Schnittstellen

1. Schnittstellen Eine Präsentation von Nina Demmer, Dirk Gneckow, Michael Havers, Holger Miefert und Dirk Schwartges

2. IDE(Integrated Device Electronics) • Bei IDE handelt es sich um eine Festplatten bzw. CD-ROM-Schnittstelle • Das 40 adrige IDE-Flachbandkabel stellt praktisch die Verlängerung des Systembusses dar

3. IDE • Pro IDE-Controller lassen sich 2 Festplatten betreiben. Weil die eigentliche Steuerung auf den Festplatten sitzt, muss die eine Festplatte (am Besten die Schnellere) als „Master“ und die andere als „Slave“ konfiguriert werden.

4. IDE • Zur Beschleunigung werden IDE-Festplatten mit Cache ausgestattet. Sie erreichen dabei eine Üertragungsrate von 3,3 MByte/sec. Ohne Cache jedoch nur 2,2 MByte/sec. • Quelle IDE: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0501021.htm

5. E-IDE(Enhanced Intelligent Drive Electronics) • Antwort auf SCSI • Geschwindigkeit von bis zu 33 MByte/sec • Dauertransferrate von bis zu 14 MByte/sec

6. E-IDE • Durch eine erhöhte Datenrate, die umgesetzt werden kann ,erhöht sich auch die allgemeine Rechnerleistung. • E-IDE ist der Abschnitt zwischen Festplatte und Host-Adapter • Eigentliche Bezeichnung: ATA (AT_Attachment)

7. E-IDE • Mittlerweile ANSI-Standard • Weiterentwicklung von IDE • Quelle E-IDE: http://www.karbosguide,com/de/modulg5b1.htm

8. Serial - ATA • Das Prinzip ist schnell erklärt und folgt dem Vorbild vieler anderen Technologien, die ebenfalls durch serielle Übertragungsverfahren hohe Datenraten erreicht haben. Beispiele hierfür sind Ethernet, USB oder auch Firewire.

9. Serial - ATA • Dieses Bild zeigt deutlich, dass lediglich 4 Leitungen vom Controllerchip zum Stecker verwendet werden.

10. Serial - ATA • Konventionelles ATA verwendet eine Vielzahl von Leitungen (40 an der Zahl), um parallel Daten zu übertragen. Dies bringt jedoch einen hohen mechanischen Aufwand (breite Kabel und Stecker) sowie einige elektrische Probleme mit sich. Serial ATA begnügt sich mit zwei Adernpaaren, welche bei niedriger Spannung mit hohen Frequenzen betrieben werden.

11. Serial - ATA • Die Vorteile liegen in kompakten Kabeln, die einfachst zu stecken sind und die Durchlüftung des Gehäuses nicht vermindern. • Quelle Serial – ATA: www.tomshardware.com

12. SCSI(Small Computer System Interface) • SCSI war ursprünglich für den Anschluss von Festplatten im Computer konzipiert. Eine Adapterplatine auf dem Systembus des Computers ermöglicht den Anschluss von bis zu 7 internen oder externen Geräten.

13. SCSI • Jedes Gerät erhält eine Identifikationsnummer (0 bis 7), die auch über die Priorität entscheidet, wenn mehrere Geräte gleichzeitig den Bus beanspruchen. Der Controller selbst besitzt mit ID7 die höchste Priorität.

14. SCSI • Inzwischen wird der Bus für viele verschiedene Peripheriegeräte benutzt, wie z.B.: • Festplatte • CD-Laufwerk • DVD-Laufwerk • Streamer • Scanner

15. SCSI • Der interne Anschluss besteht aus einem 50-poligen Stecker (Achtung: Verpolungsgefahr). Alle ungeraden Pins liegen auf Masse.

