用于完成計算機主機系�(tǒng)與外部設備之間的信息交換。一般接口由接口電路、連接器(連接電纜)和接口軟件(程序)組成�
接口——用于完成計算機主機系統(tǒng)與外部設備之間的信息交換。一般接口由接口電路、連接�(連接電纜)和接口軟�(程序)組成�
接口的指標速度;資源占�。包括CPU時間、中�、DMA�;連接距離;差錯控�、即插即�、供電等�
接口軟件、I/O總線、接口電路和連接的外部設備的關系
芯片組構成的計算機系�(tǒng)
接口電路的構�
接口的基本功�
�(shù)�(jù)傳送:CPU�(zhí)行輸�/輸出指令與外部設備交換數(shù)�(jù)�
�(shù)�(jù)緩沖:用于輸入輸出過程中的暫存,對方不能及時接收�(shù)�(jù)�,將�(shù)�(jù)暫存在接口電路中。根�(jù)接口的需要可以是1個或2個字節(jié),或是FIFO存儲�,也可以是數(shù)�(jù)存儲區(qū)�
信號變換:完成計算機�(shù)字信號與I/O設備信號(如模擬信�、開關信號、計�(shù)脈沖�)的相互轉��
中斷:大多數(shù)接口電路有中斷功能,以提高接口程序的效率�
接口的功�
差錯控制:實�(xiàn)檢錯或糾��
高層通信�(xié)議:實現(xiàn)呼叫、數(shù)�(jù)�、流量控制等�
即插即用、電源管�、動�(tài)配置等�
接口的操作:程序?qū)涌诘脑L問(讀/寫)方式。不同的接口電路支持不同的操作方��
查詢控制方式:在程序的主動控制下,通過讀取狀�(tài)寄存器了解接口的情況,完成相應的程序操作。為了及時了解接口的狀�(tài),需要時間密集的查詢操作。CPU效率��
中斷控制方式:當接口出現(xiàn)需要程序干預的事件,通過中斷通知CPU,CPU再讀取狀�(tài)寄存�,確定事件的種類,以便執(zhí)行不同的代碼處理。CPU效率高而且及時�
控制方式:CPU與接口的�(shù)�(jù)傳送采用DMA傳送,即傳送的具體過程由硬件(DMA控制器)完成,傳送速度比通過CPU�,尤其是在批量傳送時效率很高�
串行接口
串行傳送:�(shù)�(jù)信息以串行方式逐位傳�。如RS-232C、USB接口、SATA接口、鍵盤接口和鼠標器接口等�
特點:節(jié)省接口線�(shù)�、傳送距離遠,接口電路復��
同步串行和異步串行:串行接口可分為同步串行和異步串行兩類,同步串行接口在連接線中有時鐘線,而異步串行接口沒有時鐘信號線�
同步串行傳送:
異步串行傳送:
基本特�
·連接器:采用DB25和DB9(D�)連接�,DB25多為早期設備使用,DB9多為�(xiàn)在使��
·電纜長度:RS-232C電纜的長度和線纜類型、通信速率等有�,一般情況下限制�15��
·通信速率:固定可選的速率110�300�600�1200�2400�3600�4800�7200�9600�14400�19200�28800�33600�38400�57600�115200bps(BitPerSecond)�
·RS-232C信號電平:采用雙極非平衡方式,負電平(-3~-15V)代表邏輯1,正電平(+3~+15V)代表邏輯0。一般采用�5V或�12V。接口電路完成內(nèi)部邏輯電�(0~3/5V)與接口信號電�(-12~+12V)的轉換�
·RS-232C的內(nèi)部波形和接口信號波形�
的接口信�
·RS-232-C接口連接器:連接的兩端分別為DTE(DataTerminalEquipment)和DCE(DataCommunicationEquipment)端�
·接口信號說明(�:DTE到DCE,←:DCE�
–TxD(TransmittedData�):�(shù)�(jù)�(fā)��
–RxD(ReceiveData�):�(shù)�(jù)接收
–RTS(RequestToSend�):請求�(fā)�,表示要求發(fā)送數(shù)�(jù)到DCE�
–CTS(ClearToSend�):清除�(fā)�(允許�(fā)�),表示DCE可以接收�(shù)�(jù),對RTS的應��
