G) Port et connecteurs

Created samedi 27 février 2016

Les ports informatiques


Port Serie

Commençons par quelques ports anciens (mais qui servent parfois), afin d'aller ensuite vers plus récent :
Tout d’abord le port Série, alias RS-232...
On l'appelle Série ou Serial ou encore port COM.
Il n'est plus présent sur les PC neufs, sauf certains fixes en interne sur la carte mère, mais il faut faire sortir
un bracket de ce type :

il existe aussi des adaptateurs USB vers série, mais qui apparemment n'implémentent pas toujours bien la norme, donc la compatibilité est moins bonne.
Bien que ce port de communication ait tendance à être remplacé par l'USB sur les PC, il est encore parfois utilisé par certains appareils spécifiques (dans l'industrie, ou même dans l'informatique).
De manière générale : on peut considérer qu'il n'existe plus vraiment dans la plupart des installations...
Le Port parallèle (à l’origine : LPT pour Line Printing Terminal) est un connecteur situé à l'arrière des PC assez anciens et qui permet à une imprimante très ancienne de communiquer avec l'ordinateur.
Mieux vaut tout de même utiliser l'USB... il y a d'ailleurs certaines anciennes imprimantes qui laissent le choix entre le port parallèle ou le port USB. Ce port est plutôt obsolète.
Illustration:

L'Universal Serial Bus (USB) est un bus informatique plug-and-play servant à brancher des périphériques informatiques à un ordinateur pour communiquer en série.
Avant cela, brève description du Plug And Play :
Le PNP ou Plug and Play, littéralement "connecter et jouer" ou "branche et utilise", est un mécanisme permettant aux périphériques d'être reconnus rapidement et automatiquement par le système d'exploitation directement, ou dès le redémarrage.
Les périphériques véritablement PnP le sont à deux niveaux : celui du matériel et celui du logiciel.
Tout d’abord, l’ordinateur doit être capable de supporter l’ajout de nouveaux périphériques sans créer des problèmes physiques ou électriques.
Par exemple certaines interfaces ne supportent pas le fait d’être branchées ou débranchées durant la mise sous tension sans créer des dommages irréversibles aux périphériques. La plupart du temps cela se traduit par des décharges électrostatiques aux divers composants électroniques. L’ordinateur doit également être
capable de détecter les changements de configurations au fur et à mesure que les périphériques sont ajoutés et enlevés. Les interfaces USB et FireWire ont été conçus pour ça.
A contrario, certaines interfaces internes comme le PCI, PCIe, la RAM etc... ne supportent pas les branchements à chaud, et là si on s'amuse à le faire on peut tout griller.
Certains serveurs spécifiques supportent le branchement à chaud de CPU ou RAM, mais il vaut mieux bien se renseigner à ce sujet.

USB


Il a été conçu au milieu des années 1990 afin de remplacer les nombreux ports externes d'ordinateur lents et incompatibles, notamment les ports série et parallèle. L'USB est aujourd'hui présent sur tous les ordinateurs et est généralement utilisé pour brancher les imprimantes, les scanners, GPS, smartphone, disques durs externes, ventilateurs gadget et d'autres nombreux appareils stockant des données, dont les clés USB.

L'Universal Serial Bus est un port qui permet de connecter des périphériques externes à un ordinateur (hôte dans la littérature USB). Il supporte le branchement simultané de 127 périphériques, en série. Le bus supporte les branchements et débranchements à chaud (sans avoir besoin de redémarrer l'ordinateur, sauf
si le pilote le demande, mais souvent il n'y a pas besoin) et fournit l'alimentation électrique des périphériques, dans la limite des 500 mA et 5V par port (certains constructeurs de carte mère sympatiques envoient jusqu'à 900 mA, un peu comme sur l'USB 3, car certains périphériques USB ont besoin d'assez d'énergie).

La version 1.1 du bus peut communiquer dans deux modes : lent (1,5 Mbit/s) ou "rapide" (12 Mbit/s).

comme les claviers et souris.
de CD et autres périphériques ayant besoin de plus de rapidité.

