浅析计算机接口技术

在《浅析计算机总线技术》我举了一个关于“外星飞船的消息如何传递到北京”的例子。细心的读者可能会发现在我在文中提到以下两点：1. 同一时期有很多总线技术（比如同时存在的“乡村公路”、“省道”，“国道”），2. 与CPU直接相连的总线速度最快。那么在《浅析计算机总线技术》中讨论的到底是那一种总线技术？答案是：与CPU直接相连的总线技术，至于其他的总线技术就是今天要讨论的内容了。
在讨论之前我先做如下假设：1. 在中国的国土上只有陆路交通，2.最快的路就是“高速公路”。
现在北京有一批物资要运到“四川省遂宁市蓬溪县大石镇林水村”，该如何选择路线呢？
可行的路线有如下几种方案（这里先不考虑实际情况）：
1.“高速”---“目的地”
2.“高速”---“乡村公路”---“目的地”
3.“高速”---“国道”---“乡村公路”---“目的地”
4.“高速”---“省道”---“乡村公路”---“目的地”
5.“高速”---“国道”----“省道”---“乡村公路”---“目的地”。
首先要否决的就是第一种方案，你想如果每个地方到北京都有一条高速公路，那会是一个什么样子。然后第二种也是不可取的，只能说要比第一种稍好一点。至于后面三种方案是可取的，在现实世界中也存在。接下来我们要考虑的是如何连接每种道路，因为每种道路的速度限制是不一样的。比如我们的高速限速是120，而国道的限速是80。那么我在高速上行驶，突然走到了国道咋办（因为惯性，速度是不可骤变的）。如果说在这个过程中只有我一辆车还好，直接减速就行了。但我们要考虑的是有很多车的情况？你看我们的高速路口，它不是直接从国道连接到高速吧，它有一个让我们加减速的区域——闸道。
从上述例子中可以得出如下结论：1.总线接口是连接两种不同总线的桥梁（就好比上例中说到的“高速路口”）。2. 总线接口应该具有缓冲功能（就好比上例中说到的“加减速的区域”）。3.不管是高速还是低速的总线，最终目的都是连接不同的硬件设备（比如：硬盘、光驱、显卡、鼠标、键盘等）。
接下来我们就来探讨一下计算机领域都有哪些主总线（指具有最高速度的总线）周边技术，即接口技术。
最早接在主总线上的设备就是鼠标和键盘，而该种接口就是“PS/2接口”。 PS/2接口中的鼠标为绿色，键盘为紫色。“PS/2”和“USB”有一个本质的区别：“PS/2”只能输入数据，不能接受数据；“USB”不仅能输入数据，还能接受数据。可能再过几年“PS/2接口”就会退出历史舞台，而被“USB接口”取代。
USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。到今天为止“USB接口”经历了从1.0、1.1、2.0、3.0、3.1等几个阶段的发展。
版本 速度
1.0 0.1875MB/s
1.1 1.5MB/s
2.0 60MB/s
3.0 640MB/s
3.1 1280MB/s
USB可连接的设备有：鼠标、键盘、打印机、光驱、硬盘等。
早期的显示接口是VGA接口（也叫D-Sub接口），该接口属模拟接口。这里盲一下什么是模拟信号与数字信号？模拟信号就是指函数图像连续变化的信号，而数字信号就是指函数图像由一些离散值组成的信号。比如温度的变化就是模拟信号，楼房的层数就是数字信号（因为楼房的层数不会是1.2，也不会是1.6）。如果是使用VGA接口，我建议19吋以下的显示器可以使用这种接口，显示器如果再大就会影响清晰了，这个时候就要选择DVI接口与HDMI接口了。DVI和HDMI都是数字接口，最大的区别就在于DVI只能传视频信号，HDMI可以一起传输视频信号和音频信号。
接下来看看硬盘的接口都有哪些。最早的硬盘接口是希捷公司开发的ST-506 接口。该接口使用起来相当简便，但是它的速度太低，因此到1987年左右基本被淘汰。值得提一下的是这种接口所接的硬盘容量大多在200MB一下。随后取而代之的是ESDI接口，迈拓公司开发的这一接口克服了ST-506速度慢的缺点。速度可达到10Mb/s，也就是1.25MB/s。然而好景不长，在九十年代该接口又被又CDC、康柏、西部数据所开发的ATA接口(也叫IDE接口)取代。ATA接口共有六个标准：
版本 速度
ATA1.0 8.3MB/s
ATA2.0 16.7MB/s
ATA3.0 33MB/s
ATA4.0 66MB/s
ATA5.0 100MB/s
ATA6.0 133MB/s
接下来就出现了SATA接口，也是现在仍然在使用的接口。该接的全称是Serial ATA接口，由英特尔公司联合西部数据等公司于2001年开发。该接口和ATA接口的不同之处在于：SATA是串行传输数据，而ATA是并行传输数据。这里介绍一下串行与并行，串行就是只有一条路，数据一个接一个的传；并行就是有几条路，每条路都有数据在传。也许有人就会问，明明是并行速度快，为什么会被串行所取代啊? 因为并行传输数据时，线与线之间是有干扰的，由此导致了并行的速度不能很快。还有一点就是ATA接口需要80根电缆线，而SATA接口只需要4根电缆就能正常工作。SATA接口发展如下：
版本 速度
SATA1.0 150MB/s
SATA2.0 300MB/s
SATA3.0 600MB/s
SATA Express 800—1600MB/s
在ATA接口时期还有另外一种接口技术——SCSI接口。虽然SCSI接口也是一种并行接口，但其与ATA 是完全不同的接口，首先SCSI接口只用于高端领域，其次该接口是一种主总线型的系统接口，因此普通用户对其了解甚少。自1979年希捷公司开发出该接口以来经历了多次演变：
版本 速度
SCSI-1 5MB/s
SCSI-2 20MB/s
SCSI-3 160MB/s
SCSI-4 320MB/s
SCSI-5 640MB/s
在SCSI接口之后又出现了SAS接口。该接口的全称是Serial Attached SCSI，可见该接口也是串行传输数据，而且能兼容SATA与SCSI。SAS接口的发展如下：
版本 速度
SAS1.0 300MB/s
SAS2.0 600MB/s
SAS3.0 1200MB/s
随着光纤技术的发展出现了FC接口技术，另外还有无线接口技术，在这里就不探讨了。