計算機(jī)組成原理-輸入輸出系統(tǒng)(3)培訓(xùn)課件

110.5總線結(jié)構(gòu)2總線結(jié)構(gòu)1計算機(jī)系統(tǒng)大多采用模塊結(jié)構(gòu),一個模塊就是具有專門功能的插件板,或叫做部件、插件、插卡。例如,主機(jī)板、存儲器卡(內(nèi)存條)、I/O接口板等。隨著集成電路集成度的提高,一塊板上可安裝多個模塊。各模塊之間傳送信息的公共通路稱為總線。為便于不同廠家生產(chǎn)的模塊能靈活構(gòu)成系統(tǒng),形成了總線標(biāo)準(zhǔn)?？偩€標(biāo)準(zhǔn)一般情況下有兩類:正式公布的標(biāo)準(zhǔn)，實際存在的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。正式公布的標(biāo)準(zhǔn)由IEEE(電氣電子工程師學(xué)會)或CCITT(國際電報電話咨詢委員會)等國際組織正式確定和承認(rèn),并有嚴(yán)格的定義。實際的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)首先由某一廠家提出，而又得到其他廠家廣泛使用，這種標(biāo)準(zhǔn)可能還沒有經(jīng)過正式、嚴(yán)格的定義，也有可能經(jīng)過一段時間后提交給有關(guān)組織討論而被確定為正式標(biāo)準(zhǔn)。3總線結(jié)構(gòu)2在標(biāo)準(zhǔn)中對插件引線的幾何尺寸、引線數(shù)、各引線的定義、時序及電氣參數(shù)等都作出明確規(guī)定，這對子系統(tǒng)的設(shè)計和功能的擴(kuò)充都帶來了方便。兩類總線：系統(tǒng)總線：連接計算機(jī)內(nèi)部各模塊的總線,如連接CPU、存儲器和I/O接口的總線。常用的有ISA總線、EISA總線、VME總線、STD總線和PCI總線等。外部總線（外設(shè)接口）：為系統(tǒng)之間或系統(tǒng)與外部設(shè)備之間連接的總線，常用的有EIA-RS232C串行總線、IEEE－488并行總線、USB通用串行總線、IEEE1394串行總線、IDE和SCSI外設(shè)接口等。410.5.1總線類型總線的組織方法很多，基本上可分成單總線和多總線。1．單總線所有模塊都連接到單一總線上，如下圖所示。總線有地址線、數(shù)據(jù)線、控制線和電源/地線。單總線具有結(jié)構(gòu)簡單便于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。但由于所有數(shù)據(jù)的傳送都通過這一共享的總線，因此在此處可能成為計算機(jī)的瓶頸。另外也不允許兩個以上模塊在同一時刻交換信息，這對提高系統(tǒng)效率和充分利用子系統(tǒng)都是不利的。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率，并解決I/O設(shè)備和CPU、主存之間傳送速率的差異，而采用多總線。5總線類型2.多總線將速度較低速的I/O設(shè)備從總線上分出去，而形成系統(tǒng)總線與I/O總線分開的雙總線結(jié)構(gòu)。根據(jù)同一思想，可以組成三總線結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)總線和擴(kuò)展總線之間增加一條高速總線，將圖形、視頻和網(wǎng)絡(luò)等連到高速總線上,而慢速I/O設(shè)備仍連到擴(kuò)展總線。增加了一個稱為橋的電路。610.5.2總線組成由于多個模塊(或部件)連接到一條共用總線上,必須對每個發(fā)送的信息規(guī)定其信息類型和接收信息的部件，協(xié)調(diào)信息的傳送；必須經(jīng)過選擇判優(yōu)，避免多個部件同時發(fā)送信息的矛盾。還需要對信息的傳送定時，防止信息的丟失。這就需要設(shè)置總線控制線路。總線控制線路包括總線判優(yōu)或仲裁邏輯、驅(qū)動器和中斷邏輯等。71.總線判優(yōu)控制由于存在多個設(shè)備或部件同時申請對總線的使用權(quán)，為保證在同一時間內(nèi)只能有一個申請者使用總線。需要設(shè)置總線判優(yōu)控制機(jī)構(gòu)。主控器(主設(shè)備):

