2009年 7月 27日 8时 37分 1年 月 日 时 分第六章 总线系统
基本概念
总线接口
总线的总裁、定时和数据传送模式
典型总线
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总线结构 —— 基本概念
总线的基本概念
总线,是构成计算机系统的互联机构，
是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。
借助总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址数据和控制信息的交换，
并在争用资源的基础进行工作。
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总线结构 —— 基本概念
总线的分类：
一个单处理器系统中的总线，分为三类
– 内部总线,CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
– 系统总线,CPU同计算机系统的其他高速功能部件之间互相连接的总线。
– I/O总线,中、低速 I/O设备之间互相连接的总线。
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总线结构 —— 基本概念
总线的特性：
– 物理特性,指总线的物理连接方式。
– 功能特性,总线中每一根线的功能。
– 电气特性,每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。
– 时间特性,每根线在什么时间有效。
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总线结构 —— 基本概念
总线的标准化问题；
例如,ISA,EISA,VESA,PCI等等
总线带宽,总线本身所能达到的最高传输速率。单位是兆字节 /秒（ MB/S）
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内存条芯片组
BIOS芯片
CPU插座串行接口
AGP扩展槽
PCI扩展槽电池
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总线结构 —— 基本概念
总线的连接方式：
通过设备适配器将种类繁多、速度各异的外围设备连接到 CPU上，使他们能够一起正常工作。设备适配器也称为接口。
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总线结构 —— 基本概念
单机系统的总线连接方式：
单总线系统
双总线系统
三总线系统
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总线结构 —— 基本概念
CPU 主存 设备适配器 设备适配器单总线结构系统总线
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总线结构 —— 基本概念
单总线
特点,结构简单，容易扩充
由于若干逻辑部件共用一条总线，因此，总线为分时工作状态，否则，将会使整机工作速度降低。
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CPU 主存 设备适配器 设备适配器双总线结构存储总线系统总线特点：由于 CPU与主存交换数据的机会多，故增加了存储总线解决此问题，减轻了总线的负担。
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CPU 主存设备适配器设备适配器
IOP
I/O总线三总线结构系统总线存储总线
通道的功能,对外设的统一管理；完成外设与主存,CPU
之间的数据传送。
特点,提高了 CPU工作效率，同时也最大限度的提高外设的工作速度。
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总线结构 —— 基本概念
总线结构对计算机系统性能的影响：
– 最大存储容量 （单总线和双总线的区别）
– 指令系统 （单总线和双总线的区别）
– 吞吐量 （取决于主存的存取周期）
在计算机运行时双端口存储器，每个端口对应不同总线，提高了存取速度；在三总线中，
采用通道控制，增加了 I/O总线，进一步扩展了系统的 吞吐量。
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单总线结构：主存、外设统一编址
例,AB为 16位，则最大容量为 64K
60K
4K
0000H
F3FFH
F400H
FFFFH
主存外设主存容量 < 216
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双总线结构：主存、外设单独编址。
例,AB为 16位，则最大容量为 64K
主存 外设
64K
256
主存 ->存储总线 -> AB=16->64K
外设 ->系统总线 ->AB=8 ->256字节
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指令系统：
CPU访问主存、外设的指令由于总线的结构不同而不同。
例：单总线：主存 -外设统一编址
所以只有一条指令，如：
MOV A,[0000H]； A<-主存
MOV A,[FFE0H]； A<-外设
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双总线：主存、外设单独编址
所以需要各种命令
例,MOV A,0020H； A<-主存 主存传送
IN A,20H； A<-外设
OUT 20H,A； 外设 <-A 外设传送
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总线结构 —— 基本概念
早期总线的内部结构：
实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与 I/O设备适配器的通道。
– 数据线
– 地址线
– 控制线
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总线结构 —— 基本概念
CPU
存储器模块输入设备接口输出设备接口
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简单总线结构的不足之处在于：
第一 CPU是总线上的唯一主控者。
第二 总线信号是 CPU引脚信号的延伸，
故总线结构紧密与 CPU相关，通用性较差。
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总线结构 —— 基本概念
当代总线结构：
– 数据传送总线：由地址线、数据线和控制线组成。
– 仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线
– 中断和同步总线：包括中断请求线和中断认可线。
– 公用线：包括时钟信号线、电源线、地线和系统复位线等。
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总线结构 —— 基本概念
CPU-CACHE
模块存储器模块
I/O
适配器总线控制器数据传送总线（数据线、地址线、控制线）
仲裁总线中断和同步总线公用线
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系统总线 —— 总线接口
信息的传送方式
– 串行传送 在串行传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位 (bit)的脉冲信号，
每次一位，被传送的数据需要在发送部件进行并－－串变换，这称为 拆卸,反之称为 装配 。
– 并行传送 对每个数据位都需要单独一条传输线。信息有多少二进制位组成，就需要多少条传输线，从而使得二进制数,0”或,1”在不同的线上同时进行传送 。
– 分时传送 共享总线的部件分时使用总线
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系统总线 —— 总线接口
接口 即 I/O设备适配器，具体指 CPU和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。 接口部件在它动态连接的两个部件之间起着“转换器”
的作用，以便实现彼此之间的信息传送。
接口的功能：
– 控制
– 缓冲
– 状态
– 转换
– 整理
– 程序中断
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
总线仲裁：连接到总线上的功能模块有主动 和 被动 两种形态。
为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有 总线仲裁部件,以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。
对多个主设备提出的占用总线请求，
一般采用优先级或公平策略进行仲裁。
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按照总线仲裁电路的位臵不同，仲裁方式分为 集中式仲裁 和 分布式仲裁 两类。
– 集中式
链式查询方式
计数器定时查询方式
独立请求方式
– 分布式
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
链式查询方式
优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁。
缺点：对询问链的电路故障很敏感 。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器 设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
特点：判断优先级方法简单，扩充设备容易；
总线请求优先级较低的设备容易被忽略；
总线授权信号串行传送，因设备的差错，
容易造成堵塞。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
计数器定时查询方式：
优点：比较灵活。
缺点：线数比较多。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器 设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
计数器定时查询过程：
各设备经 BR发现请求；总线仲裁电路判断：
当 BS=0时，开始计数；计数值经地址线送各设备：计数值 =某请求设备地址，该设备获得总线授权；当计数从 0开始时，谁的地址号越小越优先，当计数值从终止点开始，所有设备优先级相同。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
独立请求方式：
优点：相应的时间快。优先次序的控制灵活。
过程：
每个设备有独立的总线请求线 BR至总线仲裁；总线总裁也对每个设备送总线授权线。
当有总线请求时，有总线总裁内部进行判优裁次。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
独立请求方式：
特点：判有速度快；设备、电路复杂。
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分布式仲裁
分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。
当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。
