Интерфейс ps 2 что это

PS/2 — компьютерный порт, применяемый для подключения клавиатуры и мыши, использующий 6-контактный разъём mini-DIN.

Из шести контактов в разъёме используется четыре: тактовые импульсы, данные, питание, общий. При этом для клавиатуры используемые контакты шины данных и частоты могут отличаться от контактов для подключения мыши. Это позволяет использовать оба устройства сразу, но через разветвитель.

В настоящее время подавляющее большинство изготавливаемых компьютерных мышей и клавиатур имеют разъём USB, некоторые современные материнские платы (особенно миниатюрных форм-факторов) не имеют разъёма PS/2 или имеют только один разъём. Современные ноутбуки и нетбуки не имеют внешних разъёмов PS/2, и для подключения к ним мыши или внешней клавиатуры используется USB. Старые ноутбуки чаще всего имели один универсальный разъём.

Интерфейс PS/2 может использоваться не только для клавиатур и мышей, но и для других устройств, например, сканеров штрих-кодов, позиционеров. Однако эти устройства в большинстве случаев эмулируют работу клавиатуры или мыши. Это позволяет избавиться от драйверов и сделать устройства платформонезависимыми.

В офисных условиях иногда предпочитают использовать клавиатуры и мыши PS/2, а не USB по соображениям безопасности: это позволяет полностью отключить порты USB и сделать невозможным подключение флешек и других потенциально опасных устройств.

Спецификация PC97 определяет стандартные цвета для разъёмов порта PS/2 в системном блоке и на кабелях подключаемых устройств:
сиреневый — клавиатура;
зелёный — мышь.

До внедрения этого стандарта цвета разъёмов не оговаривались, поэтому на практике обычно использовались разъёмы чёрного цвета, а наружный корпус разъёмов на кабелях совпадал с цветом оболочки кабеля (как правило, белый или серый).

Некоторые производители изначально использовали свою систему цветового кодирования: например, клавиатуры «Logitech» имели корпус разъёма оранжевого цвета, но в дальнейшем перешли на использование стандартных цветов.

Контроллер интерфейса PS/2

Клавиатура к первым ПК (IBM PC и IBM PC/XT, 1981 год) подключалась по однонаправленному (передача данных только в одну сторону — от клавиатуры к компьютеру) интерфейсу, программное взаимодействие с которым осуществлялось с помощью двух портов микросхемы параллельного интерфейса 8255: порт A (он был доступен по адресу 60h) использовался как регистр принятых от клавиатуры данных, а порт B (61h) содержал биты, управляющие как клавиатурой, так и другими устройствами. Нажатие и отпускание клавиш кодировалось способом, ныне известным как таблица скан-кодов № 1.

В компьютерах IBM PC/AT (первые из них появились в 1984 году) от применения микросхемы 8255 отказались. Для обеспечения взаимодействия с клавиатурой был применён микроконтроллер 8042. Изменился и сам физический интерфейс: он стал двунаправленным. Хотя клавиатура по-прежнему подключалась через 5-контактный DIN-коннектор, она была несовместимой с клавиатурами IBM PC и IBM PC/XT (хотя в переходный период выпускалось большое число клавиатур, пригодных для использования с обоими типами интерфейсов; выбор нужного интерфейса осуществлялся специальным переключателем). В клавиатурах IBM PC/AT была использована новая таблица скан-кодов, получившая № 2.

В 1987 году IBM начала выпуск семейства ПК IBM PS/2. В этих компьютерах использовалась та же самая микросхема 8042, однако её функции были расширены: она обеспечивала подключение не только клавиатуры, но и мыши, для которой был добавлен второй коннектор. Электрически интерфейс остался тем же самым, что на IBM PC/AT, однако коннекторы поменялись: вместо 5-контактных DINов стали использовать 6-контактные MiniDINы. С помощью переходника клавиатура IBM PC/AT могла быть подключена к PS/2, и наоборот. IBM разработала и новую таблицу скан-кодов — № 3, но клавиатуры, пригодные для использования с разными типами ПК, обеспечивали программное переключение используемой таблицы.

