《IO接口培训资料》PPT课件

I/O接口,1、并行接口2、串行接口3、USB接口4、IEEE13945、IDE6、SATA7、AGP8、ISA总线9、PCI总线10、PCIE11、VGA,I/O接口主要内容,1.并行接口,目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用是25针D形接头。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。现在有五种常见的并口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多数PC机配有4位或8位的并口，许多利用Intel386芯片组的便携机配有EPP口，支持全部IEEE1284并口规格的计算机配有ECP并口。标准并行口4位、8位、半8位。4位口一次只能输入4位数据，但可以输出8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。EPP口（增强并行口）:由Intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM驱动器等。ECP口（扩展并行口）:由Microsoft、HP公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA（直接存储器访问）。目前几乎所有的586机的主板都集成了并行口插座，标注为Paralle1或LPT1，是一个25针的双排针插座。,并口为眼型接口,1.1并行端口图形,IEEE1284规范中三种不同类型的并口连接器,2.串行接口,计算机的另一种标准接口是串行口，现在的PC机一般至少有两个串行口COM1和COM2。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此长距离的通信应使用串行口。通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2有些使用的是老式的DB25针连接器。虽然目前原有的许多设备都由串口转用USB接口进行连接了（如手写板），但仍有部份设备如UPS、部分可网管交换机等。,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领域的新型接口技术。USB使用一个4针插头作为标准插头。通过这个标准插头，采用菊花链形式可把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。USB标准中将USB分为五个部分：控制器、控制器驱动程序、USB芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB设备的客户驱动程序。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，而且也安装了USB接口插槽。Windows98及以上版本的操作系统都内置了对USB接口的支持(但WindowsNT尚不支持USB)。目前已经有数码相机、数字音箱、扫描仪、键盘、鼠标等很多USB外设问世。随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。最新推出的PC机几乎100%支持USB，另一方面使用USB接口的设备也在以惊人的速度发展。目前我们使用的是USB1.1标准的接口，它的传输速度为12Mbps。,3、USB接口,速度快:USB1.1接口最高的传输速率可以达到12Mbps，USB2.0标准最高传输速率会达到480Mbps成本低，应用广:USB接口技术比较简单，通常不需要单独芯片支持，而是可在主板芯片中附加，这样就节省了设备的固定成本。方便使用:USB的热拨插特性使得在使用USB接口时可以非常方便地带电插拨各种硬件，而不用担心硬件是否有损坏。自供电:USB设备不再需要用单独的供电系统，而使用串口等其它的设备都需要独立电源。USB接口内置了电源线路，可以向低压设备提供5V的电。,USB的主要特性,USB2.0标准,COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB2.0接口标准。USB2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps，比USB1.1标准快40倍左右，速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB2.0的线路上，不像USB1.1时代，因为高带宽使得更多的设备无需担心数据传输时发生瓶颈效应。USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的线缆，接头的规格也完全相同，在高速的前提下一样保持了USB1.1的优秀特色，也保证了向下兼容。,USB规定了两种不同的连接器，称为A系列和B系列。