可以控制總線并啟動數(shù)據(jù)傳送的任何設(shè)備。受控器(從設(shè)備):能夠響應(yīng)總線主控器發(fā)出的總線命令的任何設(shè)備。通常CPU為主設(shè)備，存儲器為從設(shè)備，I/O設(shè)備可以為主設(shè)備也可以為從設(shè)備。總線判優(yōu)控制按其仲裁控制機(jī)構(gòu)的設(shè)置可分為：集中式控制和分布式控制兩種。總線控制邏輯基本上集中于一個設(shè)備(如CPU)時，稱為集中式控制；而總線控制邏輯分散在連接總線的各個部件或設(shè)備中時，稱為分布式控制。8總線判優(yōu)控制常用的優(yōu)先權(quán)仲裁方式為串行鏈接方式(如右圖)，其基本原理與中斷判優(yōu)相似。總線控制器使用三根控制線與所有部件相連，它們是“總線請求”、“總線可用”、“總線忙”。與總線相連的所有部件經(jīng)公共的“總線請求”線發(fā)出申請。只有在“總線可用”信號未建立時，“總線請求”才能被總線控制器響應(yīng)，并送出“總線可用”回答信號，它串行地通過每個部件。如果某個部件接收到“總線可用”信號，但沒有“總線請求”，則將該信號傳給下一個部件，否則，停止傳送。該部件建立“總線忙”信號。去除“總線請求”之后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送?！翱偩€忙”信號維持“總線可用”信號?！翱偩€忙”在數(shù)據(jù)傳送完后撤消，“總線可用”信號也隨之去除。可以看出，其優(yōu)先次序是由“總線可用”線所接部件的位置決定的，離總線控制器越近的部件其優(yōu)先權(quán)越高。92.總線通信1.同步通信和異步通信信息在總線上的傳送方式可分為同步和異步兩種方式：(1)同步通信。在同步方式下,通信雙方由統(tǒng)一的時鐘控制數(shù)據(jù)的傳送,時鐘通常是由CPU發(fā)出的,并送到總線上的所有部件。經(jīng)過一段固定時間,本次總線傳送周期結(jié)束,開始下一個新的總線傳送周期。(2)異步通信。利用數(shù)據(jù)發(fā)送部件和接收部件之間的相互“握手”信號來實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳送的方式稱作異步通信方式。在異步通信方式下,發(fā)送部件將數(shù)據(jù)放到總線上后,經(jīng)過一定的時間延遲后,在控制線上發(fā)出“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”信號。而接收部件則應(yīng)發(fā)“數(shù)據(jù)接收”信號來響應(yīng),送此信號到發(fā)送部件,并接收數(shù)據(jù)。發(fā)送部件收到這個響應(yīng)信號后,去除原數(shù)據(jù),至此結(jié)束本次傳送。異步通信方式便于實現(xiàn)不同速度部件之間的數(shù)據(jù)傳送。102.并行通信與串行通信并行通信：數(shù)據(jù)的各位同時進(jìn)行傳輸。有8位、16位、32位、64位等。并行傳輸?shù)木嚯x短，一般限制在一個機(jī)柜內(nèi)使用。串行通信：數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡單，適合于遠(yuǎn)距離通信。3.串行異步通信在發(fā)送每一個字符時都要在數(shù)據(jù)位的前面加上1位起始位，在數(shù)據(jù)位后面要有1位、1.5位或2位的停止位。在數(shù)據(jù)位和停止位之間可以有一位奇偶校驗位，數(shù)據(jù)位可以是5~8位。起始位位0（又稱空號），停止位位1（又稱傳號），字符之間允許有不定長的空閑位（傳號）。下圖的串行異步通信采用7位數(shù)據(jù)、1位奇偶校驗位、1位起始位和1為停止位，共10位組成一個串行傳送的字符格式，稱為8b/10b編碼。

