I/O Interfacing

空靈靜世

I/O Interfacing

　　當(dāng)電腦科技進(jìn)展到更高階的應(yīng)用，如複雜的醫(yī)療用影像等，都需要多個(gè)CPU和DSP才有足夠的能勝任。在此情況之下由處理器或是某片特定用途板中釋出的 資料，將不一定送往週邊設(shè)備。這些資料很可能會(huì)衱傳到其他的處理器，並且與系統(tǒng)的BUS和I/O能互相合併。因此增加I/O的速度和加強(qiáng)處理器之間的溝通 變成同等重要。I/O BUS也成為電腦整體效能的重要因素之一。

目前ＢＵＳ和資料頻道俞來傾向於根據(jù)其功能來加以分類，而非按照導(dǎo)線長度或記憶字的寬度等等。大部份電腦，不論是大型系統(tǒng)或是個(gè)人ＰＣ都包含有系統(tǒng)ＢＵＳ，以及依據(jù)所需赽行的功能而擁有各類型Ｉ／Ｏ通道。

而Ｉ／Ｏ通道所連接的週邊設(shè)備已不再侷限於儲(chǔ)存、顯示、或是資料列印裝置，其他如Ｘ光機(jī)，探測裝置，溫度感測器，訊號(hào)放大器，和資料轉(zhuǎn)換器等者是可能的週邊設(shè)備。以下將以目前最新的幾個(gè)Ｉ／Ｏ介面來說明，重點(diǎn)將放在：

　　�。�、PCI bus

　　�。�、AGP

　　�。�、USB

　　�。�、Firewire(IEEE1394)

各種bus的規(guī)格比較

以下是現(xiàn)行的各種bus之規(guī)格比較：

　　ISA Bus : Industry Standard Architecture bus (aka. AT bus) 8/16 data bits, 24 address bits (16Meg addressable)

　　　8 data lines,20 address lines

　　　8-8.33MHz, asynchronous

　　　8M/s burst

　　　bus master support

　　　edge triggered TTL interrupts (IRQs) - no sharing

　　　low cost

　　　two CPU cycles used for every read or write

　　　DMA capable

　　　Comments: ideal for low to mid bandwidth cards, though lack of IRQs can

　　　　　　　　quickly become annoying.

MCA Bus : Micro Channel Architecture bus

　　　16/32 data bit, 32 address bits

　　　80M/s burst, synchronous

　　　full bus master capability

　　　good bus arbitration

　　　auto configurable

　　　IBM proprietary (not ISA/EISA/VLB compatible)

Comments: Since MCA was proprietary, EISA was formed to compete with it. EISA gained much more acceptance; MCA is all but dead.

EISA Bus : Enhanced Industry Standard Architecture bus

　　　32 data bits, 32 address bits

　　　8-8.33MHz, synchronous

　　　33M/s burst (sustained)

　　　full bus master capability

　　　good bus arbitration

　　　auto configurable

　　　sharable IRQs, DMA channels

　　　backward compatible with ISA

　　　some acceptance outside of the PC architecture

　　　high cost

Comments: EISA is great for high bandwidth bus mastering cards such as SCSI

VLB : VESA Local Bus

　　　32 data bits, 32 address bits

　　　25-40MHz, asynchronous

　　　132M/s burst (sustained is closer to 32M/s)

　　　bus master capability

　　　will coexist with ISA/EISA

　　　slot limited to 2 or 3 cards typical

　　　backward compatible with ISA

　　　moderate cost

Comments: VLB is great for video cards, but its lack of a good bus arbiter limits its usefulness for bus mastering cards and its moderate cost limits its usefulness for low to mid bandwidth cards. Since it can coexist with EISA/ISA, a combination of all three types of cards usually works best.

PCI : Peripheral Component Interconnect local bus

　　　32 data bits (64 bit option), 32 address bits (64 bit option)

　　　up to 33MHz, synchronous (upto 66MHz PCI 2.1 option)

　　　132M/s burst at 33MHz (sustained) (524M/s with 64 bit option)

　　　full bus master capability

　　　good bus arbitration

　　　slot limited to 3 or 4 cards typical

　　　auto configurable

　　　will coexist with ISA/EISA/MCA as well as another PCI bus

　　　strong acceptance outside of the PC architecture

　　　support for 5V and 3.3V peripheral cards

　　　moderate cost

　　　Comments: The newest of the buses, combining the speed of VLB with the advanced arbitration of EISA. Great for both video cards and bus mastering SCSI/network cards.

　　　Notes: 64 bit option was defined in the original PCI 2.0 spec. 66MHz operation is an option of the PCI 2.1 spec and is only available for the 3.3V PCI bus.

PCI BUS 最流行的匯排流

　　PCI的全名為" Peripheral Component Interconnector"，由此明稱，可了解其出發(fā)點(diǎn)大多出於對(duì)"周邊元件"的考慮。PCI的目的是希望達(dá)成Glueless PC，或是讓PC成為商用工作站，在Graphics方面提供較好的資料傳輸管道，另一方面 是希望屏除CPU的世代交替，不會(huì)因?yàn)樾乱淮�的CPU出現(xiàn)而導(dǎo)致Local Bus的全面更新。

簡介如下：

1.與處理器無關(guān)聯(lián)性-- 因?yàn)镻CI區(qū)域匯流排和CPU匯流排之間有一個(gè)橋接器(bridge)，可做一個(gè)緩衝器(buffer)設(shè)計(jì)介於兩者之間。

2.Multiplexed-- Address和Data Pin用Multiplexed方式，目的在於節(jié)省腳位數(shù)目，這也是為何PCI匯流排的腳位數(shù)目能遠(yuǎn)少於ISA、EISA、MCA、VESA的腳位的原因之一，因此可減少成本。

