Шины расширения: слоты и порты
Шина-шина опа, шина-шина най…
В предыдущих главах мы познакомились с различными внутренними и внешними компонентами компьютера. Теперь рассмотрим то, с помощью чего все эти компоненты соединяются: шины расширения, шлейфы и порты.
Современный компьютер поражает воображение не только широким выбором своих возможностей (об этом мы уже писали неоднократно), но и многообразием различных проводочков, проводов и проводищ (да простят нам редакторы такое нелитературное слово), которыми напичкан системный блок. Да и снаружи современный компьютер постепенно начинает напоминать осьминога, протягивая свои щупальца-провода к множеству внешних устройств. Давайте попытаемся разобраться во всем этом «великолепии».
Самое главное достоинство устройства современных компьютеров, помогающее не запутаться в многочисленных соединениях, состоит в том, что ни один компьютерный провод нельзя присоединить к разъему, для которого он не предназначен (кроме клавиатуры и мыши).
Примечание
Это называется «защита от дурака». Согласитесь, трудно придумать более точное название.
Чтобы лучше понять назначение различных соединений, совершим путешествие внутрь системного блока.
Шины расширения, представленные слотами и разъемами на материнской плате
Шины расширения представлены различными разъемами (слотами) на материнской плате, к которым подключаются внутренние устройства, а также портами, к которым подсоединяются внешние устройства. Универсальность шин расширения сыграла не последнюю роль в росте популярности компьютеров. Например, в стандартный разъем шины PCI можно подключить большинство внутренних периферийных устройств компьютера, а клавиатуры или мыши совершенно любых производителей подсоединяются соответственно к стандартным портам для клавиатуры и мыши.
Шины расширения с помощью северного и южного мостов чипсета осуществляют связь компонентов компьютера с процессором. Процессор «общается» с периферийными устройствами с помощью специальных программ, называемых драйверами. Как правило, драйвер устройства при покупке прилагается к самому устройству, что называется, «совершенно бесплатно». Для некоторых устройств (клавиатуры, накопителей на жестких и гибких магнитных дисках, памяти и чипсета) драйверы уже хранятся (еще говорят «зашиты») в BIOS материнской платы.
Рассмотрим шины расширения, которые могут вам встретиться.
Шина стандарта ISA (-ndustry Standard Architecture – стандартная промышленная архитектура) на сегодняшний день является устаревшей. Вы можете встретить ее только на старых материнских платах (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Вот эти длинные черные и есть слоты шины ISA
Да и устройств, подсоединяемых к компьютеру с помощью шины ISA, наверное, почти не осталось, хотя раньше их было очень много. Данная шина работает с частотой 7 МГц и является 16-разрядной. В наши дни о такой производительности говорить просто несерьезно.
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect – соединение периферийных компонентов) пришла на смену устаревшей ISA. Она является 32-разрядной и работает с частотой 33 МГц. Все современные материнские платы обязательно оснащены несколькими слотами PCI (рис. 10.2).
Рис. 10.2. Стройные ряды слотов PCI
Еще несколько лет назад материнские платы имели как разъемы PCI, так и ISA, но чуть позже шина PCI стала основным стандартом расширения. Практически все внутренние комплектующие (например, звуковые, сетевые платы, модемы, ТВ-тюнеры) подключаются именно к шине PCI.
Когда-то видеокарты, как и прочие комплектующие, подключались к шинам ISA и PCI. Однако с течением времени графические требования программ (особенно игр) стали таковы, что мощности видеокарты и скорости шины PCI стало недостаточно. Специально для новых, более мощных видеокарт была создана продвинутая шина PCI, которую назвали AGP (Accelerated Graphic Port – ускоренный графический порт) (рис. 10.3).
Рис. 10.3. Слот AGP
Шина AGP имеет гораздо большую скорость, чем PCI, и напрямую связана с процессором через северный мост чипсета. К слоту AGP подключают исключительно современные видеокарты. Шина AGP на материнской плате расположена недалеко от шин PCI.
Как мы уже отмечали, новый формат шины PCI-E постепенно вытесняет слоты AGP и PCI. Производители видеокарт практически полностью переориентировались на выпуск плат для слота PCI-E 16x, а для слота PCI-E 1x уже вовсю производят модемы, ТВ-тюнеры, звуковые и сетевые карты, контроллеры и другие устройства. Кстати, слот PCI-E 1x достаточно короткий (рис. 10.4), так что в скором времени, наверное, можно ожидать, что материнские платы станут миниатюрнее (до сих пор почти половина площади материнской платы занята различными слотами расширения).
