關(guān)于計算機(jī)外圍設(shè)備的介紹以及發(fā)展過程

1、關(guān)于計算機(jī)外圍設(shè)備的介紹以及發(fā)展過程1 什么是計算機(jī)外圍設(shè)備：   除主機(jī)以外的輸入與輸出設(shè)備，外存貯器等統(tǒng)稱為計算機(jī)外圍設(shè)備。    輸入設(shè)備有許多種，如光電輸入機(jī)、鍵盤、磁盤驅(qū)動器、磁帶機(jī)等。最早使用的是紙帶輸入和卡片輸入機(jī)，都屬于光電輸入機(jī)，把程序和數(shù)據(jù)的代碼在紙帶和卡片上打成不規(guī)則的孔，利用光轉(zhuǎn)換成電的原理，變成電的脈沖代碼?？ㄆ斎氲姆椒ㄈ栽谑褂谩?0世紀(jì)末，使用最為普遍的輸入方法是鍵盤輸入，廣泛用在微型計算機(jī)和終端上。這種方法可將按鍵所代表的字符直接轉(zhuǎn)換成電脈沖代碼。    輸出設(shè)備種類也很多

2、，有屏幕顯示器、寬行和窄行打印機(jī)，各種繪圖儀等。這些設(shè)備可根據(jù)計算機(jī)工作的需要以多種顏色、多種速度輸出結(jié)果。    外存貯器主要有磁盤存貯器和磁帶存貯器，用來長期存放各種各樣的程序、數(shù)據(jù)和文件資料，不僅可以在本臺計算機(jī)上多次使用，還可以在其他同類型的計算機(jī)上使用，使程序和數(shù)據(jù)為許多用戶共享。外存貯器是計算機(jī)重要的一類外圍設(shè)備。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是80年代蓬勃發(fā)展起來的一個新技術(shù)領(lǐng)域，把多臺計算機(jī)聯(lián)在一起，使計算機(jī)的硬件資源和軟件資源為各用戶共同享用，并實現(xiàn)計算機(jī)間的通信。計算機(jī)通信所需的一些設(shè)備，也屬于外圍設(shè)備。2，外圍設(shè)備接口的發(fā)展：- 計 算 機(jī) 總 線 是 計 算

3、機(jī) 與 外 部 設(shè) 備 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 交 換 的 通 道。 根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 交 換 和 傳 輸 時 數(shù) 據(jù) 的 組 織 形 式， 可 將 總 線 分 為 串 行 總 線 和 并 行 總 線。 -USB（Universal Serial Bus）、RS 232、IEEE 1394 都 是 串 行 總 線， 常 見 的 并 行 總 線 有STD 總 線、ISA 總 線、PCI 總 線 等。STD 總 線 數(shù) 據(jù) 線 寬 度 為8 位， 稱 為8 位 總 線，ISA 總 線 為16 位 總 線，PCI 總 線 為32 位 總 線。 -1 ISA 總 線 外 設(shè) 控 制 接 口 技 術(shù) -ISA 總

4、 線 在PC 系 列 微 機(jī) 中 已 有20 多 年 的 歷 史， 其 總 線 組 成、 時 序 關(guān) 系 早 已 為 廣 大 計 算 機(jī) 工 作 者 所 掌 握。 由 于ISA 總 線 地 址/ 數(shù) 據(jù)/ 控 制 信 號 都 是 分 開 獨 立 的 物 理 信 號， 且 工 作 頻 率 較 慢， 利 用 常 規(guī) 門 電 路 即 可 搭 建 出 相 應(yīng) 的 譯 碼 邏 輯 電 路， 數(shù) 據(jù) 寄 存、 鎖 存 緩 沖 電 路 也 有 成 熟 的 方 法。 因 而，ISA 總 線 外 設(shè) 控 制 接 口 技 術(shù) 廣 泛 應(yīng) 用 于 工 業(yè) 控 制、 數(shù) 據(jù) 存 儲、 各 種 標(biāo) 準(zhǔn) 外 設(shè) 和 常

5、用 外 設(shè)， 像 圖 像 處 理 卡、 電 源 維 護(hù) 卡、 加 密 卡、 防 毒 卡、 調(diào) 制 解 調(diào) 卡 等 都 有ISA 總 線 形 式 的 產(chǎn) 品。 據(jù) 估 計，ISA 總 線 接 口 卡 有 幾 千 種 之 多， 要 想 使ISA 總 線 產(chǎn) 品 徹 底 淘 汰， 仍 需 要 時 間。 -2 PCI 總 線 外 設(shè) 控 制 接 口 技 術(shù) -PCI 總 線 是32 位 總 線， 可 以 升 級 到64 位 寬 度， 地 址 長 度 可 變， 可 重 復(fù) 猝 發(fā) 讀 寫， 其 訪 問 延 遲 時 間 短。 總 線 的 工 作 頻 率 為33MHz， 傳 輸 率 為132Mbps， 其2

