Kompiuteriuose naudojami laidai ir jungtys

2013

Referatas

Vilniaus Universitetas

Fizikos fakultetas

Kompiuterinė fizika

Kompiuterių techninė įranga

Aistė Cesiulytė

ĮvadasBe elektrinių schemų kompiuteryje yra ir jas jungiantys laidai. Laidais bei kitomis technologijomis (belaidė, optinė) kompiuteris yra ir jungiamas į tinklą, prijungiami kompiuterio priedai. Kabeliais gali būti perduodama informacija arba paprasti elektriniai ar kitos rūšies signalai leidžiantys valdyti kompiuterį. Jungčių ir technologijų yra įvairios, referate apžvelgsiu jas, taip pat ir problemas su kuriomis susiduriama perduodant signalus. Daugiausiai dėmesio skirsiu perdavimui vario laidu.

Problemos perduodant signalus ir jų sprendimaiNors varinis laidas yra pigus ir patvarus būdas jis turi ir trūkumų. Akivaizdžiausi yra crosstalk – kai signalas perduodamas viena linija daro įtaką kita linija sklindančiam signalui ir elektromagnetinė interferencija – trukdžiai sukeliami išorinių elektromagnetinių bangų šaltinių. Šie trukdžiai nėra vienas ir tas pats – crosstalk galioja arti esančioms linijoms (pvz. šalia esančios poros).

Pagrindiniai šių problemų sprendimo būdai: linijų dengimas (jei tai keli laidai vadiname ekranavimu) arba poros suvyjimas. Naudojant pirmąjį būdą izoliuotas laidas yra apdengiamas laidininko sluoksniu. Taip pats laidas izoliuojamas nuo išorinių elektromagnetinių laukų poveikio. Antrasis būdas – laidų poros susukimas naudingas kai triukšmo šaltinis (pvz. kiti nedengti kabeliai) yra arti laidų. Tokiu atveju skirtuminis imtuvas negali pašalinti visų triukšmų kadangi laidas esantis arčiau šaltinio yra labiau paveikiamas triukšmo. Laidus susukus nėra pastovaus artimesnio šaltiniui laido, jie vis mainosi, todėl sumoje abu laidai yra paveikti vienodai , taigi, triukšmas kompensuojasi.

Pav. Nr. 1 Dengtas kabelis

Pav. Nr. 2 Vytos poros su spalvų kodais

Gaminant ar perkant vytų porų kabelius reikia atkreipti dėmesį į tai kad jungčiai skirta laidų dalis būtų kuo mažesnė, t.y. kad kuo didesnė laido dalis būtų suvyta.

Taip pat renkantis laidus reikia juos pasirinkti kiek įmanoma trumpesnius kadangi kuo ilgesnis laidas tuo didesnė jo varža, taip pat signalui sklindant ilgesniu laidu bus ilgesnė delsa.

Atsižvelgiant į kokybę, visad naudinga laidus ekranuoti tačiau taip padidėja kaina, dingsta lankstumas ir lengvumas.

Motininės plokštės išorėje esantys lizdaiĮ motininės plokštės išorėje esančias jungtis jungiame įvesties bei išvesties įrenginius (pelę, ausines ir t.t.) taip pat jungiame kompiuterį į tinklą. Šiame darbe laikysiu kad vaizdo, garso bei tinklo plokšės yra integruotos, taigi, jų jungtys su motinine plokšte nebus nagrinėjamos. Taip pat nebus nagrinėjama USB jungtis, kadangi ją galime laikyti adapteriu kitoms jungtims, ir įvairios dabar jau retai naudojamos jungtys.

Pav. Nr. 3 Lizdai išoriniams prietaisams motininėje plokštėje

3.5mm minijackStereo audio lizdai skirti mikrofonui (raudonas), line-in (mėlynas), line-out (žalias). Į lizdą kišamas tris elektrodus – kairįjį, dešimįjį ir žemę – turintis atitinkamas kištukas.

Pav. Nr. 4 3.5mm minijack jungties struktūra

Prietaisų su šia jungtimi laidas – ekranuotas. Kairės ir dešinės (signalo) laidai izoliuoti ir apgaubti pintu trečiuoju laidu prijungtu prie žemės elektrodo.

Pav. Nr. 5 stereo laidas

Cat 5 EthernetKompiuterio jungimui į tinklą ar su kitu kompiuteriu skirtas lizdas. Į šį lizdą kišama iš 8 laidų sudaryta jungtis. Galimi įvairūs jos variantai, pvz.: straigth-through, crossover, rollover. Crossover variante viename gale žalia pora sukeista su oranžine, rollover jos sukeistos abiejuose galuose. Viskas priklauso nuo to, kurios poros naudojamos. Viena būna naudojama duomenims siųsti, kita priimti, dvi lieka nenaudojamos.

Pav. Nr. 6 Cat 5 straigth – through jungties schema

Pav. Nr. 7 Cat 5 jungtys

Prie šios jungties esantis laidas yra sudarytas iš 4 neekranuotų vytų porų. Ilgiausias galimas Cat 5 laido segmentas – 100m. Norint Cat 5 kabelį naudoti ilgesniems atstumams naudojami kartotuvai.

PS/2 arba Mini DIN-6Pelei ir klaviatūrai skirtos jungtys iš šešių elektrodų. Keturi elektrodai skirti informacijai, teigiamai įtampai, įžeminimui ir laikrodžiui, du nenaudojami.

