計(jì)算機(jī)外部設(shè)備

1、人們通常是通過(guò)外部設(shè)備使用計(jì)算機(jī)，但是由于種種原因，外設(shè)往往不能與C P U 直接相連，它們之間的信息交換需要一個(gè)中間環(huán)節(jié)(或界面)，我們稱之為接口電路。      所謂接口是微處理器C P U 與外界的連接部件(電路)，是C P U 與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。接口技術(shù)從廣義上講，是研究C P U 如何與外界進(jìn)行最佳結(jié)合與匹配，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種功能部件連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)完整的、實(shí)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)與外界高效、可靠地交換信息的一門硬、軟件相結(jié)合的技術(shù)，是軟硬件結(jié)合之體現(xiàn)，是微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵。例如，中央處理器與系統(tǒng)總線連接所需的總線驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)

2、收發(fā)器、總線控制器及總線裁決器等，稱為處理器接口；存儲(chǔ)器的組織及與系統(tǒng)總線的連接邏輯、存儲(chǔ)管理部件、D M A 控制器等，稱為存儲(chǔ)器接口；各種輸入輸出設(shè)備與主機(jī)進(jìn)行信息交換所需要的硬件邏輯和軟件設(shè)計(jì)，稱之為外部設(shè)備接口技術(shù)或輸入輸出接口技術(shù)。     為什么要使用接口電路呢？就以輸入輸出接口為例。大家都知道，輸入輸出是計(jì)算機(jī)與外部世界交換信息所必需的手段。程序、數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)物理量等要通過(guò)輸入設(shè)備進(jìn)入計(jì)算機(jī)，另一方面，計(jì)算機(jī)運(yùn)行的結(jié)果和各種控制信號(hào)通過(guò)輸出設(shè)備進(jìn)行顯示、打印或?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。外設(shè)包括機(jī)械式、電子式、機(jī)電式等等，其速度與C P U 相差太遠(yuǎn)，如鍵盤速度為秒

3、級(jí)，磁盤為0 . 2 6 M B / S ；輸入輸出信號(hào)的形式有數(shù)字量、模擬量；信息傳送方式有串行、并行等等。所以，在C P U 與外設(shè)之間需要設(shè)置一種部件，使C P U 和外設(shè)協(xié)調(diào)工作，有效完成C P U 與外界之間信息交換。這種起界面作用的部件，稱之為輸入/輸出接口電路。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所配置的外部設(shè)備，類型繁多，數(shù)量不同。它們不僅在工作速度上與中央處理機(jī)差別極大，而且在數(shù)據(jù)表示的形式上與計(jì)算機(jī)內(nèi)部形式也不一致，每一個(gè)外部設(shè)備都是一個(gè)獨(dú)立的部件。因此，要實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與主機(jī)之間的連接（connection）和信息交換，必須經(jīng)過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)脑O(shè)備。這種設(shè)備，我們叫做I/O接口（interfac

4、e），有的叫I/O適配器（adapter）或適配卡。例如：鍵盤適配卡、打印機(jī)適配卡、CRT適配卡、磁盤適配卡等。接口定義：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、連接器(連接電纜)和接口軟件(程序)組成。I/O接口，不只是為了實(shí)現(xiàn)物理上的連接，它還要完成許多功能。I/O接口的主要功能如下。 1. 地址譯碼2. 交換數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息3. 支持主機(jī)不同的傳送方法4. 支持主機(jī)傳送的不同的控制方法5. 提供主機(jī)和外部設(shè)備所需緩沖、暫存和驅(qū)動(dòng)能力6. 數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換7. 編碼與譯碼8. 信號(hào)變換如上所述，I/O接口一邊是面向主機(jī)控制的，另一邊是面向外部設(shè)備的，不同的控制

5、和不同的外部設(shè)備則有不同的I/O接口。它們之間的功能劃分是十分不同的，有的功能放在I/O適配器上，有的放在I/O設(shè)備上。一般是聯(lián)系緊密和關(guān)系復(fù)雜的功能應(yīng)盡可能地安排在一起；聯(lián)系不多，關(guān)系簡(jiǎn)單的功能可以分開。如果把設(shè)備控制器放在I/O適配器上，也就很難區(qū)分哪些是屬于I/O接口，哪些是屬于設(shè)備控制器了。例如打印機(jī)適配器，只完成接口功能，常作為通用并行接口，而具體的打印控制（設(shè)備控制器），則放在打印機(jī)中。在CRT適配器上，則包括接口和CRT控制器兩部分功能，用來(lái)把顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)，這時(shí)外部設(shè)備只剩下CRT本身了。磁盤驅(qū)動(dòng)器適配器中，則包含了磁盤控制器的大部分功能（磁盤控制程序、數(shù)據(jù)編碼和譯碼，

6、以及錯(cuò)誤檢驗(yàn)等）。應(yīng)當(dāng)指出的，一個(gè)完整的I/O接口，不僅包含一些硬件電路，還包含相應(yīng)的軟件驅(qū)動(dòng)程序。這些軟件放在接口的ROM中，有些放在主機(jī)板的ROM中，也有的放在磁盤上，當(dāng)需要時(shí)才裝人內(nèi)存。在PC機(jī)中，這些軟件稱為基本I/O系統(tǒng)，即BIOS。應(yīng)用程序可以通過(guò)調(diào)用BIOS來(lái)操作I/O接口，而避免由應(yīng)用程序直接訪問(wèn)硬件。這樣I/O接口通過(guò)BIOS程序可以提供一個(gè)易于標(biāo)準(zhǔn)化的軟件接口 CPU是微機(jī)的核心部件，它不僅要承擔(dān)數(shù)據(jù)的加工和運(yùn)算，還要控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。在大多數(shù)微機(jī)中，CPU對(duì)I/O的控制是通過(guò)I/O接口來(lái)完成的，對(duì)于配備大量外設(shè)的微機(jī)系統(tǒng)，還可以設(shè)置單獨(dú)的I/O處理機(jī)，本節(jié)將

7、簡(jiǎn)述在微機(jī)系統(tǒng)中可能采用的I/O控制方式，包括程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA方式）和輸入輸出處理機(jī)方式等四種。1. 查詢控制方式通過(guò)程序監(jiān)測(cè)接口的狀態(tài)，例如： 串行端口1(COM1:)，使用地址為3F83FE的I/O端口3F8 IN/OUT 數(shù)據(jù)接收/發(fā)送寄存器3F9 OUT 中斷允許寄存器 3FA IN 中斷標(biāo)志寄存器3FB OUT 線路控制寄存器3FC OUT MODEM控制寄存器3FD IN 線路狀態(tài)寄存器3FE IN MODEM狀態(tài)寄存器其中：線路狀態(tài)寄存器(3FD)：2. 中斷控制方式接口狀態(tài)改變時(shí)產(chǎn)生中斷，通過(guò)中斷信號(hào)調(diào)用中斷處理來(lái)處理接口事件。特點(diǎn)：接口需

