Časová osa Chipu: Rozhraní

Datové rozhraní má velký vliv na výkon moderních počítačů. V současné době je asi 11 000krát rychlejší než před třiceti lety.
CHRISTOPH SCHMIDT

Často jsou za milníky ve vývoji počítačů považovány jen některé komponenty: ať už třeba nejnovější výkonné šestijádrové procesory, grafické karty s podporou DirectX 11, nebo velmi rychlé disky typu SSD. Pokud by se však tyto komponenty připojily pomocí třicet let starého rozhraní, výkon počítače by okamžitě klesl zhruba na desetinu současného výkonu. Každá komponenta počítače je totiž jen tak výkonná, jak jí to dovolí rozhraní, kterým je připojena do celého systému. Pro srovnání: sběrnice ISA, která propojovala procesor a paměť RAM a další komponenty v prvním IBM PC v osmdesátých letech, měla propustnost 4,7 MB/s. Aktuální rozhraní Hyper Transport 3.1, které propojuje procesory AMD s čipovou sadou, zvládne přenést 51,2 GB/s – to je 10 000krát víc!
Pro propojení s okolním světem používaly počítače dnes již také zastaralé sériové rozhraní RS232. Již od roku 1962 propojovalo toto rozhraní psací stroje telefaxů s kompatibilními modemy a později vstupně/výstupní stanice (terminály) se sálovými počítači. Už tehdy však bylo toto rozhraní moc pomalé pro připojení maticových tiskáren, a proto firma Centronics vyvinula a v roce 1970 představila paralelní port. Ještě před několika lety byly tyto porty standardní součástí počítačů a jejich základních desek, a dokonce i notebooků.

Univerzální sběrnice

Sériový i paralelní port musely v roce 1996 ustoupit mnohem modernějšímu a šikovnějšímu rozhraní USB (Universal Serial Bus). Zpočátku bylo toto rozhraní velmi pomalé, a to ze dvou důvodů. Prvním byla omezená přenosová rychlost původní specifikace 1.0, tedy 1,5 MB/s, a druhým byla absence podpory ze strany systému Windows 95.
Rychlejší rozhraní USB 2.0, uvedené v roce 2000, se i přes některé drobné chyby (nespolehlivé napájení, omezená přenosová rychlost) stalo v oblasti osobních počítačů nejoblíbenějším a nejrozšířenějším. Díky své jednoduché konstrukci a levné výrobě tak překonalo jiné, v určitých aspektech i lepší koncepty, jako například FireWire od Applu.

Bezdrátová komunikace

Až do roku 1993 byl k připojení k počítači potřeba kabel. Ve zmíněném roce byla založena skupina nezávislých výrobců s názvem IrDA, jejímž cílem bylo vytvořit bezdrátové připojení alespoň na krátké vzdálenosti. Kabel byl nahrazen infračervenými signály. Dokonce i některé současné notebooky nebo mobilní telefony tento komunikační standard stále podporují.
Již od osmdesátých let pracovali vývojáři na možnosti bezdrátového připojení počítačů do sítě. Na začátku devadesátých let se na trhu objevilo první řešení (zatím nestandardizované) a stalo se prodejním hitem.
Ovšem až standard IEEE 802.11 v roce 1997 zajistil skutečné masové rozšíření bezdrátových sítí WLAN, pomocí kterých se dnes běžně připojujeme z notebooku k lokální síti a k internetu. V budoucnu můžeme počítat s dvěma jasnými trendy, které se týkají dalšího rozvoje rozhraní počítače – se zvyšováním rychlosti a bezdrátovosti. Vyšší rychlost by mohla zajistit optická vlákna technologie Intel Light Peak – u nich se dosahuje přenosové rychlosti 10 Gb/s. Změti kabelů bychom se měli zbavit pomocí nových bezdrátových technologií, mezi které patří Wireless HD pro připojení televizorů nebo VLC (Visible Light Communications) pro připojení počítačů do sítě pomocí světla z diod.

