پورت موازی Parallel Port

توضیحات

پورت موازی

در زمان اتصال یک چاپگر به کامپیوتر از پورت موازی استفاده می گردد. با اینکه اخیرا" استفاده از پورت های USB رایج شده است ولی همچنان استفاده از پورت موازی برای اتصال چاپگر به کامپیوتر بسیار متداول است .

از پورت های موازی می توان برای اتصال تجهیزات جانبی زیر استفاده کرد

§ چاپگر

§ اسکنر

§ هارد درایوهای خارجی

§ کارت های شبکه

مبانی پورت های موازی

پورت موازی ، توسط شرکت IBM و بمنظور اتصال یک چاپگر به کامپیوتر طراحی گردید. زمانیکه شرکت IBM در اندیشه طراحی و ارائه کامپیوترهای شخصی بود، ضرورت استفاده از چاپگرهای شرکت" سنترونیکس" نیز احساس گردید.شرکت IBM تصمیم نداشت که از همان پورتی که توسط چاپگرهای سنترونیک استفاده می گردید، در طراحی خود استفاده نماید.

مهندسین شرکت IBM از یک کانکتور 25 پین (DB-25 ) بهمراه یک کانکتور 36 پین برای ایجاد یک کابل خاص بمنظور اتصال چاپگر به کامپیوتر استفاده کردند. سایر تولید کنندگان چاپگر نیز در ادامه از استاندارد سنترونیک تبعیت و به مرور زمان استاندارد فوق در سطح جهان مطرح و مورد استفاده قرار گرفت .

زمانیکه کامپیوترهای شخصی اطلاعاتی را برای چاپگر و یا هر وسیله دیگری که به پورت موازی متصل است، ارسال می نمایند ، در هر لحظه هشت بیت ارسال خواهد شد.. هشت بیت فوق بصورت موازی برای دستگاه ارسال خواهند شد. پورت موازی استاندارد، قادر به ارسال 50 تا 100 کیلوبایت در هر ثانیه است .نحوه عملکرد چاپگر به شرح زیر است :

- پین یک، حامل سیگنال Strobe بوده و دارای ولتاژی بین 2/8 و پنج است . زمانیکه کامپیوتر اطلاعاتی ( یک بایت داده ) ارسال می دارد ولتاژ به نیم ولت افت پیدا خواهد کرد.افت ولتاژ فوق به چاپگر اعلام می نماید که داده هائی ارسال شده است .

- پین دوتا نه حامل داده است .بمنظور مشخص نمودن اینکه یک بیت دارای مقدار یک است ولتاژ پنج ارسال از طریق پین مربوطه ارسال ( شارژ) خواهد شد.بر روی پینی که شامل مقدار ( داده ) صفر است شارژی ( ولتاژ) قرار نخواهد گرفت .

- پین ده ، اطلاعات لازم در خصوص نحوه عملکرد چاپگر را برای کامپیوتر، ارسال می نماید . نحوه پیاده سازی پین فوق نظیر پین "یک" است .زمانیکه ولتاژ موجود بر روی پین فوق به نیم ولت تنزل پیدا نماید، کامپیوتر اطلاعات لازم در خحصوص فرآیند چاپ را از چاپگر اخذ خواهد کرد .( کامپیوتر به این اطمینان خواهد رسید که چاپگر اطلاعات را دریافت نموده است )

- در صورتیکه چاپگر مشغول باشد، پین شماره یازده شارژ می گردد. زمانیکه ولتاژ نیم ولت بر روی پین فوق قرار بگیرد به کامپیوتر اغلام خواهد شد که چاپگر آماده دریافت اطلاعات است .

- در صورتیکه چاپگر دارای کاغذ نباشد ، از طریق پین شماره دوازده به کامپیوتر آگاهی لازم داده خواهد شد.

- زمانیکه بر روی پین شماره سیزده شارژی وجود داشته باشد، آماده بودن چاپگر به کامپیوتر اعلام می گردد.

- کامپیوتر از طریق پین شماره چهارده و با استفاده از یک ولتاژ پنچ ولت سیگنال Auto Feed را برای چاپگر ارسال می دارد.

