Aeg liidestest on lahti
Veiko Tamm
04.11.2016

Selleks, et me saaksime kasutada oma arvutit (see „hall kast“ laua all või peal), on meil üldjuhul (kui pole tegu süle- või tahvelarvutiga) vaja tervet hulka sisend-väljundseadmeid ja -lisasid. Ja need peavad siis juhtmetega või traadita side loomiseks ja hoidmiseks masinaga ühilduma. Millist mille jaoks kasutada? Mis on parim või ainukasutatav meie monitori jaoks? Neile küsimustele pean ma vastama vaat et pea iga nädal ja nii saigi mõeldud teha üks ülevaatlik lugu.

Väliste seadmete hulk arvutil on vägagi suur – monitorid, klaviatuurid, hiired, välised salvestusseadmed, printerid, võrguseadmed, kõlarid, veebikaamerad jne jne. Ning igal neist on oma LIIDES, mida itimehed omavahel ingliskeelse termini järgi ka PORTiks kutsuvad. Millalgi pakuti ka n-ö maakeelsemat terminit värat, kuid see kasutusse ei juurdunud. Nt http://akit.cyber.ee/ pakub vastena liidest, http://www.vallaste.ee/ aga rahuldub ingliskeelse pordiga. Minu meelest on liides veidi üldisem, hõlmates ka ühilduvuse sisu (protokollid, standardid), port oleks nagu rohkem selle füüsilise pistiku-pistikupesa kohta käiv termin (ja võrgutarkvara juures kasutatav). Vaatleme ka pisut ajalugu, kust me startisime ja kuhu oleme nüüdseks jõudnud.

Jadaliides
Üks varasemaid liideseid välisseadmete jaoks oli jadaliides (RS-232, Serial Port, COM-port), mida kasutasid omal ajal nii hiired kui modemid, arvutiterminalid, SCSI-seadmed, osad printerid ja palju muudki. RS-232 standard võeti kasutusele aastal 1962, kümme aastat pärast pistikutüüpi. Nagu nimi viitab, liiguvad infobitid üksteise järel reas, jadamisi. Lisaks on veel nõelakesed (pin) toite ja muude täiendavate signaalide jaoks. Füüsiliselt kasutas jadaliides nn D-Sub (lühend D-subminiature’ist) vormi erinevate pinide arvuga, mille võttis Canon kasutusele juba 1952. aastal, kusjuures D viitab liidese n-ö D-tähe kujule. See võimaldas pistikut ühendada pessa õige suunaga, vältimaks valede signaalide ja pingete sattumist valedele klemmidele.
Liidesed jagunevad kaheks – nn „isane“ (Male) – nõelakestega ehk pinidega, ja „emane“ (Female) – nõelapesadega. Neid tähistati vastavalt tähega M või F, nt DE-9M, DB-25F jne. Levinuim standardiseeritud pesa oli DB-25, kuid erineva nõelaarvuga isendeid oli rohkem, üheksast sajani. Arvutite jaoks aga jäigi peamiseks DB-25 ning hiljem selle lihtsam ja odavam versioon DB-9 (kuigi õige on DE-9), sest paljud seadmed ei vaja lihtsalt nii palju kanaleid (nt hiired).
Kui jadaliideste enamik olid arvuti pool isased, siis üheks erinevuseks oli DB-25F printerite jaoks. Seda kutsuti ka paralleelpordiks, kuna sellega oli korraga võimalik edasi kanda mitmeid signaale. Printeripoolses otsas oli tavaliselt erineva kujuga pistik, nn Centronics.
Üheks jadaliidese erivormiks oli PS/2, mille võttis hiirte ja klaviatuuride jaoks esmakordselt kasutusele IBM oma IBM Personal System/2 arvutite (siit ka liidese nimi) juures aastal 1987. Pistik oli ümara kujuga 6-piniline ja seda leiab veel siiani mõnede emaplaatide küljes. Sarnase kujuga on ka Apple’i poolt kasutatav Apple Desktop Bus, kuid omavahel nad ei ühildu. Ka PC juures tõrjus PS/2 sujuvalt välja suurema ja valmistamisel kallima tavalise jadaliidese. USB ilmumisega kadus vana jadaliides pea täielikult ning see leiab vähest kasutust vaid tööstuslike seadmete kontrolliks mõeldud arvutites. Ka paralleelport printerite jaoks on välja surnud ja asendunud samuti USB-liidesega.