8、要中斷支持(占用中斷資源)，編程復(fù)雜，效率高。3. 直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA方式）通過(guò)DMA控制器(DMAC)完成內(nèi)存與端口之間的數(shù)據(jù)傳送，適合大批量數(shù)據(jù)的集中傳送，且傳送速度快。如硬盤、聲卡、視頻卡、網(wǎng)卡等。DMA方式的工作過(guò)程：外設(shè)向DMAC發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)；DMAC向CPU發(fā)出請(qǐng)求；CPU響應(yīng)后向DMAC發(fā)出允許信號(hào)，同時(shí)讓出總線控制權(quán)；DMAC接管總線，發(fā)出總線信號(hào)，完成數(shù)據(jù)傳送；DMAC向CPU發(fā)出結(jié)束請(qǐng)求；CPU響應(yīng)結(jié)束請(qǐng)求，接管總線。4. 輸入輸出處理機(jī)控制方式由一臺(tái)專用的計(jì)算機(jī)完成輸入/輸出處理。一般的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有通信處理機(jī)。計(jì)算機(jī)的I/O端口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的設(shè)備和軟件間通信，

9、如果想和串行口通信，必須知道串行口是通過(guò)哪個(gè)I/O端口來(lái)接收和發(fā)送的。系統(tǒng)中有豐富的I/O端口。準(zhǔn)確數(shù)是65535個(gè)端口，從0000h到FFFFh。這些I/O端口被分配給各種I/O設(shè)備，這些設(shè)備有些是在主機(jī)板上，有些通過(guò)總線在插板實(shí)現(xiàn)。主板和基于芯片組的設(shè)備端口地址基于總線的設(shè)備端口地址串行接口是PC機(jī)中最常用的通用接口，PC機(jī)可通過(guò)串行接口連接鼠標(biāo)器、調(diào)制解調(diào)器（MODEM）、掃描儀等。所謂串行接口，就是所傳送的數(shù)據(jù)是以串行（逐位）的方式傳送的。發(fā)送時(shí)先將并行的字節(jié)轉(zhuǎn)換成串行的位并逐位發(fā)送，接收時(shí)再將逐位收到的數(shù)據(jù)位拼裝成字節(jié)。其特點(diǎn)是接口線數(shù)少、傳送距離長(zhǎng)、速度慢、電路復(fù)雜(必須有“串并”

10、和“并串”變換和位同步控制電路)。串行信號(hào)由起始位、數(shù)據(jù)位、停止位構(gòu)成。傳送單位為字節(jié)。串行信號(hào)波形：    在進(jìn)行串行通信的線路連接時(shí)，通常要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間要共同遵守的某種約定，這種約定稱為物理接口標(biāo)準(zhǔn)，包括電纜的機(jī)械特性、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程的定義，它屬于ISO'S OSI七層參考模型中的物理層，它為鏈路層提供透明的位流傳輸實(shí)體，規(guī)定了傳送數(shù)據(jù)位的物理硬件規(guī)則，EIA RS-232、RS-422、RS-485標(biāo)準(zhǔn)所包含的接口電纜及連接器均屬于此類。二是按接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行串行通信的接口電路。RS-23

11、2C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(Electronic Industries Association)與BELL等公司一起開發(fā)的于1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020000b/S范圍內(nèi)的通信。字母RS表示Recommanded Standard（推薦標(biāo)準(zhǔn)），232是識(shí)別代號(hào)，C是標(biāo)準(zhǔn)的版本號(hào)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)最初是為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(Data communication Equipment)而制定的。但目前更廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與終端或外設(shè)之間的近距離連接。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問(wèn)題，如

12、信號(hào)功能、電氣特性和機(jī)械特性都作了較明確的規(guī)定。由于通信接口與設(shè)備制造廠商都生產(chǎn)與RS-232C兼容的通信設(shè)備，因此它己成為微機(jī)串行通信接口中廣泛采用的一種標(biāo)準(zhǔn)。1.連接器由于RS-232C標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了采用一對(duì)物理連接器，但對(duì)連接器本身的物理特性沒有任何定義，因而出現(xiàn)了DB25、DB9等各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同，使用時(shí)應(yīng)特別注意。在實(shí)際應(yīng)用中DB25和DB9這兩種連接器使用較多，下面將這兩種連接器作簡(jiǎn)單介紹。早期的PC和PC/XT采用的是如下圖所示的DB25型連接器：插頭一側(cè)為DTE，插座一側(cè)為DCE。雖然RS-232C定義了25腳信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際進(jìn)行異步串行通信時(shí)，只需9個(gè)電

13、壓信號(hào)，2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)（RXD、TXD），6個(gè)控制信號(hào)和1個(gè)信號(hào)地線。由于PC及PC/XT機(jī)除了支持EIA電壓接口外還支持20mA電流環(huán)接口，另需4個(gè)電流信號(hào)，故而采取DB25型連接器作為DTE與DCE之間通信電纜的連接器。RS-232C DB25型連接器DB9型連接器，其信號(hào)引腳如下圖所示。由于AT機(jī)串行口取消了電流環(huán)接口，故采用DB9型連接器。如果將配接DB9型連接器的DTE與配接DB25型連接器的DCE相連接，必須使用專門的電纜線或轉(zhuǎn)接頭。RS-232C DB9型連接器 2.電纜長(zhǎng)度傳輸電纜的長(zhǎng)度與傳輸線的線間電容有關(guān)。EIA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定被驅(qū)動(dòng)電路（終端）的電容（包括電纜連接電容）必須小于25

14、00pF。對(duì)于一個(gè)多芯電纜來(lái)說(shuō)，每英尺（0.305m）電容為40pF50pF，所以滿足電容特性的電纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)為50英尺（15.24m）。 如果電容特性不滿足，則明顯的反映是從空號(hào)到傳號(hào)（從0到1），或從傳號(hào)到空號(hào)（從1到0）的跳變時(shí)間要超過(guò)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4位碼時(shí)間的最大允許值。因?yàn)閷?duì)于傳號(hào)/空號(hào)的跳變過(guò)程和空號(hào)/傳號(hào)的跳變過(guò)程來(lái)說(shuō)，不同的跳變情況下驅(qū)動(dòng)器和接收器電路的電阻是不同的，所以對(duì)電纜電容充電的時(shí)間也總是不同的。超過(guò)50英尺所增加的電容和上述充電時(shí)間的差異會(huì)使接收電路產(chǎn)生傳號(hào)位碼比空號(hào)位碼寬（傳號(hào)畸變）或反之（空號(hào)畸變），這些畸變會(huì)引起字符接收錯(cuò)誤。如果在時(shí)鐘頻率有畸變或信號(hào)狀

15、態(tài)發(fā)生跳變時(shí)出現(xiàn)噪聲，則更易出錯(cuò)。 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)允許的連接電纜不超過(guò)50英尺（15.24m），但若能保證電纜總電容小于2500pF，則電纜長(zhǎng)度可超過(guò)限定值。同時(shí)，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)所允許的信號(hào)傳輸速率在7520000b/S的范圍之內(nèi)，而在實(shí)際應(yīng)用中常被限制在19200b/S以內(nèi)。1. RS-232C信號(hào)電平RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)的邏輯電平、最高數(shù)據(jù)傳輸速率和各種信號(hào)功能都作了規(guī)定。RS-232C選擇-15V-3V和+3V+15V這個(gè)范圍而不采用TTL邏輯（0V5V）的原因，是為了提高抗干擾能力和增加傳送距離。由于傳號(hào)和空號(hào)狀態(tài)用相反的電壓表示，其間有6V的差距，這就極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸

16、的可靠性。2. EIA RS-232C與TTL的電平轉(zhuǎn)換EIA RS-232C是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，而TTL是以高低電平表示邏輯狀態(tài)，因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。3. 其他電氣參數(shù)1)RS-232C終端一側(cè)的旁路電容不應(yīng)超過(guò)2500pF（包括電纜電容在內(nèi)）。2)開路電壓不能超過(guò)25V。    3)RS-232C的驅(qū)動(dòng)電路必須能承受電纜中任何導(dǎo)線短路，而不會(huì)導(dǎo)致有關(guān)設(shè)備的損壞 EIA RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在串行通信時(shí)，數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間的接口信號(hào)。所謂

17、“發(fā)送”和“接收”是從數(shù)據(jù)終端設(shè)備的角度來(lái)定義的。RS-232C接口所使用的DB9和DB25連接器引腳的信號(hào)名稱、引腳及功能。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線。其中有4條數(shù)據(jù)線，11條控制線，3條定時(shí)線，7條備用線和未定義線。下面僅介紹最常用的一些信號(hào)線，按照它們的功能可分類如下。1.地線類腳1：保護(hù)地，接機(jī)器框架，也可不接。審核登記軟件出口合同業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)合同瀏覽腳7：信號(hào)地，這是其他各信號(hào)電壓的參考點(diǎn)。無(wú)論電纜如何連接，這條線是必不可少的。2.接收、發(fā)送數(shù)據(jù)線腳2：發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD），由DTE發(fā)至DCE的信號(hào)。在數(shù)據(jù)未發(fā)送時(shí)，一直保持負(fù)電壓。終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的條件是：數(shù)據(jù)終端就緒（DTR）為正

18、電壓；數(shù)傳機(jī)就緒（DSR）為正電壓；請(qǐng)求發(fā)送（RTS）為正電壓；清除發(fā)送（CTS）為正電壓。腳3：接收數(shù)據(jù)（RXD），由DCE發(fā)至DTE的信號(hào)。3.常用控制信號(hào)類    腳4：請(qǐng)求發(fā)送RTS，由DTE發(fā)至DCE的信號(hào)，表示它要向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)傳機(jī)就緒（DSR）、數(shù)據(jù)終端就緒（DTR）為正電平時(shí)（表示接通），RTS就應(yīng)為正電壓（表示接通）。腳5：清除發(fā)送CTS，由DCE發(fā)至DTE的信號(hào)，表示DCE己準(zhǔn)備好接收來(lái)自DTE的發(fā)送數(shù)據(jù)。如果數(shù)傳機(jī)就緒DSR為斷開狀態(tài)（負(fù)電壓），則CTS也應(yīng)該是斷開狀態(tài)（負(fù)電壓），以表明DTE不應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)。CTS接通的條件是數(shù)傳機(jī)就緒DSR、請(qǐng)

19、求發(fā)送RTS為正電壓。腳6：數(shù)傳機(jī)就緒DSR，由DCE發(fā)至DTE的信號(hào)，表示DCE已與通信信道相連接。腳20：數(shù)據(jù)終端就緒DTR，由DTE發(fā)至DCE的信號(hào)，表示DTE準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)至DCE。數(shù)據(jù)終端就緒DTR必須先接通，然后數(shù)傳機(jī)就緒DSR才能變?yōu)榻油顟B(tài)。 4.與調(diào)制解調(diào)器有關(guān)的信號(hào) 腳22：振鈴指示RI，由DCE發(fā)至DTE的信號(hào)，RI為正電壓時(shí)，指示DCE正在接收振鈴信號(hào)。在每次振鈴期間RI為接通狀態(tài)，而在兩次振鈴之間，則為斷開狀態(tài)。 腳8：載波信號(hào)檢測(cè)DCD，當(dāng)DCE接收到滿足要求的載波信號(hào)時(shí)，DCD便是正電壓，這個(gè)信號(hào)可用來(lái)驅(qū)動(dòng)載波檢測(cè)發(fā)光二極管。在上述各信號(hào)線中。發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、信

20、號(hào)地，這三條線是最基本的。 DSR、DTR、DCD和RI是針對(duì)電話網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的。在本地互連的微機(jī)系統(tǒng)中，最常用到的聯(lián)絡(luò)信號(hào)是DTR、DSR、RTS、CTS。對(duì)數(shù)據(jù)終端而言，若要發(fā)送數(shù)據(jù)，其必要條件是DTR、DSR、RTS，CTS應(yīng)接通（正電壓）。有時(shí)RTS不一定是必要條件，但DTR必須接通，并且要求DSR、CTS這兩條輸入線必須接通。當(dāng)DTE與DCE（或DTE）互連時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)來(lái)自互連的設(shè)備，也可以用模擬的方法產(chǎn)生，例如通過(guò)軟件設(shè)置或者將DTR、CTS直接連接得到正電壓。 每當(dāng)串口接收了一個(gè)字符，通過(guò)升起中斷請(qǐng)求線（IRQ）引起計(jì)算機(jī)的注意。8位ISA總線系統(tǒng)有8條中斷線，16位ISA總線則有

21、16條。通常由8259中斷控制器芯片處理這些請(qǐng)求并送CPU。在標(biāo)準(zhǔn)配置中，COMl使用IRQ4，COM2使用IRQ3。當(dāng)一個(gè)串口裝入系統(tǒng)時(shí)，必須配置使用專用的I/O地址（端口）和中斷（中斷請(qǐng)求IRQ）。最好的方案是遵循這些設(shè)備的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。注意，盡管許多串口能設(shè)置成與COM1和COM2共享IRQ3和IRQ4，但并不推薦這樣做。最佳建議是設(shè)置COM3為IRQ10和COM4為IRQ11（如果可用的話）。如果需要COM3之上的端口，建議購(gòu)買專用的多口串行卡。如果在標(biāo)準(zhǔn)COM1和COM2串口之外再添加時(shí)，必須保證他們使用惟一的、不沖突的中斷。如果購(gòu)買了串口適配卡，并準(zhǔn)備使用他提供標(biāo)準(zhǔn)COM1和COM2以

22、外的端口，必須保證能夠使用除IRQ3和IRQ4之外中斷。注意，BIOS生產(chǎn)商從不把對(duì)COM3和COM4的支持置入BIOS中。所以，DOS不能對(duì)COM2之上的串口進(jìn)行操作，因?yàn)镈OS是從BIOS中獲取I/O信息的。在POST（加電自檢）過(guò)程中，BIOS找出系統(tǒng)中裝了些什么，裝在何處。加電自檢只檢查最前面安裝的兩個(gè)端口。而這在Windows下根本就不是什么問(wèn)題，因?yàn)閃indows 95/98/2000/NT都有內(nèi)置的對(duì)多達(dá)128個(gè)端口的支持。在Windows支持多達(dá)128個(gè)串口，使在系統(tǒng)里使用多端口板特別容易。在只使用一個(gè)插槽和一個(gè)中斷時(shí)，多端口板給系統(tǒng)以多點(diǎn)采集或與多個(gè)設(shè)備共享數(shù)據(jù)的能力。但在C