Toutefois il est insuffisant pour beaucoup de périphériques de stockage de masse (par exemple, il ne permet que la vitesse 4x/8x sur les lecteurs/graveurs de CD) ; mais aussi un transfert vers un disque dur externe ou une clé USB mettrait un temps fou.

USB2

La version ultérieure de ce bus, USB 2.0, comporte un troisième mode permettant de communiquer à 480 Mbit/s. Il est utilisé par les périphériques plus rapides : disques durs, clés USB, graveurs DVD ou Blu- Ray, etc... On appelle maintenant "USB 2.0" tout dispositif USB, même à la norme 1.1 : Ah... le marketing.

Logo

Les logos apposés sur les différents appareils :
Honnetement avec tous ces logo, le consommateur est un peu désorienter, ne sachant que choisir, tirailler par l'envie d'avoir le plus ou meilleur quelque choses, en réalitéil ne sait pas du tout de quoi il retourne et c'est souvent à la maison qu'il s'apperçoit ne pas avoir le bon produit.

L'hôte (un PC par exemple) communique successivement avec chaque périphérique, le débit total est donc partagé entre l'ensemble des périphériques. Il est possible d'attribuer à certains périphériques un débit constant pour une période de temps. Le reste du débit est toujours attribué de façon équitable entre les
autres périphériques.
En effet il y a un débit partagé par Concentrateur USB (HUB interne au PC), sachant qu'un concentrateur peut concerner plusieurs ports USB physiques.
Une autre caractéristique du protocole USB est la possibilité de structurer la communication entre un hôte et un périphérique en plusieurs canaux logiques pour simplifier la commande du périphérique.
Par exemple sur un disque dur USB, il est commode de disposer d'un canal pour passer les commandes (lire/écrire secteur n°, formater secteur n°) et d'un autre séparé pour passer les données (contenu du secteur).
Le bus USB reste un bus externe lent et ne peut pas suivre par rapport aux bus internes comme le PCI- Express ou encore SATA (ou externe eSATA, ce qui revient au même).

Les connecteurs USB 2.0

Un port USB (jusqu'à 2.0) est constitué de 4 PIN : D'autres ont 5 PIN :

entre une connexion entre périphériques et la
connexion entre un périphérique et un hôte

On-The-Go

La norme USB 2.0 s'est enrichie d'une fonctionnalité appelée On-The-Go (OTG) pour pouvoir effectuer des échanges de données point à point entre 2 périphériques sans avoir à passer par un hôte (généralement un ordinateur personnel).
Un périphérique OTG peut se connecter à un autre périphérique OTG, à un périphérique (non OTG) ou à un hôte.
Dans le cas d'une connexion OTG-OTG, c'est la position du connecteur du câble sur la prise mini AB, à chaque extrémité, qui va permettre de déclarer lequel des 2 périphériques OTG va être l'hôte. Ensuite, il peut se produire un renversement des rôles suite à une étape de négociation entre les 2 systèmes OTG
(protocole HNP).
Les applications de cette technologie sont par exemple la connexion directe d'un appareil photo avec une imprimante, la connexion d'un mobile avec un lecteur MP3 etc...
Voici maintenant des connecteurs USB en photos :

Il existe des HUB USB, qui permettent de rajouter des ports :

Pratique quand il n’y a pas assez de ports USB, mais attention... le débit n'est pas multiplié par le nombre de ports présents ! Il reste partagé par tous les périphériques branchés.
En théorie on peut brancher jusqu’à 127 périphériques USB sur un concentrateur... mais attention cela va tirer énormément sur celui-ci.
Quand on a besoin de débit, on peut rajouter de vrais ports, c’est à dire un contrôleur complet qui aura son propre débit, alors on peut ajouter une carte contrôleur (PCIe, ou PCI à défaut, voire Express Card pour les PC Portables) :

C’est le plus fiable et efficace, le plus performant et avec peu voire pas du tout de problèmes.
Ne requiert aucun pilote pour l'USB 2 (l'USB 3 nécessite un pilote pour Windows 7 ou plus ancien).
L’USB permet un peu tout :

Quelques images de périphériques possibles...


