Интерфейсы принтеров и плоттеров

Современные принтеры, печатающие графические изображения (в том числе и текст в графическом режиме) с высоким разрешением, требуют высокоскорост­ной передачи данных по внешнему интерфейсу. Большинство принтеров имеют традиционный параллельный интерфейс Centronics или более производительный IEEE 1284, что позволяет достигать скоростей передачи 0,15-2 Мбайт/с, в зави­симости от производительности компьютера и выбранного режима передачи (см. ниже). Эти же интерфейсы используются и в плоттерах.

Для подключения принтера с параллельным интерфейсом используется LPT-порт в различных модификациях, от традиционного SPP-порта до теперь уже стандарт­ного и эффективного IEEE 1284 (см. п. 1.3).

Поначалу все принтеры с параллельным интерфейсом обязательно поддерживали протокол Centronics, а более «продвинутые» вдобавок могли работать и в режиме ЕСР, поддерживая согласование режимов по IEEE 1284. Их инсталляционные программы старались установить драйверы «продвинутых» режимов, если того позволяла ОС и возможности LPT-порта. Теперь ситуация изменилась, и появи­лись принтеры с параллельным интерфейсом, не поддерживающие Centronics. При инсталляции они требуют подключения по «двунаправленному интерфей­су» IEEE 1284 (обычно режим ЕСР), и через LPT-порт в режиме SPP они рабо­тать отказываются. С такими принтерами в среде MS DOS без специальных драй­веров работать невозможно.

В некоторых принтерах используется последовательный интерфейс RS-232C, RS-422 или «токовая петля», но здесь теоретический предел скорости около 11 Кбайт/с (115 Кбит/с), а практически она едва достигает 1 Кбайт/с (9600 бит/с). Эти прин­теры можно подключать к СОМ-порту непосредственно или через адаптер — пре­образователь уровня сигналов.

В последнее время стали чаще применять шину USB, однако этот переход не так уж безоблачен: шина USB поддерживается не всеми ОС. Старые приложения (ведь не всегда есть необходимость и возможность перехода на новые), работающие с принтером через функции BIOS Int 17h или непосредственно с регистрами LPT-порта, например для приглашения к подаче бланков, не могут работать с принте­ром USB даже в среде ОС, поддерживающих USB в полном объеме. Что касается скорости передачи данных, то у USB 1.0 со скоростью 12 Мбит/с скорость переда­чи данных отнюдь не достигает 1,5 Мбайт/с (12:8) хотя бы из-за накладных расхо­дов шины. В USB 2.0, которая сейчас выходит на рынок, пиковая скорость может достигать 50 Кбайт/с (скорость в шине — 480 Мбит/с), что для принтера пока что более чем достаточно. Однако для этого и принтер, и компьютер должны поддер­живать USB 2.0, и между ними не должно быть старых (USB 1.0) хабов.

Принтеры могут иметь интерфейс SCSI (редкий вариант), а также подключаться не к компьютеру, а к локальной сети по интерфейсу Ethernet (10 или 100 Мбит/с). Такое подключение удобно для принтеров коллективного пользования, и при гра­мотно построенной сети оно не доставляет забот пользователям. Шина Fire Wire для принтеров применяется пока очень сдержанно.

 

Интерфейсы графических адаптеров

Для подключения дисплея (монитора) к графическому адаптеру компьютера ис­пользуются специализированные/интерфейсы, по которым передается информа­ция о мгновенном значении яркости базисных цветов (RGB) и сигналы строчной и кадровой синхронизации. Способ передачи уже прошел первый виток спирали развития: от дискретного интерфейса первых адаптеров (MDA, CGA, EGA) че­рез аналоговый интерфейс VGA снова возвращаются к цифровому способу (DVI, P&D, DFP). Интерфейсы мониторов в большинстве своем стандартизованы орга­низацией VESA (www.vesa.org).

Видеоинтерфейсы используются для вывода информации на обычные телепри­емники и телевизионные мониторы, а также ввода видеоданных в компьютер. Видеоданные в цифровом виде могут передаваться и приниматься по шине Fire Wire, а также по USB версии 2.0.

Многие графические адаптеры имеют внутренний разъем VFC или VAFC — это параллельная шина для обмена пиксельной информацией с дополнительны­ми картами видеообработки.

К системе (процессору и памяти) графический адаптер подключается через какую-либо шину расширения (AGP, PCI, ISA).

