計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)第22章計(jì)算機(jī)端口課件

第22章計(jì)算機(jī)端口22－1并行口1選通(STROBE低電平)10確認(rèn)(ACKNLG低電平)2數(shù)據(jù)位0(DATAO)11忙(BUSY)3數(shù)據(jù)位1(DATA1)12卻紙(PE)4數(shù)據(jù)位2(DATA2)13選擇(SLCT)第22章計(jì)算機(jī)端口5數(shù)據(jù)位3(DATA3)14自動(dòng)換行(AUTOFEED低電平)6數(shù)據(jù)位4(DATA4)15錯(cuò)誤(ERROR低電平)7數(shù)據(jù)位5(DATA5)16初始化(INIT低電平)8數(shù)據(jù)位6(DATA6)17選擇輸入(SLCTIN低電平)9數(shù)據(jù)位7(DATA7)18-25地線路(GND)第22章計(jì)算機(jī)端口并行口與串行口的區(qū)別是交換信息的方式不同，并行口能同時(shí)通過(guò)8條數(shù)據(jù)線傳輸信息，一次傳輸一個(gè)字節(jié)；而串行口只能用1條線傳輸一位數(shù)據(jù)，每次傳輸一個(gè)字節(jié)的一位。并行口由于同時(shí)傳輸更多的信息，速度明顯高于串行口，但串行口可以用于比并行口更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。第22章計(jì)算機(jī)端口9針串行口的針腳功能：1載波檢測(cè)(DCD)6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DSR)2接受數(shù)據(jù)(RXD)7請(qǐng)求發(fā)送(RTS)3發(fā)出數(shù)據(jù)(TXD)8清除發(fā)送(CTS)4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(DTR)9振鈴指示(RI)5信號(hào)地線(SG)第22章計(jì)算機(jī)端口22.3通用串行總線（USB)隨著計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益普及和深入，其外設(shè)也越來(lái)越多，如打印機(jī)、掃描儀、游戲桿、MIC、modem等。因計(jì)算機(jī)本身只提供高性能的運(yùn)算處理等方面的基本能力，當(dāng)我們將一臺(tái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于某個(gè)具體實(shí)際需要時(shí)，往往需要對(duì)他的基本功能進(jìn)行擴(kuò)展。而在對(duì)計(jì)算機(jī)功能擴(kuò)展時(shí)，原則上每個(gè)外設(shè)都必須插在一個(gè)接口上。當(dāng)外設(shè)多了以后，會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。

首先，外設(shè)增多，計(jì)算機(jī)接口也必須增多，但計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口總是有限的，雖然可以通過(guò)增加功能接口插卡來(lái)擴(kuò)展接口，但可增插卡的數(shù)量受計(jì)算機(jī)插槽個(gè)數(shù)的限制，并且擴(kuò)展接口卡存在以下問(wèn)題：

第22章計(jì)算機(jī)端口(1)接口卡的插拔過(guò)程必須關(guān)機(jī)，并且需打開(kāi)機(jī)箱進(jìn)行安裝和拆卸；

(2)接口插卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝、調(diào)試直至正常運(yùn)行的過(guò)程仍需要各種技術(shù)的支持，其安裝和配置過(guò)程仍需人工干預(yù)。當(dāng)擴(kuò)展插卡較多時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)一塊或多塊插卡因無(wú)法合理配置而不能正常工作的情況，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；

(3)接口插卡質(zhì)量高低、兼容性和標(biāo)準(zhǔn)性的程度以及驅(qū)動(dòng)軟件的可靠性將直接影響計(jì)算機(jī)的壽命和系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性；

(4)筆記本電腦之類的小體積PC很難用接口插卡進(jìn)行功能擴(kuò)展；

(5)PC插槽中的各種接口卡受到內(nèi)部的射頻輻射干擾，使其性能受到很大影響，除非接口卡是全數(shù)字化的。所以擴(kuò)展接口卡終究不是解決問(wèn)題的根本方法。

