Konektory a sběrnice základních desek na cestě časem

Všechno to začalo před dlouhými a dlouhými časy, kdy přívlastek "osobní počítač" nesly ony populární osmibity vyráběné firmami jako je Commodore nebo Atari. A ač tyto dnes sbírají a zajímají se o ně asi jen ti největší počítačoví nadšenci, byl zde také první sériově vyráběný počítač z dílny Steva Wozniaka, tedy přesně toho člověka, který spolu se Stevenem Jobsem založil v oblasti Silicon Valley roku 1976 firmu Apple Computer.

Apple II - původce všeho

Již jistě tušíte, o jakém zázraku právě hovořím - ano, přesně o tom skvělém a opěvovaném Applu II, který spatřil světlo světa na pomezí let 1976 a 1977 a jenž byl následovaný jeho dalšími výkonnějšími bratříčky. Posléze bylo úžasné sledovat, jak tento krasavec výpočetní techniky ovlivnil firmu IBM, která se rozhodla začít s vývojem počítačů třídy IBM PC, a ač se tyto již dávno nevyrábějí, jejich nástupci jsou na současném trhu bezesporu nerozšířenějšími.

Pro Apple II hovořila hlavně jeho skvělá rozšiřitelnost, protože již následující verze byly rozšířeny o podporu datového úložného zařízení - první disketové 5,25" mechaniky a brzy také o sériové RS-232, paralení rozhraní Centronics či další velkou spoustu rozšiřujících karet. Nejlepší na tom všem totiž bylo to, že původní návrh umožňoval připojení nejrůznějšího příslušenství jiných výrobců!

Mezi první rozhraní, o které byly první takzvané počítače rozšířeny, se řadil také port IEEE-488, jenž byl často (avšak nepřesně) nazýván také zkratkami jako GPIB (General Purpose Interface Bus) či HP-IB (Hewlett-Packard Instrument Bus). Tento byl velmi oblíbený například firmou Commodore, která díky němu ke svým svěřencům připojovala nejrůznější zařízení v čele s tiskárnami, disketovými mechanikami či modemy, a to i přesto, že ve svém prapůvodním konceptu zdaleka nebyla navržena jako univerzální.

Bylo to proto, že jako takové zvládalo svým 24pinovým konektorem připojit až 15 zařízení, která tuto sběrnici sdílela. Sběrnice obsahovala celkem 16 signálových vodičů a standardizována byla v roce 1975. Atari mělo také svého oblíbence, a sice v podobě proprietárního portu Atari SIO, avšak stejně tak dobře se pro jiné typy zařízení dalo použít oblíbenější a již jednou zmíněné RS-232 či Centronics.

RS-232 aneb Sériová komunikace jednoduše

Již jsme se zde zmínili o rozhraní RS-232 (poslední varianta je známá pod označením RS-232C a přichází na svět roku 1969) umožňujíc sériovou komunikaci osobních počítačů, ale i další elektroniky, která je tímto způsobem patřičně vybavena. Velice oblíbená je také u domácích kutilů, a to dokonce i dnes, protože popisuje pouze způsob, jakým lze sekvenci přenášených bitů přenést a již více se nezabývá dalšími principy komunikace - představuje tak pouze fyzickou vrstvu referenčního ISO/OSI modelu. To tedy na rozdíl od komplexnějšího Univerzálního Sériového Rozhraní (USB - Univerzal Serial Bus), které stárnoucí RS-232 i jeho následné modifikace pomaloučku vytlačuje - dalo by se však říci, že již vytlačilo.

Jak si však onu seriovou komunikaci představit? Jednoduše - data jsou vysílána po jediném vodiči postupně za sebou - tedy seriově (odtud tedy tolik rozšířené označení Seriový port, který je však mírně nepřesný).

Ze základních desek tak toto rozhraní pomalu mizí a na dnešních moderních modelových řadách jej najdete snad již jen ve formě několika pinů, ze kterých si můžete port vyvést do volného slotu v zadní části skříně. Tento přístup je však velmi vhodný, protože takto vzniklý sériový port nezabírá drahocenné místo na panelu konektorů vyvedených ze základní desky, kde může místo něho být na jeho místě hned několik užitečnějších USB konektorů. Pokud jej však bude kdokoliv vyžadovat, není pro něj problém si jej jednoduše vyvést z desky pouhým připojením odpovídajících vývodů a přišroubováním záslepky k počítačové skříni.

Naopak odnože RS-232 čili RS-485 nebo RS-422 nejsou ohroženy nástupem USB téměř vůbec, protože jsou jako takové dlouhodobě využívány v průmyslu, přičemž se jejich služeb využívá též i u různých průmyslových sběrnic (například PROFIBUS-DP). Obě varianty jsou si sice velmi podobné, avšak zaměňovat je v žádném případě nelze. Každá je totiž v základu vhodná pouze pro určité aplikace a zatímco tak RS-422 své uplatnění nalézá především při zajištění rychlého sériového přenosu dat na velké vzdálenosti, a to třeba i v prostředí s výrazným zarušením, RS-485 je plnohodnotná průmyslová sběrnice umožňující obousměrný provoz.

Nebo raději paralelně?

Dalším z historicky oblíbených rozhraní je to paralelní (LPT - Line Print Terminal), které během přenosu používá několik vodičů jako datových, jiné pro řídící data. Ač byl tento port původně navržen pro připojení tiskáren používající rozhraní Centronics, bylo možné jej využít i pro mnoho jiných účelů. Za všechny můžeme zmínit například připojení staršího skeneru k tomuto rozhraní, nebo zkonstruování LCD displeje, který bude po připojení k PC (samozřejmě v součinnosti s nějakým ovládacím softwarem řídit například vypisování právě aktuálně přehrávané písničky z programu Winamp.