23、OM端口之間或設(shè)備之間共享中斷時(shí)，有時(shí)能正常工作，有時(shí)則不能。建議在多串口之間最好不要共享中斷。 并行接口最普遍的用途是用于連接打印機(jī)。通常并行接口一次傳送一個(gè)字節(jié)，所以，傳輸速率比串行接口快的多。目前與PC機(jī)相匹配的打印機(jī)接口幾乎都是以Centronics接口為基礎(chǔ)的。Centronics打印機(jī)接口是一種用三線信號(hào)交互的8位并行接口，但這種接口不支持外圍設(shè)備選址，因此在輸出端只能接一個(gè)設(shè)備。Centronics并行接口使用的是36管腳的Amphenol 57系列的接頭，最大接線距離一般不大于5m，而且數(shù)據(jù)只能單向傳送。PC機(jī)為使并行接口與RS-232C使用同一種接頭DB25，把36腳的Cen

24、tronics接頭改成了只有25腳的接頭。因此，PC機(jī)與打印機(jī)的連接是由一根25芯到36芯轉(zhuǎn)換電纜完成的。PC機(jī)并行接口25腳的定義以及與打印機(jī)36腳并行接口的連接關(guān)系表數(shù)據(jù)信號(hào)：方向由主機(jī)到打印機(jī)。D0D7：主機(jī)發(fā)送給打印機(jī)的數(shù)據(jù)信息?？刂菩盘?hào)：方向由主機(jī)到打印機(jī)。表中列出的信號(hào)定義如下：STB：低電平有效，用于主機(jī)對(duì)打印機(jī)的數(shù)據(jù)選通。AUTO LF：低電平有效，打印完后自動(dòng)走紙換行，有些打印機(jī)通過(guò)DIP開關(guān)設(shè)置。INIT：低電平有效，使打印機(jī)的控制器初始化信號(hào)，并同時(shí)清除打印緩沖區(qū)。SLCT IN：低電平有效，使打印機(jī)處于聯(lián)機(jī)狀態(tài)。ACK：低電平有效，表示打印機(jī)準(zhǔn)備好，可以接收數(shù)據(jù)。BUS

25、Y：高電平有效，表示打印機(jī)處于忙狀態(tài)，包括正在輸入數(shù)據(jù)，正在打印，脫機(jī)狀態(tài)，打印機(jī)就緒狀態(tài)。 PE：高電平有效，表示打印機(jī)缺紙。SLCT：高電平有效，表示打印機(jī)為聯(lián)機(jī)狀態(tài)。ERROR：低電平有效，表示打印機(jī)出錯(cuò)，包括無(wú)紙、脫機(jī)以及錯(cuò)誤狀態(tài)。典型的操作過(guò)程是，當(dāng)打印機(jī)就緒時(shí)，BUSY信號(hào)是低電平，然后計(jì)算機(jī)把數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)線上，并把選通脈沖送到STB線上，這時(shí)打印機(jī)將BUSY忙信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，并讀出鎖存的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)放到打印隊(duì)列中，同時(shí)輸出一個(gè)ACK響應(yīng)脈沖。在ACK脈沖之后， BUSY信號(hào)變?yōu)榈碗娖?。如果打印機(jī)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，并處于檢查狀態(tài)，打印機(jī)就啟動(dòng)ERROR線。 1.正常信號(hào)交互在正常信號(hào)交互

26、時(shí)，計(jì)算機(jī)向打印機(jī)指出數(shù)據(jù)線上存在有效信息。在選通脈沖變?yōu)檫壿嬝?fù)值之前，至少1s時(shí)間數(shù)據(jù)必須是有效的，并且在選通脈仲變?yōu)榈碗娖胶螅瑪?shù)據(jù)必須至少保持1s是有效的，選通脈沖為低電平的時(shí)間大約為1500s。選通脈仲的下降沿使得打印機(jī)送出ACK響應(yīng)信號(hào)。選通脈沖變?yōu)榈碗娖降紸CK信號(hào)之間的延遲時(shí)間大約在210s的范圍內(nèi)。以上時(shí)間是對(duì)于正常數(shù)據(jù)傳送的。 2.忙狀態(tài)信號(hào)交互當(dāng)打印機(jī)的打印緩仲器中有打印命令時(shí)（回車），或者當(dāng)垂直進(jìn)紙、走紙、換行、刪除、報(bào)警、選擇或不選擇字符送到打印機(jī)時(shí)，打印機(jī)就處于忙狀態(tài)。當(dāng)打印機(jī)收到這些控制某種機(jī)械操作的特殊字符時(shí)，它需要用幾微秒以上的時(shí)間進(jìn)行操作，這時(shí)信號(hào)交互的時(shí)序變成

27、BUSY狀態(tài)來(lái)對(duì)此作出反映。BUSY狀態(tài)的信號(hào)交互機(jī)制在以下幾方面不同，在選通脈沖變?yōu)榈碗娖街?，BUSY信號(hào)代替了響應(yīng)脈沖，BUSY信號(hào)表示打印機(jī)被某種操作占用，在操作結(jié)束之后才能完成信號(hào)交互。打印機(jī)可能有2300s忙持續(xù)時(shí)間。當(dāng)BUSY為低電平之后，打印機(jī)通過(guò)在響應(yīng)線ACK上發(fā)負(fù)脈沖表示結(jié)束，這點(diǎn)與正常信號(hào)交互相同。有些打印機(jī)根本不使用BUSY線，因?yàn)椴徽撌钦５倪€是較忙的信號(hào)交互，它們的結(jié)束都是一樣的，這樣就可以用兩線信號(hào)交互代替三線。另外一些打印機(jī)用一個(gè)開關(guān)來(lái)補(bǔ)充BUSY線，不論是兩線還是三線都可以使用這種開關(guān)。還有些使用Centronics接口的打印機(jī)不采用原先的Centronics

28、延遲時(shí)間，例如，它們也許在選通脈沖接通前要求數(shù)據(jù)有0.5s的有效時(shí)間，并且在選通脈沖斷開后保持0.5s有效。選通脈沖只有0.5s時(shí)間接通。這些時(shí)間只是原先Centronics規(guī)定時(shí)間的一半。1.標(biāo)準(zhǔn)并行口（SPP）原始PC并口的單向性能與其主要用途是一致的，即將數(shù)據(jù)發(fā)送到一臺(tái)打印機(jī)。但是，有時(shí)候希望有雙向端口，例如需要接收來(lái)自打印機(jī)的反饋信息，而這在PostScript打印機(jī)中是常見的。而這對(duì)于原始的單向端口是難以做到的。雖然從來(lái)沒有準(zhǔn)備用作輸入，但是一種聰明的設(shè)計(jì)方案還是將四條信號(hào)線可以作為4位輸入連接。這樣，這些端口能進(jìn)行8位（字節(jié)）輸出（稱作兼容模式）和4位輸入（稱作半字節(jié)模式）。這在低

29、端桌面系統(tǒng)中仍然非常普遍。1993年后制作的系統(tǒng)有更高性能的端口，例如，雙向、EPP、ECP。標(biāo)準(zhǔn)并口具有約150KB/s輸出和約50KB/s輸入的有效傳輸速率。2.雙向（8位）并口隨著1987的PS/2系列機(jī)的推出，IBM引人了雙向并口。這些在當(dāng)今的PC兼容系統(tǒng)中是最常見的，可以將其指稱為“雙向”、“PS/2型”或“擴(kuò)展的”并行端口。這種端口設(shè)計(jì)為計(jì)算機(jī)和外設(shè)通過(guò)并口進(jìn)行真正的通信開辟了道路。這是通過(guò)對(duì)并行連接器上少數(shù)以前沒有使用的引腳進(jìn)行定義，并通過(guò)定義的一個(gè)狀態(tài)位，表示通過(guò)通道的信息方向。于是就允許有真正的8位（稱作字節(jié)模式）輸人。這些端日通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的8條數(shù)據(jù)線進(jìn)行8位輸入和輸出，在與外設(shè)