16. SCSI • SCSI 1: Dieser Standard ist die Mutter aller SCSI-Standards. Er definiert die asynchrone, 8 Bit breite Datenübertragung mit maximal 5 MByte pro Sekunde. Auf dieser Vereinbarung bauen alle anderen Standards auf. Adapter, die nur die SCSI-1-Norm unterstützen, sind gänzlich vom Markt verschwunden. • SCSI 2 stellt einen erweiterten Befehlssatz zur Verfügung. Dieser Dialekt dient sämtlichen Controllern immer noch zur ERSTEN asynchronen Kontaktaufnahme mit den angeschlossenen Geräten. Der maximale Datendurchsatz bleibt auch hier bei 5 MByte pro Sekunde, wird aber bereits synchron realisiert. "SCSI 2" bezeichnet ebenfalls das Übertragungsprotokoll, welches allen Hostadaptern dieser Klasse gemeinsam ist. Das heißt, daß auch ein Ultra-Wide-SCSI-Adapter ungeachtet der maximalen Geschwindigkeit mit dem in SCSI 2 definierten Befehlssatz und Protokoll arbeitet.

17. SCSI • Fast SCSI erreicht einen Datendurchsatz von 10 MByte pro Sekunde. Die Geschwindigkeitssteigerung dieser 8-Bit-Variante liegt hierbei in der Verdoppelung des Bustaktes auf 10 MHz. • Wide SCSI heißt die Vereinbarung, in der der bis dato 8 Bit breite Bus auf 16 Bit erweitert wird. Dies hat ebenfalls eine Verdoppelung der Datenrate auf 10 MByte pro Sekunde zur Folge.

18. SCSI • Fast Wide SCSI ergibt sich konsequenterweise aus der Busbreitenverdopplung des Fast SCSI-Standards von acht auf 16 Bit. Mit Adaptern dieses Typs können somit bereits Datenraten von 20 MByte pro Sekunde bei einem Bustakt von 10 MHz erreicht werden. • Ultra SCSI verdoppelt den üblichen SCSI-Bustakt und erreicht mit 8 Bit Breite einen Datendurchsatz von 20 MByte pro Sekunde. • Ultra Wide SCSI beschleunigt den Datentransfer bei einem mit 20 MHz getakteten 16-Bit-SCSI-Bus auf stattliche 40 MByte pro Sekunde.

19. SCSI • Ultra 2 SCSI kann mit einer Taktfrequenz von 40 MHz nur noch im sogenannten differentiellen Modus betrieben werden. Hierbei werden durch Subtraktion der auf zwei Leitungen entgegengesetzt polarisiert übertragenen SCSI-Signale Störungen quasi herausgekürzt, da diese auf beiden Leitungen gleiche Polarität aufweisen. Dieser Standard erreicht bei 8 Bit einen Datendurchsatz von 40 MByte pro Sekunde. • Ultra 2 Wide SCSI verfügt bei einem 16 Bit breiten Bus somit über eine Transferrate von bis zu 80 MByte pro Sekunde.

20. SCSI • Ultra160/m-SCSI verspricht Datentransfer von 160 MByte pro Sekunde. Führende Hersteller von Computersystemen und Speicherprodukten kündigten Ende September 1998 das Ultra160/m-SCSI an. Die Speichermedien bringen laut Adaptec einen Datendurchsatz von 160 MByte pro Sekunde und bewegen damit die Daten doppelt so schnell wie Medien mit Ultra2-Wide-SCSI. Die neue Schnittstelle soll verbesserte Managementfähigkeiten aufweisen und wie SCSI 3 auch voll kompatibel zu Ultra2-SCSI sein.

21. BNC • Bei der BNC-Steckverbindung handelt es sich um ein Stecksystem zur Verbindung zweier Koaxialkabel. • Bayonet Nut Coupling

22. BNC • Bei der Übertragung von digitalen Signalen über eine Koaxial-Leitung wird ein Potentialunterschied zwischen Innenleiter (Kern) und dem Außenleiter, der als Bezugserde dient, erzeugt. • Der Außenleiter wirkt hier als Antenne. Er strahlt elektromagnetische Strahlen ab. Zusätzlich beeinflussen Störungen von außerhalb den Signalfluss im Innenleiter.

23. BNC • Der BNC-Stecker wird häufig im Ethernet-Netzwerk (RG-58-Kabel) als Verbindungsvariante verwendet. Sie haben hier die Aufgabe, LAN-Segmente miteinander oder mit Netzkomponenten bzw. Endgeräten elektrisch zu verbinden.