Следует заметить, что контроллер интерфейса PS/2, описываемый в этой статье, часто ошибочно именуют контроллером клавиатуры. Это абсолютно неверно. Последний находится внутри самой клавиатуры, отслеживает нажатия и отпускания клавиш и посылает по интерфейсу PS/2 соответствующие скан-коды, а также принимает по этому интерфейсу команды и выполняет их (например, переключает светодиоды или меняет скорость автоповтора нажатия клавиш). Контроллер интерфейса PS/2 никакого отношения к клавиатуре или мыши как таковой не имеет и располагается на системной плате компьютера; к нему можно подключить абсолютно любое устройство, использующее интерфейс PS/2. Задача этого контроллера — принимать данные от устройства (клавиатуры, мыши, ещё чего-нибудь — неважно) и позволять процессору их считывать, а также принимать данные от процессора и передавать их устройству.

Некорректно называть контроллер PS/2 и контроллером 8042. Во-первых, 8042 — это микроконтроллер, который мог быть запрограммирован на решение самых разных задач, и его применение для управления интерфейсом PS/2 в составе персонального компьютера — лишь одно из многих возможных. Во-вторых, уже давным-давно функции контроллера PS/2 выполняет другая микросхема. Наконец, современные контроллеры зачастую выполняют массу других функций, например, связанных с поддержкой ACPI. По всем этим причинам корректно говорить лишь о контроллере PS/2, совместимом с точки зрения пользователя с контроллером, реализованным в IBM PC/AT на микросхеме 8042.

Интерфейс PS/2

Физический интерфейс PS/2 включает четыре проводника: землю, напряжение питания (изначально использовалось напряжение +5В, все современные контроллеры и устройства используют +3,3В), линию данных (Data) и линию синхронизации (Clock). Технически обе сигнальные линии управляются так называемыми схемами с открытым коллектором или стоком, благодаря чему логическая единица на линии присутствует только тогда, когда и контроллер интерфейса («хост» по терминологии, используемой в описании интерфейса), и устройство одновременно удерживают на данной линии логическую единицу; если хост или устройство выставляет на линию логический нуль, на всей линии появляется нуль, даже если другое устройство продолжает удерживать единицу. Этим достигается двунаправленность линий: и хост, и устройство могут одновременно управлять и анализировать их состояние.

Информация передаётся между хостом и устройством пакетами по 11 бит. Первый передаваемый бит является стартовым, он всегда равен нулю. Далее следуют восемь битов данных, причём первым передаётся наименее значащий. После битов данных идёт контрольный бит (он дополняет общее количество единичных битов данных до нечётного), а за ним — стоп-бит, всегда равный единице. Например, для передачи байта, имеющего шестнадцатеричное значение 15h, используется следующая последовательность битов: 01010100001.

Передача данных от устройства к хосту

Временнáя диаграмма передачи информации от устройства к хосту

Устройство может начать передачу данных хосту по своей инициативе в любой момент, когда передача не ведётся, но разрешена. Признаком разрешения передачи является наличине на обеих линиях — Clock и Data — логических единиц (естественно, при условии, что ранее начатая передача 11-разрядного пакета уже закончена, поскольку обе линии могут быть единичными и в процессе передачи).

Последовательность передачи одного бита выглядит следующим образом. Когда на линии Clock находится логическая единица, устройство выставляет нужный бит (единицу или нуль) на линию Data, а затем, выждав 5—25 мкс, выставляет на Clock логический нуль, тем самым давая понять хосту, что на линии Data находится нужный бит. Выждав ещё некоторое время, устройство вновь выставляет на линии Clock логическую единицу, а затем в течение не менее 5 мкс не изменяет состояние линий Clock и Data. Хост может принять бит в любой момент после того, как линия Clock была переведена устройством в логический нуль, однако технически удобнее всего это делать в момент перехода Clock из единицы в нуль или обратно, т.е. по спаду или фронту сигнала Clock; именно для этого требуется, чтобы бит на линии Data выставлялся до спада Clk хотя бы за 5 мкс и удерживался ещё как минимум 5 мкс после фронта Clock. Общий период времени, необходимый для передачи одного бита, составляет от 60 до 100 мкс, что соответствует частоте синхроимпульсов, передаваемых по линии Clock, в 10—16,7 кГц.

Временнáя диаграмма сигналов на линиях Clock и Data при передаче информационного байта 15h (последовательность битов 0 1010 1000 01) показана на рисунке.

Временнáя диаграмма передачи байта 15h от устройства к хосту

Передача данных от хоста к устройству

Временнáя диаграмма передачи информации от хоста к устройству

Передача данных от хоста к устройству несколько отличается от описанной выше последовательности. Главное отличие заключается в том, что синхронизацию осуществляет не передающая сторона (хост), а принимающая, поскольку предполагается, что устройство может быть намного медленнее хоста.