1…101/01/01/01/01/01/01/01/0111…101/01/0空閑位|b0b1b2b3b4b5b6|停止位空閑位|……起始位奇偶校驗位起始位|------------------------第n個字符-------------||-第n個字符--113.出錯處理和總線驅(qū)動3.出錯處理:數(shù)據(jù)傳送過程可能產(chǎn)生錯誤，有些接收部件有自動糾錯能力，可以自動糾正錯誤；而有些部件無自動糾錯能力但能發(fā)現(xiàn)錯誤，可發(fā)出“數(shù)據(jù)出錯”信號，通常向CPU發(fā)出中斷請求信號，CPU響應(yīng)中斷后，轉(zhuǎn)入出錯處理程序。4.總線驅(qū)動:總線上可連接多個部件，具有擴(kuò)充靈活的優(yōu)點(diǎn)，但總線的驅(qū)動能力總是有限制的，因此在擴(kuò)充時要加以注意。通常一個模塊或一個部件限制在1~2個負(fù)載以內(nèi)。

在總線的傳輸線上至少連接兩個源部件，而對集成電路來講，不是任意兩個集成電路的輸出端可以短接在一起的，使用不當(dāng)，會損壞器件。在計算機(jī)系統(tǒng)中通常采用三態(tài)輸出電路或集極開路輸出電路來驅(qū)動總線。后者速度較低，通常使用在I/O總線上。1210.5.3微機(jī)總線PC/XT總線是8位總線標(biāo)準(zhǔn)。PC/AT總線(ISA總線)提高到16位，增加了C、D插座。VL總線也叫VESA總線。PC機(jī)總線的發(fā)展圖片131.ISA總線ISA:工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(IndustryStandardArchitecture)，是IBM公司為其生產(chǎn)的PC系列微機(jī)制定的總線標(biāo)準(zhǔn)。

ISA-8總線(即XT總線)用于CPU為8088的IBMPC/XT微機(jī)系統(tǒng)?？偩€信號連接到一個62針插座，分成A、B兩排，每排31針,其中數(shù)據(jù)線8根，地址線20根；可接收6路中斷請求，3路DMA請求；此外還包括時鐘、電源線和地線。

80年代中期ISA總線擴(kuò)充到16位(即AT總線)，適用于CPU為80286的IBMPC/AT系統(tǒng)?？偩€信號連接到2個插座，一個是與XT總線兼容的62針插座，引線仍標(biāo)以A1~A3l、B1~B3l。另一個為擴(kuò)充的32針插座，引線標(biāo)以C1~C18、D1~D18。總線信號包括數(shù)據(jù)線16根，地址線24根，支持16級中斷和7個DMA通道。8位數(shù)據(jù)線的I/O接口卡可以在ISA-16的62針插座上運(yùn)行。ISA總線的最大傳輸率為5MB/s。142.MCA總線

隨著80386、80486的問世，ISA的弱點(diǎn)顯露出來，如24位地址線、16位數(shù)據(jù)線與32位CPU不匹配，傳輸速率低，不支持自動配置，不支持總線主控技術(shù)，缺乏對多處理器的支持等。MCA：微通道結(jié)構(gòu)（MicroChannelArchitecture）總線。

MCA總線的特點(diǎn)是：將數(shù)據(jù)線和地址線都擴(kuò)展到32位,成為標(biāo)準(zhǔn)的32位擴(kuò)展總線系統(tǒng)，同時系統(tǒng)的尋址范圍增加到4GB。它的傳輸速率為40MB/s，且具有多總線功能；有總線仲裁機(jī)構(gòu)，可支持多任務(wù)處理；支持多處理器，具有并行處理能力；具有可編程任選機(jī)制，可自動進(jìn)行系統(tǒng)配置和安裝。

MCA總線也有令人不滿意的地方。首先它與已被廣泛使用的ISA總線不兼容，失去了一大批PC機(jī)市場。其次MCA技術(shù)不開放，從而影響了MCA總線的推廣。它只在IBMPS/2機(jī)中被使用，在其他微機(jī)上很少被使用。153.EISA總線1989年，Compaq、HP、AST、Epson、NEC等九家計算機(jī)公司聯(lián)合推出了一個32位總線標(biāo)準(zhǔn)--EISA(ExtendedISA)即擴(kuò)展ISA總線。EISA保持了與ISA的完全兼容。由于EISA的公開性，因此適合于EISA總線的插卡(如LAN，SCSI，圖形卡等)相繼問世，使EISA在應(yīng)用領(lǐng)域得到充分發(fā)展。由于EISA是從ISA發(fā)展起來的，而且又與ISA兼容，并在許多方面參考了MCA的設(shè)計，受到PC機(jī)眾多廠家及用戶的歡迎，成為一種與MCA相抗衡的總線標(biāo)準(zhǔn)。16EISA總線EISA總線支持CPU、DMA設(shè)備和總線主設(shè)備對存儲器的32位地址尋址，16位或32位數(shù)據(jù)傳送寬度?？偩€時鐘仍保持為8MHz。32位的DMA采用成組傳送(Burst)方式時，傳輸率可達(dá)33MB/s。

