52. Rozhraní počítače

22. základní škola Plzeň, Na Dlouhých 49, příspěvková organizace

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Projekt MŠMT ČR EU PENÍZE ŠKOLÁM
Číslo projektu CZ.1.07/1.4.00/21.2732
Název projektu školy EU Peníze školám
Klíčová aktivita III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Sada č. 1

Identifikátor DUM: VY_32_INOVACE_1ICT8roč_52

Vzdělávací oblast: Informační a komunikační technologie

Vzdělávací obor: Informatika

Název: Rozhraní počítače

Autor: Mgr. Ondřej Hajduch

Stručná anotace: Základní charakteristika rozhraní počítače.

Klíčová slova: USB, FireWire, LPT, COM, VGA, S-Video, DVI, DisplayPort, HDMI, Audio IN/OUT, RJ45, PS/2.

Metodické zhodnocení: Žáci popíší základní charakteristiku rozhraní počítače.

Ověřeno: 27. 11. 2012 (VIII.A)

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Ondřej Hajduch

52.1 Rozhraní počítače (studijní text)

Rozhraní počítače slouží pro vzájemnou komunikaci počítače a periferního zařízení. Rozhraní má dvě části:

  • logickou (protokol, podle kterého probíhá komunikace, určuje hlavně rychlost přenosu dat či signálu)
  • fyzickou (typ a tvar konektoru, uživatelsky nejdůležitější).

Rozhraní lze rozdělit podle několika hledisek:

Podle způsobu komunikace

  • kabelové
  • bezdrátové

Podle směru komunikace

  • jednosměrná
  • obousměrná

Podle druhu signálu

  • analogové
  • digitální

Podle účelu

  • univerzální (datové)
  • grafické
  • zvukové
  • síťové
  • napájecí

Univerzální rozhraní počítače

Universal Serial Bus (USB)

  • univerzální a nejpoužívanější rozhraní součastnosti
  • slouží k připojení celé řady periferních zařízení nebo datových úložišť (kromě přenosu dat, slouží i k napájení připojeného zařízení)

Přenosové standardy

Přenosový standard kromě jiného definuje hlavně přenosovou rychlost dat mezi zapojenými zařízeními.

  • USB 1.0 (dnes se již nepoužívá),
  • USB 2.0 (většina dnešních "nenáročných" periférií - klávesnice, myši, tiskárny, skenery aj., starší "flashdisky" a externí disky),
  • USB 3.0 (datové náročnější zařízení, hlavně externí disky a novější "flashdisky"),
  • USB 3.1, 3.2 (pouze pro zařízení s konektory typu C)

Konektory USB 3.0 jsou většinou od starších odlišeny modrou barvou.

Zakončení kabelů a typy konektorů

  • USB type A - vyskytuje v několika velikostech (viz. obrázek 1.1) a najdete jej vždy v počítačích (stolních i přenosných) a u celé řady periferních zařízení (klávesnice, myši, reproduktory, monitory, televizory, herní konzole, aj.), menší varianty v prvních chytrých telefonech či digitálních fotoaparátech a kamerách
  • USB type B - vyskytuje v několika velikostech (viz obrázek 1.2) a najdete jej většinou u tiskáren, skenerů, externích datových zařízení, v chytrých telefonech, tabletech, digitálních fotoaparátech či kamerách, aj.
  • USB type C - nejnovější typ, vyskytuje se pouze v jedné velikosti, na rozdíl od předchozích má oboustranný konektor; najdete jej hlavně v nových počítačích, chytrých telefonech či tabletech (jako jediný podpoduje standard USB 3.1)

usb_standard_a_male

Obr. 1.1: Zakončení USB kabelů typu "A" (Standard, Mini, Micro).

Obr. 1.2: Zakončení USB kabelů typu "B" (Standard, Mini, Micro).

Obr. 1.3: Zakončení USB kabelů standardu 3.0 - 3.1 (Standard A, Standard B, Micro B, Typ C).

usb konektory

Obr. 1.4: Přehled USB konektorů na straně zařízení.

