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UART
UART： Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上，多数是16550AFN芯片。因为计算机内部采用并行数据数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。
它是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。 S/PDIF
1、SPDIF的含义和用途是什么？ SPDIF是SONY、PHILIPS家用数字音频接口的简称，可以传输PCM流和Dolby Digital、dts这类环绕声压缩音频信号。所以在声卡上添加SPDIF功能的最重大意义就在于让电脑声卡具备更加强大的设备扩展能力。声卡支持SPDIF OUT以后，对于各种数字音频解码器，只要上面含有SPDIF IN，我们就可以把它与电脑相连，从而实现相关功能。 其次，一些厂家则利用SPDIF支持PCM传输的特性，研发出了数字式多媒体音箱。我们知道在电脑多媒体系统上，传统的音频信号传输是以模拟方式进行的。具体的过程也就是电脑上的数字声音（包括WAV、MP3、CD等等）都需要经过声卡上的CODEC芯片（多媒体数字信号编解码器）进行D/A转换，将由“0和1”组成数字信号转化为模拟声波变化的电流信号，然后输出到普通多媒体音箱，最终被我们的耳朵所听到。对于电脑声卡而言，由于其身处在电脑机箱内部，所以不可避免的将受到电磁干扰的侵袭，从而导致音质恶化。而当上面提到的这种数字音箱出现之后，这类问题找到了比较好的解决方案。其原理就是播放电脑声音文件的时候，不再进行D/A转换这一步骤，直接将数字信号由声卡的SPDIF OUT接口输出到数字音箱内部，在音箱中进行D/A转换，从而绕过了机箱内干扰严重的电磁波，让音质得以净化。 2、多媒体声卡上的SPDIF IN和SPDIF OUT区别在哪里？ 在多媒体声卡上，SPDIF分为输出和输入两种形式，也就是通常所说的SPDIF OUT和SPDIF IN。他们的区别从字面上就非常容易理解。声卡的SPDIF OUT主要功能是将来自电脑的数字音频信号传输到各种外接设备。在目前的主流产品中，SPDIF OUT功能已经非常普及，通常以同轴或者光纤接口的方式做在声卡主卡或者数字子卡上。而SPDIF IN在声卡中主要功能则是接收来自其它设备的PCM信号，最典型的应用就是CD唱片的数字播放。虽然所有CD-ROM都具有CD播放能力，但效果有优劣之分。主要原因在于CD-ROM所采用的DAC品质不同，从而造成了效果上的差异。但如果你的声卡上拥有一个两针的SPDIF IN插口，那么就可以通过一条两芯的数字CD信号传输线连接到CD-ROM的Audio Digital Out接口。这样当播放CD唱片的时候，CD上的PCM信号就不经过DAC，而直接被输出到声卡上。随后再由声卡进行D/A转换或者通过SPDIF OUT输出。一般声卡CODEC芯片的D/A转换品质总是好过CD-ROM上的DAC，因此通过SPDIF技术，CD播放质量就被有效提高了。 3、光纤和同轴的关系是什么？ 光纤和同轴都属于SPDIF的一种，虽然在接口外观和所用的线材上有所区别，但他们所能传输的信号是一样的。两者主要区别在于载体不同。同轴接口之间依然采用电信号方式传输，而光纤接口之间则采用光信号传输。相比之下，光纤传输具有更好的抗干扰能力，是今后发展的大势所趋。就眼下的情况看，在电脑多媒体领域，大部分中高档声卡都附带一个同轴SPDIF OUT。SB Live!数码版、豪华版系列则采用3.5mm规格的MINI SPDIF OUT，需要通过专用转接头和连线才能与相关产品连接。而比较注重数字传输功能的声卡一般可以拥有两路同轴SPDIF I/O以及两路光纤SPDIF I/O，通常这些接口是被做在数字子卡上的。眼下国内玩MD的朋友不少，而目前大多数MD都具有光纤录音的功能，这时候选购一块具有光纤SPDIF OUT的声卡就可以从电脑上录音到MD，那将是非常方便的 IDE
IDE(Integrated Drive Electronics) 电子集成驱动器
它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。 IDE代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。 PIDE硬盘 PIDE硬盘的传输模式有以下三种：PIO(Programmed I/O)模式、DMA(Driect Memory Access)模式、Ultra DMA(简称UDMA)模式。 PIO(Programmed I/O)模式的最大弊端是耗用极大量的CPU资源。以PIO模式运行的IDE接口，数据传输率达3.3MB/s(PIO mode 0)-16.6MB/s(PIO mode 4)不等。 PDMA(Direct Memory Access)模式分为Single-Word DMA及Multi-Word DMA两种。