Энциклопедия интерфейсов компьютера: руководство THG – THG.RU

“Папа” должен подходить к “маме”

Каждый компьютер, будь то настольная система или ноутбук, использует огромное число разъёмов, как внутри, так и снаружи. Можете ли вы назвать каждый из них и объяснить назначение? В книжках часто бывают слишком плохие описания, либо они недостаточно иллюстрированы. В результате читатели часто путаются и теряются.

В нашем полном руководстве мы постараемся решить эту проблему, разложив по полочкам все существующие интерфейсы. Мы оснастили статью большим количеством иллюстраций, которые наглядно расскажут о слотах, портах и интерфейсах вашего ПК, а также о всём спектре устройств, которые можно к ним подключить. Особенно наше руководство будет полезно новичкам, которые часто не знают предназначение того или иного интерфейса. А периферию подключать требуется уже сейчас.

Но есть одно утешение: почти каждый разъём очень трудно (или вообще невозможно) подключить неправильно. За редкими исключениями, вы не сможете подключить устройство “не туда”. Если такая возможность всё же есть, мы обязательно предупредим. К счастью, повреждения, связанные с неправильным подключением, сегодня встречаются уже не так часто, как раньше.

Мы разбили руководство на следующие части.

• Внешние интерфейсы для подключения периферии.
• Внутренние интерфейсы, расположенные в корпусе ПК.

Внешние интерфейсы для подключения периферии

USB

Разъёмы Universal Serial Bus (USB) предназначены для подключения к компьютеру таких внешних периферийных устройств, как мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, VoIP-телефон (Skype) или принтер. Теоретически, к одному host-контроллеру USB можно подключить до 127 устройств. Максимальная скорость передачи составляет 12 Мбит/с для стандарта USB 1.1 и 480 Мбит/с для Hi-Speed USB 2.0. Разъёмы стандартов USB 1.1 и Hi-Speed 2.0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи и наборе функций host-контроллера USB компьютера, да и самих USB-устройств. Более подробно о различиях можно прочитать в нашей статье. USB обеспечивает устройства питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания (если USB-интерфейс даёт необходимое питание, не больше 500 мА на 5 В).

Всего существует три типа USB-разъёмов.

• Разъём “тип A”: обычно присутствует у ПК.
• Разъём “тип B”: обычно находится на самом USB-устройстве (если кабель съёмный).
• Разъём мини-USB: обычно используется цифровыми видеокамерами, внешними жёсткими дисками и т.д.

USB “тип A” (слева) и USB “тип B” (справа).

Кабель расширения USB (должен быть не длиннее 5 м).

Разъёмы мини-USB обычно встречаются на цифровых камерах и внешних жёстких дисках.

Логотип USB всегда присутствует на разъёмах.

Кабель-двойник. Каждый USB-порт даёт 5 В/500 мА. Если нужно больше питания (скажем, для мобильного жёсткого диска), то данный кабель позволяет питаться и от второго USB-порта (500 + 500 = 1000 мА).

Оригинально: в данном случае USB всего лишь обеспечивает питание для зарядного устройства.

Адаптер USB/PS2.

IEEE-1394 / FireWire / i.Link

Кабель FireWire с 6-контактной вилкой на одном конце и 4-контактной на другом.

Под официальным названием IEEE-1394 скрывается последовательный интерфейс, повсеместно использующийся для цифровых видеокамер, внешних жёстких дисков и различных сетевых устройств. Его также называют FireWire (от Apple) и i.Link (от Sony). На данный момент 400-Мбит/с стандарт IEEE-1394 сменяется 800-Мбит/с IEEE-1394b (также известным как FireWire-800). Обычно устройства FireWire подключаются через 6-контактную вилку, которая обеспечивает питание. У 4-контактной вилки питание не подводится. Устройства FireWire-800, с другой стороны, используют 9-контактные кабели и разъёмы.

Эта карта FireWire обеспечивает два больших 6-контактных порта и один маленький 4-контактный.

6-контактный разъём с питанием.

4-контактный разъём без питания. Такой обычно используется на цифровых видеокамерах и ноутбуках.

