vienu paralēlo portu, pārējos sauc par LPT2, LPT3.
IBM standarts nosaka trīs paralēlos ievada/izvada portus visām PC BIOS un DOS versijām. Datoru adresu laukā to bāzes adreses attiecīgi ir 3BCh, 378h un 278h. Pirmo adresi parasti izmanto, ja printera ports atrodas, piemēram, EGA vai Hercules grafiskā adaptera kartē. Multikartei (Multi I/O) vai pamatplates standarta adreses un pārtaukumi ir IRQ7 un I/O adrese 378h (LPT1) un IRQ5 un I/O adresi 278h (LPT2). Iebūvētais paralēlais ports tiek konfigurēts automātiski ar System Setup programmas palīdzību. Eksistē vairāki paralēlo portu tipi.
Papildus paralēlais ports un tā adreses norādīšana:
Standarta paralēlais ports domāts vienvirziena datu pārraidei no datora uz printeri. Tas nodrošina maksimālo datu pārraidi 120 - 200 Kb/s.
Firmas Intel, Xircon, Zenith un citas, kuras bija ieinteresētas paralēlā porta rādītāju uzlabošanā, kopīgi izstrādāja uzlabotā paralēlā porta specifikāciju EPP (Enchanced Parallel port).
EEP ports ir divvirziena, t.i. uz nodrošina paralēlo 8 bitu pārraidi abos virzienos. Tā ļauj procesoram atbrīvoties no lēno IN un OUT instrukciju izpildīšanas, ļaujot programmai nodarboties tikai ar datu pāaraidi. EEP datus pārraida gandrīz 6 reiz ātrāk. Ātruma palielināšanos ietekmē arī tas, ka EEP portam ir buferis, kurš glabā nodotos un saņemtos simbolus līdz tam brīdim, kad printeris būs gatavs tos saņemt.
Speciāls EEP porta režīms (DMA) ļauj veikt datu apmaiņu ar RAM tieši, apejot procesoru.
EEP pilnībā ir savietojams ar standarta portu. Lai varētu izmantot tā papildus iespējas, ir nepieciešama speciāla programma.
Līdzīgi kā SCSI interfeiss, EEP ports ļauj ķēdītē saslēgt līdz 64 ārējām iekārtām.
Nākamais paralēlā porta modelis ar paplašinātām iespējām ir ECP (Extended Capability Port). ECP ports nodrošina vēl lielāku datu pārraides ātrumu un strādājot ar RAM izmanto DMA. ECP ļauj pieslēgt līdz 128 ārējām iekārtām.
Galvenā ECP porta papildus funkcija ir datu saspiešana. Tā palielina datu pārraides ātrumu. Tā kā tā ir papildus funkcija, tad ārējo iekārtas un programmās to var neuzturēt. Datu saspiešanai izmanto RLE (Run Lenght Encoding) metodi, kurā daudzi pēc kārtas nākoši vienādi simboli tiek nodoti ar diviem baitiem: vienā glabājas simbols, otrā - to skaits. Bez tam ECP standarts ļauj datus saspiest un atspiest kā ar programmas (draivera), tā ar aparatūras (porta shēmas) palīdzību.
Lai varētu izmantot šī porta priekšrocības, ir nepieciešamas attiecīgas CMOS Setup izmaiņas, kur porta tipa norādīšanai: AT, PS/2 un ECP. AT režīms domāts standarta paralēlajam potam.
Vēlāk EEP un ECP portu standartus iekļāva IEEE 1284 standartā. Daudzi mūsdienu lāzerprinteri izmanto šo standartu. Standarts IEEE 1284 nosaka četrus darba režīmus ar divvirziena datu pārraidi: pusbaita (nibble), baita, EPP un EPC.
Kā papildus funkciju var minēt iespēju printerim ar IRQ nodot signālu avārijas gadījumā. 15 porta kontakts standarta paralēlajā portā šim mērķim izmantots netika - to varēja pārbaudīt tikai ar programmas palīdzību.
![]() |
Parasti paralēlajam interfeisam pieslēdz printeri, taču to var izmantot
arī citas iekārtas - ārējās disku vai lenšu iekārtas. Tad maksimālais datu
pārraides ātrums ir 1Mb/s. Tāpat paralēlo interfeisu var izmantot datu pārraidei
starp diviem datoriem. Attēlā redzamā karte nodrošina divus Dual High-Speed virknes, vienu High-Speed paralēlo (IEEE 1284/EPP/ECP) un vienu spēļu portu. Var izmantot ārējām cieto disku, CD-ROM, CD-R/RW iekārtām, digitālajām kamerām, printeriem un skeneriem. |
Virknes (serial) interfeisam pieslēdzamo iekārtu ir vairāk, tāpēc datoram šim nolūkam ir divi porti. Virknes porti nodrošina tādu iekārtu, kā ārējo modemu, printeru, ploteru un emulātoru (mice) pieslēgšanu, ja tiem nepieciešama virknes datu apmaiņa. Abi porti ir D veida ar adatām un 9 vai 25 kontaktiem.
