что такое интерфейс подключения
Порты,интерфейсы
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 USB
Разъёмы U niversal S erial B us (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. 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.
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.
Самый быстрый интерфейс: Ethernet, Wi-Fi, SATA, PCI Express, Thunderbolt, USB
Содержание
Содержание
Объёмы передаваемых данных непрерывно увеличиваются. В профессиональных приложениях это связано с развитием алгоритмов Big Data. Дома диагональ наших экранов растёт, а вместе с ней и качество фильмов. С недельного отпуска можно легко привезти четверть терабайта фотографий и видео. Всё нужно разместить, да ещё и периодически перекинуть бэкап. Здесь уже важно не только количество места, но и скорость работы с ним.
Речь пойдёт об интерфейсах передачи различных файлов между устройствами, которые можно встретить на работе и дома:
Данные с одного устройства на другое можно передать двумя способами: по сети (проводной или беспроводной) и посредством переноса на носителях информации.
Старый добрый Ethernet
За последнюю декаду большинство домашних роутеров получило поддержку Gigabit Ethernet (GigE). Моделей со скоростью 100 Мбит/с (100BASE-T) уже не хватит для подключения к быстрому тарифу интернет-провайдера. Тем более, разница с гигабитной сетью заметна при работе с сетевым хранилищем. Жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. демонстрируют средние скорости чтения/записи 140/130 МБ/с. Производительность сетевого интерфейса здесь будет узким местом и лучше, если оно будет на уровне теоретического максимума GigEу125 МБ/с.
В перспективе распространение технологии 10GigE в массовых домашних маршрутизаторах, которая пока встречается редко.
Нет проводов — есть Wi-Fi
В повседневных задачах, когда некритичны задержки из-за помех, беспроводная сеть успешно заменяет проводную. Стандарты активно развиваются: появившийся Wi-Fi 5 (802.11 ac) значительно поднял планку пропускной способности радиоканала, но нужно обязательно учитывать, что на практике скорость беспроводного соединения существенно ниже теоретической. Результаты измерений, предоставляемые производителями сетевого оборудования, также сложно повторить, поскольку получены они были в условиях, приближенных к идеальным. Усредненная по нескольким экспериментам производительность Wi-Fi 5 — 1,3 Гбит/с. Дальнейший этап развития — Wi-Fi 6, увеличивающая это значение до 4,8 Гбит/с.
Что может SATA?
Интерфейс SATA в первую очередь ассоциируется со стационарными жёсткими дисками в компьютерах: магнитными (HDD) и твердотельными накопителями (SSD). Актуальные ревизии SATA II и SATA III имеют теоретические максимумы в 3 и 6 Гбит/с соответственно. Для HDD необходимости в такой полосе нет, поскольку лучшие представители с 7200 rpm способны выдать чуть более 210 МБ/с, а диски с 5400 rpm — 160 МБ/с.
В свою очередь технологии SSD бурно развивались и в итоге скорости упёрлись в потолок SATA. Так, для имеющего множество опубликованных тестов Samsung 860 Evo, заявлены скорости чтения/записи 550/520 МБ/с.
Разработчики интерфейса не стали развивать его в первоначальном виде. Вместо этого был взят курс на стандартизацию подключения SSD-дисков к шине PCI-Express (PCIe).
Эволюция USB
Ещё в 2000-х, с развитием технологий flash-памяти, стандарт USB стал основным не только для периферийных устройств, но и для носителей информации. Несколько лет скорость передачи 480 Мбит/с, определяемая как предельная в спецификации USB 2.0, была достаточной для работы с самыми быстрыми флэш-накопителями. Но благодаря росту потребности в SSD-дисках и характерных им скоростей, USB перешёл в следующую итерацию — USB 3.0. Эта спецификация декларировала более чем десятикратный рост пропускной способности — 5 Гбит/с.
Далее спецификация USB 3.0 была переименована в USB 3.1 Gen1 и появилась вторая — USB 3.1 Gen2, поднявшая планку до 10 Гбит/с и включившая в себя кодировку с меньшими ресурсозатратами. Соответствующие им порты на устройствах, например, ноутбуках, маркируются как SuperSpeed (SS) и SuperSpeed+ (SS+).