3.同步傳輸，工作頻率20-33MHz。

4.Bandwidth可達(dá)120MB/sec(32bit時(shí))，當(dāng)在64資料位元時(shí)，更高達(dá)240MB/sec。

5.支援多個(gè)Bus Master的功能--允許PCI匯流排上的Master獨(dú)立的Access任何PCI匯流排的Slave。

6.隱藏式的集中仲裁(Arvitration)。

7.位址線和資料線均含有偵錯(cuò)位元。

8.採Burst傳輸?shù)姆绞?-只要一個(gè)Address Phase指示起始位址，隨後可接連著一連串的Data phase，Bus Master與Target雙方均依照+4的原則(64bit時(shí)+8)源源不斷地將資料收入 或送出，也因此在大量資料傳輸時(shí)，PCI的performance較能顯現(xiàn)出來。

　　　　腳位說明

以下就各腳位逐一說明：

D[31::00]	Address 與 Data Pin共用接腳，亦即位址與資料線採用Multiplexed的方式，第一個(gè)週期是Address，再來才轉(zhuǎn)換成Data的出現(xiàn)。
/BE#[3:00]	Bus command與Byte Enable共用接腳，Bus command是採編碼的方式；過了Bus command之後，當(dāng)Cycle進(jìn)入data階段時(shí)，C/BE#(3:0)變成了Byte enable了，C/BE#(0)表示目前傳送的是屬於Byte 0。
AR	它是以AD[31::00]、C/BE#[3:0]加上自己PAR共37條線造出Even Parity。
RAME#	作為一個(gè)Cycle的指標(biāo)，當(dāng)其Active low時(shí)，則表示目前已經(jīng)由 某一個(gè)Master發(fā)動(dòng)cycle3，在整個(gè)Access的過程中，FRAME#一直是保持Active，一直到 所有的Access結(jié)束。
RDY#和IRDY#	礙TRDY#表示 Target Ready，IRDY#表示Initiator Ready，當(dāng)TRDY# active時(shí)，表示目前的 Target Device已經(jīng)將資料準(zhǔn)備在匯流排上，可以被Access 當(dāng)IRDY#和TRDY#兩者都Active(low)時(shí)，代表Data的傳輸正在作用。由於AD line是採用multiplexed的方式，可能會(huì)有兩個(gè)Agents同時(shí)去Drive，為避免相互衝撞起見，PCI特別定義了一個(gè)Turn-Around-Cycle，符號(hào)則是以兩個(gè)半圓弧藉以區(qū)隔 。Turn-around-cycle最少須一個(gè)clock的時(shí)間。
TOP#	TOP#信號(hào)Active low時(shí)，表示目前的target元件正發(fā)出信號(hào)通知 bus master停止目前的cycle進(jìn)行。
EVSEL#	Device Select，Target用來告知Bus Master現(xiàn)在Access的 Device正是該Target。
DSEL	Initialization Device Select，host CPU對(duì)各PCI Device 進(jìn)行組態(tài)時(shí)所發(fā)出的訊號(hào)
EQ#	Request是Master向匯流排仲裁者(Arbiter)提出參加下一次仲裁 的要求，每個(gè)Master都必須有他自己的REQ#。
NT#	恒Grant是仲裁者回應(yīng)Master必須接受到此訊號(hào)才算是搶到bus，成 為匯流排的擁有者。PCI匯流排仲裁採用隱藏式集中仲裁，所謂隱藏式的仲裁是將仲裁的週期，藏在匯流排的傳輸週期中，因此在整個(gè)傳輸過程中看不到匯流排仲裁的週期。PCI採集中式仲裁，每個(gè)PCI主控器(MASTER)都有一對(duì)REQ#、GNT#的接腳、各自連接至仲裁器(ARBITER)上，完全由仲裁器決定該由誰取得匯流排得控制權(quán)，但是PCI對(duì)仲裁器內(nèi)部的仲裁法則(ARBITRATION ALGORITHM)卻不予以定義，這是欲留給系統(tǒng)設(shè)計(jì)者有更大的彈性空間，另外還有一點(diǎn)就是PCI允許，若沒有任何的主控器對(duì)匯流排提出需求，仲裁器可將匯流排控制權(quán)交給事先設(shè)定的HOST CPU或是其中任何一個(gè)MASTER，此動(dòng)作稱為ARBITRATION PARKING。
LK	Clock，PCI本身是個(gè)同步的傳輸協(xié)定，所有的傳輸行為全部隨CLK而動(dòng)作，也就是說，所有的PCI元件都在CLK的正元觸發(fā)時(shí)擷取PCI匯流排上的訊號(hào)。目前PCI 頻率定在20-33MHz之間。
RST	Reset，PCI元件的重置訊號(hào)。
D[63::32]	因?yàn)?/font>PCI匯流排除了基本上可支援32位元資料，亦可擴(kuò)充到64位元資料匯流排。
E#[7::4]	為了配合64位元所設(shè)定。
AR64	配合64位元的資料匯流排，PARITY BIT當(dāng)然也要增加。
EQ64#和ACK64#	獻(xiàn)在執(zhí)行64位元資料傳輸時(shí)，Agent需要有兩個(gè)信號(hào)來通知其匯流排另一端，所以REQ64#和ACK64#就應(yīng)運(yùn)而生了。REQ64#的Timing和FRAME#是完全相同的，當(dāng)目前匯流排得BUS MASTER驅(qū)動(dòng)REQ64#訊號(hào)時(shí)，表示此BUS MASTER希望接受你的資料以64位元方式傳送；ACK64#則是由輸送的另一方表明同意作64位元傳送之意，ACK64#的Timing則完全和DEVSEL#相同。
OCK#	為選擇性腳位，Bus Master可對(duì)TARGET進(jìn)行鎖定，用來防止其他MASER對(duì)該TARGET內(nèi)部資料的破壞。
ERR#--PARITY ERROR	不僅用在偵測資料線，位址線也同樣地檢查。
ERR#--SYSTEM ERROR	當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)重大錯(cuò)誤時(shí)，藉此回報(bào)產(chǎn)生NMI或其他方式 處理此一SYSTEM ERROR。
BO#和SDONE#	PCI為了支援Cache Coherency，提供了兩根接腳SDONE、SBO#代 表四種狀態(tài)。 01STAND BY--顯示目前BRIDGE/CACHE正準(zhǔn)備窺探(Snoop)PCI匯流排上的位址線。 00BUSY-- BRIDGE/CACHE目前無法執(zhí)行SNOOP的動(dòng)作，目標(biāo)會(huì)發(fā)出RETRY的訊號(hào)請(qǐng)BUS MASTER稍後 RETRY此一匯流排週期。 11CLEAN SNOOP--表示BRIDGE/CACHE SNOOP到的位址與CACHE內(nèi)容並無衝突。HIT-MODIFITY則顯示目前位址線的內(nèi)容已經(jīng)被BRIDGE/CACHE更改過了，這時(shí) 候TARGET會(huì)發(fā)出RETRY的訊號(hào)，終止MASTER的週期，由BRIDGE/CACHE發(fā)出寫回週期，將被改過的資料寫回系統(tǒng)記憶體，寫完後再由BUS MASTER RETRY原來的匯流排週期。
專業(yè)測試腳位	在IEEE的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格1149.1中有定義一些專供測試元件內(nèi)部狀態(tài)的一些功能，又稱之為"Test Access Port and Boundary Scan Architecture"。