30、配合使用時(shí)，明顯的要比4位端口決。雙向端口在輸出和輸入時(shí)都具有大約150KB/s速率傳輸數(shù)據(jù)的能力。 3.增強(qiáng)型并口（EPP）EPP是一種更新的規(guī)范，有時(shí)又稱作快速模式并口。EPP是由Intel、Xircom和Zenith Data System開發(fā)的，并于1991年10月公布。提供EPP的第一代產(chǎn)品的是Zenith Data Systems的膝上型計(jì)算機(jī)、ircom的袖珍型LAN適配器和Intel 82369 SL I/O芯片?，F(xiàn)在，幾乎所有系統(tǒng)都含一個(gè)多模式并口，通常制作在主板上支持EPP模式的Super I/O芯片中。EPP幾乎以ISA總線速度工作，使比傳統(tǒng)并口的原始吞吐量有成十倍的提高

31、。EPP是專門為并行端口外圍設(shè)備設(shè)計(jì)的，比如LAN適配器、磁盤驅(qū)動(dòng)器和磁帶備份等。EPP已經(jīng)包括在新的IEEE1284并口標(biāo)準(zhǔn)中。采用EPP，傳輸速率達(dá)到2MB/s是可能的。自1992年推出最早的Intel 82360 SL I/O芯片以來(lái)，其他一些主要的芯片供應(yīng)商（如National Semiconductor、SMC、Digital和VLSI）也生產(chǎn)了能提供某些EPP性能的I/O芯片組。但是存在一個(gè)突出的問(wèn)題，不同供應(yīng)商生產(chǎn)的各種芯片在使用EPP的過(guò)程上相差甚大，且許多供應(yīng)商提供的多于一個(gè)I/O芯片。EPP 1.7版（1992年3月）確定了硬件規(guī)范的第一個(gè)流行版本。經(jīng)少量修改后，版本被放棄

32、，而且被并入IEEE-1284標(biāo)準(zhǔn)。有些技術(shù)參考資料中錯(cuò)誤的標(biāo)出參考“EPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.9版”，引起了關(guān)于EPP標(biāo)準(zhǔn)的混淆。注意“EPP 1.9版”技術(shù)上并不存在，在最初1.7版后的任何EPP規(guī)范，確切他說(shuō)應(yīng)該指的是IEEE-1284規(guī)范的一個(gè)部分。不幸的是，這導(dǎo)致了兩種關(guān)于EPP并口的不兼容標(biāo)準(zhǔn)：最初的EPP標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)1.7版標(biāo)準(zhǔn)，和IEEE-1284委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，通常叫做EPP 1.9版。兩種標(biāo)準(zhǔn)極為相似，所以新的外設(shè)可以設(shè)計(jì)成支持兩種標(biāo)準(zhǔn)，但是老的EPP 1.7外設(shè)在EPP-1284（EPP 1.9）端口上可能就不工作。正是由于這個(gè)原因，許多多模式端口允許任意配置成EPP1.7或1.9模式

33、，通常通過(guò)BIOS設(shè)置程序進(jìn)行選擇。實(shí)際上，現(xiàn)代主板上所用的幾乎所有Super I/O芯片現(xiàn)在都支持EPP端口。由于EPP端口在IEEE-1284標(biāo)準(zhǔn)被定義，所以也從軟件和驅(qū)動(dòng)器支持上獲益，包括在Windows NT中支持。 4.增強(qiáng)性能端口（ECP）另一種高速并口類型ECP（增強(qiáng)性能端口），是由Microsoft和Hewlett-packard聯(lián)合開發(fā)的，于1992年正式發(fā)布。與EPP相似，ECP提供了對(duì)并口的改進(jìn)性能，也需要專用的硬件邏輯。自公布以來(lái)，與EPP一樣，ECP也包括進(jìn)了IEEE-1284。但是，與EPP不同，ECP并沒有精心裁剪以支持筆記本計(jì)算機(jī)的并口外設(shè)，其目的是支持不太貴的

34、附件用于高性能打印機(jī)或掃描儀。另外，ECP模式需要使用一個(gè)DMA通道，這可能會(huì)與別的使用DMA通道的設(shè)備發(fā)生麻煩的沖突，而EPP中并沒有這樣定義。大多數(shù)帶有新型Super I/O芯片的PC，都能支持EPP或ECP中的任一種模式。大多數(shù)新系統(tǒng)都附帶有支持高吞吐量通信的ECP端口。大多數(shù)情況下，ECP端口可以通過(guò)BIOS轉(zhuǎn)換成EPP或標(biāo)準(zhǔn)并口。不過(guò)，為了最好的吞吐量，建議將端口置成ECP模式。 PC系列微機(jī)可配有兩個(gè)并行端口，即LPT1和LPT2。二者結(jié)構(gòu)是相同的，都可以作為打印機(jī)接口使用，由于有的機(jī)器不配置LPT2，因此常將LPT1作為打印機(jī)接口，并行接口有三個(gè)端口：數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口

35、、控制端口，分別與數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器?？刂萍拇嫫飨鄬?duì)應(yīng)，表6-3-2所示為兩個(gè)并行接口的端口地址。 CPU向打印機(jī)傳送打印數(shù)據(jù)或控制命令時(shí)，分別通過(guò)數(shù)據(jù)端口和控制端口，對(duì)數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器進(jìn)行寫操作，而CPU要獲得打印機(jī)狀態(tài)時(shí)，則通過(guò)狀態(tài)端口對(duì)狀態(tài)寄存器進(jìn)行讀操作。并行接口 數(shù)據(jù)端口 狀態(tài)端口 控制端口 LTP1 378H 379H 37AH LTP2 278H 279H 27AH 并行接口的端口地址 USB (Universal Serial Bus)即通用串行總線，是由Intel、IBM、Microsoft、Compaq、Digital、NEC、Northern Tele

36、com七家公司共同開發(fā)的一種新型接口總線標(biāo)準(zhǔn)，用于克服傳統(tǒng)總線的不足之一。 從1998年開始，PC機(jī)主板開始支持USB接口，近幾年，隨著越來(lái)越多的USB接口外部設(shè)備的出現(xiàn)，USB接口已成為PC機(jī)主板的標(biāo)準(zhǔn)配置。從發(fā)展趨勢(shì)上看，USB將取代PC機(jī)的大部分標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)接口。USB接口也是一種輸入/輸出接口，用于連接鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)碼相機(jī)等一些外部設(shè)備。此接口也是一種標(biāo)準(zhǔn)，它的作用就是將這些外部設(shè)備不一致的接口，統(tǒng)一成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4針插頭接口，所具有的特點(diǎn)是： 1.連結(jié)簡(jiǎn)單，并能支持熱插撥技術(shù)，在不關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源的情況，直接插入U(xiǎn)SB設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)“即插即用”功能。 2.具有更高的數(shù)據(jù)傳輸率，USB1.