Когда хост желает начать передачу данных, он сначала выставляет на линии Data и Clock логические нули и удерживает их не менее 100 мкс, что запрещает устройству передачу данных хосту (или обрывает уже ведущуюся передачу — см. следующий подраздел) и одновременно даёт время приготовиться для приёма данных.

Выждав необходимое время, хост выставляет на линии Clock логическую единицу, продолжая удерживать на линии Data нуль. Этим устройству даётся знать, что хост желает начать передачу данных; одновременно нулевое состояние линии Data играет роль стартового бита 11-разрядного пакета.

Устройство, приготовившись к приёму первого информационного бита (на это с момента перевода линии Clock хостом в нуль должно уходить не более 15 мс), начинает выдачу синхроимпульсов на линию Clock. Хост выдаёт очередной бит пакета, когда на Clock находится логический нуль, а устройство считывает этот бит, когда на Clock находится единица (т.е. моменты выдачи и приёма информации обратные по сравнению с передачей данных от устройства к хосту).

После приёма стоп-бита пакета устройство подтверждает окончание приёма, выставляя на линию Data логический нуль и генерируя ещё один синхроимпульс (отрицательный и затем положительный перепад) на Clock. Выдача нуля на Data при этом осуществляется, когда на Clock устройство удерживает единицу. Хост в ответ на получение нуля по линии Data после посылки стоп-бита должен выдать на эту линию логическую единицу. Если этого сделано не будет, устройство, обнаружив такую ситуацию после перевода Clock в единичное состояние, продолжит генерацию синхроимпульсов на линии Clock, дожидаясь, пока на Data появится единица, и одновременно зафиксировав ошибку.

Вся передача информации от хоста к устройству с момента получения хостом первого импульса по линии Clock и до выдачи устройством подтверждения приёма должна укладываться в промежуток времени, не превышающий 2 мс. Если информация, переданная хостом, подразумевает выдачу устройством ответной информации, эта выдача должна начаться не позже, чем через 20 мс.

Временнáя диаграмма посылки хостом устройству байта 15h показана на рисунке.

Временнáя диаграмма передачи байта 15h от хоста к устройству

Запрет передачи данных

Хост может в любой момент запретить передачу данных, переведя линию Clock в состояние логического нуля. Если в этот момент устройство осуществляло передачу данных, оно её прекращает.

Если хост прервал передачу данных от устройства, то после восстановления на линии Clock состояния логической единицы устройство начинает передачу информации заново, причём повторены должны быть все байты, составляющие единое логическое целое. Например, если хост прервал передачу второго байта двухбайтового скан-кода клавиатуры, при возобновлении работы клавиатура заново должна отправить первый байт, и лишь потом начинать передачу второго.

Программное взаимодействие с контроллером

Далее мы будем исходить, что контроллер интерфейса PS/2 используется традиционным образом — для подключения клавиатуры и мыши.

С точки зрения программиста контроллер состоит из трёх регистров: регистра данных, регистра состояния и регистра команд. Последний служит для выдачи в контроллер различных команд, выполняемых самим контроллером; эти команды не следует путать с командами клавиатуры, которые передаются в клавиатуру через контроллер интерфейса PS/2, но выполняются не им, а контроллером клавиатуры. Кроме того, контроллер интерфейса PS/2 способен вырабатывать запросы прерываний, поступающие в программируемый контроллер прерываний по линиям IRQ1 и IRQ12, первая из которых соответствует запросам прерываний от клавиатуры, а вторая — от мыши.

Регистры контроллера

Регистр данных

Регистр данных доступен процессору для чтения и записи через порт 60h. Он используется для:

• считывания информации, поступившей от клавиатуры или мыши (либо любых других устройств, подключенных через интерфейс PS/2);
• передачи информации в клавиатуру (или иное подключенное устройство);
• получения информации, возвращаемой контроллером в ответ на выданную ему команду;
• записи информации, необходимой для исполнения ранее выданной контроллеру команды.

Заметим, что чтение и запись информации возможны только в определённые моменты времени. Считывание имеет смысл только тогда, когда регистр данных содержит байт, принятый от какого-либо устройства или возвращённый ранее заданной командой; признаком наличия данных для считывания служит единичное значение бита 0 регистра состояния (см. ниже). Записывать байт в регистр данных можно только тогда, когда установлен бит 1 регистра состояния.

