Кабели и разъемы в мобильных и мультимедийных устройствах / Порты электронных морей

Принято считать, что наш век — век информации. Без нее не взлетит ни один самолет, не зажжется в домах свет, не появится на столах пища. Все это так, но не кажется ли вам, что этой информации стало чересчур много?

Мы просто захлебываемся в уйме всевозможных сведений, пытаясь отфильтровать те, что нам действительно необходимы. Получается это далеко не всегда, и, как ни странно, мы возвращаемся к стародавнему методу получения информации — через непосредственное общение с друзьями, родными, знакомыми. Вместе проще вычленить то, что действительно важно. Именно поэтому такой популярностью стали пользоваться всевозможные социальные сети, блоги и микроблоги — всего лишь двадцать лет назад это невозможно было даже представить.

«Общение, беседа» по-латыни звучит как communicatio. Нынешнее время — это век коммуникаций, а сегодня без технических средств человеку уже не обойтись. Посмотрите: многие появившиеся за последнюю пару десятилетий гаджеты нацелены прежде всего именно на связь между людьми. Возьмите хотя бы нетбуки, рассчитанные на интернет-общение, смартфоны и коммуникаторы, не говоря уже о сотовых телефонах. А технологии? В первую очередь это технологии связи: проводные кабельные и оптоволоконные, беспроводные Wi-Fi и WiMAX и многие другие.

Связывая людей, электронные устройства связываются друг с другом. Появилось множество разнообразных интерфейсов, разъемов, портов и слотов — некоторые из них выполняют сходные задачи, другие же служат для каких-то специфических соединений. Мы попытались систематизировать самые важные сведения об интерфейсах и разъемах в современных мобильных и мультимедийных устройствах: как выглядят, как работают, зачем нужны. Кроме того, мы расскажем о самых распространенных схемах соединения устройств.

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ

USB

Самый распространенный универсальный интерфейс, использующийся как для подключения всевозможной периферии и накопителей, так и для соединения различных устройств. Топология интерфейса USB — «звезда»: к одному контроллеру, служащему хостом, можно подключить до 127 устройств, включая хабы (разветвители) и концентраторы. В шине четыре проводника, два из которых служат для передачи данных, а два — для подачи питания (до 5 В 500 мА, в режиме заряда батареи — до 1,8 А). Действующий стандарт USB 2.0 предусматривает три режима работы: Low Speed (10-1500 Кбит/с), Full Speed (0,5-12 Мбит/с) и Hi-Speed (25-480 Мбит/с). Максимальная длина кабеля — 5 м.

Разъемы USB (слева направо): micro-USB, mini-USB, USB тип B, розетка («мама») USB тип А, USB тип A

Существует пять разновидностей разъемов USB, выполненных таким образом, чтобы исключить возможность неправильного соединения. Все разъемы делятся на две группы: тип А, предназначенный для подключения к компьютеру или портативному гаджету, и тип B, применяемый в периферийных устройствах. Есть два варианта разъемов типа A, «обычный» и Mini-A, и три варианта типа B — «обычный», Mini-B и Micro-B.

Отдельно стоит сказать о разъемах типа Micro-AB: они устанавливаются в фото- и видеокамерах, цифровых альбомах и прочих портативных устройствах и служат для прямого подключения к периферии (например, принтерам) или накопителям, минуя компьютер. Требования к таким устройствам описываются в спецификации USB On-The-Go, расширении протокола USB 2.0.

FireWire

Разработанный преимущественно инженерами Apple последовательный интерфейс, принятый в 1995 году в качестве промышленного стандарта под индексом IEEE 1394. Топология — равноправие устройств, допускающее прямое соединение до 64 устройств без участия компьютера. В классической реализации используются кабели с 6, или 4 проводниками, где два из них отвечают за прием данных, два — за передачу, а в первом случае добавлены еще два проводника для питания. Скорость передачи информации в версии IEEE 1394 (FireWire 400) — 100, 200 или 400 Мбит/с, в версии IEEE 1394b (FireWire 800) — до 800 Мбит/с. Максимальная длина кабеля между устройствами — 4,5 м, однако за счет того, что FireWire-хабы одновременно служат усиливающими сигнал репитерами, можно увеличить общую длину кабеля до 72 метров.

Разъемы FireWire (слева направо): 4-контактный и 6-контактный

Действующие стандарты предусматривают три типа разъемов: миниатюрный 4-контактный, который обычно устанавливается в видеокамерах и ноутбуках, полноразмерный 6-контактный — его можно найти на внешних накопителях и платах расширения, а также 9-контактный для работы по протоколу IEEE 1394b. Разъемы FireWire 800 несовместимы с кабелями стандарта FireWire 400, однако «медленные» устройства можно подключать к этой шине через переходники.

