微機(jī)的接口
1.3.1 微機(jī)接口概述
接口是CPU與I/O設(shè)備的橋梁，它在CPU與I/O設(shè)備之間起著信息轉(zhuǎn)換和匹配的作用。也就是說(shuō)，接口電路是處理CPU與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的緩沖器，接口電路通過(guò)總線與CPU相連。由于CPU同外部設(shè)備的工作方式、工作速度、信號(hào)類(lèi)型等都不相同，必須通過(guò)接口電路的變換作用，使兩者匹配起來(lái)。
1．接口的作用
接口就是微處理器與外部設(shè)備的連接部件（電路），它是CPU與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。例如，原始數(shù)據(jù)或源程序要通過(guò)接口從輸入設(shè)備進(jìn)入微機(jī)，而運(yùn)算結(jié)果要通過(guò)接口向輸出設(shè)備送出去，控制命令也是通過(guò)接口發(fā)出去的，這些來(lái)往的信息都是通過(guò)接口進(jìn)行交換與傳遞。用戶從鍵盤(pán)輸入的信息只有通過(guò)計(jì)算機(jī)的處理才能在顯示器、打印機(jī)中顯示或打印。只有通過(guò)接口電路，軟磁盤(pán)和硬盤(pán)才可以極大地?cái)U(kuò)充計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間。
接口電路的作用，就是計(jì)算機(jī)以外的信息轉(zhuǎn)換成與計(jì)算機(jī)匹配的信息，使計(jì)算機(jī)能夠有效地傳遞和處理。
由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，要求與計(jì)算機(jī)接口的外圍設(shè)備越來(lái)越多，信息的類(lèi)型也越來(lái)越復(fù)雜。微機(jī)接口本身已不是一些邏輯電路的簡(jiǎn)單組合，而是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，因而接口技術(shù)是硬件和軟件的綜合技術(shù)。
2．總線
總線是連接計(jì)算機(jī)CPU、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、各種輸入/輸出設(shè)備的一組物理信號(hào)線及其相關(guān)的控制電路，它是計(jì)算機(jī)中傳輸各部件信息的公共通道。
微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)大都采用總線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是采用一組公共的信號(hào)線作為微機(jī)各部件之間的通信線。
各類(lèi)外部設(shè)備和存儲(chǔ)器，都是通過(guò)各自的接口電路連接到微機(jī)系統(tǒng)總線上的。因此，用戶可以根據(jù)自己的需要，選用不同類(lèi)型的外部設(shè)備配置相應(yīng)的接口電路，把它們連接到系統(tǒng)總線上，從而構(gòu)成不同用途、不同規(guī)模的系統(tǒng)。
微機(jī)系統(tǒng)的總線大致可分為如下幾種。
（1）地址總線（Address Bus）
地址總線（AB）是微機(jī)用來(lái)傳送地址的信號(hào)線。地址總線的數(shù)目決定了直接尋址的范圍，例如16根地址線，可以構(gòu)成216=65536個(gè)地址，可直接尋址64KB地址空間，24根地址線可直尋址16MB地址空間。
（2）數(shù)據(jù)總線（Data Bus）
數(shù)據(jù)總線（DB）是微機(jī)用來(lái)傳送數(shù)據(jù)和代碼的總線，一般為雙向信號(hào)線，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。
數(shù)據(jù)總線可以從CPU送到內(nèi)存或其他部件，也可以從內(nèi)存或其他部件送到CPU。通常，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與微機(jī)的字長(zhǎng)相等。例如，32位的CPU芯片，其數(shù)據(jù)總線也是32位。
（3）控制總線（Control Bus）
控制總線（CB）用來(lái)傳送控制器發(fā)出的各種控制信號(hào)。其中包括用來(lái)實(shí)現(xiàn)命令、狀態(tài)傳送、中斷請(qǐng)求、直接對(duì)存儲(chǔ)器存取的控制，以及提供系統(tǒng)使用的時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)等。