粧

PCI Bus命令之定義

前面提過PCI Bus Command是採用編碼的方式。

　　１、Configuration Read& Write這兩個(gè)command，是host CPU對(duì)PCI元件組態(tài)設(shè)定時(shí)所使用的。PCI提供了每個(gè)元件各自擁有256 Byte的組態(tài)空間，所以當(dāng)Configuration Read & Write時(shí)，AD[31::00]只看最低的8 Bit，較高的24 Bit

則不予考慮，但是為了省電起見，這24條AD　　lines必須被Drive為High或是Low，不可讓它成為Floating的狀態(tài)。

　�。病�Memory Write and Invalidate這是個(gè)All　Bytes Transfer Command，在組態(tài)空間裡有個(gè)暫存器存放著Cache Line Size，以利將 Dirty line清除完

畢。

　�。�、如果要存取超過兩個(gè)32位元的資料，就可以使用Memory Read Long的command，它用在一連串的資料傳輸，使用的時(shí)機(jī)為：

　　　　1.讀取整條Cache line的資料。

　　　　2.若要讀取更多的Cache Line可事先知曉。

　�。�、Postable Memory Write這也是一連串的資料傳輸當(dāng) Cache Controller將內(nèi)部資料寫回主記憶體時(shí)所使用，伴隨該Command之後會(huì)發(fā)出Special Cycle裡的Flash訊息。

組態(tài)空間

　　PCI提供256 Byte的組態(tài)空間供各元件與系統(tǒng)間訊息的傳遞，組態(tài)週期的方式可採用Byte、Word、D-Word甚至連Burst的讀寫都是被允許的。由於PCI只提供256 Byte組態(tài)空間，所以各元件只需對(duì)AD[7::0]進(jìn)行解買，不必理會(huì)AD[31::8]的狀態(tài)，但是這些AD line為了易於Parity Check與省電起見，必須被驅(qū)動(dòng)制穩(wěn)定的狀態(tài)而不可隨意讓它Floating。

PCI將組態(tài)空間分為兩部份：一為表頭定義部份，另一為元件自行定義部份。PCI規(guī)定 都必須提供前面64 Byte的表頭定義部份。下表2所視為PCI組態(tài)空間表頭定義部份，其中有Device ID、Verdor ID、Revision ID等組態(tài)時(shí)所需要的資訊，為了相容性起見，PCI規(guī)定表中Reserved的暫存器遇到寫入週期，該元件發(fā)出TRDY#訊號(hào)結(jié)束此一週期且不做任何動(dòng)作，若是遇到讀取週期，則送出資料值為零，並正常地結(jié)束該讀取週期。

PCI之未來發(fā)展

Intel PCI Chip Set

　　1996年二月12日，Intel公司發(fā)表了專為個(gè)人電腦及Pentium CPU設(shè)計(jì)的新一代PCI控制 晶片組，分為430HX及430VX，其中430VX通常用於家用電腦，而430HX則應(yīng)用於商用電腦，這些晶片組，有下列幾項(xiàng)特色：

Concurrent PCI -- Intel 430HX及430VX PCIsets是第一個(gè)支援 Intel新的Concurrent PCI 　Processing architecture。Concurrent PCI可同時(shí)動(dòng)作CPU、PCI及ISA Bus，因此增進(jìn)了 系統(tǒng)的執(zhí)行效率，另外，藉由Multi-Transactional Timer、Enhanced Write Performance、支援PCI 2.1版的PCI延遲處理(delayed transaction)，增進(jìn)了PCI的bandwidth，增進(jìn)程式執(zhí)行效率及影像聲音的表現(xiàn)。

Universal Serial Bus -- Intel 430HX及430VX支援 USB，USB提供了真正的Plug & Play，並簡化PC周邊的連結(jié)，performance也較佳，因此，USB有可能成為一種標(biāo)準(zhǔn)。

　　Intel 430HX PCIset包含兩部份：82439HX System Controller (TXC)，採用BGA(Ball Grid Array)包裝，另一部份為82371SB PCI ISA IDE Accelerator (PIIX3)，採用208-pin PQFP(Plastic Quad Flat Packaging)包裝。Intel 430VXPCIset包含四部份：82437VX System Controller(TVX)，採用208-pinQFP包裝，兩個(gè)82328VX Data Path Units (TDX)，用100-pin QFP包裝，以及82371SB PCI ISA IDE accelerator (PIIX3)，採用208-pin QFP package。430VX支援 SMBA (Shared Memory Buffer Architecture)，可分享系統(tǒng)記憶體給顯示卡，另外，也支援SDRAM。82731SB的用途為作為PCI bus及ISA 之間的橋樑，也當(dāng)作PCI Bus Master IDE　Controller。

2. PCI in MAC

　　Macintosh原本採用NuBus，但是PCI界面可提供較好的performance，一張PCI卡大約比一張NuBus相似的卡快了三倍，另外，PCI以成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；因此，在新的Power Macintosh(TM)電腦上將支援PCI (完全支援到PCI 2.0)。此外，PCI on a Power Macintosh (此種系統(tǒng)只含有PCI)能使 RISC 的power發(fā)揮到極致，能使所有PCI卡用 33MHz 的極速工作。