Burst(猝發(fā)、突發(fā))方式指的是當(dāng)數(shù)據(jù)傳送開始后以一定周期連續(xù)重復(fù)傳送一組數(shù)據(jù)的工作方式，其所能達(dá)到的最高傳輸速率，稱為傳輸率。EISA總線雖有很多改進(jìn)，但比較復(fù)雜，而且隨著人們對視頻顯示要求的不斷提高，使得總線的傳輸率不能滿足要求，于是出現(xiàn)了局部總線。174.VESA（VL）總線VESA:(VideoElectronicsStandardsAssociation)總線是“視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會”于1991年推出的32位局部總線，把對數(shù)據(jù)傳輸率要求高的顯示卡，網(wǎng)絡(luò)卡等通過局部總線控制器與CPU總線相連，局部總線時鐘與CPU時鐘同步。但由于總線擴(kuò)展插槽的電氣性能限制了最高工作頻率,一般選定為33MHz，所以數(shù)據(jù)傳輸率最大為132MB/s。低速的I/O設(shè)備，如打印機(jī)，CD-ROM，F(xiàn)AX/Modem等,仍通過ISA總線控制器，以8MHz/16MHz的速率運(yùn)行。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)是VESA和ISA兩種總線的結(jié)合,在主板上同時有兩種擴(kuò)展插槽。18VESA（VL）總線VESA總線沒有制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因此各廠家產(chǎn)品的兼容性較差。另外VESA總線主要是針對80486設(shè)計的，最適合使用于80486系統(tǒng)中。1992年5月，視頻電子標(biāo)準(zhǔn)委員會VESA制定了VL總線(VESALocal總線)規(guī)范。VL總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，其操作頻率最高可達(dá)60MHz。VL總線的優(yōu)點(diǎn)是：協(xié)議簡單，傳輸速率高，能夠支持多種硬件，如圖形加速器、網(wǎng)絡(luò)適配器及多媒體控制卡的工作。但是，它的規(guī)范性、兼容性和擴(kuò)展性均較差。195.PCI總線PCI:外圍部件互連(peripheralcomponentinterconnect，簡稱PCI)總線也是局部總線。隨著Pentium芯片的推出，Intel公司分別于1992年6月和1995年6月頒布了PCIV1.0和V2.1規(guī)范，目前已得到廣泛應(yīng)用。PCI是一種同步且獨(dú)立于處理器的32位(V2.1支持64位)局部總線，它除了適用于Intel公司的芯片外，還適用于其他型號(如DEC公司的Alpha)的微處理器芯片。并能實現(xiàn)即插即用(P&P)，即在加電時，BIOS可自動檢測機(jī)器配置，而給各個外圍設(shè)備分配中斷請求號，存儲器的緩沖區(qū)等，從而避免了IRQ(中斷請求)，DMA(直接存儲器存取)和I/O通道之間的沖突。20PCI總線PCIV1.0支持33MHz工作頻率，最大傳輸率為132MB/s；V2.1支持的66MHz頻率時,其傳輸率為264MB/s或528MB/s。下圖為PCI在單處理器系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。“DRAM控制器/橋”模塊加到PCI總線上，其中橋的作用類似數(shù)據(jù)緩沖器，因此PCI總線的速度可以不同于處理器。21PCI總線在多處理器系統(tǒng)中,可以有1個或多個橋連接到系統(tǒng)總線上,而系統(tǒng)總線僅連接處理器/cache,主存儲器和橋。22PCI總線結(jié)構(gòu)PCI有l(wèi)00根引出線(現(xiàn)在為188根),其中50根是必備的,其余50根信號線是可選的。50根必備信號線分成以下5組：(1)系統(tǒng)信號線：Clock和Reset。(2)地址與數(shù)據(jù)線：包括32根地址和數(shù)據(jù)的復(fù)用線以及其他用來解釋數(shù)據(jù)與地址的信號線。(3)接口控制線：控制工作時序,并在主從設(shè)備之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。(4)仲裁線：與PCI其他信號線不同,這組線不是共享的,每個I/O設(shè)備都有一對仲裁線直接連到仲裁器上。(5)出錯報告線：報告奇偶校錯或其他錯誤。在50根可選的信號線上包括有32根擴(kuò)充用的地址和數(shù)據(jù)的復(fù)用線。23PCI-X和PCIe總線PCI-X：PCI-X是PCI的改進(jìn)版本。PCI-X2.0將頻率提升到266MHz(傳輸率2.1GB/s)和533MHz(傳輸率4.3GB/s)。PCI-X兼容PCI。PCIExpress（PCIe）：PCI總線屬于共享并行結(jié)構(gòu)，而PCIe采用點(diǎn)到點(diǎn)的串行連接技術(shù)，每個設(shè)備都有自己專用的連接，獨(dú)享帶寬，不必向共享總線請求帶寬。PCIe支持X1、X2、X4、X8、X16和X32個信道。PCIe單個信道單向的帶寬有250MB/s、500MB/s、1GB/s，則具有16個信道的PCIeX16帶寬分別可達(dá)4GB/s、8GB/s、16BG/s。24總線帶寬【例1】(1)某總線在一個總線周期中并行傳送4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為33MHz，則總線帶寬是多少?(2)如果一個總線周期中并行傳送64位數(shù)據(jù)，總線時鐘頻率升為66MHz，則總線帶寬是多少?[解](1)設(shè)總線帶寬用Dr表示，總線時鐘周期用T=1/f表示，一個總線周期傳送的數(shù)據(jù)量用D表示，根據(jù)定義可得

