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标题: [技术文章] PC内外接口面面观 [打印本页]

作者: shillan    时间: 2006-6-21 12:27     标题: PC内外接口面面观

注:本文翻译自tom's hardware guide网站文章《pc interfaces 101》

每台电脑,无论台式机还是笔记本,里里外外都有许多接口和插槽,你全都认识吗?也许你已经对usb、ps/2、vga等常用接口非常熟悉,但是你知道scart、hdmi,抑或usb接口分为type a、type b等类型吗?总之这是一篇主要面对电脑初学者的文章,但那些有经验的用户也许也能从本文学到一些新知识。



第一部分 外部接口:用于连接各种pc外设

usb



usb(universal serial bus 通用串行总线)用于将鼠标、键盘、移动硬盘、数码相机、voip电话(skype)或打印机等外设等连接到pc。理论上单个usb host控制器可以连接最多127个设备。

usb目前有两个版本,usb1.1的最高数据传输率为12mbps,usb2.0则提高到480mbps。注意:二者的物理接口完全一致,数据传输率上的差别完全由pc的usb host控制器以及usb设备决定。usb可以通过连接线为设备提供最高5v,500ma的电力。

usb接口有3种类型:

- type a:一般用于pc
- type b:一般用于usb设备
- mini-usb:一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等

左边接头为type a(连接pc),右为type b(连接设备)



usb mini



usb延长线,一般不应长于5米



请认准接头上的usb标志



usb分离线,每个端口各可以得到5v 500ma的电力。移动硬盘等用电大户可以使用这种线来从第二个usb端口获得额外电源(500+500=1000ma)



你见过吗:usb接口的电池充电器



比较常见的usb转ps/2接口



ieee-1394/firewire/i.link

ieee-1394是一种广泛使用在数码摄像机、外置驱动器以及多种网络设备的串行接口,苹果公司又把它称作firewire(火线),而索尼公司的叫法是i.link。目前,数据传速率为400mbps的ieee-1394标准正被800mbps的ieee-1394b (或firewire-800)所取代。普通火线设备使用的6针线缆可提供电源,另外还有一种不提供电源的4针线缆。firewire-800设备使用的是9针线缆以及接口。

一头6针,一头4针的1394连接线



1394扩展卡挡板,提供两个6针接口以及一个较小的4针接口



可提供电源的6针接头



不提供电源的4针接头,一般用于数码摄像机以及笔记本电脑





cinch rca(复合视频,音频,hdtv分量)





这种接口通过同轴电缆传输多种电信号。它们的功能可以容易地按接口颜色加以区分,见下表:





警告:音频spdif/复合视频(fbas),hdtv分量/音频右声道这两组接口的颜色可能容易搞混,请注意查看说明书,并注意hdtv分量接口总是3个一组。

不同颜色,传输不同信号的rca线缆





两种spdif(数字音频)接口:左边为rca/同轴接口,右边是toslink(光纤)接口





tosklink光纤接口





scart - rca转接器(复合视频,双声道音频和s-video),scart请见下文详解





术语表:
rca = radio corporation of america 美国无线电公司
spdif = sony/philips digital interfaces 索尼/飞利浦数码接口

ps/2

左边是带颜色标示的ps/2接口,右边的没有颜色标示





ps/2是一种古老的接口,广泛用于键盘和鼠标的连接。现在的ps/2接口一般都带有颜色标示,紫色用于连接键盘,绿色用于连接鼠标。





有些主板上的ps/2接口可能没有颜色标示,别担心,插错接口并不会损坏设备,但此时鼠标键盘将无法工作,电脑也可能无法启动,很简单,将鼠标键盘对调一下接口肯定就对了。

前面提到的usb - ps/2转接器





vga显示接口

显卡上的vga显示接口





显示器使用一种15针mini-d-sub(又称hd15)接口通过标准模拟界面连接到pc上。通过合适的转接器,你也可以将一台模拟显示器连接到dvi-i界面上。vga接口传输红、绿、蓝色值信号(rgb)以及水平同步(h-sync)和垂直同步(v-sync)信号。

显示信号线上的vga接头





新款显卡一般都提供2个dvi接口,可使用一种dvi-vga转接器来在两种接口之间转换。









术语表:vga = video graphics array 视频图像阵列

dvi显示接口





dvi是一种主要针对数字信号的显示界面,这种界面无需将显卡产生的数字信号转换成有损模拟信号,然后再在数字显示设备上进行相反的操作。数字tdms信号的优点还包括允许显示设备负责图像定位以及信号同步工作。

