PC接口总线及接口介绍

PC接口总线及接口（插槽）介绍
学习时间：2013/8/9
第一部分：总线
1 ISA
ISA插槽
ISA插槽是基于ISA总线（Industrial Standard Architecture，工业标准结构总线）的扩展插槽，其颜色一般为黑色，比PCI接口插槽要长些，位于主板的最下端。

其工作频率为8MHz左右，为16位插槽，最大传输率16MB/sec，可插接显卡，声卡，网卡以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。

其缺点是CPU资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。

图 ISA插槽（黑色）
ISA总线
ISA总线: (Industry Standard Architecture:工业标准体系结构）是IBM公司为PC/AT电脑而制定的总线标准，为16位体系结构，只能支持16位的I/O设备，数据传输率大约是16MB/S。

也称为AT标准。

开始时PC机面向个人及办公室，定义了8位的ISA总线结构，对外公开，成为标准（ISO ISA标准）。

第三方开发出许多ISA扩充板卡，推动了PC机的发展。

1984年推出IBM-PC/AT系统，ISA从8位扩充到16位，地址线从20条扩充到24条。

1988年，康柏、HP、NEC等9个厂商协同把ISA扩展到32位，即EISA总线(Extended ISA)。

2 PCI
PCI插槽
PCI插槽是基于PCI局部总线(Peripheral Component Interconnection，周边元件扩展接口)的扩展插槽，其颜色一般为乳白色，位于主板上AGP插槽的下方，ISA插槽的上方。

其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz,最大数据传输率为133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。

可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem、卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。

PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得电脑能实现的几乎所有功能，是名副其实的“万用”扩展插槽。

PCI总线
一种由英特尔（Intel）公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。

此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。

最早提出的PCI总线工作在33MHz 频率之下，传输带宽达到133MB/s(33MHz * 32bit/s)，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。

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。

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。

管理器提供信号缓冲，能在高时钟频率下保持高性能，适合为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供连接接口，工作频率为33MHz/66MHz。

PCI总线系统要求有一个PCI控制卡，它必须安装在一个PCI插槽内。

这种插槽是目前主板带有最多数量的插槽类型，在当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。

根据实现方式不同，PCI控制器可以与CPU一次交换32位或64位数据，它允许智能PCI辅助适配器利用一种总线主控技术与CPU并行地执行任务。

PCI允许多路复用技术，即允许一个以上的电子信号同时存在于总线之上。

3 I2c
I2C接口
I2C总线
I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，最主要的优点是其简单性和有效性。

总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。

I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。

一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。

当然，在任何时间点上只能有一个主控。

I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。

在CPU 与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。

每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。

CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。

这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

4 SMBus
SMBus 是 System Management Bus 的缩写，是1995年由Intel提出的，应用于移动PC和桌面PC系统中的低速率通讯。

它主要是希望通过一条廉价并且功能强大的总线（由两条线组成），来控制主板上的设备并收集相应的信息。

SMBus 为系统和电源管理这样的任务提供了一条控制总线，使用 SMBus 的系统，设备之间发送和接收消息都是通过 SMBus，而不是使用单独的控制线，这样可以节省设备的管脚数。

使用 SMBus，设备还可以提供它的生产信息，告诉系统它的型号，部件号等，针对挂起事件保存它的状态，报告不同类别的错误，接收控制参数，并返回它的状态等。

SMBus器件存在现有7层OSI网络模型中的前3层，即物理层，数据链路层和网络层。

SMBus最初的目的是为智能电池，充电电池和与其他系统通信的微控制器之间的通信链路而定义的。

SMBus也被用来连接各种设备，包括电源相关设备，系统传感器，EEPROM 通讯设备等等。

SMBus 最适用于笔记本电脑上，检测各元件状态并更新硬件设置引脚 (pull-high 或 pull-low)。

例如，将不存在的 DIMM 时钟关闭，或检测电池低电压状态。

SMBus 的数据传输率只有 100Kbit/s；这允许单一主机与 CPU 和多个主从硬盘通讯并收发数据。

SMBus 也可用于免跳线设计的主板上。

SMBus 是 System Management Bus 的缩写，译为系统管理总线，SMBus是一种二线制串行总线，1996年第一版规范开始商用。

它大部分基于I2C总线规范。

和 I2C一样，SMBus不需增加额外引脚，创建该总线主要是为了增加新的功能特性，但只工作在100kHz 且专门面向智能电池管理应用。

它工作在主/从模式：主器件提供时钟，在其发起一次传输时提供一个起始位，在其终止一次传输时提供一个停止位；从器件拥有一个唯一的7或10位从器件地址
5 LPT总线
LPC总线，原名叫Low pin count Bus，是在IBM PC兼容机中用于把低带宽设备和“老旧”连接到CPU上。

那些常见低速设备有：BIOS，串口，并口，PS/2的键盘和鼠标，软盘控制器，比较新的设备有可信平台模块。

LPC总线通常和主板上的南桥物理相连，南桥在IBM PC AT平台上通常连接了一系列的“老旧”设备，例如两个可编程中断控制器，可编程计时器和两个 ISA DMA 控制器。

LPC总线是Intel在1998时作为工业标准架构体系（ISA）的替代品引入，它与ISA在软件层面是类似的，尽管在物理层面是有着巨大不同的，ISA是16比特宽，MHz的总线，而它是4比特宽，有着四倍频率（MHz）
的总线。

LPC总线最大的优点是只需要7个信号，在拥挤的现代主板上是很容易布局的。

图 Low Pin Count interface IT8705F Super I/O 芯片
6 PCI-E
第二部分：接口（插槽）
1 AGP接口
AGP，全称Accelerated Graphic Ports，PC的图形系统接口的一种，目前被已经淘汰的图形系统接口。

这项技术产生的时候，3D图形加速技术开始流行并且迅速普及，为了使系统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更高的带宽，AGP应运而生。

AGP接口
2 GPIO接口
General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO，或总线扩展器，利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。

当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。

每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。

Maxim的GPIO产品线包括8端口至28端口的GPIO，提供推挽式输出或漏极开路输出。

提供微型3mm x 3mm QFN封装。

GPIO接口
3 SPI接口
SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU（Micro Control Unit）与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。

SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器SPDR。

外围设备包括FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。

SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线NSS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。

SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处理器
和数字信号解码器之间。

SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。

4 SATA接口
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。

SATA接口硬盘 SATA接口线硬盘SATA接口电源线
SATA接口硬盘 ESATA与SATA接口
5 IDE接口
IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。

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，因此硬盘生产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。

IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断地提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。

一个IDE接口只能接两个外部设备。

一般用于PC机，最高转速7200转。

俗称PATA 并口。

IDE接口
6 SCSI接口
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。

SCSI是一种智能的通用接口标准。

它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。

SCSI接口
SCSI硬盘是采用SCSI接口的硬盘，SCSI是Small Computer System Interface（小型计算机系统接口）的缩写，使用50针接口，外观和普通硬盘接口有些相似。

SCSI硬盘和普通IDE硬盘相比有很多优点：接口速度快，并且由于主要用于服务器，因此硬盘本身的性能也比较高，硬盘转速快，缓存容量大，CPU占用率低，扩展性远优于IDE硬盘，并且支持热插拔。

SCSI硬盘。