Рис. 10.4. Слоты PCI-E
Не все внутренние устройства крепятся непосредственно на материнскую плату (в слоты шин расширения), многие соединяются с ней при помощи различных кабелей. В главе 4 мы уже разговаривали об интерфейсе ATA, применяемом для подключения различных устройств (жестких дисков, приводов компакт-дисков, накопителей Zip и LS-120 (240)). Современные материнские платы снабжены двумя разъемами ATA, которые предназначены для подключения устройств IDE (имеющих встроенные контроллеры) (рис. 10.5).
Рис. 10.5. Слоты для подключения IDE-устройств
К каждому слоту с помощью 40-контактного ATA-шлейфа (рис. 10.6) можно подключить два устройства.
Рис. 10.6. Шлейф ATA
Таким образом, интерфейс ATA «разрешает» подключение к компьютеру до четырех IDE-устройств. Следует иметь в виду, что к IDE-устройствам, помимо шины ATA, нужно подключить провода питания (они идут от блока питания корпуса). Их разъемы невозможно присоединить неправильно (хотя если очень постараться…).
Разъемы SATA и SATA II внешне одинаковые (рис. 10.7). К ним подключаются жесткие диски и некоторые оптические приводы (в настоящее время большинство последних еще подключаются к разъемам IDE).
Рис. 10.7. Разъемы SATA II
К одному разъему SATA можно подключить только одно устройство.
Одно из преимуществ шины SATA, кроме описанных ранее, – узкий (не более 1 см) шлейф, связывающий разъем и накопитель. А это значит, что в корпусе системного блока лучше циркулирует воздух (то есть охлаждение более качественное). Да и выглядят такие шлейфы более эстетично (их можно аккуратно закрепить стяжками или резинками).
Шины расширения, представленные внешними портами
Перейдем к проводам, соединяющим системный блок с периферийными (то есть внешними) устройствами. Они не менее многообразны и также имеют «защиту от дурака». К системному блоку внешние устройства подключаются с помощью специальных разъемов, называемых портами. Большинство портов расположено в задней части системного блока.
Разные устройства подсоединяются к различным портам (причем иногда можно выбрать, куда лучше подключить то или иное устройство). Для разнообразия знакомство с наиболее распространенными на сегодняшний день портами осуществим в форме хит-парада. Начнем с последнего места.
Через AT/MIDI-порт раньше подключалась клавиатура. В настоящее время он используется в основном для подключения MIDI-клавиатур или синтезаторов. В наши дни все сложнее становится найти компьютер, оснащенный таким портом. Вот и мы не нашли. А посему переходим к следующему месту нашего хит-парада.
Через последовательный порт (он же COM-порт, он же SERIAL-port) данные в каждый момент времени передаются только в одном направлении. Сами понимаете, что при такой работе о большой скорости обмена информацией речь не идет. Предел для COM-портов – 115 Кбит/с. Чаще всего к этому порту подключается обычный модем или мышь. Кроме того, COM-порт используется для подключения различного специализированного оборудования (например, кассового аппарата).
Материнские платы обычно имеют два последовательных порта, которые обозначают либо COM1 и COM2, либо SERIAL 1 и SERIAL 2 (рис. 10.8). Однако сегодня устройства, использующие данный интерфейс, встречаются нечасто, поэтому все больше материнских плат оборудуются одним портом COM.
Рис. 10.8. Последовательные порты
Этот порт также является «старожилом» и занимает примерно ту же строку, что и последовательный. Параллельный (LPT) порт передает сигнал в двух направлениях по параллельным (что и так ясно из названия) линиям. Данные порты появились одними из первых и сохранились до сих пор (честь им и хвала за это). Скорость передачи данных через параллельный порт колеблется от 800 Кбит/с до 16 Мбит/с (достаточно средние значения скорости). Чаще всего этот порт используется для подключения принтеров, но также может применяться для связи двух компьютеров между собой. Обычно такие порты на материнской плате обозначаются либо LPT, либо PARALLEL (рис. 10.9).
Рис. 10.9. LPT-порт (сверху) и соединительный разъем к нему (снизу)
Переходим ко второй строке нашего хит-парада.
PS/2 – это еще один представитель семейства параллельных портов. Он используется для подключения клавиатуры и мыши, то есть вытеснил с этого поприща порты AT/MIDI, отправив их на последнее место нашего хит-парада. На материнской плате вы легко найдете два разъема PS/2 (рис. 10.10).
Рис. 10.10. Порты PS/2
Как правило, порт для мыши зеленого цвета, а для клавиатуры – фиолетового. Необходимо помнить, что подключать устройства к PS/2-портам нельзя при включенном питании, – контроллер устройства может перегореть.
А мы переходим к первому месту нашего хит-парада!