37、1的最高位速率為12Mb/s，USB連接多個(gè)設(shè)備時(shí)，各個(gè)設(shè)備共享12Mb/s的傳輸帶寬。 在傳輸?shù)男畔⒅羞€攜帶有狀態(tài)、控制和差錯(cuò)校驗(yàn)信息，實(shí)際的信息傳輸速率要低一些，只連接一臺(tái)設(shè)備時(shí)，最高有效傳輸速率約為9.6Mb/s。 USB1.1還支持1.5Mb/s的低速傳輸。USB2.0的最高傳輸速率為480Mb/s。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的串行口和并行口的傳送速度。 3.能同時(shí)支持多種設(shè)備的連接，采用菊花鏈形式擴(kuò)展端口，最多可在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上連接127種設(shè)備。 4.為USB設(shè)備提供電源，USB接口可為USB設(shè)備提供5伏電源，USB接口為4針連接口，其中2根為電源線，另外2根為信號(hào)線。 USB是外設(shè)總線標(biāo)準(zhǔn)，是

38、由在PC和電信產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)者，包括Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Northern Telecom共同開發(fā)的，這將給PC帶來(lái)計(jì)算機(jī)外設(shè)的即插即用。USB消除了將卡安裝在專用的計(jì)算機(jī)插槽并重新配置系統(tǒng)資源的情況，同時(shí)也節(jié)省了寶貴的系統(tǒng)資源，如中斷。裝備了USB的個(gè)人計(jì)算機(jī)，一旦實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)外設(shè)物理連接就能自動(dòng)地進(jìn)行配置，不必重啟動(dòng)系統(tǒng)或運(yùn)行設(shè)置程序。USB還允許多達(dá)127個(gè)設(shè)備同在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上工作，作為外設(shè)，就好像插入式的站點(diǎn)或集線器。USB電纜、連接器和外設(shè)可用圖符進(jìn)行標(biāo)志，如圖所示。 Intel成為USB的主要支持者，所有他們的PC芯片組，從PIIX3開

39、始，已經(jīng)包含USB支持。六家別的公司與Intel一起共同開發(fā)USB，這里包括Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC和Northern Telecom。這些公司一起建立了一個(gè)USB實(shí)現(xiàn)者論壇，惜以開發(fā)、支持和發(fā)揚(yáng)USB結(jié)構(gòu)。1. USB的構(gòu)成USB是一個(gè)通過(guò)簡(jiǎn)單四線連接的12Mb/s（1.5MBs）接口?？偩€采用分層星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持最多達(dá)127臺(tái)設(shè)備，全部建立在擴(kuò)展集線器上，集線器可以置留在PC中或任一個(gè)USB外設(shè)中，也可以是一個(gè)獨(dú)立的集線器盒。注意盡管標(biāo)準(zhǔn)允許多達(dá)127臺(tái)設(shè)備相連，他們將必須共享12Mb/s（1.5Mb/s）的帶寬，這就是說(shuō)每增加一臺(tái)設(shè)備總線速率就可能

40、會(huì)降低一些。 對(duì)于像定點(diǎn)設(shè)備和鍵盤這些低速外設(shè)，USB也有一個(gè)較慢的1.5Mb/s子通道。子通道通常是用于如鍵盤和鼠標(biāo)器之類的較慢接口設(shè)備。 盡管USB在數(shù)據(jù)傳輸上沒有FireWire或SCSI那樣快，但對(duì)于所設(shè)計(jì)的外設(shè)類型來(lái)講已經(jīng)足夠了。 USB的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所有相連的設(shè)備都由USB總線供電。并且當(dāng)可用電源水平超過(guò)時(shí)發(fā)出一個(gè)警告。這一特點(diǎn)在便攜式系統(tǒng)中是非常重要的，因?yàn)楸环峙鋪?lái)運(yùn)行外設(shè)的電池電源可能是有限的。USB規(guī)范的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是自我識(shí)別外設(shè)，這個(gè)特性大大簡(jiǎn)化了安裝，因?yàn)橥耆挥脼槊恳粋€(gè)外設(shè)設(shè)置唯一的ID或標(biāo)識(shí)符他們都由USB自動(dòng)處理了。另外，USB設(shè)備可以進(jìn)行熱插拔，這就是說(shuō)每次連接或斷開

41、一個(gè)外設(shè)時(shí)，不必關(guān)機(jī)或重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，USB這樣的接口帶來(lái)的最大好處是只需要PC機(jī)中的一個(gè)中斷。這意味著，可以連接多達(dá)127個(gè)設(shè)備而不需要像分別接口那樣地使用離散的中斷。在現(xiàn)代PC中，始終承受著中斷短缺的困擾，這是一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)。 2. USB外設(shè)和集線器USB設(shè)備是集線器或功能設(shè)備之一，或同時(shí)是兩者。集線器為USB提供了額外的連接點(diǎn)，允許連接外加的集線器或功能設(shè)備。功能設(shè)備指的是連接到USB上去的普通外部設(shè)備，例如鍵盤、鼠標(biāo)、照相機(jī)、打印機(jī)、電話等。在PC機(jī)系統(tǒng)單元上的初始端口稱作根集線器，他們是USB的起始點(diǎn)，大多數(shù)主板有兩個(gè)USB端口，任何一個(gè)都可以連功能設(shè)備或附加的集線器。

42、集線器本質(zhì)是個(gè)線路集中器，通過(guò)星型連接可以接多臺(tái)設(shè)備。每一個(gè)連接點(diǎn)可以看作是一個(gè)端口。集線器可以有四個(gè)、八個(gè)或更多的端口。為了得到更大的擴(kuò)展，可以將附加的集線器連接到一個(gè)己有集線器的端口上。集線器對(duì)每一個(gè)連接的功能設(shè)備進(jìn)行連接和電源分配兩方面的控制。 3. USB電纜USB的4條電纜引腳分配在兩個(gè)全速（12Mb/s）設(shè)備或一臺(tái)設(shè)備與集線器HUB之間，如果使用20號(hào)線硅導(dǎo)線制作的雙絞線對(duì)屏蔽電纜，最大長(zhǎng)度是5米。低速（15Mb/s）設(shè)備使用非雙絞線對(duì)的最大電纜長(zhǎng)度是3米。如采用小線硅導(dǎo)線，這些距離的限制就更短了。一個(gè)接有USB設(shè)備的典型PC，可以使用多個(gè)USB集線器來(lái)支持各種不同的外設(shè)，非常方便

43、地連接到任一個(gè)集線器上。 為USB指定了兩種不同的連接器，稱為A系列和B系列。A系列連接器是為那些要求電纜保留永久連接的設(shè)備而設(shè)計(jì)的，比如集線器、鍵盤和鼠標(biāo)器等。大多數(shù)主板上的USB端口通常是A系列連接器，B系列連接器是為那些需要可分離電纜的設(shè)備設(shè)計(jì)的，如打印機(jī)、掃描儀、Modem、電話和揚(yáng)聲器等。物理的USB插頭是小型的，與典型的串口或并口連接器不同，插頭不通過(guò)螺絲和螺母連接。USB插頭嵌入到USB連接器插座中。  USB遵從Intel的即插即用（PnP）規(guī)范，包括熱插拔，這也就是說(shuō)設(shè)備能在不關(guān)閉電源或重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)動(dòng)態(tài)地插拔。簡(jiǎn)單地插入設(shè)備，PC機(jī)中的USB控制器檢測(cè)設(shè)