：Dr=D/T=D×1/T=D×f=4B×33×1000000/s=132MB/s(2)64位=8B，

Dr=D×f=8B×66×1000000/s=528MB/s返回2510.6外設(shè)接口26外設(shè)接口計算機(jī)的外部設(shè)備，如磁盤驅(qū)動器、CD-ROM、鼠標(biāo)器、鍵盤、顯示器等，都是獨(dú)立的物理設(shè)備。這些設(shè)備與主機(jī)相連時，必須按照規(guī)定的物理互連特性，電氣特性等進(jìn)行連接，這些特性的技術(shù)規(guī)范，稱為接口標(biāo)準(zhǔn)。下面介紹在微機(jī)中使用的外設(shè)接口2710.6.1ATA(IDE)和SATA接口1.ATA(IDE)的起源

ATA是從IBMPC/AT上使用的ATA接口發(fā)展而來的，也稱為IDE接口。

ATA-1于1994年正式發(fā)布，具有以下特點(diǎn)：(1)ATA是一個單純的硬盤驅(qū)動器接口，不支持其它的設(shè)備。(2)16位并行傳輸，采用40針連接器和電纜，數(shù)據(jù)線長度不超過0.46m，最多只能接2個硬盤。(3)最高突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率為8.33MB/s(PIO模式)，但受PC/AT的ISA總線性能限制，最大數(shù)據(jù)傳輸率為4MB/s。(4)受限于PC/AT操作系統(tǒng)的BIOS，每臺硬盤驅(qū)動器的最大容量為528MB。282.并行ATA的發(fā)展并行ATA的數(shù)據(jù)傳輸方式有PIO模式(ProgrammingInput/OutputModel)和DMA模式。

