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1、计算机接口标准介绍,主讲：胡祥柏,一、接口的定义,二、接口的类型,（一）、IDE接口,（二）、EIDE接口,（三）、SCSI接口,（四）、IEEE1394接口,（五）、USB接口,IDE接口,一、定义：,(1)IDE(Integrated Device Electronics,集成设备电子部件),于1989年被ANSI(美国标准协会)认可为ATA(Advanced Technology Attachment,高级技术配件),IDE和ATA实际上是硬盘接口技术的不同描述.,主要特点：（a）是把控制器集成到驱动器内.（b）数据传输率1.5MB/s;（c）最多接2个硬盘;（d）支持的硬盘最大容量为5
2、28MB,(2)IDE又称为ATA,即“高级技术附加装置”。,1、ATA-1在主板上有一个插口，支持一个主设备和一个从设备，每个设备的最大容量为504MB，支持的PIO-0模式传输速率只有3.3MB/s。ATA-1支持PIO模式包括有PIO0和PIO-1、PIO-2模式，另外还支持四种DMA模式（没有得到实际应用）。ATA-1接口的硬盘大小为5英寸，而不是现在主流的3.5英寸。,三、ATA的发展及功能：,ATA接口最早是在1986年由康柏、西部数据等几家公司共同开发的，在九十年代初开始应用于台式机系统。它使用一个40芯电缆与主板进行连接，最初的设计只能支持两个硬盘，最大容量也被限制在504 M
3、B之内。,二、ATA介绍：,2、ATA-2是对ATA-1的扩展，习惯上也称为EIDE（Enhanced IDE）或Fast ATA。它在ATA的基础上增加了2种PIO和2种DMA模式（PIO-3），不仅将硬盘的最高传输率提高到16.6MB/S，还同时引进LBA地址转换方式，突破了固有的504MB的限制，可以支持最高达8.1GB的硬盘。在支持ATA2的电脑的BIOS设置中，一般可以见到LBA（Logical Block Address），和CHS（Cylinder，Head，Sector）的设置，同时在EIDE接口的主板一般有两个EIDE插口，它们也可以分别连接一个主设备和一个从设备，这样一块主
4、板就可以支持四个EIDE设备，这两个EDIE接口一般称为IDE1和IDE2。,3、ATA-3没有引入更高速度的传输模式，在传输速度上并没有任何的提升，最高速度仍旧为16.6MB/s。只在电源管理方案方面进行了修改，引入了了简单的密码保护的安全方案。但引入了一个划时代的技术，那就是（Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology，自监测、分析和报告技术）。这项及时会对包括磁头、盘片、电机、电路等硬盘部件进行监测，通过检测电路和主机上的监测软件对被监测对象进行检测，把其运行状况和历史记录同预设的安全值进行分析、比较，当超出了安全值的范围，会自动向
5、用户发出警告，进而对硬盘潜在故障做出有效预测，提高了数据存储的安全性。,4、从ATA-4接口标准开始正式支持Ultra DMA数据传输模式，因此也习惯称ATA-4为Ultra DMA 33或ATA33。首次在ATA接口中采用了Double Data Rate（双倍数据传输）技术，让接口在一个时钟周期内传输数据两次，时钟上升和下降期各有一次数据传输，这样数据传输率一下从16MB/s提升至33MB/s。Ultra DMA 33还引入了一个新技术冗余校验计术（CRC），该技术的设计方针是系统与硬盘在进行传输的过程中，随数据发送循环的冗余校验码，对方在收取的时候也对该校难码进行检验，只有在完全核对正确
6、的情况下才接收并处理得到的数据，这对于高速传输数据的安全性有着极有力的保障。,5、ATA-5也就是“Ultra DMA 66”，也叫ATA66，是建立在Ultra DMA 33硬盘接口的基础上，同样采用了UDMA技术。Ultra DMA 66让主机接收/发送数据速率达到66.6 MB/s，是U-DMA/33的两倍。保留了上代Ultra DMA 33的核心技术冗余校验计术（CRC）。在工作频率提成的同时，电磁干扰问题开始在ATA接口中，为保障数据传输的准确性，防止电磁干扰，Ultra DMA 66接口开始使用40针脚80芯的电缆，40针脚是为了兼容以往的ATA插槽，减小成本的增加。80芯中新增的
7、都是地线，与原有的数据线一一对应，这种设计可以降低相邻信号线之间的电磁干扰。,6、ATA100接口和数据线与ATA66一样，也是使用40针80芯的数据传输电缆，并且ATA100接口完全向下兼容，支持ATA33、ATA66接口的设备完全可以继续在ATA100接口中使用。ATA100规范可以轻松应付目前ATA33和ATA66接口所棘手的难题。ATA100可以让硬盘的外部传输率达到100MB/s，它提高了硬盘数据的完整性与数据传输率，对桌面系统的磁盘子系统性能有较大的提升作用，而CRC技术更有效提高高速传输中数据的完整性和可靠性。,7、ATA-7是ATA接口的最后一个版本，也叫ATA133。只有迈拓