Single-Word DMA模式的最高传输率达8.33MB/s，Multi-Word DMA(Double Word)则可达16.66MB/s。 PDMA模式同PIO模式的最大区别是:DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。但由于Ultra DMA模式 的出现和快速普及，这两个模式立即被UDMA所取代。 PUltra DMA模式(简称UDMA)是Ultra ATA制式下所引用的一个标准，以16-bit Multi-Word DMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除了拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC(Cyclic Redundancy Check)技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。 P自Ultra ATA标准推行以来，其接口便应用了DDR(Double Data Rate)技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到Ultra ATA/100了，其传输速度高达100MB/s。 IDE控制器工作原理 无论你用计算机做什么，存储系统都是整个系统的一个重要组成部分。实际上，大多数个人电脑都有一个或者多个诸如硬盘、CD-ROM、DVD刻录机以及早期像软驱这类存储装置。 通常情况下，这些设备都是通过IDE（集成设备电路Integrated Device Electronics的英文缩写）接口与电脑相连的，IDE接口是用来连接存储设备和计算机的标准方式。其实“IDE”并不是这项接口技术的真正名称，最初人们管这种接口技术称为“AT Attachment”，即Advanced Technology Attachment，也就是我们常说的ATA接口了，它最初是发展于IBM的“Advanced Technology PC”。下面，笔者将带着大家了解IDE/ATA的演变和发展、插脚引线的作用和“主/从”的真正含义等基础知识。 IDE的发展 IDE最初是作为一种电脑内部硬盘驱动器的标准连接方式。IDE背后的基本观念就是硬盘驱动器和控制器应该集成在一起。控制器是一块载有芯片的电路板，它能够正确严密的指挥硬盘如何存储和存取数据。绝大多数控制器都包含有一定容量的缓存（2MB或8MB）作为缓冲器，用来提高硬盘的性能。 在IDE诞生之前，控制器和硬盘的盘体是分开，并且多为是独立的。换句话说，一家制造商生产的控制器可能就无法正常工作在另一家制造商生产的硬盘上。控制器与盘体之间的距离还会导致信号强度下降而影响性能表现。这对电脑使用者而言不能不算是一种损失。 IBM在1984年推出的“AT computer”有两项关键性的技术革新。第一，推出“ISA”的第二代总线接口。新的ISA总线一次能够传输16个bit位，而此前只能传输8位。第二，IBM为其提供了一个将控制器和硬盘驱动器集成在一起的硬盘。一个带状的电缆通过ISA卡与电脑主机连接在一起，ATA接口就这么诞生了。 1986年，康柏（Compaq）公司把IDE驱动器引入到他们的桌面386系列中。这种联合形式依然是建立在IBM的ATA标准上的。不久以后，其他卖主陆续开始提供IDE驱动设备，IDE也成为覆盖整个整合驱动设备/控制器的代名词。由于绝大多数的IDE设备都是基于ATA的，因此这两种称呼常彼此替代使用。 控制器、驱动器和主机适配器 现在绝大多数的主板都带有IDE接口，我们常常听见这种接口被叫作IDE控制器，而实际上这是不对的。接口实际上是一个主机适配器，也就是说它提供的是一种连接设备和计算机（主机）的方法。而真正的控制器是位于硬盘上的电路板，这也是它被称为IDE——集成设备电路的原因。 最初IDE接口是用来连接硬盘设备的，而后发展成为一种通用接口用来连接软驱、CD-ROM以及一些磁带备份设备。虽然在内部设备中，IDE接口非常流行，但它们却极为少有的用于外部设备的连接。 ATA发展至今经过多次修改和升级，每新一代的接口都建立在前一代标准之上，并保持着向后兼容性。第一代是ATA-1，就是用于康柏桌面386系列的最初的标准规范。它被制定为“主/从”结构。ATA-1是建立在ISA96-pin标准连接器上的附属设备，使用40或44pin的连接器和电缆。在44pin方案里 ，额外多出的4个引脚用来向那些没有单独电源接口的设备提供电力支持。另外，ATA-1同时提供DMA和PIO两种方式传送信号。 ATA-2常被称为EIDE (Enhanced IDE)、Fast ATA 或 Fast ATA-2，此时DMA已经完全执行于这个版本里了，标准DMA传输速度已经由ATA-1里的4.16MBps提升到16.67MBps了。ATA-2还提供对电源管理、PCMCIA卡和可移动设备的支持，通过标准寻址方法CHS（柱面、磁头、扇区）支持最高8.4GB的硬盘容量。此外，ATA-2还引入LBA方式，这一方法突破了硬盘按照CHS方式访问磁盘的老观念，为适应以后硬盘容量的快速增长打下了的良好基础。