FireWire (IEEE 1394)

  • FireWire je též univerzální rozhraní, které se tolik neprosadilo jako USB, i když dosahuje vyšší reálné přenosové rychlosti než USB
  • důvodem jsou vyšší výrobní náklady, proto rozhraní mají ve výbavě většinou dražší modelové řady stolních PC či notebooků (např. od firmy Apple)
  • dnes se využívá především pro připojení digitálních videokamer či rychlých externích disků
  • nevýhodou je i fakt, že novější přenosový standard má jiné zakončení kabelů než starší typ (není zpětně kompatibilní na rozdíl od USB)

Přenosové standardy

  • FireWire 400 (starší)
  • FireWire 800 (novější, vyšší přenosová rychlost)

Zakončení kabelů a typy konektorů

  • FireWire 400 (6-pin) - s napájením pro připojené zařízení
  • FireWire 400 (4-pin) - bez napájení pro připojené zařízení
  • FireWire 800 (9-pin)  s napájením pro připojené zařízení 

Obr. 2.1: Zakončení FireWire kabelů (6-pin, 4-pin, 9-pin).

  

Obr. 2.2: Přehled FireWire konektorů na straně zařízení.

External SATA (eSATA)

  • kabelové rozhraní pro připojení externích datových zařízení (pevné disky, SSD disky, optické mechaniky)
  • výhodou je vyšší přenosová rychlost než USB (využívá stejné přenosové standardy jako interní SATA, max. 300 - 600 MB/s)
  • nevýhodou je, že rozhraní neumožňuje napájet připojené zařízení na rozdíl od USB (zařízení musí být připojeno samostatným napájecím kabelem)

esata_male

Obr. 3: Kabelové zakončení rozhraní eSATA a konektor na straně zařízení.

Bluetooth (BT)

  • univerzální bezdrátové rozhraní počítače pro připojení různých zařízení, např.: sluchátka, myš, klávesnice, malé reproduktory, handsfree sady, chytré hodinky, aj.
  • rozhraní není určené pro přenos velkých objemů dat, jelikož jeho maximální rychlost přenosu je dnes až 3 MB/s a maximální dosah kolem 10 metrů (pro bezdrátový přenos dat je určeno spíše rozhraní WiFi)

bluetooth

Obr. 4: Logo Bluetooth.

Grafická rozhraní počítače

  • slouží hlavně pro připojení zobrazovacích zařízení, jako jsou monitory, datové projektory či televizory
  • grafických rozhraní se dnes používá celá řada, hlavně tyto:
    • Video Graphics Array (VGA)
    • Digital Visual Interface (DVI)
    • DisplayPort (DP)
    • High Definition Multimedia Interface (HDMI)
  • rozhraní DisplayPort a HDMI jsou schopna přenášet kromě videa i audio a data

Video Graphics Array (VGA)

  • nejstarším typem rozhraní, pouze analogové
  • využívá se hlavně pro připojené dataprojektorů nebo starších monitorů, je vždy v základní výbavě každého počítače
  • existuje i rozhraní miniVGA, které měly starší počítače od firmy Apple (do roku 2004)

Obr. 5.1: Kabelové zakončení VGA a konektor VGA na straně zařízení.

Digital Visual Interface (DVI)

  • digitální grafické rozhraní, které však neumožňuje přenos audio signálu
  • využívá se hlavně pro připojení novějších monitorů a dataprojektorů
  • existuje i rozhraní miniDVI, které opět měly ve výbavě starší počítače Apple (do roku 2009)

Obr. 5.2: Kabelové zakončení DVI a konektor DVI na straně zařízení.

Display Port (DP)

  • digitální grafické rozhraní, které umožňuje kromě videa přenášet i audio a další data,
  • využívá se hlavně v dnešních počítačích pro připojení monitorů či dataprojektorů, které mají ve výbavě zabudované reproduktory
  • existuje i rozhraní Mini DP, které se využívá hlavně v počítačích Apple a nese pojmenování Thunderbold

Obr. 5.3: Kabelové zakončení DP a konektory DP na straně zařízení (vč. Mini DP/Thunderbold).