Во второй половине 2010-х вышла последняя на данный момент спецификация USB 3.2 в трёх вариантах:
Здесь часто возникает путаница, поддерживаемая «вольным подходом» производителей к обозначению продукции. По сути обозначение USB 3.0 не актуально с момента выхода USB 3.1. Теперь же, согласно рекомендациям организации USB-IF, правильно указывать только спецификацию USB 3.2 и её идентификатор поколения Gen. Но повсеместно используются маркировки “USB 3.0” и “USB 3.1”, при этом имеется в виду одно и то же. Поэтому иногда проще ориентироваться на обозначение SuperSpeed. Вектор развития стандарта на ближайшее будущее определён в спецификации USB4, опубликованной в прошлом году. В частности, будет единый порт Type-C, скорость до 40 Гбит/с и обратная совместимость вплоть до USB 2.0.
USB позволяет сделать портативным любой SATA-накопитель. Для этого применяются переходники и боксы.
Обычно у них на выходе SS USB, но при выборе обязательно посмотрите бенчмарки этих устройств, чтобы они не порезали скорость диска. Подобные переходники есть внутри любого внешнего диска, чаще всего распаяны на плате. Например, один из лидер ов рынка — Samsung SSD T5 перекачивает данные между интерфейсами посредством моста mSATA — SS+ USB. Он обеспечивает скорость до 540 МБ/с, что равносильно прямому подключению быстрейших SATA SSD.
Новое применение PCI-Express
Когда технологии твердотельных накопителей шагнули вперёд настолько, что перестали умещаться в полосу пропускания интерфейса SATA III, пришло время обратиться к более скоростной компьютерной шине. Долго искать не пришлось — по соседству с SATA на материнских платах давно были порты PCIe. В основном они использовались для подключения видеокарт и различных плат расширения, и разработчики адаптировали SSD для работы по каналу PCIe. А один канал PCIe 3.0 обладает пропускной способностью 6.4 Гбит/с, четыре канала — 25.6 Гбит/с. В четвёртой версии протокола эти показатели удвоены.
Для SSD, работающих с PCIe, была разработана спецификация NVM Express (NVMe). NVMe SSD выпускаются в нескольких специальных форм-факторах (M2, U2), а также в виде плат расширения PCIe.
Они используют две или четыре линии интерфейса. За счёт этого скорость дисков NVMe Gen 3.0 ограничена сверху на уровне 3.5/3.3 ГБ/с, а NVMe Gen 4.0 — 5.0/4.4 ГБ/с. Посмотрите примеры тестов и сравнение накопителей разного типа, например, здесь. Показатели впечатляют даже по сравнению с лучшими SATA SSD. А HDD вообще покинули здание.
При выборе нужно учитывать форм-фактор диска, разъём для установки и количество доступных линий PCIe для данного разъёма.
Прорывной Thunderbolt
Интерфейс, согласно данным разработчика Intel, объединяет в один последовательный сигнал PCI Express и DisplayPort. Он предоставляет широкие полосы пропускания: 10, 20 и 40 Гбит/с. Thunderbolt стал главной новинкой в своём классе в минувшем десятилетии и имеет перспективы стать обязательным для поддержки на всех новых устройствах. На макбуках и других топовых ноутбуках такая поддержка есть уже несколько лет.
Новой вехой в развитии передачи данных стало и решение использовать Thunderbolt 3 в качестве порта USB Type-C. Этот разъём обладает рядом важных преимуществ, в том числе симметричность и поддержка нескольких скоростных протоколов. Развитие поддержки этих протоколов различными устройствами подразумевает снижение количества используемых кабелей и адаптеров.
Thunderbolt 3 позволяет использовать более быстрые диски PCIe с подключением к устройству через USB Type-C. Например, для Samsung X5 Portable заявлена скорость до 2800 МБ/с. Такие характеристики достижимы благодаря тому, что задействуются четыре канала PCIe 3.0 и интегрированный мост, коммутирующий их с Thunderbolt 3.
Важный момент при использовании Thunderbolt 3 — количество поддерживаемых каналов PCIe в устройстве. В некоторых ноутбуках она ограничивается двумя, что автоматически нивелирует скорость передачи данных по интерфейсу до уровня Thunderbolt 2 (20 Гбит/с).
Thunderbolt позволяет сделать внешними накопители NVMe SSD по аналогии с подключением по USB SATA-дисков. В такой конфигурации также будет критичным производительность моста Thunderbolt — NVMe.
Первый на финише
В абсолютном исчислении среди рассматриваемых интерфейсов самый быстрый — PCI Express, что не удивительно, ведь он изначально создан для работы с гораздо более скоростными устройствами. Для задач, требующих минимальное время на файловые операции — NVMe SSD обязателен к применению, а на вашем декстопе или ноутбуке должен быть подходящий разъём.
