Параллельный порт

Параллельный порт — это интерфейс для подключения периферийных устройств к компьютеру, обеспечивающий передачу данных одновременно по нескольким линиям (обычно 8 или 16), что позволяет передавать байты или слова целиком за один такт. В отличие от последовательного порта, где биты передаются один за другим, параллельный порт обеспечивает более высокую скорость передачи на коротких расстояниях, но требует большего количества проводников в кабеле. Наиболее известным и массовым стандартом параллельного порта в персональных компьютерах стал интерфейс Centronics, также называемый LPT-портом (от англ. Line Printer Terminal — терминал для линейного принтера).

История

Разработка и стандартизация

Параллельный интерфейс для подключения принтеров был разработан компанией Centronics Data Computer Corporation в начале 1970-х годов. Первый коммерчески успешный принтер Centronics Model 101 (1970 год) использовал 36-контактный разъём и 8-битную параллельную шину. В 1978 году компания Epson выпустила принтер MX-80, который также использовал этот интерфейс, что способствовало его распространению.

В 1981 году корпорация IBM включила параллельный порт в архитектуру своего персонального компьютера IBM PC. Разъём на стороне компьютера был выполнен в виде 25-контактного D-Sub (DB-25), а на стороне принтера — 36-контактного разъёма Centronics (Centronics 36). Этот стандарт де-факто стал основным для подключения принтеров в IBM PC-совместимых компьютерах. В 1994 году стандарт был формализован как IEEE 1284.

Эволюция стандарта IEEE 1284

Стандарт IEEE 1284, принятый в 1994 году, определил несколько режимов работы параллельного порта, значительно расширив его возможности:

• SPP (Standard Parallel Port) — стандартный однонаправленный режим, предназначенный только для вывода данных на принтер.
• Nibble Mode — режим, позволяющий считывать данные с устройства (например, сканера) по 4 бита за такт, используя линии управления.
• Byte Mode — двунаправленный режим, позволяющий передавать данные как от компьютера, так и к нему по 8 бит.
• EPP (Enhanced Parallel Port) — улучшенный режим, обеспечивающий более высокую скорость передачи (до 2 Мбайт/с) за счёт аппаратного управления и пакетной передачи.
• ECP (Extended Capabilities Port) — расширенный режим с поддержкой DMA (прямого доступа к памяти), компрессии данных и двунаправленной передачи (до 2,5 Мбайт/с). Режимы EPP и ECP были разработаны для работы с более сложными устройствами, такими как сканеры, внешние накопители и ZIP-дисководы.

Устройство и характеристики

Разъёмы и кабели

Существует три основных типа разъёмов, используемых в параллельных портах:

• DB-25 (25-контактный D-Sub) — стандартный разъём на стороне компьютера (материнской платы или платы расширения).
• Centronics 36 (36-контактный ленточный разъём) — стандартный разъём на стороне принтера.
• Mini-Centronics 36 (36-контактный миниатюрный разъём) — использовался в некоторых компактных устройствах.

Кабель параллельного порта обычно содержит 25 или 36 проводников. Максимальная длина кабеля для стандартного режима (SPP) ограничена 3–5 метрами из-за проблем с синхронизацией и помехами. Для режимов EPP/ECP длина кабеля не должна превышать 2 метров.

Сигналы и линии

Разъём DB-25 содержит 25 контактов, из которых:

• 8 линий данных (Data 0–7) — для передачи байта данных.
• 4 линии управления (Strobe, Auto Line Feed, Initialize, Select In) — для управления потоком данных.
• 5 линий статуса (Acknowledge, Busy, Paper Out, Select, Error) — для чтения состояния устройства.
• 8 линий заземления (Ground).

Линии управления и статуса позволяют реализовать протокол «рукопожатия» (handshaking), при котором компьютер и принтер обмениваются сигналами готовности к приёму/передаче данных.

Скорость передачи

Скорость передачи данных через параллельный порт зависит от режима работы:

• SPP: до 150 Кбайт/с.
• Nibble/Byte Mode: до 300 Кбайт/с.
• EPP/ECP: до 2–2,5 Мбайт/с.

Применение

Основное использование: подключение принтеров

Основным назначением параллельного порта было подключение матричных, струйных и лазерных принтеров. Вплоть до середины 2000-х годов LPT-порт был стандартным интерфейсом для принтеров в офисах и домах.

