Многим из нас чуть не ежедневно приходится сталкиваться с недружным строем разнообразных разъёмов для подключения между собой различных устройств. Вспомнить хотя бы многообразие портов на некоторых компьютерах некоторое время назад, когда на одном системном блоке можно было встретить COM, LPT, PS/2, MIDI, USB и FireWire одновременно. По счастливому стечению обстоятельств, COM, LPT, PS/2 и FireWire на современных бытовых компьютерах вымерли, теперь для целей подключения периферии у нас остался
В этом топике я оставлю за кадром беспроводные интерфейсы, а также аналоговые проводные, и расскажу о существующих проводных интерфейсах для передачи дискретных сигналов.
USB
Да, тот самый, который вытеснил большинство старых интерфейсов подключения. Можно было бы назвать USB замечательным, если бы не одна неприятная нестыковка его названия (универсальная серийная шина) с фактическим принципом действия. Дело в том, что для упрощения реализации подключаемых устройств, USB требует наличия ведущего шины (master), а остальные устройства являются ведомыми, и то, что по сути эта шина не является общей и серийной, и для подключения нескольких устройств к одному ведущему необходим активный разветвитель (хаб). Таким образом получается, что топология USB это звезда, а не шина и то, что устройства не могут общаться между собой, а только с ведущим шины. Корневой хаб, являющийся частью контроллера ведущего, позволяет подключение до 127 портов, но при этом общая скорость передачи ограничена максимальной скоростью самого медленного подключенного устройства. Стоит отметить, что USB допускает глубокое ветвление, аж до 5 уровней. Ещё одним недостатком (вплоть до USB 2.0) является то, что передача данных в любой момент времени идёт лишь в одном направлении. Для подключения нужны всего лишь 4 сигнальных провода (плюс дополнительный экранирующий). Спецификация USB 3.0 добавляет ещё 5 для полнодуплексной передачи данных на повышенных скоростях и опционально ещё два для передачи питания от ведомых устройств ведущему хосту. USB может питать устройства напряжением 5В и ограничением по току 500мА (900мА для USB 3.0).
USB OTG
Спецификация предусматривает возможность участия устройств в обмене данными как в роли ведущих, так и ведомых. К сожалению, в схеме обмена по прежнему предопределён один ведущий. Используется в основном в мобильных устройствах, которые обычно подключают к компьютеру, для подключения к ним периферийного оборудования, такого как флеш носители, мыши и клавиатуры.
Многообразие разъёмов подключения
Чтобы не перепутать ведущего и ведомого, у кабелей разные разъёмы на разных концах, один из которых типа A (ведущий), а второй типа B (ведомый). Это также сделано для того, чтобы определять источник питания (ведущий питает ведомого).
Некоторые производители нередко делают и собственные разъёмы для устройств, привязывая покупателя к своим кабелям.
Разъёмы USB часто бывают совмещены с разъёмами eSATA, и могут иметь и другое применение, о чём вы узнаете чуть дальше.
Ethernet
Практически незаменимый интерфейс для подключения между собой сетевых устройств. В домашнем применении нередко оказывается вытеснен беспроводной передачей данных. Поддерживает скорость передачи 10Гбит/с на расстоянии до 100м при использовании кабеля Cat6A. Стандартный разъём подключения RJ-45. 8 сигнальных жил плюс экран. Инструменты для обжимки кабелей на коленке широко доступны, равно как и сам кабель, соединительные разъёмы и устройства для проверки правильности обжимки кабелей. По Ethernet, также как и по USB, возможно питать периферийные устройства, но напряжение питания 48В, и при том же токе устройства могут потреблять до 25Вт. Помимо прочего, Ethernet предусматривает электрическую изоляцию устройств, что делает подключение, например, ADSL модема к компьютеру более безопасной в случае попадания фазы 220В на сигнальные провода где-нибудь на чердаке, чем USB, который изоляцию не предусматривает.
FireWire
Официально называющийся IEEE 1394, но известный по более произносимому названию. Будучи разработан в конце 80х годов, этот интерфейс был сногсшибательно быстрым, и остаётся и по сей день. Например, спецификация IEEE 1394b предусматривает передачу данных на скорости до 3.2Гбит/с, что ставит его на одну планку с USB 3.0 с той разницей, что 1394b появился в 2002м году, а USB 3.0 в 2008. FireWire имеет и ряд других преимуществ над USB, как то полнодуплексная передача данных, что на практике выражается в большей скорости передачи данных по FireWire, работающему на скорости 400Мбит/с над USB, работающему на 480Мбит/с. FireWire поддерживает передачу питания на 12В, выдавая мощность 10-20Вт. Любое из устройств на шине может инициировать передачу данных, и может общаться с любым другим подключенным устройством. Поддерживается передача данных в режиме DMA, что сильно разгружает основной процессор.
К сожалению, этот стандарт особой популярности не получил, и присутствовал в основном в продуктах Apple, а на PC в основном в виде плат расширения с целью подключения видеокамер.
<irony>Главное неоспоримое достоинство перед USB — несимметричный разъём подключения, что избавляет от многократных безуспешных попыток воткнуть кабель, перевернуть, воткнуть...</irony>
eSATA
Ещё один универсальный интерфейс для подключения периферийных устройств. Исторически предназначался для накопителей. В спецификации eSATAp также поддерживает питание на 12 или 5В. Поддерживает передачу данных до 6Гбит/с. Разъём слегка отличается от USB, но часто бывает совмещён с ним (возможно только с 4х жильным разъёмом USB 2.0).
