计算机基础中微机的接口知识点
发布时间:2012.10.10  浏览次数:8950次   来源:尚邦公考

 微机的接口

1.3.1  微机接口概述

接口是CPU与I/O设备的桥梁,它在CPU与I/O设备之间起着信息转换和匹配的作用。也就是说,接口电路是处理CPU与外部设备之间数据交换的缓冲器,接口电路通过总线与CPU相连。由于CPU同外部设备的工作方式、工作速度、信号类型等都不相同,必须通过接口电路的变换作用,使两者匹配起来。

1.接口的作用

接口就是微处理器与外部设备的连接部件(电路),它是CPU与外部设备进行信息交换的中转站。例如,原始数据或源程序要通过接口从输入设备进入微机,而运算结果要通过接口向输出设备送出去,控制命令也是通过接口发出去的,这些来往的信息都是通过接口进行交换与传递。用户从键盘输入的信息只有通过计算机的处理才能在显示器、打印机中显示或打印。只有通过接口电路,软磁盘和硬盘才可以极大地扩充计算机的存储空间。

接口电路的作用,就是计算机以外的信息转换成与计算机匹配的信息,使计算机能够有效地传递和处理。

由于计算机的应用越来越广泛,要求与计算机接口的外围设备越来越多,信息的类型也越来越复杂。微机接口本身已不是一些逻辑电路的简单组合,而是采用硬件与软件相结合的方法,因而接口技术是硬件和软件的综合技术。

2.总线

总线是连接计算机CPU、主存储器、辅助存储器、各种输入/输出设备的一组物理信号线及其相关的控制电路,它是计算机中传输各部件信息的公共通道。

微型计算机系统大都采用总线结构,这种结构的特点是采用一组公共的信号线作为微机各部件之间的通信线。

各类外部设备和存储器,都是通过各自的接口电路连接到微机系统总线上的。因此,用户可以根据自己的需要,选用不同类型的外部设备配置相应的接口电路,把它们连接到系统总线上,从而构成不同用途、不同规模的系统。

微机系统的总线大致可分为如下几种。

(1)地址总线(Address Bus)

地址总线(AB)是微机用来传送地址的信号线。地址总线的数目决定了直接寻址的范围,例如16根地址线,可以构成216=65536个地址,可直接寻址64KB地址空间,24根地址线可直寻址16MB地址空间。

(2)数据总线(Data Bus)

数据总线(DB)是微机用来传送数据和代码的总线,一般为双向信号线,可以进行两个方向的数据传送。

数据总线可以从CPU送到内存或其他部件,也可以从内存或其他部件送到CPU。通常,数据总线的位数与微机的字长相等。例如,32位的CPU芯片,其数据总线也是32位。

(3)控制总线(Control Bus)

控制总线(CB)用来传送控制器发出的各种控制信号。其中包括用来实现命令、状态传送、中断请求、直接对存储器存取的控制,以及提供系统使用的时钟和复位信号等。

当前微型计算机系统普遍采用总线结构的连接方式,各部分都以同一形式排在总线上,结构简单,易于扩充。微型计算机的总线结构如图1-8所示。

l          图1-8  微型计算机的总线结构

1.3.2  标准接口

微机中一般提供的接口有标准接口和扩展槽接口。标准接口操作系统一般都认识,插上有关的外部设备,马上可以使用,真正做到“即插即用”。在微机中标准接口一般有:键盘与显示器接口,并行接口,两个串行COM1、COM2端口,TS/2接口和USB接口等。

1.键盘与显示器接口

在微型计算机系统中,键盘和显示器是必不可少的输入/输出设备。微机主板上提供键盘与显示器的标准接口。

2.并行接口

由于现在常用的微机系统均以并行方式处理数据,所以并行接口也是zui常用的接口电路。将一个字符的n个数位用n条线同时传输的机制称为并行通信。例如一次同时传送8位、16位或32位,实现并行通信的接口就是并行接口。在实际应用中,凡在CPU与外设之间需要两位以上信息传送时,就要采用并行口。例如,打印机接口、A/D(Analog To Digit)、D/A(Digit To Analog)转换器接口、开关量接口、控制设备接口等都是并行接口。

并行接口具有传输速度快、效率高等优点,适合于数据传输率要求较高而传输距离较近的场合。

3.串行接口

许多I/O设备与CPU交换信息,或计算机与计算机之间交换信息,是通过一对导线或通信通道来传送信息的。这时,每一次只传送一位信息,每一位都占据一个规定长度的时间间隔,这时数据一位一位按顺序传送的通信方式称为串行通信,实现串行通信的接口就是串行接口。