Pav. Nr. 7 PS/2 jungties schema

Pav. Nr. 8 PS/2 jungtys klaviatūrai ir pelei

Kabelyje nenaudojama jokia apsaugos nuo triukšmo technologija, visi izoliuoti laidai tiesiog sujungti bendra izoliacija.

VGA arba DE-15Monitoriui prijungti naudojama penkiolikos elektrodų jungtis. Visi elektrodai yra naudojami. Pvz. 1, 2, 3 – raudonai, žaliai ir mėlynai spalvoms, 13 ir 14 – horizontaliai ir vertikaliai sinchronizacijai.

Pav. Nr. 8 VGA jungties schema

Paties laido struktūra skiriasi priklausomai nuo gamintojų. Pigesni kabeliai bus neekranuoti, gali būti ekranuota dalis, brangiausiuose yra pilnas ekranavimas.

Jungtys vidinei kompiuterio techninei įrangaiAukščiau peržvelgtomis jungtimis jungiami kompiuterio priedai tačiau kompiuterio viduje taip pat yra dalių kurias reikia prijungti prie motininės plokštės per atitinkamas sąsajas.

Pav. Nr. 9 Jungtys naudojamos kompiuterio viduje esantiems įtaisams jungti prie motininės plokštės

Tie komponentai tai maitinimo blokas, išorinės atminties įrenginiai, galima priskirti ir aušinimo sistemas. Dauguma jų yra jungiami paprastais plonais izoliuotais laidais, įdomesnė yra nebent SATA jungtis.

Serial ATAMagistralė skirta kietajam diskui ir optiniam įrenginiui prijungti. Jungtis susideda iš dviejų dalių – 7 elektrodai duomenims ir 15 maitinimui.

Pav. Nr. 10 SATA jungtis ir lizdas

Pav. Nr. 11 SATA jungties schema

Prie jungties tvirtinamuose laiduose nenaudojamos specialios apsaugos nuo triukšmų technologijos, laidai tiesiog izoliuojami.

Kitos technologijosBe varinio laido naudojamos ir kitos technologijos – optinis kabelis bei belaidis perdavimas. Kol kas jos dažniausiai naudojamos tik kaip tinklo sąsajos, išoriniai kompiuterio įrenginiai jomis nejungiami.

Optinis kabelis (šviesolaidis)Šviesolaidyje pritaikomas visiško šviesos atspindžio reiškinys. Ši technologija brangesnė ir sunkiau instaliuojama už Cat 5 tačiau tokie kabeliai gali būti kilometrų ilgio (signalas šviesolaidyje keliauja greičiau ir turi didesnį pralaidumą).

Pav. Nr. 12 Šviesolaidžio skerspjūvis

Pav. Nr. 13 Šviesolaidžio jungtys

Žaibo smūgiai bei aukštos įtampos, priešingai nuo Cat 5 kabelio, nepadarys įtakos šviesolaidžiui. Dėl didelio greičio interferencija taip pat nėra ryški problema.

Šviesolaidis tinka priemiesčių vartotojams esantiems toli nuo ISP. Galima naudoti ir mažais atstumais tačiau neapsimoka atsižvelgiant į kainą ir sudėtingumą.

Wi-FiDuomenys perduodami radijo bangomis. Vietoje jungčių naudojamos priėmimo antenos (prijungiamos arba įmontuotos kompiuteryje).

Pav. Nr. 14 Kompiuteris su prijungta Wi-Fi antena

Nors belaidis ryšys yra labai patogus (nereikia laidų o nešiojamiems kompiuteriams ir papildomų antenų) tačiau jis turi nemažai trūkumų. Teorinis Wi-Fi greitis yra 1Gbps – toks pats kaip ir plačiai naudojamo Gigabit Ethernet tačiau praktikoje kol kas Wi-Fi greičiu dar negali pralenkti Ethernet.

Dar viena Wi-Fi problema yra ta kad Wi-Fi bangos gali interferuoti su kitomis (pvz. mobiliojo ryšio) bangomis, tokiu būdu susilpnėja abiejų ryšių kokybė. Ši problema sprendžiama išskiriant dažnių diapazonus atskiroms paslaugoms taip pat galima pakeisti kanalų nustatymus maršrutizatoriuje.

Radijo bangos realiomis salygomis gali nešti informaciją ribotą atstumą, jos negali praeiti per labai tankius paviršius (storos betono sienos, masyvūs vamzdynai ekranuojantys patalpą). Naudojant Cat 5 laidus su šiomis problemomis nesusiduriama.

Taigi, Wi-Fi yra puikus būdas prisijungti į tinklą mažose erdvėse (pastate) tačiau norint pastovaus greičio ar didelio atstumo Wi-Fi nėra optimalu.

Šaltiniaihttp://www.belden.com/pdfs/Techpprs/tpbroad.htm

http://www.cablinginstall.com/articles/print/volume-3/issue-9/crosstalk-feedback/editorial/shielded-and-unshielded-twisted-pair-cable-revisited.html

http://pcsupport.about.com/od/insidethepc/ss/howitfits_6.htm

http://www.washington.edu/lst1/help/computing_fundamentals/networking/schemes

http://www.burtonsys.com/PS2_keyboard_and_mouse_mini-DIN-6_connector_pinouts.html

http://www.moddiy.com/pages/SATA-Data-Cable-Connectors-%26-Pinouts.html

http://www.digitaltrends.com/computing/wi-fi-vs-ethernet-has-wireless-killed-wired/