外設接口

外設指除了主機箱、顯示屏、鍵盤以外的設備。接口是指MD產品輸入輸出的地方。那么外設接口就是連線外圍設備的接口。

基本介紹

• 中文名：外設接口
• 外文名：Peripheral Interface
• 英文簡寫：PI
• 定義：計算機連線外設的接口
• 用途：計算機與外圍設備交換信息
• 領域：計算機學科

概念

外設接口（Interface）是計算機的CPU、存儲器與外圍設備，或者兩種外圍設備之間，或者兩種機器之間通過系統匯流排進行連線的邏輯電路（邏輯部件），它是CPU與外界進行信息交換的中轉站。

外設接口的基本功能：
一是為信息傳輸操作選擇外圍設備；
二是在選定的外圍設備和主機之間交換信息，保證外圍設備用計算機系統特性所要求的形式傳送或接收信息。
接口由接口電路、連線電纜和接口軟體組成。

功能

外設接口在微型計算機和外圍設備之間起著橋樑的作用，主要有以下功能：
1.定址功能：選擇多個I/O接口中的其中一個連線埠 ；
2.數據的暫存和緩衝功能；
3.數據轉換功能；
4.聯絡功能；
5.中斷管理或DMA管理功能；
6.命令控制。

傳送信息

計算機CPU與外圍設備之間傳送的信息有三種：
1.數據信息：是CPU和外圍設備傳送的基本信息，它可分為數字量、模擬量和開關量三種。
2.狀態信息：反映外圍設備的工作狀態，由外圍設備通過接口傳送給微型計算機。
3.控制信息：由CPU傳送給外設，用來設定外圍設備的各種方式，產生相應的輸入輸出控制信號。
I/O接口有相應的連線埠存放數據信息、狀態信息和控制信息 。

接口及指令

CPU與外設之間的信息傳送是通過I/O接口的連線埠來實現的，對I/O接口的訪問方式取決於這些連線埠的編址方式，通常連線埠有兩種編址方式：存儲器影像的I/O編址方式和獨立的I/O編址方式。
1.存儲器影像的I/O編址方式：用這種編址方式訪問連線埠和訪問存儲器單元相同，它用訪問存儲器的指令訪問I/O連線埠，用訪問存儲器的控制信號存儲器讀和存儲器寫作為I/O連線埠的讀寫控制信號。
2.獨立的I/O編址方式：CPU有專門的指令訪問I/O連線埠，與之對應，有專門的I/O讀和I/O寫作為I/O讀寫控制信號，I/O的地址空間和存儲器的地址空間可以重疊。

外設接口類型

外設接口的類型如下：

分類標準	接口名稱
傳送方式	並口	串口
功能選擇	可程式接口	不可程式接口
通用性	通用接口	專用接口
操作同步性	同步接口	異步接口
控制方式	程式式接口	DMA式接口

下面會介紹幾種接口。

串列接口

數據以串列（逐位進行傳送）的方式傳送的接口叫串列接口。串列接口是廣泛套用於微型計算機系統的一種通用接口。串列接口用於連線慢速的外圍設備（CRT顯示器、數據機、印表機、掃瞄器、鍵盤、滑鼠等）到計算機的匯流排上，其設備的一端按位串列傳送，計算機一端並行傳送。
串列接口部件內部有4個主要暫存器：控制暫存器、狀態暫存器、數據輸入暫存器和數據輸出暫存器。
控制暫存器：用來容納CPU送給此接口的各種控制信息，從而決定了接口的工作方式。
狀態暫存器：用來指示傳輸過程中當前的傳輸狀態或者某一種錯誤。
數據輸入暫存器：總是和串列輸入並行輸出移位暫存器配對使用的。在輸入過程中，數據一位一位的從外圍設備進入接口的移位暫存器，當接收完1個位元組以後，數據就從移位暫存器送到數據輸出暫存器，再等待CPU來取走。
數據輸出暫存器：總是和並行輸入串列輸出移位暫存器配對使用的。