USB
USB on lühend nimest Universal Serial Bus (universaalne jadaliides) ning see sai äsja 20 aastat vanaks, olles läbi teinud peadpööritava arengu. Disainiti liides jaanuaris 1996 ja on tootmises sama aasta maikuust alates. USB töötati välja konsortsiumi poolt, mille algselt moodustasid Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC ja Nortel. USB-liidesel on samuti isased ja emased otsad ning kahte tüüpi pistikud – A ja B – ning nende Mini ja Micro vormid. Ka Apple võttis USB kasutusele ning tema iMac oli esimeseks arvutiks, mis viis USB massidesse.
USB esimeste versioonide puuduseks oli nende väike andmevahetuskiirus, mis oli maksimaalselt 12 Mbit/s (1,5 MB/s). Neli aastat hiljem saabunud USB 2.0 suurendas seda tervelt 40 korda ja koos sellega ilmusid juba välised USB andmekandjad (mälupulgad ja kõvakettad). 2.0 lubas ka väliste seadmete toidet ja/või laadimist USB-pordi kaudu (max 1,5 A). Versioon 3.0, mis saabus 2008. aastal, tõi andmevahetuskiiruses kaasa kümnekordse kasvu – max 5 Gbit/s (625 MB/s). Reaalsuses saavutatakse kiirus 3,2–4 Gbit/s, ent ka see on piisav, ületamaks mitmeid kordi pöörlevate kõvaketaste andmevahetuskiirust ja rahuldamaks ka uute kiirete SSDde vajadust.
Suureks plussiks on asjaolu, et USB 3.0 on täisdupleks (Full Duplex) toega, kui eelnenud versioonid olid pooldupleksid (Half Duplex). Täisdupleks lubab kahesuunalist andmeliiklust samaaegselt, pooldupleksil aga peab üks pool ootama, kuniks teine on andmete saatmise lõpetanud ja saab alles siis asuda ise „rääkima“. Piltlikult kujutage ette kas ühe või kahe rööpapaariga raudteed. Esimesel juhul peab üks rong vahejaamas ootama, kuni vastassuunas sõitja on saabunud ja alles siis liikuma hakkama. Kahe rööpapaari korral saavad aga mõlemad rongid üheaegselt teel olla.
Paljud on nt väliste ketaste puhul arvanud, et mis seal vahet – ma nagunii kas kirjutan kettale või siis loen sealt. Tegelikkuses aga jagatakse kogu kopeeritav materjal pisikesteks pakettideks, arvutatakse neile kontrollsummad, saadetakse see teele, vastuvõtja arvutab kontrollsumma abil, kas pakett on korras ja siis küsib järgmist. Pooldupleksi puhul liiklus seisab faktiliselt poole ajast, täisdupleksis aga liiguvad ühes kanalis andmepaketid ja teises vastassuunas päringud vastuvõtja poolt.
Aastal 2013 kuulutati välja USB 3.1 (praktilisse kasutusse on ta alles praegu saabumas), mis kahekordistas taas kiirust teoreetilise 10 Gbit/s juurde, praktikas on demonstreeritud kiiruseid kuni 7,2 Gbit/s (900 MB/s). Uue spetsifikatsiooni järgi kutsutakse endist 5 Gbit/s ehk SuperSpeedi ka USB 3.1 Gen 1 ning suurimat 10 Gbit/s SuperSpeed+ USB 3.1 Gen 2. Koos 3.1-ga ilmus lisaks ka uut tüüpi pistik – USB Type-C, mis on ovaaljas ja sümmeetriline. Vana Type-A või Type-B pistikut sai pessa panna vaid ühtepidi ja kui talle otse „silma vaadata“ ei saanud, oli keerutamist (irvhambad ütlesidki – selleks, et USB-pistik pessa saada, on seda vaja 3–5 korda ringi keerutada). Type-C puhul vahet pole ja ristipidi ta sinna lihtsalt ei lähe. Kõik uuemad versioonid on tagasiühilduvad ja pistiku sobivuse korral töötab USB 2.0 seade USB 3.0 taga tõrgeteta, loomulikult määrab kiiruse ära aeglasem pool.

