用于完成�(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)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(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)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�(biāo)速度;資源占�。包括CPU�(shí)間、中�、DMA�;連接距離;差�(cuò)控制、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(shè)備的�(guān)�
芯片組構(gòu)成的�(jì)算機(jī)系統(tǒng)
接口電路的構(gòu)�
接口的基本功�
�(shù)�(jù)傳送:CPU�(zhí)行輸�/輸出指令與外部設(shè)備交換數(shù)�(jù)�
�(shù)�(jù)緩沖:用于輸入輸出過(guò)程中的暫�,對(duì)方不能及�(shí)接收�(shù)�(jù)�(shí),將�(shù)�(jù)暫存在接口電路中。根�(jù)接口的需要可以是1�(gè)�2�(gè)字節(jié),或是FIFO存儲(chǔ)�,也可以是數(shù)�(jù)存儲(chǔ)區(qū)�
信號(hào)變換:完成計(jì)算機(jī)�(shù)字信�(hào)與I/O�(shè)備信�(hào)(如模擬信�(hào)、開(kāi)�(guān)信號(hào)、計(jì)�(shù)脈沖�)的相互轉(zhuǎn)換�
中斷:大多數(shù)接口電路有中斷功�,以提高接口程序的效率�
接口的功�
差錯(cuò)控制:實(shí)�(xiàn)檢錯(cuò)或糾�(cuò)�
高層通信�(xié)議:�(shí)�(xiàn)呼叫、數(shù)�(jù)�、流量控制等�
即插即用、電源管�、動(dòng)�(tài)配置等�
接口的操作:程序?qū)涌诘脑L�(wèn)(讀/寫)方式。不同的接口電路支持不同的操作方式�
查詢控制方式:在程序的主�(dòng)控制�,通過(guò)讀取狀�(tài)寄存器了解接口的情況,完成相�(yīng)的程序操�。為了及�(shí)了解接口的狀�(tài),需要時(shí)間密集的查詢操作。CPU效率��
中斷控制方式:當(dāng)接口出現(xiàn)需要程序干�(yù)的事件,通過(guò)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(shí)�
控制方式:CPU與接口的�(shù)�(jù)傳送采用DMA傳�,即傳送的具體�(guò)程由硬件(DMA控制器)完成,傳送速度比通過(guò)CPU�,尤其是在批量傳送時(shí)效率很高�
串行接口
串行傳送:�(shù)�(jù)信息以串行方式逐位傳送。如RS-232C、USB接口、SATA接口、鍵盤接口和鼠標(biāo)器接口等�
特點(diǎn):節(jié)省接口線�(shù)�、傳送距離遠(yuǎn),接口電路復(fù)��
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(shí)鐘線,而異步串行接口沒(méi)有時(shí)鐘信�(hào)��
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�(shè)備使�,DB9多為�(xiàn)在使��
·電纜�(zhǎng)度:RS-232C電纜的長(zhǎng)度和線纜類型、通信速率等有�(guān),一般情況下限制�15米�
·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(hào)電平:采用雙極非平衡方式,負(fù)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�(hào)電平(-12~+12V)的轉(zhuǎn)��
·RS-232C的內(nèi)部波形和接口信號(hào)波形�
的接口信�(hào)
·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(hào)�(shuō)�(�:DTE到DCE,←:DCE�
–TxD(TransmittedData�):�(shù)�(jù)�(fā)��
–RxD(ReceiveData�):�(shù)�(jù)接收
–RTS(RequestToSend�):�(qǐng)求發(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(duì)RTS的應(yīng)��
–DTR(DataTerminalReady�):�(shù)�(jù)終端就緒,表示DTE�(zhǔn)備就��
–DSR(DataSetReady�):�(shù)�(jù)�(shè)備就緒,表示DEC�(zhǔn)備就��
–RI(RingIndicator�):振鈴檢測(cè)指示,MODEM使用�
–CD(CarrierDetect�):載波檢測(cè)指示,MODEM使用�
的一�(gè)�(yīng)用例�
操作�(shí)例:DCE為MODEM,DTE為PC�(jī)。通信方式為采用DTR/DSR�(lián)�(luò)的全雙工(不使用RTS和CTS)�(被叫�
中RS-232C的實(shí)�(xiàn)
·在早期的PC�(jī)中,串行接口是由一塊獨(dú)立的IC芯片�(shí)�(xiàn)�,如Intel8250,實(shí)�(xiàn)串行通信的功能部件被稱為UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter��
·在近代PC�(jī)中,將UART和其他的�(biāo)�(zhǔn)接口電路集成在一�,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�(gè)串行接口,可以通過(guò)插卡方式或USB�(kuò)展方式增加串行接�。系�(tǒng)默認(rèn)的端口地址�(gè)中斷配置如表�
�(jī)為UART分配8�(gè)寄存器端口地址,大多數(shù)UART使用了其中的7�(gè)�
并行接口
用途:早期的并行端口用于連接打印�(jī)。后�(lái)�(fā)展成為標(biāo)�(zhǔn)的多功能接口,用于連接外接光盤�(qū)�(dòng)�、外接硬盤等�
�(biāo)�(zhǔn):IEEE1284�(biāo)�(zhǔn)是于1994確定的并行接口標(biāo)�(zhǔn)。該�(biāo)�(zhǔn)定義了并口的物理特�、電氣規(guī)范和�(shù)�(jù)傳送模��
特點(diǎn):并行接口中定義�8條數(shù)�(jù)�,每次傳送一�(gè)字節(jié)。速度比串行口快的�,為150KB�2MB/s�
連接器:PC�(jī)一端采用DB25連接��
的接口信�(hào)
并行口連接器中的信�(hào):定義了8條數(shù)�(jù)��4條輸出控制線�5條狀�(tài)�。全部信�(hào)線為5VTTL電平�
的工作模�
最�(PC�(jī)初期)的并行口只有輸出�(méi)有輸入功�,只適合接打印機(jī)�
之后并行口增加模式:
·�(biāo)�(zhǔn)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�,雙向傳輸速率150KB/s�
·增強(qiáng)并行�(EPP:EnhancedParallelPort):高速雙�,傳輸速率500KB~2MB/s。適合雙向高速傳送�
·增強(qiáng)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�(gè)版本�
·Microsoft從Windows98SE�(kāi)始全面支持USB。新型的串行技�(shù)
·由于集成電路技�(shù)的發(fā)�,高度復(fù)雜的接口電路的集成芯片成本降低�
·�(diǎn)�(duì)�(diǎn)的串行傳輸可以使得傳輸速度大幅度提��
·�(xiàn)代計(jì)算機(jī)�(duì)接口的傳輸速度要求提高�
——簡(jiǎn)�
·物理接口
采用4線傳輸,其中兩條信號(hào)�,兩條電源線。標(biāo)�(zhǔn)USB連接器分為A和B兩種,A連接器用于主�(jī),B連接器用于外�(shè)�
·傳輸模式和速度
采用平衡半雙工方��
具有兩�(gè)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�(shí)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�(dāng)于插入時(shí)�,數(shù)�(jù)�(méi)有變化表�1,數(shù)�(jù)有變化則表示0。并要在連續(xù)6�(gè)1之后插入一�(gè)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
�(jī)的USB接口可以連接外設(shè)、復(fù)合設(shè)備和集線器。最多可以連接5�(jí)集線�,最多可連接127�(tái)外設(shè)和集線器�
——特�(diǎn)
·高可靠�
采用平衡傳輸方式,抗干擾性好�
帶糾�(cuò)能力,可完成�(duì)軟件透明的檢�(cuò)和重�(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�(shí)�(xiàn)即插即用�
· 節(jié)省資�
多�(gè)�(shè)備使用同一組中斷和DMA通道�
·�(guān)于USB速度
半雙工傳輸方式;
串行傳輸——信息中包含狀�(tài)、控制和差錯(cuò)校驗(yàn)信息�
多設(shè)備共享——一�(gè)根USB傳輸帶寬被連接多�(gè)�(shè)備共��
編碼——NRZI編碼后數(shù)�(jù)量會(huì)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(shè)與主�(jī)之間的控�、狀�(tài)、配置等信息的傳�,為外設(shè)與主�(jī)之間提供一�(gè)控制通道�
等時(shí)傳輸(Isochronoustransfer�
適合�(shù)�(jù)連續(xù)不間斷、實(shí)�(shí)�、帶寬要求恒定的傳輸。該類型�(wú)差錯(cuò)校驗(yàn)。適合音、視頻設(shè)��
中斷傳輸(Interrupttransfer�
適合�(shù)�(jù)量小,無(wú)周期性,但對(duì)響應(yīng)�(shí)間敏感的傳輸�
�(shù)�(jù)塊傳輸(Bulktransfer�
適合傳輸?shù)�?shù)�(jù)量大,但�(méi)有實(shí)�(shí)要求的傳輸,USB在滿足帶寬的情況下才�(jìn)行該類型的數(shù)�(jù)傳輸。適合外存儲(chǔ)�(shè)��
接口
· 1394a�1995年發(fā)�。后�(xù)的版本是
· 1394a:標(biāo)�(zhǔn)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(biāo)�(zhǔn),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�?jǐn)?shù)�(jù)�(duì)、差分時(shí)鐘對(duì)及電源和地線,可通過(guò)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�(jī)用于連接硬盤、光盤驅(qū)�(dòng)器的通用接口,一般PC�(jī)主板上有兩�(gè)IDE接口�
· 連接:一般通過(guò)軟電纜連接主機(jī)的IDE接口和硬盤及光驅(qū)�
接口——連接
· IDE連接方式
�(jī)一般有2�(gè)IDE接口,每�(gè)IDE接口可以連接2�(gè)IDE外設(shè),最多可以連接4�(gè)�(shè)備�
接口——版本發(fā)�
·IDE連接電纜