最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。
显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。
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中央处理器 设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
3 1 2
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
总线的定时
同步定时
异步定时
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
同步定时? 特点：
出现在总线上的地址或数据都由时钟信号定时控制；
挂在总线上的模块存取时间应比较接近；
总线较短
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
异步定时? 特点：
无公共时钟信号；
挂在总线上的模块的存取时间差别较大；
传送方式依靠应答信号，总线周期长度不固定。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式总线数据传送模式
读、写操作
块传送操作
写后读、读修改写操作
广播、广集操作
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总线的互连
多总线
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总线信号的两个演示
奔腾 微 处理器总线信号的演示
Power PC微处理器总线信号的演示
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思考作业
P235
1-20
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I/O (Input-Output)总线与扩展槽总线是计算机中的传输数据信号的通道,按并行方式传输信息 。
接口电路微处理器外部设备存储器输入 /输出：
数据总线控制总线地址总线
I/O总线扩展槽扩展槽的作用
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输入设备输出设备微机上不可少的两种输入输出接口是并行端口和串行端口 。
并行端口可以同时传送 8路信号,传输距离相对较近 。
串行端口在一个方向一次只能传送 1路信号 。
处理结果数据 二进制 内存数字、字符、
图像、声音并行端口串行端口鼠标接口键盘接口
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主板
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典型总线
ISA总线
PCI总线
AGP总线
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ISA(Industry Standard Architecture）
工业标准结构总线,又称为 AT总线 。 它的数据宽度 16位,地址线为 24位,工作频率 8MHz，
最大数据传输率 16.67MB/S。
ISA总线是 286时代所定义的 8/16为总线,
虽然传输速度不快,但是这个规格已经有十多年的历史,相关设计技术,零件十分充足,而且能支持计算机主板也是最多的 。 在 PIII时代的主板甚至还保留 1,2个 ISA扩充插槽 。
ISA主要是用来匹配速度较慢的接口卡,如串 /并行口卡,大多数网络卡等等 。 通常 PC内
ISA插槽用黑塑料制作 。 ____
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MCA(Micro Channel Architecture)
IBM公司推出的微通道结构总线 。 基本上也是
ISA的增强版,它的数据传输也是 32位,速度可达
10MHz,甚至 16MHz,但它的外设比 ISA外设造价高 。
同时作为 IBM的专利产品,除了用于 IBM PS/2,很少有厂商采用这种结构总线 。 IBM也已经退回 ISA总线上并考虑其它的局部总线技术 。
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EISA总线 (Extended ISA)
(Enhanced Industry Standard Architecture)
增强型工业标准结构的总线,ISA总线的增强版，它的数据和地址总线都是 32位，工作频率仍是 8.33MHz，直接寻址范围为 4GB，最大传输率为 33MB/S。 EISA插槽通常用褐色塑料制作。
___ 随着 32位微处理器的出现，原有的 16位微机要向高性能的 32位微机发展。而 IBM公司的 32位微通道总线结构与
PC／ XT／ AT又不兼容，为了发展 ISA同时又继承 ISA结构，
1988年，以 Compaq为首的 9家 PC／ XT／ AT兼容机厂商联合起来，为 32位 PC机设计了～个新的工业标准，即
,扩展工业标准结构,——EISA标准。
它与 ISA由良好的兼容性，同时充分发挥和利用了 32
位处理器的功能，使之在图形技术、网络和数据处理等需要高速处理能力的地方发挥作用。
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VESA总线 (Vidio Electronics Standards Association)
PC总线发展到 EISA时,系统性能得到了较大提高,
但仍然没有充分发挥高性能 CPU的强大处理能力,跟不上软件和 CPU的发展速度 。 在主机与外设交换信息的过程中,CPU在大部分时间内仍处于等待状态 。
为了支持早期高性能 WINDOWS图形显示卡和存储设备而设计此总线 。
速度高达 40MHz,但是超过 33MHz后稳定性较差 。 最大传输率为 133MB/S,数据线可扩展到 64位 。
但没有流行多久就被 PCI总线所代替 。
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CPU RAM
局部总线控制器网络适配器 图 形 磁 盘 ISA扩展总线控制器
CD-ROM FAX 磁 带 扫描仪 打印机
33MH32位
33MH 32位
8MH 16位
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PCI(Periperal Component Interconnect)总线
PCI总线由 Intel公司 1991年提出，很快为 IBM,DEC，
Compaq,Apple公司接受。后成立 PCI集团。目前 PC计算机都以 PCI为主的系统总线。
主要总线性能比较,
好很好有有有无限132/264
/528
32/64
位
PCI
差差无无无有限13232位VESA
较好好无无有有限3332位EISA
较好差无无无无816位总线 线宽 带宽（ MB/S） 猝发方式 自动配置 并行工作 支持3.3V 规范性 可扩展性
ISA
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主要特点：
（ 1） 支持总线主控技术,允许智能设备在适当的时候取得总线控制权以加速数据传输和对高度专门化任务的支持 。
（ 2） 支持猝发传输模式 。 采用这种线性寻址方式,当有一个地址起读写大量数据时,每次只需将地址自动加 1就可读写下一个单元 。
（ 3） 低数量的引脚设计 。 采用了多路复用体系,即地址总线和数据总线体系共用一条物理线路 。 降低了生产成本,并提高了总线性能 。
（ 4） 预留扩展空间,可扩展到 64位和 133MHz。 PCI总线的时钟频率为 33.3/66MHz,甚至可达 133/MHZ以上,并与 CPU的时钟频率无关；总线宽度位 32位,也可扩展到 64位 。
（ 5） 设有特别的缓存,实现外设与 CPU隔离,外设或 CPU的单独升级都不会带来问题 。 并且无需担心在不同时钟频率下会引起性能上的波动 。
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PCI总线是一个与处理器无关的高速外围总线，又是至关重要的层间总线。它采用同步时序协议和集中式仲裁策略，并具有自动配臵能力。
HOST总线
PCI总线
LAGACY总线
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PCI总线结构处理器 处理器 主存控制器 主存
PCI设备 PCI设备 HOST桥 主设备 目标设备
PCI/LAGACY总线桥 PCI/PCI桥
LAGACY
设备
LAGACY
设备 PCI设备 PCI设备
HOST总线
PCI总线
PCI总线LAGACY总线（遗留）
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大多数计算机采用了分层次的多总线结构。在这种结构中，速度差异较大的设备模块使用不同速度的总线，而速度相近的设备模块使用同一类总线。
Pentium是一个三层次的多总线结构，
既有 CPU总线,PCI总线和 ISA总线。
计算机主板的总线结构框图如下：
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桥（ bridge)
它是一个总线转换部件，连接两条总线，使总线间相互通信。
1.HOST/PCI 含有中央仲裁器,
2.PCI/PCI
3.PCI/LAGACY（中低速设备）
PCI灵活的设计使其始终能跟上 CPU性能及数据容量的发展速度。目前 PCI仍然在推广其新的版本。
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桥的功能：
信号速度缓冲、电平转换、控制协议转换
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AGP总线
1,AGP总线概述
AGP接口,AGP叫做图形加速接口，是
Intel公司推出的图形显示卡专用数据通道，它只能安装 AGP的显示卡。它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅提高了电脑对 3D图形的处理速度，信号的传送速率可以提高到 533MB/s。
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AGP总线时钟频率
锁频技术,PCI的总线时钟是系统时钟的一半，而
AGP总线和系统时钟相等。因此，当系统总线的频率提高时,PCI和 AGP总线的频率都会随之提高，
从而会出现一些问题。解决的办法“锁频”。
常见的 AGP的种类：
AGP 1X 2X 属于 AGP 1.0 3.7V 266MB/533MB
AGP 4X 属于 AGP 2.0 1.5V 1.06GB/S
AGP 8X 属于 AGP 3.0 0.8V 2.7GB/S
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3D加速,3D加速卡
其上的显存被分为两部分，一部分是帧显存，一部分是材质显存。
帧显存的主要作用是控制可支持的最大分辨率，一般达到 800*600在 32位下的显示效果，则需要 2MB帧显存，达到 1600*1200
的分辨率，最多只需要 8MB的帧显存。
但对于材质显存却不一样，它的大小决定了 3D的视觉效果，越大，所表现出的 3D效果就越逼真。
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如何来选择?