High Definition Multimedia Interface (HDMI)

  • digitální grafické rozhraní, které umožňuje kromě videa přenášet i audio a další data,
  • využívá se nejen v dnešních počítačích pro připojení monitorů či dataprojektorů, ale také pro propojení s moderními televizory či multimediálními přehrávači
  • existuje i varianty Mini HDMI a Micro HDMI, které využívají především chytré telefony, tablety či digitální kamery

Obr. 5.4: Kabelové zakončení HDMI a konektory HDMI na straně zařízení (Standard/Mini/Micro).

 

Zvuková rozhraní počítače

Audio Jack (TRS)

  • nejznámější a nejpoužívanější zvukové rozhraní, známé pod pojmenováním Audio Jack
  • oficiálně se však rozhraní nazývá Tip Ring Sleeve (TRS)
  • rozhraní je pouze analogové a slouží pouze pro přenos zvuku (pro přenos zvuku i obrazu nahrazeno rozhraními DP či HDMI)
  • kabelové zakončení rozhraní má dnes tři varianty:
    • Micro Jack (průměr 2,5 mm) - najdete jej u některých kapesních hudebních přehrávačů
    • Mini Jack (průměr 3,5 mm) - najdete jej u většiny audio zařízení (sluchátka, reproduktory, stolní mikrofony)
    • Jack (průměr 6,3 mm) - využívá se hlavně u profesionálních zvukových zařízení
  • rozhraní má též i několik standardů, které se odlišují počtem tzv. "mezikroužků" na kabelové koncovce
    • TS (jeden "mezikroužek", pouze mono, využívá se hlavně u profesionální audio techniky)
    • TRS (dva "mezikroužky", stereo zvuk, zapojení reproduktorů či běžných sluchátek)
    • TRRS (tři mezikroužky, stereo zvuk + mikrofon, např. sluchátka u chytrých telefonů)

Obr. 6.1: Různé podoby kabelového zakončení rozhraní TRS.

  • jelikož rozhraní používá stejné konektory pro více koncových zařízení (hlavně v případě prostorového zvuku), jsou konektory většinou barevně odlišeny (viz obrázek)
    • světlezelená – výstupní do předních stereo reproduktorů nebo sluchátek
    • světlemodrá – vstupní z různých zvukových zařízení, např. zesilovače
    • růžový – vstupní pro připojení mikrofonu
    • oranžový – výstupní do centrálního a basového reproduktoru
    • černý – výstupní do zadních stereo reproduktorů
    • šedý – výstupní do bočních stereo reproduktorů

Obr. 6.2: Barevné odlišení audio konektorů na straně zařízení.

Síťová rozhraní počítače

RJ45 (Ethernet)

  • nejpoužívanější kabelové rozhraní pro připojení do počítačové sítě
  • pro zapojení se využívají kabely UTP a STP (tzv. kroucené dvoulinky) a koncovky označované jako RJ45 (oficiální označení je však 8P8C)
  • kabely obsahují 8 vodičů, které jsou barevně odlišeny, jelikož se musí zapojit do koncovky ve správném pořadí
  • hlavní dva způsoby zapojení vodičů jsou: nekřížený/přímý (pro zapojení do strukturované počítačové sítě, např. škola, firma) a křížený (pro přímé propojení dvou zařízení, např. dvou počítačů)
  • dnes se využívají dva rychlostní standardy:
    • 10/100 Mbit/s
    • 1000 Mbit/s (1 Gbit/s)

rj45_female
Obr. 7.1: Kabelové zakončení RJ45. Obr. 7.2: Zakončení RJ45 na straně PC.

Wi-Fi

  • bezdrátové rozhraní pro připojení do počítačové sítě
  • rozhraní pracuje ve dvou vysílacích pásmech (2,4 GHz a 5 GHz) s dosahem cca. 100 metrů
  • pro rozhraní jsou též stanoveny různé přenosové standardy (oficiální označení IEEE 802.11):
    • 802.11agb (max. 54 Mbit/s, starší síťové karty či modemy)
    • 802.11n (max. 150 Mbit/s, novější, nejběžnější, cenově nejvýhodnější)
    • 802.11ac (max. 867 Mbit/s, nejnovější, avšak cenově náročnější)

Obr. 8: Logo rozhraní Wi-Fi.