“Тюльпан” (Cinch/RCA): композитный видео, аудио, HDTV

Цветовую кодировку можно только приветствовать: жёлтый для видео (FBAS), белый и красный “тюльпаны” для аналогового звука, а также три “тюльпана” (красный, синий, зелёный) для компонентного выхода HDTV

Разъёмы “тюльпан” используются в паре с коаксиальными кабелями для многих электронных сигналов. Обычно вилки “тюльпан” используют цветовое кодирование, которое приведено в следующей таблице.

Предупреждение. Можно перепутать цифровую вилку SPDIF с аналоговым композитным разъёмом видео, так что всегда читайте инструкцию, прежде чем подключать оборудование. Кроме того, и цветовая кодировка у SPDIF бывает совершенно разная. Наконец, можно перепутать красный “тюльпан” HDTV с правым звуковым каналом. Помните, что вилки HDTV всегда бывают в группах по три, то же самое можно сказать и про гнёзда.

Вилки “тюльпан” имеют разное цветовое кодирование в зависимости от типа сигнала.

Два типа SPDIF (цифровой звук): “тюльпан” слева и TOSLINK (оптоволокно) справа.

Оптический интерфейс TOSKLINK тоже используется для цифровых сигналов SPDIF.

Переходник с разъёма SCART на “тюльпаны” (композитный видео, 2x аудио и S-Video)

Словарик

• RCA = Radio Corporation of America
• SPDIF = Sony/Philips Digital Interfaces

PS/2

Два порта PS/2: один окрашенный, другой – нет.

Названные в честь “старушки” IBM PS/2 эти разъёмы сегодня широко используются в качестве стандартных интерфейсов для клавиатуры и мыши, но они постепенно уступают место USB. Сегодня распространена следующая схема цветового кодирования.

• Фиолетовый: клавиатура.
• Зелёный: мышь.

Кроме того, сегодня весьма часто можно встретить гнёзда PS/2 нейтрального цвета, как для мыши, так и для клавиатуры. Перепутать разъёмы для клавиатуры и мыши на материнской плате вполне возможно, но никакого вреда это не принесёт. Если вы так сделаете, то быстро обнаружите ошибку: не будет работать ни клавиатура, ни мышь. Многие ПК даже не загрузятся, если мышь и клавиатура подключены неправильно. Исправить ошибку очень просто: поменяйте местами вилки, и всё заработает!

Переходник USB/PS/2.

Интерфейс VGA для монитора

Порт VGA на графической карте.

ПК достаточно давно использует 15-контактный интерфейс Mini-D-Sub для подключения монитора (HD15). С помощью правильного переходника можно подключить такой монитор и к выходу DVI-I (DVI-integrated) графической карты. Интерфейс VGA передаёт сигналы красного, зелёного и синего цветов, а также информацию о горизонтальной (H-Sync) и вертикальной (V-Sync) синхронизациях.

Интерфейс VGA на кабеле монитора.

Новые графические карты обычно оснащаются двумя выходами DVI. Но с помощью переходника DVI-VGA можно легко изменить интерфейс (справа на иллюстрации).

Этот адаптер предоставляет информацию для интерфейса VGA.

Словарик

• VGA = Video Graphics Array

Интерфейс DVI для монитора

DVI является интерфейсом монитора, разработанным, главным образом, для цифровых сигналов. Чтобы не требовалось переводить цифровые сигналы графической карты в аналоговые, а затем выполнять обратное преобразование в дисплее.

Графическая карта с двумя портами DVI может работать одновременно с двумя (цифровыми) мониторами.

Поскольку переход с аналоговой на цифровую графику протекает медленно, разработчики графического оборудования позволяют использовать параллельно обе технологии. Кроме того, современные графические карты легко справятся с двумя мониторами.

Широко распространённый интерфейс DVI-I позволяет одновременно использовать как цифровое, так и аналоговое подключение.

Интерфейс DVI-D встречается весьма редко. Он позволяет только цифровое подключение (без возможности подсоединить аналоговый монитор).