只用显存来进行材质处理；
利用系统内存来分担材质处理工作；
使用频率高的材质在显存中处理，使用频率低的在系统内存中专门开辟的一块空间中处理。
但是,Intel公司提出另一种解决方案，就是
AGP接口规范。此技术的核心目的就是使用成本降低的同时，利用系统内存，为显示芯片提供最大容量的显存。
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与 PCI相比,AGP由三大优势：
对内存的管理有所加强，当显存不够时可快速使用系统内存，在纹理处理方面用 DMA等技术，大大增强了视觉质量，并提高了足够用的存储设备。
采用更高的时钟频率和总线速度。已经远远超过了系统总线速度，所以在高版本的 AGP 4X使用时不能充分发挥其高速性能来。
独占总线技术,PCI局部总线联系着外设与 CPU的联系，
但是如果只有这一条总线，那就像很多人过独木桥，这样整个系统的速度就会慢下来。而使用 AGP技术则可以位数据传输量比较大的显卡开辟一条它自己用的,专用通道,,
不必与其它设备共享，这样无论何时想调用总线都会马上得到满足，从而缓解了 PCI总线的困扰。
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IDE/EIDE接口
集成设备电路（ IDE）,是连接硬盘的接口标准。而
EIDE是目前微机系统中使用最为广泛的一种接口标准。
另一个名称为 ATA。常见的表示形式 ATA33/66/100/133
硬盘内部数据传输率的限制使得硬盘不能同时处理太多的数据，数据在硬盘的高速缓存中排成队列等待硬盘的读写，显然这就降低了系统性能。
解决此瓶颈，增加硬盘的数据缓存即可。这种方法能从某些方面缓解，但却无法从根本上解决此问题，因为如果想更多缓解硬盘的内部数据传输率的限制，就需要增加更多的数据缓存以消除延迟，然而由于硬盘数据缓存昂贵的生产成本，不可能将其做得太大。所以要提高接口的传输率。
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这样数据能以更高的速度传输，也就是说数据不会在硬盘的数据缓存中保存太长时间，它们能通过更快的总线传送走，这就是为什么不需要增加太大的数据缓存，以节省硬盘生产成本的原因。
基于上面所述的后一种解决硬盘瓶颈效应的方法，开发传输速率更高得的接口，如 ATA/100/133接口，此接口允许主机 和硬盘之间以 100MB/s，
133MB/s的数据传输率进行传输数据，这能减轻硬盘数据缓存的负担。这个接口得到了芯片制造商的支持确立为硬盘的标准接口类型。
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ATA/100接口
ATA/100接口结合了所有 ATA/66的电缆及控制器的思想，而且它使用的接口电缆与 ATA/66一样，也是 40
针的 IDE电缆。当然由于突发数据传输率相当高，这使得保护硬盘数据传输的 电磁干扰 及冲突成了一个必须解决的问题。因此其接口电缆中也含有 40根的地线，也就是说 ATA/100的接口电缆中也有 80芯。
ATA/100希望能保留使用传统的 40针的连接器，因为这样能确保与现存的硬盘及系统兼容。可以完全向下兼容，即它能使用 ATA/33,ATA/66的设备，包括硬盘、
可移动存储器（如 ZIP,JAZ）,CD-ROM 驱动器,CD-
R/RW驱动器,ATA磁带机及 DVD-ROM驱动器。
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ATA/100接口包含 CRC（循环冗余校正）特性，
这能增加传输数据的完整性和可靠性，同时它能检测到数据传送中的错误。
例如：主机和驱动器之间的 CRC寄存器内容均与每一次传送的突发数据进行比较，看他们是否吻合，如果不同，则此次数据传送过程重复进行，直到其成功为止。
CRC技术之所有得到广泛的应用是它具有如下几个优点：
非常优秀的错误检测能力资源占用少容易执行
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新的接口模式 Serial ATA
ATA都采用并行方式传输数据，但数据在同一时间发送由许多缺点，比如 40个信号线，包括数据线、地线和供电线等，制作成本高，另外需要高达 5V的电压，然而降低电压可以节能和降温，
但是 ATA已经无升级的潜力了，要想在提高传输率的话，必须要重头开始了。
SATA以连续串行的方式传送数据，在同一时间内只会有 1位数据，其实在这种模式下用四个针就完成了所有的工作（第 1针发出、第 2针接受、
第 3针供电、第 4针为地线）；减少信号位还能降低电力消耗，发热量自然也下降许多。
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从外观上看 SATA硬盘与普通的并行 ATA硬盘相差不大，最主要的差别是原来 40针的并行接口 变成了 两段金手指插头,其中较窄的部分为 7PIN的数据线接口、较宽的部分为 15pin的电源接口，同时有的硬盘还保留了原来的 4pin的电源接口，两个电源接口只要接任何一处就可以了。
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高速端口速率
SATA硬盘的外部接口速率高达 150MB/S，超过了并行 ATA的最高速率 133M/S，将来的
SATA2.0标准更将达到 300MB/S的超高速率。
高度的可靠性
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SCSI总线
1,SCSI总线概述
SCSI的全名是,Small Computer System
Interface，翻译过来是,小型计算机系统接口,,
它主要用来连接外设设备以提高系统性能或增加新的功能，例如硬盘、光驱,ZIP,MO、扫描仪、磁带机、
JAZ、打印等等。
因为 SCSI接口卡和设备非常昂贵所以 SCSI接口的机器主要以工作站、服务器等中高档设备为主。但随着 PC技术的逐渐成熟,SCSI设备被广泛地使用，支持
SCSI接口的外设产品从原本仅有硬盘、磁带机，增加到扫描仪、光驱、刻录机等各种设备，再加上制造技术的进步,SCSI卡与外设的价格都已经在可接受范围内，因此 SCSI在个人 PC的应用日渐增多。
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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，
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。
SCA接头，共有 80针，分为两排。
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第一代叫作,SCSI-1”是最早的标准规格，市场上已经看不到这类产品了，他的数据传输频率只有 5Mhz，数据带宽 8位，最大能连接 7个设备。数据实际传输的方式有异步
（ Asynchronous）与同步（ Synchronous）之分，
所谓 异步 就是在传送之前先要发送确认信号然后开始传送，而 同步 则可先直接传送数据，省去等待确认的过程，直接进行传输所以速度会比较快。异步传输，则仅有 1.8MB/sec,同步方式传送可达 5MB/sec。
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第二代叫作 "SCSI-2"它使用同步传输方式，
SCSI-2将传输频率提高到 10MHz，可以在相同的数据宽度（ 8bits）下能产生 10MB/sec的高传输率，它最大支持 7个设备目前一般称为的
Fast SCSI的接口卡就是指这种 SCSI-2卡它还有一个名字叫做 "Narrow SCSI"。
第二代 SCSI中还有一种叫做 Wide SCSI接口卡它最大支持 15个设备，采用 16bits的数据宽度，
同样是 10MHZ的传输频率，但传输速度达到
20MB/sec。
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第三代叫作,SCSI-3”没有统一规格，有 4种常见的 SCSI
属于第三代 SCSI：
Ultra SCSI（又叫作 Fast-20 SCSI）,他的数据传输频率有 20Mhz，数据带宽 8位，最大能连接 7个设备传送可达 20MB/sec,
Ultra Wide SCSI:他的数据传输频率有 20Mhz，数据带宽 16位，最大能连接 15个设备传送可达 40MB/sec,
Ultra2 SCSI（又叫作 Fast-40 SCSI）他的数据传输频率有 40Mhz，数据带宽 8位，最大能连接 7个设备传送可达 40MB/sec,
Ultra2 Wide SCSI他的数据传输频率有 40Mhz，数据带宽 16位，最大能连接 15个设备传送可达 80MB/sec,
还有 Ultra-160m（可达 160MB/sec），未来可改用光纤以获得更佳的传输率；还有更方便的安装步骤、在线插拔（ Hot Swap）等功能。
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支持 SCSI接口的主板
DB-50,连线上使用 50针公接头，人们通常称作,大 50接头,
,（ Centronics 50-pin）。 DB-50的使用率较高，许多大型的外接设备都采用此种接头。它的体型庞大，不适合应用在接口卡上。它的传输率不高，应用在 SCSI-1,Fast SCSI等级的设备上。