一块具备两个dvi端口的显卡,可同时连接两个(数字)显示器





因为数字显示取代模拟显示的进程还比较缓慢,目前这两种技术还处于并存阶段,现在的显卡通常可以支持双显示器。广泛使用的dvi-i接口可以同时支持模拟和现实信号。而少见的多的dvi-d接口只能输出数字信号,无法输出任何模拟信号。许多显卡以及部分显示器都提供了dvi-i - vga转接器,这样那些只提供15针d-sub-vga接头的老显示器也可以在dvi-i接口上继续工作。

dvi接口类型及其阵脚分布(显卡上最经常使用的是dvi-i)





术语表:dvi = digital visual interface 数字视觉接口

rj45,用于lan和isdn





有线网络主要使用我们都很熟悉的双绞线进行互连。现在,千兆以太网正在逐步取代百兆以太网。网线主要有两种类型:

- 直通线,最广泛使用的双绞线
- 交叉线,用于特殊情况下的连接

使用直通线的网络设备一般连接到交换机(switch)或集线器(hub)上,如果想要直接连接两种同类设备,比如两台pc,则可以使用交叉线而无需通过交换机或集线器。

pci网卡上的rj45接口





网卡使用led指示灯来表示网络活动状态





在欧洲和北美,isdn等网络设备同样使用rj45接口。isdn在欧洲广泛使用,而在北美宽带连接比较普及,但只有dsl使用rj45,cable modem通常使用bnc接口。因此,用户需要注意rj45接口旁标注的是“lan”,“isdn”还是“dsl”,当然插错也不比担心设备损坏。

rj11,用于modem和电话





rj11和rj45看起来很相似,但rj11只有4针,而rj45有8针。在电脑上,rj11主要用于连接modem。由于各国电话端口不尽相同,因此rj11有许多种转接器。

笔记本上的rj11接口





用于德国电话的rj11转接器。今后各国自定义的电话接口规范将逐渐消失





s-video(又称hosiden, y/c)

s-video线





这种4针接口可以分离并传输传输亮度(y,带同步数据的亮度)和颜色(c,色度)。分离亮度和颜色可以提供比复合视频(fbas)更好的图像品质。在模拟视频信号中,hdtv分量效果最好,而排在第二位的就是s-video了。当然,通过tdms提供的dvi或hdmi(请看下文详解)等纯数字信号可以提供更好的图像,是目前最好的选择。

显卡上的s-video端口





scart





scart是一种广泛用于欧洲和亚洲的混合连接器。这种界面可以同时传输s-video,rgb以及模拟立体声音频信号,不过不支持hdtv的ypbpr和ycrcb分量信号。

用于连接tv和vcr的scart接口





前面已经提到过的scart - rca转接器(复合视频,双声道音频和s-video)





hdmi





hdmi是用于传输未压缩hdtv信号的数字多媒体界面,最高支持1920x1080交错信号(1080i),集成数字版权管理(drm)防拷机制。目前我们使用的是一种19针type a接口。





而29针的type b(支持高于1080i的分辨率)hdmi接口目前还没有产品支持。hdmi和dvi-d采用同样的数字tdms信号生成技术,因此我们可以在高端产品上看到hdmi-dvi转接器。另外,hdmi还可以传输8声道,24位,192khz采样率的音频信号。hdmi信号线不应超过15米。

hdmi-dvi转接线





术语表:hdmi = high definition multimedia interface 高清晰多媒体接口

第二部分 内部接口:用于pc系统内部连接

serial ata (sata)

主板上的4个sata接口





sata是一种连接存储设备(大多为硬盘)的串行总线,用于取代传统的并行ata界面。第一代sata目前已经得到广泛应用,其最大数据传输率为150mbps,信号线最长1米。sata一般采用点对点的连接方式,即一头连接主板上的sata接口,另一头直接连硬盘,没有其他设备可以共享这条数据线,而并行ata允许这种情况(每条数据线可以连接1-2个设备),因此也就无需像并行ata硬盘那样设置主盘和从盘。

许多sata数据线末端带有保护套,防止娇嫩的金手指受损。





多种形式的sata电源线





sata电源接头





各种颜色的数据线





尽管sata主要设计为pc机箱内使用,但也出现了许多让sata变为外部接口的产品。





目前的sata硬盘一般有两种电源接口,可以使用传统的d型电源接头





或者使用sata专用的电源接头





ata/133 (parallel ata,ultradma/133或e-ide)





这是一种用于连接硬盘和光驱(cd和dvd)的并行总线,也称作parallel ata(并行ata)。最新版本的并行ata使用40针,80线的扁平数据线来连接主板和驱动器。每条数据线最多可以连接2台设备,需要将设备分别设置为主盘(master)和从盘(slave),这样的设置一般通过驱动器上的跳线实现。

ide数据线,注意接头上的突起以及缺少一个针孔





连接一台dvd光驱: 数据线的红色边缘总是靠近电源线





ata/133接口:上为2.5"硬盘,下为是3.5"硬盘。





想在台式机上使用2.5"笔记本硬盘可以使用这样的转接器





警告:在多大多数情况下,数据线接头上的突起可以有效防止数据线反插,但有些老款数据线可能没有这样的设计。接插数据线时请遵循这样的原则:数据线有颜色标示的一侧边缘(一般是红色)应该对准主板ide接口标有数字1的一侧,实际上,该边缘表示第一针。