Ostatní rozhraní počítače

PS/2

  • kabelové rozhraní pro připojení klávesnice nebo polohovacího zařízení (myš, trackball)
  • v dnešní době bylo vytlačeno rozhraním USB, avšak občas se ním stále setkáme
  • jelikož jsou konektory stejné, byly barevně odlišeny tak, aby nedošlo k záměně při zapojování (fialová pro klávesnici a zelená pro polohovací zařízení)
PS/2 Mouse  PS/2 Keyboard
Obr. 9.1: PS/2 pro myš. Obr. 14b: 9.2 pro klávesnici. Obr. 9.3: Duální varianta PS/2.

Paralelní port (LPT)

  • starší rozhraní, které bylo nahrazeno USB rozhraním
  • dnes se jím propojují starší tiskárny nebo skenery

Sériový port (COM)

  • starší rozhraní, které bylo nahrazeno USB rozhraním
  • dnes se jím propojují např. starší vědecké měřicí přístroje
lpt com
Obr. 10.1: Paralelní port (LPT). Obr. 10.2: Sériový port (COM).

Použité zdroje:

Obr. 1.1: Zakončení USB kabelů typu "A" (Standard, Mini, Micro). [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 1.2: Zakončení USB kabelů typu "B" (Standard, Mini, Micro). [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 1.3: Zakončení USB kabelů standardu 3.0 - 3.1 (Standard A, Standard B, Micro B, Typ C). [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 1.4: Přehled USB konektorů na straně zařízení. [citováno 2016-11-18]. Autor: Milos634 - vlastní dílo, CC BY-SA 4.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42694553.
Obr. 2.1: Zakončení FireWire kabelů (6-pin, 4-pin, 9-pin). [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 2.2: Přehled FireWire konektorů na straně zařízení. Vlastní zpracování.
Obr. 3: Kabelové zakončení rozhraní eSATA a konektor na straně zařízení. [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 4: Logo Bluetooth. [citováno 2015-08-01]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/BluetoothLogo.svg/220px-BluetoothLogo.svg.png>.
Obr. 5.1: Kabelové zakončení VGA a konektor VGA na straně zařízení. [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 5.2: Kabelové zakončení DVI a konektor DVI na straně zařízení. [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 5.3: Kabelové zakončení DP a konektory DP na straně zařízení (vč. Mini DP/Thunderbold). [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 5.4: Kabelové zakončení HDMI a konektory HDMI na straně zařízení (Standard/Mini/Micro). [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 6.1: Různé podoby kabelového zakončení rozhraní TRS. [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 6.2: Barevné odlišení audio konektorů na straně zařízení. [citováno 2017-12-30]. Autor: thefigg88 - vlastní dílo, CC BY-SA 3.0, Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cable_Connector_Reference_Chart.pdf.
Obr. 7.1: Kabelové zakončení RJ45. [citováno 2015-08-01]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/Modular_connector#/media/File:EthernetCableBlue2.jpg>.
Obr. 7.2: Zakončení RJ45 na straně PC. [citováno 2015-11-18]. Learning About Computers, 2015. Dostupný na WWW: <http://www.learning-about-computers.com/tutorials/images/rj45.jpg>.
Obr. 8: Logo rozhraní Wi-Fi. [citováno 2015-08-01]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi#/media/File:Wi-Fi_Logo.svg>.
Obr. 9.1: PS/2 konektor pro myš. [citováno 2016-12-21]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <By Mobius - Mobius, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=944279>.
Obr. 9.2: PS/2 konektor pro klávesnici. [citováno 2016-12-21]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <By Mobius - Mobius, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=944279>.
Obr. 9.3: Duální varianta PS/2. [citováno 2015-08-01]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://commons.wikimedia.org/wiki/PS/2_connector#/media/File:PS2_dual_connector.JPG>.
Obr. 10.1: Paralelní port (LPT). [citováno 2015-08-01]. Dostupný pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/24/Parallelport.jpg/300px-Parallelport.jpg>.
Obr. 10.2: Sériový port (COM). [citováno 2015-08-01]. PassMark Software, 2015. Dostupné na WWW: <http://www.passmark.com/images/serial-port-hires.jpg>.

 

52.2 Rozhraní počítače (test)

Otázky10
K dispoziciVždy
Možnost zpětné navigaceOdepřeno
Spustit test