A jak tedy paralelní komunikace funguje? Při ní je posíláno více datových bitů současně, a to v jeden časový okamžik. Kolik informací je právě přenášeno pak udává parametr bitová šířka. Pokud tak budeme uvažovat například šířku 32 bitů, bude jasné, že takovýto přenos bude oproti seriovému 32x rychlejší - tedy pokud budeme uvažovat přenosy na stejné pracovní frekvenci. Proč tedy dochází v současné době k rozvoji seriových, a nikoliv paralelních rozhraní? Jednoduše proto, že tato dovolují snadnějšího dosažení vyšších frekvencí, a to navíc při daleko jednodušším návrhu.

Vraťme se však na chvíli zpět a připomeňme si nejprve pár informací o Centronics, které vzniklo před téměř třiceti lety, a sice v roce 1970 v laboratorním prostředí firmy Wang Laboratories specializující se na vývoj nejrůznějších zařízení určených k pořízování textů. Jedním z nich bylo i zařízení nazvané jako Model 101, které pro komunikaci využívalo právě této technologie navržené právě nejvyššími představiteli tehdejší společnosti. Když se poté o rok později od společnosti odtrhla divize Centronics Corporation, stávalo se toto rozhraní stále více akceptovatelným de facto standardem, který byl stále více uznáván i dalšími výrobci.

Své místo tak toto rozhraní mělo i u prvního IBM PC, jehož paralelní port umožňoval připojení právě takových zařízení, a to 36pinovým a ne úplně oficiálně nazývaným, konektorem Centronics. Na druhé straně propojovací kabelu pak figuroval konektor DB25. Co se však s firmou Centronics stalo? Ze začátku velmi úspěšná firma začala mít problémy právě v okamžiku, kdy se o tento segment trhu začali zajímat i další výrobci v čele s legendou, jako je například společnost Epson. Centronics Corporation pak byla v roce 1987 prodána a za několik málo let poté opustila segment trhu s tiskárnami a upadla do totálního zapomnění. Označení 36pinového konektoru však přežilo a žije dodnes.

Konektory LPT rozhraní však byly jednoduše obrovské, a bylo je tak nutno je fixovat k jejich protějšku buď pomocí dvou šroubků na straně konektoru, či pomocí drátkových zámků. Mohly se totiž jednoduše uvolnit a posléze i vypadnout.

Notebooky jsou známé svou stále pokračující minimalizací, a proto došlo právě u nich na vypouštění "nepotřebných" konektorů, což v první řadě odnesl právě i LPT. Je to zcela určitě dobře, ale co dělat v případě, že byste někdy v budoucnu chtěli na takovýto stroj bez podpory LPT připojit nějaké paralelní rozhraní? Tento problém ale zdaleka být problémem nemusí. Na našem trhu jsou totiž k dispozici také kouzelné redukce USB - Centronics, které za zhruba tři stovky korun dovolí připojit starší (ale třeba plně funkční) tiskárnu.

Pozn.: Později definovaný pojem Bitronics určený k obousměrnému provozu, byl podobně jako Centronics ukotven ve standardu IEEE 1284.

Na cestě po síti

V sedmdesátých letech byl učiněn ještě jeden velmi důležitý objev, a sice především firmou Xerox v jejím výzkumné středisku PARC (Palo Alto Research Center), jež svého času vedl Robert Metcalfe. Ten také nově vznikající standard pojmenoval slovem Ethernet, který se pokoušel nějakým způsobem popisovat samotnou podstatu technologie - šíření datových signálů po jednom sdíleném médiu.

Ethernet byl natolik úspěšný, že se ke Xeroxu postupem času začaly přidávat ještě další firmy (například i všude známý Intel) a rozhodli o tom, že jej nebudou chtít využívat jako své proprietární řešení, nýbrž postoupí jej i další výrobcům. Proto oslovili pracovní skupinu 802 instituce IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), která se právě standardizací technologií pro místní sítě zabývala. Nový standard byl tak na světě, prozatím ve své základní 10Mbps verzi, která využívala přenosu po žlutém koaxiálním kabelu. Ten však byl s průměrem cca 1 cm až přespříliš tlustý, a nevyhovoval tak požadavkům na ohebnost a jednoduché položení kabelu, a proto byl zanedlouho nahrazen jeho tenčí verzí, která na tom již byla v tomto směru mnohem lépe.

První verze Ethernetu (10Base5 určená pro tlustý koaxiální kabel) navíc ještě počítaly, že obvody sloužící vysílání a příjmu nebudou přímou součástí síťových karet, nýbrž budou dodatečně řešeny pomocí malé krabičky, tzv. transceiveru. Pro propojení transceiveru a síťové karty tehdy byly používány konektory AUI nasazené na tzv. drop kabelech. Ač jsou některé druhy transceiverů dnes již přímou součástí síťových obvodů, konektory AUI (Attachment Unit Interface) byly ještě dlouho poté používány. Umožňují totiž, aby karta byla provozuschopná i na jiných rozvodech sítě, například za použití optických převodníků na optickém vedení.

Dnes je nerozšířenější 100Mbps verze Ethernetu (Fast Ethernet - 802.3u), která využívá poměrně levnou a ohebnou kabeláž zajištěnou pomocí nestíněné kroucené dvoulinky (UTP). Hitem poslední doby jsou pak 1Gbit/s a 10Gbit/s standardy.