PCI Special Interest Group (SIG)已經(jīng)制定出新的PCI 64-bit及3.3-volt系統(tǒng) 的規(guī)格，在新的PCI 2.1規(guī)格上，PCI bus的bandwidth可達(dá)524Mb/s，工作頻率在66 MHz，速度為原先PCI 2.0的四倍，因此，未來在顯示卡、網(wǎng)路卡及SCSI控制卡等PCI卡上，若採用新的PCI 2.1 規(guī)格，速度將提升兩倍以上。

AGP創(chuàng)造3D新頻寬

前言：

　　先進(jìn)圖形埠(Advanced Graphic Port ,AGP)係由INTEL聯(lián)合繪圖處理晶片廠商共同為PC在3D圖形處理能力的加強(qiáng)所制定的。英代爾從1996年7月提出AGP INTERFACE SPECIFICATION，REV 1.0後即陸續(xù)展現(xiàn)實(shí)質(zhì)的推動(dòng)工作：像是成立AGP執(zhí)行公會(huì)在PENTIUM II晶片組上注入了AGP新規(guī)格；INTEL亦開發(fā)一顆叫AUBURN的3D繪圖處理晶片，用以搭配具備AGP之晶片組。此外，微軟公司下準(zhǔn)備在其WINDOWS97之中支援AGP所擁有的動(dòng)態(tài)記憶配置新功能。

概念

AGP在系統(tǒng)主記憶體與繪圖卡上的圖框緩衝器之間建立一個(gè)新的資料傳輸路徑，即跳離PCI匯流排，將3D繪圖處理時(shí)的深度緩衝處理、透明化處理及紋理映像等資料由CPU直接置於系主記憶體內(nèi)，另外資料存取則由匯流排分工處理，如下圖

而AGP是一個(gè)32bit、66MHz的匯流排，系由66MHz的PCI演化出來，透過側(cè)邊信號(hào)傳遞AGP存取的需求。

ＡＧＰ與ＰＣＩ匯流排之比較
比較參數(shù)	ＰＣＩ	ＡＧＰ
傳輸方式	同步	同步
資料匯流排寬度	３２ＢＩＴ	３２ＢＩＴ
匯流排時(shí)脈	３３ＭＨｚ	６６ＭＨｚ
峰值資料傳輸率	１３３ＭＢ／Ｓ	５２８ＭＢ／Ｓ
記憶體存取方式	非管線化	管線化
記憶存取的優(yōu)先權(quán)	不受支援	受支援
讀寫位址／資料	多重發(fā)訊	分開傳輸
信號(hào)線	４９條	６５條

ＡＧＰ之架構(gòu)原理

ＡＧＰ與ＰＣＩ的關(guān)鍵差異在：

　　（１）ＡＧＰ為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)介面，只連結(jié)繪圖晶片

　�。ǎ玻�６６ＭＨｚ的時(shí)脈下，以３２ｂｉｔ發(fā)出資料，其峰值資料傳輸率

　　　　　32bit×６６ＭＨｚ×2=528M/sec

　　（３）資料讀�。瘜懭敕殖蓛煞N優(yōu)先權(quán)等級(jí)的命令，如果係低優(yōu)先權(quán)為系統(tǒng)

　　　　　主記憶體存��；如果系高優(yōu)光權(quán)則為中央處理位元存取；假設(shè)週邊晶

　　　　　片組的低優(yōu)先權(quán)需求為Queue，則高優(yōu)先權(quán)的需求率先處理。而等級(jí)

　　　　　可以用軟體來決定。

　�。ǎ矗�AGP連結(jié)繪圖卡之連接器也有別於架在主機(jī)板上的PCI匯流排。如下

　　　　　圖：

　�。粒牵幸怨芫�化工作，共享大多數(shù)的ＰＣＩ信號(hào)，並以ＰＣＩ主控端或受控端的工作 方式交錯(cuò)使用在同一連結(jié)：新定義的信號(hào)ＰＩＰＥ＃用以讀取及寫入，如同ＦＲＡＭＥ＃用於ＰＣＩ位址處理部份。ＡＤ及Ｃ／ＢＥ＃負(fù)責(zé)攜帶ＡＧＰ需求部份的位 址及命令訊息。ＡＧＰ的最大管線深度係由主控端、目標(biāo)端的組態(tài)時(shí)間來決定。記憶體位址是以Ｑ－ＷＯＲＤ為單元，存取的長度由需求相位占掉３位元，剩餘２９ 位元由記憶體位址占用；在需求相位的Ｃ／ＢＥ＃所包含的匯流排命令，如讀取、寫入、高優(yōu)先權(quán)讀�。瘜懭搿㈤L型讀取、長型高優(yōu)先權(quán)讀、ＦＬＵＳＨ及 ＦＥＮＣＥ。其中“Flush”用以同步化，以確認(rèn)AGP主抭端執(zhí)行至系統(tǒng)的狀況，當(dāng)此指令執(zhí)行時(shí)，主控端確認(rèn)您的同步事件，像是中斷處理或旗標(biāo)設(shè)定Flush占有AGP管理的一個(gè)槽；“fence”用以區(qū)隔前後命令，避免寫入超越讀取。

　　在相同優(yōu)先權(quán)之下，AGP傳送執(zhí)行有四階規(guī)則：(1)從目標(biāo)端讀取的資料其位階如同由主控端起始的讀取需求(2)目標(biāo)端處理寫入動(dòng)作相當(dāng)於主控端起始的寫入需求。(3)寫入存取可繞過先前已產(chǎn)生的讀取存取(4)資料取自AGP讀取需求係與前面主控端的寫入需求具同等地位。

結(jié)論

　　AGP將對(duì)晶片組供應(yīng)商造成兩大拱戰(zhàn)，其一是減少系統(tǒng)的公用記憶體功能甘會(huì)降低，降低部份，這得由AGP緩衝記憶體來處理；其二是晶片組可以精確刺制AGP的66MHZ資料存取率。

