Moderkort och portar

1. Terminologin

Portar och bussar är två ord som ofta förekommer i datorsammanhang, men vars innebörder kan vara lite svåra att förstå.

I datorlitteratur står det ofta bara att portar används för att ansluta kringutrustning till datorn och att bussar är signalvägar.

Men samtidigt har moderkortet både portar och bussar, så vari ligger skillnaden mellan dem?

Problemet är att ordet "port" oftast används om de kontakter som mynnar på baksidan av datorn, som t.ex i "parallellport", "seriell port", "USB-port" o.s.v.

På moderkortet sitter också I/O-portar (In/Out-portar) där datasignalerna kan passera. Sådana portar är alltså kontakter i största allmänhet, som även används för att ansluta en buss till moderkortet.

Det som kallas "bussar" finns inne i datorn och går från moderkortet till olika enheter t.ex hårddisken och grafikkortet. All dataöverföring mellan moderkortet och sådana enheter sker via bussar. Bussar är alltså en slags signalvägar.

Anledningen till att man kallar dem bussar är att de följer någon slags standard, som jag berättar mer om på sidan om bussar. I fortsättningen kommer jag alltså att använda ordet "port" som en synonym till "kontakt" och "buss" som detsamma som en sorts sladd eller signalväg.

2. Moderkortet

Innan vi börjar se närmare efter vad portar och bussar är, är det viktigt att förstå moderkortets funktion.

Som du kunde läsa på Så fungerar datorn är moderkortet den del i systemenheten, som så gott som alla datorns delar sitter anslutna till.

På moderkortet finns I/O-portar (In/Out) för att antingen koppla in en enhet direkt eller indirekt.

Direktkoppling innebär att exempelvis en intern CD-spelare kopplas in. Direktanslutna enheter är alltså oftast också internt anslutna.

Man kan också ansluta en extern CD-spelare till datorn, men då är denna bara indirekt kopplad till moderkortet. Anslutningsenheten kan då vara en USB-port, vars kort eller enhet sitter direkt ansluten till moderkortet.

All utbyggnad av datorn beror i första hand på hur många kontakter man har inbyggt i moderkortet, samt om det finns plats i chassit (=datorlådan) för att ansluta en CD eller liknande (på framsidan) eller extra port (på baksidan).

Förutom ett stort antal portar, kretsar och andra komponenter, sitter på moderkortet också små pinnar, byglar eller jumprar, som man också säger. Dessa omkopplare fyller speciella funktioner och kan användas för att "programmera" moderkortet.

I princip skall man aldrig röra dessa eftersom ett felaktigt byglat moderkort kan göra datorn oanvändbar.

De kretskort som sitter på moderkortet kan antingen vara aktiva eller passiva:

• aktiva kretskort behandlar den inkommande signalen och skickar den vidare i en lite annan form, med ändrat informationsinnehåll.
• passiva kretskort skickar endast vidare en signal och förändrar den inte vad gäller dess informationsinnehåll. Däremot kan kretskortet förställa signalen, vilket är en annan sak.

Egentligen kan man inte prata om ett moderkort om det inte har några döttrar. Huvudkort är då en bättre term. Ett aktivt moderkort kan ha såväl aktiva som passiva döttrar, men ett passivt moderkort har som regel aktiva döttrar. Passiva moderkort är numera ganska ovanliga.

Det är inte ovanligt att man i billiga datorer använder moderkort med för få portar. Vill man då uppgradera måste man antingen byta ut hela moderkortet (vilket inte alltid går) eller skaffa dotterkort med tillräckligt många portar.

Har man tänkt att aktivt uppgradera sin dator med nya komponenter, t.ex interna hårddiskar grafik-och ljudkort, måste man alltså kontrollera om datorn går att bygga ut så som man tänkt.