Un peu de n'importe quoi ; inutile donc forcément indispensable:

USB 3.0

Les spécifications de l’USB en version 3.0 sont sorties le 17 novembre 2008.
Le débit annoncé est de 4.8 Gbit/s. La vitesse brute est plutôt de 4 Gbit/s, et les spécifications planchent plutôt pour du 3.2 Gbit/s après le surplus de débit utilisé par le protocole.
Rappel : cela n’a rien d’étonnant et se produit avec l’USB 2.0 : 480 Mb/s en théorie (60 Mo/s) mais en pratique ça ne dépasse pas les 30-35 Mo/s grand maximum (donc très limité).
Les cartes mères actuelles ont quasiment toutes de l'USB 3, et à défaut on peut en ajouter via une carte PCIe ou Express Card.
Aussi, au niveau système d’exploitation, Linux avec Kernel au moins 2.6.31 le supporte nativement, et pour Windows jusqu'à Windows 7 cela demande un pilote (fourni par le constructeur), mais à partir de Windows 8 et 8.1 c'est supporté nativement sans ajout de pilote.

Toutefois ceci ne vous empêche de verifier par vous même, c'est d'ailleur une chose que je recommande:
Toujours vérifier ce qu'un éditeur pr"tend vous offrir comme fonctionnalitées.

Logo

Les Connecteurs USB 3.0

Aussi, les cables changent un peu, tout en gardant la rétrocompatibilité :

Connecteurs USB 2 et 3 pour comparaison :

Et les broches du mini USB 3 :

Nota bene

Un ingénieur de chez google à entammé des tests sur cette prise en particulier, il a détecté que de nombreux cable ne respectent pas la norme, plus précisément il s'agit de l'ampérage qui est trop élevé.
Il a fini par détruire son chrome book, le cable lui ayant délivré un ampère de trop.
Le rapport étant P=UI soit la puissance est égale à la tension multiplié par l'ampérage, le problème saute aux yeux sans même se donner la peine de calculer.

Et le détail des PIN supplémentaires :

USB 3.1 : SuperSpeed+++

Courant 2013, l'USB 3 a été amélioré et porté vers l'USB 3.1 : le SuperSpeed+.
Le débit annoncé est de 10 Gb/s soit le double de l'USB 3 actuel.
La compatibilité est assurée avec les périphériques USB 3.0 et 2.0 actuels.

Logo

Wireless USB

Le Wireless USB ou WUSB est une norme informatique de technologie radio courte distance destinée à simplifier les connexions entre les appareils électroniques. Elle vise à compléter et à remplacer la norme USB par câble. La norme actuelle est en version 1.1 et date de septembre 2010.

Le WUSB étend la portée maximale des échanges à 10 mètres contre 5 mètres en USB, avec toutefois des débits théoriques offerts décroissant en fonction de la distance : de 480 Mbit/s dans un rayon de 3 mètres, ils chutent à 110 Mbit/s dans un rayon de 10 mètres.
L'accès aux données est chiffrées à l'aide de l'algorithme AES sur 128 bits, considéré comme robuste. La norme WUSB ne perturbe pas les liaisons Wi-Fi ou Bluetooth à 2,4 GHz car elle repose sur la technologie radio à courte portée Ultra Wide Band (UWB). Cette technologie traverse mieux les obstacles et exploite des fréquences de 3,1 à 10,6 GHz.
Il reprend les caractéristiques de l'USB comme le nombre maximal de périphérique : 127

En pratique, cette norme semble un peu "morte", et elle n'existe pas en version USB 3.

Firewire

Aux côtés de l’USB, le fameux FireWire :
FireWire est le nom d'une norme d'interface série multiplexée, aussi connue sous le nom IEEE 1394, également appelée interface iLink. Il s'agit d'un bus rapide véhiculant à la fois des données et des signaux de commandes des différents appareils qu'il relie.