Другие периферийные устройства

Благодаря стандарту IEEE 1284 и появлению двунаправленных режимов, параллельный порт стал использоваться для подключения:

• Сканеров — многие модели сканеров (например, HP ScanJet) подключались через LPT.
• Внешних накопителей — ZIP-дисководы Iomega, внешние жёсткие диски и CD/DVD-приводы.
• Джойстиков и игровых контроллеров — через специальные адаптеры.
• Программаторов микросхем — для прошивки BIOS и других микросхем.
• Цифровых осциллографов и измерительных приборов — для сбора данных.
• Специализированного промышленного оборудования — станков с ЧПУ, кассовых аппаратов, контроллеров.

Инженерное и хобби-применение

Параллельный порт получил широкое распространение среди радиолюбителей и инженеров благодаря простоте программирования. С помощью LPT-порта можно было управлять внешними устройствами (включение/выключение реле, светодиодов, шаговых двигателей) напрямую через биты данных. Это привело к созданию множества самодельных проектов, таких как:

• Управление светодиодными матрицами.
• Простейшие цифро-аналоговые преобразователи.
• Управление моделями железных дорог.
• Интерфейсы для роботов.

Вытеснение и современное состояние

Причины устаревания

Начиная с середины 2000-х годов, параллельный порт начал активно вытесняться более современными интерфейсами:

• USB (Universal Serial Bus) — обеспечивал более высокую скорость, горячее подключение, питание по шине и поддержку множества устройств.
• Ethernet и Wi-Fi — позволяли подключать принтеры к сети, делая их доступными для нескольких компьютеров.
• FireWire (IEEE 1394) — использовался в некоторых моделях сканеров и видеокамер.

Производители материнских плат и ноутбуков постепенно перестали включать LPT-порт в свои продукты. К 2010 году он практически исчез из потребительских устройств.

Использование в настоящее время

Несмотря на устаревание, параллельный порт всё ещё используется в некоторых областях:

• Промышленное оборудование — станки с ЧПУ, контроллеры, измерительные приборы, которые были спроектированы десятилетия назад и не имеют альтернативных интерфейсов.
• Специализированное программное обеспечение — некоторые старые программы (например, для управления станками или программаторы микросхем) требуют прямого доступа к LPT-порту.
• Эмуляция — для совместимости со старым оборудованием используются USB-LPT адаптеры или эмуляция порта через PCI-Express карты расширения. Однако эмуляция не всегда обеспечивает полную совместимость, особенно в режимах EPP/ECP.

Критика и недостатки

• Ограниченная длина кабеля — максимальная длина 3–5 метров (для SPP) существенно ограничивает размещение оборудования.
• Чувствительность к помехам — параллельная передача данных на больших расстояниях подвержена электромагнитным помехам и синхронизационным ошибкам.
• Отсутствие горячего подключения — подключение или отключение устройства при включённом компьютере могло привести к повреждению порта или материнской платы.
• Громоздкий разъём — 25-контактный разъём DB-25 занимал много места на задней панели компьютера.
• Необходимость нескольких проводников — кабель содержал 25–36 жил, что делало его дорогим и толстым.

Интересные факты

• Название LPT (Line Printer Terminal) происходит от того, что изначально порт использовался для подключения построчных принтеров (line printers).
• В некоторых старых компьютерах (например, Amiga, Atari ST) параллельный порт использовался для подключения внешних дисководов и других устройств.
• Параллельный порт был одним из первых интерфейсов, который начали использовать для подключения внешних устройств, не предусмотренных изначально (например, джойстиков и программаторов).
• В 1990-х годах были популярны «LPT-сплиттеры» — устройства, позволяющие подключать к одному порту несколько принтеров или других устройств (с переключением).

Источники

• IEEE Standard 1284-1994 — Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers.
• IBM Personal Computer Technical Reference Manual (1981).
• Centronics Data Computer Corporation — исторические документы и спецификации.
• «Параллельный порт: от принтера до промышленного контроллера» — обзорная статья в журнале «КомпьютерПресс» (2003).
• «Интерфейсы периферийных устройств» — учебное пособие, МГТУ им. Н.Э. Баумана (2005).