Časová osa

1962
Veterán
Starší počítače si rozhraní RS-232 vypůjčily od textových terminálů.
1970
Paralelní port
Paralelní rozhraní dokázalo přenést celý bajt najednou. Zpočátku ho využívaly především maticové a jehličkové tiskárny, například Centronics Model 101.
1979
Terminátor
Z rozhraní SASI později vzniklo populární SCSI (Small Computer System Interface) – rozhraní a sada příkazů pro výměnu dat mezi externími nebo interními počítačovými zařízeními a počítačovou sběrnicí. V profesionální oblasti se dlouho používalo pro připojení pevných disků.
1980
Ethernet
V tomto roce byl definován typ kabelu, konektoru a způsob přenosu dat v lokálních počítačových sítích (LAN). Z počátečních 10 Mb/s se rychlost zvýšila až na 10 Gb/s.
1981
ISA sběrnice
Systémová sběrnice pracovala na stejné frekvenci jako procesor prvního IBM XT – 4,7 MHz.
1982
HP-IL (Interface Loop)
Rozhraní firmy HP pro propojení programovatelných kalkulátorů (jako například HP-41C) s tiskárnami, disketovými mechanikami a dalšími zařízeními. Šlo v podstatě o starší USB.
1986
SCSI pro profesionály
Bylo drahé, ale na tu dobu rychlé. Oblíbené rozhraní pro připojení pevných disků k serverům nebo pro připojení profesionálních skenerů (jako Agfa Arcus II) a optických mechanik. Ještě stále se používá pro připojení starších typů datových nosičů.
1989
Plochý kabel
IDE kabel se 40 a později 80 žílami se dlouhou dobu používal u osobních počítačů pro připojení a optických mechanik. Skončil až s nástupem SATA na začátku století.
1991
32bitové PCI
Sběrnice PCI byla odpovědí Intelu na pomalou a zastaralou ISA sběrnici.
1992
VESA Local bus
Rozšíření původní ISA sběrnice používané u počítačů s procesory 486.
1995
FireWire
Se svými 50 MB/s mohlo applovské rozhraní poskytnout externím pevným diskům slušnou přenosovou rychlost (například u počítačů PowerMac G3). Ani to ale nestačilo na univerzální USB.
1996
Nevydařený start
Trvalo několik let, než se technologie USB (Universal Serial Bus) skutečně masově prosadila. Chyběla podpora ze strany operačního systému i dostatečná rychlost.
1997
Lepší grafika
Grafické karty získaly svoji vlastní rychlejší akcelerovanou sběrnici označenou AGP – Accelerated Graphics Port.
2000
Turbo pro USB
Revize 2.0 sběrnice USB přinesla zrychlení na 30 MB/s. Původně však měla rychlost činit 60 MB/s. Proto už dnes nestačí.
2004
eSATA
Ne tak populární rozhraní poskytuje kompletní výkon interního SATA pro připojení externích disků.
2006
DisplayPort
Digitální konektor pro přenos digitálního obsahu. Rychlost přenosu je až 10,8 Gb/s. Rozpozná rozlišení připojeného zařízení. Používá ho především firma Apple.
2007
PCI Express 2.0
Interní systémová sběrnice (náhrada za starší PCI a AGP) poskytuje přenosovou rychlost až 16 GB/s.
2008
USB 3.0
Rychlejší verze USB sběrnice s přenosovou rychlostí až 100 MB/s je konečně zde. Hodí se především pro připojení externích pevných disků.
TREND
Zvyšování objemu dat a výkonnější komponenty budou vyžadovat i rychlejší rozhraní: Intel Light Peak s 10 Gb/s se má objevit už v příštím roce. Kromě zvyšování rychlosti by se měl zvyšovat také uživatelský komfort – při synchronizaci mobilního telefonu s PC by měla posloužit technologie VLC (Visible Light Communications).