计算机接口标准介绍.ppt

计算机接口标准介绍 主讲 胡祥柏 一 接口的定义 二 接口的类型 一 IDE接口 二 EIDE接口 三 SCSI接口 四 IEEE1394接口 五 USB接口 IDE接口 一 定义 1 IDE IntegratedDeviceElectronics 集成设备电子部件 于1989年被ANSI 美国标准协会 认可为ATA AdvancedTechnologyAttachment 高级技术配件 IDE和ATA实际上是硬盘接口技术的不同描述 主要特点 a 是把控制器集成到驱动器内 b 数据传输率 1 5MB s c 最多接2个硬盘 d 支持的硬盘最大容量为528MB 2 IDE又称为ATA 即 高级技术附加装置 1 ATA 1在主板上有一个插口 支持一个主设备和一个从设备 每个设备的最大容量为504MB 支持的PIO 0模式传输速率只有3 3MB s ATA 1支持PIO模式包括有PIO 0和PIO 1 PIO 2模式 另外还支持四种DMA模式 没有得到实际应用 ATA 1接口的硬盘大小为5英寸 而不是现在主流的3 5英寸 三 ATA的发展及功能 ATA接口最早是在1986年由康柏 西部数据等几家公司共同开发的 在九十年代初开始应用于台式机系统 它使用一个40芯电缆与主板进行连接 最初的设计只能支持两个硬盘 最大容量也被限制在504MB之内 二 ATA介绍 2 ATA 2是对ATA 1的扩展 习惯上也称为EIDE EnhancedIDE 或FastATA 它在ATA的基础上增加了2种PIO和2种DMA模式 PIO 3 不仅将硬盘的最高传输率提高到16 6MB S 还同时引进LBA地址转换方式 突破了固有的504MB的限制 可以支持最高达8 1GB的硬盘 在支持ATA 2的电脑的BIOS设置中 一般可以见到LBA LogicalBlockAddress 和CHS Cylinder Head Sector 的设置 同时在EIDE接口的主板一般有两个EIDE插口 它们也可以分别连接一个主设备和一个从设备 这样一块主板就可以支持四个EIDE设备 这两个EDIE接口一般称为IDE1和IDE2 3 ATA 3没有引入更高速度的传输模式 在传输速度上并没有任何的提升 最高速度仍旧为16 6MB s 只在电源管理方案方面进行了修改 引入了了简单的密码保护的安全方案 但引入了一个划时代的技术 那就是S M A R T Self MonitoringAnalysisandReportingTechnology 自监测 分析和报告技术 这项及时会对包括磁头 盘片 电机 电路等硬盘部件进行监测 通过检测电路和主机上的监测软件对被监测对象进行检测 把其运行状况和历史记录同预设的安全值进行分析 比较 当超出了安全值的范围 会自动向用户发出警告 进而对硬盘潜在故障做出有效预测 提高了数据存储的安全性 4 从ATA 4接口标准开始正式支持UltraDMA数据传输模式 因此也习惯称ATA 4为UltraDMA33或ATA33 首次在ATA接口中采用了DoubleDataRate 双倍数据传输 技术 让接口在一个时钟周期内传输数据两次 时钟上升和下降期各有一次数据传输 这样数据传输率一下从16MB s提升至33MB s UltraDMA33还引入了一个新技术 冗余校验计术 CRC 该技术的设计方针是系统与硬盘在进行传输的过程中 随数据发送循环的冗余校验码 对方在收取的时候也对该校难码进行检验 只有在完全核对正确的情况下才接收并处理得到的数据 这对于高速传输数据的安全性有着极有力的保障 5 ATA 5也就是 UltraDMA66 也叫ATA66 是建立在UltraDMA33硬盘接口的基础上 同样采用了UDMA技术 UltraDMA66让主机接收 发送数据速率达到66 6MB s 是U DMA 33的两倍 保留了上代UltraDMA33的核心技术冗余校验计术 CRC 在工作频率提成的同时 电磁干扰问题开始在ATA接口中 为保障数据传输的准确性 防止电磁干扰 UltraDMA66接口开始使用40针脚80芯的电缆 40针脚是为了兼容以往的ATA插槽 减小成本的增加 80芯中新增的都是地线 与原有的数据线一一对应 这种设计可以降低相邻信号线之间的电磁干扰 6 ATA100接口和数据线与ATA66一样 也是使用40针80芯的数据传输电缆 并且ATA100接口完全向下兼容 支持ATA33 ATA66接口的设备完全可以继续在ATA100接口中使用 