1996年發(fā)布了ATA-2(EIDE)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了如下改進(jìn)：(1)最多可連接4臺存儲設(shè)備，包括CD-ROM光驅(qū)，而不再局限于硬盤驅(qū)動器。(2)定義了最高突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)16.7MB/s。(3)磁盤驅(qū)動器的容量支持高達(dá)137.4GB。能夠配置CD-ROM驅(qū)動器的ATA稱為ATAPI(ATAPacketInterface)。1997年發(fā)布了ATA-3標(biāo)準(zhǔn)，性能規(guī)格與ATA-2完全相同，在軟件上增加了自我監(jiān)視分析及報告系統(tǒng)。1998年發(fā)布了ATA-4標(biāo)準(zhǔn)，將CD-ROM和磁帶機(jī)等SCSI設(shè)備移植到ATA接口上，并引入了時鐘信號上升沿和下降沿都觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p沿傳輸技術(shù)，將傳輸率通過了一倍。由于PIO模式傳輸率的限制，快速的DMA模式開始占主導(dǎo)地位，并采用CRC校驗。后來又引入了傳輸率達(dá)66MB/s的ATA-66，并將在ATA-4中定義為可選的40針-80線電纜成為必備（其中40線為地線，為抗線間串?dāng)_而設(shè)置）。ATA-100將傳輸速率提高到100MB/s，還支持48位尋址，從而使ATA硬盤容量突破137GB。ATA標(biāo)準(zhǔn)一直發(fā)展到ATA-133，傳輸率133MB/s，運(yùn)行頻率33.3MHz。3.串行ATA(SATA)和eSATA2001年8月，Intel發(fā)布了SATA1.0規(guī)范，傳輸速率從1.5Gb/s(采用8b/10b編碼，數(shù)據(jù)傳輸率相當(dāng)于150MB/s)起步，后續(xù)提高到300MB/s、600MB/s，2010年的SATA3.0規(guī)范到達(dá)了750MB/s。SATA具有以下特點(diǎn)：(1)SATA是一個串行點(diǎn)對點(diǎn)連接系統(tǒng)，主機(jī)和每個設(shè)備之間有單獨(dú)的連接路徑，每個設(shè)備可獨(dú)享全部帶寬。(2)SATA使用兩對低電平差分(LVD)信號線，一對發(fā)送、一對接收，但不能同時進(jìn)行，仍然為半雙工通信，250mV的LVD信號；3根地線；共7針。線長可達(dá)1m，為全雙工提供了物理上的可能。(3)SATA具有熱拔插能力。eSATA是外置式的SATA接口，傳輸率為1.5Gb/s~3Gb/s，比USB2.0快6倍，可熱拔插。2930SCSI接口SCSl：小型計算機(jī)系統(tǒng)接口(smallcomputersysteminterface)是用于服務(wù)器和微型機(jī)的外部設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)，1986年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI)制定出SCSI標(biāo)準(zhǔn)，后被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)確認(rèn)為國際標(biāo)準(zhǔn)。之后經(jīng)過修訂、擴(kuò)充，到1991年定稿，稱為EnhancedsmallcomputersystemInterface，即SCSI-2。與原有的SCSI標(biāo)準(zhǔn)兼容，SCSI接口的數(shù)據(jù)線由8位擴(kuò)展到16位/32位(由于各種原因，實用的總線只有16位)，并擴(kuò)充了功能和設(shè)備命令集。目前，最新的是SCSI-3標(biāo)準(zhǔn)，其中又定義了UltraSCSI、WideUltraSCSI、Ultra2SCSI、WideUltra2SCSI、Ultra3SCSI、Ultra320SCSI等。31SCSI接口ⅡSCSI接口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見下圖，SCSI接口是以主機(jī)系統(tǒng)對智能外設(shè)的統(tǒng)一I/O接口總線的形式出現(xiàn)的，它處在主機(jī)適配器(SCSI接口板)與智能外設(shè)控制器之間的界面上，它不僅可以控制磁盤驅(qū)動器，而且可以控制磁帶機(jī)、光盤、打印機(jī)、掃描儀等外設(shè)。由于設(shè)備中包括了控制器，設(shè)備的功能更復(fù)雜，因而稱為智能外設(shè)。32SCSI接口ⅢSCSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種輸出方式：單端輸出方式和差分輸出方式。8位單端輸出SCSI接口信號線的安排中,它把全部信號集中在一根50芯扁平電纜上,其中大部分是地線,保證信號屏蔽良好。信號線共18根,包括9條數(shù)據(jù)線(8位數(shù)據(jù)加1位奇偶校驗位)和9條控制線。大多數(shù)SCSI設(shè)備使用單端輸出方式,SCSI總線的總長度限制為6米。差分輸出方式把單端輸出方式中的一部分地線改成了數(shù)據(jù)線和控制信號線的對稱差分信號線,提高了數(shù)據(jù)抗干擾能力,允許總線的總長度可延伸到25米。大部分SCSI外設(shè)為8位數(shù)據(jù)總線,但也有少數(shù)高速磁盤機(jī)及適配器采用16位,稱之為寬帶(wide)，信號線從60根擴(kuò)充到68根。而具有熱拔插的SCSI使用80線電纜。33SCSI接口ⅣSCSI總線有異步和同步兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。SCSI-1的8位數(shù)據(jù)線可使通常使用的異步傳輸方式能夠?qū)崿F(xiàn)最大1.5MB/s的傳輸速率，在同步方式下的傳輸速率為5MB/s。SCSI-2的最高傳輸速率為20MB/s，UltraSCSI的最高傳輸速率為40MB/s。SCSI-3的傳輸率達(dá)到了160MB/s和320MB/s，是通過雙沿實現(xiàn)的。之后又有了傳輸率為640MB/s的SCSI協(xié)議。SCSI的通信協(xié)議采用消息傳送方式,連接到SCSI上的設(shè)備都有一個標(biāo)識號(ID),從0,1,…到7,共8個。ID號較高的主機(jī)享有較高的優(yōu)先權(quán),兩臺以上的設(shè)備互連時,采用菊花鏈方式。現(xiàn)在，最新的為串行SCSI（SAS），軟件與并行SCSI兼容，但連接器不同。iSCSI(InternetSCSI):是運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)上的SCSI，于2003年2月正式發(fā)布。34IEEE-488總線標(biāo)準(zhǔn)1．IEEE-488總線標(biāo)準(zhǔn)IEEE-488總線，最初是為電子儀器設(shè)計的并行接口總線，已在電子儀器廠家中廣泛應(yīng)用，HP(惠普)公司除用于電子儀器，還應(yīng)用于計算機(jī)。488總線允許連到該總線的設(shè)備，選擇以下三種基本方式之一進(jìn)行工作：