- در صورتیکه چاپگر دارای مشکلی باشد ولتاژ پین شماره پانزده به نیم ولت کاهش و کامپیوتر از بروز اشکال در چاپگر آگاهی پیدا می نماید.

- زمانیکه یک کار آماده چاپ باشد، کامپیوتر از پین شماره شانزده برای مقداردهی اولیه چاپگر ( کاهش ولتاژ) استفاده می نماید.

- کامپیوتر از پین شماره هیفده برای Offline نمودن از راه دور چاپگر استفاده می نماید، بدین منظور برای چاپگر یک شارژ ارسال خواهد شد.

- پین های شماره هیجده تا بیست و پنج Ground بوده و از آنها بعنوان یک سیگنال مرجع برای شارژ های پایین تر از نیم ولت استفاده می گردد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می نمائید، بیست و پنج پین اول سنترونیک دقیقا" مشابه بیست و پنج پین کانکنور DB-25 می باشند.

SPP/EPP/ECP

در چاپگرهای اولیه پورت موازی بصورت یکطرفه بود. در این حالت داده ها صرفا" در یک جهت قادر به حرکت برای هر یک از پین ها بوند. همزمان با معرفی کامپیوترهای PS/2 توسط شرکت IBM ، یک نوع جدید از پورت های موازی دو طرفه طراحی گردید. این طراحی با نام Standard Parallel Port)SPP ) مطرح و بسرعت جایگزین استاندارد اولیه گردید.ارتباط دو طرفه باعث گردید که هر یک از دستگاهها قادر به ارسال و دریافت اطلاعات باشند.دستگاههای زیادی از پین های دو الی نه ، برای داده استفاده می کردند. استفاده از هشت پین باعث می شد که روش ارسال اطلاعات بصورت half-duplex باشد . در این حالت اطلاعات در هر لحظه در یک جهت حرکت می کردند.به منظور ارسال و دریافت اطلاعات ( دو طرفه ) از پین های شماره هیجده تا بیست و پنج برای دریافت اطلاعات استفاده گردید پین های فوق در ابتدا برای Ground در نظر گرفته شده بودند.بدین ترتیب امکان ارتباطلات دو طرفه در هر لحظه فراهم می گردد (Full-duplex ) .

استاندارد Enhanced Parallel port )EPP ) در سال 1991 توسط شرکت های اینتل زیراکس و زنیت مطرح گردید. مزیت مهم استاندارد فوق، حجم بالای اطلاعات ارسالی است . ( پانصد کیلو بایت تا دو مگابایت در هر ثانیه) . هدف عمده استاندارد فوق ، امکان اتصال دستگاههائی غیر از چاپگر به پورت موازی است . رسانه های ذخیره سازی که نیازمند دارا بودن نرخ انتقال اطلاعات بالائی می باشند نمونه ای از این نوع دستگاه ها می باشد.

بعد از معرفی استاندارد EPP شرکت های مایکروسافت و هیولت پاکارد در سال 1992 مشخصه جدیدی با نام Extended Capabilities port )ECP ) را معرفی نمودند.هدف عمده مشخصه فوق بهبود عملکرد و سرعت چاپگرها است .

در سال 1994 استاندارد IEEE 1284 معرفی گردید. استاندارد فوق برای دستگاههای مرتبط با پورت موازی دو مشخصه را مطرح می نماید : EPP و ECP . بمنظور صحت عملکرد هر یک از مشخصه های فوق می بایست سیستم عامل و دستگاه متصل شده به پورت موازی ، امکانات لازم در خصوص حمایت از مشخصه های فوق را دارا باشند. امروزه اغلب کامپیوترها، SPP,ECP و EPP را حمایت نموده و قادر به تشخیص استفاده از هر یک از مشخصه های فوق با توجه به دستگاه مرتبط ( متصل ) به چاپگر می باشند.در صورتیکه نیاز به تغییر یکی از مشخصه های فوق بصورت دستی ، می توان از برنامه BIOS سیستم استفاده و تنظیمات مربوطه را انجام داد .