–DTR(DataTerminalReady�):�(shù)�(jù)終端就緒,表示DTE準備就緒�
–DSR(DataSetReady�):�(shù)�(jù)設備就緒,表示DEC準備就緒�
–RI(RingIndicator�):振鈴檢測指示,MODEM使用�
–CD(CarrierDetect�):載波檢測指示,MODEM使用�
的一個應用例�
操作實例:DCE為MODEM,DTE為PC�。通信方式為采用DTR/DSR�(lián)絡的全雙�(不使用RTS和CTS)�(被叫�
中RS-232C的實�(xiàn)
·在早期的PC機中,串行接口是由一塊獨立的IC芯片實現(xiàn)�,如Intel8250,實�(xiàn)串行通信的功能部件被稱為UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter��
·在近代PC機中,將UART和其他的標準接口電路集成在一起,被稱為SuperI/O芯片。SuperI/O芯片被集成到了南橋芯片(或ICH)中�
一般的芯片組集成有2個串行接口,可以通過插卡方式或USB擴展方式增加串行接口。系�(tǒng)默認的端口地址個中斷配置如��
機為UART分配8個寄存器端口地址,大多數(shù)UART使用了其中的7��
并行接口
用途:早期的并行端口用于連接打印�。后來發(fā)展成為標準的多功能接�,用于連接外接光盤�(qū)動器、外接硬盤等�
標準:IEEE1284標準是于1994確定的并行接口標�。該標準定義了并口的物理特性、電氣規(guī)范和�(shù)�(jù)傳送模��
特點:并行接口中定義�8條數(shù)�(jù)線,每次傳送一個字節(jié)。速度比串行口快的多,�150KB�2MB/s�
連接器:PC機一端采用DB25連接��
的接口信�
并行口連接器中的信號:定義�8條數(shù)�(jù)��4條輸出控制線�5條狀�(tài)�。全部信號線�5VTTL電平�
的工作模�
最�(PC機初�)的并行口只有輸出沒有輸入功能,只適合接打印機�
之后并行口增加模式:
·標準并行�(SPP:StandardParallelPort):增�4位輸入能�,輸出速率150KB/s,輸入速率50KB/s�
·雙向并行�(PS/2)�8位輸入,雙向傳輸速率150KB/s�
·增強并行�(EPP:EnhancedParallelPort):高速雙向,傳輸速率500KB~2MB/s。適合雙向高速傳��
·增強性能并行�(ECP:EnhancedCapabilityPort):高速雙�,傳輸速率500KB~2MB/s。支持DMA。適合批量數(shù)�(jù)單向高速傳��
接口
·由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司于96年共同研制發(fā)��
·目前使用的有USB1.1和USB2.0兩個版��
·Microsoft從Windows98SE開始全面支持USB。新型的串行技�
·由于集成電路技術的�(fā)�,高度復雜的接口電路的集成芯片成本降��
·點對點的串行傳輸可以使得傳輸速度大幅度提高�
·�(xiàn)代計算機對接口的傳輸速度要求提高�
——簡�
·物理接口
采用4線傳輸,其中兩條信號�,兩條電源線。標準USB連接器分為A和B兩種,A連接器用于主�,B連接器用于外��
·傳輸模式和速度
采用平衡半雙工方��
具有兩個物理傳輸模式,全速模式為12Mb/s,低速模式為1.5Mb/s�
的高速模式的物理速率�480Mb/s,同時兼容USB1.1�
——同步方�
·NRZI(NonReturntoZeroInvert,不歸零反向碼)編碼USB的線上傳輸采用NRZI編碼,相當于插入時鐘,數(shù)�(jù)沒有變化表示1,數(shù)�(jù)有變化則表示0。并要在連續(xù)6�1之后插入一�0,接收端再按照這樣的規(guī)律將插入�0刪除�
——連接方式
·連接方式
機的USB接口可以連接外設、復合設備和集線�。最多可以連接5級集線器,最多可連接127臺外設和集線��
