Computerschnittstellen

Computerschnittstellen

Schnittstellen (I/O- Schnittstellen) sind Anschlussmöglichkeiten externer Geräte auf der Hauptplatine.

Die Aufgaben sind eine Datenübertragung zwischen einzelnen peripheren Geräten und der Zentraleinheit zu ermöglichen, auf formale Richtigkeit der Daten wird ebenfalls geprüft.

Eine Schnittstelle wird durch folgende Charakteristiken definiert:

• Busbreite (Anzahl der Leitungen über die Binärzahlen übertragen werden)

• Busgeschwindigkeit (Geschwindigkeit des Datenflusses je Sekunde)

• Busprotokoll (Codierung der Binärdaten)

Unterschieden wird zwischen seriellen und parallelen Schnittstellen.

Parallele Schnittstelle
8 Datenbit werden gleichzeitig mithilfe von acht prallelen Leitungen übertragen (Bsp.: Drucker).

Serielle Schnittstelle
Datenbit werden zeitlich nacheinander über eine einzige Leitung übertragen (Bsp.: Modem u. Maus).

heute spielen nur noch serielle Schnittstellen eine Rolle.

Auflistung der gängigsten Schnittstellen

RS 232 C o. V.24 (Maus und Modem)

Ist der Schnittstellenstandard mit 25- oder 9-poligen Verbindungen zur seriellen Übertragung und
bietet eine Anschlussmöglichkeit für Maus, Nullmodem-Kabel und Modem.

Centronics (Drucker, Scanner, Brenner u.a)
Prallele Schnittstelle (für 1 Gerät bis 2MBit/s) welche größtenteils für den Anschluss von Druckern benötigt wird.

PS2

Bevor sich USB als Allzweckschnittstelle durchsetzte, wurden Mäuse oder Tastaturen auch über PS2-Anschlüsse mit dem PC verbunden.
 

USB 1.x (“Universal Serial Bus” - Plug&Play-Anschluss)
Preiswerter, langsamer und serieller BUS mit bis zu 12 MitB/s und Anschlussmöglichkeiten für bis zu 127 Geräten.

USB 2.x
Bietet eine Schnittstelle für zahlreiche Geräte wie z.B. Tastatur, Lautsprecher, Drucker, ext. Laufwerke, etc.Gegenüber des langsamen USB1 verfügt man über 480 MBit/s und eine max. Anzahl von 127 Geräten, Abwärtskompatibilität ist gegeben.

USB 3.x
Die Datenrate wurde von 0,48 GBit/s (USB2) auf 4,8 GBit/s erhöht, wobei die Anzahl der anzuschließenden Geräte bei 127 geblieben ist.
Eine Master-/Slave-Architektur kommt zum Einsatz, d.h. dass der sogenannte Master-Controller steuert die Slaves (Endgeräte).
Die bisherige, regelmäßige Abfrage ob neue Geräte angeschlossen wurden, wurde mit einer Methode ausgetauscht, in der die Schnittstelle erst bei Signalen des Endgerätes anspringt (Reduzierung des Stromverbrauchs).

SCSI-1 (“Small Computer System Interface” - parallel, 5MB/s, 8 Geräte) 1986
Eine leistungsfähige Schnittstelle zwischen Gerät und  Bussystem mit relativ schneller Übertragungsrate, welche besonders für die Arbeit mit mehreren Peripheriegeräten geeignet ist(plattformunabhängig).

Chronologische Weiterentwicklung:

SCSI-2 (parallel, 10MBit/s, 8 Geräte) 1989
Ultra-SCSI (parallel, 20MBit/s - 40MB/s, 8 Geräte) 1992
SCSI-3 (Alternative Transfertechnik Apples FireWire-Standard und Fibre Channel hinzugrfügt) 1993
Ultra-2 SCSI (40MB/s - 80MBit/s) 1997
SCSI-160 (160 MBit/s) 1999
SCSI-320 (320 MBit/s - letzte Schnittstelle dieser Art, da hierfür keine weiteren Geräte gebaut wurden) 2002
SCA(16 Geräte, hat SCSI abgelöst) 1999

Firewire (Plug&Play-Anschluss)
Serieller Bus mit digitaler Schnittstelle mit bis zu 400MB/s für max. 63 Geräte.
Die patentierte Schnittstelle von Apple wird hauptsächlich in der Ton-/ und Videotechnik und bei beispielsweise DVD-Brennern und Festplatten eingesetzt.

Thunderbolt (bis zu 10 Gbit/s)
Schnittstelle zwischen Computern, Monitoren, Peripheriegeräten und Unterhaltungselektronik, die von Apple und Intel entwickelt wurden. Wegen der extrem hohen Datenübertragungsrate eine Schnittstelle mit Zukunft die USB3 die Stirn bieten soll..

Ethernet

Ethernet ist ein Datenübertragungsstandard für lokale Netzwerke und Internetzugang zwischen Netzwerkrouter und PC.  Anfänglich gab es Übertragungsraten von 10 Mbit/s, die von Fast Ethernet mit 100 Mbit/s abgelöst wurden(Gigabit Ethernet mit 10 000 MBit/s möglich).

DVI (“Digital Visual Interface”)

Ist eine elektronische Schnittstelle zur Übertragung von Videodaten. Im Computer-Bereich entwickelte sich DVI zu einem Standard für den Anschluss vonTFT-Monitoren an die Grafikkarte eines Computers.

HDMI (“High Definition Multimedia Interface“)
Eine ab Mitte 2003 entwickelte Schnittstelle für die volldigitale Übertragung von Audio- und Video-Daten in der Unterhaltungselektronik (+ moderne Grafikkarten) welche DVI abgelöst hat.
Datenübertragungsrate liegt versionsabhängig bei 3,96 GBit/s - 8,16 GBit/s und ab HDMI 2.0 bei 14,4 GBit/s.

IrDA (“Infrared Data Association”)
Die Infrarotschnittstelle spezifiziert Standards für die optische drahtlose Punkt-zu-Punkt Datenübertragung mittels infrarotem Licht (850 – 900 nm) auf max. 1m Entfernung.

Bluetooth
Ein Kurzstrecken-Funkstandard der kabellos eine Kommunikation mit verschiedenen Geräten ermöglicht (Bsp.: Tastatur und Maus).

Serial-ATA
Ermöglicht den Anschluss der Festplatte im PC

PCI (“Peripheral Component Interconnect”)
Ermöglicht den Anschluss für Steckkarten im PC

PCI-E
Nachfolger von PCI, ermöglicht den Anschluss von modernen Grafikkarten mit 3D-Beschleunigung und ist aktueller Standard.

Audioverbindung (Klinke)
Für die analoge Datenübertragung im Audiobereich wird bis heute diese Schnittstelle an der Soundkarte genutzt (Bsp.: Lautsprecher, Mikrofon).

QUELLE: ABC der Mediengestaltung, Wikipedia und https://www.lmz-bw.de/medienbildung/medienpraxis/computer-handy-tablet/computerschnittstellen.html

Weiterführende Links:
http://webmagazin.de/mobile/gaengigsten-schnittstellen-mobile-geraete-177636