HD-50,连线上使用 50针公接头 HD-50，人们通常称作 "小 50接头 "还有 Micro DB-50,Mini DB-50等名称，除了可接 Fast
SCSI等级设备之外，还用于连接 Ultra SCSI（ Fast-20）等级的高速设备。由于接头体型小，同样也是 50针高密接头（比较容易转接）它几乎成为了 SCSI卡的标准外接接头。 HD-50的传输率比 DB-50快。
HD-68：
连线上使用 68针公接头 HD-68和 hd-50同属于高密接头但针脚比 hd-50多；适用于 Wide,Ultra2 SCSI等级的高速设备。使用较少。
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USB总线
1、通用串型总线 —— USB概述
USB(Universal Serial Bus)的中文名叫,通用串行总线,。由 IBM,Intel等七大公司共同推出的新一代总线标准，严格意义上讲只是与计算机外设相连的 I/O接口标准。
现在电脑系统连接外围设备的接口并无统一的标准，
如键盘用 PS/2接口，连接打印机要用 25针的并行接口，鼠标则要用串行或 PS/2接口。 USB则将这些不同的接口统一起来，使用一个 4针插头作为标准插头。
通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。
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2,USB的特点
(1)随插即用 (plug-and-play),USB具自动侦测功能，所以无须顾虑计算机系统资源是否有冲突的情形，可随时安装使用。 也不涉及 IRQ冲突等问题
(2) 热插拔 (hot attach and detach),也就是周边的插入及拔除无需再关闭电源，节省了关机再架设时间。
(3) 可扩充性,也就是在前面有提到的，一个
USB控制器在集线器的搭配下，可扩充高达 127个外部周边 USB装臵。
(4) 安装简易,不需拆卸 PC，使用更为简易。
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(5) 高速的传输,在 USB2.0提出后，速度可高达 480Mbps，这样的传送速度已能满足大部份周边装备的传输使用。
(6) 总线供电 (bus power),在 USB上的装臵可选择自我供电 (self power)或总线供电，因此 USB装臵本身基本上是可以不需额外的电源供应器，（ 5V,500mA）。
(7) 电源管理,当 USB装臵没有使用时，会自动进入到省电的模式。
(8) 支持多媒体；
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一个 USB最多可以连结 127个设备。 USB接口提供了极高的传输速度，如果使用 USB的鼠标或者键盘之类等不需要高速的设备时，它就采用 1.5Mbps的传输速率。如果使用 USB的 MODEM，音箱、打印机等需要高速传输数据的设备时，则采用高速的同步传输速率。
3,USB的应用
USB接口：
在计算机上添加设备时不必再打开机箱，安装板卡，甚至都不必重新启动，就可以使用新的设备，使计算机更易使用。
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一个 USB控制器可以连结多达 127个外设。
常见的产品有 USB鼠标,USB键盘、
USB游戏杆,USB喇叭,USB打印机、
USB扫描仪,USB调制解调器,USB摄像头、
USB Hub以及 USB显示器等等。
USB的发展
USB 1.0 1.5MB/S（ 12Mbps）
USB 2.0 60MB/S (480Mbps)
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USB存在的问题尽管在理论上,USB可以实现高达 127个设备的串列连接，但是在实际应用中，也许串联
3到 4个设备就可能导致一些设备失效。而且大多数 USB产品，只有一个输入口，根本无法再连接下一个 USB设备。
另外，尽管 USB本身可以提供 500mA的电流，
但一旦碰到高电耗的设备，就会导致供电不足。
解决这些问题的办法是使用 USBHub，但 Hub的价格目前还太贵了点。
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IEEE 1394
一种面向计算机外设和消费类电器产品的高速串行总线，能够处理实时的和已录制完成的的视频信息，
被用于硬盘、扫描仪、打印机和数字视频设备。
特点：
1、极高的传输速度，高达 GB/s的高速同步数据传输速度；
2、是一种标准接口，它的出台可以使硬盘厂商实施标准化的设计；
3、通过 6针缆线与外设相连，并支持热插拔；
3、由于成本较高和技术上的原因，目前使用并不多。
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USB和 IEEE1394的比较
在 IEEE1394中,I/O连接能力得到了进一步的改进。两者的主要区别在于各自应用的对象。
USB 2.0主要用于 PC外设的连接，而 IEEE1394主要定位于声音 /视频领域，用于制造消费类电子设备，如数字 DVD,数字 DV等。
事实上，他们各自都在自己的领域成为了一种连接标准。
基本概念
总线接口
总线的总裁、定时和数据传送模式
典型总线
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总线结构 —— 基本概念
总线的基本概念
总线,是构成计算机系统的互联机构，
是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。
借助总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址数据和控制信息的交换，
并在争用资源的基础进行工作。
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总线结构 —— 基本概念
总线的分类：
一个单处理器系统中的总线，分为三类
– 内部总线,CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
– 系统总线,CPU同计算机系统的其他高速功能部件之间互相连接的总线。
– I/O总线,中、低速 I/O设备之间互相连接的总线。
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总线结构 —— 基本概念
总线的特性：
– 物理特性,指总线的物理连接方式。
– 功能特性,总线中每一根线的功能。
– 电气特性,每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。
– 时间特性,每根线在什么时间有效。
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总线结构 —— 基本概念
总线的标准化问题；
例如,ISA,EISA,VESA,PCI等等
总线带宽,总线本身所能达到的最高传输速率。单位是兆字节 /秒（ MB/S）
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内存条芯片组
BIOS芯片
CPU插座串行接口
AGP扩展槽
PCI扩展槽电池
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总线结构 —— 基本概念
总线的连接方式：
通过设备适配器将种类繁多、速度各异的外围设备连接到 CPU上，使他们能够一起正常工作。设备适配器也称为接口。
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总线结构 —— 基本概念
单机系统的总线连接方式：
单总线系统
双总线系统
三总线系统
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总线结构 —— 基本概念
CPU 主存 设备适配器 设备适配器单总线结构系统总线
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总线结构 —— 基本概念
单总线
特点,结构简单，容易扩充
由于若干逻辑部件共用一条总线，因此，总线为分时工作状态，否则，将会使整机工作速度降低。
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CPU 主存 设备适配器 设备适配器双总线结构存储总线系统总线特点：由于 CPU与主存交换数据的机会多，故增加了存储总线解决此问题，减轻了总线的负担。
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CPU 主存设备适配器设备适配器
IOP
I/O总线三总线结构系统总线存储总线
通道的功能,对外设的统一管理；完成外设与主存,CPU
之间的数据传送。
特点,提高了 CPU工作效率，同时也最大限度的提高外设的工作速度。
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总线结构 —— 基本概念
总线结构对计算机系统性能的影响：
– 最大存储容量 （单总线和双总线的区别）
– 指令系统 （单总线和双总线的区别）