24. BNC • Mit Hilfe einer Busverkabelung wird von Rechner zu Rechner eine Verbindung gelegt. Auf jeder einzelnen Netzwerkkarte befindet sich ein Anschlussstück, das unmittelbar auf die Netzwerkkarte aufgesteckt wird und das mittels eines BNC-T-Verbindungsstücks (Bajonett-Verschluss) an das Koaxialkabel angebunden wird.

25. BNC Besonderheit: BNC ist eine stabile Steckverbindung mit starker Zugentlastung.

26. BNC • An den beiden äußeren Rechnern des Netzwerkes müssen die Enden terminiert werden. Dies geschieht, indem man an die offenen Enden des T-Stückes des jeweils letzen Rechners einen so genannten „Terminator“ aufsteckt.

27. BNC • Die Übertragungsgeschwindigkeit eines BNC-Netzwerkes beträgt : 10mbit/s (ca.1,2 MB/s)

28. BNC • Zusatz: weitere Verwendung im Videobereich, wo RG-59-Kabel benutzt werden.

29. Ethernet • 1976 nannte Dr. Robert Metcalfe sein Netzwerk „Ethernet“. • ursprünglich Planung: Beim Ethernet werden Koaxialkabel als Übertragungsmedium benutzt. • Aber schon nach kurzer Zeit wurden die Nachteile des Koaxial-Kabels sichtbar. Es gab unter anderem Probleme beim Einbau. • 1990 war mit diesem Standard Schluss. Die Twisted-Pair-Kabel wurden eingeführt.

30. Ethernet • Twisted-Pair-Kabel: wird benutzt bei Netzwerkgeschwindigkeiten von 10 und 100 MBit/s • Belegung 1:1, d.h., dass der Kontakt 1 des einen Steckers mit dem Kontakt 1 des anderen verbunden wird. (usw.) • Cat.3 oder Cat.5-Kabel: immer Verdrillung zweier Adern. Hierbei sollte man nun auf die Paarung achten, da es sonst zu Fehlern in der Übertragung kommen kann. • Besonders bei einer Netzwerkgeschwindigkeit von 100 MBit/s • Für ein 10 MBit Kabel werden lediglich die Kontakte 1-2 / 3-6 benötigt, die restlichen 4 Adern werden nur bei einem 100 MBit Netzwerk benötigt.

31. Ethernet • Belegung 1:1: Mehrere Rechner werden durch einen Hub zu einem Netzwerk verbunden. • Belegung cross-over (gekreuzt): Vernetzung nur zweier Rechner

32. Ethernet • 100MBit/s: • Fast Ethernet: 1995 wurde dieser Standard eingeführt. • Das Kabel, durch das es möglich wurde, war 100Base-T. • Koaxialkabel kommen aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften dafür nicht in Frage. • Aber auch Twisted-Pair-Kabel müssen für diese Art der Übertragung besondere Eigenschaften aufweisen. • Drei Alternativen wurden damals als neuer Standard auf dem Markt angeboten • 100Base-T2 • 100Base-T4 • 100Base-Tx

33. Ethernet • 1000 Mbit/s: • Konsequenzen für den 1GBit/s-Standard: • zwei grundsätzliche Ansätze: • 1000Base-X: durch Erhöhung der Übertragungsfrequenzen • 1000Base-T: Kombination der beiden Standards 100Base-T2- und 100Base-T4. So kam man auch bei Entfernungen von über 100m auf die entsprechende Datenrate (bis zu 1250 MBit/s).

34. Ethernet • 10000 MBit/s: • März 1999: Gründung der Arbeitsgruppe „Higher Speed Study Group“. • Danach Gründung der „10 Gigabit Ethernet Alliance“. • Erster Entwurf des Standards 10 GBit/s im September 2000 • Erste Produkte: Dazu zählen unter anderem Cisco mit Modulen für ihre Switches und Router.

35. Ethernet • 10GBase-SX und 10GBase-LX • Zwei typische Ausrichtungen des 10GBit-Ethernet: • LAN PHY (SX) -> kostengünstige Realisierung • WAN PHY (LX) -> große Entfernungen; Kompatibilität • Unterscheidung durch ihre physische Schnittstelle. • Übertragung nur durch das Medium Glasfaser. Das stellt aber kein Problem dar.