پورت سریال

پورت سریال یکی از متداولترین روش های موجود جهت اتصال یک دستگاه به کامپیوتر است . با اینکه سیستمهای جدیدتر سعی در استفاده محدود از پورت سریال را داشته و پورت USB را مورد توجه بیشتر قرار می دهند ولی همچنان دستگاههای متعددی نظیر مودم از پورت سریال استفاده می نمایند. پورت های سریال یک کانکتور استاندارد و یک پروتکل را بمنظور اتصال دستگاههائی نظیر مودم به کامپیوتر را ارائه می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال می باشند.

مبانی پورت های سریال

تمام سیستم های عامل از پورت های سریال حمایت می نمایند.پورت های موازی در مقایسه با پورت های سریال دارای سرعت کمتری می باشند.پورت های USB طی چند سال اخیر رایج و طی سالیان آینده جایگزینی مناسب برای پورت های سریال و موازی خواهند بود.

پورت سریال، داده ها را بصورت سریال ( دنبال هم ) ارسال و یا دریافت می دارند.در چنین حالتی یک بایت از اطلاعات بصورت هشت بیت یکی پس از دیگری ارسال خواهند گردید. مزیت عمده روش فوق استفاده از یک سیم(کابل) برای ارسال و دریافت داده است . ایراد روش فوق سرعت پایین ارسال اطلاعات با توجه به ماهیت ارسال داده ها است .

قبل از ارسال هر بایت داده، پورت سریال یک بیت "شروع " را ارسال می دارد. بیت فوق صرفا" شامل یک بیت با مقدار صفر است .پس از ارسال هر بایت، یک بیت " پایان " ارسال می گردد. ارسال بیت فوق بمنزله خاتمه ارسال یک بایت خواهد بود. برای کنترل خطاء ممکن است ازیک بیت اضافه با نام Parity نیز استفاده گردد.

پورت های سریال Communication(COM) port نیز نامیده شده و بصورت دوطرفه می باشند. ویژگی فوق این امکان را برای هر دستگاه فراهم کرده تا قادر به ارسال و دریافت اطلاعات باشند. دستگاههای سریال از پین های متفاوت برای ارسال و دریافت داده استفاده می نمایند. استفاده از پین های یکسان باعث ارتباطات از نوع half-dublex خواهد شد و این بدان معنی است که اطلاعات قادر به حرکت صرفا" در یک جهت می باشند. با استفاده از پین های متفاوت امکان ارتباطات Full-duplex فراهم شده و امکان حرکت اطلاعات در دو جهت فراهم خواهد گردید.

عملکرد صحیح پورت های سریال وابسته به یک کنترل کننده خاص با نام Universal Asynchronous Receiver/Transmitte )UART ) است .تراشه فوق خروجی موازی گذرگاه سیستم کامپیوتر را اخذ و آن را بصورت سریال از طریق پورت سریال انتقال خواهد داد. بمنظور افزایش سرعت ، اغلب تراشه های UART دارای یک بافر با ظرفیت شانزده تا شصت و چهار کیلو بایت میباشند. بافر فوق امکان Cache نمودن داده های واصله از گذرگاه سیستم را زمانیکه تراشه مشغول پردازش داده ها و ارسال آنها برای پورت سریال است را فراهم می نماید. اغلب پورت های سریال دارای نرخ انتقال اطلاعاتی به میزان 115 کیلو بیت در هر ثانیه می باشند.پورت های سریال با سرعت بالا نظیر : Enhanced Serial port )ESP ) و Super Enhanced Serial port )Super ESP ) دارای نرخ انتقال اطلاعات 460 کیلو بیت در ثانیه می باشند. شکل زیر تراشه UART را نشان می دهد.

اتصال سریال

کانکنور خارجی برای یک پورت سریال، نه پین و یا بیست و پنج پین است . با توجه به اینکه موارد استفاده اولیه از پورت های سریال مودم بوده است ، وضعیت عملکرد هر پین نیز متاثر از واقعیت فوق بود .

عملکرد هر یک از پین ها در کانکتورهای نه پین در جدول زیر نشان داده شده است .

