计算机硬件基础第22章计算机端口

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1、第22章 计算机端口,221 并行口 1 选通 (STROBE低电平) 10 确认 (ACKNLG低电平) 2 数据位0 (DATAO) 11 忙 (BUSY) 3 数据位1 (DATA1) 12 却纸 (PE) 4 数据位2 (DATA2) 13 选择 (SLCT),第22章 计算机端口,5 数据位3 (DATA3) 14 自动换行 (AUTOFEED低电平) 6 数据位4 (DATA4) 15 错误 (ERROR低电平) 7 数据位5 (DATA5) 16 初始化 (INIT低电平) 8 数据位6 (DATA6) 17 选择输入 (SLCTIN低电平) 9 数据位7 (DATA7) 18-

2、25 地线路(GND),第22章 计算机端口,并行口与串行口的区别是交换信息的方式不同，并行口能同时通过8条数据线传输信息，一次传输一个字节；而串行口只能用1条线传输一位数据，每次传输一个字节的一位。并行口由于同时传输更多的信息，速度明显高于串行口，但串行口可以用于比并行口更远距离的数据传输。,第22章 计算机端口,RS232接口 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DC

3、E）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加以规定。,第22章 计算机端口,9针串行口的针脚功能： 1 载波检测(DCD) 6 数据准备好(DSR) 2 接受数据(RXD) 7 请求发送(RTS) 3 发出数据(TXD) 8 清除发送(CTS) 4 数据终端准备好(DTR) 9 振铃指示(RI) 5 信号地线(SG),第22章 计算机端口,22.3 通用串行总线（USB) 随着计算机在各个领域中的应用日益普及和深入，其外设也越来越多，如打印机、扫描仪、游戏杆、MIC、modem等。因计算机本

4、身只提供高性能的运算处理等方面的基本能力，当我们将一台计算机应用于某个具体实际需要时，往往需要对他的基本功能进行扩展。而在对计算机功能扩展时，原则上每个外设都必须插在一个接口上。当外设多了以后，会产生一些问题。 首先，外设增多，计算机接口也必须增多，但计算机的标准接口总是有限的，虽然可以通过增加功能接口插卡来扩展接口，但可增插卡的数量受计算机插槽个数的限制，并且扩展接口卡存在以下问题：,第22章 计算机端口,(1)接口卡的插拔过程必须关机，并且需打开机箱进行安装和拆卸； (2)接口插卡设备驱动程序的安装、调试直至正常运行的过程仍需要各种技术的支持，其安装和配置过程仍需人工干预。当扩展插卡较多时

5、，常会出现一块或多块插卡因无法合理配置而不能正常工作的情况，严重时可导致系统崩溃； (3)接口插卡质量高低、兼容性和标准性的程度以及驱动软件的可靠性将直接影响计算机的寿命和系统的稳定性、可靠性； (4)笔记本电脑之类的小体积PC很难用接口插卡进行功能扩展； (5)PC插槽中的各种接口卡受到内部的射频辐射干扰，使其性能受到很大影响，除非接口卡是全数字化的。所以扩展接口卡终究不是解决问题的根本方法。,第22章 计算机端口,其次，随着技术不断发展，大量新外设不断出现，这些外设对计算机接口提出了更高的要求，如高速度、双向传输数据等。传统的计算机接口，如并行打印机接口（数据传输率为1 Mb/s）、串行R

6、S232接口（数据传输率为115230 kb/s）已经不能满足用户需要。 还有，计算机越来越向简单、实用、方便、方向发展。传统计算机外设安装过程中，在加、减设备时，必须关掉电源，完成之后再重新启动机器。,第22章 计算机端口,USB与传统的外围接口相比，主要有以下优点： (1)使用方便在USB系统中，所有的USB设备可以随时接入和拔离系统，USB主机能够动态识别设备的状态，并自动给接入的设备分配地址和配置参数。这样，安装USB设备时，不必打开机箱，甚至在计算机工作时也无需关机和重新启动即可加、减已安装过的设备，也不必用手动跳线或拨码开关来设置新的外设。USB的驱动程序和应用软件可以自动启动，U

7、SB设备单独使用自己的保留中断，也不涉及IRQ冲突问题，不会同其他设备争用PC有限的资源，省去了硬件配置的烦恼，为用户带来了极大的方便。,第22章 计算机端口,(2)速度快快速性能是USB技术的突出特点，USB Ver1.1标准有全速12 Mb/s和低速1.5 Mb/s两种模式，主模式为全速，他比串口快了整整100倍，比并口快了十多倍。USB Ver2.0提供高达480Mb/s的数据传输率，可以在其上开发功能更多的电子产品，包括高分辨率的视频摄像机、下一代的扫描仪和打印机，并且，在USB 2.0上多个高速外设可同时运行。 (3)易于扩展通过USB HUB 扩展，可连接多达127个外设，且各种外

8、设均采用统一USB接口标准的连接器，大大地简化了安装过程。标准USB电缆长度为3 M（5 M低速），通过HUB 或中继器可以使外设距离达到30 M。,第22章 计算机端口,(4)独立供电USB 接口提供了内置电源，他能向低压设备提供5 V电源，因此，新的设备就不需要专门的交流电源了，从而降低了这些设备的成本，并提高了性价比。 (5)使用灵活为适应各种不同类型外围设备的要求，USB 提供了4种不同的数据传输模式：控制(Control)传输、同步(Synchronization)传输、中断(Interrupt)传输、批量(Bulk)传输。,第22章 计算机端口,(6)支持多个外设同时工作USB系统