　　擁有AGP的PC可在1997年第4季進(jìn)入市場，屆時(shí)PC將整合3D繪圖晶片的功能及處理MPEG-II視訊數(shù)據(jù)，全動(dòng)態(tài)顯示。而有了AGP，繪圖可快速存取資料至系統(tǒng)主記憶體，3D繪圖所需的資料就可儲(chǔ)存在系統(tǒng)主記憶體，節(jié)省昂貴的視訊記憶體，有效降低成本。

週邊設(shè)備介面

　　SCSI 介面的快速發(fā)展已面臨瓶頸（即使是 40MBps 的 Ultra-SCSI ），而工業(yè)界對(duì)於未來的走向卻仍舉棋不定。問題的原因不是因?yàn)闆]有其它介面可供選擇，而是替代方案太多了。 例如 USB(通用性串列匯流排 )、 SSA( 串列儲(chǔ)存架構(gòu) )、 FireWire、 Fibre Channel-Arbitrated Loop(FC-AL；光纖通道 )。 每一種介面都有值得推薦的優(yōu)點(diǎn)，但卻互不相容。USB介面對(duì)於鍵盤、滑鼠、印表機(jī)與數(shù)據(jù)機(jī)以外的裝置而言可能太慢了。FireWire 介面雖然較快， 但卻僅適用於數(shù)位週邊設(shè)備（例如，數(shù)位照相機(jī)、攝影機(jī)）。 SSA 介面相當(dāng)快速， 但照目前的情勢發(fā)展下去，以後可能只有到 IBM才買的到。 最後，某種形式的 FC-AL （ Fibre Channel-Arbitrated Loop，光纖通道仲裁式迴路）將可能成為高速儲(chǔ)存設(shè)備的連接介面。

　　SCSI 介面的問題，可能要?dú)w咎於 PCI 匯流排的提出。 在 PCI 提出之前，SCSI介面在人們的印象中是高速的代名詞；但物換星移，與目前 33 MHz PCI 匯流排的 132MBps，或66MHz的524MBps傳輸速度相比， SCSI-1 與 SCSI-2的5MBps傳輸速度似乎相形見絀。也許你會(huì)問：為什麼不讓 SCSI 介面再快點(diǎn)？當(dāng)然沒問題，Adaptec 公司已經(jīng)提供 80MBps 的雙通道 Ultrawide SCSI 介面卡，甚至 ANSI XT310 委員會(huì)也正在討論傳輸速度達(dá) 80MBps 的 Ultra-SCSI-2 和 160MBps 的 Ultra-SCSI-3。不過，遲早我們都會(huì)面臨到傳輸介面的物理特性限制問題。一般來說，有兩種方式可增加介面的傳輸速度：增加傳輸通道，或提高傳輸 速度。如果增加傳輸通道的話，可能會(huì)導(dǎo)致纜線寬度愈來愈厚（標(biāo)準(zhǔn)的 SCSI 排線有50 條線，Wide SCSI 則有 68 條線 )。 如果提高傳輸速度的話，會(huì)使得匯流排上的週邊設(shè)備處理時(shí)序（ clocking ）時(shí)更加困難–如何決定傳輸資料位元的起迄位置。因?yàn)椋��?dāng)介面速度愈來愈快時(shí)，每一個(gè)位元信號(hào)則愈來愈短，在時(shí)序上可接受的誤差則更小。

　　此外，多條傳輸線欲同步平行（parallel）傳輸，也可能會(huì)發(fā)生時(shí)序無法一致的問題。換句話說，提高 SCSI 的傳輸速度所引起的麻煩反而更為棘手。 基本上，一個(gè)系統(tǒng)要改採用不同的介面方法需要一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)，所以工程師們現(xiàn)已開始尋找比 SCSI 更有潛力的替代方案，答案似乎就在串列傳輸。串列傳輸一次只在一條線上傳輸一個(gè)位元（全雙工串列傳輸則在不同的兩條線上，以不同方向一次傳輸一個(gè)位元）。 串列傳輸沒有多條線時(shí)速度不一致的問題，因?yàn)�，時(shí)序與資料都在同一個(gè)傳輸資料流中，而且電腦與週邊設(shè)備的連接也較簡單，每一個(gè)傳輸線只需一對(duì)電線，所以全 雙工串列傳輸只需要 4 條電線即可。 因此，結(jié)論是串列傳輸不但速度可以更快，纜線也不會(huì)變寬。接下來的問題是，要用什麼方式來提高傳輸速度呢？

USB：取代平行傳輸埠

源起：

　　由於個(gè)人電腦的中央處理器的性能不斷提升，幾乎每18個(gè)月性能就提升一倍，為因應(yīng)中央處理器性能的提升，個(gè)人電腦的架構(gòu)也須進(jìn)一步的改 變以應(yīng)急速改變的須求。大部分的結(jié)構(gòu)改變是在於現(xiàn)有bus-es技術(shù)上來使用更高性能的I/O為主，而這多半是為了多媒體、繪圖、以及通牧架訊上的高速需 求。例如PCI BUS就是例子之一。而其他的電腦週邊設(shè)備與電腦主機(jī)之間的溝通方式，由於早期電腦架構(gòu)的影響，種類相當(dāng)?shù)姆倍�，而且也沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，使得使用者在為自 己的電腦擴(kuò)充設(shè)備時(shí)，必須經(jīng)過相當(dāng)繁雜的過程。第一、他必須找對(duì)插的，也就是說，使用者必須知道什麼是COM PORT，什麼是PRINTER PORT，MOUSE有分RS-232以及PS/2介面；除此之外，使用者還必須懂得如何安裝驅(qū)動(dòng)程式、選擇IRQ、選擇I/O位址、還必須要拆開機(jī)箱， 調(diào)整JUMPER等，造成了許多人的PC恐懼癥。

　　近幾年來高喊要將個(gè)人電腦推廣到所謂的SOHO以及家用市場之中，前述的狀況可以說是一大障礙，雖然有一些聰明的製造商利用顏色分別 來幫助使用者將正確的電線插在正確的位置上，但使用者不免還是要面對(duì)一大堆的線，再加上原本個(gè)人電腦系統(tǒng)架本可供擴(kuò)充的接口不多，因此使用者無不將設(shè)備擴(kuò) 備視為一大困擾。