當(dāng)前微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍采用總線結(jié)構(gòu)的連接方式，各部分都以同一形式排在總線上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充。微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。
l 圖1-8 微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)
1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)接口
微機(jī)中一般提供的接口有標(biāo)準(zhǔn)接口和擴(kuò)展槽接口。標(biāo)準(zhǔn)接口操作系統(tǒng)一般都認(rèn)識(shí)，插上有關(guān)的外部設(shè)備，馬上可以使用，真正做到“即插即用”。在微機(jī)中標(biāo)準(zhǔn)接口一般有：鍵盤(pán)與顯示器接口，并行接口，兩個(gè)串行COM1、COM2端口，TS/2接口和USB接口等。
1．鍵盤(pán)與顯示器接口
在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤(pán)和顯示器是必不可少的輸入/輸出設(shè)備。微機(jī)主板上提供鍵盤(pán)與顯示器的標(biāo)準(zhǔn)接口。
2．并行接口
由于現(xiàn)在常用的微機(jī)系統(tǒng)均以并行方式處理數(shù)據(jù)，所以并行接口也是zui常用的接口電路。將一個(gè)字符的n個(gè)數(shù)位用n條線同時(shí)傳輸?shù)臋C(jī)制稱為并行通信。例如一次同時(shí)傳送8位、16位或32位，實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口。在實(shí)際應(yīng)用中，凡在CPU與外設(shè)之間需要兩位以上信息傳送時(shí)，就要采用并行口。例如，打印機(jī)接口、A/D（Analog To Digit）、D/A（Digit To Analog）轉(zhuǎn)換器接口、開(kāi)關(guān)量接口、控制設(shè)備接口等都是并行接口。
并行接口具有傳輸速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，適合于數(shù)據(jù)傳輸率要求較高而傳輸距離較近的場(chǎng)合。
3．串行接口
許多I/O設(shè)備與CPU交換信息，或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間交換信息，是通過(guò)一對(duì)導(dǎo)線或通信通道來(lái)傳送信息的。這時(shí)，每一次只傳送一位信息，每一位都占據(jù)一個(gè)規(guī)定長(zhǎng)度的時(shí)間間隔，這時(shí)數(shù)據(jù)一位一位按順序傳送的通信方式稱為串行通信，實(shí)現(xiàn)串行通信的接口就是串行接口。
與并行通信相比，串行通信具有傳輸線少、成本低的特點(diǎn)，特別適合于遠(yuǎn)距離傳送，其缺點(diǎn)是速度慢，若并行傳送n位數(shù)據(jù)需要時(shí)間t，則串行傳送需要的時(shí)間至少為nt。
串行通信之所以被廣泛采用，其中一個(gè)主要原因是可以使用現(xiàn)有的電話網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，即主要增加調(diào)制解調(diào)器，遠(yuǎn)程通信就可以在電話線上進(jìn)行。這不但降低了通信成本，而且免除了架設(shè)線路維護(hù)的繁雜工作。
微機(jī)主板上提供了COM1和COM2兩個(gè)現(xiàn)成的串行口。早期的鼠標(biāo)、終端就是連接在這種串行口上，而目前流行的PS/2鼠標(biāo)是連接在主板的PS/2接口上。
4．USB接口
通用串行總線（USB）是一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，外設(shè)越來(lái)越多，使得計(jì)算機(jī)本身所帶的接口不夠使用。USB可以簡(jiǎn)單地解決這一問(wèn)題，計(jì)算機(jī)只需通過(guò)一個(gè)USB接口，即可串接多種外設(shè)（如數(shù)碼相機(jī)、掃描儀等）。用戶現(xiàn)在經(jīng)常使用的優(yōu)盤(pán)（或稱閃盤(pán)）就是連接在USB接口上的。
1.3.3 擴(kuò)展槽接口