36. Ethernet • Backbone?! • Datenübertragung bei Verbindungen verschiedener Gebäude: Sowohl Koaxial- als auch Twisted-Pair-Kabel fallen hier aufgrund ihrer limitierten Reichweite aus. • Twisted-Pair-Kabel: Reichweite ca.100m • Koaxial-Kabel: 100Base-5 (Reichweite ca.500m) und 10Base-2 (Reichweite ca.185m) • Lösung: lichbasierte Datenübertragung -> Glasfaser • Reichweite ohne Hub oder ähnliches: über 2km • Glasfaserleitungen sind nur sinnvoll bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen.

38. MIDI • Musical Instrument Digital Interface • Eine digitale Schnittstelle für Musikinstrumente. Diese Musikinstrumente können beispielsweise Keyboards, Synthesizer, Klangerzeuger, Sampler, PCs, MIDI-Gitarren, Sequenzer etc. sein, die über diese Schnittstelle miteinander verbunden werden und dann kommunizieren können.

39. MIDI • 1983: Die ersten MIDI-Keyboards kamen auf den Markt. • 1984: Die MMA (MIDI Manufacturers Association) wurde gegründet, die die MIDI-Spezifikation herausgebracht hat und Neuerungen und Erweiterungen herausgibt.

40. MIDI • MIDI ist eine serielle Schnittstelle (5-poliger DIN-Anschluss) mit einem genormten Übertragungsformat.

41. MIDI • MIDI-IN ist der Dateneingang; er empfängt die MIDI-Informationen. • MIDI-OUT ist der Datenausgang; er sendet MIDI-Informationen. • MIDI-THRU ist ein Datendurchgang; er schleift die MIDI-Empfangsdaten, die an MIDI-IN ankommen, durch, um sie an ein anderes MIDI-Instrument weiterzuleiten.

42. MIDI Verbindungen: • Masterkeyboard und Computer

43. MIDI • MIDI-Files liefern eigentlich gar keinen Sound. Sie geben u.a. nur an, welche Note zu spielen ist, bestimmt Zeitpunkt, Dauer, Lautstärke der Note, und erst die Soundkarte macht die Noten zu Klängen, erst dadurch werden sie hörbar.

44. MIDI • Masterkeyboard und Computer und Soundmodul

45. MIDI • Die Übertragungsgeschwindigkeit von MIDI ist auf 31250 Bits pro Sekunde festgelegt

46. Klinkenstecker • Klinkenstecker dienen als Verbindung, die im Audiobereich oft verwendet wird. Sie sind meist Anschlüsse für analoge Audiosignale, um z.B. ein Mikrofon ans Mischpult oder einen Kopfhörer an einen Computer oder tragbaren CD-Player anzuschließen.

47. Klinkenstecker • Die Stecker unterscheiden sich:  1.) durch den Durchmesser; bei Mikrofon zum Mischpult ist es meistens die Verbindung mit Durchmesser 6,3 mm. Bspl: Handelsübliche Camcorder haben einen Mikrofonanschlußstecker und Buchse mit Durchmesser 3,5 mm

48. Klinkenstecker 2.) durch Mono und Stereo; Mono hat einen Isolierring zwischen Masse und Tonsignal, Stereo hat zwei Ringe zur Abschirmung von Masse, Linker Kanal, Rechter Kanal.

49. Klinkenstecker • Weitere Beispiele: - für Klinkenstecker Durchmesser 6,3 mm: Kopfhörerausgang an Stereoanlagen - für Klinkenstecker Durchmesser 3,5 mm: die Ton Ein- und Ausgänge am PC bei Soundkarten oder Audio- und Kopfhörerausgang am tragbaren CD-Spieler  

50. IrDA • - Bedient sich des Lichts zur Übertragung von Daten auf kurzer Distanz • - Standard der heutigen drahtlosen Übertragung • - sehr verbreitet in den veschiedensten elektr. Geräten (z.B. Handy, Handheld, Laptop, usw.) • - optional für Desktop-PCs erhältlich