Idag klarar operativsystem som Windows och Mac själva av att konfigurera anslutna kretskort eller utrustning. Anledningen är att man använder gemensamma standarder för så kallat autokonfigurering. Dessa brukar benämnas plug-and-play, som fritt översatt betyder "sätt i kontakten och börja spela".

Men eftersom det inte alltid fungerar hör man ibland benämningen "plug-and-pray", d.v.s "sätt i kontakten och be en bön att det fungerar".

3. Portar

På baksidan av datorn brukar det sitta en massa kontakter eller portar. På min dator på jobbet är det så många att när alla apparater och deras sladdar har kopplats in, ser det ut som ett skatbo...

Parallellporten är en port som används för snabb datagrafik. Den har åtta parallella ledningar där signaler kan gå samtidigt. Finns det bara en sådan port brukar skrivaren anslutas där. Men man kan även koppla in CD-spelare, diskettenheter, bandstationer, scannrar, o.s.v. till denna port.

Tidigare fanns det olika slags parallellportar: dubbelriktade och enkelriktade. Detta ställde naturligtvis till problem. Man blev då tvungen att använda olika adaptrar t. ex. från Xircom.

I dagens maskiner är parallellporten dubbelriktad och problemen mindre. Däremot finns det fortfarande gott om personer som måste koppla in och ur utrustning till denna, enda port.

Seriella portar har oftast bara möjligheter att skicka en bit åt gången, mot parallellportens åtta. Seriella portar är alltså mycket långsammare och används till enheter som inte skickar så mycket data t. ex möss och modem.

Däremot kan man använda betydligt längre kablar till de anslutna enheterna jämfört med det parallella gränssnittet. Det finns två olika porttyper, en 9-polig och en 25-polig hankontakt. Den första seriella porten heter alltid COM 1 och de efterföljande COM 2, COM 3, o.s.v.

På min jobbdator har jag naturligtvis även andra portar, bl.a en för bildskärmen (15-polig av hontyp). Det finns också en musport (seriell) och en port för tangentbordet (seriell). När man köper en ny mus eller tangentbord bör man se till att den passar till porten i datorn.

Eftersom min dator har ett ljudkort finns det även utgångar för mikrofon och extra högtalare. På ljudkortet sitter även joysticken (15-polig honkontakt). Eftersom parallellporten inte är tillräcklig har jag även installerat två USB-portar. Dessutom har jag ett nätverkskort där jag har anslutit kabeln till nätverket.

Min laserskrivare sitter i SCSI-porten och bredvid den sitter porten till videokortet. Som du säkert förstår blir det en svårforcerad härva av sladdar att hålla ordning på!

Denna dator kan man ju jämföra med min andra, privata dator, som är en iMac. Denna har endast ett fåtal typer av portar: USB och Firewire för mus, tangentbord och kringutrustning, samt en port för nätverket, och en för en mikrofon.

Ifrån USB-kontakten har jag dragit en enda kabel till en hubb till vilken 4-5 enheter är kopplade. Trots att lika många externa enheter är kopplade till datorn är det alltså färre än hälften av kablarna som behövs!

När iMacen släpptes blev det ett ramaskri på alla som just hade extrautrustning som kräver äldre typer av portar. Apple gjorde rent hus med dessa och släppte till en början endast iMac med USB.

USB (Universal Serial Bus) är ett modernt gränssnitt och som namnet antyder arbetar det seriellt. Men USB har många fördelar t.ex genom att vara en allmänt accepterad standard till vilken de flesta tillverkare av kringutrustning idag har anslutit sig. En annan fördel med USB är att portarna tar liten plats.

Dessutom kan enheter anslutas när datorn är igång utan att datorn behöver startas om. Så är ju nämligen fallet med de äldre och lite mer otympliga gränssnitten.

På senare iMacar har FireWire tillkommit. Du kan läsa mer om USB- och FireWire-standarderna på sidan om bussar.