微機(jī)中一般提供的接口有標(biāo)準(zhǔn)接口和擴(kuò)展槽接口。擴(kuò)展槽接口操作系統(tǒng)一般不認(rèn)識(shí)，需要安裝對(duì)應(yīng)外設(shè)的驅(qū)動(dòng)程序。若是同一種外部設(shè)備，在不同的操作系統(tǒng)中有時(shí)需要安裝不同的驅(qū)動(dòng)程序，該外設(shè)才能正常工作。在微機(jī)中擴(kuò)展槽接口一般有：顯示卡、聲卡、網(wǎng)卡、Modem卡、視頻卡、多功能卡等。
在主板上一般有多個(gè)擴(kuò)充插槽，用于插入各種接口板（也稱適配器）。適配器是為了驅(qū)動(dòng)某種外設(shè)而設(shè)計(jì)的控制電路。通常，適配器插在主板的擴(kuò)展槽內(nèi)，通過(guò)總線與CPU相連。適配器一般做成電路板的形式，所以又稱“插卡”、“擴(kuò)展卡”或“適配卡”。
l 顯示卡適配器（顯示卡）：顯示卡是用于與顯示器的連接，如VGA卡、SVGA卡、AGP卡等，還有GetForce2和GetForce2 GTS顯示卡。
l 存儲(chǔ)器擴(kuò)充卡：存儲(chǔ)器擴(kuò)充卡是用于擴(kuò)充微機(jī)的存儲(chǔ)容量。
l 串行通信適配器：它是用于與計(jì)算機(jī)通信有關(guān)的設(shè)備的連接，如繪圖儀等。
l 多功能卡：為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)接口，多功能卡是將多種功能的電路做在一塊電路板上的復(fù)合插卡。多功能卡的品種很多，現(xiàn)在PC機(jī)上流行的多功能卡可以將軟盤(pán)適配器電路，硬盤(pán)適配器電路，并行打印口，串行通信口COM1、COM2，以及游戲口這五大電路集成為一個(gè)接口，稱為“超級(jí)多功能卡”。
l 其他卡：例如聲卡、Modem卡、網(wǎng)卡、視頻卡等。
1.3.4 計(jì)算機(jī)外設(shè)簡(jiǎn)介
1．鍵盤(pán)
鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)zui常用的輸入設(shè)備之一。其作用是向計(jì)算機(jī)輸入命令、數(shù)據(jù)和程序。它由一組按陣列方式排列在一起的按鍵開(kāi)關(guān)組成，按下一個(gè)鍵，相當(dāng)于接通一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，把該鍵的位置碼通過(guò)接口電路送入計(jì)算機(jī)。
鍵盤(pán)根據(jù)按鍵的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)分為機(jī)械觸點(diǎn)式鍵盤(pán)、電容式鍵盤(pán)和薄膜式鍵盤(pán)幾種。鍵盤(pán)由導(dǎo)電橡膠和電路板的觸點(diǎn)組成。
機(jī)械鍵盤(pán)的工作原理是：按鍵按下時(shí)，導(dǎo)電橡膠與觸點(diǎn)接觸，開(kāi)關(guān)接通；當(dāng)松開(kāi)按鍵時(shí)，導(dǎo)電橡膠與觸點(diǎn)分開(kāi)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
目前，微機(jī)上使用的鍵盤(pán)都是標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)（101鍵、103鍵等），鍵盤(pán)分為4個(gè)區(qū)：功能鍵區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)打字鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)和編輯鍵區(qū)，如圖1-9所示。
l 圖1-9 101鍵盤(pán)
鍵盤(pán)上各鍵符號(hào)及其組合所產(chǎn)生的字符和功能在不同的操作系統(tǒng)和軟件支持下有所不同。在主鍵盤(pán)和小鍵盤(pán)上，大部分鍵面上，上下標(biāo)有兩個(gè)字符，這兩個(gè)字符分別稱為該鍵的上檔符和下檔符。主鍵盤(pán)第四排左右側(cè)各有一個(gè)稱為換檔符的Shift鍵（或箭頭符號(hào)），用來(lái)控制上檔符與下檔符的輸入。在按下Shift鍵不放的同時(shí)按下有上檔符的某鍵時(shí)，則輸入的是該鍵的上檔符，否則輸入的是該鍵的下檔符。字母的大小寫(xiě)亦可由Shift鍵控制，例如單按字母鍵A則輸入小寫(xiě)字母a，同時(shí)按下Shift鍵和A鍵則輸入的是大寫(xiě)字母A。小鍵盤(pán)上下檔鍵由NumLock鍵控制。下面列出幾個(gè)常用鍵的功能：