– 吞吐量 （取决于主存的存取周期）
在计算机运行时双端口存储器，每个端口对应不同总线，提高了存取速度；在三总线中，
采用通道控制，增加了 I/O总线，进一步扩展了系统的 吞吐量。
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单总线结构：主存、外设统一编址
例,AB为 16位，则最大容量为 64K
60K
4K
0000H
F3FFH
F400H
FFFFH
主存外设主存容量 < 216
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双总线结构：主存、外设单独编址。
例,AB为 16位，则最大容量为 64K
主存 外设
64K
256
主存 ->存储总线 -> AB=16->64K
外设 ->系统总线 ->AB=8 ->256字节
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指令系统：
CPU访问主存、外设的指令由于总线的结构不同而不同。
例：单总线：主存 -外设统一编址
所以只有一条指令，如：
MOV A,[0000H]； A<-主存
MOV A,[FFE0H]； A<-外设
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双总线：主存、外设单独编址
所以需要各种命令
例,MOV A,0020H； A<-主存 主存传送
IN A,20H； A<-外设
OUT 20H,A； 外设 <-A 外设传送
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总线结构 —— 基本概念
早期总线的内部结构：
实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与 I/O设备适配器的通道。
– 数据线
– 地址线
– 控制线
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总线结构 —— 基本概念
CPU
存储器模块输入设备接口输出设备接口
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简单总线结构的不足之处在于：
第一 CPU是总线上的唯一主控者。
第二 总线信号是 CPU引脚信号的延伸，
故总线结构紧密与 CPU相关，通用性较差。
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总线结构 —— 基本概念
当代总线结构：
– 数据传送总线：由地址线、数据线和控制线组成。
– 仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线
– 中断和同步总线：包括中断请求线和中断认可线。
– 公用线：包括时钟信号线、电源线、地线和系统复位线等。
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总线结构 —— 基本概念
CPU-CACHE
模块存储器模块
I/O
适配器总线控制器数据传送总线（数据线、地址线、控制线）
仲裁总线中断和同步总线公用线
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系统总线 —— 总线接口
信息的传送方式
– 串行传送 在串行传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位 (bit)的脉冲信号，
每次一位，被传送的数据需要在发送部件进行并－－串变换，这称为 拆卸,反之称为 装配 。
– 并行传送 对每个数据位都需要单独一条传输线。信息有多少二进制位组成，就需要多少条传输线，从而使得二进制数,0”或,1”在不同的线上同时进行传送 。
– 分时传送 共享总线的部件分时使用总线
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系统总线 —— 总线接口
接口 即 I/O设备适配器，具体指 CPU和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。 接口部件在它动态连接的两个部件之间起着“转换器”
的作用，以便实现彼此之间的信息传送。
接口的功能：
– 控制
– 缓冲
– 状态
– 转换
– 整理
– 程序中断
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
总线仲裁：连接到总线上的功能模块有主动 和 被动 两种形态。
为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有 总线仲裁部件,以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。
对多个主设备提出的占用总线请求，
一般采用优先级或公平策略进行仲裁。
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按照总线仲裁电路的位臵不同，仲裁方式分为 集中式仲裁 和 分布式仲裁 两类。
– 集中式
链式查询方式
计数器定时查询方式
独立请求方式
– 分布式
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
链式查询方式
优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁。
缺点：对询问链的电路故障很敏感 。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器 设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
特点：判断优先级方法简单，扩充设备容易；
总线请求优先级较低的设备容易被忽略；
总线授权信号串行传送，因设备的差错，
容易造成堵塞。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
计数器定时查询方式：
优点：比较灵活。
缺点：线数比较多。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器 设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
计数器定时查询过程：
各设备经 BR发现请求；总线仲裁电路判断：
当 BS=0时，开始计数；计数值经地址线送各设备：计数值 =某请求设备地址，该设备获得总线授权；当计数从 0开始时，谁的地址号越小越优先，当计数值从终止点开始，所有设备优先级相同。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
独立请求方式：
优点：相应的时间快。优先次序的控制灵活。
过程：
每个设备有独立的总线请求线 BR至总线仲裁；总线总裁也对每个设备送总线授权线。
当有总线请求时，有总线总裁内部进行判优裁次。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
独立请求方式：
特点：判有速度快；设备、电路复杂。
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分布式仲裁
分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。
当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。
最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。
显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。
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中央处理器 设备接口
0
设备接口
1
设备接口
N
3 1 2
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
总线的定时
同步定时
异步定时
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
同步定时? 特点：
出现在总线上的地址或数据都由时钟信号定时控制；
挂在总线上的模块存取时间应比较接近；
总线较短
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式
异步定时? 特点：
无公共时钟信号；
挂在总线上的模块的存取时间差别较大；
传送方式依靠应答信号，总线周期长度不固定。
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系统总线 —— 总线的仲裁、定时和数据传送模式总线数据传送模式
读、写操作
块传送操作
写后读、读修改写操作
广播、广集操作
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总线的互连
多总线
2009年 7月 27日 8时 37分 41
总线信号的两个演示
奔腾 微 处理器总线信号的演示
Power PC微处理器总线信号的演示
2009年 7月 27日 8时 37分 42
思考作业
P235
1-20
