Наша сеть партнеров Banwar
IT-індустрії ніколи не вдавалося налагодити відносини зі стандартизацією. Кожен виробник техніки намагався перетягнути ковдру на себе - випустити черговий ексклюзивний інтерфейс, впровадити нову технологію захисту. В результаті вони обмежували не тільки сфери застосування, але і зручність використання своїх пристроїв. Ситуація почала змінюватися лише в 90-х роках минулого століття. Кращі технічні уми різних компаній стали об'єднуватися в альянси і разом працювати над новими відкритими (і не дуже) стандартами.
Зараз здається, що така буденна річ, як прямокутний роз'єм USB, була з нами завжди. Що може бути простіше? Розпакував куплену флешку, підключив її до комп'ютера - і все, можна починати роботу. Операційна система сама визначить пристрій і автоматично підбере необхідні драйвера. Так ось, щоб прийти до цього більш-менш єдиного стандарту, індустрії знадобилося не одне десятиліття. Якихось 20-25 років тому перед придбанням, скажімо, нового принтера покупець повинен був два рази подумати і звірити специфікації. Не варто також забувати, що навіть зараз нарівні з USB використовується як мінімум один популярний стандарт - FireWire.
Мрії про стовідсоткову сумісності між пристроями від різних виробників все ще залишаються мріями. Однак деякий прогрес видно неозброєним оком. Вже зараз всередині будь-якого комп'ютера є стандартизовані компоненти. Взяти, наприклад, єдину для всіх шину PCI Express від PCI SIG або той же роз'єм USB.
Ми пропонуємо виконати подорож в минуле і прослідкувати за історією розвитку інтерфейсів для підключення периферії.
цікава генеалогія
Аж до початку 70-х років минулого століття ринком комп'ютерів правили велетенські мейнфрейми начебто IBM System / 360. Виробники подібних систем не приділяли проблемі підключення периферії на особливу увагу. Принтери, сховища даних на основі магнітної плівки і інші зовнішні компоненти часто з'єднували безпосередньо з системною шиною. Через надзвичайну складність обслуговування про всякі дрібниці навіть і не думали.
І ось почався перехід від великих і незручних мейнфреймів до компактних персональних систем. Орієнтири виробників поступово змінювалися. «Комп'ютери для вчених» перетворювалися в доступні машини для персоналу великих компаній і простих смертних. Зміни в цільової аудиторії спричинили зміни в концепції і підході до створення комп'ютерів. Звичайні люди ніколи не полізуть всередину складного ПК, щоб підключити принтер до системної шини. А раз так, треба розробити більш дружній інтерфейс.
Складно повірити, але незручний роз'єм Centronics Port для принтерів залишався в строю протягом кількох десятиліть.
Одним з перших персональних комп'ютерів з можливістю підключення периферії став Xerox Alto 1973 року випуску. Ця була дивна (за сучасними мірками) машина з величезним системним блоком і монітором з портретної орієнтацією. Вона оснащувалася клавіатурою, трьохкнопковою мишею і додаткової пятіклавішной приставкою. Компанія Xerox пізніше випустила ще кілька компонентів для розширення функціональності свого комп'ютера. До їх списку потрапили: ТВ-камера, пелюстковий принтер (по суті, автоматизована друкарська машинка) і плата з паралельним роз'ємом. Так-так, ви все зрозуміли правильно, початкова конфігурація системи не мала на увазі наявності паралельного інтерфейсу. Традиційно для тих часів додаткові компоненти було дуже складно знайти в продажу. А коштували вони абсолютно шалені гроші.
