Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем - [94]

7.2. Режимы и кабели

Программное обеспечение работает на основе аппаратного обеспечения. Если вы не можете определить, как соединить между собой блоки аппаратного обеспечения, программное обеспечение превращается в бесполезные биты информации. Кабель – несколько проводов или волоконно-оптических линий, соединенных вместе и имеющих на каждом конце по разъему, – является одним из простейших элементов аппаратного обеспечения. Кабели должны присоединяться и отсоединяться от компьютера независимо от того, включен он или нет (кабели, которые нельзя заменять без выключения питания («not hot-swappable»), являются модальными!). У пользователя не должна возникать необходимость изменять конфигурацию устройств, как это требуется при использовании SCSI-соединений. В стандартах USB и FireWire эти проблемы учитываются. Однако есть другие проблемы интерфейсов, которые не учитываются даже в новых стандартах. Например, ситуация, когда кабель имеет неподходящий «пол» разъема, вызывает раздражение. Поскольку кабели могут иметь разные разъемы («папа» и «мама»), и так как некоторые части оборудования могут иметь соединители или для одного типа разъема («папа»), или для другого («мама»), это приводит к тому, что каждый тип кабеля может иметь огромное число модификаций. Многие владельцы компьютеров покупают адаптеры для инверсии «пола», поскольку они дешевле и меньше по размеру, чем кабели. Допустим, что у вас есть только кабель с двумя типами разъемов («папа-мама»), а вам требуется соединить два устройства, в которых есть разъемы только одного типа («мама»). В этом случае вы можете либо приобрести кабель с двумя разъемами соответствующего типа («папа-папа»), либо купить адаптер типа «папа-мама» и присоединить его к одному из концов («мама») кабеля, который у вас уже есть. В результате вы получите кабель («папа-папа»), который будет подходить для соединения двух устройств с симметричными разъемами («мама-мама»).

Эту проблему можно избежать, но методы, которые обычно предлагаются, не работают. Одно из решений, о котором я слышал, заключается в том, чтобы на оборудовании устанавливать разъемы одного типа (скажем, «мама»), а на кабелях все разъемы сделать другого типа (соответственно, «папа»). Но даже в этом случае будут нужны адаптеры типа «мама-мама» для соединения двух коротких кабелей в один длинный, или же производители должны будут подумать о выпуске кабельных шнуров типа «папа-мама», чтобы их можно было использовать для удлинения. Следуя этой логике, можно прийти к ситуации, в которой потребуется использовать все возможные комбинации между соединениями «папа» и «мама» на кабелях и адаптерах, даже если по стандарту все соединения на оборудовании будут иметь разъемы типа «мама».

Обычная соединительная пара состоит из штекерного разъема («папа») и гнездового разъема («мама»). В результате появляется набор из следующих восьми типов деталей, которые могут использоваться как соединители для оборудования и кабельных шнуров:

• соединитель «папа» для оборудования;

• соединитель «мама» для оборудования;

• соединитель «папа» для кабельных шнуров;

• соединитель «мама» для кабельных шнуров;

• адаптеры «папа-мама»;

• адаптеры «мама-папа»;

• адаптеры «папа-папа»;

• адаптеры «мама-мама».

При использовании гермафродитных соединителей любые два кабеля можно соединить вместе и любой кабель может быть присоединен к любому разъему в оборудовании. Таким образом, весь набор типов соединителей сводится к следующим двум типам:

• соединитель для оборудования;

• соединитель для кабельных шнуров.

С точки зрения электротехники для каждого вида сигнала требуется использовать свой тип кабеля, но в каждом классе кабелей ни с точки зрения электротехники, ни с точки зрения производства ничто не мешает использовать гибридные (так называемые гермафродитные) соединители, не разделяющиеся на тип «папа» или «мама». Любые два соединителя-гермафродита данного класса могут быть соединены вместе. Более того, любой вид соединения для проведения электронного сигнала или питания может быть выполнен с помощью гермафродитных соединителей. Они могут использоваться в качестве многоштекерных соединителей, разъемов питания, а также для коаксиальных кабелей.[52]

Если имеются два гермафродитных соединителя данного класса, вы можете их использовать как два разных кабеля или соединить их в один длинный кабель. В некоторых случаях соединитель-гермафродит мог бы быть не сложнее и не дороже соединителя с определенным «полом». Однако это не всегда будет так. Во многих случаях гермафродитный соединитель будет несколько сложнее и дороже в производстве, но это будет оправдываться следующими факторами:

• большее удобство для пользователя;

• более простые инструкции;

• меньший объем производственной наладки;

• меньшее количество деталей, которые нужно складировать продавцам и распространителям.

На рис. 7.1 показана схема четырехпроводного линейного гермафродитного соединителя. При линейном расположении n проводов требуется минимум 2n-1 контактов. По схеме проводов на рис. 7.2 можно понять, каким образом работают такие соединители. На рис. 7.3 показаны выходы из гермафродитного коаксиального соединителя. Эту идею можно использовать и для многожильных редакторакоаксиальных проводов. Для того чтобы получить более удобные интерфейсы человек-машина, мы готовы платить за более сложные компьютеры. Этот же принцип должен быть применен к сумасшедшему клубку проводов и кабелей, которым вечно опутан компьютер и пользователь. Может показаться, что нужна какая-то линейная схема с меньшим, чем 2n-1, числом контактов, но здесь следует учесть возможность использования кабелей для удлинения.