並行接口(並口)

並行接口

並口一般指本詞條

並行接口,指採用並行傳輸方式來傳輸數據的接口標準。從最簡單的一個並行數據暫存器或專用接口積體電路晶片如8255、6820等,一直至較複雜的SCSI或IDE並行接口,種類有數十種。一個並行接口的接口特性可以從兩個方面加以描述:1. 以並行方式傳輸的數據通道的寬度,也稱接口傳輸的位數;2. 用於協調並行數據傳輸的額外接口控制線或稱互動信號的特性。 數據的寬度可以從1~128位或者更寬,最常用的是8位,可通過接口一次傳送8個數據位。在計算機領域最常用的並行接口是通常所說的LPT接口。

概述,通信原理,主要特點,串、並口,分類,連線器,A型,B型,C型,接口電纜,性能要求,典型電纜,鏈式連線,發展困境,

概述

通常所說的並行接口一般稱為Centronics接口,也稱IEEE1284,最早由Centronics Data Computer Corporation公司在20世紀60年代中期制定。Centronics公司當初是為點陣行式印表機設計的並行接口,1981年被IBM公司採用,後來成為IBM PC計算機的標準配置。它採用了當時已成為主流的TTL電平,每次單向並行傳輸1位元組(8-bit)數據,速度高於當時的串列接口(每次只能傳輸1bit),獲得廣泛套用,成為印表機的接口標準。1991年,Lexmark、 IBM、Texas instruments等公司為擴大其套用範圍而與其他接口競爭,改進了Centronics接口,使它實現更高速的雙向通信,以便能連線磁碟機、磁帶機、光碟機、網路設備等計算機外部設備(簡稱外設),最終形成了IEEE1284-1994標準,全稱為"Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers",數據率從10KB/s提高到可達2MB/s(16Mbit/s)。但事實上這種雙向並行通信並沒有獲得廣泛使用,並行接口仍主要用於印表機和繪圖儀,其他方面只有的少量設備套用,這種接口一般被稱為列印接口或LPT接口 。

通信原理

並行接口中各位數據都是並行傳送的,它通常是以位元組(8位)或位元組(16位)為單位進行數據傳輸。
並行接口通信原理並行接口通信原理
如附圖所示,圖中的並行接口是一個雙通道的接口,能完成數據的輸入和輸出。其中,數據的輸入/輸出是由輸入/輸出緩衝器來實現的,狀態暫存器提供狀態信息供CPU查詢,控制暫存器接收來自CPU的各種控制命令。
在數據輸入過程中:輸入設備將數據送給接口同時使“數據輸入準備好”有效。接口把數據送給輸入緩衝暫存器時,使“數據輸入回答”信號有效,當外設收到應答信號後,就撤消“數據輸入準備好”和數據信號。同時,狀態暫存器中的相應位(“數據輸入準備好”)有效,以供CPU查詢。當然,也可採用中斷方式,向CPU發出中斷請求。CPU在讀取數據後,接口會自動將狀態暫存器中的“數據輸入準備好”位復位。然後,CPU進入下一個輸入過程。
在數據輸出過程中:當CPU輸出的數據送到數據輸出緩衝暫存器後,接口會自動清除狀態暫存器中的“輸出準備好”狀態位,並且把數據送給輸出設備,輸出設備收到數據後,向接口發一個應答信號,告訴接口數據已收到,接口收到信號後,將狀態暫存器中的“輸出準備好”狀態位置“1”。然後,CPU進入下一個輸出過程。

主要特點

並行接口是指數據的各位同時進行傳送,其特點是傳輸速度快,但當傳輸距離較遠、位數又多時,就導致通信線路複雜且成本提高。

串、並口

串口形容一下就是:一條車道,而並口就是有8個車道同一時刻能傳送8位(一個位元組)數據。
但是並不是並口快。由於8位通道之間的互相干擾,傳輸時速度就受到了限制。而且當傳輸出錯時,要同時重新傳8個位的數據。而串口沒有干擾,傳輸出錯後重發一位就可以了,所以要比並口快。串口硬碟就是這樣被人們重視的。

分類

在IEEE1284標準中定義了多種並行接口模式,常用的有以下三種:
SPP (Standard Parallel Port) 標準並行接口
EPP (Enhanced Parallel Port) 增強並行接口
ECP (Extended Capabilities Port) 擴展功能並行接口
這幾種模式因硬體和編程方式的不同,傳輸速度可以從50K Bits/秒到2MB/秒不等。一般用以從主機傳輸數據到印表機、繪圖儀或其它數位化儀器的接口,是一種叫Centronics的36腳彈簧式接口(通常主機上是25針D型接口,印表機上是36針Centronics接口)。

連線器

並行接口,通常主機上是25針D型接口,印表機上是36針彈簧式接口(Centronics接口)。
IEEE1284接口連線器IEEE1284接口連線器
IEEE1284標準規定了3種連線器,分別稱為A、B、C型:

A型

25PIN DB-25連線器,只用於主機端。
DB-25孔型插座(母頭)DB-25孔型插座(母頭)
DB-25孔型插座(也稱FEMALE或母頭),用於PC機上,外形如附圖:
這種A型的DB-25針型插頭(也稱MALE或公頭),因為尺寸較小,也有少數小型印表機(如POS機印表機等)使用(非標準使用),但電纜要短。
DB-25針形電纜插頭(公頭)DB-25針形電纜插頭(公頭)

B型

36PIN 0.085inch間距的Champ連線器,帶卡緊裝置,也稱Centronics連線器,只用於外設。36PIN Centronics插座(SOCKET或FEMALE),用於印表機上。
36PIN Centronics電纜插頭36PIN Centronics電纜插頭
36PIN Centronics插座36PIN Centronics插座

C型

新增加的Mini-Centronics 36PIN連線器,也稱為half-pitch Centronics 36 connector (HPCN36),也有稱MDR36,36PIN 0.050inch間距,帶夾緊裝置,既可用於主機,也可用於外設,套用還不夠普遍,因有競爭力的新的接口標準的不斷出現,普及套用很難。
Mini-Centronics 36PIN插座Mini-Centronics 36PIN插座
新接口還增加了兩個信號線Peripheral Logic High和Host Logic High,用於通過電纜能檢測到另一端是否打開電源。

接口電纜

性能要求

最早的Centronics並口電纜長度為2米,且只能支持10KB/s的數據率傳輸,對性能要求不高。為了把數據率提高到2MB/s以上,對IEEE1284電纜提出許多特殊要求:
並行接口電纜並行接口電纜
1) 因為是並行數據,為避免傳輸時各BIT數據間的串擾,每條數據線都需要配合一條地線,形成雙絞線結構;
2) 每對信號和返回地線間的不平衡特性阻抗為62歐±6歐(在頻帶4M-16MHz上);
3) 線間串擾不超過10%;
4) 電纜有禁止層,並與接頭的禁止殼連線,使用360度包裹。

典型電纜

典型的IEEE1284 電纜有如下6種,標準長度為10、20、30英尺(約3、7、10米):
AMAM :Type A Male to Type A Male(一般用於計算機間互聯)
AMAF :Type A Male to Type A Female(一般用於延長線或連線A型口並行印表機)
AB :Type A Male to Type B Plug(一般用於連線計算機和普通B型口印表機)
AC :Type A Male to Type C Plug
BC :Type B Plug to Type C Plug
CC :Type C Plug to Type C Plug
其中前3種為常用的電纜,後3種是與新增加的C型接口相關的電纜。

鏈式連線

依照IEEE 1284鏈式連線規格書,一個並口最多可以連線8個設備,而每個鏈式連線設備擁有2個並口連線器,1個主連線器(host connector)和一個直通連線器(pass through connector)。主機連到第一個設備的主連線器,其直通連線器連線下一個設備的主連線器,依次連線。而不支持鏈式連線的設備可接在最後1個設備的直通連線器上。不過常見的都是一對一連線,很少能見到這種設備。

發展困境

電腦中的接口是主機與外部設備間傳送數據的“大動脈”,隨著處理器速度的節節攀升,接口的數據傳輸速度也需要逐步提高,否則就會成為電腦發展的瓶頸。
並行數據傳輸技術向來是提高數據傳輸率的重要手段,但是,進一步發展卻遇到了障礙。首先,由於並行傳送方式的前提是用同一時序傳播信號,用同一時序接收信號,而過分提升時鐘頻率將難以讓數據傳送的時序與時鐘合拍,布線長度稍有差異,數據就會以與時鐘不同的時序送達,另外,提升時鐘頻率還容易引起信號線間的相互干擾,導致傳輸錯誤。因此,並行方式難以實現高速化。從製造成本的角度來說,增加位寬無疑會導致主機板和擴充板上的布線數目隨之增加,成本隨之攀升。
在外部接口方面,IEEE 1284並行口的速率可達300kBps,傳輸圖形數據時採用壓縮技術可以提高到2MBps,而RS-232C標準串列口的數據傳輸率通常只有20kbps,並行口的數據傳輸率無疑要勝出一籌。因此並行口一直是印表機首選的連線方式。對於僅傳輸文本的針式印表機來說,IEEE 1284並行口的傳輸速度可以說是綽綽有餘的。但是,對於一再提速的雷射印表機來說,情況發生了變化。筆者使用愛普生6200L在列印2MB圖片時,速度差異不甚明顯,但在列印7.5MB大小的圖片檔案時,從點擊“列印”到最終出紙,使用USB接口用了18秒,而使用並行口時,用了33秒。這一測試結果說明,現行的並行口對於時下流行的雷射印表機來說,已經力難勝任了。
不過,“在相同頻率下並行通信速度更高”這個基本的道理是永遠不會錯的,通過增加位寬來提高數據傳輸率的並行策略仍將發揮重要作用。
技術進步周而復始,以至無窮,沒有一項技術能夠永遠適用。電腦技術將來跨入THz時代後,對信號傳輸速度的要求會更高,USB和FireWire等新串列接口所使用的差分傳輸技術是否還能滿足未來要求,是否需要另一種更好的技術來完成頻率的另一次突破,這些都需要人們共同關注 。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們