С точки зрения мобильности, самый перспективный интерфейс — Thunderbolt 3. Базирующийся на PCIe и наследующий его скоростные данные, Thunderbolt имеет все шансы стать массовым универсальным стандартом. Поэтому выбирая новое устройство, обратите внимание на наличие порта USB-C со значком молнии.
Интерфейсы подключения — разновидности и применение
Поскольку микроэлектроника сейчас применяется практически повсеместно, а развитие её происходит большими темпами, возникла ситуация, когда одновременно используется множество стандартов и интерфейсов передачи данных. Наряду с более современными интерфейсами, такими как RS-485, в ходу и довольно старые, например, RS-232. Рассмотрим особенности, достоинства и недостатки нескольких наиболее популярных из них.
RS-232
RS-232 (Recommended Standard) до сих пор ещё используется во множестве устройств компьютерной и цифровой техники, но современное оборудование обычно выпускается с поддержкой более новых интерфейсов, поскольку RS-232 не всегда уже отвечает нынешним требованиям. Максимальная скорость передачи данных составляет всего 115 кбит/с, а дальность — 15 метров. На практике эти величины часто составляют ещё меньшие значения. Передача данных полностью дуплексная, осуществляется путём сравнения номинала напряжения в кабеле с потенциалом земли. Тип соединения: точка-точка. Главное достоинство RS-232 заключается в его простоте и низкой стоимости.
RS-422
RS-422 может использоваться для организации линий связи на расстояния до 1200 метров (иногда даже больше). Этот полностью дуплексный интерфейс чаще всего применяется для соединения двух устройств на большие расстояния, поскольку в сетях на его основе передатчиком может быть только одно устройство. К каждому передатчику может подключаться до 10 приёмников. Максимальная скорость передачи данных достигает 10 Мбит/с. В качестве проводника обычно используется витая пара, передача информации осуществляется дифференциальным способом, т.е. при помощи измерения разности потенциалов между проводами витой пары. Это обеспечивает довольно высокую защищённость против внешних помех и независимость от потенциала земли.
RS-485
RS-485 очень похож по своим характеристиками на RS-422 однако получил намного большее распространение во всех видах электротехники благодаря тому, что на его основе возможно построение сетей в которых все устройства могут не только принимать сигнал, но и передавать его. Это достигается за счёт того, что RS-485 — полудуплексный интерфейс и устройства не кофликтуют между собой. Он также отличается высокой максимальной скоростью передачи данных — 10 Мбит/с — и дальностью линии связи — до 1200 м. В сети может находиться 32 устройства со стандартными показателями сопротивления. Если используется оборудование с меньшим сопротивлением, возможно объединение в одну сеть до 256 абонентов.
Интерфейс CAN — полудуплексный интерфейс с максимальной скоростью передачи данных 1 Мбит/с. Так же как и в RS-485 и RS-422, для передачи сигнала используется дифференциальная пара. CAN отличается очень высокой помехоустойчивостью канала и многоуровневой проверкой на ошибки, благодаря чему вероятность возникновения их почти равна нулю. Используется для организации сетей, где в первую очередь требуется надёжность связи. Так же как и в RS-485, в CAN может быть несколько передатчиков. Интерфейс USB отличается очень высокой скоростью передачи данных, особенно в последних версиях (USB 2.0 — 480 Мбит/с, USB 3.0 — 4,8 Гбит/с). Но слишком маленькая дальность действия ограничивает его повсеместное применение (порядка 5 метров). При использовании USB можно создать сеть типа: точка-точка.
Также применяются и другие типы интерфейсов. Нельзя однозначно сказать, какой именно интерфейс является лучшим. В каждой ситуации наиболее целесообразным может быть использование разных типов подключения.
А теперь расмотрим внутрение компьютерных интерфейсы для передачи данных.
Как ноутбуки, так и стационарные компьютеры оснащены огромным количеством разъемов. Разобраться в них новичку не всегда легко. Прилагающиеся руководства, как правило, не содержат полную информацию о предназначении всех слотов. Мы предлагаем вам обширную статью с наглядными иллюстрациями, чтобы раз и навсегда разобраться с проблемой разъемов.