В комплект со многими графическими картами входит переходник с интерфейса DVI-I на VGA, который позволяет подключать старые мониторы с 15-контактной вилкой D-Sub-VGA.

Полный список типов DVI (чаще всего используется интерфейс с аналоговым и цифровым подключениями DVI-I).

Словарик

• DVI = Digital Visual Interface

RJ45 для LAN и ISDN

Сетевые кабели RJ45 можно найти с различной длиной и расцветкой, например, в каталоге патч-кордов lan-art.ru.

В сетях чаще всего используются разъёмы для витой пары. На данный момент 100-Мбит/с Ethernet уступает место гигабитному Ethernet (он работает на скоростях до 1 Гбит/с). Но все они используют вилки RJ45. Кабели Ethernet можно разделить на два вида.

1. Классический патч-кабель, который используется для подключения компьютера к концентратору или коммутатору.
2. Кабель с перекрёстной обжимкой, который используется для соединения между собой двух компьютеров.

Сетевой порт на PCI-карте.

Современные карты используют светодиоды для отображения активности.

В Европе и Северной Америке устройства ISDN и сетевое оборудование используют тот же самый RJ45. Следует отметить, что вилки RJ45 разрешают “горячее подключение”, причем, если вы ошибётесь, ничего страшного не случится.

RJ11 для модемов

Кабель RJ11.

Интерфейсы RJ45 и RJ11 очень похожи друг на друга, но у RJ11 всего четыре контакта, а у RJ45 их восемь. В компьютерных системах RJ11 используется, главным образом, для подключения к модемам телефонной линии. Кроме того, существует множество переходников на RJ11, так как телефонные розетки в каждой стране могут быть собственного стандарта.

Порт RJ11 на ноутбуке.

Модемный интерфейс RJ11.

Переходники RJ11 позволяют подключать разные типы телефонных розеток. На иллюстрации розетка из Германии.

S-Video (Hosiden, Y/C)

Интерфейс S-Video.

4-контактная вилка Hosiden использует разные линии для яркости (Y, яркость и синхронизация данных) и цвета (C, цвет). Разделение сигналов яркости и цвета позволяет достичь лучшего качества картинки по сравнению с композитным интерфейсом видео (FBAS). Но в мире аналоговых подключений на первом месте по качеству находится всё же компонентный интерфейс HDTV, за которым следует S-Video. Только цифровые сигналы вроде DVI (TDMS) или HDMI (TDMS) обеспечивают более высокое качество картинки.

Порт S-Video на графической карте.

SCART

SCART является комбинированным интерфейсом, широко распространённым в Европе и Азии. Этот интерфейс сочетает сигналы S-Video, RGB и аналогового стерео. Компонентные режимы YpbPr и YcrCb не поддерживаются.

Порты SCART для телевизора и видеомагнитофона.

Этот переходник преобразует SCART в S-Video и аналоговое аудио (“тюльпаны”).

HDMI

Перед нами цифровой мультимедийный интерфейс для несжатых HDTV-сигналов с разрешением до 1920×1080 (или 1080i), со встроенным механизмом защиты авторских прав Digital Rights Management (DRM). Текущая технология использует вилки типа A с 19 контактами.

Пока мы не встречали потребительского оборудования, использующего 29-контактные вилки типа B, поддерживающие разрешение больше 1080i. Интерфейс HDMI использует ту же технологию сигналов TDMS, что и DVI-D. Это объясняет появление переходников HDMI-DVI. Кроме того, HDMI может обеспечить до 8 каналов звука с разрядностью 24 бита и частотой 192 кГц. Обратите внимание, что кабели HDMI не могут быть длиннее 15 метров.

Переходник HDMI/DVI.

Словарик

• HDMI = High Definition Multimedia Interface

Внутренние интерфейсы, расположенные в корпусе ПК

Serial ATA (SATA)

Четыре порта SATA на материнской плате.