此外,数据线有颜色标示的边缘应该靠近驱动器的电源线。同样也要仔细检查主板和驱动器上的ide接口以及数据线接头,确保它们缺针及缺针孔的位置相对应。

用一条数据线连接两台设备后,需要用下图中的蓝色跳线帽进行主从盘设置,硬盘上一般会有图示说明,或浏览硬盘厂商网站。





术语表:
ata = advanced technology attachment 高级技术附加装置
e-ide = enhanced integrated drive electronics 增强型综合驱动器电子

agp 图形加速接口

带固定夹的agp插槽





目前大多数显卡都使用图形加速接口(agp),少数电脑(大多历史悠久)还在使用pci接口显卡。而新一代的pci express (pcie)接口来势汹汹,大有取代agp之势。注意:pci express为串行总线,而pci(不带express)是并行总线,二者完全不同。

上为agp显卡下为pci express显卡,注意二者金手指部分的显著不同





工作站主板采用agp pro插槽,能为电源需求很大的opengl显卡提供额外电力,同时这种接口也可接插主流显卡。不过,agp pro没有被广泛接受,目前的高端显卡要么采用独立的电源供应,要么在显卡上设计额外的电源接口。





高端显卡通过传统的4针或6针d型电源接口提供额外供电





pcie显卡上常见的molex 6针电源接口





agp倍速及对应带宽





注意:agp接口有两种电压标准:agp 1x和2x采用3.3v,而agp 4x和8x只支持1.5v。另外还有一种通用agp卡可适应两种电压。agp插槽内合适位置有分隔,防止agp显卡被插入不兼容的插槽中。

最上面是金手指左侧有缺口的的3.3v agp显卡,中间是金手指有两个缺口(一个针对agp 3.3v,另一个针对agp 1.5v)的通用agp显卡,最下面是金手指右边有缺口的1.5v agp显卡。





pci express:串行总线

pci express x16插槽(图片上方)和2个2 pci express x1插槽(图片下方)





用于nvidia sli显卡的pci-express双插槽,中间是一个较小的pci express x1插槽





pci express是一种串行总线,而pci-x(请见下文详解)或pci都是并行总线接口。

pci express (pcie)是用于显卡的最新接口界面,也可用于连接其它板卡,不过目前此类板卡还非常少。理论上,pcie x16能提供接近两倍于agp 8x的单向传输带宽,但实际上,带宽上的优势并未被当今的显卡完全利用。

agp显卡(图片上方)和pci-express显卡(图片下方)





下图从上到下依次为:pci express x16,两个pci,pci express x1





pcie通道数及对应带宽





pci和pci-x:并行总线





pci是用于连接pc各种板卡的总线标准,比如网卡、modem卡、声卡和视频编辑卡等等。

主流主板上大多采用32位,33mhz,2.1版的pci接口,可以提供最高133mb/s的带宽。有些主板还具备66mhz的2.3版pci,不过目前符合该规范的产品不多。

并行pci总线的另一个发展方向是pci-x。这种插槽在工作站和服务器主板上很常见,scsi控制器和多端口网卡需要这种高带宽界面。举例来说,64位,133mhz的pci-x 1.0可以提供1gb/s的带宽。

pci 2.1规范目前支持3.3v电压。插槽左边的分隔能防止老型号5v pci板卡(图中所示)的错误插入



这张显卡金手指左侧有缺口,能正确插入3.3v pci插槽



插入64位pci-x插槽的raid控制卡



下图上方为一条32位pci插槽,下面是3条64位pci-x插槽,最下方的绿色插槽支持zcr(zero channel raid)



术语表:pci = peripheral component interconnect 周边组件连接界面

电源接口及atx标准

电源插头



amd/intel平台atx电源规范




24针的扩展atx(extented atx)电源插头



20针atx主板电源接口



20针atx电源线



6针eps接头



已经很难看到的软驱电源线



20/24针可分离式主板电源接头(atx或eatx)



错误示范!可别把20/24针可分离式电源接头的4针扩展接头插进12v辅助(aux)电源接口中(一般来说那个接口也比较远你够不着)。这个家伙要么成为extended atx电源接头的一部分,要么完全无用(在使用20针atx电源接口的主板上)。



这个单独的4针电源线才属于12v辅助(aux)电源接口,很容易识别:两根黄色和两根黑色电线



有些主板还需要这样的一个d型电源接头额外供电



最后来个总结。









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