ДЛЯ НАКОПИТЕЛЕЙ

eSATA

Один из самых «молодых» интерфейсов, разработанный в 2004 году и совсем недавно появившийся в ноутбуках и внешних накопителях. External SATA (eSATA), как понятно из названия, представляет собой внешнюю реализацию последовательной шины Serial ATA (SATA), пришедшей на смену параллельной IDE. Интерфейс разработан специально для подключения накопителей и обеспечивает обмен данными на скорости до 3 Гбит/с. Помимо пропускной способности, у eSATA есть важное преимущество перед USB и FireWire: она позволяет воспользоваться такими низкоуровневыми технологиями доступа к диску, как S.M.A.R.T. и NCQ, недоступными для универсальных интерфейсов.

Разъемы eSATA

Разъемы eSATA внешне напоминают коннекторы SATA, но несовместимы с ними из-за ряда изменений, призванных повысить надежность соединения. К сожалению, как и в случае в SATA, питание через эту шину не передается, поэтому у внешнего накопителя должен быть свой БП.

Порт eSATA на ноутбуке (снизу)

СВЯЗЬ

Ethernet

Интерфейс, без которого трудно представить современный компьютер, ведь без сетевого подключения сегодня обойтись практически невозможно. В большинстве случаев это именно проводное соединение — будь то локальная корпоративная сеть или интернет.

Сетевой кабель (Ethernet)

Устанавливаемые в современные ПК сетевые карты обычно соответствуют двум стандартам: Fast Ethernet со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet с пропускной способностью до 1 Гбит/с. Для подключения используются витая пара (точнее, 4 пары кабелей) и стандартные восьмиконтактные разъемы RJ-45.

Modem

Распространение широкополосного интернета постепенно делает бесполезным так называемый модемный порт RJ-11, предназначенный для подключения модема к аналоговой телефонной линии. Диалап все менее актуален, и, например, в ноутбуках Apple последнего поколения модем просто отсутствует.

Телефонный разъем и розетка (RJ11)

IrDA

Единственный беспроводной интерфейс, у которого есть порт — IrDA, использующий для передачи данных инфракрасный луч, из-за чего сопрягаемое устройство должно находиться в прямой видимости. Сегодня практически вытеснен из мобильных устройств контроллерами Bluetooth, работающими на радиоволнах. В некоторых ноутбуках, а также в телевизорах и другой бытовой технике, широко применяется для подключения пульта дистанционного управления.

Внешний адаптер ИК-порта с интерфейсом USB

Bluetooth

Беспроводной интерфейс ближней связи (10–100 м), предназначенный для обмена информацией между компьютерами и портативными устройствами и всевозможной периферийной техникой — от телефонных гарнитур до принтеров. Возможности конкретного контроллера зависят от реализованных в нем профилей. К примеру, профиль A2DP позволяет передавать двухканальный стереозвук, а профиль VDP — потоковое видео.

Внешний адаптер Bluetooth с интерфейсом USB

Самая распространенная версия Bluetooth 2.0 + EDR обеспечивает скорость передачи данных до 2,1 Мбит/с. Более современный протокол 2.1 отличается улучшенными средствами шифрования и технологией энергосбережения. Официально представленная в апреле 2009 года версия Bluetooth 3.0 предполагает существенное увеличение скорости передачи данных — до 24 Мбит/с, но пока устройств с поддержкой этого стандарта на рынке нет.

Wi-Fi (IEEE 802.11)

Беспроводная альтернатива Ethernet, позволяющая создавать локальные сети без прокладки кабелей. Для подключения к сети клиентов используются точки доступа (хотспоты), предусмотрена также возможность прямого соединения клиентов в режиме точка-точка, минуя хотспот. Подавляющее большинство выпускаемых ноутбуков штатно комплектуется адаптерами Wi-Fi.

Беспроводная точка доступа Wi-Fi

В настоящее время в России используются три стандарта IEEE 802.11b, g и n, работающие в частотном радиодиапазоне 2,4 ГГц. Максимальная скорость передачи данных — 11, 54 и 480 (по стандарту до — 600) Мбит/с, соответственно. Дальность связи при использовании обычной точки доступа IEEE 802.11b/g — до 32 метров в помещении и до 95 метров на открытом пространстве.

ИЗОБРАЖЕНИЕ И ЗВУК

D-Sub

Один из самых старых разъемов. Тем не менее он все еще используется производителями ноутбуков и настольных ПК и служит для аналогового подключения внешнего монитора или видеопроектора.

Розетка D-Sub

DVI

Цифровой интерфейс для подключения монитора, видеопроектора и другого совместимого устройства вывода изображения. На большинстве современных видеокарт для настольных ПК вы найдете именно разъемы DVI. Чаще всего это DVI-I, через переходник обеспечивающий и аналоговое подключение дисплея. Разъем версии DVI-D передает исключительно цифровой сигнал и там физически отсутствуют дополнительные гнезда для установки переходника.

Типы розеток DVI

DVI c одной цифровой линией (Single Link DVI) состоит из четырех витых пар (красный, зеленый, синий и clock) и обеспечивает передачу изображения с разрешением до 1920х1080 пикселей. Если же вы подключаете, к примеру, 30-дюймовый ЖК-монитор «по цифре», то вам требуется DVI c двумя линиями (Dual Link), гарантирующий разрешение до 2560х1600 точек. Разъемы легко отличить: у Single Link отсутствует шесть средних контактов. В некоторых ноутбуках Apple также использовались порты Mini-DVI и Micro-DVI собственной разработки этой компании.