6、.1 版 規(guī) 范 升 級 到 了66MHz 的 頻 率 及264Mbps 的 傳 輸 率，64 位 總 線 可 達(dá)528Mbps。 -PCI 總 線 采 用 多 路 復(fù) 用 技 術(shù)， 簡 化 了 總 線 結(jié) 構(gòu)， 節(jié) 省 了 成 本。 它 能 夠 自 動 配 置 參 數(shù)， 為 此 而 專 門 設(shè) 計 有 配 置 空 間， 記 錄PCI 總 線 的 設(shè) 備 信 息， 使 之 支 持 即 插 即 用 功 能。 -PCI 總 線 與 處 理 器 無 關(guān)， 它 的 占 用 權(quán)、 仲 裁 權(quán) 不 是 由CPU 管 理， 而 是 由 專 門 的PCI 芯 片 組 完 成。 同 時，PCI 總 線 具 有

7、存 儲 器 管 理 功 能， 任 何CPU 要 訪 問 共 享 存 儲 器 都 必 須 經(jīng) 過PCI 總 線 的 允 許。 另 外，PCI 總 線 支 持 多 處 理 器 功 能， 利 用 它 構(gòu) 建 多 處 理 器 系 統(tǒng) 十 分 方 便。 -PCI 總 線 支 持5V 和3.3V 工 作 電 壓， 將 來 可 達(dá) 到2.7V。 - 鑒 于PCI 總 線 具 有 以 上 這 些 優(yōu) 點， 我 們 對PCI 總 線 協(xié) 議 規(guī) 范 和 接 口 技 術(shù) 進(jìn) 行 了 深 入 的 研 究， 并 將PCI 協(xié) 議 及 接 口 技 術(shù) 匯 編 成 冊（PCI 總 線 與 多 媒 體 計 算 機(jī)， 電 子

8、 工 業(yè) 出 版 社 出 版）， 同 時， 我 們 已 開 發(fā) 成 功 具 有 自 主 知 識 產(chǎn) 權(quán) 的PCI 總 線 接 口 芯 片。 - 目 前， 我 們 對PCI 總 線 接 口 技 術(shù) 的 研 究 存 在 著 三 大 難 點： -(1) PCI 總 線 規(guī) 范 所 支 持 的 配 置 空 間 組 織、 設(shè) 備 類 碼 要 向 國 際PCI 小 組 申 請， 并 由 其 批 準(zhǔn)。 -(2) PCI 總 線 接 口 元 件 和 常 規(guī) 門 電 路 目 前 國 內(nèi) 還 不 能 解 決。 自 己 搭 建 電 路 解 決 不 了 問 題， 而 采 用ASIC 芯 片， 必 須 掌 握EDA 工

9、 具 和ASIC 大 規(guī) 模 集 成 電 路 設(shè) 計 方 法， 其 中， 我 們 已 掌 握 了 大 規(guī) 模 集 成 電 路 設(shè) 計 方 法。 -(3) Windows 95/98/NT 系 統(tǒng) 代 碼 不 透 明， 要 編 寫 設(shè) 備 驅(qū) 動 程 序 存 在 困 難。 - 因 此，PCI 總 線 原 理、EDA 工 具、 操 作 系 統(tǒng) 中 設(shè) 備 驅(qū) 動 程 序 是 目 前 我 們 開 發(fā)PCI 接 口 技 術(shù) 的 三 個 關(guān) 鍵 部 分。 - 另 有 一 點 必 須 說 明， 國 外 有S5933、PLX9050、9080 專 門 的PCI 總 線 接 口 芯 片， 雖 然 采 用 這

10、些 芯 片 可 免 除 讀PCI 總 線 協(xié) 議 之 苦， 但 存 在 的 問 題 是， 如 果 我 們 依 賴 它， 就 可 能 永 遠(yuǎn) 與PCI 總 線 接 不 上 口。 另 外， 如 果 將 用 戶 功 能 和 接 口 功 能 分 成 兩 片， 則 成 本 降 不 下 來， 而 僅 作 為 外 設(shè) 產(chǎn) 品 來 開 發(fā)， 也 進(jìn) 入 不 了 市 場。 - 目 前， 我 國 在PCI 總 線 研 究 中 存 在 的 問 題 是： -(1) PCI 總 線 協(xié) 議 的 基 礎(chǔ) 研 究 還 比 較 薄 弱。 政 府 有 關(guān) 部 門 和 標(biāo) 準(zhǔn) 制 訂 管 理 部 門 沒 有 組 織 力 量 研

