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2010-06-10 16:35:01
UART SPI PCI IDE SATA UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 通用异步收发器 UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终 端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了 。作为接口的一部分，UART还提供以下功能： 将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行 数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入 奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记， 并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是 串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART 还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数 据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如果您购买一个内置的 调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。PC上的com口就是UART的一种，用到RS232协议。
SPI(Serial peripheral interface ):高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行,同步串口靠主机同步发送时钟和数据同步 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) :通用异步串行口。按照标准波特率完成双向通讯，速度慢,异步串口靠通讯双方约定的速率来同步
PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连标准）的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型，在目前流行的台式机主板上，ATX结构的主板一般带有5～6个PCI插槽，而小一点的MATX主板也都带有2～3个PCI插槽，可见其应用的广泛性。 PCI是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口，它的工作频率为33MHz/66MHz。 最早提出的PCI 总线工作在33MHz 频率之下，传输带宽达到了133MB/s(33MHz X 32bit/8)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年又提出了64bit 的PCI 总线，后来又提出把PCI 总线的频率提升到66MHz 。目前广泛采用的是32-bit、33MHz 的PCI 总线，64bit的PCI插槽更多是应用于服务器产品。 由于PCI 总线只有133MB/s 的带宽，对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余，但对性能日益强大的显卡则无法满足其需求。目前PCI接口的显卡已经不多见了，只有较老的PC上才有，厂商也很少推出此类接口的产品。
IDE硬盘:简单的说就是普遍使用的那种宽口的。 接口处上下两排眼，下排中间有一个眼是堵死的。 相对的，硬盘上也是两排针，下排中间少一根。IDE是英文Integrated Drive Electronics的缩写，翻译成中文叫做“集成驱动器电子”， 它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。通常我们所说的IDE指的是硬盘等设备的一种接口技术。 IDE接口也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC（个人电脑）机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根40线电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。 目前，在低档的入门级服务器上有很大一部分采用IDE接口，这样做的好处是价格低廉，对一些性能要求不是很高的环境是不错的选择。但采用IDE接口的服务器也有着严重的缺陷，那就是速度瓶颈、不能实现热插拔、很难实现数据的可靠性保护，虽然现在很多服务器厂商也都推出了基于IDE 的RAID(磁盘冗余整列，一种对硬盘数据的可靠性保护方式)方案，但这也仅仅局限于小流量的数据，而对于大流量的突发性的数据要求就显得无能为力了。也正式基于这样的情况，所以现在服务器仍然以稳定、传输速率高的SCSI接口为主。
IDE数据传输模式 随着技术的发展，产品对数据传输速度要求的提高，IDE接口硬盘的数据传输模式，经历过三个不同的技术变化，由最初的PIO模式，到DMA模式，再到Ultra DMA模式。 PIO模式 PIO的英文拼写是“Programming 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。 DMA模式 DMA的英文拼写是“Direct Memory Access”，汉语的意思就是直接内存访问，是一种不经过CPU而直接从内存了存取数据的数据交换模式。PIO模式下硬盘和内存之间的数据传输是由CPU来控制的；而在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率。DMA模式与PIO模式的区别就在于，DMA模式不过分依赖CPU，可以大大节省系统资源，二者在传输速度上的差异并不十分明显。DMA模式又可以分为Single-Word DMA（单字节DMA）和Multi-Word DMA（多字节DMA）两种，其中所能达到的最大传输速率也只有16.6MB/s。 Ultra DMA模式 Ultra DMA的英文拼写为“Ultra Direct Memory Access”，一般简写为UDMA，含义是高级直接内存访问。UDMA模式采用16-bit Multi-Word DMA（16位多字节DMA）模式为基准，可以理解为DMA模式的增强版本，它在包含了DMA模式的优点的基础上，又增加了CRC（Cyclic Redundancy Check循环冗余码校验）技术，提高数据传输过程中的准确性，安全性得到保障。在以往的硬盘数据传输模式下，一个时钟周期只传输一次数据，而在UDMA模式中逐渐应用了Double Data Rate（双倍数据传输）技术，因此数据传输速度有了极大的提高。此技术就是在时钟的上升期和下降期各自进行一次数据传输，可以是数据传输速度成倍的增长。 在UDMA模式发展到UDMA133之后，受限于IDE接口的技术规范，无论是连接器、连接电缆、信号协议都表现出了很大的技术瓶颈，而且其支持的最高数据传输率也有限。同时在IDE接口传输率提高，也就是工作频率的提高，IDE接口交叉干扰、地线增多、信号混乱等缺陷也给其发展带来了很大的制约，被新一代的SATA接口取代也就在所难免了
SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。 与并行ATA相比，SATA具有比较大的优势。首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/sec，这比目前最块的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高，而在已经发布的Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/sec，最终Serial ATA 3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。 在此有必要对Serial ATA的数据传输率作一下说明。就串行通讯而言，数据传输率是指串行接口数据传输的实际比特率，Serial ATA 1.0的传输率是1.5Gbps，Serial ATA 2.0的传输率是3.0Gbps。与其它高速串行接口一样，Serial ATA接口也采用了一套用来确保数据流特性的编码机制，这套编码机制将原本每字节所包含的8位数据(即1Byte=8bit)编码成10位数据(即1Byte=10bit)，这样一来，Serial ATA接口的每字节串行数据流就包含了10位数据，经过编码后的Serial ATA传输速率就相应地变为Serial ATA实际传输速率的十分之一，所以1.5Gbps=150MB/sec，而3.0Gbps=300MB/sec。 SATA的物理设计，可说是以Fibre Channel(光纤通道)作为蓝本，所以采用四芯接线；需求的电压则大幅度减低至250mV(最高500mv)，较传统并行ATA接口的5V少上200倍！因此，厂商可以给Serial ATA硬盘附加上高级的硬盘功能，如热插拔(Hot Swapping)等。更重要的是，在连接形式上，除了传统的点对点(Point-to-Point)形式外，SATA还支持“星形”连接，这样就可以给RAID这样的高级应用提供设计上的便利；在实际的使用中，SATA的主机总线适配器(HBA，Host Bus Adapter)就好像网络上的交换机一样，可以实现以通道的形式和单独的每个硬盘通讯，即每个SATA硬盘都独占一个传输通道，所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。 Serial ATA规范不仅立足于未来，而且还保留了多种向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面，Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行ATA设备的兼容性，转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号，目前已经有多种此类转接卡/转接头上市，这在某种程度上保护了我们的原有投资，减小了升级成本；在软件方面，Serial ATA和并行ATA保持了软件兼容性，这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程序和操作系统代码。 另外，Serial ATA接线较传统的并行ATA(Paralle ATA)接线要简单得多，而且容易收放，对机箱内的气流及散热有明显改善。而且，SATA硬盘与始终被困在机箱之内的并行ATA不同，扩充性很强，即可以外置，外置式的机柜(JBOD)不单可提供更好的散热及插拔功能，而且更可以多重连接来防止单点故障；由于SATA和光纤通道的设计如出一辙，所以传输速度可用不同的通道来做保证，这在服务器和网络存储上具有重要意义。 Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多，将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋，应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口，例如Intel的ICH6系列南桥芯片相较于ICH5系列南桥芯片，所支持的SATA接口从2个增加到了4个，而并行ATA接口则从2 个减少到了1个；nVidia的nForce4系列芯片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0，而且三星已经采用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代的SATA II接口硬盘.
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口），其速度、性能和稳定性都比IDE要好，价格当然也要贵得多，主要面向服务器和工作站市场。 在过去的几年间，IDE进步得很快，Ultra DMA 33推出不到两年，Ultra DMA 66就上市了。其实，SCSI的发展一点也不比IDE慢，只不过我们较少接触，对其了解不深而己。SCSI的标准从1980年开始实行，但到现在还未统一，各厂商对它的命名不相同，容易令人混淆是最主要的原因，下文介绍了SCSI接口的各个方面，希望对准备购买SCSI设备的朋友有所帮助。 SCSI是一种连结主机和外围设备的接口，支持包括磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。它由SCSI控制器进行数据操作，SCSI控制器相当于一块小型CPU，有自己的命令集和缓存。要了解SCSI，必须先了解它的类型，以下是STA（SCSI Trade Association，SCSI同业公会）的标准分类。 