ATA100规范可以轻松应付目前ATA33和ATA66接口所棘手的难题 ATA100可以让硬盘的外部传输率达到100MB s 它提高了硬盘数据的完整性与数据传输率 对桌面系统的磁盘子系统性能有较大的提升作用 而CRC技术更有效提高高速传输中数据的完整性和可靠性 7 ATA 7是ATA接口的最后一个版本 也叫ATA133 只有迈拓公司推出一系列采用ATA133标准的硬盘 这是第一种在接口速度上超过100MB s的IDE硬盘 迈拓是目前惟一一家推出这种接口标准硬盘的制造商 而其他IDE硬盘厂商则停止了对IDE接口的开发 转而生产SerialATA接口标准的硬盘 ATA133接口支持133MB s数据传输速度 在ATA接口发展到ATA100的时候 这种并行接口的电缆属性 连接器和信号协议都表现出了很大的技术瓶颈 而在技术上突破这些瓶颈存在相当大的难度 新型的硬盘接口标准的产生也就在所难免 EIDE接口 一 介绍 EIDE的英文拼写是EnhancedIDE 加强型IDE 简称为EIDE 就是WesternDigital公司针对传统IDE接口的缺点加以改进之后所推出的新接口 EIDE使用扩充CHS Cylinder Head Sector 或LBA LogicalBlockAddressing 寻址的方式 突破528MB的容量限制 现在我们就可以顺利使用容量达到数十GB等级的IDE硬盘 在传输速度方面 因为技术不断改进 EIDE目前的最高传输速度可高达100MB 秒 UltraATA 100 1 CHS 使用柱面 磁头 扇区来寻址 2 LBA LogicalBlockAddressing 逻辑块寻址模式 如 系统用8b来存储磁头地址 用10b来存储柱面地址 用6b来存储扇区地址 而一个扇区共有512B 这样使用CHS寻址一块硬盘最大容量为256 1024 63 512B 8064MB 1MB 1048576B 若按1MB 1000000B来算就是8 4GB LBA编址方式将CHS这种三维寻址方式转变为一维的线性寻址 它把硬盘所有的物理扇区的C H S编号通过一定的规则转变为一线性的编号 系统效率得到大大提高 避免了烦琐的磁头 柱面 扇区的寻址方式 在访问硬盘时 由硬盘控制器再这种逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址 3 硬盘的三种模式 1 NORMAL模式 传统的标准模式 支持硬盘容量最高至528MB 2 LARGE模式 当硬盘容量超过528MB 而硬盘或操作系统不支持LBA模式时 可采用此选项 LARGE模式采用的方法是把柱面数除以2 把磁头数乘以2 其结果总容量不变 3 LBA模式 LogicalBlockAddressingMode 适用于硬盘容量超过528M且支持 逻辑区块地址 LBA 功能 一般都使用此项 二 EIDE接口的特点 1 它所支持的外设不再是2个而是4个了 所支持的设备除了硬盘 还包括CD ROM驱动器磁盘备份设备等 2 EIDE标准取消了528MB的限制 代之以8GP限制 3 EIDE有更高的数据传送速率 最高传输速率可高达100MB 秒 支持PIO模式3和模式4标准 注 PIO的英文拼写是 ProgrammingInput OutputModel PIO模式是一种通过CPU执行I O端口指令来进行数据的读写的数据交换模式 是最早先的硬盘数据传输模式 数据传输速率低下 CPU占有率也很高 大量传输数据时会因为占用过多的CPU资源而导致系统停顿 无法进行其它的操作 PIO数据传输模式又分为PIOmode0 PIOmode1 PIOmode2 PIOmode3 PIOmode4几种模式 数据传输速率从3 3MB s到16 6MB s不等 受限于传输速率低下和极高的CPU占有率 这种数据传输模式很快就被淘汰 西部数据 WesternDigital 成立于1970年 是一家专业的半导体制造商 如今 该公司已成为信息存贮管理业界的领头人 为个人和企业范围的计算产品提供各式各样的硬盘 为许多世界领先的PC制造商供应硬盘 并通过零售商为消费者市场提供更新换代的数据存储产品和添置产品 一些PC制造业最知名的公司已将WesternDigital作为硬盘的首选品牌 返回 SCSI接口 一 定义 小型计算机系统接口 英语 SmallComputerSystemInterface 简写 SCSI 一种用于计算机和智能设备之间 硬盘 软驱 光驱 打印机 扫描仪等 系统级接口的独立处理器标准 二 特点 SCSI接口是一个通用接口 