連接器為40雙排連接�,UDMA�(biāo)�(zhǔn)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�(shí)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(chǔ)器訪�(wèn))比PIO更高效的傳送模式,�3種子模式(MODE0~2)�
模式 0 1 2�(biāo)�(zhǔn):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�(shí)鐘,而且在時(shí)鐘的上沿和下沿分別傳送數(shù)�(jù),速度加�。傳輸速率可以�(dá)�33�66�100MB/s�
接口——特�
· SMART:(Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology自監(jiān)�、分析和�(bào)告技�(shù))提高硬盤系統(tǒng)的安全��
· CRC:(CyclicRedundancyCheck循環(huán)冗余校驗(yàn)
· RAID(RedundantArrayofIndependentDisks容錯(cuò)式獨(dú)立磁盤陣列):目的在于通過(guò)多�(gè)磁盤�(qū)�(dòng)器的�(xié)同來(lái)�(shí)�(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�(jiàn)于PC。RAID3�4�5采用�(fù)雜的CRC糾錯(cuò),通常只用于服�(wù)�/工作站領(lǐng)��
接口
�(lián)合多家廠商于2001年推出了SerialATA1.0�(guī)�。基本SATA的傳輸速率�150MB/sec�
采用高速串行平衡傳輸技�(shù),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�(hào)傳輸采用平衡傳輸方式,傳輸電壓為+0.25V�-0.25V�
接口
版本:目前SATA�3�(gè)版本,傳輸速度分別�150�300�600MB/sec�
外接:由于SATA電纜很細(xì),而且支持熱拔插,SATA接口可以作為高速的外部接口�
接口
· SCSI(SmallComputerStandardInterface):原為小型�(jì)算機(jī)的標(biāo)�(zhǔn)外設(shè)接口,用于連接磁盤�(jī)、磁帶機(jī)等高速外部設(shè)��
· SCSI在PC的應(yīng)用:主要用于服務(wù)器系�(tǒng)連接硬盤、光盤驅(qū)�(dòng)�、磁帶機(jī)�。和IDE接口相比,SCSI接口速度快,可連接的設(shè)備多,但造價(jià)��
· 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(biāo)�(zhǔn)SCSI(8�)和WideSCSI(16�)。分別使�50芯A型電�(�(jiàn)�6.17)�68芯P型電纜及連接器�
線SCSI電纜主機(jī)� 50線SCSI電纜外設(shè)�
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�(shù)的新一代SCSI接口�(biāo)�(zhǔn)�
· 今后將形成SATA和SAS并存的形�
· IrDA�(biāo)�(zhǔn)�
�(jiǎn)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)為依托,由于受到UART通訊速率的限�,SIR的通訊速率只有115.2Kbps�
即FastInfraRed,簡(jiǎn)稱為FIR。與SIR相比,由于FIR不再依托UART,通訊速率大幅�,可�(dá)�4Mbps的水��
繼FIR之后,IrDA又發(fā)布了通訊速率高達(dá)16Mbps的VFIR(VeryFastInfraRed)技�(shù),并將它作為�(bǔ)充納入IrDA1.1�(biāo)�(zhǔn)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�(yīng)用于服務(wù)�,SCSI接口的硬盤則主要�(yīng)用于服務(wù)器市�(chǎng),而光纖通道只在高端服務(wù)器上,價(jià)格昂�。SATA是種新生的硬盤接口類�,還正出于市�(chǎng)普及階段,在家用市場(chǎng)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�,又各自擁有不同的技�(shù)�(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��
�(wú)線電接口
· �(lán)牙(Bluetooth):是一種近距離�(wú)線數(shù)�(jù)通訊技�(shù)�(biāo)�(zhǔn)�
· �(lán)牙通訊技�(shù)的特�(diǎn)�
–使用跳頻頻譜擴(kuò)展技�(shù),保密性好�
–一�(tái)�(lán)牙設(shè)備可同時(shí)與其它七�(tái)�(lán)牙設(shè)備建立連接�
–低功�、通訊安全性好�
–在有效范圍�(nèi)可越�(guò)障礙物�(jìn)行連接,沒(méi)有特別的通訊視角和方向要�
·Wi-Fi(WirelessFidelity,�(wú)線高保真�
?。菏且环N �(wú)線通信�(xié)�,正式名稱是IEEE80 2.11b,屬于短距離�(wú)線通信技�(shù)�
· 基本性能:Wi-Fi速率可達(dá)11Mb/sec,電波的覆蓋范圍可達(dá)100米左�,在家庭、辦公室,小一�(diǎn)的整棟大樓也可使��
· �(yīng)用:Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無(wú)線擴(kuò)�,支持多�(diǎn)接入,如果有多�(gè)用戶同時(shí)通過(guò)一�(gè)�(diǎn)接入,帶寬被多�(gè)用戶分享