SCSI的类型，注释： (1)点到点传输的总线长度 (2)SCSI、Ultra SCSI或Ultra2 SCSI均是可选项 (3)LVD（Low Voltage Differential，低分差动）没有定义它的速度，在12米以内都能保持正常传输率。如果在总线内有一个设备设置成单终结，整个总线也会切换成单终结。 (4)单终结没有定义它的长度 (5)HVD（High Voltage Differential，高分差动）没有定义它的速度 (6)在Ultra2之后，所有高速传输都是基于宽带（Wide）模式。 看到上述标准，是否觉得有点眼花缭乱，其实，对于一个新用户来说，了解SCSI控制器和数据线的类型比接口类型更重要。在SCSI总线中，控制器也算一个设备， 即实际最大可连接设备数目 = 理论最大支持设备数目-1。 接着是所有SCSI规格公用的几个标准术语解释： Single Ended（单终结）：许多旧式设备都是单终结设备，它们限制于 SCSI-1协议的6米长度。注意：此距离包括设备内部电缆的距离。 Differential（分差动）：SCSI总线和设备可借助它来沿长传输的距离，附加线的最大长度为25米。缺点是与单终结设备不兼容。 Fast SCSI：把第一代SCSI总线的速度从5MHz提高至10MHz，理论数据传输率也加倍到10MB/秒。 Ultra SCSI：把第一代SCSI总线的速度从5MHz提高至20MHz，理论数据传输率也加倍到20MB/秒。 Wide SCSI：它依靠第二条数据电缆或68针数据线来增加总线的性能，数据位宽为16或32 bits，把传统SCSI的性能提升至2倍或4倍。 Wide Ultra SCSI：利用68针数据线把总线性能提高到40MB/秒。 仅靠上面的描述，我们仍然不能准确地判断出一个SCSI总线的类型，必须同时了解它的总线宽度、总线速度、数据线类型和附加命令集才能达到目的。 二：SCSI连接器的类型 SCSI连接器分为内置和外置两种。 内置数据线的外型和IDE数据线一样，只是针数和规格稍有差别，主要用于连接光驱和硬盘， 40针IDE线有40根导线，40针ATA66有80根导线，SCSI内置则分为50针、68针和80针。 至于SCSI外置数据线，就有以下几种规格，它们的密度均不相同，千万别弄错了。 Apple SCSI，共有25针，分为两排，8位，常用于Mac机和旧式Sun工作站。 Sun Microsystem的DD-50SA，共有50针，分为三排。 SCSI-2 ，共有50针，分为两排，8位。 Centronics，共有50针，分为两排，8位，有点像并行口，它可以连接的设备数目最多。 SCA，共有80针，分为两排。 SCSI-3和Wide SCSI-2，共有68针，分为两排，16位。旧式DEC单终结SCSI使用68针高密接口。 三、SCSI ID和总线终结器 相信许多SCSI用户都有这种经历，插上设备之后，操作系统怎样也不认，后来检查总线，才发现是终结和ID没有设置好。ID（identify）作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符，绝对不允许重复，可选范围从0到15，SCSI主控制器通常占用id 7，即是说我们可以用在设备上的ID号共有15个。总线终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结，并发出一个反射信号给控制器，必须在两个物理终端作一个终结信号才能使用SCSI总线。常见的错误是把终结设置在ID号最高或最低的地方，而不是设置在物理终端的SCSI设备上。其实，SCSI设备总是以链形来连接的，按顺序就能分辨出哪一个是终结设备。 终结的方式有三种：自终结设备、物理总线终结器和自终结电缆。大多数新型SCSI设备都有自终结跳线，只要把非终结设备的自终结跳线设置成OFF即可避免冲突问题；物理总线终结器是一种硬件接头，又分为主动型和被动型两种，主动型使用电压调整器来进行操作，被动型利用总线上的能源信号来操作，被动型比主动型更为精确；自终结电缆可以代替物理总线终结器，也是一种硬件，它的价格非常昂贵，常用于两个主机连接同一个物理设备，如：两个服务器存取同一个物理SCSI硬盘。 通过检查SCSI ID和总线终结器，我们可以找出大多数冲突现象的解决方法，这是SCSI设备用户必须重视的一点。 四、IDE V.S. SCSI 在面对新SCSI用户时，我最常听到的一个疑问是：“究竟SCSI好，还是IDE好？”。这是个很难回答的问题，它包括了性能、价格、易用性、扩展性多方面因素。 从性能上说，SCSI当然要比IDE好，毕竟SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片，能够处理大部分工作，减轻了中央处理器的负担（CPU占用率）。同一时间推出的硬盘中，SCSI系产品的转速、缓存容量和数据传输率均比IDE系高，要比速度，IDE怎样也比不过SCSI。 在价格方面，SCSI是昂贵的代名词，面向商业级应用，IDE则以低价格著称，面向桌面式计算机。 易用性：使用SCSI的过程中，常会发生SCSI ID和总线终结器设置错误，导致硬件不能识别的故障，IDE设备仅有主、副之分，在同一数据线上只有两个设备，只要分别设置为Master和Slave就不会有冲突。 扩展性：能够连接多达15个设备是SCSI的优点之一，而标准PC的IDE接口，最多只能连接4个设备。 购买一样产品之前，我们最主要的是考虑到自己的需求，凭着这一点，很容易判断出哪个产品较适合你，仅说“好”与“不好”没有太大意义。如果你用电脑来玩游戏机、看DVD、上网，IDE硬盘己能满足你的应用，SCSI仅会让Quake 3增加几帧，绝对划不来。若是用计算机来视频捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作，相信SCSI是你的上上之选，别为了省几个金钱而买IDE哦，否则会得不偿失的。 五、SCSI的未来 SCSI是一种不断前进的技术，最近加入的规格有Fibre Channel SCSI、IEEE 1394（Firewire，火线）和SCSI 3（160MB/秒），即将诞生的有SCSI 4（320MB/秒）和SCSI 5（640MB/秒）。从SCSI 3开始，SCSI能按照需要快速地提高性能，并拥有近乎完美的向后兼容性，保护了用户的投资。 随了速度的日益提升之外，SCSI也开始注重易用性，采用CAM（Common Access Model，公共存取模型）在众多SCSI命令集和程序调节之间加入了一个控制层，使SCSI的编程更为方便。我坚信，科学的进步会把SCSI带上一个又一个技术高峰，未来的SCSI也一定会变得更便宜更好用。
