Игровой порт: разъём и технология¶

Game port — стандартный асинхронный интерфейс ввода-вывода для подключения игровых манипуляторов (джойстиков, геймпадов, рулей) к персональному компьютеру, широко применявшийся в 1980–1990-х годах. Разъём был разработан компанией IBM для линейки персональных компьютеров IBM PC и до появления шины USB являлся основным способом подключения игровых устройств к звуковым картам и материнским платам.

¶История

Протокол игрового порта был представлен в 1981 году вместе с первой моделью IBM PC. Изначально порт размещался на отдельной карте расширения — игровом адаптере (Game Control Adapter), который подключался к шине ISA. В 1984 году, с выходом IBM PC/AT, порт стали интегрировать в мультикарты, а позднее — в звуковые карты стандарта Sound Blaster, что сделало его повсеместным в мультимедийных компьютерах 1990-х.

С распространением шины USB в начале 2000-х годов игровой порт начал вытесняться. К 2005–2007 годам производители материнских плат и звуковых карт практически полностью отказались от его установки, хотя встроенные контроллеры ещё некоторое время поддерживались операционными системами для обратной совместимости.

¶Технические характеристики

Игровой порт использует 15-контактный D-Sub разъём (DA-15), часто называемый «джойстиковым портом». Разъём является двухрядным, с двумя рядами контактов (8 и 7). Интерфейс работает по асинхронному принципу: данные передаются не непрерывным потоком, а по запросу процессора.

Каждый порт поддерживает подключение двух джойстиков (A и B) через Y-образный разветвитель. Для каждого манипулятора предусмотрено:

• два аналоговых входа (ось X и ось Y), реализованных через потенциометры;
• две кнопки (Fire 1 и Fire 2), работающие по дискретному принципу «нажато/отпущено».

Аналоговые оси измеряются методом заряда конденсатора: контроллер измеряет время, за которое конденсатор заряжается до порогового напряжения через переменный резистор джойстика. Полный диапазон измерения составляет от 0 до 100 килоом, что соответствует времени от 24 до 470 микросекунд. Из-за этой особенности порт требовал постоянного опроса процессором и создавал заметную нагрузку на центральный процессор в играх.

¶Разновидности и совместимость

Существовало несколько модификаций игрового порта:

• IBM Game Control Adapter — оригинальная карта для IBM PC/XT, содержащая только игровой порт.
• Встроенный порт на звуковых картах — наиболее распространённый вариант, использовавшийся на картах Creative Labs Sound Blaster и их клонах.
• MIDI/Game-порт — комбинированный разъём на звуковых картах, позволявший переключаться между режимом джойстика и MIDI-интерфейсом для подключения музыкальных инструментов.

Для подключения к порту использовались разъёмы с 15 контактами, при этом распиновка была стандартизирована: контакты 1, 8, 9, 15 — питание +5 В, контакты 4, 5, 12, 14 — земля, остальные — сигнальные линии осей и кнопок.

¶Применение

Основное применение игрового порта — подключение игровых манипуляторов к IBM-совместимым компьютерам. В отличие от конкурирующих платформ (например, Commodore Amiga или Atari), где джойстики подключались через простые цифровые порты, игровой порт IBM PC обеспечивал аналоговое измерение положения рукоятки, что позволяло использовать более точные и плавные управления.

Порт использовался для подключения:

• аналоговых джойстиков с одной или двумя осями;
• геймпадов с несколькими кнопками (через специальные адаптеры);
• игровых рулей и педалей;
• трекболов и других указательных устройств.

¶Недостатки и ограничения

К основным недостаткам игрового порта относились:

• Высокая нагрузка на процессор — постоянный опрос порта занимал значительную часть времени CPU, особенно в динамичных играх.
• Ограниченная точность — аналоговое измерение зависело от стабильности напряжения и качества потенциометров, что приводило к «дребезгу» сигнала.
• Низкая скорость передачи данных — порт не поддерживал пакетную передачу, каждый сигнал обрабатывался отдельно.
• Ограниченное количество кнопок — стандартный протокол поддерживал только две кнопки на джойстик, что стало критичным с развитием многокнопочных геймпадов в середине 1990-х.

¶Упадок и замена

С появлением спецификации USB 1.1 в 1998 году и массовым переходом на USB-устройства в начале 2000-х игровой порт стал неактуален. USB обеспечивал значительно более высокую скорость опроса (до 1000 Гц против 50–100 Гц у игрового порта), не требовал отдельного питания и поддерживал произвольное количество кнопок и осей.

Microsoft в операционных системах Windows XP и Windows 7 ещё включала драйверы для игрового порта, однако уже в Windows 8 поддержка была удалена. Последние звуковые карты с интегрированным игровым портом выпускались до 2007 года. Современные эмуляторы ретро-игр и USB-адаптеры позволяют подключать старые джойстики к новым компьютерам, но сам разъём считается устаревшим.

¶Наследие

Несмотря на полное вытеснение, игровой порт оставил след в компьютерной индустрии. Его протокол был использован в первых USB-геймпадах для обратной совместимости, а сам 15-контактный разъём до сих пор встречается в качестве MIDI-интерфейса на профессиональном аудиооборудовании. В среде ретро-энтузиастов игровой порт ценится за низкую задержку при работе со старым программным обеспечением, написанным под DOS.