9、支持多种数据传输的要求。数据带宽可以从几k到480 Mb/s，他允许在同一电缆上传输实时和非实时数据，在主机和外设之间可以同时传输多个数据和信流，允许多个外设同时操作，并支持复合设备。 总之，USB是一种电缆总线，支持在主机和各式各样的即插即用的外设之间进行数据传输。按照协议的规定，多个设备分享USB带宽，当主机和其他设备在运行时，总线允许添加、设置、使用和拆除外设。,第22章 计算机端口,电气方面，USB通过一种4线电缆与主机或USB HUB相连接来传输信号和电源，如图所示。在每个点到点段中，通过两根导线（D+和D-）传送信号，VBUS通常是+5 V电压。,第22章 计算机端口,在所有的US

10、B信道之间动态地分配带宽是USB总线的特征之一。当一台USB外设在连接并配置以后，主机即会为该USB外设的信道分配带宽；而当他从USB系统中摘除或处于挂起状态时，则他所占用的USB带宽即会被释放，并为其他的USB外设所分享。这种“分时复用”的带宽分配机制大大提高了USB带宽利用率。,第22章 计算机端口,作为一种先进的总线方式，USB提供了基于主机的电源管理系统。USB系统会在一台外设长时间（一般在3.0 ms以上）处于非使用状态时自动将该设备挂起，此时，USB总线通过USB线缆为该设备仅提供500 A以下的电流，并把该外设所占用的USB带宽分配给其他的USB外设。USB的电源管理机制支持如远

11、程唤醒这样的高级特性。当一台外设处于挂起状态时，必须先通过主机使该设备“唤醒”，然后才可以执行USB操作。,第22章 计算机端口,第22章 计算机端口,SCSI接口 SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中

12、 。,第22章 计算机端口,SCSI接口从诞生到现在已经历了二十多年的发展，现在市场中占据主流的是Ultra160 SCSI、Ultra320 SCSI接口产品。,第22章 计算机端口,在系统中应用SCSI必须要有专门的SCSI控制器，也就是一块SCSI控制卡，才能支持SCSI设备，这与IDE硬盘不同。在SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片，它对SCSI设备进行控制，能处理大部分的工作，减少了中央处理器的负担（CPU占用率）。在同时期的硬盘中，SCSI硬盘的转速、缓存容量、数据传输速率都要高于IDE硬盘，因此更多是应用于商业领域。,第22章 计算机端口,SCSI最早是1979年由美国的Sh

13、ugart公司（希捷公司前身）制订的 。Ultra160 SCSI，也称为Ultra3 SCSI LVD，是一种比较成熟的SCSI接口标准 。 1、Ultra2和Ultra160的设备可以同时安装在一条总线上，Ultra160设备性能不会下降； 2、通过提高检纠错能力增强了产品的可靠性；,第22章 计算机端口,3、具有监控接口性能和较高可靠传输速率的能力； 4、用于单个设备的电缆长度可达25米，用于2个或多个设备的电缆长度可达12米； 5、在1个通道上支持多达15个SCSI设备； Ultra320 SCSI，也称为Ultra4 SCSI LVD，是比较新型的SCSI接口标准。Ultra320

14、SCSI主要具有以下特点：,第22章 计算机端口,1、双倍速率数据传输，数据传输速率比Ultra160 SCSI提高了一倍； 2、分组化的SCSI，支持分组协议; 3、快速仲裁和选择，大大提高了总线的利用率; 4、读写数据流，把数据传输的开销降到最低; 5、流控制，提高总线利用率。,第22章 计算机端口,SCSI与IDE接口的比较 几乎每一种PC机都支持IDE设备，典型的是连接在主板上。当安装一个SCSI设备时，如果你的系统本身没有SCSI接口，首先要安装一块SCSI卡。如果你的系统支持既插既用，只须将SCSI卡插入一个扩展槽即可。注意，SCSI设备是一种串接链式结构，并且需要在每个链的末端连

15、接一个叫终结器的设备。现代的SCSI设备一般自身带有终结器，这样在大多数情况下无须考虑终结器的问题了。,第22章 计算机端口,置SCSI设备的跳线比IDE设备简单。对于SCSI设备，你只须确认每一个SCSI设备都设置为不同的ID号即可，启动盘设置为最低的ID号。IDE设备具有三种不同的设置选择-主盘、从属盘和单盘，但是不是所有的IDE设备都提供了这三种设置。一般来说，如果你在同一条数据线上连接两台IDE设备，那么启动盘应设置为主盘，另外一个设置为从属盘。如果你只有一个IDE设备，可设置为主盘或单盘，具体采用哪一种设置取决于设备本身的说明。,第22章 计算机端口,在人们的观念中一直都认为SCSI

16、设备比IDE设备快，但这并不完全是事实。当然有史以来，在同等时间内SCSI的突发速率高于IDE接口，但突发速率只能显示出接口能传输的数据有多快。而一个制约整体速度的重要因素是内部传输速率-这在很大程度上取决于驱动器的读写头及其移动定位系统所能处理的数据速率。,第22章 计算机端口,由于接口的最大吞吐量远高于内部传输速率，因而在决大多数情况下无论采用哪种接口吞吐量都是相同的-至少在单用户系统下是如此。在某些情况下，SCSI设备甚至比类似的IDE设备还要慢。SCSI设备的一大优点是可对网络环境下同时发生的多个数据请求提供良好的控制。在单用户环境下，这种高层控制反而会使设备的吞吐量降低，因而显示出IDE设备的优势。,第22章 计算机端口,另一个造成普遍认为SCSI设备优于IDE设备的原因，是由于设备制造商们惯于将他们较快的新产品首先采用SCSI接口，然后才应用于IDE接口。IDE设备的性能有时也会超过SCSI设备，一个快的IDE驱动器会比一个较慢的SCSI驱动器性能优越，而价格更便宜。所以，除非你需要最佳的性能并且刻不容缓，否则你无须