Pin	Function
1-Carrier Detect	آیا مودم به یک خط تلفن متصل است ؟
2-Receive Data	کامپیوتر اطلاعات ارسال شده توسط مودم را دریافت می نماید
3-Transmit Data	کامپیوتر اطلاعاتی را برای مودم ارسال می دارد.
4-Data Terminal Ready	کامپیوتر به مودم آمادگی خود را برای ارتباط اعلام می دارد
5-Signal Ground	پین مربوطه Ground شده است .
6-Data Set Ready	مودم آمادگی خود را برای ارتباط به کامپیوتر اعلام می دارد.
7-Request To Send	کامپیوتر از مودم در رابطه با ارسال اطلاعات سوال می نماید
8-Clear To Send	مودم به کامپیوتر اعلام می نماید که می تواند اطلاعاتی را ارسال دارد.
9-Ring Indicator	زنگ تلفن تشخیص داده خواهد شد.

عملکرد هر یک از پین ها در کانکتورهای بیست و پنج پین در جدول زیر نشان داده شده است .

Pin	Function
1-Not used	استفاده نمی گردد.
2- Transmit Data	کامپیوتر اطلاعاتی را برای مودم ارسال می دارد.
3-Receive Data	کامپیوتر اطلاعات ارسال شده توسط مودم را دریافت می نماید
4-Request To Send	کامپیوتر از مودم در رابطه با ارسال اطلاعات سوال می نماید
5-Clear To Send	مودم به کامپیوتر اعلام می نماید که می تواند اطلاعاتی را ارسال دارد.
6-Data Set Ready	مودم آمادگی خود را برای ارتباط به کامپیوتر اعلام می دارد.
7-Signal Ground	پین مربوطه Ground شده است .
8- Line signal detector	آیا مودم به یک خط تلفن متصل است ؟
9 to 19 -Not Used	استفاده نمی گردند.
20 -Data termina ready	کامپیوتر به مودم آمادگی خود را برای ارتباط اعلام می دارد
21- Not used	استفاده نمی گردد.
22 - Ring indicator	زنگ تلفن تشخیص داده خواهد شد.
23 to 25 not used	استفاده نمی گردد.

ولتاژهای ارسالی برای هریک از پین ها می تواند دو حالت متفاوت را داشته باشد : On و Off . در صورتیکه مقدار On (یک ) باشد پین مربوطه سیگنالی با ولتاژ بین 3 - تا 25 - را ارسال و در صورتیکه مقدار off ( صفر ) باشد سیگنال ارسالی پین مربوطه بین 3 تا 25 ولت ( مثبت ) خواهد بود.

یکی از مهمترین مسائل در ارتباط با مبادله اطلاعات بصورت سریال، مفهوم flow control است . با استفاده از قابلیت فوق یک دستگاه قادر به اعلام ( درخواست ) توقف ارسال داده به یک دستگاه خاص دیگر در یک مقطع خاص زمانی است .

پورت USB

کامپیوترهای جدید دارای یک و یا بیش از یک کانکتور Universal Serial Bus )USB ) می باشند. کانکتورهای فوق امکان اتصال تجهیزات جانبی متفاوتی نظیر : چاپگر، اسکنر ، دوربین های وب و ... را فراهم می نمایند.سیستم های عامل پورت های USB را حمایت کرده و بدین ترتیب نصب درایور مربوطه بسرعت و بسادگی انجام خواهد یافت .

USB چیست ؟

همواره اتصال یک دستگاه به کامپیوتر و پیکربندی مناسب آن برای استفاده ، یکی از چالش های اصلی در رابطه با بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر بوده است :

- چاپگرها به پورتr موازی متصل شده و اغلب کامپیوترها دارای یک پورت هستند . فرض نمائید که دارای یک Zip drive باشیم . درایوهای فوق نیازمند یک اتصال با سرعت بالا با کامپیوتر می باشند. در صورت استفاده از پورت موازی، از لحاظ سرعت خواسته یک Zip Drive تامین نخواهد گردید

- مودم ها از پورت های سریال استفاده می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال بوده و در اکثر موارد سرعت مناسبی را دارا نمی باشند.