Не следует забывать и о том, что описываемый регистр относится ко всему контроллеру интерфейса PS/2, а не к клавиатуре или мыши. Он используется как для «общения» с этими устройствами, так и для считывания или записи данных в сам контроллер PS/2 в зависимости от того, какую операцию он в данный момент времени выполняет (см. ниже описание регистра команд).

Регистр состояния

Этот регистр доступен процессору для считывания через порт 64h. Назначение его разрядов следующее:

Регистр команд

Регистр команд служит для выдачи команд контроллеру интерфейса PS/2. Он доступен только для записи через порт 64h. Записывать команду в этот порт можно только в том случае, если входной буфер контроллера пуст (бит 1 регистра состояния сброшен).

Описание команд контроллера приведено ниже в соответствующем подразделе.

Команды контроллера

Команды контроллера записываются в регистр команд (порт 64h). Контроллеры различных производителей имеют несколько различающийся набор команд, однако все основные команды у них присутствуют, а различия касаются команд, предназначенных для проверки функционирования контроллера.

Команды, выполняющие запись каких-либо данных, выдаются контроллеру в два приёма: сначала в регистр команд записывается код команды, а затем в регистр данных — необходимые ей данные. Команды, возвращающие какие-либо данные, помещают их в регистр данных.

Ниже приведён общий список и краткое описание команд контроллера. Коды команд даны в шестнадцатеричном виде. Дополнительные сведения о некоторых командах даны отдельно.

Управляющий байт контроллера

Режимы работы контроллера определяются значением управляющего байта, который может быть задан командой 60 и прочитан командой 20. Назначение разрядов этого байта следующее.

Входной порт

Входной порт — это внутренний порт контроллера PS/2, разряды которого отражают состояние ряда входных линий контроллера. Входной порт может быть прочитан с помощью команд C0, C1 и C2, причём последние две многими контроллерами не поддерживаются. Обычным программам, включая ОС, состояние линий этого порта неинтересно.

Выходной порт

Выходной порт является внутренним портом контроллера интерфейса PS/2, с помощью которого он управляет подключенными к нему устройствами. Назначение его разрядов приведено в таблице.

Что такое порт PS/2 и почему они все еще есть на некоторых компьютерах?

Современные игровые ПК оснащены множеством отличных современных разъемов. У нас есть порты USB-C, порты DisplayPort/HDMI и… порт PS/2? Этот устаревший разъем выглядит так, как будто он принадлежит 80-м или 90-м годам, и, вероятно, так оно и есть. Тем не менее, многие современные системы и материнские платы, даже игровые системы, оснащенные новейшими чипами AMD Ryzen/Intel Core, похоже, настаивают на том, чтобы выкопать этот старый разъем из могилы. И хотя это может не иметь смысла для вас или для многих людей, есть причины, по которым это существует.

Почему некоторые современные ПК все еще включают этот старый порт?

Что такое порт PS/2?

Прежде чем мы сможем понять, почему эти порты все еще существуют в наши дни, нам сначала нужно понять, откуда они взялись.

Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)

Это был 1987 год. В прошлые годы IBM занимала прочное положение на рынке ПК, но благодаря появлению клонов ПК IBM, которые могли использовать программное и аппаратное обеспечение IBM, это доминирование на рынке быстро исчезло. Пытаясь вернуть его, IBM также хотела убедиться, что клоны не могут быть собраны так же легко, и разработала линейку машин с проприетарной шиной расширения и операционной системой, которую она назвала Personal System/2 или PS/2. (нет, не PlayStation 2).

Желание IBM вернуть себе былую славу не осуществилось с выходом PS/2, но эта линейка оставила прочное наследие, поскольку вычислительные инновации, такие как 3,5-дюймовые гибкие диски и видеостандарт VGA, получили свое начало в PS/2. . Это также породило порт PS/2.

Порт PS/2 заменил как разъем клавиатуры DIN, так и разъем мыши DE-9, что позволило упростить подключение мыши и клавиатуры к ПК. Хотя он был впервые представлен в одноименной линейке ПК, он будет использоваться и на компьютерах, отличных от IBM, став стандартом до того, как USB в конечном итоге станет предпочтительным портом для периферийных устройств.