在SCSI母线上可以连接主机适配器和八个SCSI外设控制器 外设可以包括磁盘 磁带 CD ROM 可擦写光盘驱动器 打印机 扫描仪和通讯设备等 SCSI是个多任务接口 设有母线仲裁功能 挂在一个SCSI母线上的多个外设可以同时工作 SCSI上的设备平等占有总线 SCSI接口可以同步或异步传输数据 同步传输速率可以达到10MB s 异步传输速率可以达到1 5MB s SCSI接口接到外置设备时 它的连接电缆可以长达6m 三 SCSI接口的发展 1 SCSI 1是最原始的版本 异步传输的频率为3MB S 同步传输的频率为5MB s 虽然现在几乎被淘汰了 但还会使用在一些扫描仪和内部ZIP驱动器中 采用的是25针接口 也就是说 若是将SCSI 1设备联接到你的SCSI卡 必须要有一个内部的25针对50针的接口电缆 若是用外部设备时 就不能采用内部接口中的任何一个 即此时的内部接口均不可以使用 2 SCSI 2早期的SCSI 2 称为FastSCSI 通过提高同步传输的频率使据传输速率从原有的5MB s提高为10MB s 支持8位并行数据传输 可连7个外设 后来出现的WideSCSI 支持16位并行数据传输 数据传输率也提高到了20MB s 可连16个外设 此版本的SCSI使用一个50针的接口 主要用于扫描仪 CD ROM驱动器及老式硬盘中 3 SCSI 31995年 诞生了更为高速的SCSI 3 称为UltraSCSI 数据传输率也达到了20MB s 它将同步传输钟频率提高到20MB s 提高了数据传输率的技术 若使用16位传输的Wide模式 数据传输率更可以提高至40MB s 此版本的SCSI使用一个68针的接口 主要应用在硬盘上 SCSI 3的典型特点是将总线频率大大地提高 并降低信号的干扰 以此来增强其稳定性 四 SCSI与IDE的区别 1 IDE的工作方式需要CPU的全程参与 CPU读写数据的时候不能再进行其他操作 这种情况在Windows95 NT的多任务操作系统中 自然就会导致系统反应的大大减慢 而SCSI接口 则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作 CPU就不必浪费时间进行等待 显然可以提高系统的整体性能 2 SCSI的扩充性比IDE大 一般每个IDE系统可有2个IDE通道 总共连4个IDE设备 而SCSI接口可连接7 15个设备 比IDE要多很多 而且连接的电缆也远长于IDE 3 虽然SCSI设备价格高些 与IDE相比 SCSI的性能更稳定 耐用 可靠性也更好 IEEE1394接口 一 产生背景 IEEE1394接口是由APPLE和TI公司开始的高速串行接口标准 Apple称之为FireWire 火线 Sony称之为i Link TexasInstruments称之为Lynx 中文译名为火线接口 firewire 尽管各自厂商注册的商标名称不同 但实质都是一项技术 那就是IEEE1394 二 1394的特点 1 多媒体应用的实时数据传输 2 现在数据传输率为100 200 400Mbits s 将来达到800Mbits s或Gbits s 3 实时连接或断开时数据不丢失或中断 4 支持即插即用自动配置 5 实时应用的宽带宽 6 不同设备和应用的通用连接 7 遵循IEEE1394高性能串行总线标准 IEEE1394的传输方式 1 Backplane模式 Backplane模式最小的速率也比USB1 1最高速率高 分别为12 5Mbps s 25Mbps s 50Mbps s 可以用于多数的高带宽应用 2 Cable模式 Cable模式是速度非常快的模式 分为100Mbps s 200Mbps s 400Mbps s和800Mbps几种 在200Mbps s下即可传输不经压缩的高质量数据电影 USB接口 一 定义 USB是英文UniversalSerialBUS的缩写 中文含义是 通用串行总线 它不是一种新的总线标准 而是应用在PC领域的接口技术 二 USB的产生 USB是在1994年底由英特尔 康柏 IBM Microsoft等多家公司联合提出的 三 USB的形状 USB用一个4针插头作为标准插头 采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来 最多可以连接127个外部设备 并且不会损失带宽 四 USB接口的特点 1 USB具有传输速度快 USB1 1是12Mbps USB2 0是480Mbps USB3 0是