- دستگاههائی که به سرعت بالائی نیاز دارند بهمراه کارت های خود عرضه می گردند.این نوع کارت ها می بایست در یکی از اسلات های برد اصلی نصب گردند.متاسفانه تعداد اسلات های موجود محدود بوده و در برخی حالات نصب نرم افزار مربوط به کارت دردسرآفرین نیز است .

هدف USB خاتمه بخشیدن به تمام موارد و مشکلات موجود در زمینه بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر است .USB یک روش آسان و استاندارد را برای اتصال 127 دستگاه به کامپیوتر، فراهم می کند. هر دستگاه می تواند شش مگابیت در ثانیه پهنای باند داشته باشد. پهنای باند فوق برای اکثر دستگاههائی که می خواهیم به کامپیوتر متصل نمائیم ، مناسب خواهد بود.

اکثر تجهیزات جانبی که جدیدا" تولید می گردند، دارای یک پورت USB می باشند. چاپگر، اسکنر، موس، دوربین های دیجیتال، دوربین های وب ،مودم، بلندگو، تلفن، رسانه های ذخیره سازی، اتصالات شبکه و ... نمونه هائی از این نوع دستگاهها می باشند.

اتصال یک دستگاه USB به کامپیوتر ساده است . کانکنورهای USB را می توان در پشت سیستم مشاهده و در ادامه کانکنور USB را به آنها متصل کرد. شکل زیر کانکنورهای USB را در پشت سیستم نشان می دهد.

در صورتیکه دستگاهی برای اولین مرتبه ( بار اول ) نصب گردد، سیستم عامل مربوطه آن را تشخیص و با نصب درایور ، عملا" زمینه استفاده از دستگاه فراهم خواهد شد. دستگاههای USB را می توان بدفعات به سیستم متصل و یا آنها را از سیستم جدا کرد.اغلب دستگاههای USB بهمراه کابل اختصاصی خود ارائه می گردند . کابل های فوق دارای اتصالی از نوع A می باشند.شکل زیر یک کانکنور USB را که از نوع A است نشان می دهد.

در صورتیکه دستگاه USB دارای کانکتور A نباشد بهمراه آن سوکتی ارائه شده که می تواند یک کانکنور از نوع B را قبول نماید.

از کانکتور نوع A برای اتصال به کامپیوتر و از کانکتور نوع B برای اتصال دستگاههای خاص استفاده می گردد.

اغلب کامپیوترهای جدید بهمراه یک و یا بیش از یک سوکت USB ارائه می گردند. با توجه به وجود دستگاههای متعدد که دارای پورت USB می باشند، می توان بسادگی دستگاه مورد نظر را ازطریق پورت USB به یکی از سوکت های USB کامپیوتر متصل نمود.مثلا" می توان به کامپیوتر یک چاپگر USB ، یک اسکنر USB ، یک دوربین وب USB و یک کارت شبکه USB را متصل نمود. در صورتیکه کامپیونر دارای صرفا" یک کانکتور USB باشد و بخواهیم تجهیزات USB گفته شده را به آن متصل نمائیم چه کار باید کرد؟ برای حل مشکل فوق می بایست یک USB hub را تهیه کرد. USB استاندارد قادر به حمایت از 127 دستگاه است . هاب USB بخشی از استاندارد فوق محسوب می گردد.

شکل زیر یک هاب USB را بهمراه چهار کانکنور از نوع A نشان می دهد.

یک هاب ممکن است چهار و یا بیش از چهار پورت داشته باشد. هاب به کامپیوتر متصل شده و هر یک از دستگاهها به یکی از پورت های هاب متصل خواهند شد. هاب ها می توانند با برق و یا بدون برق باشند. استاندارد USB این امکان را فراهم می سازد که دستگاهها برق مورد نیاز خود را از طریق اتصال USB مربوطه تامین نمایند. یک دستگاه با مصرف برق بالا نظیر اسکنر دارای منبع تغذیه اختصاصی خود است ولی دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس و دوربین های دیجیتال ، برق مورد نیاز خود را می توانند از گذرگاه مربوطه تامین نمایند. در صورتیکه از دستگاههائی نظیر چاپگر و یا اسکنر استفاده می گردد که خود دارای منبع تغذیه اختصاصی می باشند، نیازی به هاب با برق نخواهد بود در صورتیکه از دستگاههای فاقد منبع تغذیه نظیر موس و دوربین استفاده می گردد ، به هاب برق دار نیاز خواهد بود. هاب دارای ترانسفورماتور اختصاصی خود بوده و برق مورد نیاز گذرگاه را تامین خواهد کرد.

