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菜鸟!形形色色的主板接口你都认识吗?  

2008-01-08 16:53:59|  分类: 网络学院 |  标签: |举报 |字号 订阅

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菜鸟!形形色色的主板接口你都认识吗?上篇

 随着PC扩展功能的不断增强以及可连接外设的增多,如果采用非标准化的连接规范必然造成信息在速度、时序、数据格式以及类型等方面的不匹配,因此出现了形形色色的外部接口标准,标准PC的外部接口通常包括串口、并口、PS/2接口、USB接口、网络接口、音频接口和VGA接口等,在本文和后续文章中将分别对其进行介绍,在本文中将向大家介绍主板集成的外部接口。

一、并行接口(Parallel Port/Interface)

  并口采用25针的双排插口,除最普遍的应用于打印机以外,还可用于连接扫描仪、ZIP驱动器甚至外置网卡、磁带机以及某些扩展硬盘等设备, 下面我们简单看看并口的发展历史:

最初的并口设计是单向传输数据的,也就是说数据在某一时刻只能实现输入或者输出。后来IBM又开发出了一种被称为SPP(Standard Parallel Port)的双向并口技术,它可以实现数据的同时输入和输出,这样就将原来的半互动并口变成了真正的双方互动并口; Intel、 Xircom 及Zenith于1991年共同推出了EPP(Enhanced Parallel Port,增强型并口),允许更大容量数据的传输(500~1000byte/s),其主要是针对要求较高数据传输速度的非打印机设备,例如存储设备等;紧接着EPP的推出,1992年微软和惠普联合推出了被称为ECP(Extended Capabilities Port,)的新并口标准,和EPP不同,ECP是专门针对打印机而制订的标准;发布于1994年的IEEE 1284涵盖了EPP和ECP两个标准,但需要操作系统和硬件都支持该标准,这对现在的硬件而言已不是什么问题了。目前我们所使用的并口都支持EPP和ECP这两个标准,而且我们可以在CMOS当中自己设置并口的工作模式。

二、串行接口(Serial Port)

  在早期的PC系统中串口的物理连接方式有9针和25针两种方式,通过额外的子卡挡板与电脑连接,如下图所示

  随着PC技术的发展,25针的串口逐渐被淘汰,目前串口都采用9针的连接方式直接集成在主板上。一般的PC主板都提供两个串口。

  标准的串口能够达到最高115Kbps的数据传输速度,而一些增强型串口如ESP(Enhanced Serial Port,增强型串口) 、Super ESP(Super Enhanced Serial Port,超级增强型串口)等则能达到460Kbps的数据传输速率。

  虽然主板一般都集成两个串口,可Windows却最多可提供8个串口资源供硬件设置使用(编号COM1到COM8),虽然其I/O地址不相同,但是总共只占据两个IRQ(1、3、5、7共享IRQ4,2、4、6、8共享IRQ3),平常我们常用的是COM1~COM4这四个端口。我们经常在使用中遇到这个问题——如果在COM1上安装了串口鼠标或其他外设,就不能在COM3上安装如Modem之类的其它硬件,这就是因为IRQ设置冲突而无法工作。这时玩家们可以将另外的外设安装在COM2或4。

三、USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口

  1. 简介

  USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口是由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司于1994年底联合提出的接口标准,其目的是用于取代逐渐不适应外设需求的传统串、并口。1996年业界正式通过了USB1.0标准,但由于未获当时主流的Win95支持(直到Win95 OSR2才通过外挂模块提供对USB1.0的支持)而未得到普及,直到1998年USB1.1标准确立和Win98内核正式提供对USB接口的直接支持之后,USB才真正开始普及,到今天已经发展到USB2.0标准。

  电脑上的USB接口是一个包含四条金手指引脚的扁平接口(如上图所示),如果我们剖开USB外设的数据线,可以发现其内部共有四条线,其中两条负责供电而另外两条负责数据的传输,如下图所示。

  USB接口的连接线有两种形式,通常我们将其与电脑接口连接的一端称为“A”连接头,而将连接外设的接头称为“B”连接头(通常的外设都是内建USB数据线而仅仅包含与电脑相连的“A”连接头)。

  “A”连接头表示“上流”至电脑;“B”连接头表示“下游”到外设。这样采用了不同的结构和定义就避免了连接上的混淆和困扰。

 2. USB接口的性能特点

  ●热插拔,使用方便

  USB接口真正实现了热插拔,在安装硬件时再也不需要象串口或并口这样经过关机-连接-开机-装驱动程序-重启这样的繁琐过程,真正实现在开机状态下的PnP(即插即用)。而且USB接口都有自己的单独保留中断号(由USB驱动程序自动分配,并在USB设备拔出后自动收回),不会和其他设备竞争有限的资源,可免去许多配置的麻烦。

  ●带宽大,速度快

  USB1.1协议允许1.5Mbps和12Mbps两种数据传送速度规格,这大概是标准串口的100倍(115Kbps)以及标准并口的10倍,而新的USB2.0协议已经可以提供速率为480Mbps的高速传输。

  注:1Mbps=0.125MB/s

  ●可连接设备多

  USB接口理论上可以通过USB Hub采用菊花链的形式扩展连接127个设备,节点间的有效距离为5 米,通过USB Hub可以将有效距离延长至30米。但注意采用USB Hub扩展接口时最多只允许5个Hub的级联而且有30米的有效距离限制。  

  ●简单的网络互连功能

  可以利用USB接口来实现双机互连以交换简单的数据资料,组建最简单的对等网。

  必须指出的是,USB2.0功能的实现要求硬件和软件同时支持,它包括主板的USB主控芯片和操作系统都要对USB2.0提供支持。就目前主流的Windows操作系统而言,目前只有Win2000和WinXP能够提供对USB2.0的完整支持,在其它Windows操作系统下虽然系统可以识别USB2.0设备,但无法以高速模式运行,而包括Linux、MAC OS和BEOS在内的非主流操作系统目前也开始提供对USB2.0的支持。

3. USB接口相关问题集

  ●我的硬件是否支持USB接口?