(1)“接收”(聽者)方式，從數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)；

(2)“發(fā)送”(講者)方式，向數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)；

(3)“控制”(控制者)方式，控制其他設(shè)備，例如對其他設(shè)備進(jìn)行尋址，或允許“發(fā)送”設(shè)備使用總線。連接在總線上的多種設(shè)備，在任一時刻只能有一個總線“控制”設(shè)備或“發(fā)送”設(shè)備是活躍的?？偩€上的設(shè)備都分配有唯一的地址，控制設(shè)備可選擇若干個接收設(shè)備。35IEEE-488總線標(biāo)準(zhǔn)ⅡIEEE-488總線使用24針插座，其中8根地線，16根信號線：8根數(shù)據(jù)線(與地址復(fù)用)，3根字節(jié)傳送控制線和5根接口控制線。利用發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的“握手”信號(字節(jié)傳送控制線)來控制數(shù)據(jù)的傳送。引腳號符號引腳號符號引腳號符號引腳號符號1DIO17NRFD13DIO519地2DIO28NDAC14DIO620地3DIO39IFC15DIO721地4DIO410SRQ16DIO822地5EOI11ATN17REN23地6DAV12機(jī)殼地18地24地36EIARS-232C標(biāo)準(zhǔn)有些外設(shè)，由于速度較慢，或者離主機(jī)較遠(yuǎn)，往往采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，它只需要一對線來傳送信號。目前幾乎在所有計算機(jī)中采用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)都是EIARS-232C標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定，適用于數(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，完整的RS-232C接口有25根線，采用一個25芯插頭座，但大多數(shù)計算機(jī)終端只要使用其中的3至5根線即可工作，其中最主要的是“發(fā)送數(shù)據(jù)”和“接收數(shù)據(jù)”線，以及信號地，它們用來在兩個系統(tǒng)之間傳送串行信息，其傳輸率可從1200~19200bps(位/秒)。37EIARS-232C標(biāo)準(zhǔn)ⅡRS-232C數(shù)據(jù)線的電氣特性是：低于-3伏表示“1”，高于+4伏表示“0”，通常額定的信號電平為-10伏和+10伏左右。因此RS-232C的電平與標(biāo)準(zhǔn)的TTL的邏輯電平不同，需要使用1488和1489或其它集成電路發(fā)送器和接收器來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。串行接口用于連接慢速外圍設(shè)備到計算機(jī)總線上，其設(shè)備一端按位串行傳送，計算機(jī)一端并行(通常是字節(jié))傳送。異步串行接口的數(shù)據(jù)傳輸是基于一個叫通用異步收發(fā)器(universalasynchronousreceivertransmitter,簡稱UART)的集成電路來實現(xiàn)的。