A系列连接器是为那些电缆要永久连接的设备设计的,B系列连接器是为需要可分离电缆的设备设计的,USB类型和外观,A系列和B系列的USB插头和插座,USB-IF符合USB1.1的新标签（左）和USBIF符合USB2.0的新标签（右）,IEEE1394是为了增强外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400Mbps，利用IEEE1394技术我们可以轻易地把电脑和如摄像机，高速硬盘，音响设备等多种多媒体设备连接,1394是IEEE1394标准的口头简称。,4、IEEE1394,IEEE1394，最早是由Apple公司开发的，最初称之为“FireWire”（火线）,是一种与平台无关的串行通信协议。IEEE于1995年正式制定该总线标准。由于IEEE1394的数据传输速率相当快，因此有时又叫它“高速串行总线”、“火线”。,(1)即时数据传输：IEEE1394具有同步和异步两种数据传输模式，在同一总线下，同步及异步传输连线可能同时存在。(2)驱动程序安装简易。(3)内存映射的架构：所有IEEE1394总线上的资源，皆可以映射到某段内存地址，并依此方式来存取数据。(4)1394接线可提供电源：对无自用电源的设备而言，可以透过IEEE13946-Pin的连接头来供给电源。(5)通用I/O连接头：整合各种PC的连接头成为一种万用的连接头，使用者就不用花时间辨认不同外围设备要接到那个接头，同时也降低了系统的成本。(6)点对点的通讯架构：IEEE1394外围设备间互传数据时，不须主机监控，因此不会增加主机的负载，CPU资源占用率低。(7)最大400Mbps的数据传输率：在相同的总线上可以有数种不同的数据传输速率100，200，或400Mbps。(8)IEEE1394是最理想的多媒体设备的接口：IEEE1394支持同步传输模式，同步传输模式会确保某一连线的频宽。对于如数码摄录机这种记录容量大，又需要非常高精度的传输的设备，IEEE1394就最适合了。(9)支持热插拔：IEEE1394可以自动侦测设备的加入与移出动作并对系统做重新整合,无须人工干预。（10）一个单独的IEEE-1394适配卡上最多可以连接63台设备。,IEEE1394特点：,IEEE-1394端口、6针电缆和4针电缆,IEEE-1394的端口图,IDE是IntegratedDeviceElectronics的简称，是一种硬盘的传输接口，它有另一个名称叫做ATA（ATAttachment），这两个名词都有厂商在用，指的是相同的东西。IDE的规格后来有所进步，而推出了EIDE（EnhancedIDE）的规格名称，而这个规格同时又被称为FastATA。所不同的是FastATA是专指硬盘接口，而EIDE还制定了连接光盘等非硬盘产品的标准。而这个连接非硬盘类的IDE标准，又称为ATAPI接口。而之后再推出更快的接口，名称都只剩下ATA的字样，像是UltraATA、ATA/66、ATA/100等。,主板IDE接口,5、IDE,IDE接口有两种传输模式，一个是PIO（ProgrammingI/O）模式，另一个是DMA（DirectMemoryAccess）。虽然DMA模式系统资源占用少，但需要额外的驱动程序或设置，因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下，DMA模式由于执行效率较好，操作系统开始直接支持，而且厂商更推出了愈来愈快的DMA模式传输速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开始，就提供了对UltraDMA33的支持，提供了最大33MB/sec的的数据传输率，以后又很快发展到了ATA66，ATA100以及迈拓提出的ATA133标准，分别提供66MB/sec，100MB/sec以及133MB/sec的最大数据传输率。值得注意的是，迈拓提出的ATA133标准并没能获得业界的广泛支持，硬盘厂商中只有迈拓自己才采用ATA133标准，而日立（IBM），希捷和西部数据则都采用ATA100标准，芯片组厂商中也只有VIA，SIS，ALi以及nViidia对次标准提供支持，芯片组厂商中英特尔则只支持ATA100标准。各种IDE标准都能很好的向下兼容，例如ATA133兼容ATA66/100和UltraDMA33，而ATA100也兼容UltraDMA33/66。要特别注意的是，对ATA66以及以上的IDE接口传输标准而言，必须使用专门的80芯IDE排线，其与普通的40芯IDE排线相比，增加了40条地线以提高信号的稳定性。,IDE接口的分类及特点,6、SATA,SATA是SerialATA的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。迈拓是ATA标准的专利所有者。Maxtor不断推动这一硬盘标准的进步，成果包括从峰值传输速率分别可达100mbps和133mbps的ATA以及UltraATA。ATA这一术语可以同IDE互换，ATA标准有时也被称为并行ATA（ParallelATA，PATA），因为PATA按照并行的方式来传输数据。,一、高速度现行的ATA硬盘很少会用尽数据线所有的带宽。即使是ATA/133硬盘，也不会真正达到133MB/S的速率。最多也就只能达到60MB/S的稳定传输速率。所以一般情况下，并不会感觉到ATA/133和ATA/66的区别。