电脑I/O接口及功能介绍

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：I/O接口是一组电子电路，它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁，负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起。1）I/O接口的功能由于计算机的外围设备品种繁多，特性各异，每种设备都有各自的接口。PC中常见的接口标准有IDE接口、USB接口、显示器输出接口等，图2.23显示的是机箱背面的I/O接口。图2.23 PC机箱背面的I/O接口IDE接口和SATA接口IDE接口主要用于连接硬盘、光驱和软驱，采用并行双向传送方式，体积小，数据传输速率快。

I/O接口是一组电子电路，它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁，负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起。按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类：一是I/O接口芯片，这些芯片大都是集成电路，如鼠标、键盘等设备的控制器都集成在主板上的芯片内；二是I/O接口控制卡，这是由若干个集成电路按一定的逻辑组成的一个部件，插在主板的扩充槽内，如显卡、声卡、网卡等。但是为了降低PC的成本，缩小机器的体积，目前已有不少机器的声卡、显卡已经集成到主板上。

1）I/O接口的功能

由于计算机的外围设备品种繁多，特性各异，每种设备都有各自的接口。不同种类的外设，其接口的组成和任务各不相同，但它们能实现的功能大致是相同的。各种接口都必须具有下列基本功能：

①实现数据缓冲，在外设接口中设置若干个数据缓冲寄存器，在主机与外设交换数据时，先将数据暂存在该缓冲寄存器中，然后输出到外部设备或主机。

②“记录”外设工作状态，并“通知”主机，为主机管理外设提供必要信息。外设的工作状态一般可分为“空闲”、“忙”和“结束”三种。

③能够接收主机发来的各种控制信号，独立地控制I/O设备的操作。

④实现主机与外设之间的通信控制，包括同步控制、中断控制等。

2）常用的I/O接口标准

在PC中有多种不同的I/O接口标准，它们在信号线定义、传输速率、传输方向、拓扑结构、电气和机械特性等方面都有自己的特性。PC中常见的接口标准有IDE接口、USB接口、显示器输出接口等，图2.23显示的是机箱背面的I/O接口。

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图2.23 PC机箱背面的I/O接口

（1）IDE接口和SATA接口

IDE接口主要用于连接硬盘、光驱和软驱，采用并行双向传送方式，体积小，数据传输速率快。SATA接口采用串行方式传输数据，是一种不同于并行IDE接口的新型硬盘接口类型。SATA接口的数据传输速率比IDE接口要快，目前市场上大多数的硬盘都采用SATA 3.0接口。

（2）COM接口（串口）和LPT接口（并口）

目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。LPT接口一般用来连接打印机或扫描仪，它采用25脚的DB－25接头。

（3）PS/2接口(www.chuimin.cn)

PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色，键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些。

（4）显示器输出接口

显示器输出接口是计算机与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。目前主流产品有VGA和DVI两种接口标准。VGA是输出模拟信号的接口，而DVI接口可兼容模拟和数字信号，它的数据传输速率快，画面清晰，因此DVI接口的普及将是数字时代的必然发展趋势。

（5）USB接口

通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的新型接口技术。最早的USB 1.0是1996年出现的，速度只有1.5Mbps；两年后升级为USB 1.1，速度提升到12 Mbps，目前已基本淘汰；2000年4月推出了USB 2.0，向下兼容USB 1.1，速度达到了480Mbps，可支持数字摄像设备、扫描仪、打印机及移动存储设备，这是目前计算机与外设上广泛采用的标准。随着计算机技术的发展，USB 2.0的速度已经不能满足应用需求，USB 3.0也就应运而生，其最大传输带宽高达5.0Gbps，也就是625MB/s。

目前USB接口已经在PC的多种外设上得到应用，包括扫描仪、数码相机、数码摄像机等。USB之所以能得到广泛支持和快速普及，是因为它具备以下特点：

①使用方便：USB接口允许外设热插拔，即插即用。

②数据传输速率快：USB 3.0接口的最高传输速率目前可达5.0Gbps。

③连接灵活：USB接口支持多个不同设备的串行连接，一个USB口理论上可以连接127个USB设备。连接的方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用中枢转接头（Hub）实现多个设备的连接。

④独立供电：USB接口提供了内置电源，能向低压设备提供＋5V的电源，能从主板上获得500mA的电流。

（6）IEEE 1394接口

继USB之后，IEEE 1394接口技术正在进入市场。IEEE 1394是一种高效的串行接口标准，中文译为“火线接口”。同USB接口一样，IEEE 1394接口也支持即插即用和热插拔，也可为外设提供电源，但一个IEEE 1394接口最多能连接63个不同设备。

目前IEEE 1394接口可以应用于较高带宽的场合，如打印机、扫描仪、数码相机、数码摄像机、视频会议系统及数字电视等，由此可见，IEEE 1394接口的应用不仅仅局限于PC领域，还将扩展到通信和信息家电领域。

（7）红外线接口

红外线接口用来取代点对点的线缆连接，可以连接无线键盘、无线鼠标等设备。另外，它可以使手机和计算机间实现无线传输数据，还可以在具备红外接口的设备间进行信息交流。