SCSI 和FireWire的局部外设总线的接口控制器。低速设备仍然由分开的扩充总线支持,用一个接口来缓冲该扩充总线和高速总线之间的通信流量。
快速外设部件互连提升性能
在过去的十年里,PCI总线一直是PC机和服务器的主流I/O架构。PCI传送由微处理器、网卡、图形卡和与它相连的其他子系统所产生的数据。然而,随着计算元件的速度和性能的提高,PCI的带宽限制和并行效率低下逐渐成为系统性能的瓶颈。
PCI是一种有多个适配器的单向平行总线体系结构,必须争夺可利用的总线带宽。虽然PCI接口的性能几年来不断得到改进,但信号偏离(数据位到达目的地太晚),信号路由以及无法降低电压或提高频率等问题,无不表明该架构走到了尽头。额外的努力去提高它的性能将会花费很大而且不切实际,一些卖主,包括业内一些最大最成功的系统开发商,发起了一项被称为PCI Express的I/O架构(最初被称为第三代I/O,或3GIO)。
PCI Express是点对点的切换体系结构,创造了高速、CPU和系I/O统之间的双向链接(开关是由主桥连接到CPU上)。每一个这些链接都有一个或多个包含四条线的线缆——两条用来传送数据两条用来接收数据。这些线缆的设计能使其在低电压下的使用(导致低力量的使用),减少电磁排放,消除信号偏离,降低成本自然也提高了性能。
在最初的设计实现中, PCI Express可以得到在每条线路上的每个方向以2.5 Gbit/秒的速度转移。相比之下,PCI-X1.0版本的PCI架构,是如今最常见的,提供1 Gbit /秒
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的吞吐量。PCI Express卡的吞吐量可在四或八线配置(称为x4和x8),x4 PCI Express卡所能提供的吞吐量高达20 Gbit/秒,而x8 PCI Express卡所能提供的吞吐量高达40 Gbit/秒。
早期尝试创建一个新的PCI架构失败了,这在一定程度上是因为他们需要太多的变化到系统和应用软件。驱动程序,实用程序和管理应用均需要被改写。PCI Express的开发人员消除了对新操作系统支持的依赖,让PCI兼容的驱动程序和应用程序无需改变就能在PCI Express硬件上运行。
未来总线
开发人员正在提高PCI Express的可扩展性.当前服务器和桌面系统支持PCI Express适配器和图形卡高达8通道,这种体系结构在将来能够支持多达32个通道。
第一个光纤通道主机数据适配器被设计来支持四通道而不是八通道,部分原因是由于服务器开发商已经将他们的系统设置成了四通道插槽,。甚至更大的带宽是必须的,执行一条八通道道设计能够将性能提高一倍,假如系统中没有其他瓶颈。
这种可伸缩性加上每个通道的速度有望加倍,达到5Gb/s(兆位/秒),将保持PCI Express 在可预见的未来仍然是设计师课实施的方案。
PCI Express是PCI 上重大的提高,并且,在它的发展路上正逐步形成对PC机,服务器的更多的新的标准。它不仅可以降低成本,提高可靠性,但是它也大大提高了性能。应用程序如音乐、视频流、视频点播、网络电话和数据存储将受益于这些改进。
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2.4 外部接口: SCSI和火线
I/O模块到外设的接口必须按该外设的性质和操作来设计改制。接口的一个主
要特性是串行还是并行。在并行接口中,连接I/O模块和外设的线有多根,同时传送多位,就象在数据总线上同时传送一个字的所有位。在串行接口中,只有一条线用于传送数据,每次传送一位。通常,并行接口用于高速外设,诸如磁盘和磁带。串行接口更常用于打印机和终端。
什么是USB?
在计算机周围呆过2到3年以上的人都知道USB试图解决的问题——在过
去,把储设备连接到计算机一直是头痛问题!
? 打印机连接到并行打印机端口,而大多数计算机只有一个。Zip驱动器那些设
备需要一个计算机的高速连接也将使用并行端口,经常很少成功且速度不快。 ? 调制解调器使用串口端口。大多数计算机最多有两个串行端口,并且在大多
数情况下,它们是很慢的。
? 需要更快连接的设备有它们自己的卡,这些卡必须插入计算机机箱内相符合
的卡槽口。遗憾的是,卡槽口的数目有限,并且你需要一个博士生为某些卡安装软件。
USB的目标是结束所有这些头痛问题。通用串行总线给你一个单一的、标准的、容易用的方法,把多达127个设备连接到一台计算机上。
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把一台USB设备连接到计算机是简单的——你只要在你的机器背后或正面找到USB插头插入即可。如果它是一个新设备,操作系统自动检测到它,并要求该设备的驱动程序盘。如果该设备已经安装,计算机就激活它并开始与它通话。USB设备可以在任何时间连接和断开。
一根USB电缆有两根线用于电源(+5伏和地线),一根双扭线传送数据,低功率设备(为鼠标)能够直接从USB总线获得它们的电源。高功率设备(为打印机)有它们自己的电源并从总线获得极小的电源,单根USB电缆能延伸5米长;用几个集线器,设备可以离主机30米(6根电缆)。
许多USB设备有它们自己的内部电缆,且该电缆有一个“A”连接。如果没有内部电缆的话,那么该 “A”插口上行接向计算机 ? “B”插口下行接到个别的设备
通过在上行端口和下行端口使用不同的插口,就不可能搞混乱——如果你把任何USB电缆的“B”插头连接到一个设备,那你知道它会正常工作。类似地,你可以把任何“A”插头插入任何“A”插座,并知道它会正常工作。 USB2.0
2000年4月发布了USB2.0版本的标准,它作为USB1.1的升级版。USB2.0(高速USB)为多媒体和存储应用提供附加的带宽,并且比USB1.1快40倍的数据传输率。为了使消费者和制造商能平滑的过度,USB2.0与原先的USB设备完全向前和向
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后兼容,并且也能用为原先的USB制造的电缆和连接器工作。
由于支持3钟速度方式,USB2.0支持低带宽设备,如键盘和鼠标,以及高带宽设备,如高分辨率Web相机、扫描仪、打印机和高兼容存储系统。USB2.0的使用已使PC工业界领导者们加速开发下一代PC外设来补充现有的高性能PC。USB2.0的传输速率也推进了开发下一代PC和应用程序。除了改进功能和鼓励革新,USB2.0提高了用户应用程序的生产率,并且允许用户同时运行多个PC应用程序或若干高性能外设 数据传输
当主机开机时,它询问所有连接在通用串行总线上的设备,且分配每个设备一个地址。这个过程称做计数——当设备连接到总线时设备也被计数。主机也从每个设备查出它希望进行哪一种数据传输。
? 中断模式——鼠标或键盘等设备,发送很少的数据会选择中断模式。 ? 成批模式——打印机等设备以大的数据包接收数据,所以使用成批传输模式。
一块数据发送给打印机(64个字节块)且被检验确定它是正确的。 ? 等时模式——流设备使用等时模式,数据在设备和主机之间以实时方式流动,
且没有错误校正。
主机也能用控制包发送命令或查询参数。 火线串行总线
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