l ←（Backspace）——退格鍵，光標(biāo)退回一格，即光標(biāo)左移一個(gè)字符的位置，同時(shí)刪除原光標(biāo)左邊位置上的字符，用于刪除當(dāng)前行中剛輸入的字符。
l Enter——回車(chē)鍵，不論光標(biāo)處在當(dāng)前行中什么位置，按此鍵后光標(biāo)將移至下行行首。也表示結(jié)束一個(gè)數(shù)據(jù)或命令的輸入。
l Space——空格鍵，它位于鍵盤(pán)中下方的長(zhǎng)條鍵，按下此鍵輸入一個(gè)空格，光標(biāo)右移一個(gè)字符的位置。
l Ctrl——控制鍵，用于與其他鍵組合成各種復(fù)合控制鍵。
l Alt——交替換檔鍵，用于與其他鍵組合成特殊功能鍵或控制鍵。
l Esc——強(qiáng)行退出鍵，按此鍵可強(qiáng)行退出程序。
l Print Screen——屏幕復(fù)制鍵，在Windows系統(tǒng)下按此鍵可以將當(dāng)前屏幕內(nèi)容復(fù)制到剪貼板。
2．鼠標(biāo)
鼠標(biāo)是一種輸入設(shè)備。由于它使用方便，幾乎取得了和鍵盤(pán)同等重要的地位。常見(jiàn)的鼠標(biāo)有機(jī)械式和光電式兩種。機(jī)械式鼠標(biāo)底部有一個(gè)小球，當(dāng)手持鼠標(biāo)在桌面上移動(dòng)時(shí)，小球也相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)小球在兩個(gè)垂直的方向上移動(dòng)的距離，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。光電式鼠標(biāo)的底部裝有光電管，當(dāng)手持鼠標(biāo)在特定的反射板上移動(dòng)時(shí)，光源發(fā)出的光經(jīng)反射板反射后被鼠標(biāo)接收為移動(dòng)信號(hào)，并送入計(jì)算機(jī)，從而控制屏幕光標(biāo)的移動(dòng)。機(jī)械式鼠標(biāo)的移動(dòng)精度一般不如光電式。根據(jù)鼠標(biāo)的工作原理，鼠標(biāo)分為機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)、光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)、軌跡球和無(wú)線鼠標(biāo)等。鼠標(biāo)有3個(gè)按鍵或兩個(gè)按鍵，各按鍵的功能可以由所使用的軟件來(lái)定義，在不同的軟件中使用鼠標(biāo)，其按鍵的作用可能不相同。一般情況下zui左邊的按鍵定義為拾取。使用鼠標(biāo)時(shí)，通常是先移動(dòng)鼠標(biāo)，使屏幕上的光標(biāo)固定在某一位置上，然后再通過(guò)鼠標(biāo)上的按鍵來(lái)確定所選項(xiàng)目或完成指定的功能。
3．打印機(jī)
打印機(jī)是各種計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備。它能將計(jì)算機(jī)的信息以單色和彩色字符、漢字、表格、圖像等形式打印在紙上。
打印機(jī)的種類(lèi)很多，目前常見(jiàn)的有點(diǎn)陣擊打式和點(diǎn)陣非擊打式兩種。非擊打式又分為噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。針式打印機(jī)由打印頭、字車(chē)機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)、輸紙機(jī)構(gòu)和控制電路組成。打印頭由若干根鋼針構(gòu)成，通過(guò)它們擊打色帶，從而在同步旋轉(zhuǎn)的打印紙上打印出點(diǎn)陣字符。在漢字的輸入中一般用24針打印機(jī)。
噴墨式打印機(jī)是通過(guò)向打印機(jī)的相應(yīng)位置噴射墨水點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像和文字的輸出。其特點(diǎn)是噪聲低、速度快。激光打印機(jī)是利用電子成像技術(shù)進(jìn)行打印。當(dāng)調(diào)制激光束在硒鼓下沿軸向進(jìn)行掃描時(shí)，按點(diǎn)陣組字的原理，使鼓面感光，構(gòu)成負(fù)電荷陰影。當(dāng)鼓面經(jīng)過(guò)帶正電荷的墨粉時(shí)，感光部分就吸附上墨粉，然后將墨粉轉(zhuǎn)印到紙上，紙上的墨粉經(jīng)加熱熔化形成 永jiu性的字符和圖形。它的特點(diǎn)是速度快、無(wú)噪聲、分辨率高。噴墨式打印機(jī)和激光打印機(jī)的輸出質(zhì)量都比較高。