4. Seriell kommunikation

När man vill skicka informationen längre sträckor och inte bryr sig om överföringshastigheten är det seriella alternativet ofta att föredra. Seriell överföring blir oftast också billigare än parallell. Tangentbordet, musen och modemet ansluter t.ex till en seriell port. Telefonen skickar också meddelanden seriellt.

Seriell kommunikation innebär att man sänder en bit i taget. Varje byte skickas då som åtta på varandra följande bitar, med en nionde bit i slutet som kontrollerar att överföringen gick rätt till. Denna paritetsbit används dock inte alltid, eftersom den tar plats i ledningen och därmed tid.

Egentligen skulle det räcka med att ha en ledning som datan kan skickas genom, men normalt använder man separata kablar för in- och utdatan. Dessutom behövs en jordad ledning. Till en PC är 9, 15 eller 25 ledningar vanliga format på kabeln.

Eftersom dataströmmarna skickas parallellt inom moderkortets områden, måste det finnas verktyg för att omvandla datan till ett seriellt format. UART kallar man denna lilla krets, vilket står för "Universal Asynchrounous Receiver/Transmitter". En modern UART-krets har inga problem att konvertera med 500 kbps eller mer, en hastighet som normalt är fullt tillräcklig.

Asynkron betyder att databitarna kan skickas när som helst, utan att behöva vara synkroniserade med mottagaren. UART-kretsen skickar normalt sju bitar och en paritetsbit eller åtta bitar utan paritetsbit

I BIOS finns ofta vissa möjligheter att själv styra hur de seriella portarna skall arbeta, men Windows 95 och senare sköter allt sådant automatiskt. Det är ju bra, för de tekniska beskrivningar jag läst om hur seriell data går till kan knappast kallas enkla...

5. Parallell kommunikation

Parallell kommunikation är snabbare än den seriella. I stället för att databitarna skickas en i sänder, skickas åtta bitar samtidigt, genom åtta dataledningar eller fler.

Skrivaren sitter oftast kopplad till en parallellport. Det var IBM som nån gång på 70-talet bestämde hur detta gränssnitt skulle se ut: fem ledningar skulle användas av skrivaren för att tala om olika fel, t.ex att papperet eller färgen är slut.

Fyra ledningar skulle användas för att ge skrivaren kommandon. Denna uppdelning har sedan modifierats av olika tillverkare. IBMs första skrivare klarade dessutom blott kommunikation åt ett håll. Datorn skickade data till skrivaren och först när en bekräftelse från skrivaren anlänt kunde nästa kommando skickas.

Idag används fortfarande 25-pinnars (eller 36-pinnars) kontakter till skrivare till PC och det parallella gränssnittet klarar då tvåvägskommunikation.

Förutom skrivarporten finns även andra varianter av parallella portar. Dessa används för att ansluta externa, datakrävande enheter t.ex scanner, hårddisk och CD-spelare.

Behoven av snabb kommunikation har gett oss förbättringar av gamla standarder samt helt nya standarder. 1994 släpptes t.ex EPP (Enhanced Parallel Port) och ECP (Extended Capability Port) som avsevärt förbättrade överföringshastigheten - ända upp till tio gånger snabbare.

ECP-portar möjliggör RLE (Run Length Encoding), som innebär att viss data som upprepas ett visst antal gånger, inte behöver skickas var för sig utan kan istället skickas tillsammans. Tusen pixlar av samma färg i en bitmapp bild kan skickas en gång istället för tusen, t.ex med information om färgen och antalet upprepningar.

De parallella och seriella gränssnitten har dock en del begränsningar. Det finns t.ex många olika standarder, datan skickas förhållandevis långsamt jämfört med nyare standarder, portarna tar upp ganska mycket plats i chassit, kablarna är svårhanterliga och förhållandevis dyra, m.m.

Detta har fått många tillverkare att börja använda andra gränssnitt t.ex USB och Firewire, som kom under slutet av 90-talet. Men framtiden talar ändå för trådlös överföring mellan datorn och de externa enheterna. Då slipper man nämligen alla sladdar och kablar!