Справедливости ради хочется заметить, что подключить устройство в неправильный разъем очень сложно. Все они разные не только по назначению, но и по форме, поэтому ошибочное подключение периферии практически исключено. Подключать устройство наугад все же не стоит. У каждого пользователя ПК должны быть хотя бы элементарные знания о разъемах в его компьютере.
Все интерфейсы по своему расположению делятся на два типа:
Обратим внимание на внутренние интерфейсы, которые находятся непосредственно в корпусе ПК.
Внутренние интерфейсы
1. SATA
Это усовершенствованная версия устаревшего ATA. С помощью SATA подключают к материнской плате накопители, например, жесткий диск. Как правило, это внутренний интерфейс, но иногда его выводят наружу. 
2. ATA/133 (Parallel ATA, UltraDMA/133 или E-IDE).
Это параллельная шина. Она нужна для передачи сигнала с/на жесткий и съемный диски. В проводе насчитывается сорок контактов. С помощью него можно подключать до двух накопителей одновременно, работающих в режимах “slave” и “master”. У кабеля с одной стороны есть небольшой выступ, благодаря чему подключить его «не так» просто невозможно. Однако у старых проводов такого выступа может не быть, поэтому, чтобы не ошибиться, запомните правило. Цветная полоска, нанесенная с одной стороны провода, должна совпадать с контактом №1 на материнской плате.
3. AGP.
Специальная шина, с помощью которой подключают видеокарту. AGP считается устаревшей версией, на смену которой вышла PCIe. Тем не менее, этот интерфейс достаточно распространен, так как под него было выпущено огромное количество платформ. У интерфейса есть несколько версий, последняя из которых – AGP 8x – имеет пропускную способность в 2,1 Гбайт/с.
4. PCI и PCI-x.
Стандартные параллельные шины, с помощью которых подключаются сетевые и звуковые карты, модемы, платы захвата видео. Наибольшим спросом среди пользователей пользуется шина PCI 2.1 с пропускной способностью до 133 Мбит/с. У PCI-X эта способность намного выше, поэтому ее используют на материнских платах рабочих станций и серверов.
5. PCIe.
С шинами, описанными в пятом пункте, ее связывает только похожее название. Это не параллельный, а последовательный интерфейс. С помощью него можно подключить графические и другие виды карт. PCIe обеспечивает пропускную способность в два раза выше, чем AGP. Это самая последняя среди шин для графических карт.
6. Разъемы питания для AMD следующие: Socket 462, Socket 754, Socket 939.
Разъемы для Intel: Socket 370, Socket 423, Socket 478, Socket 775. У всех, кроме последнего, стандарт питания ATX12V 1.3 и выше. У Socket 775 – ATX12V 2.01 или выше.
Переходим к внешним интерфейсам.
Внешние интерфейсы
1. USB разъем.
С помощью разъема Universal Serial Bus можно подключить много дополнительных устройств: клавиатуру, мышь, камеру, принтер. Интерфейс бывает трех видов:
А) «тип А» (расположен в ПК);
Б) «тип Б» (находится на съемном устройстве);
В) mini-USB (цифровые камеры, внешние жесткие диски и др.). 
2. «Тюльпан» (Cinch/RCA).
Эти разъемы имеют разное цветовое кодирование в зависимости от типа принимаемого сигнала (звук, видео, яркость и т.д.).
3. PS/2.
Разъемы, которые используются в стационарных компьютерах для подключения мышки и клавиатуры. Им характерно следующее кодирование: зеленый цвет – мышь, фиолетовый – клавиатура. Если их перепутать, ничего страшного не случится, просто подключенные устройства не будут работать. Чтобы исправить ситуацию, достаточно просто поменять вилки местами.
4. DVI.
Слот для монитора, передающий цифровые сигналы.
5. VGA.
С помощью разъема Video Graphics Array подключают монитор. Он предназначен для передачи информации синего, зеленого и красного цветов.
6. RJ45 для LAN и ISDN.
Сетевой порт, использующийся для подключения к Ethernet.
7. RJ11.
Порт, который служит для подключения модема. Похож на RJ45, но с меньшим количеством контактов.
8. HDMI.
Это мультимедийный цифровой разъем, который предназначен для сигналов HDTV с максимальным разрешением 1920х1080. В него встроен механизм по защите авторских прав (DRM). Интересно, что длина HDMI кабеля не может превышать пятнадцати метров.
9. SCART.
Это комбинированный разъем, который сочетает такие сигналы: RGB, S-Video и аналоговое стерео.
10. S-Video.
Вилка с 4 контактами принимает сигналы цвета и яркости.