4．掃描儀
掃描儀是計(jì)算機(jī)的圖像輸入設(shè)備。隨著性能的不斷提高和價(jià)格的大幅度降低，越來(lái)越多地使用于廣告設(shè)計(jì)、出版印刷、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。按感光模式分可分為滾筒式掃描儀（CIS）和平板掃描儀（CCD）。掃描儀是利用光學(xué)掃描原理從紙介質(zhì)上“讀出”照片、文字或圖形，把信息送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。
平板式掃描儀的工作原理是：將原圖放置在一塊很干凈的有機(jī)玻璃平板上，原圖不動(dòng)，而光源系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)水平移動(dòng)，發(fā)射出的光線照射在原圖上，以反射或透射后，由接收系統(tǒng)接收并生成模擬信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，直接傳送至計(jì)算機(jī)，由后者進(jìn)行相應(yīng)的處理，完成掃描過(guò)程。
5．?dāng)?shù)碼相機(jī)
數(shù)碼相機(jī)是一種能夠進(jìn)行拍攝，并通過(guò)內(nèi)部處理把拍攝到的景物轉(zhuǎn)換成以數(shù)字格式存放圖像的特殊照相機(jī)。數(shù)碼相機(jī)可以直接連接到計(jì)算機(jī)、電視機(jī)或者打印機(jī)上。在一定條件下，數(shù)碼相機(jī)還可以直接連接到移動(dòng)式電話機(jī)或者手持PC機(jī)上。數(shù)碼相機(jī)的種類(lèi)很多，大致可分為3種：普通數(shù)碼相機(jī)、高檔數(shù)碼相機(jī)和專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)。比之傳統(tǒng)相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)的特點(diǎn)是：基于膠片的傳統(tǒng)相機(jī)的分辨率是無(wú)窮的，數(shù)碼相機(jī)的分辨率是有限的，傳統(tǒng)相機(jī)的使用成本較高，需要購(gòu)買(mǎi)膠卷、沖洗，而數(shù)碼相機(jī)不需要這些，它采用完全不同的成像技術(shù)，數(shù)碼相機(jī)能夠生成計(jì)算機(jī)直接處理的圖像。
6．MODEM
MODEM是Modulator（調(diào)制器）與Demodulator（解調(diào)器）的簡(jiǎn)稱，中文稱為調(diào)制解調(diào)器，也有人根據(jù)MODEM的諧音，親昵地稱為“貓”。MODEM由發(fā)送、接收、控制、接口、操縱面板及電源等部分組成。數(shù)據(jù)終端設(shè)備以二進(jìn)制串行信號(hào)形式提供發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯電平送入發(fā)送部分，經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制成線路要求的信號(hào)后向線路發(fā)送。接收部分接收來(lái)自線路的信號(hào)，經(jīng)濾波、解調(diào)、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號(hào)送入終端設(shè)備，計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息是由“0”和“1”組成的數(shù)字信號(hào)，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號(hào)。于是，當(dāng)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)要通過(guò)電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，就需要一個(gè)設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)模的轉(zhuǎn)換，這個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是MODEM。
MODEM根據(jù)外形和安裝方式可分為4種，即外置式MODEM、內(nèi)置式MODEM、PCMCIA插卡式MODEM和機(jī)架式MODEM。
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