Максимальная длина кабеля зависит от разрешения: чем оно меньше, тем длиннее может быть провод. Например, для передачи изображения 1280х1024 точек можно воспользоваться «шнурком» длиной до 15 метров. Для отправки сигнала на большие расстояния используют специальные усилители.

S-Video

Аналоговый видеоинтерфейс, используемый для подключения к компьютеру телевизора или видеопроектора. В отличие от композитного, где для передачи сигнала используется один коаксиальный кабель, в S-Video (Separate video) сигналы яркости и цветности передаются по двум независимым линиям, что обеспечивает повышенную четкость и улучшенную цветопередачу изображения.

Стандартный разъем S-Video — четырехштырьковый mini-DIN. Именно он устанавливается в телевизорах, проекторах и прочей бытовой электронике. Семиштырьковый S-Video используется на компьютерных видеокартах и в ноутбуках, дополнительные контакты служат для передачи композитного видео CVBS и компонентного сигнала RGB — соответствующие переходники обычно входят в комплект карты.

Cемиконтактная розетка S-Video

Существуют также девятиштырьковые разъемы — они применяются на графических ускорителях, оснащенных видеовходом (VIVO) и позволяющих оцифровывать сигнал с внешних аналоговых источников, например с кассетного видеомагнитофона.

HDMI

Универсальный мультимедийный интерфейс, способный передавать цифровой видеосигнал высокой четкости и многоканальный цифровой звук. Поддерживает технологию защиты от копирования HDCP. Начал широко применяться в бытовой и компьютерной техники после выхода спецификации 1.2 в 2005 году. Версия HDMI 1.3 предусматривает максимальную скорость передачи данных до 10,2 Гбит/с по одному кабелю (разрешение до 2560х1600 пикселей), поддержку 48-битной глубины цвета и новых аудиоформатов Dolby HD и DTS-HD. В 2009 году была одобрена спецификация HDMI 1.4, отличающаяся от 1.3 встроенным Ethernet-каналом, позволяющим передавать видео, звук и данные по сетевому протоколу, а также реверсивным аудиоканалом, упрощающим коммутацию техники.

Порт HDMI

Разъем HDMI

Стандартом предусмотрены четыре типа разъемов HDMI: Type A c 19 контактами, электрически совместимый с DVI-D Single Link, Type B с 29 контактами, совместимый с DVI-D Dual Link, Type C с 19 контактами — уменьшенный порт для установки в портативных устройствах, и Type D — миниатюрный 19-контактный разъем, по размерам сравнимый с micro-USB. Как и в случае с DVI, допустимая длина кабеля зависит от разрешения, по умолчанию — до 5 метров, со специальными удлинителями — до 50 метров, а при использовании оптоволокна — более 100 метров.

Видеокарта с двумя портами DisplayPort и портом DVI-I Dual Link

DisplayPort

Новейший мультимедийный интерфейс для передачи цифрового видео и звука, текущая версия 1.1a утверждена VESA в 2008 году. В отличие от HDMI, за который просят роялти, DisplayPort не облагается какими-либо лицензионными сборами. Этот стандарт изначально был призван заменить DVI и VGA, используемые прежде всего в компьютерной технике, в мониторах и проекторах. Тем не менее в нем предусмотрена поддержка технологий, применяемых в бытовой аудио/видеотехнике. Пропускная способность шины — до 10,8 Гбит/с (разрешение до 2560x1600 пикселей при 10 бит или до 2560х2048 — при 8 бит), поддерживаются технологии защиты цифрового контента DPCP и HDCP. Максимальная допустимая длина кабеля без усилителей — 15 метров.

Разъем DisplayPort

В настоящее время существуют два типа разъемов: полноразмерный DisplayPort и уменьшенный Mini DisplayPort, разработанный компанией Apple и используемый сегодня только в компьютерах этой фирмы (за редким исключением).

Порт Mini DisplayPort на ноутбуке Apple MacBook

АНАЛОГОВЫЙ ЗВУК

Для передачи аналогового звука в компьютерной и бытовой технике используются разные разъемы. В мобильных устройствах и ПК чаще всего устанавливаются разъемы для 2,5- или 3,5-миллиметровых штекеров типа «мини-джек», а в бытовой электронике обычно применяются разъемы типа RCA. Бывают редкие исключения, но они лишь подтверждают правило. В ноутбучных розетках для мини-джеков нередко совмещаются линейный аналоговый и цифровой S/PDIF выходы. В бытовой аппаратуре для передачи сигнала S/PDIF служат коаксиальные разъемы RCA или оптические Toslink.

Звуковая карта с 3,5-миллиметровыми розетками мини-джек и оптическими цифровыми входом и выходом S/PDIF

***

Этой краткой информации вполне достаточно для того, чтобы разобраться в портах на вашей портативной и домашней технике. А теперь посмотрим, как все это многообразие интерфейсов можно использовать на практике.