Ми підібралися до першого з двох принципів комунікації між компонентами ПК. І тут доведеться зробити невеличкий ліричний відступ. Повернемося назад в 1970 рік, коли був створений перший принтер Centronics Model 101 з підтримкою паралельного інтерфейсу. Його з'єднувальний порт надовго увійшов в історію під назвою Centronics Port. Громіздкий роз'єм розробили троє вчених з лабораторії Wang Laboratories - Ен Венг, Роберт Ховард і Прентіс Робінсон зробили його на основі існуючої конструкції, використовуваної в калькуляторах. Дорослі читачі нашого журналу напевно пам'ятають великий трапецієподібний роз'єм з лапками-фіксаторами з боків і тридцятьма шістьма контактами. Перші версії Centronics володіли катастрофічно мізерною пропускною спроможністю 0,36 Кбіт / с (потім її довели до 2,5 Мбіт / с). Через багато років Інститут електричної та електронної інженерії (IEEE) стандартизує цей інтерфейс під назвою IEEE 1284.
Насправді, паралельне з'єднання з'явилося ще раніше. Метод його роботи простий: по кільком проводам одного комунікаційного кабелю одночасно пересилаються кілька біт даних. Реалізація інтерфейсу - елементарна, а його швидкість передачі - висока. Власне, за це його і полюбили виробники. Недоліки, зрозуміло, теж були. Одночасна пересилання декількох біт обмежувала довжину з'єднувального кабелю. На певній відстані від передавача перешкоди ставали занадто сильними, губилася інформація. Однак рішення напросився сам собою - якщо довгі кабелі створюють проблеми, чому б не обійтися короткими?
Інтерфейс IEEE-488 використовував двосторонні роз'єми, які дозволяли підключити один зовнішній сховище або принтер відразу до декількох комп'ютерів.
1975 став переломним в історії комп'ютерної індустрії. На ринку з'явився мікрокомп'ютер Altair 8800 (саме він спонукав Білла Гейтса зайнятися програмуванням). Цей ПК відкрив дорогу порівняно недорогим домашнім системам, які, правда, не могли похвалитися великим функціоналом. Інтерфейс Altair 8800 був панель з різнокольоровими лампочками. Однак нам більше цікаві комунікаційні можливості пристрою. Розробники не стали розпаювати сполучні інтерфейси на платі комп'ютера. Необхідні роз'єми можна було докупити окремо у вигляді карт розширення. У списку опцій Altair 8800 значилися плати з додатковою пам'яттю, з паралельним роз'ємом і з послідовним портом RS-232. Користувач міг вибрати необхідну карту розширення самостійно, але послідовний інтерфейс коштував приблизно на $ 20 дорожче паралельного.
Власне, ось ми і зустрілися з другим комунікаційним принципом сучасності. Головна відмінність послідовного інтерфейсу в тому, що тут за одиницю часу відбувається передача одного біта даних. Технологія передбачає використання компактних, добре екранованих від перешкод кабелів, довжина яких обмежена в меншій мірі, ніж у сполучних проводів паралельного інтерфейсу.
Послідовне з'єднання швидко завоювало популярність серед творців обчислювальних мереж, а також в інших сферах, де довжина кабелю мала велике значення. Однак витіснити паралельний інтерфейс виявилося не так просто, адже він був банально дешевше. Різниця в ціні зникла пізніше. Ось тоді-то послідовні інтерфейси стали потихеньку брати верх.
Найбільшого поширення серед послідовних роз'ємів отримав RS-232 (Recommended Standard 232). Спочатку його розробили для з'єднання різних терміналів. Не залишився байдужим до RS-232 і ринок персональних комп'ютерів. Його використовувало переважна більшість систем аж до 1986 року. Здавалося б, ось вона, стандартизація! Але немає, індустрія знову загнала себе в глухий кут.
Кожен виробник трактував специфікації інтерфейсу по-своєму: хтось відмовлявся від контрольного сигналу, інші змінювали робоча напруга. Розрізнений ринок породив безліч додаткових пристроїв, а також ряд брошур, за якими слід було визначати параметри використовуваного інтерфейсу. Творці специфікацій RS-232 рекомендували трапецієподібні роз'єми з 25 контактами у формфакторі D-subminiature (D-sub), але найпопулярнішим став 9-контактний DB-9.