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I/O (Input-Output)总线与扩展槽总线是计算机中的传输数据信号的通道,按并行方式传输信息 。
接口电路微处理器外部设备存储器输入 /输出：
数据总线控制总线地址总线
I/O总线扩展槽扩展槽的作用
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输入设备输出设备微机上不可少的两种输入输出接口是并行端口和串行端口 。
并行端口可以同时传送 8路信号,传输距离相对较近 。
串行端口在一个方向一次只能传送 1路信号 。
处理结果数据 二进制 内存数字、字符、
图像、声音并行端口串行端口鼠标接口键盘接口
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主板
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典型总线
ISA总线
PCI总线
AGP总线
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ISA(Industry Standard Architecture）
工业标准结构总线,又称为 AT总线 。 它的数据宽度 16位,地址线为 24位,工作频率 8MHz，
最大数据传输率 16.67MB/S。
ISA总线是 286时代所定义的 8/16为总线,
虽然传输速度不快,但是这个规格已经有十多年的历史,相关设计技术,零件十分充足,而且能支持计算机主板也是最多的 。 在 PIII时代的主板甚至还保留 1,2个 ISA扩充插槽 。
ISA主要是用来匹配速度较慢的接口卡,如串 /并行口卡,大多数网络卡等等 。 通常 PC内
ISA插槽用黑塑料制作 。 ____
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MCA(Micro Channel Architecture)
IBM公司推出的微通道结构总线 。 基本上也是
ISA的增强版,它的数据传输也是 32位,速度可达
10MHz,甚至 16MHz,但它的外设比 ISA外设造价高 。
同时作为 IBM的专利产品,除了用于 IBM PS/2,很少有厂商采用这种结构总线 。 IBM也已经退回 ISA总线上并考虑其它的局部总线技术 。
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EISA总线 (Extended ISA)
(Enhanced Industry Standard Architecture)
增强型工业标准结构的总线,ISA总线的增强版，它的数据和地址总线都是 32位，工作频率仍是 8.33MHz，直接寻址范围为 4GB，最大传输率为 33MB/S。 EISA插槽通常用褐色塑料制作。
___ 随着 32位微处理器的出现，原有的 16位微机要向高性能的 32位微机发展。而 IBM公司的 32位微通道总线结构与
PC／ XT／ AT又不兼容，为了发展 ISA同时又继承 ISA结构，
1988年，以 Compaq为首的 9家 PC／ XT／ AT兼容机厂商联合起来，为 32位 PC机设计了～个新的工业标准，即
,扩展工业标准结构,——EISA标准。
它与 ISA由良好的兼容性，同时充分发挥和利用了 32
位处理器的功能，使之在图形技术、网络和数据处理等需要高速处理能力的地方发挥作用。
2009年 7月 27日 8时 37分 50
VESA总线 (Vidio Electronics Standards Association)
PC总线发展到 EISA时,系统性能得到了较大提高,
但仍然没有充分发挥高性能 CPU的强大处理能力,跟不上软件和 CPU的发展速度 。 在主机与外设交换信息的过程中,CPU在大部分时间内仍处于等待状态 。
为了支持早期高性能 WINDOWS图形显示卡和存储设备而设计此总线 。
速度高达 40MHz,但是超过 33MHz后稳定性较差 。 最大传输率为 133MB/S,数据线可扩展到 64位 。
但没有流行多久就被 PCI总线所代替 。
2009年 7月 27日 8时 37分 51
CPU RAM
局部总线控制器网络适配器 图 形 磁 盘 ISA扩展总线控制器
CD-ROM FAX 磁 带 扫描仪 打印机
33MH32位
33MH 32位
8MH 16位
2009年 7月 27日 8时 37分 52
PCI(Periperal Component Interconnect)总线
PCI总线由 Intel公司 1991年提出，很快为 IBM,DEC，
Compaq,Apple公司接受。后成立 PCI集团。目前 PC计算机都以 PCI为主的系统总线。
主要总线性能比较,
好很好有有有无限132/264
/528
32/64
位
PCI
差差无无无有限13232位VESA
较好好无无有有限3332位EISA
较好差无无无无816位总线 线宽 带宽（ MB/S） 猝发方式 自动配置 并行工作 支持3.3V 规范性 可扩展性
ISA
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主要特点：
（ 1） 支持总线主控技术,允许智能设备在适当的时候取得总线控制权以加速数据传输和对高度专门化任务的支持 。
（ 2） 支持猝发传输模式 。 采用这种线性寻址方式,当有一个地址起读写大量数据时,每次只需将地址自动加 1就可读写下一个单元 。
（ 3） 低数量的引脚设计 。 采用了多路复用体系,即地址总线和数据总线体系共用一条物理线路 。 降低了生产成本,并提高了总线性能 。
（ 4） 预留扩展空间,可扩展到 64位和 133MHz。 PCI总线的时钟频率为 33.3/66MHz,甚至可达 133/MHZ以上,并与 CPU的时钟频率无关；总线宽度位 32位,也可扩展到 64位 。
（ 5） 设有特别的缓存,实现外设与 CPU隔离,外设或 CPU的单独升级都不会带来问题 。 并且无需担心在不同时钟频率下会引起性能上的波动 。
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PCI总线是一个与处理器无关的高速外围总线，又是至关重要的层间总线。它采用同步时序协议和集中式仲裁策略，并具有自动配臵能力。
HOST总线
PCI总线
LAGACY总线
2009年 7月 27日 8时 37分 55
PCI总线结构处理器 处理器 主存控制器 主存
PCI设备 PCI设备 HOST桥 主设备 目标设备
PCI/LAGACY总线桥 PCI/PCI桥
LAGACY
设备
LAGACY
设备 PCI设备 PCI设备
HOST总线
PCI总线
PCI总线LAGACY总线（遗留）
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大多数计算机采用了分层次的多总线结构。在这种结构中，速度差异较大的设备模块使用不同速度的总线，而速度相近的设备模块使用同一类总线。
Pentium是一个三层次的多总线结构，
既有 CPU总线,PCI总线和 ISA总线。
计算机主板的总线结构框图如下：
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桥（ bridge)
它是一个总线转换部件，连接两条总线，使总线间相互通信。
1.HOST/PCI 含有中央仲裁器,
2.PCI/PCI
3.PCI/LAGACY（中低速设备）
PCI灵活的设计使其始终能跟上 CPU性能及数据容量的发展速度。目前 PCI仍然在推广其新的版本。
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桥的功能：
信号速度缓冲、电平转换、控制协议转换
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AGP总线
1,AGP总线概述
AGP接口,AGP叫做图形加速接口，是
Intel公司推出的图形显示卡专用数据通道，它只能安装 AGP的显示卡。它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅提高了电脑对 3D图形的处理速度，信号的传送速率可以提高到 533MB/s。
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AGP总线时钟频率
锁频技术,PCI的总线时钟是系统时钟的一半，而
AGP总线和系统时钟相等。因此，当系统总线的频率提高时,PCI和 AGP总线的频率都会随之提高，
从而会出现一些问题。解决的办法“锁频”。
常见的 AGP的种类：
AGP 1X 2X 属于 AGP 1.0 3.7V 266MB/533MB
AGP 4X 属于 AGP 2.0 1.5V 1.06GB/S
AGP 8X 属于 AGP 3.0 0.8V 2.7GB/S
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3D加速,3D加速卡
其上的显存被分为两部分，一部分是帧显存，一部分是材质显存。
帧显存的主要作用是控制可支持的最大分辨率，一般达到 800*600在 32位下的显示效果，则需要 2MB帧显存，达到 1600*1200
的分辨率，最多只需要 8MB的帧显存。
但对于材质显存却不一样，它的大小决定了 3D的视觉效果，越大，所表现出的 3D效果就越逼真。
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如何来选择?