基本目標(biāo)：

1. 增加並簡化個(gè)人電腦週邊的擴(kuò)充能力。
2. 以低廉的成本支援高達(dá)12Mbps之傳輸速率。
3. 支援語音、音樂以及壓縮影像的即時(shí)傳輸。
4. 彈性化的通訊協(xié)定以支援各種傳輸方式。
5. 使用現(xiàn)有的技術(shù)。
6. 適用各種不同的個(gè)人電腦組合方式。
7. 提供標(biāo)準(zhǔn)介面以加速推廣。
8. 預(yù)留未來的擴(kuò)充性。

　　其實(shí)，在USB的製訂過程中是依照下面幾個(gè)方向來考慮的。

第一，將個(gè)人電腦與電話連接起來。由於目前對(duì)電腦與通訊相結(jié)合的要求愈來愈高，因此這樣的趨勢愈來愈明顯，再加上SOHO市場的興起，使得個(gè)人電腦必須也扮演一個(gè)通訊中心的角色。

第二，使用的簡易性。如前面所提到的，目前的個(gè)人電腦外加的週邊設(shè)備，如鍵盤、滑鼠、搖桿等都各有各的連接方式，並且並不具有所謂的即插即用的功能，因此並不具有所謂的即插即用的功能，因此以使用者的角度來看，使用上並不容易，USB希望能解決這些問題。

第三，週邊的擴(kuò)充性。目前在為個(gè)人電腦擴(kuò)充備時(shí)，相臨的一個(gè)很大的困擾就是擴(kuò)充能力不足，因?yàn)槊恳粋�(gè)週邊設(shè)備都必須佔(zhàn)掉一個(gè)擴(kuò)充插座，再加上週邊設(shè)備之種類繁多，因此使用者還可能在新的週邊加入時(shí)面臨無處可插的問題。例如時(shí)有聽聞電腦需要增加COM PORT，或是IRQ不夠的情形。因此，USB必須要有能夠輕鬆擴(kuò)充的功能。

基本硬體架構(gòu)：

　　基於以上的幾個(gè)理由在這個(gè)情況之下，由COMPAQ , DIGITAL , IBM, INTEL , MICROSOFT , NEC NORTHERN TELECOM等七家電腦電信相關(guān)廠商就一同製訂了一個(gè)新的規(guī)格，稱做通用型串列傳輸介面---Universal Serial Bus，簡稱USB。而USB的結(jié)構(gòu)主要分為：主控制器、集線器以及周邊三大部分。

1、主控制器：存在PC內(nèi)的主控制器(HOST CONTROLLER)，須具備負(fù)責(zé)CPU與USB週邊的連絡(luò)、控制及資料傳輸。它同時(shí)須具系統(tǒng)資源分配的責(zé)任，例如，使用者接了一臺(tái)USB的印表機(jī)到 USB埠上，主控制器必須偵測到該臺(tái)印表機(jī)接上了USB，並且確認(rèn)其基本資料，並且告訴CPU，如果這臺(tái)印表機(jī)有錯(cuò)誤訊息產(chǎn)生，主控制器也須將此一訊息傳 到CPU，讓系統(tǒng)知道這臺(tái)印表機(jī)是暫時(shí)無使用的。

除此之外，連接任何新的USB週邊設(shè)備，系統(tǒng)並不須要重新開即可偵測到，同時(shí)安裝所須的驅(qū)動(dòng)軟體，便可立即使用此週邊設(shè)備。

2、集線器：集線器(HUB)基本上的工作是分配系統(tǒng)的電源以及資料的流向。佳且藉由集線器的協(xié)助，最高可連接至127個(gè)USB連結(jié)週邊，集線器將接收上層的電源及資料，將之傳輸?shù)较聦铀�指向的週邊。例如一個(gè)4個(gè)埠的集線器負(fù)責(zé)將上層PC的資料傳到它的4個(gè)埠上，而集線器也須負(fù)責(zé)回傳下層週邊要傳回PC的資料。

所以在PC的日架構(gòu)內(nèi)，除了主機(jī)控制器之外還必須有一個(gè)ROOT集線器的存在，以提供資料的分佈。所以在USB系統(tǒng)內(nèi)最上層的集線器，通常 底部集線器會(huì)有至少二個(gè)USB連接埠，這連接埠可連接其他USB週邊或者下一層的集線器。由此類推，藉由下層集線器的連接，全部連接可到127部週邊元 件。大部分的USB週邊元件會(huì)將集線器，內(nèi)建設(shè)計(jì)進(jìn)其內(nèi)，例如一個(gè)USB的顯示器可能包含一個(gè)七個(gè)埠的集線器。因此，其中一個(gè)埠作為顯示器與PC之間的資 料傳輸，其餘6個(gè)埠可作為其他USB周邊元件的連接埠。

3、週邊：USB為支援低到中速度的週邊產(chǎn)品，傳輸速度分二種模式，一為1.5Mbps，另一為12Mbps，藉由二種速度的選擇，資料的 傳輸可以更有效率。例如滑鼠、鍵盤、搖桿等，可運(yùn)用1.5Mbps的傳輸速度進(jìn)行資料流程。印表機(jī)、顯示器、MIDI等，可能須使用12Mbps的速度來 進(jìn)行資料傳輸。

　　而在編碼上，USB採用NRZI(NON RETURN TO ZERO INVERT)的編碼方式，因此可以省掉時(shí)脈信號(hào)。實(shí)體上，USB採用最長5公尺，共四個(gè)信號(hào)的電纜線，這四個(gè)信號(hào)分別為Vbus及GND，提供BUS或 週邊設(shè)備所需的電源，另外兩則為差動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)的data+與data-二條線做為信號(hào)傳輸之用。