USB (Universal Serial Bus – универсальный последовательный порт) является абсолютным лидером. В наши дни без этих портов не может обойтись ни один уважающий себя компьютер. Практически любые устройства, подключаемые к другим портам, имеют юсбишные (словечко такое, разговорное) аналоги (рис. 10.11).
Рис. 10.11. USB-разъем
Растущая популярность USB-устройств привела к появлению в 2000 году аналогичного, но более быстрого порта. Старый, во избежание путаницы, назвали USB 1.1, а новый – USB 2.0. Внешне они не различаются, разница только в скорости.
Причина широкой популярности USB-портов заключается в их нескольких очевидных преимуществах по сравнению с предшественниками.
• Поддержка технологии Plug and Play. Благодаря этой технологии компьютер самостоятельно находит драйвер только что подключенного устройства, обращаясь к пользователю только при крайних затруднениях.
• Возможность «горячего» подключения. Помните, мы говорили, что любое устройство нужно подключать к компьютеру только в выключенном состоянии того и другого. Так вот, для USB-устройств можете игнорировать наши умные советы.
• Высокая скорость обмена информацией. Естественно, все в этом мире относительно, особенно понятие «высокая скорость». Порт USB 1.1 передавал данные со скоростью 12 Мбит/с, а USB 2.0 – уже 480 Мбит/c!
• Поддержка гирляндных соединений. На один порт USB вы сможете подключить несколько устройств, используя, например, концентратор USB. Или приобрести, скажем, USB-клавиатуру с собственными USB-разъемами. Можно подключить клавиатуру к компьютеру, а прочие USB-устройства – к клавиатуре.
• Обеспечение устройства электропитанием. Порт USB одновременно обеспечивает подключенное устройство электропитанием.
В последнее время все большую популярность приобретают разработанный компанией Apple интерфейс IEEE 1394 (рис. 10.12), известный обычным пользователям как FireWire (что в буквальном переводе с английского означает «огненный провод»). Шина FireWire способна передавать информацию со скоростью 400 Мбит/с, поэтому через порты FireWire к компьютеру обычно подсоединяют различные видеоустройства. Посредством этих портов вы также можете подключить два или несколько компьютеров друг к другу, образовав самую настоящую компьютерную сеть с высокой скоростью обмена данными.
Рис. 10.12. FireWire-разъемы
Как и USB, шина FireWire поддерживает гирляндное и «горячее» подключения, а также технологию Plug and Play.
Заканчивая разговор о портах компьютера, нужно отметить, что часто тот или иной разъем, так необходимый вам для подключения какого-либо устройства, оказывается занят уже подключенным (и не менее нужным) устройством. В некоторых случаях необходимого порта может вообще не оказаться. Не отчаивайтесь: часто можно найти переходник, позволяющий превратить один из незанятых (или существующих) портов в нужный. Стоят такие переходники недорого (примерно $2).
Существуют даже устройства, объединяющие в себе все необходимые порты. Они представляют собой коробочку, на которой расположены различные разъемы (COM, LPT, PS/2), а также «хвостик», подключаемый к разъему USB компьютера. Таким образом, один только USB-порт может «подарить» вам весь набор остальных портов. Особенно это актуально для ноутбуков.
При выборе соединительных проводов любого типа советуем придерживаться следующих рекомендаций.
• Если вы покупаете провод отдельно (то есть он не идет в комплекте с устройством), советуем брать подлиннее. Лишний метр провода вас не побеспокоит, а возможностей расположения устройств на столе резко прибавится. Правда, еще учитывайте и другой фактор: чем длиннее провод, тем больше падение напряжения в нем (то есть потеря полезного сигнала) и выше помехи. Например, некоторые принтеры, подключенные к USB пятиметровым кабелем, могут просто отказаться работать.
• Хорошенько запомните количество портов каждого типа, имеющихся на вашем компьютере. Стоит также помнить, какие из них уже заняты, чтобы не бегать потом в поисках переходников, если в какой-то момент определенных портов вам станет недоставать.
• При покупке выбирайте устройства, которые подключаются к более быстрому порту (обычно это USB).
Сетевая карта
Сетевая карта (сетевой адаптер) предназначена для обмена информацией между компьютерами, объединенными в локальную сеть. Сетевые адаптеры различаются между собой по типу поддерживаемой сети (проводные или беспроводные) и по скорости работы. Сетевые карты могут быть внутренними и внешними (рис. 10.13).
Рис. 10.13. Различные сетевые адаптеры
Технология обмена данными в сетях на физическом уровне, используемая в настоящее время, называется Ethernet. Именно так может называться разъем, расположенный на материнской или сетевой плате, к которому подключается сетевой кабель. Этот разъем похож на телефонный, только шире и содержит 8 контактов.