同时通过不断升级的BIOS版本或者第三方软件，能够达到支持最大137.4GB的容量。只要你的电脑支持EIDE，就可以在CMOS设置中找到LBA（LBA，Logical Block Address）或（CHS，Cylinder、Head、Sector）的设置选项。EIDE支持的硬盘数目也有增加，它允许主板上具有两个插口，每个插口可以分别连接一个主设备和一个从设备，从而可以支持四个IDE设备。 随着自我监控检测和SMART等技术的介入，IDE驱动器被设计制造得更加可靠。ATA-3也增加了密码保护措施来控制存取设备，提供了一个很有意义的安全特性。 ATA-4融合的最大两个特点就是支持Ultra DMA和整合了ATAPI（AT Attachment Program Interface）标准。ATAPI为CD-ROM、磁带备份机和其它可移动存储设备提供了通用接口。而在此之前，ATAPI是一个完全独立的标准。伴着ATAPI的入盟，ATA-4对可移动介质的支持得到了立竿见影的改善效果，同时Ultra DMA也将DMA的数据传输率从原有的16.67MB/s提高到了33.33MB/s。除此之外，在原有的40pin的接口和线缆基础上，ATA-4外加了40个引脚，总共80个，其中的40根是地线，分散于标准的40根线缆之间用于增强信号质量。ATA-4也被叫做Ultra DMA、Ultra ATA或Ultra ATA-33。 相比ATA-4，ATA-5主要的升级在于自动侦测设备使用的是何种线缆，40pin还是80pin？在使用80pin线缆时，Ultra DMA传输率上升为更高的66.67MB/s。所以ATA-5也被称为Ultra ATA-66。发展到后来，还出现了ATA-100/133两个非正式标准，只是速度有所提升，不过由于硬盘内部传输速度的限制，100/133MBps只不过是一个标志罢了。 数据线缆 IDE设备使用的是扁平带状数据线来相互连接，每一条线都是平齐的位于另一条的旁边，并非捆扎成束。数据线分为40股和80股两种，两头都有一个连接器，并在距离主板2/3的距离的位置还有另一个连接器，而且数据线的长度不能超过46厘米以保证数据传输的完整性。标准的数据线连接器的颜色应该分为蓝色、黑色和灰色三种。其中蓝色一头连接主板，黑色连接第一个（主）设备，灰色连接第二个（从）设备。沿着线缆的一边有一条不同于数据线颜色的条纹，这是为了方便告诉用户在这一边是第一引脚，以便正确的将数据线插入到设备中去，并且设备厂商还在连接器上下功夫，采取了“防倒插”设计思想，设置了一个卡扣，若线路接反是无法插进去的。 主设备与从设备 一个单独的IDE接口能够支持2个设备。一般主板都采用双IDE接口，可以提供四个IDE设备。因为控制器集成在设备之中，并没有一个全局控制器来判断哪一个设备正在与计算机通话。如果每个设备在单独的接口上工作并不会有多大问题，但在同一线缆上增添第二个设备则会带来一点麻烦。 为了允许两个设备工作在同一数据线上传输数据，IDE使用了一种特殊的“主/从”结构来解决这一问题。这种结构让一个设备的控制器告诉其它设备什么时候能够向主机发送或从主机接收数据。其实，实现的原理很简单，从设备向主驱动器发出请求，考察其是否正在与主机通话。如果主设备空闲，那么从设备就可以进行连接了；如果主设备正在通话，则发出回应让从设备等待并且适时通知何时能够进行连接。 主机通过连接器上的第39号引脚来确定是否存在第二个设备。39号引脚传送的是一种特殊的信号，叫做DASP（Drive Active/Slave Present），用来检测设备。 虽然驱动器可以工作在任何一个接口上，但还是建议主设备连接在数据线末端的接口上使用，并且设备上的跳线必须设置在正确的位置上以表明该设备是主设备。从设备必须将设备上的跳线拿去或者更改为特殊的设置，这取决于设备自身。同样，从设备需要连接在数据线中间的那个连接器上面，控制器可以通过跳线的设置位置来确定自己是“主”还是“从”，这可以告诉设备该如何工作。每个驱动设备的都可以被设置成为“主”或者“从”，如果只有一个设备，那么它将永远是主驱动设备。 许多设备都带有一个特色的选项开关，称为Cable Select。配合使用某些主板，这些设备能够自动的配置成为“主”或者“从”。Cable Select的工作原理比较简单，一个跳线装置被安放在Cable Select开关上。其线缆本身就好像一个IDE的数据线，除了第28号引脚只连接主设备连接器。当打开计算机电源，IDE接口沿28号引脚发出信号，只有连在主设备连接器上的驱动器才能接收到。如果某一个驱动器接收到信号，则将自己配置为主设备，而没有接收到的则默认配置为从设备了。 结语 IDE作为一种通用接口，在计算机发展史上留下了不可磨灭的作用，这种并行线缆目前正逐步被串行ATA所取代，可以说IDE很好的完成了人们赋予它的使命。许多电脑初学者对于机箱来本就纷繁复杂的连线弄得摸不清头脑，相信通过本文至少对IDE接口、设备以及它们如何工作有一个大致的了解，更多的知识需要大家多动手、勤钻研。 |
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