Что такое порт компьютера: все о физических и программных интерфейсах

В современном мире компьютеры стали неотъемлемой частью нашей жизни. Для подключения различных устройств и обмена данными используются порты, которые играют важную роль в обеспечении функциональности и расширяемости компьютерных систем. Рассмотрим, что представляют собой порты компьютера, какие типы существуют и как они работают.

Физические порты: аппаратные интерфейсы компьютера

Физический порт - это разъём на компьютере или в ноутбуке, куда можно подключить периферийные устройства, такие как флешка, сетевой кабель, принтер, наушники и другие.

К портам подключаются периферийные устройства ввода/вывода. Разъемы портов обычно устанавливаются прямо на системную плату и выносятся на заднюю стенку компьютера. Физический порт обменивается электричеством с устройством, которое в него вставлено.

Порты взаимодействуют с южным мостом чипсета, также возможен вариант, когда некоторые порты обслуживаются специализированным чипом SuperlO, который, в свою очередь, взаимодействует с южным мостом.

Основные типы физических портов

• Последовательный порт (СОМ). Присутствует в компьютерах вот уже более двух десятков лет, однако в последнее время применяется не очень часто.
• Параллельный порт (LPT). К нему подключаются некоторые модели принтеров, сканеров и другие устройства. Стандартный параллельный порт имеет не очень высокое быстродействие, поэтому используются его ускоренные режимы работы ЕСР или ЕРР.
• Игровой порт. К нему подключаются джойстики, рули и другие игровые манипуляторы.
• Порт PS/2. В большинстве компьютеров есть два таких специализированных порта: первый для подключения клавиатуры, второй - для мыши.
• USB. Наиболее популярный интерфейс для самых разнообразных периферийных устройств.
• IEEE 1394 (FireWire). Высокоскоростной последовательный порт для цифровых видеоустройств.
• Разъемы звукового адаптера. Каждая системная плата оснащается встроенным звуковым адаптером, и на задней панели обычно имеется несколько разъемов для подключения колонок, микрофона и других аудиоустройств.
• VGA. Служит для подключения монитора.

Программные порты: виртуальные интерфейсы для обмена данными

Программный порт - это «виртуальный разъём» в программе, через которую она может обмениваться данными с системой и другими программами. У него нет физического устройства, а есть только число от 0 до 65 535 - оно называется адресом порта.

Представьте, что у вас в компьютере есть разъём для локальной сети и интернета. В него воткнут всего один кабель. С вайфаем всё то же самое - всё это идёт через один разьём на материнской плате.

С технической точки зрения порт - это просто число, которое прикрепляется к каждому пакету с данными, поступающими в компьютер. Система смотрит, какой номер порта стоит на пакете, находит программу, которая его использует, и отправляет ей.

Пакет идет до IP адреса вашего компьютера. А куда дальше? Кто будет этот пакет обрабатывать, кому он предназначен? В итоге когда пакет приходит компьютер по номеру порта отдает его соответствующей программе которая подписана на этот порт.

Представьте, что у вас дома 2 компьютера и они подключены к одному роутеру. Для всего интернета IP адрес этих компьютеров одинаковый (так как внешний IP, который виден в интернете есть только у роутера). В этом случае, чтобы обратиться к конкретному компьютеру, нужен порт. Например, на роутере настроено, что у одного из компьютеров открыт порт 8245. Роутер имеет IP 95.84.208.79. Порт - это условный номер программы, которой на этом конкретном компьютере шлется запрос, т.е.

«Локалхост» означает, что браузер будет искать страницу на своём компьютере по адресу 127.0.0.1, а 1313 - это как раз порт.

Порт можно:

• закрыть - чтобы данные больше не передавались;
• пробросить - например, можно научить систему, что если запрос пришёл на порт 1212 - отправить его на порт 2121;
• просканировать - перебрать все числа от 0 до 65535, чтобы посмотреть, придёт ли с какого-нибудь из них ответ;
• задать: если вы знаете, что какой-то порт у вас заблокирован, а вам жуть как надо запустить программу - можно задать для этой программы другой порт и общаться через него.