Битва титанів
Кінець 70-х ознаменувало протистояння трьох популярних комп'ютерних систем для будинку. ПК все ще вважалися розкішшю, їх могли дозволити собі далеко не всі, але інформаційний переворот вже маячив на горизонті. У сутичці за покупців зчепилися комп'ютери Apple 2, Tandy TRS-80 і Commodore PET 2001 - так звана «трійця 1977 року». Ці системи цікаві і в світлі нашого дослідження, адже у кожного з комп'ютерів був свій набір інтерфейсів. Творці ПК вирішили, що без великої кількості периферії захопити ринок не вийде. І почалося ...
Деякі материнські плати все ще оснащені портом RS-232.
Tandy TRS-80 набув популярності серед домашніх користувачів, любителів всього нового і власників невеликих фірм. Комп'ютер продавався з монітором, повнорозмірною клавіатурою і мовою програмування BASIC. Виробник подбав про можливість модернізації, однак перед установкою нових комплектуючих треба було купити зовнішній блок розширення (Expansion Interface). Додатковий пристрій продавалося в окремому корпусі, споживало чимало енергії і займало багато місця.
За допомогою Expansion Interface можна було збільшити обсяг пам'яті до 48 Кб, підключити такі периферійні пристрої, як контролер гнучких дисків або касетний накопичувач. Зовнішній блок розширення оснащували відразу двома роз'ємами: паралельним принтерним портом Centronics і послідовним RS-232. Спочатку TRS-80 Model 1 не дозволяв виводити документи на друк безпосередньо з комп'ютера. Для цього треба було в обов'язковому порядку купувати Expansion Interface. Цей підхід не сподобався покупцям, тому незабаром Tandy випустила окремий інтерфейс для принтера.
Комп'ютери Apple 2, завдяки своїй відкритій архітектурі, розходилися як гарячі пиріжки. На материнках цих ПК знайшлося місце для роз'ємів, в які можна було встановити різні плати розширення. Бажають модернізувати систему могли вибрати потрібний пристрій з великого асортименту так званих периферійних карт (Apple 2 Peripheral Cards). Туди входили: внутрішні модеми, мережеві і звукові карти, співпроцесори, плати з роз'ємами RS-232 і Centronics. Найпопулярнішою з них стала карта для підключення другого дисковода Apple Disk 2.
Існує кілька варіантів USB-роз'ємів. Великі розпаювали на материнських платах, маленькі - на мобільних пристроях.
Примітно, що Apple не забороняла використовувати продукцію сторонніх компаній. Так, на ринку з'явилися плати розширення для підключення зовнішнього модему, матричного принтера і іншої периферії з послідовним інтерфейсом. Трохи пізніше вийшли комбіновані карти для роботи з декількома пристроями одночасно.
Commodore PET 2001 була системою класу «все в одному». Пристрій відмінно прижилося на територіях США, Канади і Великобританії, а першу ревізію PET 2001 незабаром змінила друга. Що цікаво, творці Commodore не подумали про великому списку додаткової периферії. До їх комп'ютерам можна було підключити касетний магнітофон Datassette, ігрові джойстики по роз'ємів JOY1 / JOY2, принтер (досить дорогий, до речі) або зовнішнє сховище через незвичний інтерфейс IEEE 488.
IEEE 488 був розроблений компанією Hewlett-Packard в 1968 році, але поширення набув тільки через сім років. Використовувався незвичайний кабель з проводом, виведеним набік. Кабелі можна було підключати в стекового режимі (буквально чіпляти один на одного), що дозволяло декільком комп'ютерам одночасно використовувати сховище або принтер. Іншими словами, компанія Commodore ще тридцять років тому реалізувала принципи мережевих накопичувачів, які здобули популярність порівняно недавно.