而串行ATA1.0确立了150MB/S的标准，最终将实现600MB/S的传输速率，可谓一个质的飞跃。二、可连接多台设备由于SerialATA采用点对点的传输协议，所以不存在主/从问题，这样每个驱动器不仅能独享带宽，而且使拓展ATA设备更加便利。用户不需要再为设置硬盘主从跳线而苦恼只要增加通道数目，即可连接多台设备。SerialATA采用七针数据电缆，主要有四个针脚，第1针发送信号，第2针接收信号，第3针供应电源，第4针为地线。最长可以达到1米，而并行ATA最长40厘米，重要是不会在出现因过多的引脚而是针会变弯或断针的现象，SerialATA插接简单，还大大改善了机箱的通风条件。三、持热插拔串行ATA支持热插拔，像USB和IEEE1394一样，在不关机的情况下就能完成增加或移除硬盘的工作，并且不会对硬盘和控制器造成损坏。,SATA的优点,AGP（AcceleratedGraphicPort）图形加速端口，是一个能提高图形显示速度，尤其是3D立体图形的新总线规格，此一规格不仅能满足3D应用软件对于大量资料储存的需求，且有足够容量来支持材质贴图、Z缓存和alpha混合。PCI总线将持续主控在I/O传输上，而AGP接口仍为图形控制而设计，故并不会取代PCI总线，基本上，两者是不同总线且使用不同的插槽。,7、AGP,1、直接用主存储器作贴图两条内存管线到绘图芯片。不需增加绘图内存便能有更高的贴图效率。2、直接内存存取结构(DIME)减少CPU与I/O外围在总线与内存存取上的争夺，PCI总线必须提供硬盘控制器，网络芯片与绘图芯片支用。AGP能同步的独立运作，且比PCI更为快速。当需要绘图内存作贴图时，允许CPU直接存取系统上的AGP内存，速度远比通过过PCI总线读取来的快。,AGP的优点,附表,1、PCI总线的工作频率为33MHz，传输带宽为133MB/s。2、AGP4X的显示卡由于接口不同不能插到AGP2X的主板上。3、AGP8x不兼容AGP1x与AGP2xAGP8x的标准工作电压为0.8v，当我们插上AGP4x显卡时，它会自动切换到1.5v的工作电压。然而，AGP1x与AGP2x所使用的3.3v就无法得到支持了。,AGP注意,8、ISA总线,ISA（IndustryStandardArchitecture，工业标准体系结构）总线也叫AT总线，是以80286为CPU的PC/AT机及其兼容机所用的系统总线，也可在80386/80486机上使用。该总线具有16位数据宽度，数据传输率达到16MB/S，地址线24条，可寻址空间达16MB。它是在PC总线基础上再扩36根信号而形成的16位系统总线，为保证ISA总线与PC总线的兼容，使许多原在PC总线上使用的具有8位数据宽度的功能扩展板卡仍能在PC/AT机上使用，ISA总线的插座结构中在原PC总线62芯插座的基础上又增加了一个36线插座，即同一轴线上的总线插槽分为62线和36线两段，共98线,9、PCI总线,最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到了133MB/s（33MHzX32bit/8），比ISA总线有了极大的改善，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年提出此了64-bit的PCI总线，后来又提出把PCI总线的频率提升到66MHz.目前广泛采用的是32-bit、33MHz的PCI总线。PCI总线是独立于CPU的系统总线，采用了独特的中间缓冲器设计，可将显示卡、声卡、网卡、硬盘控制器等高速的外围设备直接挂在CPU总线上，打破了瓶颈，使得CPU的性能得到充分的发挥。可惜的是，由于PCI总线只有133MB/s的带宽，对付声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备也许显得绰绰有余，但对于胃口越来越大的3D显卡却力不从心，并成为了制约显示子系统和整机性能的瓶颈。因此，PCI总线的补充AGP总线就应运而生了。,10、PCIE,PCIExpress和PCI不同的是实现了传输方式从并行到串行的转变。PCIExpress是采用点对点的串行连接方式，这个和以前的并行通道大为不同，它允许和每个设备建立独立的数据传输通道。不用再向整个系统请求带宽，这样也就轻松的到达了其他接口设备可望而不可及的高带宽。PCIExpress接口根据总线接口对位宽的要求不同而有所差异，分为PCIExpress1X、2X、4X、8X、16X甚至32X。由此PCIExpress的接口长短也不同。1X最小，往上侧越大。同时PCIExpress不同接口还可以向下兼容其他PCIExpress小接口的的产品。即PCIExpress4X的设备可以插在PCIExpress8X或16X上进行工作。另外PCIExpress16X图形接口将包括它的两条通道，一条可由显卡单独到北桥，而另一条则可由北桥单独到显卡，每条单独的通道均将拥有4GB/s的数据带宽可充分避免因带宽所带来的性能瓶颈问题。,PCI-E性能,性能：PCIExpress总线只需要从芯片组中引出很少的引脚，所以使得主板布线难度大大降低（其引线数目比现在的PCI总线减少大约75）但是却具有比现在的PCI高的多的带宽和传输速度，另外在配置的灵活性方面PCIExpress也优于PCI。它