Или можно ничего не делать - с точки зрения пользователя всё работает само.

COM-порт: последовательный интерфейс для подключения устройств

COM-порт (communications port) - это аппаратный интерфейс, с помощью которого к оборудованию можно подключать дополнительные, внешние устройства, чтобы передавать данные или расширить функционал основного устройства.

Раньше COM-порты были очень распространены на всех вычислительных устройствах, но в современности их практически вытеснили USB-порты. Однако, COM-порты остаются в обиходе и до сих пор используются в стационарных устройствах, таких как сервера, ПК и различное промышленное оборудование.

COM-порты не просто так еще называют последовательными портами - данные по COM-портам передается равными шагами по одному биту, последовательно. Однако, в отличие от других интерфейсов и устройств, где информация тоже передается последовательно, у COM-портов нет временного интервала между битами.

Самый часто встречающийся стандарт COM-портов - RS-232C(DB9). В далеком прошлом, на заре становления компьютерной индустрии, этот стандарт находил свое применение для подключения компьютерных терминалов, но с развитием этой сферы такие COM-порты стали использовать для подключения модема и мышки.

Сейчас стандарт RS-232C до сих пор применяется для настройки некоторых моделей коммутаторов.

Кабель подключения устройств друг другу через COM-порты. Слева порт DB-9, справа разъем DB-25.

Используя особый кабель, который называется “нуль-модемным”, COM-порты позволяют соединить два персональных компьютера друг к другу, что раньше использовалось для передачи данных от устройства к устройству напрямую. Сейчас такой метод передачи файлов канул в лету и уступил свое место другим, более удобным способам.

Однако, эти наработки применяются для настройки серверного оборудования, так как скорости соединения, установленной COM-портом, вполне достаточно для работы в терминальном режиме (пересылка команд для отладки устройства).

Ранее скорость передачи данных через COM-порты измерялась в бодах - специальной единицей измерения символьной скорости, которая равна 1 бит/с.

Преимущества и недостатки COM-портов

Основной плюс COM-портов заключается в том, что их очень легко подключать и сами по себе такие интерфейсы очень примитивны - ломаться там практически нечему, что делает их несколько надежнее с аппаратной точки зрения, чем аналоги, а процесс подключения устройства к устройству не требует никаких дальнейших настроек, не считая выбора скорости порта.

На заре появления USB, COM-порты были дешевле своего конкурента ввиду своей примитивной конструкции. Однако, в настоящее время ввиду серийного производства и отсутствия нужды в дополнительном контроллере, USB-порты стали более дешевыми, чем COM-порты.

Недостатки COM-портов также очевидны, как и их преимущества - так как эта технология была разработана еще в 1969 году, она просто устарела. Например, COM-порты не способны быстро передавать данные от устройства к устройству вследствие максимальной скорости до 14 КБ/с, а также прерыванием при передачи данных каждые 8 байт.

Типы разъемов COM-портов

Чаще всего для COM-портов используются разъемы стандартов DB-9 и DB-25, которые имеют характерную форму в виде буквы “D”. Среди менее распространенных разъемов - DB-37 и круглый разъем DIN-8. Также эти разъемы имеют разное кол-во контактов - от 9 до 37.

• DB-9 - это 9-контактный разъем, широко используемый для подключения COM-портов в компьютерах. Его основная функция - передача данных по интерфейсу RS-232, например, между ПК и модемом.

Разъем DB-9 для COM-порта на 9 контактов.

• DB-25 - имеет 25 контактов и отличается крупными габаритами. Этот разъем долгое время использовался для подключения принтеров, сканеров, внешних накопителей через интерфейс LPT до появления USB.

Разъем DB-25 для COM-порта на 25 контактов.

• DB-37 - имеет 37 контактов и встречается значительно реже, чем другие разъемы для COM-портов.

Разъем DB-37 для COM-порта на 37 контактов.

• DIN-8 - разъем на 8 контактов, расположенных в круглом корпусе. Он часто использовался в старых компьютерных системах для подключения клавиатур, мышек и других периферийных устройств.