гра IBM
Успіх комп'ютерів Apple 2 спонукав компанію IBM до створення лінійки персональних систем для бізнесу. Так і з'явився на світ IBM PC, гучна прем'єра якого відбулася 12 серпня 1981 року. Перша система була оснащена всього двома роз'ємами для підключення клавіатури і касетного приводу. Розширити можливості ПК пропонувалося за допомогою п'яти вільних слотів на материнській платі. Зокрема, можна було придбати розширювальну планку з паралельним інтерфейсом Centronics (замість громіздкого роз'єму з лапками на платі був реалізований компактний 25-контактний D-sub).
На початку 80-х знайти периферію для комп'ютерів IBM було не так-то просто. Сторонні виробники тільки-тільки почали освоювати нову мікроархітектуру. До того ж у IBM PC не вийшло захопити домашній сегмент - цінник виявився занадто великим для рядового користувача. Не допоміг навіть роз'єм, що дозволяє підключити звичайний телевізор в якості монітора.
Звичайна версія FireWire підтримує передачу невеликої кількості енергії до підключеного пристрою. Зменшена версія цим похвалитися вже не може.
Друге покоління IBM PC з приставкою XT з'явилося в магазинах через 2 роки. Комп'ютерна індустрія зробила ще один крок на шляху до модернізації. На материнській платі додалася пара роз'ємів для установки карт розширення. У комплект поставки включили жорсткий диск на 10 Мб, максимальна кількість оперативної пам'яті збільшили до 256 Кб. Так як інтерфейси системи практично не змінилися, вона не дуже цікава для нашого дослідження.
Куди важливіше розглянути наступне покоління комп'ютерів IBM PC AT, що з'явилося в 1984-му. Разом з виходом PC AT з'явився оновлений периферійний роз'єм з підтримкою специфікацій RS-232. Новий 9-контактний DE-9 стали використовувати повсюдно нарівні зі старим 25-контактним DB-25. Інтерфейс застосовували для підключення моніторів, а пізніше замінили вдосконаленим DE-15, який існує і до цього дня.
Ризикована гра IBM привела до того, що в руках сторонніх виробників виявився великий парк периферії і програмного забезпечення. Все це породило ринок сумісних систем. Спроби «блакитного гіганта» ліцензувати свої напрацювання закінчилися частковим провалом - інші компанії почали розробляти власні шини та роз'єми. Щоб не попастися на вудку юристів IBM, виробники перейменовували і видозмінювали існуючі технології. Саме тоді в побут увійшли назви LPT і COM.
Перший - не що інше, як паралельний порт для принтера. Трибуквених абревіатура утворена словосполученням Line Print Terminal. Зазвичай комп'ютери оснащували одним або двома LPT, хоча в теорії їх могло бути і більше. Крім принтерів, по цих роз'ємів підключали пристрої для зберігання даних на зразок ZIP-дисководів.
Абревіатура COM відома і до цього дня - деякі материнські плати все ще оснащують таким роз'ємом. Насправді це перейменований послідовний порт на зразок DE-9. У системах 90-х років можна було зустріти відразу кілька COM-портів, найчастіше їх кількість збільшували за допомогою планок розширення. До COM підключали всіляку периферію, включаючи модеми, миші, джойстики та багато іншого.
Що до IBM, то компанія так і не змогла утримати зростаючий ринок в своїх руках. Сумісні системи заполонили його і не залишили місця для оригінальних IBM PC.
Свіжі віяння моди
Вам лінь кожен раз тягнутися до гнізда USB, щоб увіткнути флешку? Тоді як ви оціните таку плату для підключення пристроїв?
Розвиток комп'ютерної індустрії на початку 90-х років йшло стрибками. Ринок встав з колін, користувачі визначилися в своїх бажаннях, виробники продовжували шліфувати технології. Стало зрозуміло, що існуючі специфікації периферійних шин потрібно допрацьовувати. Покупці не бажали миритися з труднощами, що виникають при підключенні додаткових пристроїв.