基本的軟體架構(gòu)：

　　USB的軟體架構(gòu)為了和當(dāng)前的作業(yè)系統(tǒng)WINDOWS 95，WINDOWS NT作相當(dāng)程度的配合，將之分為三個(gè)模組。這三個(gè)模組也採取了物件導(dǎo)向的方式。在最低層的模組設(shè)計(jì)中，主控制器驅(qū)動(dòng)軟體對(duì)USB主控制器進(jìn)行控管，主控制 器設(shè)計(jì)者並定義了一個(gè)硬體介面的指標(biāo)，提供一個(gè)獨(dú)特的主控制器的程式介面。例如INTEL的82430 PCISet USB Host Controller，採用了Universal Host Controller Interface (UHCD)。USCD將會(huì)處理與INTEL USB HOST CONTROLLER之間的通訊。較高層的物件是架在UHCD之上，利用UHCD的軟體介面和HOST CONTROLLER之間的溝通，如此就達(dá)到和HOST CONTROLLER的獨(dú)立。

第二個(gè)模組為USBD(Universal Series Bus Driver)。usbd提供了一個(gè)元件驅(qū)動(dòng)軟體介面可以和現(xiàn)存的元件驅(qū)動(dòng)軟體共存。藉由一些以往元件驅(qū)動(dòng)軟體的經(jīng)驗(yàn)和嘗試，USB軟體架構(gòu)定義了USB DRIVER INTERFACE(USBDI) 於USB規(guī)格，而細(xì)節(jié)有關(guān)於USBDI將因不同的OS而有不同的規(guī)定。

第三個(gè)模組為USB CLIENT SOFTWARE。通常USBD的CLIENT是負(fù)責(zé)處理USB DEVICE或者DEVICE的等級(jí)。在WINDOWS 95上，這些DEVICE DRIVERS使用Plug & Play的方式去處理USB device的attach /detach的問題和Configuration events。

USB的優(yōu)點(diǎn)：

　　傳輸速度12Mbps的USB介雖然比SCSI介面還慢，但它可同時(shí)提供高速與隨插即用的功能。這對(duì)於以往必須使用串列、平行埠或特殊 連接埠的週邊設(shè)備來說很管用。另外，USB也可適用於一小部分過去使用SCSI或?qū)�屬判面的週邊設(shè)備(例如掃描器)。與一般非SCSI介面的週邊設(shè)備相 比，例如傳輸速度最高上限為115kbps的串列埠，USB的效能要快上100倍。平行埠一般傳輸速度為2Mbps，也比USB慢上了6倍。

　　此外，USB還可用串接方式連接最多可接127個(gè)裝置，而只需要一個(gè)USB埠，無須增加任何電腦資源，如IRQ等等。相反地，不管是 串列埠、平行埠、或鍵盤、燭幕接頭一般都只能支援一個(gè)裝置。再則，低消耗功率的USB裝置還可以直接從匯流排取得電力，無須另外準(zhǔn)備電源線(但高功率的裝 置如掃描器仍需自備電源)。

　　USB也具個(gè)“熱抽換”(HOT SWAPPING)的功能，也就是說無須關(guān)PC電源就可進(jìn)行週邊設(shè)備的更換。不過，具有雙向溝通功的裝置，例如鍵盤及滑鼠，目前進(jìn)行熱抽換時(shí)比較不可靠。最後，由於所有USB裝置只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的纜線，使得纜線的更換更容易且更便宜。

　　而USB的加入，讓PC的設(shè)計(jì)工程師打開了更新更廣的應(yīng)用，包括數(shù)位音響和高頻寬的電腦電話技術(shù)，特別是連接器的統(tǒng)一，對(duì)於OEM和IHV的廠商減少了很多的風(fēng)險(xiǎn)，因此會(huì)有更多的設(shè)計(jì)者與廠商的加入。

USB的發(fā)展現(xiàn)況：

　　USB在96年11月13日出爐的1.0FDR(FINAL DRAFT REVISION)版之後規(guī)格仍然搖擺不定，再加上COMPAQ聯(lián)合MICROSOFT與National semicoductor 於1.0FDR版前自行推出OPEN HCI (OPEN HOST CONTROLLER INTERFACE)的規(guī)格，使得USB未來的發(fā)展更橫生變數(shù)。

　　而儘極力推動(dòng)USB的發(fā)展，領(lǐng)導(dǎo)業(yè)界規(guī)範(fàn)硬體設(shè)計(jì)，不過由於USB成功的因素非僅硬體條件，軟體環(huán)境的成熟才是關(guān)鍵。業(yè)界此刻正等待微軟新版作業(yè)系統(tǒng)的安全問世，否則設(shè)計(jì)年餘的產(chǎn)品豈不泡湯。同時(shí)所有號(hào)稱USB相容的產(chǎn)品還需經(jīng)過上百種產(chǎn)品之間的相容性測試。

　　而臺(tái)灣身為全球主要鍵盤，顯示器與主要電腦週邊生產(chǎn)國，臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)的支持程度對(duì)USB的前景發(fā)展有相當(dāng)?shù)挠绊�。以下是USB的規(guī)格表。

PERFORMANCE	APPLICATIONS	ATTRIBUTES
Low Speed Interactive Devices 10-100Kb/s	keyboard, Mouse Stylus Game peripherals Virtual Reality peripheral Monitor Configuration	Lower cost Hot Plug -unplug Ease of use Multiple peripherals
Medium Speed Phone , Audio Compressed Video 500Kb/s-10Mbp/s	ISDN PBX POTS AUDIO	Lower cost Ease of use Guaranteed Bandwidth Guaranteed latency Dynamic Attach -Detach Multiple devices

SSA：IBM的儲(chǔ)存設(shè)備介面

　　一直到 1995年中，IBM推動(dòng)SSA以取代SCSI介面的努力，似乎就要成功了。SSA 有優(yōu)於 SCSI 介面的兩個(gè)賣點(diǎn)：速度與排線。SSA 提供兩個(gè)全雙工的通道，每個(gè)通道單一方向的傳輸速度為 20MBps， 合計(jì)總傳輸速度可達(dá) 80MBps， 是SCSI 介面的兩倍；而且 SSA 只需要四條電線，也就是兩條雙絞線（每個(gè)通道需一條雙絞線）。到 1995 年為止，ANSI 委員會(huì)（ X3T10.1 ）從事制定正式 SSA標(biāo)準(zhǔn)已有兩年，而 SSA 協(xié)會(huì)也向外宣稱會(huì)員已超過 40 個(gè)。 SSA 晶片一般是由IBM 供應(yīng)， Pathlight 科技公司則代工生產(chǎn)（ OEM ） SSA 介面卡，Conner 的硬碟機(jī)則支援 SSA 介面。然而， SSA 所承諾的 OEM 技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)。 美國 ENDL 顧問公司的創(chuàng)始人Dal Allan 說：「在漫長的兩年期待落空之後，廠商們發(fā)現(xiàn)在類似系統(tǒng)比較下，SSA 也沒有比 SCSI 更具吸引力」。問提出現(xiàn)在 SSA 所需的 DMA 連線數(shù)目上，根據(jù) Allan 指出，SSA 的最大 80MBps 傳輸速度， 是假定每條 20MBps 的 DMA連線都有資料不斷地傳輸。