38EIARS-232C標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ引腳說明引腳說明*1保護(hù)地14STXD(輔信道)發(fā)送數(shù)據(jù)*2TXD發(fā)送數(shù)據(jù)*15TTC發(fā)送信號元定時(DCE為源)*3RXD接收數(shù)據(jù)16SRXD(輔信號)接收數(shù)據(jù)*4RTS請求發(fā)送*17MRC接收信號元定時(DCE為源)*5CTS允許發(fā)送或清除發(fā)送18未定義*6數(shù)傳機(jī)(DCE)準(zhǔn)備好(DSR)19RTS(輔信道)請求發(fā)送*7信號地(公共回線)*20DTR*數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備號*8接收線信號檢測(CD)*21SQD信號質(zhì)量檢測9(保留供數(shù)傳機(jī)測試)*22BELL振鈴指示10(保留供數(shù)傳機(jī)測試)*23DSRS數(shù)據(jù)信號速率選擇(DTE/DCE為源)11未定義12SCD(輔信道)接收線信號檢測*24TTC發(fā)送信號元定時(DTE為源)13CTS(輔信道)允許發(fā)送25未定義*組成主信道通信39USB接口USB：通用串行總線(UniversalSerialBus)，是由Intel,IBM,Microsoft,DEC,Compaq以及NEC等7家高技術(shù)企業(yè)在1996年制定的串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)。它是一種通用萬能插口，可以將顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、游戲桿、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等任一部件插入標(biāo)準(zhǔn)的USB接口。還可以將一些USB外設(shè)進(jìn)行串接，即一大串設(shè)備共用PC機(jī)上一個端口。USB總線可提供電源，但如將多個耗電量大的外設(shè)串接起來有可能使總線過載，此時可使用一個自供電的集線器來補(bǔ)充功耗。另外USB外設(shè)可以熱插拔。40USB接口ⅡUSB的主要特點(diǎn)有：(1)USB連接外圍設(shè)備時可使用集線器進(jìn)行樹形連接，連接的外圍設(shè)備數(shù)目最多達(dá)127個，從主設(shè)備開始可以經(jīng)由5層集線器進(jìn)行菊花鏈連接。連接于USB上的裝置都不是終點(diǎn),而是能夠利用集線器連接其他裝置的分叉點(diǎn)。(2)USB有3種數(shù)據(jù)傳送速度規(guī)格，1.5Mb/s叫做低速傳送，12Mb/s(USB1.0)叫做全速傳送，480Mb/s(USB2.0)叫做高速傳送。全速傳送時，結(jié)點(diǎn)間連接距離為5m，連接用的4芯電纜(電源線2根；信號線2根，為差動信號)必須有屏蔽；低速傳送時，結(jié)點(diǎn)間連接距離為3m，連接用的4芯電纜不一定有屏蔽。具有不同傳送速度的各個結(jié)點(diǎn)設(shè)備允許互相通信。41USB接口Ⅲ(3)USB有同步、中斷、批量三種數(shù)據(jù)傳送模式。同步傳送主要用于數(shù)碼相機(jī)、掃描儀等中速外圍設(shè)備；中斷傳送用于鍵盤、鼠標(biāo)等低速設(shè)備；而批量傳送則供打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字音響等不定期傳送大量數(shù)據(jù)的中速設(shè)備使用。(4)USB采用NRZI(NonReturntoZerolnvert,不歸零翻轉(zhuǎn))編碼格式傳送，因為USB通信時只有一對擺幅為3.3V的差動信號(D+和D-)，既無時鐘也無選通信號，所以在同步方法上采用一種叫作同步模式(Sync.Pattern)的數(shù)據(jù)(80Hex即l0000000B)，將其放在各種信息包的前面進(jìn)行同步。其特點(diǎn)是容易實現(xiàn)同步，但由于沒有時鐘信號，所以數(shù)據(jù)的可維護(hù)性差。(5)低功耗的裝置可從總線獲得電源。可提供5V，50mA。(6)支持熱插拔。(7)支持即插即用。42IEEE1394串行接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE1394又稱火線(Firewire)，該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于1995年，規(guī)定傳輸率為100Mb/s、200Mb/s和