Це мала бути новий тип інтерфейсів - шини з підтримкою автоконфігурації. На впровадження цієї технології знадобилося кілька років. Подумати тільки, весь цей час установка в систему нового пристрою вимагала від господаря ПК досить складних маніпуляцій з настройками. Разом з платами розширення продавалися спеціальні настановні диски, деякі залізяки «радували» своєї мудрованої системою джамперів. Далеко не у всіх виходило впоратися з непоступливого периферією.
Вихід із ситуації знайшла компанія Microsoft - вона придумала технологію Plug-and-Play, яка з'явилася в ОС Windows 95. Тепер не треба було самостійно повідомляти системі про доданому пристрої, розподіляти переривання. Правда, спочатку Plug-and-Play працювала дуже нестабільно (гострі язики навіть переінакшили її назву в Plug-and-Pray - підключи-і-молися). Проте Microsoft вдалося вивести свої напрацювання на рівень загального стандарту. Схожу технологію просувала компанія Apple, проте справи у неї йшли погано, так як на ринку домінували системи класу IBM PC і операційні системи Windows.
Підтримка автоматичної конфігурації Plug-and-Play вдихнула нове життя в комп'ютерну індустрію. В середині 90-х років на арену вийшли відразу два універсальних послідовних інтерфейсу для підключення зовнішніх пристроїв. Це були FireWire і USB (Universal Serial Bus). Інтерфейси з'явилися з різницею в один рік. Стандарт FireWire, також відомий під ім'ям IEEE 1394 High Speed Serial Bus, був розроблений з подачі компанії Apple. Що цікаво, перша згадка про нього з'явилося набагато раніше, десь в середині 1980-х. Фінальні специфікації від IEEE, однак, були представлені тільки в 1995 році.
У розробці FireWire взяли участь справжні монстри індустрії: Texas Instruments, Sony, Digital Equipment Corporation, IBM і Thomson. За задумом Apple нова технологія повинна була забезпечити швидкий канал для передачі потокових даних з цифрових відеокамер та звукового обладнання. Стандарт взяла на озброєння і компанія Sony - японці перейменували його в i.LINK і представили новий зменшений роз'єм. В принципі, оригінальний коннектор FireWire теж можна назвати компактним. По крайней мере, в порівнянні з доісторичними LPT і COM.
Спочатку стандарт IEEE 1394 забезпечував високу швидкість передачі даних (до 400 Мбіт / с), вмів ефективно розподіляти енергію і навіть не вимагав комп'ютера для роботи. Інтерфейс підтримував Plug-and-Play і так звану гарячу заміну (відтепер не потрібно було перезавантажувати комп'ютер після підключення пристрою). Якби не жадібність Apple, IEEE 1394 міг би стати новим індустріальним стандартом. На жаль, за установку FireWire виробників зобов'язали відраховувати роялті власникам патенту - по $ 0,25 за кожен проданий продукт. Закриті інтерфейси практично завжди залишаються долею меншини.
Одне з пристроїв, яке можна було підключити до комп'ютера Commodore PET 2001 по інтерфейсу IEEE 488, - такий ось просунутий дисковод.
Перша версія USB (1.0) була представлена широкій публіці в 1996 році. Розробкою нового інтерфейсу займалися фахівці з Intel, Compaq, Microsoft, IBM і Northern Telecom. Якщо FireWire спочатку готували для підключення потужних цифрових пристроїв, то USB призначався для заміни всіх існуючих периферійних роз'ємів відразу. Кабель з невеликим прямокутним роз'ємом мав з'єднувати комп'ютер з мишею, клавіатурою, модемом, принтером, сканером, джойстиками, геймпадом, цифровими відеокамерами. Послідовна структура USB дозволяла підключати відразу кілька пристроїв. Інтерфейс підтримував Plug-and-Play, гарячу заміну і передачу невеликої кількості енергії. USB 1.0 працював на швидкості 12 Мбіт / с, чого було цілком достатньо (тоді світу були чужі словосполучення High Definition, та й загальні обсяги переданих даних були зовсім іншими).