Раньше компьютеры обычно поставлялись как минимум с двумя портами PS/2 — один для клавиатуры и один для мыши. Они также будут иметь цветовую кодировку: порт для клавиатуры будет окрашен в синий цвет, а порт для мыши — в бирюзово-зеленый. Большинство систем, включая порты PS/2, в наши дни поставляются с одним портом PS/2, к которому вы можете подключить мышь или клавиатуру или использовать разветвитель для подключения обоих (в аналогичной цветовой маркировке). Другие по-прежнему выберут полный набор из двух портов.

Почему порты PS/2 все еще актуальны?

Теперь, когда мы немного познакомились с портами PS/2, пришло время поговорить со слоном в комнате. Если этот порт был представлен в 1987 году, был распространен в 90-х и начале 2000-х годов и почти исчез из жизни большинства людей, почему некоторые материнские платы до сих пор включают его?

ASUS ROG Maximus Z690 Apex, материнская плата стоимостью +800 долларов США с поддержкой чипов Intel Alder Lake 12-го поколения, оперативной памяти DDR5 и возможностью подключения PCIe 5.0, в частности, включает в себя полный набор из двух портов PS/2 с цветовой кодировкой. Это должно быть хорошо для чего-то, верно?

PS/2 в основном вытеснялся USB в течение нескольких лет, но есть несколько различий в том, как работают оба стандарта, которые заставляют некоторых людей доверять портам PS/2 даже в третьем десятилетии 21-го века.

Принцип работы периферийных устройств USB заключается в том, что компьютер постоянно проверяет их несколько раз в секунду (процесс, известный как опрос), чтобы определить, простаивают ли они, перемещаются или что-то делают. Периферийные устройства PS/2, с другой стороны, могут взять на себя инициативу, поскольку они могут посылать прерывания ЦП всякий раз, когда они что-то делают. Если вы двигаете мышью или щелкаете что-то, ваша мышь будет напрямую связываться с вашим процессором, чтобы зарегистрировать действие, а не ждать, пока компьютер это заметит. Это означает, что в большинстве случаев задержка меньше, чем при использовании аналогичного периферийного устройства USB, потому что оно не опрашивает, а активно взаимодействует с вашим компьютером.

У них есть и другие преимущества. В случае с клавиатурами PS/2 открывает возможность истинного переключения N-клавиш, то есть вы можете нажимать сколько угодно клавиш, и все они будут зарегистрированы. Если вы перезагрузитесь в BIOS, есть вероятность, что ваши периферийные устройства USB не будут распознаны, тогда как у вас не будет этой проблемы с периферийными устройствами PS/2, поскольку все они универсально совместимы.

Эти преимущества, или, скорее, технические различия, заставили некоторых профессиональных геймеров держаться за свои периферийные устройства PS/2. Хотя большинство различий, о которых я упоминал ранее, могут быть практически незаметны для большинства людей (здесь мы говорим о миллисекундах), более низкая задержка может принести пользу некоторым людям в соревновательных играх и киберспорте. Оправданно ли это, однако, это другая история — общепризнанно, что вам, вероятно, лучше купить превосходную игровую мышь, чем держаться за свою старую шариковую мышь 1999 года.

Однако мы не будем осуждать вас за то, что вы хотите оставить клавиатуру Model M в рабочем состоянии.

Должен ли я тогда использовать периферийные устройства PS/2?

Нет, вы не должны. Ну, наверное, нет. В конце концов, есть причина, по которой был разработан USB.

Мы не рассмотрели недостатки PS/2, но их много. Во-первых, в отличие от USB, это не порт с горячей заменой — если вы отключите мышь или клавиатуру от работающей системы, вам потребуется перезагрузить ее, чтобы она снова заработала, и, что еще хуже, вы можете даже повредить ее. Сам порт также довольно хрупкий, и вы можете легко погнуть контакты внутри разъема PS/2, если не будете осторожны с ним.

Если ваш конкретный вариант использования абсолютно не требует использования PS/2, нет причин его использовать. Вы можете подумать, что ваша шариковая мышь и ваша старая клавиатура готовы к неироническому возвращению, но лучше оставить прошлое в прошлом.

Спрос есть, но он, вероятно, не оправдан для большинства людей

Мы видим причину, по которой некоторые материнские платы до сих пор включают этот старый порт. Некоторые люди доверяют им и отказываются переходить на USB, потому что считают, что для их конкретного случая использования PS/2 лучше. Рынок есть, и хотя его меньшинство, он очень громкий. И хотя для некоторых сценариев это может быть правдой, для большинства людей периферийные устройства USB являются лучшим вариантом.