44、備，自動(dòng)判斷并分配所需的資源和驅(qū)動(dòng)程序，Microsoft開發(fā)了USB驅(qū)動(dòng)程序，并將他們包含在Windows 95C、98和Windows 2000中。 Microfoft從Windows 95B開始支持USB，在原始的Windows 95或95A中還沒有所需的驅(qū)動(dòng)程序。Windows 98包括了全部的USB支持，當(dāng)然Windows 2000也一樣。在Windows 95中，USB驅(qū)動(dòng)程序并不是自動(dòng)包含在內(nèi)的，因?yàn)樗麄兪欠稚⒌靥峁┑?，稍晚些的Windows 95版本W(wǎng)indows 95C中包含了對(duì)USB的支持。USB還需要在BIOS中支持，帶有內(nèi)置USB端口的新系統(tǒng)中已經(jīng)包含了這種支持。USB

45、外設(shè)包括Modem、電話、游戲桿、鍵盤和像鼠標(biāo)器和軌跡球那樣的定點(diǎn)設(shè)備。實(shí)際上，在過(guò)去幾年生產(chǎn)的所有主板上都內(nèi)置有對(duì)USB的支持。在購(gòu)買USB外設(shè)前須提醒一件事，即所用的操作系統(tǒng)必須提供對(duì)USB的支持。然而最初的Windows 95升級(jí)和Windows NT4.0不支持USB，后來(lái)的Windows 95 OSR-2版（也稱95B）是支持的。Windows 95B需要添加或安裝USB驅(qū)動(dòng)程序，而Windows 95C則把他們包含在Windows CD-ROM中，Windows 98和Windows NT 5.0完全支持USB。因?yàn)閁SB標(biāo)準(zhǔn)給出了允諾，在今后的歲月中，將成為一項(xiàng)重要的總線技術(shù)。I

46、EEE-1394是一個(gè)相對(duì)新的總線技術(shù)，是為適應(yīng)當(dāng)今的音頻和視頻多媒體設(shè)備對(duì)大量數(shù)據(jù)傳輸需求而發(fā)展起來(lái)的，數(shù)據(jù)傳輸速率特別快，最高可達(dá)400Mb/s，更快的速度還在開發(fā)中。IEEE-1394目前在PC中使用的還較少。    IEEE-1394規(guī)范是由IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)于1995年底發(fā)布的。IEEE是The Institute of Electrical and Electronic Engineers（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的縮寫。IEEE-1394標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在存在著三種不同的信號(hào)速率：100、200、和400Mb/s（12.5、25、50MB/s），每秒千兆位（Gb

47、/S）版本在制訂中。大部分PC適配器卡支持200Mb/s的速率，現(xiàn)有設(shè)備一般只能工作到100Mb/s。最多63個(gè)設(shè)備可以通過(guò)菊花鏈方式連接到單個(gè)IEEE-1394適配卡上，IEEE-1394用的電纜包含6條導(dǎo)線：4條線用作數(shù)據(jù)傳輸，兩條線傳送電源。與主板的連接可以是通過(guò)專用的IEEE-1394接口，或者用PCI適配器卡。IEEE-1394電纜、插座和連接器插頭 1394使用一條簡(jiǎn)單的6芯電纜，兩個(gè)差分的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線對(duì)，加上兩條電源線。與USB相似，1394也是完全PnP，包括具有熱插拔能力。與復(fù)雜得多的并行SCSI總線不同，1394不需要復(fù)雜的終接，連接在總線上的設(shè)備可以取得1.5A的電能。1

48、394提供與SCSI相同或更高的性能，而費(fèi)用卻要低得多，而且連接也很簡(jiǎn)單。通過(guò)1394連接到PC機(jī)上的設(shè)備種類，包括現(xiàn)今實(shí)際用到SCSI上的所有設(shè)備。包括所有形式的磁盤驅(qū)動(dòng)器，有硬盤、軟盤、光盤、CD-ROM和新的DVD驅(qū)動(dòng)器。還有數(shù)碼相機(jī)、磁帶驅(qū)動(dòng)器。以及許多具有1394特性內(nèi)置接口的高速外設(shè)。Microsoft已經(jīng)在Windows 95/98和windows NT中開發(fā)了驅(qū)動(dòng)程序以支持1394  USB和1394在形態(tài)和功能上是相似的，下表總結(jié)了兩種技術(shù)的相異之處。IEEE-1394和USB的比較主要區(qū)別在速度上?，F(xiàn)在，1394提供的數(shù)據(jù)傳輸速率是USB的16倍。等將來(lái)

49、1394更高速的版本推出后，這種速度差異將更大。將來(lái)，PC可能愿意同時(shí)包括USB和1394兩種接口。作為共同點(diǎn)，這兩種總線都可以替換掉典型PC背面看到的大部分標(biāo)準(zhǔn)連接。由于性能上的差別，顯然USB是為低速外設(shè)而設(shè)計(jì)的，如s鍵盤、鼠標(biāo)器、Modem和打印機(jī)，而1394將用來(lái)連接高性能計(jì)算機(jī)和數(shù)字視頻電子產(chǎn)品。1394另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是不再需要PC主機(jī)連接。這樣1394可以直接將數(shù)字視頻（DV）便攜式攝像機(jī)與DV-VCR連接在一起，進(jìn)行磁帶的配音和編輯。IEEE-1394立足于為現(xiàn)在和將來(lái)的PC用戶提供空前的多媒體能力?，F(xiàn)在的外設(shè)，特別是DV設(shè)備還相當(dāng)昂貴，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，將來(lái)價(jià)格會(huì)下降。許多人

50、將從先進(jìn)的音頻和視頻系統(tǒng)獲益。預(yù)計(jì)到將來(lái)在PC中的多媒體需要，IEEE-1394的普及使用是必然的。IDE（Integrated Device electronics）是目前PC機(jī)用于連接硬盤、光盤驅(qū)動(dòng)器的通用接口，通過(guò)軟電纜連接主機(jī)的IDE接口和硬盤及光驅(qū)。IDE的正式名稱為ATA (AT附屬)，IDE的初始版本來(lái)自16位ISA總線(AT總線)。一般PC機(jī)主板上集成有兩個(gè)IDE接口，本部分從發(fā)展、構(gòu)成和使用等幾個(gè)方面介紹IDE接口。 集成驅(qū)動(dòng)器電路（IDE）是一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)，可用于任何帶有集成（內(nèi)置）磁盤控制器的驅(qū)動(dòng)器。IDE接口，其正式名稱為ATA（AT附屬），是一個(gè)ANSI標(biāo)準(zhǔn)。

51、然而，IDE可以一般地用到任何一臺(tái)帶有內(nèi)置控制器的磁盤驅(qū)動(dòng)器上。注意在“AT附屬”名字中的“AT”，取自首次推出16位ISA（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）總線的原始IBM AT。這樣ATA基本上被認(rèn)為是一臺(tái)硬盤驅(qū)動(dòng)器，可以直接插入AT總線的一個(gè)版本，或就是所謂的ISA總線。ATA接口演化出幾個(gè)連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)版本，介紹如下表：標(biāo)準(zhǔn)名稱發(fā)表年代特點(diǎn)改進(jìn)最高傳輸速率連接器ATA-1  1988CHS尋址方式4.2MB/s40線ATA-2EIDE或 FAST-ATA1996增加2種PIO和2種DMA方式，增加電源管理16.7MB/s40線ATA-3  1997增加SMART和LB