ویژگی های USB

USB دارای ویژگی های زیر است :

- حداکثر 127 دستگاه را می توان متصل نمود. ( مستقیما" و یا توسط هاب های USB )

- کابل های USBبتنهائی قادر به حمایت از طول 5 متر می باشند. در صورت استفاده از هاب حداکثر طول 30 متر خواهد بود.

- نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه دوازده مگابیت در ثانیه است .

- هر دستگاه قادر به درخواست شش مگابیت در ثانیه است . عملا" بیش از یک دستگاه در هر لحظه نمی تواند درخواست شش مگابیت در ثانیه را داشته باشد چراکه از پهنای باند گذرگاه تجاوز خواهد کرد.

- یک کابل USB دارای دو سیم برای برق ( 5+ ولت و Ground ) و یک سیم بهم تابیده برای حمل داده است .

- بر روی سیم برق، کامپیوتر قادر به تامین برق با حداکثر پانصد میلی آمپر و پنج ولت است .

- دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس می توانند برق مورد نیاز خود را مستقیما" از طریق گذرگاه تامین نمایند.

- دستگاههای USB را می توان هر زمان متصل و مجددا" از سیستم جدا کرد.

- اکثر دستگاههای USB می توانند توسط کامپیوتر و در زمان حالت Power-saving ، به خواب ( غیره استفاده گردند) روند.

دستگاههائی که به پورت USB متصل می گردند از یک کابل USB که حامل برق و داده است استفاده می نمایند. دو سیم حامل برق ( قرمز - پنج ولت و قهوه ای ( زمین ) یک زوج کابل بهم تابیده برای حمل داده ( زرد و آبی )

زمانیکه کامپیوتر روشن می گردد ، عملیات پرس و جو در رابطه با دستگاههای متصل به گذرگاه انجام شده و به هر یک از آنها یک آدرس خاص ، نسبت خواهد شد . فرآیند فوق "سرشماری" نامیده می شود. دستگاهها نیز زمانیکه به گذرگاه متصل می گردند شمارش می گردند. کامپیوتر از نحوه انتقال اطلاعات توسط دستگاهها با استناد بر یکی از روشهای زیر ، آگاهی می یابد.

- وقفه : دستگاهی نظیر موس یا صفحه کلید که داده های کمی را ارسال می دارند از روش " وقفه " استفاده می نمایند.

- Bulk ( توده ای ) . یک دستگاه نظیر چاپگر که حجم بالائی از اطلاعات را در یک بسته دریافت می دارد، از روش فوق استفاده می نماید. یک بلاک از داده ها برای چاپگر ارسال و صحت آنها نیز بررسی می گردد.

- Isochronous ( همزمان ) . دستگاههای نظیر بلندگو از روش فوق استفاده می نمایند. جریان پیوسته ای از داده ها بین دستگاه و کامپیوتر برقرار می گردد.

USB پهنای باند موجود را به مجموعه ای از فریم ها تقسیم و کامپیوتر فریم ها را کنترل خواهد کرد. فریم ها شامل 1500 بایت بوده و هر میلی ثانیه یک فریم جدید، بوجود می آید

اخیرا" استاندارد USB نسخه دو، مطرح شده است . بر اساس استاندارد فوق ، سرعت ده تا بیست برابر افزایش خواهد یافت . با رسیدن به سرعت های فوق می توان تقریبا" هر نوع دستگاهی را از طریق USB به کامپیوتر متصل کرد. هارد دیسک های خارجی و دوربین های فیلم برداری نمونه هائی در این زمینه می باشند.