SATA является последовательным интерфейсом для подключения накопителей (сегодня это, в основном, жёсткие диски) и призван заменить старый параллельный интерфейс ATA. Стандарт Serial ATA первого поколения сегодня используется очень широко и обеспечивает максимальную скорость передачи данных 150 Мбит/с. Максимальная длина кабеля составляет 1 метр. SATA использует подключение “точка-точка”, когда один конец кабеля SATA подсоединяется к материнской плате ПК, а второй – к жёсткому диску. Дополнительные устройства к этому кабелю не подключаются, в отличие от параллельного ATA, когда на каждый кабель можно “вешать” два привода. Так что накопители “master” и “slave” уходят в прошлое.

Многие SATA-кабели поставляются с колпачками, защищающими чувствительные контакты.

Питание SATA в разных форматах.

Так питаются жёсткие диски SATA.

Кабели поставляются в различных цветах.

Хотя SATA был разработан для использования внутри корпуса ПК, ряд продуктов предоставляют и внешние интерфейсы SATA.

Питание накопителям SATA может обеспечиваться двумя способами: через классическую вилку Molex…

…или с помощью специального кабеля питания.

ATA/133 (Parallel ATA, UltraDMA/133 или E-IDE)

Параллельная шина передаёт данные с жёстких дисков и оптических накопителей (CD и DVD) и обратно. Она известна как параллельная ATA (Parallel ATA) и сегодня уступает место последовательной ATA (Serial ATA). Последняя версия использует 40-контактный провод с 80 жилами (половина на “землю”). Каждый такой кабель позволяет подключать, максимум, два накопителя, когда один работает в режиме “master”, а второй – в “slave”. Обычно режим переключается с помощью небольшой перемычки на накопителе.

Ленточный шлейф IDE.

Подключение DVD-привода: красная полоска на шлейфе должна всегда находиться рядом с разъёмом питания.

Интерфейс ATA/133 для классического 3,5″ жёсткого диска (внизу) или 2,5″ версии (вверху).

Если вы желаете подключить 2,5″ накопитель для ноутбуков к обычному настольному ПК, то можно использовать такой же переходник.

Предупреждение: в большинстве случаев подключить интерфейс неправильно невозможно из-за выступа с одной стороны, но у старых кабелей он может отсутствовать. Поэтому следуйте следующему правилу: конец шлейфа, маркированный цветной полоской (чаще всего красной), всегда должен совпадать с контактом номер 1 на материнской плате, а также должен быть ближе к разъёму питания привода CD/DVD. Чтобы предотвратить неправильное подключение, у многих кабелей и разъёмов отсутствует одна контактная ножка или контактное отверстие в середине.

Один шлейф поддерживает подключение двух устройств: скажем, двух жёстких дисков или жёсткого диска в паре с DVD-приводом. Если к шлейфу подключены два устройства, то одно следует настроить как “master”, а второе – как “slave”. Для этого придётся воспользоваться перемычкой. Обычно она выставляется на ту или иную настройку. Если есть сомнения – обратитесь к документации (или сайту производителя накопителя).

Словарик

• ATA = Advanced Technology Attachment
• E-IDE = Enhanced Integrated Drive Electronics

AGP – Accelerated Graphics Port

AGP-слот с защёлкой для графической карты.

Большинство графических карт в пользовательских ПК используют интерфейс Accelerated Graphics Port (AGP). У самых старых систем для той же цели применяется интерфейс PCI. Впрочем, на замену обоим интерфейсам призван PCI Express (PCIe). Несмотря на название, PCI Express является последовательной шиной, а PCI (без суффикса Express) – параллельной. В общем, шины PCI и PCI Express не имеют ничего общего, помимо названия.

Графическая карта AGP (сверху) и графическая карта PCI Express (снизу).

Материнские платы для рабочих станций используют слот AGP Pro, который обеспечивает дополнительное питание для прожорливых карт OpenGL. Впрочем, в него можно устанавливать и обычные графические карты. Однако AGP Pro так и не получил широкое признание. Обычно прожорливые графические карты комплектуются дополнительным гнездом питания – для той же вилки Molex, к примеру.

Дополнительное питание для графической карты: 4- или 6-контактное гнездо.

Дополнительное питание для графической карты: гнедо Molex.

Стандарт AGP пережил несколько обновлений.