Чтобы спокойно играть по сети в игры, необходимо, чтобы и сама сетевая карта, и соединительная среда (радиоканалы либо провода: коаксиальный, витая пара или оптоволокно) поддерживали высокую скорость передачи данных (100–1000 Мбит/с).
Большинство современных материнских плат оборудованы интегрированной сетевой картой со скоростью 100 или 1000 Мбит/с.
USB-контроллер (плата дополнительных портов)
Если вы подсоединили к вашему компьютеру столько дополнительных устройств, что все порты оказались заняты, вам просто необходимо приобрести USB-контроллер (плату дополнительных портов). Он подключается к разъему PCI или PCI-E и предназначен для увеличения количества портов компьютера (рис. 10.14).
Рис. 10.14. USB-контроллер
Беспроводные технологии
В последнее время все большую популярность приобретают беспроводные интерфейсы, позволяющие осуществлять связь устройств друг с другом без использования проводов. Например, с помощью инфракрасного порта на телевизоре можно включать/выключать его, переключать каналы либо настраивать с помощью дистанционного пульта. Используя инфракрасный интерфейс (IrDa), вы можете загружать картинки или мелодии на мобильный телефон, а также осуществлять связь портативных устройств с компьютером. Данная технология имеет некоторые неудобства: низкая скорость передачи данных, инфракрасный приемник и источник сигнала должны располагаться недалеко друг от друга и в пределах прямой видимости.
Большой популярностью также пользуется беспроводная радиотехнология Bluetooth, с помощью которой осуществляется связь между компьютерами и между мобильными устройствами. Расстояние между компонентами Bluetooth-устройства: приемником и источником, работающими в диапазоне радиочастот 2,4 ГГц, может колебаться от 10 до 30 метров. Это позволяет на основе данной технологии создать небольшую локальную сеть. Стоит устройствам Bluetooth оказаться в сфере досягаемости, они автоматически «узнают» друг друга и готовы к работе. На Западе большой популярностью пользуются кафе, в которых посетитель может бесплатно выйти в Интернет с помощью технологии Bluetooth. Главное, чтобы у вас было устройство (ноутбук, КПК, телефон, смартфон), оснащенное данным интерфейсом.
Wi-Fi (произносится «вай-фай», от англ. Wireless Fidelity) – это сравнительно новая технология, позволяющая соединять компьютеры в сеть без использования проводов. Преимущество очевидно: вы получаете свободу перемещения вместе с компьютером или ноутбуком, оставаясь при этом в сети. Также применение Wi-Fi позволяет создать компьютерную сеть там, где прокладка кабелей невозможна.
Например, вы хотите создать сеть с соседями по дому, чтобы вместе играть или обмениваться фильмами и музыкой. Казалось бы, все просто: нужно протянуть сетевой кабель из квартиры в квартиру. А если это невозможно? А если этот кабель срежут хулиганы? А если жилищные службы не позволят вам провести кабель? С сетевыми картами Wi-Fi про все эти «если» можно забыть. Можете хоть весь дом объединить в сеть, главное, чтобы компьютеры находились в радиусе действия сети Wi-Fi (100–400 метров).
Что еще можно придумать? Допустим, у вашего соседа есть спутниковый Интернет. Вы тоже давно о таком мечтаете, но не можете себе позволить. Договоритесь с соседом, настройте сеть Wi-Fi друг с другом и пользуйтесь его «тарелкой» на здоровье. Расходы за трафик пополам.
Вы можете войти в любую сеть Wi-Fi в любом уголке мира (там, где она действует). Единственное, что вам понадобится, – это код доступа в эту сеть. Если вас хотят видеть в этой сети, вам его скажут.
Устройства Wi-Fi встречаются как внутренние, так и внешние. Они похожи на обычные сетевые карты, у которых вместо сетевого кабеля торчит небольшая антенна. Скорость доступа по сетям Wi-Fi достигает 108 Мбит/с.
WiMAX – это еще одна технология для реализации беспроводных сетей. WiMAX имеет ряд преимуществ перед Wi-Fi, а именно:
• более широкий радиус действия;
• стабильную работу в «теневом» пространстве, то есть в условиях отраженного радиосигнала, вне прямой видимости (иными словами, как раз в условиях плотной городской застройки);
• высокий уровень шифрования данных – вы можете не переживать, что вашу информацию перехватят злоумышленники;
• возможность использования для построения не только компьютерных, но и телефонных сетей, что очень актуально для организаций с ограниченным количеством абонентских линий.
Более подробно о сетях Wi-Fi и WiMAX мы рассказывать не будем: если вас интересуют эти технологии, поищите ответ в Интернете или проконсультируйтесь у специалистов. Мы вам просто рассказали, что это такое и как можно использовать.