  开机时进入CMOS设置界面,打开BIOS设置中的USB接口选项(Enable)。如果没有相关选项则需要升级BIOS或说明主板不支持USB接口。现今的主流主板都提供对USB接口的支持。

  ●我的操作系统是否支持USB接口?

  以主流的Windows为例,在“我的电脑”-属性-硬件-设备管理器-通用串行总线控制器中查看是否有“USB Host Controller”和“USB Root Hub”的相关项目,如果有则说明你的操作系统已经支持USB接口,如果没有则说明需要升级添加USB接口驱动程序或你的操作系统不支持USB接口。如下图所示

  ●我的主板没有集成USB接口怎么办?

  在这种情况下可以手动添加一块PCI接口的USB控制卡(一般自带2~4个USB接口),就像安装声卡或者显卡一样插上再安装相应的驱动程序就可以了。

  ●怎样使我的USB键盘在DOS下能正常使用?

  要使USB接口的键盘(或鼠标)在DOS下正常使用,必须在CMOS设置界面中选择USB Legacy——Enable,以支持USB键盘或鼠标在DOS下面的正常使用。

  正是基于USB接口具有一些传统接口无法比拟的优点,我们完全可以期待USB将会取代并口、串口以及键盘、鼠标所使用的PS/2接口,而成为新一代统一的接口标准。


四、IEEE1394接口

1. 简介

  说到如日中天的USB接口,就不能不提到它的一个有力竞争者——IEEE1394接口。

  假如你曾经玩过DV,那么你一定听说过“FireWire”这个术语——或者被称为索尼“i.Link”以及“IEEE1394”。

  IEEE1394接口最初由Apple公司提出(称为“火线”技术)并在1995年由IEEE(电气与电子工程师协会)正式制定为总线标准,它与USB接口在外形以及大部分功能上都具有惊人的相似点。IEEE1394目前有两个版本,即通常所使用的IEEE1394a和发展中的更高速的IEEE1394b。

  IEEE1394通常有两种接口方式,一种是六角型的六针接口,另一种是四角的四针接口,其区别就在于六针接口除了两条一对共两对的数据线外还多了一对电源线,可直接向外设供电,多使用于苹果机和台式电脑,而四针接口多用于DV或笔记本电脑等设备。如果剥开IEEE1394接口的数据线,我们就能看到如下图所示的内部结构:

2.性能特点

  ●使用方便,支持热插拔,即插即用,无需设置设备ID号,从Win98 SE以上版本的操作系统开始内置IEEE1394支持核心,无需驱动程序。

  ●数据传输速度快,IEEE1394a高达400Mbps,后续的IEEE1394b标准可将速度提升到800Mbps、1.6Gbps甚至3.2Gbps。

  ●自带供电线路,能提供8—40V可变电压,允许通过最大电流也达到1.5A左右,因此它能为耗电量要求小的设备进行供电。

  ●真正点对点连接(peer-to-peer),设备间不分主从,可直接实现两台DV间的数据传输或是多台电脑共享一台DV机,而且从理论上讲我们可以直接将IEEE1394接口DV机中的图像数据保存到IEEE1394接口的硬盘中。

  当前我们应用最多的是带宽400Mbps的IEEE1394a接口,与其相比,正在发展中的IEEE1394b接口的特点是可以实现长途数据传输。今年初由美国德州仪器公司(Texas Instruments)推出了业界首款IEEE1394b器件TSB81BA3,不仅将上一代 1394a的速度加倍到800Mbps,而且还将通信距离增加到了100米,而如果采用石英类材料的光纤的话,则传输速度可以达到1.6Gbps,将来还有望提高到3.2Gbps。从而可确保在高速数据传输与多媒体网络中实现更佳的用户体验。


五、键盘、鼠标接口——PS/2

  相信玩家们早已经没有使用COM端口的鼠标键盘了吧?现在我们使用的鼠标和键盘绝大多数采用PS/2接口,鼠标和键盘的PS/2接口的物理外观完全相同,初学者往往容易插错,以至于业界不得不在PC'99规范中用两种不同的颜色来将其区别开,而事实上它们在工作原理上是完全相同的,从下面的PS/2接口针脚定义我们就可以看出来。

注:

1 空
2 键盘、鼠标数据信号
3 +5V(驱动控制芯片和LED指示灯)
4 地
5 空置
6 键盘、鼠标时钟信号

  按照PC'99颜色规范,鼠标通常占用浅绿色接口,键盘占用紫色接口。虽然从上面的针脚定义看来二者的工作原理相同,但这两个接口还是不能混插,这是由它们在电脑内部不同的信号定义所决定的。

六、前景与未来

  从并、串口逐步被淘汰到USB和IEEE1394接口的兴起,我们看到接口技术的发展趋势正朝向方便实用(比如热插拔功能)、数字化、数据传输量容量增大、交换速度提高、以及适用范围广泛的方向发展。可以看出无论是USB还是IEEE1394都有将外设接口统一化的意向,这样不但提高了外设间的兼容性,而且规范化了制造工艺并进一步提升了产品性能。虽然我们目前还不能够说出到底哪种接口标准能够成为统一标准,但我们可以相信接口技术的发展一定是朝简单化、低成本和高效性的方向发展,最终谁将成为主流还有待厂商和用户的支持,让我们拭目以待吧。

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