9 k. |
25 k. | Signāls | I/O (ievads, izvads) | Nosaukums angliski | Nozīme |
1 | 8 | DCD | I | Data carrier detect | Sakari nodibināti (modems) |
2 | 3 | SIN /RXD | I | Serial input/Recive Data | Saņemamie dati |
3 | 2 | SOUT/TXD | O | Serial output/Transmit Data | Nosūtāmie dati |
4 | 20 | DTR | O | Data terminal ready | Ārējās iekārtas gatavība |
5 | 7 | GND | N/A | Signal ground | Zeme |
6 | 6 | DSR | I | Data set ready | Ārējās iekārtas datu gatavība |
7 | 4 | RTS | O | Request to send | Pieprasījums saņemšanai |
8 | 5 | CTS | I | Clear to send | Sagatavošana pārraidei |
9 | 22 | RI | I | Ring indicator | Zvana indikātors (modems) |
Shell | Shell | N/A | N/A | Chassis ground |
Signālu nozīme un pielietojums modema piemērā:
Ja ar virknes interfeisu ir jāsavieno divi datori tieši, izmanto speciālu kabeli (Null Modem).
Virknes interfeisa standartu apzīmē ar RS-232.
Virknes interfeisa galvenais elements ir mikroshēma 8250 un tā nodrošina datu pārraidi ar maksimālo ātrumu 9600 bodi. Jaunākajās kontroliera platēs eošais 16450 UART (Universal Asynhron Reciver Transmitter) var nodrošināt līdz 115 200 bodiem.
Virknes datu pārraide notiek pa bitiem. Atsevišķie biti tiek noraidīti vai saņemti viens pēc otra, pie kam tas ir iespējams abos virzienos. Sprieguma līmenis virknes interfeisā mainās robežās no -12 V līdz +12 V. Pateicoties šādam augstam sprieguma līmenim, palielinās noturība pret traucējumiem un dati bez zudumiem var tikt nodoti pa 50 m vai garāku kabeli.
Datora izmantotajā asinhronajā režīmā (nododamā komanda sastāv no starta bita, 8 datu bitiem un viena stop bita), pārraide un saņemšana notiek ar vienādu takts frekvenci.
Virknes interfeiss savieno divas iekārtas. Lai tās abas apmainoties ar datiem, viena otrai nenojauktu pārraidi, tām ir jābūt vienotam saņemšanas/raidīšanas protokolam. Pirms nodibināt sakarus starp divām virknes interfeisa iekārtām, tās ir kākonfigurē - jānorāda datu pārraides ātrums, datu formāts, paritātes kontroles veids. Parasti to veic ar programmu palīdzību, bet reti kad ar slēdžu un DIP palīdzību pašā aparatūrā.
Nominālo pārraides ātrumu nosaka nodoto bināro informācijas elementu skaits sekundē. To mēra bodos un šeit ieskaita dienesta simbolu pārraides laiku (starta biti, stop biti un kontroles biti).
Efektīvā (reālā) ātruma (bez dienesta informācijas, kas samazina pārraides ātrumu un ierēķinot datu saspiešanu, kas palielina pārraides ātrumu) mērīšanai bodu vietā lieto apzīmējumu bps (bit per second) vai b/s.
Standarta pārraides ātrumi ir 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 bodi utt. Ja abām datu pārraides pusēm ir dažādi ātrumi, tad abi datori "vienojas" par mazāko.
Dati virknes pārraides laikā tiek atdalīti ar tādiem dienesta sūtījumiem kā starta bits (Start bit) un stop bits (Stop bit). Šie biti norāda uz datu bitu (Data bits) virknes pārraides sākumu un beigām. Šāda metode ļauj sinhronizēt datu apmaiņu starp raidošo un saņemošo pusi un izlīdzināt datu apmaiņas ātrumu.