第22章計(jì)算機(jī)端口USB與傳統(tǒng)的外圍接口相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)使用方便在USB系統(tǒng)中，所有的USB設(shè)備可以隨時(shí)接入和拔離系統(tǒng)，USB主機(jī)能夠動(dòng)態(tài)識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)，并自動(dòng)給接入的設(shè)備分配地址和配置參數(shù)。這樣，安裝USB設(shè)備時(shí)，不必打開(kāi)機(jī)箱，甚至在計(jì)算機(jī)工作時(shí)也無(wú)需關(guān)機(jī)和重新啟動(dòng)即可加、減已安裝過(guò)的設(shè)備，也不必用手動(dòng)跳線或撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置新的外設(shè)。USB的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件可以自動(dòng)啟動(dòng)，USB設(shè)備單獨(dú)使用自己的保留中斷，也不涉及IRQ沖突問(wèn)題，不會(huì)同其他設(shè)備爭(zhēng)用PC有限的資源，省去了硬件配置的煩惱，為用戶帶來(lái)了極大的方便。

第22章計(jì)算機(jī)端口(2)速度快快速性能是USB技術(shù)的突出特點(diǎn)，USBVer1.1標(biāo)準(zhǔn)有全速12Mb/s和低速1.5Mb/s兩種模式，主模式為全速，他比串口快了整整100倍，比并口快了十多倍。USBVer2.0提供高達(dá)480Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，可以在其上開(kāi)發(fā)功能更多的電子產(chǎn)品，包括高分辨率的視頻攝像機(jī)、下一代的掃描儀和打印機(jī)，并且，在USB2.0上多個(gè)高速外設(shè)可同時(shí)運(yùn)行。

(3)易于擴(kuò)展通過(guò)USBHUB擴(kuò)展，可連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)，且各種外設(shè)均采用統(tǒng)一USB接口標(biāo)準(zhǔn)的連接器，大大地簡(jiǎn)化了安裝過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)USB電纜長(zhǎng)度為3M（5M低速），通過(guò)HUB或中繼器可以使外設(shè)距離達(dá)到30M。

第22章計(jì)算機(jī)端口(4)獨(dú)立供電USB接口提供了內(nèi)置電源，他能向低壓設(shè)備提供5V電源，因此，新的設(shè)備就不需要專門的交流電源了，從而降低了這些設(shè)備的成本，并提高了性價(jià)比。

(5)使用靈活為適應(yīng)各種不同類型外圍設(shè)備的要求，USB提供了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸模式：控制(Control)傳輸、同步(Synchronization)傳輸、中斷(Interrupt)傳輸、批量(Bulk)傳輸。

第22章計(jì)算機(jī)端口電氣方面，USB通過(guò)一種4線電纜與主機(jī)或USBHUB相連接來(lái)傳輸信號(hào)和電源，如圖所示。在每個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)段中，通過(guò)兩根導(dǎo)線（D+和D-）傳送信號(hào)，VBUS通常是+5V電壓。第22章計(jì)算機(jī)端口在所有的USB信道之間動(dòng)態(tài)地分配帶寬是USB總線的特征之一。當(dāng)一臺(tái)USB外設(shè)在連接并配置以后，主機(jī)即會(huì)為該USB外設(shè)的信道分配帶寬；而當(dāng)他從USB系統(tǒng)中摘除或處于掛起狀態(tài)時(shí)，則他所占用的USB帶寬即會(huì)被釋放，并為其他的USB外設(shè)所分享。這種“分時(shí)復(fù)用”的帶寬分配機(jī)制大大提高了USB帶寬利用率。

第22章計(jì)算機(jī)端口作為一種先進(jìn)的總線方式，USB提供了基于主機(jī)的電源管理系統(tǒng)。USB系統(tǒng)會(huì)在一臺(tái)外設(shè)長(zhǎng)時(shí)間（一般在3.0ms以上）處于非使用狀態(tài)時(shí)自動(dòng)將該設(shè)備掛起，此時(shí)，USB總線通過(guò)USB線纜為該設(shè)備僅提供500μA以下的電流，并把該外設(shè)所占用的USB帶寬分配給其他的USB外設(shè)。USB的電源管理機(jī)制支持如遠(yuǎn)程喚醒這樣的高級(jí)特性。當(dāng)一臺(tái)外設(shè)處于掛起狀態(tài)時(shí)，必須先通過(guò)主機(jī)使該設(shè)備“喚醒”，然后才可以執(zhí)行USB操作。