ExpressCard
Имеет глубокие корни, будучи наследником PCMCIA. Используется для подключения периферийных устройств, таких как внешние ТВ тюнеры, внешние GSM модемы, адаптеры карт памяти, твердотельные накопители, адаптеры для других интерфейсов. Поддерживает скорость до 2.5Гбит/с. Не забывает о родителях и позволяет подключать старые PCMCIA устройства через адаптер.
S/PDIF
Что-то из старой эпохи, что всё-таки дотянуло до наших времён. Интерфейс подключения аудиоаппаратуры, работающий по оптическому каналу (в случае TOSLINK). Часто используется в тех случаях, когда требуется исключительно передача дискретного аудио сигнала.
DVI
Интерфейс подключения отображающих устройств, в основном компьютерных мониторов, к компьютеру. Совместим с VGA и наряду с цифровыми видеосигналами передаёт и аналоговый, позволяя использовать старое оборудование с помощью пассивных кабелей. Видеоустройства, подключаемые по DVI, должны поддерживать режим 640х480 пикселей, а также могут предоставлять источнику сигнала сведения о себе, такие как предпочтительные разрешения.
DVI поддерживает передачу видеосигнала с разрешением 2560x1600 при 60Гц и более, чем 24 бита на пиксель.
Тяжело назвать этот интерфейс устаревшим, так как в моём новеньком ноутбуке присутствует разъём VGA, который является предшественником DVI, а на рынке до сих пор присутсвует немалое количество моделей мониторов, у которых (по Яндекс.Маркет, всего 1833 модели):
— есть только VGA: 500
— нет VGA: 70
— есть DVI: 1166
— есть HDMI: 427
— есть DisplayPort: 117
— есть HDMI, но нет DVI: 156
Из такой выборки можно сделать вывод, что от DVI пока отказываться никто не собирается, несмотря на те недостатки, что передачу звука он не поддерживает и то, что он не является хоть сколько-нибудь универсальным.
В декабре 2010 Intel, AMD и некоторые другие производители объявили, что прекратят поддержку DVI, VGA и LVDS в 2013-2015 годах в пользу DiplayPort/HDMI.
UDI
Стандарт, предложенный Intel на замену DVI и HDMI, но ушедший в небытие в пользу DisplayPort.
GVIF
Некий стандарт гигабитной передачи видео, предложенный Sony и, судя по всему, не имеющий практических применений.
HDMI
Замечательный и универсальный интерфейс, имеющий возможность передачи видео на разрешениях до 4096х2160, частоте обновления до 60Гц, глубиной цвета до 48 бит на пиксель и поддержкой 3D (к сожалению, не всё сразу, например только 24Гц при полном 4K разрешении), поддерживает цветовые пространства xvYCC в дополнение к RGB. Помимо 8-канального (7+1) аудио поддерживается передача данных, которая может использоваться для трансляции нажатий клавиш на пульте управления телевизора источнику сигнала, подключенному по HDMI. Обратно совместим с DVI, возможно использование пассивного адаптера (но только для цифрового сигнала DVI-D).
Вроде бы всё замечательно, но есть несколько «но». Производители оборудования, работающего с HDMI, должны платить $10'000 в год плюс $0.15 за каждое устройство (скидка $0.10 тем, кто налепит на устройство логотип HDMI и ещё $0.01 тем, кто реализует защиту передаваемого контента HDCP). Это отталкивает множество мелких производителей, либо повышает стоимость производимых устройств. Физически HDMI использует целых 19 жил, что удорожает и утолщает кабели.
DisplayPort
Обладает всеми замечательными свойствами HDMI, кроме возможности передачи сигналов от пультов к источнику сигнала. Огромным преимуществом является то, что производители не обязаны никому ничего платить. Помимо этого, DisplayPort может передавать сигналы Ethernet и USB 2.0 по логическому каналу.
Intel поддерживает (в том числе аппаратно) и HDMI и DisplayPort, ориентируя производителей на использование HDMI для бытовой электроники, а DisplayPort для компьютеров. Как мне кажется, производители всё больше дезориентированы.
Помимо обычного разъёма, некоторые компании используют Mini DisplayPort.
В 2010 году анонсирован стандарт беспроводной передачи DisplayPort на частоте 60ГГц.
MHL
Ещё один универсальный стандарт, продвигаемый Samsung. Является развитием HDMI, но отличается тем, что видео ограничено разрешениями до 1080p и глубиной цвета. Использует физический пятижильный кабель для передачи данных и стандартный разъём microUSB. В принципе, достаточно распространён на мобильных устройствах и телевизорах производства Samsung, LG и Toshiba.
HDBaseT/5Play
Ещё один интерфейс для подключения аудио-видео аппратуры. Имеет замечательное свойство, а именно то, что передача осуществляется по стандартному кабелю Cat5e с витой парой и разъёмы RJ-45, что делает подключение устройств дешёвым и простым. Поддерживается передача Ethernet 100Мбит/с и USB по логическому каналу. Скорость передачи 10Гбит/с на расстояние 100м (до 800м с использованием ретрансляторов).
ThunderBolt
Ещё один универсальный интерфейс, в основном присутствующий на устройствах приизводства Apple. Использует разъём Mini DisplayPort и 20-жильный кабель, и мультплексирует сигналы DisplayPort и PCIe. Поддерживает до семи устройств на серийной шине. Может питать подключенный устройства до 10Вт. Скорость передачи до 10Гбит/с.
Что дальше?
Ну почему же скажет своё веское слово порно-индустрия и не положит конец этому зоопарку, как она сделала в битве VHS и Betamax?
Что же будет? Какие интерфейсы всё-таки отомрут, и что станет универсальным стандартом? Думаю, первым комментарием к данному топику должна стать картинка «There are 14 competing standards».