Специфікації USB були відкритими - будь-який виробник міг реалізувати USB-хаб на материнській платі або будь-якому іншому пристрої, не займаючись паперовою тяганиною і не відраховуючи роялті. Ранні USB-пристрої коштували дорожче аналогів для паралельних і послідовних портів. Тому спочатку інтерфейс не користувався особливою популярністю. Всесвітня слава прийшла до USB трохи пізніше, коли на нього стали переходити розробники самої різної периферії.
Приблизно тоді ж з тіні вийшов роз'єм для клавіатури і миші під назвою PS / 2. Його розробили ще в далекому 1987 році, але стандартом де-факто він став лише в другій половині 90-х (разом з появою формфактору ATX і процесорів Pentium). За задумом авторів однакові на вигляд роз'єми PS / 2 були несумісні на апаратному рівні. Природно, це викликало невдоволення серед покупців - саме тому PS / 2 почали фарбувати в різні кольори. Зараз стандарт поступово витісняється USB.
суть речей
Час минав, обсяги даних росли. Творці оригінальних FireWire і USB допрацювали свої інтерфейси, щоб ті максимально відповідали бажанням публіки. Так, оновлені специфікації FireWire 800 запропонували подвоєну швидкість на рівні 800 Мбіт / с. Всім відомий інтерфейс USB 2.0 в 2001 році знайшов 12-кратний приріст швидкості в порівнянні з попереднім поколінням. На даний момент максимальна пропускна здатність інтерфейсу становить 480 Мбіт / с. Правда, на практиці швидкість передачі даних, наприклад, в мобільних накопичувачах не перевищує 160-180 Мбіт / с. Що важливо, обидва стандарти зберегли зворотну сумісність з попередніми поколіннями.
Епоха стандартизації хоч частково, але настала. USB повністю замінив всі «зайві» порти на задній панелі комп'ютерів. По ньому зараз підключають всю можливу периферію, від мініатюрних флешок до великих зовнішніх накопичувачів. FireWire, в свою чергу, користується популярністю серед професіоналів - його висока пропускна здатність доводиться дуже до речі в студіях звукозапису і відеолабораторіях.
Для того щоб прийти до єдиних стандартів підключення периферії, виробникам комп'ютерів знадобилося майже 35 років. На щастя, смутні часи давно позаду.
Заділ на майбутнє
З появою словосполучення High Definition в комп'ютерній індустрії почалися зміни - передані обсяги даних моментально зросли. Приставку HD зараз приміряють до всього, що хоч якось виходить за межі звичного. HD-фільми, HD-музика, тонни картинок - все це потрібно якось передавати і десь складувати. І все б добре, але швидкостей існуючих інтерфейсів для ефективної роботи стало недостатньо.
Світ завмер в очікуванні USB 3.0 SuperSpeed і FireWire 1600/3200. Специфікації цих інтерфейсів вже готові. Вони запропонують збільшену пропускну здатність і збережуть сумісність з попередніми стандартами. Так, USB 3.0 піднімає швидкість до нечуваних 4,8 Гбіт / с, що в 10 разів вище, ніж у USB 2.0. Перші пристрої з підтримкою USB 3.0 з'являться в кінці 2009 або початку 2010 року. Майбутні версії FireWire, в свою чергу, запропонують швидкість на рівні 6,4 Гбіт / с, а поки власникам студій доведеться задовольнятися пропускною спроможністю 1,6 Гбіт / с і 3,2 Гбіт / с для FireWire 1600 і 3200 відповідно.
Що може бути простіше?Однак рішення напросився сам собою - якщо довгі кабелі створюють проблеми, чому б не обійтися короткими?
Тоді як ви оціните таку плату для підключення пристроїв?