第22章計(jì)算機(jī)端口SCSI接口SCSI的英文全稱為“SmallComputerSystemInterface”（小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標(biāo)準(zhǔn)接口，而SCSI并不是專門為硬盤設(shè)計(jì)的接口，是一種廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。SCSI接口具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，但較高的價(jià)格使得它很難如IDE硬盤般普及，因此SCSI硬盤主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器和高檔工作站中。第22章計(jì)算機(jī)端口SCSI接口從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)中占據(jù)主流的是Ultra160SCSI、Ultra320SCSI接口產(chǎn)品。第22章計(jì)算機(jī)端口在系統(tǒng)中應(yīng)用SCSI必須要有專門的SCSI控制器，也就是一塊SCSI控制卡，才能支持SCSI設(shè)備，這與IDE硬盤不同。在SCSI控制器上有一個(gè)相當(dāng)于CPU的芯片，它對(duì)SCSI設(shè)備進(jìn)行控制，能處理大部分的工作，減少了中央處理器的負(fù)擔(dān)（CPU占用率）。在同時(shí)期的硬盤中，SCSI硬盤的轉(zhuǎn)速、緩存容量、數(shù)據(jù)傳輸速率都要高于IDE硬盤，因此更多是應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。第22章計(jì)算機(jī)端口3、具有監(jiān)控接口性能和較高可靠傳輸速率的能力；4、用于單個(gè)設(shè)備的電纜長(zhǎng)度可達(dá)25米，用于2個(gè)或多個(gè)設(shè)備的電纜長(zhǎng)度可達(dá)12米；5、在1個(gè)通道上支持多達(dá)15個(gè)SCSI設(shè)備；Ultra320SCSI，也稱為Ultra4SCSILVD，是比較新型的SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)。Ultra320SCSI主要具有以下特點(diǎn)：第22章計(jì)算機(jī)端口1、雙倍速率數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率比Ultra160SCSI提高了一倍；2、分組化的SCSI，支持分組協(xié)議;3、快速仲裁和選擇，大大提高了總線的利用率;4、讀寫數(shù)據(jù)流，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)銷降到最低;5、流控制，提高總線利用率。第22章計(jì)算機(jī)端口SCSI與IDE接口的比較幾乎每一種PC機(jī)都支持IDE設(shè)備，典型的是連接在主板上。當(dāng)安裝一個(gè)SCSI設(shè)備時(shí)，如果你的系統(tǒng)本身沒(méi)有SCSI接口，首先要安裝一塊SCSI卡。如果你的系統(tǒng)支持既插既用，只須將SCSI卡插入一個(gè)擴(kuò)展槽即可。注意，SCSI設(shè)備是一種串接鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，并且需要在每個(gè)鏈的末端連接一個(gè)叫終結(jié)器的設(shè)備?，F(xiàn)代的SCSI設(shè)備一般自身帶有終結(jié)器，這樣在大多數(shù)情況下無(wú)須考慮終結(jié)器的問(wèn)題了。第22章計(jì)算機(jī)端口在人們的觀念中一直都認(rèn)為SCSI設(shè)備比IDE設(shè)備快，但這并不完全是事實(shí)。當(dāng)然有史以來(lái)，在同等時(shí)間內(nèi)SCSI的突發(fā)速率高于IDE接口，但突發(fā)速率只能顯示出接口能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有多快。而一個(gè)制約整體速度的重要因素是內(nèi)部傳輸速率--這在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器的讀寫頭及其移動(dòng)定位系統(tǒng)所能處理的數(shù)據(jù)速率。第22章計(jì)算機(jī)端口