11、究 這 個 課 題， 而 僅 有 一 些 青 年 學(xué) 者， 憑 著 熱 情， 在 孤 立 無 援 地 做 工 作。 如 果 沒 有 條 件 保 證， 很 難 深 入 持 久 地 做 好 工 作。 -(2) PCI 總 線 微 機(jī) 組 成 原 理（ 包 括 單CPU 機(jī) 和 多CPU 機(jī)） 方 面 的 研 究 較 薄 弱， 目 前 基 本 上 是 空 白。 - 我 國 在PCI 總 線 外 設(shè) 控 制 接 口 技 術(shù) 的 落 后 局 面 必 須 得 到 扭 轉(zhuǎn)， 我 們 要 看 到PCI 總 線 的 重 要 性， 其 相 關(guān) 的 工 作 要 組 織 人 去 做。 -3 USB 通 用 串 行 總

12、 線 外 設(shè) 控 制 接 口 技 術(shù) - 多 媒 體 技 術(shù) 的 發(fā) 展 對 外 設(shè) 與 主 機(jī) 之 間 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 有 了 更 高 的 需 求， 因 此，USB 總 線 技 術(shù) 應(yīng) 運 而 生。 -USB 接 口 的 主 要 特 點 是： - 不 用 打 開 機(jī) 箱 即 可 方 便 地 實 現(xiàn)PC 主 機(jī) 與 各 種 外 設(shè) 之 間 的 快 速 連 接 USB 連 接 器 是Intel、Microsoft、NEC、Compaq 等 公 司 為 簡 化PC 與 外 設(shè) 之 間 的 互 連 而 共 同 研 究 開 發(fā) 的 一 種 免 費 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 連 接 器， 它 支 持 各

13、種PC 與 外 設(shè) 之 間 的 連 接， 還 可 實 現(xiàn) 數(shù) 字 多 媒 體 集 成。 - 可 熱 插 拔， 即 插 即 用 USB 連 接 器 將 各 種 各 樣 的 外 設(shè)I/O 端 口 合 而 為 一， 使 之 可 熱 插 拔， 具 有 自 動 配 置 能 力， 且 帶 寬 更 大， 增 加 外 設(shè) 時 無 需 在PC 內(nèi) 添 加 接 口 卡， 多 個USB 集 線 器 可 相 互 傳 送 數(shù) 據(jù)， 使PC 可 以 用 全 新 的 方 式 控 制 外 設(shè)。USB 可 以 自 動 檢 測 和 安 裝 外 設(shè)， 實 現(xiàn) 真 正 的 即 插 即 用。 - 隨 著 時 間 的 推 移，USB 將

14、 成 為PC 的 標(biāo) 準(zhǔn) 配 置。 基 于USB 的 外 設(shè) 將 逐 漸 增 多， 非 獨 立 性I/O 連 接 的 外 設(shè) 將 逐 漸 減 少， 即 主 機(jī) 控 制 式 外 設(shè) 減 少， 智 能 控 制 式 外 設(shè) 增 多。 -USB 總 線 標(biāo) 準(zhǔn) 由1.1 版 升 級 到2.0 版 后， 傳 輸 率 由12Mbps 增 加 到 了240Mbps， 更 換 介 質(zhì) 后， 連 接 距 離 由 原 來 的5 米 增 加 到 近 百 米。USB 總 線 結(jié) 構(gòu) 簡 單， 信 號 定 義 僅 由2 條 電 源 線、2 條 信 號 線 組 成。 -4 IEEE 1394 總 線 - 隨 著 多 媒

15、體 技 術(shù) 的 發(fā) 展， 實 時 多 媒 體 數(shù) 據(jù) 的 傳 輸 成 為 家 電 廠 商 與 計 算 機(jī) 廠 商 所 共 同 關(guān) 心 的 問 題。 - 多 媒 體 數(shù) 據(jù) 傳 輸 的 實 時 性 要 求 有 更 高 速 率 的 總 線。 - 對 連 接 方 便 性 的 要 求。 家 用 電 器 的 連 接 要 方 便， 家 電 與 計 算 機(jī) 之 間 的 接 口 要 簡 單 方 便。 - 對 通 用 性 的 要 求。 這 種 接 口 不 能 局 限 于 某 個 特 定 環(huán) 境、 特 定 設(shè) 備， 其 適 用 面 要 廣。 設(shè) 想 中 的IEEE 1394 總 線 應(yīng) 能 連 接 打 印 機(jī)、