只用显存来进行材质处理；
利用系统内存来分担材质处理工作；
使用频率高的材质在显存中处理，使用频率低的在系统内存中专门开辟的一块空间中处理。
但是,Intel公司提出另一种解决方案，就是
AGP接口规范。此技术的核心目的就是使用成本降低的同时，利用系统内存，为显示芯片提供最大容量的显存。
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与 PCI相比,AGP由三大优势：
对内存的管理有所加强，当显存不够时可快速使用系统内存，在纹理处理方面用 DMA等技术，大大增强了视觉质量，并提高了足够用的存储设备。
采用更高的时钟频率和总线速度。已经远远超过了系统总线速度，所以在高版本的 AGP 4X使用时不能充分发挥其高速性能来。
独占总线技术,PCI局部总线联系着外设与 CPU的联系，
但是如果只有这一条总线，那就像很多人过独木桥，这样整个系统的速度就会慢下来。而使用 AGP技术则可以位数据传输量比较大的显卡开辟一条它自己用的,专用通道,,
不必与其它设备共享，这样无论何时想调用总线都会马上得到满足，从而缓解了 PCI总线的困扰。
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IDE/EIDE接口
集成设备电路（ IDE）,是连接硬盘的接口标准。而
EIDE是目前微机系统中使用最为广泛的一种接口标准。
另一个名称为 ATA。常见的表示形式 ATA33/66/100/133
硬盘内部数据传输率的限制使得硬盘不能同时处理太多的数据，数据在硬盘的高速缓存中排成队列等待硬盘的读写，显然这就降低了系统性能。
解决此瓶颈，增加硬盘的数据缓存即可。这种方法能从某些方面缓解，但却无法从根本上解决此问题，因为如果想更多缓解硬盘的内部数据传输率的限制，就需要增加更多的数据缓存以消除延迟，然而由于硬盘数据缓存昂贵的生产成本，不可能将其做得太大。所以要提高接口的传输率。
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这样数据能以更高的速度传输，也就是说数据不会在硬盘的数据缓存中保存太长时间，它们能通过更快的总线传送走，这就是为什么不需要增加太大的数据缓存，以节省硬盘生产成本的原因。
基于上面所述的后一种解决硬盘瓶颈效应的方法，开发传输速率更高得的接口，如 ATA/100/133接口，此接口允许主机 和硬盘之间以 100MB/s，
133MB/s的数据传输率进行传输数据，这能减轻硬盘数据缓存的负担。这个接口得到了芯片制造商的支持确立为硬盘的标准接口类型。
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ATA/100接口
ATA/100接口结合了所有 ATA/66的电缆及控制器的思想，而且它使用的接口电缆与 ATA/66一样，也是 40
针的 IDE电缆。当然由于突发数据传输率相当高，这使得保护硬盘数据传输的 电磁干扰 及冲突成了一个必须解决的问题。因此其接口电缆中也含有 40根的地线，也就是说 ATA/100的接口电缆中也有 80芯。
ATA/100希望能保留使用传统的 40针的连接器，因为这样能确保与现存的硬盘及系统兼容。可以完全向下兼容，即它能使用 ATA/33,ATA/66的设备，包括硬盘、
可移动存储器（如 ZIP,JAZ）,CD-ROM 驱动器,CD-
R/RW驱动器,ATA磁带机及 DVD-ROM驱动器。
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ATA/100接口包含 CRC（循环冗余校正）特性，
这能增加传输数据的完整性和可靠性，同时它能检测到数据传送中的错误。
例如：主机和驱动器之间的 CRC寄存器内容均与每一次传送的突发数据进行比较，看他们是否吻合，如果不同，则此次数据传送过程重复进行，直到其成功为止。
CRC技术之所有得到广泛的应用是它具有如下几个优点：
非常优秀的错误检测能力资源占用少容易执行
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新的接口模式 Serial ATA
ATA都采用并行方式传输数据，但数据在同一时间发送由许多缺点，比如 40个信号线，包括数据线、地线和供电线等，制作成本高，另外需要高达 5V的电压，然而降低电压可以节能和降温，
但是 ATA已经无升级的潜力了，要想在提高传输率的话，必须要重头开始了。
SATA以连续串行的方式传送数据，在同一时间内只会有 1位数据，其实在这种模式下用四个针就完成了所有的工作（第 1针发出、第 2针接受、
第 3针供电、第 4针为地线）；减少信号位还能降低电力消耗，发热量自然也下降许多。
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从外观上看 SATA硬盘与普通的并行 ATA硬盘相差不大，最主要的差别是原来 40针的并行接口 变成了 两段金手指插头,其中较窄的部分为 7PIN的数据线接口、较宽的部分为 15pin的电源接口，同时有的硬盘还保留了原来的 4pin的电源接口，两个电源接口只要接任何一处就可以了。
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高速端口速率
SATA硬盘的外部接口速率高达 150MB/S，超过了并行 ATA的最高速率 133M/S，将来的
SATA2.0标准更将达到 300MB/S的超高速率。
高度的可靠性
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SCSI总线
1,SCSI总线概述
SCSI的全名是,Small Computer System
Interface，翻译过来是,小型计算机系统接口,,
它主要用来连接外设设备以提高系统性能或增加新的功能，例如硬盘、光驱,ZIP,MO、扫描仪、磁带机、
JAZ、打印等等。
因为 SCSI接口卡和设备非常昂贵所以 SCSI接口的机器主要以工作站、服务器等中高档设备为主。但随着 PC技术的逐渐成熟,SCSI设备被广泛地使用，支持
SCSI接口的外设产品从原本仅有硬盘、磁带机，增加到扫描仪、光驱、刻录机等各种设备，再加上制造技术的进步,SCSI卡与外设的价格都已经在可接受范围内，因此 SCSI在个人 PC的应用日渐增多。
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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，
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。
SCA接头，共有 80针，分为两排。
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第一代叫作,SCSI-1”是最早的标准规格，市场上已经看不到这类产品了，他的数据传输频率只有 5Mhz，数据带宽 8位，最大能连接 7个设备。数据实际传输的方式有异步
（ Asynchronous）与同步（ Synchronous）之分，
所谓 异步 就是在传送之前先要发送确认信号然后开始传送，而 同步 则可先直接传送数据，省去等待确认的过程，直接进行传输所以速度会比较快。异步传输，则仅有 1.8MB/sec,同步方式传送可达 5MB/sec。
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第二代叫作 "SCSI-2"它使用同步传输方式，