52、A方式16.7MB/s40線ATA-4  Ultra-ATA/33或UDMA/331998增加UDMA/33方式，引入CRC技術(shù)33.3MB/s80線40針ATA-5 Ultra-ATA/66或UDMA/661999增加UDMA/6666.7MB/s80線40針ATA-100 Ultra-ATA/100或UDMA/1002000增加UDMA/100100MB/s80線40針        每一個(gè)ATA版本與前面的版本是向后兼容的。換句話說(shuō)，老的ATA-1或ATA-2設(shè)備在ATA-4或ATA-5的接口上將工

53、作正常。在設(shè)備版本和接口版本不匹配時(shí)，將以二個(gè)中較低版本的能力結(jié)合一起工作。新的ATA版本是建立在老版本的基礎(chǔ)上，除了若干內(nèi)容外，可以認(rèn)為是前一個(gè)版本的擴(kuò)展。例如，ATA-5等于ATA-4版本加上附加的性能。下面各節(jié)將更詳細(xì)地描述所有的ATA版本。 雖然ATA-1于1994年獲通過(guò)。ATA-1定義了原始的AT附屬接口，這是一個(gè)基于ISA總線，在磁盤驅(qū)動(dòng)器和主系統(tǒng)之間的集成總線接口。在ATA-l規(guī)范引入和記載的主要特性有：l40/44腳連接器和電纜連接；l主/從/電纜選擇驅(qū)動(dòng)器配置選項(xiàng)；l對(duì)基本PIO（程序控制I/O）和DMA（直接存儲(chǔ)器讀寫訪問(wèn)）模式的信號(hào)定時(shí)；lCHS（柱面 磁頭 扇區(qū)）和L

54、BA（邏輯塊地址）驅(qū)動(dòng)器參數(shù)變換。ATA規(guī)范定義了40腳連接器的信號(hào)、這些信號(hào)的功能和時(shí)序、電纜規(guī)范等。ATA規(guī)范定義的某些內(nèi)容和功能ATA接口連接器是一個(gè)40或44腳頭型連接器，通常有一個(gè)鍵腳來(lái)防止反插的可能性。為了創(chuàng)建一個(gè)帶鍵腳的連接器，制造商拆下了引腳20，防止用戶將電纜插反。連接器引腳總共有44個(gè)，大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)器使用了前面40個(gè)。增加的4個(gè)（引腳4144）是個(gè)超集，主要用在筆記本和膝上型系統(tǒng)的小型21/2英寸驅(qū)動(dòng)器上。這些驅(qū)動(dòng)器沒有位置用于單獨(dú)的電源插座，因此額外的引腳主要是為向驅(qū)動(dòng)器供電而設(shè)計(jì)的。本節(jié)詳細(xì)地說(shuō)明一些最重要的信號(hào)：20腳作為鍵腳用以確定電纜的朝向，在接口中不連通。任何A

55、TA連接器的這個(gè)腳必須去除，且電纜這一端的連接器必須有20腳的孔使插空，防止電纜插反。39腳表示驅(qū)動(dòng)器激活/從驅(qū)動(dòng)器存在（DA/SP）信號(hào)，這是一個(gè)雙用途、時(shí)分復(fù)用信號(hào)。在加電初始化過(guò)程中，這個(gè)信號(hào)表示這個(gè)接口上是否存在從驅(qū)動(dòng)器。然后，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器在上面設(shè)置信號(hào)表示其是否激活。早期驅(qū)動(dòng)器沒有復(fù)用這些功能，需要專門的跳線設(shè)置使與其他驅(qū)動(dòng)器一起工作。標(biāo)準(zhǔn)化這個(gè)功能，使允許兼容的雙驅(qū)動(dòng)器安裝是ATA標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)特色。這就是為什么有些驅(qū)動(dòng)器需要一個(gè)從驅(qū)動(dòng)器存在（SP）跳線，而有的則不要的原因。28腳傳送電纜選擇或主軸同步信號(hào)（CSEL或SPSYNC），這是個(gè)雙重用途的引腳，但是，在一個(gè)給定的安裝中只使用二

56、中之一的功能。CSEL功能最常使用，被設(shè)計(jì)成不通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置跳線，而直接用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器是主（驅(qū)動(dòng)器0）還是從（驅(qū)動(dòng)器1）。如果驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)到CSEL接地，驅(qū)動(dòng)器是主驅(qū)動(dòng)器；如果CSEL是開路，驅(qū)動(dòng)器是從驅(qū)動(dòng)器。 ATA-2是對(duì)原始ATA標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)主要升級(jí)，于1996年獲得通過(guò)。也許對(duì)ATA最大的改動(dòng)。ATA-2的升級(jí)對(duì)主系統(tǒng)與存儲(chǔ)設(shè)備之間的接口作了通用的定義，而不僅僅是磁盤驅(qū)動(dòng)器。和原ATA標(biāo)準(zhǔn)相比ATA-2中主要增加的主要功能包括：l快速PIO和DMA傳送模式；l支持電源管理；l支持可移動(dòng)性設(shè)備；lPCMCIA（PC卡）設(shè)備支持；l定義驅(qū)動(dòng)器支持高達(dá)137.4GB；l對(duì)容量高達(dá)8.

57、4GB的驅(qū)動(dòng)器定義了標(biāo)準(zhǔn)CHS/LBA（柱面 磁頭 扇區(qū)尋址/邏輯塊尋址）變換方法。ATA-2也有一些非正式的市場(chǎng)術(shù)語(yǔ)，如快速ATA、快速ATA-2、(Seagate/Quantum)和EIDE(擴(kuò)展IDE，Western Digital)。 ATA-3是比其前任ATA-2標(biāo)準(zhǔn)小一些的版本，首次發(fā)表于1997年。其中包括一個(gè)明確的總規(guī)范，以及很少的說(shuō)明和修訂。最主要的改動(dòng)包括如下：l刪除單字（8位）DMA傳送協(xié)議；l增加S.M.A.R.T（自監(jiān)視、分析和報(bào)告技術(shù)），支持對(duì)系統(tǒng)性能下降的預(yù)測(cè)；l加入安全模式，允許用通行字保護(hù)對(duì)設(shè)備的訪問(wèn)；l對(duì)總線上端接地源和接收器提出建議，以解決高傳輸率下的噪聲問(wèn)題。ATA-2和ATA-3是原ATA（IDE）規(guī)范的擴(kuò)展。最重要的擴(kuò)展是性能增強(qiáng)，如快速PIO和DMA方式。 ATA-2也在識(shí)別驅(qū)動(dòng)器命令上進(jìn)行了改進(jìn)，讓驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)確地告訴軟件自身的特性，這對(duì)即插即用和將來(lái)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)的兼容性是重要的。 ATA-3增加了改進(jìn)的可靠性措施，特別是快速方式4的傳送，注意到ATA-3沒有定義任何快速方式；ATA-3還