与并行通信相比,串行通信具有传输线少、成本低的特点,特别适合于远距离传送,其缺点是速度慢,若并行传送n位数据需要时间t,则串行传送需要的时间至少为nt。

串行通信之所以被广泛采用,其中一个主要原因是可以使用现有的电话网进行信息传送,即主要增加调制解调器,远程通信就可以在电话线上进行。这不但降低了通信成本,而且免除了架设线路维护的繁杂工作。

微机主板上提供了COM1和COM2两个现成的串行口。早期的鼠标、终端就是连接在这种串行口上,而目前流行的PS/2鼠标是连接在主板的PS/2接口上。

4.USB接口

通用串行总线(USB)是一种新型接口标准。随着计算机应用的发展,外设越来越多,使得计算机本身所带的接口不够使用。USB可以简单地解决这一问题,计算机只需通过一个USB接口,即可串接多种外设(如数码相机、扫描仪等)。用户现在经常使用的优盘(或称闪盘)就是连接在USB接口上的。

1.3.3  扩展槽接口

微机中一般提供的接口有标准接口和扩展槽接口。扩展槽接口操作系统一般不认识,需要安装对应外设的驱动程序。若是同一种外部设备,在不同的操作系统中有时需要安装不同的驱动程序,该外设才能正常工作。在微机中扩展槽接口一般有:显示卡、声卡、网卡、Modem卡、视频卡、多功能卡等。

在主板上一般有多个扩充插槽,用于插入各种接口板(也称适配器)。适配器是为了驱动某种外设而设计的控制电路。通常,适配器插在主板的扩展槽内,通过总线与CPU相连。适配器一般做成电路板的形式,所以又称“插卡”、“扩展卡”或“适配卡”。

l          显示卡适配器(显示卡):显示卡是用于与显示器的连接,如VGA卡、SVGA卡、AGP卡等,还有GetForce2和GetForce2 GTS显示卡。

l          存储器扩充卡:存储器扩充卡是用于扩充微机的存储容量。

l          串行通信适配器:它是用于与计算机通信有关的设备的连接,如绘图仪等。

l          多功能卡:为了简化系统接口,多功能卡是将多种功能的电路做在一块电路板上的复合插卡。多功能卡的品种很多,现在PC机上流行的多功能卡可以将软盘适配器电路,硬盘适配器电路,并行打印口,串行通信口COM1、COM2,以及游戏口这五大电路集成为一个接口,称为“超级多功能卡”。

l          其他卡:例如声卡、Modem卡、网卡、视频卡等。

1.3.4  计算机外设简介

1.键盘

键盘是计算机zui常用的输入设备之一。其作用是向计算机输入命令、数据和程序。它由一组按阵列方式排列在一起的按键开关组成,按下一个键,相当于接通一个开关电路,把该键的位置码通过接口电路送入计算机。

键盘根据按键的触点结构分为机械触点式键盘、电容式键盘和薄膜式键盘几种。键盘由导电橡胶和电路板的触点组成。

机械键盘的工作原理是:按键按下时,导电橡胶与触点接触,开关接通;当松开按键时,导电橡胶与触点分开,开关断开。

目前,微机上使用的键盘都是标准键盘(101键、103键等),键盘分为4个区:功能键区、标准打字键区、数字键区和编辑键区,如图1-9所示。

l          图1-9  101键盘

键盘上各键符号及其组合所产生的字符和功能在不同的操作系统和软件支持下有所不同。在主键盘和小键盘上,大部分键面上,上下标有两个字符,这两个字符分别称为该键的上档符和下档符。主键盘第四排左右侧各有一个称为换档符的Shift键(或箭头符号),用来控制上档符与下档符的输入。在按下Shift键不放的同时按下有上档符的某键时,则输入的是该键的上档符,否则输入的是该键的下档符。字母的大小写亦可由Shift键控制,例如单按字母键A则输入小写字母a,同时按下Shift键和A键则输入的是大写字母A。小键盘上下档键由NumLock键控制。下面列出几个常用键的功能:

l          ←(Backspace)——退格键,光标退回一格,即光标左移一个字符的位置,同时删除原光标左边位置上的字符,用于删除当前行中刚输入的字符。

l          Enter——回车键,不论光标处在当前行中什么位置,按此键后光标将移至下行行首。也表示结束一个数据或命令的输入。

l          Space——空格键,它位于键盘中下方的长条键,按下此键输入一个空格,光标右移一个字符的位置。

l          Ctrl——控制键,用于与其他键组合成各种复合控制键。

l          Alt——交替换档键,用于与其他键组合成特殊功能键或控制键。

l          Esc——强行退出键,按此键可强行退出程序。

l          Print Screen——屏幕复制键,在Windows系统下按此键可以将当前屏幕内容复制到剪贴板。

2.鼠标

鼠标是一种输入设备。由于它使用方便,几乎取得了和键盘同等重要的地位。常见的鼠标有机械式和光电式两种。机械式鼠标底部有一个小球,当手持鼠标在桌面上移动时,小球也相对转动,通过检测小球在两个垂直的方向上移动的距离,并将其转换为数字量送入计算机进行处理。光电式鼠标的底部装有光电管,当手持鼠标在特定的反射板上移动时,光源发出的光经反射板反射后被鼠标接收为移动信号,并送入计算机,从而控制屏幕光标的移动。机械式鼠标的移动精度一般不如光电式。根据鼠标的工作原理,鼠标分为机械鼠标、光电鼠标、光学机械鼠标、轨迹球和无线鼠标等。鼠标有3个按键或两个按键,各按键的功能可以由所使用的软件来定义,在不同的软件中使用鼠标,其按键的作用可能不相同。一般情况下zui左边的按键定义为拾取。使用鼠标时,通常是先移动鼠标,使屏幕上的光标固定在某一位置上,然后再通过鼠标上的按键来确定所选项目或完成指定的功能。

3.打印机

打印机是各种计算机的主要输出设备。它能将计算机的信息以单色和彩色字符、汉字、表格、图像等形式打印在纸上。

打印机的种类很多,目前常见的有点阵击打式和点阵非击打式两种。非击打式又分为喷墨打印机和激光打印机。针式打印机由打印头、字车机构、色带机构、输纸机构和控制电路组成。打印头由若干根钢针构成,通过它们击打色带,从而在同步旋转的打印纸上打印出点阵字符。在汉字的输入中一般用24针打印机。

喷墨式打印机是通过向打印机的相应位置喷射墨水点来实现图像和文字的输出。其特点是噪声低、速度快。激光打印机是利用电子成像技术进行打印。当调制激光束在硒鼓下沿轴向进行扫描时,按点阵组字的原理,使鼓面感光,构成负电荷阴影。当鼓面经过带正电荷的墨粉时,感光部分就吸附上墨粉,然后将墨粉转印到纸上,纸上的墨粉经加热熔化形成 永jiu性的字符和图形。它的特点是速度快、无噪声、分辨率高。喷墨式打印机和激光打印机的输出质量都比较高。

4.扫描仪

扫描仪是计算机的图像输入设备。随着性能的不断提高和价格的大幅度降低,越来越多地使用于广告设计、出版印刷、网页设计等领域。按感光模式分可分为滚筒式扫描仪(CIS)和平板扫描仪(CCD)。扫描仪是利用光学扫描原理从纸介质上“读出”照片、文字或图形,把信息送入计算机进行分析处理。

平板式扫描仪的工作原理是:将原图放置在一块很干净的有机玻璃平板上,原图不动,而光源系统通过一个传动机构水平移动,发射出的光线照射在原图上,以反射或透射后,由接收系统接收并生成模拟信号,通过模数转换器(ADC)转换成数字信号后,直接传送至计算机,由后者进行相应的处理,完成扫描过程。

5.数码相机

数码相机是一种能够进行拍摄,并通过内部处理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放图像的特殊照相机。数码相机可以直接连接到计算机、电视机或者打印机上。在一定条件下,数码相机还可以直接连接到移动式电话机或者手持PC机上。数码相机的种类很多,大致可分为3种:普通数码相机、高档数码相机和专业数码相机。比之传统相机,数码相机的特点是:基于胶片的传统相机的分辨率是无穷的,数码相机的分辨率是有限的,传统相机的使用成本较高,需要购买胶卷、冲洗,而数码相机不需要这些,它采用完全不同的成像技术,数码相机能够生成计算机直接处理的图像。

6.MODEM

MODEM是Modulator(调制器)与Demodulator(解调器)的简称,中文称为调制解调器,也有人根据MODEM的谐音,亲昵地称为“猫”。MODEM由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据,经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分,经调制电路调制成线路要求的信号后向线路发送。接收部分接收来自线路的信号,经滤波、解调、电平转换后还原成数字信号送入终端设备,计算机内的信息是由“0”和“1”组成的数字信号,而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是,当两台计算机要通过电话线进行数据传输时,就需要一个设备负责数模的转换,这个数模转换器就是MODEM。

MODEM根据外形和安装方式可分为4种,即外置式MODEM、内置式MODEM、PCMCIA插卡式MODEM和机架式MODEM。



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