8、公司推出一系列采用ATA133标准的硬盘，这是第一种在接口速度上超过100MB/s的IDE硬盘。迈拓是目前惟一一家推出这种接口标准硬盘的制造商，而其他IDE硬盘厂商则停止了对IDE接口的开发，转而生产Serial ATA接口标准的硬盘。ATA133接口支持133 MB/s数据传输速度，在ATA接口发展到ATA100的时候，这种并行接口的电缆属性、连接器和信号协议都表现出了很大的技术瓶颈，而在技术上突破这些瓶颈存在相当大的难度。新型的硬盘接口标准的产生也就在所难免。,EIDE接口,一、介绍：,EIDE的英文拼写是Enhanced IDE（加强型IDE，简称为EIDE）就是Western Digi
9、tal公司针对传统IDE接口的缺点加以改进之后所推出的新接口。EIDE使用扩充CHS(CylinderHeadSector)或LBA(Logical Block Addressing)寻址的方式，突破528MB的容量限制，现在我们就可以顺利使用容量达到数十GB等级的IDE硬盘。在传输速度方面，因为技术不断改进，EIDE目前的最高传输速度可高达100MB/秒(Ultra ATA/100)。,(1)CHS:使用柱面磁头扇区 来寻址;,(2)LBA:(Logical Block Addressing)逻辑块寻址模式。,如：系统用8b来存储磁头地址，用10b来存储柱面地址，用6b来存储扇区地址，而一个
10、扇区共有512B，这样使用CHS寻址一块硬盘最大容量为256*1024*63*512B=8064 MB(1MB=1048576B)（若按1MB=1000000B来算就是8.4GB）,LBA编址方式将CHS这种三维寻址方式转变为一维的线性寻址，它把硬盘所有的物理扇区的C/H/S编号通过一定的规则转变为一线性的编号，系统效率得到大大提高，避免了烦琐的磁头/柱面/扇区的寻址方式。在访问硬盘时，由硬盘控制器再这种逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。,（3）：硬盘的三种模式,1、NORMAL模式：传统的标准模式，支持硬盘容量最高至528MB,2、LARGE模式：当硬盘容量超过528MB，而硬盘或操作系统不
11、支持LBA模式时，可采用此选项。LARGE 模式采用的方法是把柱面数除以 2，把磁头数乘以 2，其结果总容量不变。,3、LBA模式（Logical Block Addressing Mode）；适用于硬盘容量超过528M且支持逻辑区块地址（LBA）功能（一般都使用此项）。,二、EIDE接口的特点：,1、它所支持的外设不再是2个而是4个了，所支持的设备除了硬盘，还包括CDROM驱动器磁盘备份设备等。,2、EIDE标准取消了528MB的限制，代之以8GP限制。,3、EIDE有更高的数据传送速率，最高传输速率可高达100MB/秒；支持PIO模式3和模式4标准。,注：,PIO的英文拼写是“Progra
12、mming Input/Output Model”，PIO模式是一种通过CPU执行I/O端口指令来进行数据的读写的数据交换模式。是最早先的硬盘数据传输模式，数据传输速率低下，CPU占有率也很高，大量传输数据时会因为占用过多的CPU资源而导致系统停顿，无法进行其它的操作。PIO数据传输模式又分为PIO mode 0、PIO mode 1、PIO mode 2、PIO mode 3、PIO mode 4几种模式，数据传输速率从3.3MB/s到16.6MB/s不等。受限于传输速率低下和极高的CPU占有率，这种数据传输模式很快就被淘汰。,西部数据(Western Digital)，成立于 1970 年
13、，是一家专业的半导体制造商。如今，该公司已成为 信息存贮管理业界的领头人，为个人和企业范围的计算产品提供各式各样的硬盘。为许多世界领先的 PC 制造商供应硬盘，并通过零售商为消费者市场 提供更新换代的数据存储产品和添置产品。一些 PC 制造业最知名的公司已将 Western Digital 作为硬盘的首选品牌。,返回,SCSI接口,一、定义：小型计算机系统接口（英语:Small Computer System Interface;简写:SCSI），一种用于计算机和智能设备之间（硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等）系统级接口的独立处理器标准。,二、特点：,SCSI接口是一个通用接口，在SCSI母
14、线上可以连接主机适配器和八个SCSI外设控制器，外设可以包括磁盘、磁带、CD-ROM、可擦写光盘驱动器、打印机、扫描仪和通讯设备等。,SCSI是个多任务接口，设有母线仲裁功能。挂在一个SCSI母线上的多个外设可以同时工作。SCSI上的设备平等占有总线。,SCSI接口可以同步或异步传输数据，同步传输速率可以达到10MB/s，异步传输速率可以达到1.5MB/s。,SCSI接口接到外置设备时它的连接电缆可以长达6m。,三、SCSI接口的发展：,1.SCSI-1是最原始的版本，异步传输的频率为3MB/S，同步传输的频率为5MB/s。虽然现在几乎被淘汰了，但还会使用在一些扫描仪和内部ZIP驱动器中，采用