Lai konstatētu kļūdas virknes datu pārraidē, sūtāmo datu paketei pievieno papildus paritātes kontroles bitu (Parity bit). Pastāv vairāki paritātes bita izmantošanas veidi:
Seriālā porta apzīmēšanai izmanto saīsinājumu COM (COMunications - sakari). Pirmo seriālo portu sauc par COM1. Ja tie ir vairāki, tad attiecīgi COM2, COM3 un COM4.
Seriālie porti tiek konfigurēti automātiski. Kā standarta porti (COM1 un COM2), tā arī papildus (COM3 un COM4) ir piesaistīti šādi pārtraukumi (IRQ):
COM1, COM3: IRQ4 (šārēts)
COM2, COM4: IRQ3 (šārēts)
COM portiem ir šādas I/O adrešu vērtības:
COM1: 3F8h
COM2: 2F8h
COM3: 3E8h
COM4: 2E8h
Tā kā COM portiem pa pāriem ir vienādas IRQ vērtības, tad pie tiem abiem iekārtas gan var būt pieslēgtas, taču izmantot vienlaicīgi tās nevarēs.
Sistēmās, kuras izmanto Personal System/2 (PS/2) klaviatūras un peles pieslēgšanai, tās tiek pieslēgtas 6 kontaktu mazajām Deutsche Industrie Norm (DIN) pieslēgvietām datora aizmugurē. Ar PS/2 savietojamā pele strādā tāpat kā standarta pele, izņemot to, ka tai ir sava īpaša pieslēgumvieta, kā rezultātā atbrīvojas seriālais ports.
Peles draiveris izmanto IRQ12.
Dažkārt pārkonfigurējot aparatūru ir nepieciešams zināt klaviatūras pieslēgumvietas
Pin |
Signāls | I/O (ievads, izvads) | Nosaukums angliski |
1 | KBDATA | I/O | Keyboard data |
2 | NC | N/A | No connection |
3 | GND | N/A | Signal ground |
4 | FVcc | N/A | Fused supplay voltage |
5 | KBCLK | I/O | Keyboard clock |
6 | NC | N/A | No connection |
Shell | N/A | N/A | Chassis ground |
un peles pieslēgumvietas kontaktu nozīmi.
Pin |
Signāls | I/O (ievads, izvads) | Nosaukums angliski |
1 | MFDATA | I/O | Mouse data |
2 | NC | N/A | No connection |
3 | GND | N/A | Signal ground |
4 | FVcc | N/A | Fused supplay voltage |
5 | MFCLK | I/O | Mouse clock |
6 | NC | N/A | No connection |
VGA tipa monitora pieslēgumvieta videokartē ir 15 kontaktu D veida un atrodas datora aizmugures daļā. Video kartes instalēšana automātiski aizliedz iebūvētās video sistēmas izmantošanu.
Pin | Signāls | I/O (ievads, izvads) | Nosaukums angliski |
1 | RED | O | Red video |
2 | GREEN | O | Green video |
3 | BLUE | O | Blue video |
4 | NC | N/A | No connection |
5-8,10 | GND | N/A | Signal ground |
9 | DDC | N/A | Vcc |
11 | NC | N/A | No connection |
12 | DDC data out | O | Monitor detect data |
13 | HSYNC | O | Horizontal synchronization |
14 | VSYNC | O | Vertical synchronization |
15 | DDC clock out | O | Monitor detect clock |
Shell | N/A | N/A | Chassis ground |
Pirms USB perifērijas ierīču pieslēgšana saistījās ar dažnežādām
problēmām. Praktiski aiz visu personālo datoru korpusiem valda īsts vadu mudžeklis.
USB - Universial Serial Bus (universiālā virknes maģistrāle) ir jauns
pieslēgums, pie kura var pieslēgt visas perifērijas ierīces un tas var aizstāt
jebkuru citu personālā datora pieslēgumu (portu). Pie USB var pieslēgt visu: monitoru,
tastatūru, peli, modemu, kursorsviru, printeri, skaneri, videokameru. Ne pārāk dārgs komutators pieslēguma vietas novieto tur, kur tās ir nepieciešamas, bet pašas USB ierīces var saslēgt vienu pie otras. Lai to varētu izdarīt, ir jāpārliecinās, ka iekārtai ir vismaz divas USB pieslēgvietas. Vēl viena problēma ir ārējo iekārtu klāsts, kurām ir šīs USB pieslēguma iespējas. |
![]() |
USB caurlaidība ir 12 megabiti sekundē.
USB var atbrīvot arī no strāvas kabeļu mudžekļiem, taču jāņem vērā, USB pieslēgums var nodrošināt ar pietiekamu strāvas daudzumu tikai dažas ierīces.