——特�
·高可靠�
采用平衡傳輸方式,抗干擾性好�
帶糾錯能�,可完成對軟件透明的檢錯和重發(fā)�
· 使用方便
自帶+5VDC電源,可輸出500mA。接口具備電源管理能��
具有熱插拔能�,在操作系統(tǒng)的協(xié)同下實現(xiàn)即插即用�
· 節(jié)省資�
多個設備使用同一組中斷和DMA通道�
·關于USB速度
半雙工傳輸方��
串行傳輸——信息中包含狀�(tài)、控制和差錯校驗信息�
多設備共享——一個根USB傳輸帶寬被連接多個設備共��
編碼——NRZI編碼后數(shù)�(jù)量會增大�
——傳輸模�
· USB的四種基本的�(shù)�(jù)傳輸模式
控制傳輸(Controltransfer�
支持外設與主機之間的控制、狀�(tài)、配置等信息的傳�,為外設與主機之間提供一個控制通道�
等時傳輸(Isochronoustransfer�
適合�(shù)�(jù)連續(xù)不間斷、實時的、帶寬要求恒定的傳輸。該類型無差錯校驗。適合音、視頻設備�
中斷傳輸(Interrupttransfer�
適合�(shù)�(jù)量小,無周期�,但對響應時間敏感的傳輸�
�(shù)�(jù)塊傳輸(Bulktransfer�
適合傳輸?shù)�?shù)�(jù)量大,但沒有實時要求的傳�,USB在滿足帶寬的情況下才進行該類型的�(shù)�(jù)傳輸。適合外存儲設備�
接口
· 1394a�1995年發(fā)�。后�(xù)的版本是
· 1394a:標準定義了多種傳輸速率�12.5�25�50�100�200�400Mb/sec的傳輸速率�
· 1394b:為下一代PC所制定的標�,增加了800�1600Mb/sec,如果使用光纖的話,傳輸速率提高到了3200Mb/sec�
· 接口
使用六芯傳輸——差分數(shù)�(jù)�、差分時鐘對及電源和地線,可通過電源線提�1.5A電流�
接口——和USB比較
接口
· IDE(IntegratedDeviceElectronics)屬于內(nèi)部接�,又叫ATA接口�
· 用途:是PC機用于連接硬盤、光盤驅(qū)動器的通用接口,一般PC機主板上有兩個IDE接口�
· 連接:一般通過軟電纜連接主機的IDE接口和硬盤及光驅(qū)�
接口——連接
· IDE連接方式
機一般有2個IDE接口,每個IDE接口可以連接2個IDE外設,最多可以連接4個設��
接口——版本發(fā)�
·IDE連接電纜
連接器為40雙排連接器,UDMA標準的連接電纜中增�40根地線(80線),連接器不��
接口——傳輸模�
· PIO�(ProgrammedI/O編程的輸�/輸出)一種IDE接口傳送模�,和之后的DMA模式相比占用CPU時間資源多。PIO�5種子模式(MODE0~4):PIO模式 0 1 2 3 4 傳輸速度
· DMA�(DirectMemoryAccess直接存儲器訪�)比PIO更高效的傳送模�,有3種子模式(MODE0~2)�
模式 0 1 2標準:ATA-1 ATA-2ATA-2傳輸速率�
· UDMA�(Ultra-DMA)比普通DMA更高速的方式,采用了更高速的時鐘,而且在時鐘的上沿和下沿分別傳送數(shù)�(jù),速度加�。傳輸速率可以達到33�66�100MB/s�
接口——特�
· SMART:(Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology自監(jiān)�、分析和報告技�)提高硬盤系統(tǒng)的安全性�
· CRC:(CyclicRedundancyCheck循環(huán)冗余校驗
· RAID(RedundantArrayofIndependentDisks容錯式獨立磁盤陣列):目的在于通過多個磁盤驅(qū)動器的協(xié)同來實現(xiàn)高性能或高安全性的目的。RAID通常�0�1�2�3�4�5等模�,其中RAID0和RAID1則多見于PC。RAID3�4�5采用復雜的CRC糾錯,通常只用于服務器/工作站領��
接口
�(lián)合多家廠商于2001年推出了SerialATA1.0�(guī)�?;維ATA的傳輸速率�150MB/sec�
采用高速串行平衡傳輸技�,并采用屏蔽線線傳輸,提高了抗干擾特�,使得傳輸速度提高�
接口硬盤
?。↖DE)接口和SATA接口硬盤
接口——連接器和電纜
連接:SATA接口連接器為7線連接,傳輸線4線屏蔽線,信號傳輸采用平衡傳輸方�,傳輸電壓為+0.25V�-0.25V�
接口
版本:目前SATA�3個版本,傳輸速度分別�150�300�600MB/sec�
外接:由于SATA電纜很細,而且支持熱拔�,SATA接口可以作為高速的外部接口�
接口
· SCSI(SmallComputerStandardInterface):原為小型計算機的標準外設接口,用于連接磁盤�、磁帶機等高速外部設��
· SCSI在PC的應用:主要用于服務器系�(tǒng)連接硬盤、光盤驅(qū)動器、磁帶機等。和IDE接口相比,SCSI接口速度�,可連接的設備多,但造價��
· SCSI連接:菊花鏈模式�
接口——電纜和連接�
· 電纜和連接�
目前SCSI分兩類:即標準SCSI(8�)和WideSCSI(16�)。分別使�50芯A型電�(見表6.17)�68芯P型電纜及連接��
線SCSI電纜主機� 50線SCSI電纜外設�
SCSI接口——版�
接口——從SCSI�
·SAS(SerialAttachedSCSI):采用SCSI的協(xié)議和類似SATA的串行傳輸技術的新一代SCSI接口標準�
· 今后將形成SATA和SAS并存的形�
· IrDA標準�
簡稱為SIR(SerialInfraRed),異步的、半雙工的紅外通訊方式。SIR以系�(tǒng)的異步通訊收發(fā)�(UART)為依�,由于受到UART通訊速率的限�,SIR的通訊速率只有115.2Kbps�
即FastInfraRed,簡稱為FIR。與SIR相比,由于FIR不再依托UART,通訊速率大幅�,可達到4Mbps的水平�
繼FIR之后,IrDA又發(fā)布了通訊速率高達16Mbps的VFIR(VeryFastInfraRed)技�,并將它作為補充納入IrDA1.1標準之中�
電腦接口的分�
從整體的角度�,硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種,IDE接口硬盤多用于家用產(chǎn)品中,也部分應用于服務器,SCSI接口的硬盤則主要應用于服務器市場,而光纖通道只在高端服務器上,價格昂貴。SATA是種新生的硬盤接口類�,還正出于市場普及階�,在家用市場中有著廣泛的前景。在IDE和SCSI的大類別�,又可以分出多種具體的接口類型,又各自擁有不同的技術規(guī)�,具備不同的傳輸速度,比如ATA100和SATA;Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代表著一種具體的硬盤接口,各自的速度差異也較��
無線電接�
· 藍牙(Bluetooth):是一種近距離無線�(shù)�(jù)通訊技術標準�
· 藍牙通訊技術的特點�
–使用跳頻頻譜擴展技�,保密性好�
–一臺藍牙設備可同時與其它七臺藍牙設備建立連接�
–低功耗、通訊安全性好�
–在有效范圍�(nèi)可越過障礙物進行連接,沒有特別的通訊視角和方向要�
·Wi-Fi(WirelessFidelity,無線高保真)
?。菏且环N 無線通信�(xié)議,正式名稱是IEEE80 2.11b,屬于短距離無線通信技��
· 基本性能:Wi-Fi速率可達11Mb/sec,電波的覆蓋范圍可達100米左右,在家�、辦公室,小一點的整棟大樓也可使用�
· 應用:Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴�,支持多點接入,如果有多個用戶同時通過一個點接入,帶寬被多個用戶分享�
維庫電子�,電子知�,一查百通!
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