Kuvariliidesed
Jätame kõrvale täielikult kadunud fossiilid (Hercules, EGA, MDA jne) ja vaatame esimesena veel siiani leiduvat, kuigi hääbuvat VGA-liidest. VGA (Video Graphics Array) ilmus 1987. aastal displeistandardina ja kasutas D-Sub 15 (ekslikult ka DB-15) pistikut, olles loodud analoogmonitoride jaoks. Kui ilmusid LCD-ekraanid, mis olid täisdigitaalsed, siis polnud VGA nende jaoks parim lahendus, sest digitaalne videosignaal muundati alul graafikakaardis (DAC, Digital-Analog Converter abil) analoogsignaaliks ja hiljem monitoris (ADC, Analog-Digital Converter abil) tagasi digitaalseks. Selline kahekordne konvertimine loomulikult kvaliteedile hästi ei mõjunud ja nii ilmuski aastal 1999 liides DVI (Digital Visual Interface). Liides loodi DDWG (Digital Display Working Group) poolt, kuhu kuulusid Intel, IBM, Silicon Image, HP, Compaq, Fujitsu ja NEC. Liides oli tagasiühilduv VGAga ja jagunes kaheks: DVI-I, kus oli lisaks digitaalsignaalile integreeritud ka VGA analoogsignaal, ning DVI-D, kus analoogsignaali polnud ja mida DVI-VGA üleminekuga analoogpillide jaoks kasutada ei saanud. Tavaline ehk Single Link DVI pakkus maksimaalset andmevahetuskiirust 4,95 Gbit/s @ 165 Hz ja sellest enam ei piisanud üle FullHD lahutusvõime jaoks. Selle jaoks võeti kasutusse Dual Link DVI (DL-DVI), mis kahekordistas andmevahetuskiiruse 9,9 Gbit/s peale.
2002. aasta lõpus loodi alul peamiselt telerite, projektorite ja kodukino tarbeks HDMI (High-Definition Multimedia Interface) liides, mis ühendas pakkimata video- ja audiosignaali. HDMI ja DVI-D on omavahel ühilduvad ning üleminekutega ükskõik kumma otsaga kasutavad. Loomulikult ei saa DVI kaudu edastada audiosignaali ja HDMI ei toeta VGAd. Ka HDMI-l on hulk pistikuvorminguid – lisaks tavalisele suurele ka Mini- ja Micro-HDMI – ja versioone 1.0-ist kuni 2.0-ni välja. Nagu DVI korral, peab ka HDMI juures jälgima ekraani lahutusvõime ja HDMI versioonisobivust – FullHD 1920x1080 jaoks piisas versioonist kuni 1.2, aga 2560x1600 tahab juba 1.3 ning 4K UHD (3820x2160) nõuab minimaalselt 1.4 versiooni. Viimane lisas ka toe 3D jaoks.
Kui me aga tahame kasutada 4K monitori või telerit mängimise jaoks, siis 1.4 lubab küll seda lahutust, aga kuni kaadrisageduseni 30 Hz, mida on ilmselgelt vähe moodsate 3D-mängude jaoks. Siin ei saa leppida vähemaga kui 2.0, mida aga leiab alles uusimate graafikakaartide ja monitoride juures.
Modernseima liidesena ekraanide jaoks loodi aastal 2006 DisplayPort (DP), kasutusse saabus see paar aastat hiljem. Liidese loojaks on VESA (Video Electronics Standards Association). DP on mõeldud videosignaali jaoks, kuid ta võib kanda ka audio-, USB- ja muud andmeinfot. Kuigi alles kümme aastat vana, on ka DP-l hulk versioone. Algne 1.0 lubas kaabli pikkust kuni 2 m, 1.1 aga fiiberoptikat vm kasutades juba oluliselt pikemaid kaableid. Versioon 1.2 (ja 1.2a) on hetkel levinuimaks DP vormiks, mis kahekordistas andmevahetuskiirust 17,28 Gbit/s peale, suurendas helikanali laiust 1 Mbit/s pealt 720 Mbit/s peale, lisas toe VESA Adaptive Sync jaoks jpm. Versioon 1.3 toetab juba meie jaoks hetkel ulmelisi lahutusi – 4K UHD 3840x2160 @ 120 Hz, 5K 5120x2880 @ 60 Hz ja 8K UHD 7680x4320 @ 30 Hz. Uusim selleaastane 1.4 kiirust ei tõsta, sest selleks puudub hetkel vajadus, küll aga lisab erinevaid värvialaseid lahendusi nagu 10-bitine värviruum, HDR jne. Paljud tootjad ongi liikumas HDMI pealt DP-le, sest viimane on avatud standard. HDMI nõuab igalt tootjalt 10 000 USD aastamaksu pluss 0,04 USD iga tooteühiku pealt. Analoogselt HDMIga on ka DP-l Mini-DP ja Micro-DP pistikuvorming pisemate mobiilsete seadmete jaoks. Erinevalt HDMIst ei saa tavaliste passiivsete üleminekutega DP-kaableid siin kasutada – selleks on vastavate signaalikonverteritega kaablid.

Nõu leiab
Kui teil tekib probleeme oma kuvari jaoks vajaliku kaabli valimise ja leidmisega, siis pöörduge kas spetsiaalsesse firmasse nagu YEInternational (www.yeint.ee), A-Kaabel (www.akaabel.ee) või Oomipood (www.oomipood.ee) või igasse korralikku arvuti/elektroonikafirmasse. Enamikus on vajalik kas koha peal olemas või kiirelt tehtav ning kui pole, siis on kaup tellitav päevade jooksul. Uute seadmete (telerid, monitorid, graafikakaardid) ostmisel eelistage neid, millel on uusimad liidesed ja nende suurem valik, et olla kindlustatud ka tuleviku jaoks. Odavaim variant ei pruugi olla parim ja odavaim lahendus. USB seadmete korral aga tasub valida mitte alla USB 3.0 toega riistapuid.

Sarnased artiklid