SCSI-2将传输频率提高到 10MHz，可以在相同的数据宽度（ 8bits）下能产生 10MB/sec的高传输率，它最大支持 7个设备目前一般称为的
Fast SCSI的接口卡就是指这种 SCSI-2卡它还有一个名字叫做 "Narrow SCSI"。
第二代 SCSI中还有一种叫做 Wide SCSI接口卡它最大支持 15个设备，采用 16bits的数据宽度，
同样是 10MHZ的传输频率，但传输速度达到
20MB/sec。
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第三代叫作,SCSI-3”没有统一规格，有 4种常见的 SCSI
属于第三代 SCSI：
Ultra SCSI（又叫作 Fast-20 SCSI）,他的数据传输频率有 20Mhz，数据带宽 8位，最大能连接 7个设备传送可达 20MB/sec,
Ultra Wide SCSI:他的数据传输频率有 20Mhz，数据带宽 16位，最大能连接 15个设备传送可达 40MB/sec,
Ultra2 SCSI（又叫作 Fast-40 SCSI）他的数据传输频率有 40Mhz，数据带宽 8位，最大能连接 7个设备传送可达 40MB/sec,
Ultra2 Wide SCSI他的数据传输频率有 40Mhz，数据带宽 16位，最大能连接 15个设备传送可达 80MB/sec,
还有 Ultra-160m（可达 160MB/sec），未来可改用光纤以获得更佳的传输率；还有更方便的安装步骤、在线插拔（ Hot Swap）等功能。
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支持 SCSI接口的主板
DB-50,连线上使用 50针公接头，人们通常称作,大 50接头,
,（ Centronics 50-pin）。 DB-50的使用率较高，许多大型的外接设备都采用此种接头。它的体型庞大，不适合应用在接口卡上。它的传输率不高，应用在 SCSI-1,Fast SCSI等级的设备上。
HD-50,连线上使用 50针公接头 HD-50，人们通常称作 "小 50接头 "还有 Micro DB-50,Mini DB-50等名称，除了可接 Fast
SCSI等级设备之外，还用于连接 Ultra SCSI（ Fast-20）等级的高速设备。由于接头体型小，同样也是 50针高密接头（比较容易转接）它几乎成为了 SCSI卡的标准外接接头。 HD-50的传输率比 DB-50快。
HD-68：
连线上使用 68针公接头 HD-68和 hd-50同属于高密接头但针脚比 hd-50多；适用于 Wide,Ultra2 SCSI等级的高速设备。使用较少。
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USB总线
1、通用串型总线 —— USB概述
USB(Universal Serial Bus)的中文名叫,通用串行总线,。由 IBM,Intel等七大公司共同推出的新一代总线标准，严格意义上讲只是与计算机外设相连的 I/O接口标准。
现在电脑系统连接外围设备的接口并无统一的标准，
如键盘用 PS/2接口，连接打印机要用 25针的并行接口，鼠标则要用串行或 PS/2接口。 USB则将这些不同的接口统一起来，使用一个 4针插头作为标准插头。
通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。
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2,USB的特点
(1)随插即用 (plug-and-play),USB具自动侦测功能，所以无须顾虑计算机系统资源是否有冲突的情形，可随时安装使用。 也不涉及 IRQ冲突等问题
(2) 热插拔 (hot attach and detach),也就是周边的插入及拔除无需再关闭电源，节省了关机再架设时间。
(3) 可扩充性,也就是在前面有提到的，一个
USB控制器在集线器的搭配下，可扩充高达 127个外部周边 USB装臵。
(4) 安装简易,不需拆卸 PC，使用更为简易。
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(5) 高速的传输,在 USB2.0提出后，速度可高达 480Mbps，这样的传送速度已能满足大部份周边装备的传输使用。
(6) 总线供电 (bus power),在 USB上的装臵可选择自我供电 (self power)或总线供电，因此 USB装臵本身基本上是可以不需额外的电源供应器，（ 5V,500mA）。
(7) 电源管理,当 USB装臵没有使用时，会自动进入到省电的模式。
(8) 支持多媒体；
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一个 USB最多可以连结 127个设备。 USB接口提供了极高的传输速度，如果使用 USB的鼠标或者键盘之类等不需要高速的设备时，它就采用 1.5Mbps的传输速率。如果使用 USB的 MODEM，音箱、打印机等需要高速传输数据的设备时，则采用高速的同步传输速率。
3,USB的应用
USB接口：
在计算机上添加设备时不必再打开机箱，安装板卡，甚至都不必重新启动，就可以使用新的设备，使计算机更易使用。
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一个 USB控制器可以连结多达 127个外设。
常见的产品有 USB鼠标,USB键盘、
USB游戏杆,USB喇叭,USB打印机、
USB扫描仪,USB调制解调器,USB摄像头、
USB Hub以及 USB显示器等等。
USB的发展
USB 1.0 1.5MB/S（ 12Mbps）
USB 2.0 60MB/S (480Mbps)
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USB存在的问题尽管在理论上,USB可以实现高达 127个设备的串列连接，但是在实际应用中，也许串联
3到 4个设备就可能导致一些设备失效。而且大多数 USB产品，只有一个输入口，根本无法再连接下一个 USB设备。
另外，尽管 USB本身可以提供 500mA的电流，
但一旦碰到高电耗的设备，就会导致供电不足。
解决这些问题的办法是使用 USBHub，但 Hub的价格目前还太贵了点。
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IEEE 1394
一种面向计算机外设和消费类电器产品的高速串行总线，能够处理实时的和已录制完成的的视频信息，
被用于硬盘、扫描仪、打印机和数字视频设备。
特点：
1、极高的传输速度，高达 GB/s的高速同步数据传输速度；
2、是一种标准接口，它的出台可以使硬盘厂商实施标准化的设计；
3、通过 6针缆线与外设相连，并支持热插拔；
3、由于成本较高和技术上的原因，目前使用并不多。
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USB和 IEEE1394的比较
在 IEEE1394中,I/O连接能力得到了进一步的改进。两者的主要区别在于各自应用的对象。
USB 2.0主要用于 PC外设的连接，而 IEEE1394主要定位于声音 /视频领域，用于制造消费类电子设备，如数字 DVD,数字 DV等。
事实上，他们各自都在自己的领域成为了一种连接标准。