15、的是25针接口。也就是说，若是将SCSI-1设备联接到你的SCSI卡，必须要有一个内部的25针对50针的接口电缆；若是用外部设备时，就不能采用内部接口中的任何一个(即此时的内部接口均不可以使用)。,2.SCSI-2 早期的SCSI-2，称为FastSCSI,通过提高同步传输的频率使据传输速率从原有的5MB/s提高为10MB/s，支持8位并行数据传输，可连7个外设。后来出现的WideSCSI，支持16位并行数据传输，数据传输率也提高到了20MB/s，可连16个外设。此版本的SCSI使用一个50针的接口，主要用于扫描仪、CD-ROM驱动器及老式硬盘中。,3.SCSI-3 1995年，诞生了更为高速
16、的SCSI-3，称为UltraSCSI，数据传输率也达到了20MB/s。它将同步传输钟频率提高到20MB/s，提高了数据传输率的技术。若使用16位传输的Wide模式，数据传输率更可以提高至40MB/s。此版本的SCSI使用一个68针的接口，主要应用在硬盘上。SCSI-3的典型特点是将总线频率大大地提高，并降低信号的干扰，以此来增强其稳定性。,四、SCSI与IDE的区别,1.IDE的工作方式需要CPU的全程参与，CPU读写数据的时候不能再进行其他操作，这种情况在Windows95/NT的多任务操作系统中，自然就会导致系统反应的大大减慢。而SCSI接口，则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的
17、读写操作，CPU就不必浪费时间进行等待，显然可以提高系统的整体性能。,2.SCSI的扩充性比IDE大，一般每个IDE系统可有2个IDE通道，总共连4个IDE设备，而SCSI接口可连接715个设备，比IDE要多很多，而且连接的电缆也远长于IDE。,3.虽然SCSI设备价格高些，与IDE相比,SCSI的性能更稳定、耐用，可靠性也更好。,IEEE1394 接口,一、产生背景：,IEEE1394接口是由APPLE和TI公司开始的高速串行接口标准，Apple称之为FireWire(火线)，Sony称之为i.Link，TexasInstruments称之为Lynx,中文译名为火线接口（firewire）。
18、尽管各自厂商注册的商标名称不同，但实质都是一项技术，那就是IEEE1394。,二、1394的特点：,(1)多媒体应用的实时数据传输,(2)现在数据传输率为100，200，&400Mbits/s；将来达到800Mbits/s或Gbits/s,(3)实时连接或断开时数据不丢失或中断,(4)支持即插即用自动配置,(5)实时应用的宽带宽,(6)不同设备和应用的通用连接,(7)遵循IEEE1394高性能串行总线标准,IEEE1394的传输方式,1、Backplane模式：,Backplane模式最小的速率也比USB1.1最高速率高，分别为12.5 Mbps/s、25 Mbps/s、50 Mbps/s，可
19、以用于多数的高带宽应用。,2、Cable模式：,Cable模式是速度非常快的模式，分为100 Mbps/s、200 Mbps/s.400 Mbps/s和800Mbps几种，在200Mbps/s下即可传输不经压缩的高质量数据电影,USB 接口,一、定义：USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行 总线”。它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。,二、USB的产生：USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。,三、USB的形状：USB用一个4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多
20、可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。,四、USB接口的特点：,1、USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps,USB3.0是5 Gbps）,2、使用方便,3、支持即插即用和热插拔,4、连接灵活，独立供电，,5、USB接口可用于连接多达127种外设,即插即用与热插拔,即插即用PNP是Plug-and-Play（即插即用）的缩写。它的作用是自动配置（低层）计算机中的板卡和其他设备，然后告诉对应的设备都做了什么。,热插拔（hot-plugging或Hot Swap）即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，,1.对已安装硬件自动和动态识别。,2.硬件资源分配。,3。加载相应的驱动程序。,4.与电源管理的交互,特点：,