Дискретный интерфейс RGB TTL

Дискретный интерфейс с уровнями ТТЛ — RGB TTL применялся в мониторах для графических адаптеров MDA, HGC (Hercules), CGA и EGA. Для этого интерфей­са требуется разъем DB-9 (розетка на адаптере), назначение контактов приведено в табл. 8.5. В монохромных мониторах используются лишь два сигнала — Video (включить/выключить луч) и Intens (повышенная яркость). В цветных монито­рах класса CD (ColorDisplay) для адаптеров CGA используется по одному сигналу для включения каждого луча и общий сигнал повышенной яркости. Таким обра­зом можно было задать 16 цветов. В улучшенном цветном дисплее ECD (Enhanced Color Display) для адаптера EGA требуются два сигнала на каждый базисный цвет: RED, GREEN, BLUE и Red, Green, Blue — соответственно старшие и младшие биты базисных цветов. Таким образом можно задавать 64 цвета.

Строчная и кадровая синхронизация монитора осуществляется сигналами H.Sync и V.Sync. Монохромные адаптеры MDA и HGC, работающие с высоким разреше­нием (720x350 пикселов), используют высокую частоту развертки. Адаптер CGA работает с низкими частотами (параметры синхронизации близки к телевизион­ным). Адаптеры и мониторы EGA могут работать с любыми из этих частот. Для облегчения переключения режимов генератора развертки монитора задействуют сигнал V.Sync: полярность импульсов определяет диапазон частот развертки теку­щего видеорежима.

Аналоговые интерфейсы RGB

Интерфейс RGB Analog с аналоговой передачей сигналов яркости базисных цве­тов позволяет передавать формально неограниченное число оттенков. Сигналы базисных цветов в современных адаптерах формируются 8-разрядными ЦАП, что позволяет выводить 16,7 миллионов цветов (True Color). Для уменьшения перекрест­ных помех эти сигналы передаются по витым парам, с собственными обратными линиями (Return). Для согласования с кабелем в мониторе каждая сигнальная пара нагружается резистором. Черному цвету соответствует нулевой потенциал на ли­ниях всех цветов, полной яркости каждого цвета соответствует уровень +0,7 В (не все графические адаптеры обеспечивают полную амплитуду сигнала). Сигналы управления, состояния и синхронизации передаются сигналами ТТЛ. Временные диаграммы интерфейса RGB (они применимы и к интерфейсу RGB TTL) иллю­стрирует рис. 8.9. Сигналы R, G, В, здесь показаны условно — изображены интерва­лы, во время которых сигналы отображаются засветкой точек экрана (видимая часть изображения — в областях пересечения отображения по кадру и по строке, в остальное время луч принудительно гасится). На рисунке показаны основные временные параметры сигналов. Стандарт VESA DMT (Discrete Monitor Timing, 1994-1998 гг.) задает дискретный ряд вариантов параметров для различных ре­жимов разрешения. Несколько более поздний стандарт VESA GTF (Generalized Timing Formula Standard) задает формулы для определения всех параметров син­хронизации, исходными данными для расчета являются следующие:

♦ формат экрана в пикселах (например, 800x600);

♦ необходимость дополнительного видимого обрамления (overscan borders);

♦ тип развертки — построчная (non-interlaced) или черезстрочная (interlaced);

♦ одна из заданных частот: кадров, строк или пикселов.

Поскольку стандартов много, один и тот же набор этих параметров разными гра­фическими картами и их драйверами может использовать несколько отличающи-

еся ^временные параметры сигнала. Эти вариации приходится компенсировать настройками монитора (размер и смещение по вертикали и горизонтали). Приме­ры параметров синхронизации для построчной развертки приведены в табл. 8.6. Обратим внимание, что для строчной развертки параметры синхронизации зада­ются в микросекундах, а для кадровой — в числе строк за это время.

7.4.3. Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP

Повсеместный переход на цифровые технологии коснулся и видеомониторов. Традиционный аналоговый канал передачи видеосигналов стал узким местом видеосистемы. По пути от ЦАП к входам видеоусилителей монитора сигнал про­ходит через пару разъемов и кабель. Несогласованность элементов, вызывающая отражения сигналов («звон») и неравномерности частотных характеристик, при­водит к искажению формы сигналов цветов, что становится особо заметным на режимах с высоким разрешением и высокой частотой регенерации. Повысить ка­чество изображения можно, перенеся устройства ЦАП в монитор, прямо на плату видеоусилителей, и подав на них цифровые сигналы базисных цветов. Плоские дисплеи (матрицы TFT) строятся на основе цифровых технологий, и им прихо­дится входные аналоговые сигналы преобразовывать обратно в цифровую фор­му. Все эти причины привели к необходимости разработки цифрового интерфей­са для передачи информации в монитор. От этого интерфейса требуется огромная пропускная способность: к примеру, при частоте пикселов 150 МГц и кодирова-

нии каждого пиксела 24-битным числом (True Color) требуется пропускная спо­собность 3,6 Гбит/с (450 Мбайт/с).