串列數據的傳送方式分成3種基本的傳送方式 ：
1.單工傳送方式：數據在通信鏈路上只能朝一個固定的方向進行傳送操作；

2.半雙工傳送方式：在半雙工通信鏈路中，使用同一根通信線分時地進行數據的傳送和接收；

3.全雙工傳送方式：數據可以在兩個方向上同時進行傳送操作。

並行接口

並行接口的引線包括數據信號線，控制信號線以及狀態信號線。

控制信號線：
選通（STB）：低電平有效，用於主機對印表機的數據選通。
自動走紙（AUTO LF）：低電平有效，列印完後自動走紙換行。
初始化（INIT）：低電平有效，使印表機的控制器初始化信號。
選擇輸入（SLCT IN）：低電平有效，使印表機處於在線上狀態。

狀態信號線：
應答信號 (ACK)：低電平有效，表示印表機準備好，可以接收數據。
忙信號 (BUSY)：高電平有效，表示印表機處於忙狀態。
無紙 (PE)：高電平有效，表示印表機缺紙。
在線上 (SLCT)：高電平有效，表示印表機為在線上狀態。
出錯 (ERROR)：低電平有效，表示印表機出錯，包括無紙、脫機、錯誤狀態。

並行接口有如下一些操作：
1.經過並行接口把數據送入CPU的操作過程
①外圍設備將數據傳送給接口，且使狀態線的“輸入數據準備就緒”信號變成高電平。
②在並行接口把數據送到數據緩衝暫存器的同時，作為對外圍設備的回響信息，將“輸入數據回答”信號線變成高電平。
③當外圍設備接收到這個信號後，便將“輸入數據準備就緒”信號和數據撤消掉。
④當數據到達並行接口之後，將接口狀態暫存器中“輸入準備就緒”狀態位置位，以供CPU查詢，或向CPU發出一個中斷請求。
⑤當CPU從並行接口讀取到數據後，並行接口會自動將狀態暫存器中的“輸出準備就緒”狀態位清零，並使數據匯流排處於高阻抗狀態。

IDE接口

IDE（Integrated Device Electronics，電子集成驅動器）是專門為硬碟子系統連線而設計的接口，也適用於軟碟驅動器和光碟機的連線 。IDE也叫ATA（AT Attachment）接口。
IDE接口通過40芯扁平電纜將主機和磁碟子系統或光碟子系統相連，採用16位並行傳輸，其中，除了數據線外，還有一組DMA請求和應答信號、1箇中斷請求信號、I/O讀信號、I/O寫信號，以及復位信號和地信號等。同時，IDE另用1個4芯電纜將主機的電源送往外設子系統。
1個IDE接口可以連線2個硬碟 。
IDE接口優點：價格低廉、兼容性強、性價比高。
IDE接口缺點：數據傳輸速度慢、線纜長度過短、連線設備少。

SCSI接口

SCSI（Small Computer System Interface）意為小型計算機系統接口，原是小型計算機的標準外設接口，用於連線磁碟機、磁帶機等高速外圍設備。目前已廣泛套用於微型計算機系統以及許多工作站，是外圍設備接口中比較成功的一種接口。主要用於高檔伺服器系統連線硬碟、光碟驅動器、磁帶機等。和IDE接口相比，SCSI接口速度快，可連線的設備多，但造價高。
在系統中套用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設備。

USB接口

通用串列匯流排USB（Universal Serial Bus）接口是近幾年推出的一種全新的外圍設備接口。它是一種高速的通信接口，它的性能比目前系統所採用的標準串列接口和並行接口都要好。
USB支持熱插拔，即插即用的優點，所以USB接口已經成為MP3的最主要的接口方式。USB有兩個規範，即USB1.1和USB2.0。
USB1.1是目前較為普遍的USB規範，其高速方式的傳輸速率為12Mb/s 。
USB2.0規範是由USB1.1規範演變而來的。它的傳輸速率達到了480Mb/s，即60MB/s，可以滿足大多數外設的速率要求。

USB是一種全新的，高速、靈活、通用、方便、可靠的接口。主要特點有:
1.物理接口是一個通過4線連線的接口。
2.可以連線外設、複合設備和集線器。它採用的是分層的、星形的拓撲結構。最多可以連線5級集線器，可連線的外圍設備能多達127台。
3.傳輸速率高。USB1.1的最高位速率為12Mb/s ，USB2.0的最高傳輸速率為480Mb/s，USB3.0的理論速度甚至高達5Gb/s。
4.可靠性高。由於USB採用平衡傳輸方式，抗干擾性好；同時USB帶硬體糾錯能力，可完成對軟體透明的檢錯和重發。