16、磁 盤 驅(qū) 動 器、DVD 驅(qū) 動 器、 電 視 機(jī) 頂 盒 等 家 用 多 媒 體 設(shè) 備 和 信 息 家 電 產(chǎn) 品。 -IEEE 1394 總 線 正 是 基 于 以 上 背 景 而 產(chǎn) 生 出 來 的。 -IEEE 1394 總 線 是 串 行 總 線， 與USB 總 線 的 比 較 如 下 表 所 示。 - IEEE 1394 適 用 于 多 媒 體 應(yīng) 用 中 的 實 時 數(shù) 據(jù) 傳 輸， 其 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 將 來 可 望 達(dá) 到800Mbps、1.6Gbps 或3.2Gbps； 當(dāng) 實 時 連 接 或 斷 開 時， 數(shù) 據(jù) 不 會 丟 失 或 中 斷； 支 持 即 插 即

17、用 自 動 配 置； 具 有 不 同 設(shè) 備 的 通 用 連 接 方 式。 -IEEE 1394 既 是 新 一 代 接 口， 又 是 新 一 代 總 線； 既 是 計 算 機(jī) 外 設(shè) 的 接 口 標(biāo) 準(zhǔn)， 又 是 家 電 接 口 標(biāo) 準(zhǔn)； 作 為 用 戶 友 好 的 多 媒 體 連 接 方 式， 它 可 以 廣 泛 用 于 家 庭、 移 動 環(huán) 境 及 辦 公 室。 -IEEE 1394 總 線（ 接 口） 在 家 電 中 誕 生， 在DSS 等 數(shù) 字 娛 樂 軟 件、ADSL、 數(shù) 字 通 信 技 術(shù)、 音 頻 視 頻 設(shè) 備 的 數(shù) 字 化 中 發(fā) 展 起 來。 它 以 計 算 機(jī) 為

18、 中 心， 集 計 算、 娛 樂、 通 信 及 各 種 多 媒 體 應(yīng) 用 為 一 體， 將 計 算 機(jī) 產(chǎn) 業(yè) 和 家 電 產(chǎn) 業(yè) 聯(lián) 系 起 來， 從 而 開 創(chuàng) 了 信 息 技 術(shù) 應(yīng) 用 的 新 領(lǐng) 域。 從 外 設(shè) 接 口 研 究 這 個 角 度 考 慮， 我 們 對IEEE 1394 總 線 應(yīng) 給 予 充 分 重 視， 相 關(guān) 廠 家 應(yīng) 加 大 對 這 一 方 向 研 究 的 支 持 力 度。 外 設(shè) 產(chǎn) 品 發(fā) 展 趨 勢- 目 前， 外 設(shè) 產(chǎn) 品 主 要 向 以 下 幾 個 方 向 發(fā) 展： - 智 能 化 指 不 完 全 依 靠 主 機(jī) 指 令， 自 身 具 有 一 定

19、 自 主 控 制 功 能 的 外 設(shè) 產(chǎn) 品。 外 設(shè) 產(chǎn) 品 的 智 能 控 制 方 法 是 指 具 有CPU 能 力， 具 有 自 備ROM、RAM， 能 自 動 識 別、 自 動 注 冊 的 外 設(shè) 控 制 方 法。 - 多 功 能 化 一 套 外 設(shè) 具 有 多 種 功 能 是 未 來 外 設(shè) 的 發(fā) 展 方 向。 例 如， 集 掃 描 儀、 打 印 機(jī)、 傳 真 機(jī)、 復(fù) 印 機(jī) 等 多 種 功 能 為 一 體 的 外 設(shè)， 不 僅 使 用 戶 減 少 了 設(shè) 備 投 資， 在 軍 事 裝 備 上 也 十 分 有 意 義。 - 微 型 化 外 設(shè) 產(chǎn) 品 越 來 越 小 型 化、 微

20、 型 化， 適 用 于 野 外 作 業(yè)、 外 出 旅 行 和 軍 事 應(yīng) 用。 國 內(nèi) 有 專 門 從 事 外 設(shè) 產(chǎn) 品 微 型 化 開 發(fā) 設(shè) 計 的 公 司。 目 前， 微 型 外 設(shè) 比 較 少 見， 市 場 占 有 量 也 較 少， 但 是， 微 型 外 設(shè) 產(chǎn) 品 將 來 一 定 能 在 外 設(shè) 系 列 產(chǎn) 品 中 占 有 一 席 之 地。 - 遙 控 化 對 鍵 盤、 鼠 標(biāo)、 打 印 機(jī) 目 前 都 有 關(guān) 于 紅 外 遙 控 產(chǎn) 品 的 報 道。 外 設(shè) 與 主 機(jī) 之 間 實 現(xiàn)“ 無 線” 連 接， 利 用 紅 外 光 而 不 是 利 用 電 磁 波。 紅 外 遙 控 技 術(shù) 的 日 趨 成 熟 及 它 在 外 設(shè) 產(chǎn) 品 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用， 使 外 設(shè) 遙 控 產(chǎn) 品 成 為 外 設(shè) 產(chǎn) 品 系 列 中 的 一 朵 奇