Если вы любите копаться в “железе”, то следует помнить о двух уровнях напряжения интерфейса. Стандарты AGP 1X и 2X работают на 3,3 В, в то время как AGP 4X и 8X требуют всего 1,5 В. Кроме того, существуют карты типа Universal AGP, которые подходят для разъёма любого типа. Чтобы предотвратить ошибочную установку карт, слоты AGP используют специальные выступы. А карты – прорези.

У верхней карты есть прорезь для AGP 3,3 В. В середине: универсальная карта с двумя вырезами (один для AGP 3,3 В, второй – для AGP 1,5 В). Снизу показана карта с вырезом справа для AGP 1,5 В.

PCI Express: последовательная шина

Слоты расширения материнской платы: PCI Express x16 линий (сверху) и 2 PCI Express x1 линия (снизу).

Два слота PCI Express для установки двух графических карт nVidia SLi. Между ними можно заметить маленький слот PCI Express x1.

PCI Express является последовательным интерфейсом, и его не следует путать с шинами PCI-X или PCI, которые используют параллельную передачу сигналов.

PCI Express (PCIe) является самым современным интерфейсом для графических карт. В то же время, он подходит и для установки других карт расширения, хотя на рынке пока их очень мало. PCIe x16 обеспечивает в два раза большую пропускную способность, чем AGP 8x. Но на практике это преимущество так себя и не проявило.

Графическая карта AGP (сверху) в сравнении с графической картой PCI Express (снизу).

Сверху вниз: PCI Express x16 (последовательный), два интерфейса параллельной PCI и PCI Express x1 (последовательный).

PCI и PCI-X: параллельные шины

PCI является стандартной шиной для подключения периферийных устройств. Среди них можно отметить сетевые карты, модемы, звуковые карты и платы захвата видео.

Среди материнских плат для широкого рынка больше всего распространена шина PCI стандарта 2.1, работающая на частоте 33 МГц и имеющая ширину 32 бита. Она обладает пропускной способностью до 133 Мбит/с. Производители так широко и не приняли шины PCI 2.3 с частотой до 66 МГц. Именно поэтому карт данного стандарта очень мало. Но некоторые материнские платы этот стандарт поддерживают.

Ещё одна разработка в мире параллельной шины PCI известна как PCI-X. Данные слоты чаще всего встречаются на материнских платах для серверов и рабочих станций, поскольку PCI-X обеспечивает более высокую пропускную способность для RAID-контроллеров или сетевых карт. К примеру, шина PCI-X 1.0 предлагает пропускную способность до 1 Гбит/с с частотой шины 133 МГц и разрядностью 64 бита.

Спецификация PCI 2.1 сегодня предусматривает напряжение питания 3,3 В. Левый вырез/выступ предотвращает установку старых 5-В карт, которые показаны на иллюстрации.

Карта с вырезом, а также PCI-слот с ключом.

RAID-контроллер для 64-битного слота PCI-X.

Классический 32-битный слот PCI сверху, а три 64-битных слота PCI-X снизу. Зелёный слот поддерживает ZCR (Zero Channel RAID).

Словарик

• PCI = Peripheral Component Interconnect

Разъёмы питания и стандарты ATX

В следующей таблице и на иллюстрациях приведены различные типы разъёмов питания.

Стандартный разъём питания.

Вилка ATX с 24 контактами (Extented ATX).

20-контактная вилка ATX для материнской платы.

20-контактный кабель ATX.

6-контактный разъём EPS.

Пришёл и ушёл: разъём питания дисковода.

20/24-контактный разъём (ATX и EATX)

Не делайте этого. 4-контактный расширитель с 20 до 24 контактов вилки ATX нельзя использовать для 12-В дополнительного разъёма AUX (впрочем, он находится слишком далеко). 4-контакный расширитель предназначен для порта Extended ATX и не используется на 20-контактных материнских платах ATX.

Вот как нужно: отдельная 4-контактная вилка вставляется в 12-В порт AUX. Её легко распознать: два золотистых и два чёрных кабеля.

Многие материнские платы требуют подключения дополнительного питания.