Logo


Plug and Play, on peut l'utiliser pour brancher toutes sortes de périphériques gourmands en bandepassante, notamment des disques durs et des camescopes numériques. Elle permet l'alimentation du périphérique, ainsi que le raccordement de 63 périphériques par bus et leur branchement/débranchement à chaud.
On peut raccorder jusqu'à 1024 bus par l'intermédiaire de passerelles.
FireWire a été inventé par Apple Computer au début des années 1990 et peut atteindre des débits de plusieurs dizaines de Mo/s. Son objectif clairement affiché était de remplacer à terme le bus USB, en tout cas pour les périphériques par lesquels circulent des flux importants de données.

Le FireWire a été normalisé en 1995 sous la référence IEEE 1394.
Deux brochages distincts existent :

FireWire est dit Hot Plug (branchement à chaud) ; la connexion ou la déconnexion d'un périphérique déclenche un événement bus reset chez tous les autres périphériques : ainsi tout le monde sait à tout moment qui est présent sur le bus.
À chaque bus reset les périphériques reçoivent un numéro d'identification de 0 à n (maximum : 62) ; celui qui a le plus grand numéro est élu chef du bus ou root, et
c'est lui notamment qui est chargé de marquer le début des cycles de 125 microsecondes. Tout
périphérique peut ainsi être root contrairement à l'USB où ce rôle est assuré par l'ordinateur auquel les
périphériques sont reliés.
Bien qu'il servait le plus souvent à connecter des disques durs ou des caméscopes pour réaliser des montages vidéo, le port Firewire peut aussi, pour des besoins ponctuels, servir à relier deux machines en réseau.
Le FireWire permet de disposer de débits théoriques atteignant :

Il peut être utile de connaître au moins les IEEE 1394a et IEEE 1394b, cela permet de savoir si un contrôleur ou périphérique permet tel ou tel débit.

Normes

Tableau récapitulatif des débits possibles en fonction des normes :
Norme Débit théorique
IEEE 1394a-S100 100 Mbit/s
IEEE 1394a-S200 200 Mbit/s
IEEE 1394a-S400 400 Mbit/s
IEEE 1394b-S800 800 Mbit/s

Nous en sommes actuellement au IEEE 1394b-S800.
En pratique dans les quelques PC ou Mac l'utilisant encore, on ne trouve pratiquement que du Firewire 800.
D'ailleurs, chez Mac ils utilisent plutôt l'USB 2 et 3 et le Thunderbolt maintenant.

Connecteurs :

Le 1394a classique :

1394a dit "Mini-DV" utilisé sur les anciennes caméras vidéo numériques DV (Digital Video)

1394b Bêta (utilisé aussi pour les ports firewire 800 Mb/s) :

1394b Bilingual :

Les périphériques Bêta peuvent rentrer dans un port Bêta et Bilingual, par contre l'inverse n'est pas
possible. Un périphérique Bilingual ne peut rentrer que dans un port du même nom.

De nos jours, le FireWire est quasiment mort, même si certains périphériques anciens s'en servent
toujours. Même Apple (qui a créé cette norme) a arrêté de le mettre sur ses appareils.

Thunderbolt

La norme Thunderbolt est assez récente et peut utilisée pour le moment.
Elle permet un débit élevé, pratique pour certains usages comme de gros transferts, de la vidéo, brancher un écran, tout en chaînant les périphériques.
C'est à dire qu'un seul port Thunderbolt permet de brancher plusieurs appareils, tant que ceux-ci ont placé 2 ports Thunderbolt sur leur appareil, afin de pouvoir chaîner les appareils ensemble.

Le débit prévu peut aller de 10 à 20 Gb/s selon les contrôleurs et périphériques utilisés.
Seul problème : les cartes contrôleurs et les périphériques sont coûteux, d'où une faible démocratisation.
Pour le moment pour la plupart des usages, l'USB 3 reste plus intéressant apparemment.

Le eSATA

Le eSATA n'est pas une norme à proprement parler car seul le connecteur change par rapport au SATA.
Bien qu'on aurait préféré garder un seul type de connecteur pour le SATA externe ou interne, le eSATA est une norme qui permet de brancher un disque dur externe comme s'il était en interne.
Ainsi, il y a les mêmes avantages qu'un disque dur ou SSD interne en terme de performances.
Voici la photo d'un bracket eSATA (le port est identique s'il est directement à l'arrière de la carte mère) :