　　「不過，若是同時(shí)掛上四個(gè) SCSI 介面（需要 4 個(gè)DMA 通道）的話，也會(huì)達(dá)到 160MBps 的傳輸速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 SSA， 而且一片具有 4 個(gè) DMA 通道的 SSA 介面卡，比四個(gè) SCSI 介面卡還貴�！� FC-AL 聯(lián)盟成員之一的 Seagate 於 1995 年 10 月併購Conner 之後， 已靜悄悄的放棄 SSA （據(jù)正式消息指出， Seagate 是於 1996 年 2 月停止 SSA 的發(fā)展）。 既然連世界最大的硬碟機(jī)生產(chǎn)廠商都放棄支援 SSA 介面，其他的硬碟機(jī)廠商如 Micropolis 公司也都相繼捨 SSA 而去； 在眼見 SSA 逐漸淪為 IBM 的專屬技術(shù)後，Adaptec 公司也將其 SSA 的支援計(jì)畫束之高閣。其實(shí)， SSA 介面本身也有其技術(shù)上的限制。 位於美國科羅拉多州，專門整合以Alpha 處理器為主之高效能圖形伺服器的 Hybinette 公司， 原本打算發(fā)表一款具有 PCI 控制卡的 SSA 磁碟陣列（ disk array ）；然而，在試圖共享磁碟陣列時(shí)卻出現(xiàn)了檔案毀損的問題， 唯一的補(bǔ)救辦法竟是一套需花費(fèi) 3,000 美元的套裝軟體或硬體交換裝置。 這二種方式都太昂貴了，再且 Hybinette 也發(fā)現(xiàn)將SSA 應(yīng)用在 Alpha 伺服器時(shí)，只達(dá)到 5MBps 的傳輸速度而已。IBM 目前提供數(shù)種適用於 RS/6000 系統(tǒng)的四個(gè)連接埠 SSA 介面卡，以及二種高效能、高容量的磁碟次系統(tǒng)，型號(hào)分別為 7131 SSA Multi-Storage Tower 以及7133 SSA Disk Subsystem，另外也跟 La Cie 與 Groupe Bull 這兩家公司簽有代工合約。

到目前為止，IBM 仍然支持 SSA 介面。根據(jù)加州聖荷西（ San Jose）的 IBM 儲(chǔ)存系統(tǒng)部門的開放系統(tǒng)儲(chǔ)存裝置行銷經(jīng)理 Bill Pinkkerton 所言，IBM 甚至計(jì)畫於 1998 年推出傳輸速度為原來兩倍， 達(dá) 160MBps 的下一代 SSA。 但 SSA 畢竟是一種壽命有限的技術(shù)， 不久的將來， 會(huì)被涵括於下一代的Fibre Channel 中。

高傳輸速度的FC-AL

　　FC-AL 提供的頻寬改善遠(yuǎn)勝於 SCSI。 FC-AL 的最佳傳輸速度為100M Bps，不過大部分產(chǎn)品都是雙連接埠設(shè)計(jì)，所以總傳輸速度可達(dá) 200MBps；雙連接埠的另一個(gè)好處是在連接裝置時(shí)，提供備份線路做容錯(cuò)處理。 基本傳輸速度為 200、400、800 或甚至更高的產(chǎn)品預(yù)計(jì)會(huì)相繼出現(xiàn)， 所以 FC-AL 的速度可能會(huì)一直是最快速 SCSI 的兩倍以上。假如以上的說明你還覺得不夠，我們?cè)偬岢銎渌�三�?xiàng)理由，讓你心甘情願(yuàn)地掏出荷包：

　　第一，F(xiàn)C-AL具有自我組態(tài)功能，不用關(guān)掉電源就可直接進(jìn)行安裝。

　　第二，目前已有許多主機(jī)使用FC-AL作為主機(jī)間的連接。

　　第三，F(xiàn)C-AL 可使用 30 公尺長的同軸電纜，或 10 公里長的光纖進(jìn)行連接，甚至早已有雙絞線的產(chǎn)品在使用，例如 Transoft 公司的 FibreNet 傳輸線與磁碟陣列，最多可長達(dá) 65 呎。

FC-AL 支援的主要週邊設(shè)備命令介面包括有： SCSI-3、 HIPPI （ High Performance Peripheral Interface， 高效能週邊設(shè)備介面）、 IPI-3 （Intelligent Peripheral Interface，智慧型週邊設(shè)備介面 )，足以減少軟體更換的需求。 相反的， SCSI 唯一支援的標(biāo)準(zhǔn)介面就只有它本身。 而且，單一的FC-AL 連接埠可連接高達(dá) 126 個(gè)設(shè)備， 而一個(gè) SCSI 連接埠只能支援 15 個(gè)設(shè)備。FC-AL 的主要目標(biāo)是高階的伺服器應(yīng)用，可以讓你盡其所能的獲得所有執(zhí)行效能，而其容錯(cuò)功能也是其中的主要賣點(diǎn)之一。FC-AL 超長的纜線連接也有另一個(gè)妙用，譬如說你可以將映射（ mirrored ）的兩臺(tái)磁碟機(jī)置於不同的建築物，以避免一些意外。FC-AL 未能受到某些桌上型與消費(fèi)型應(yīng)用系統(tǒng)（例如影像剪輯）的青睞，其原因有三： 第一，在標(biāo)準(zhǔn)的 Intel 機(jī)器上，可能無法充份發(fā)揮 FC-AL 的優(yōu)點(diǎn)（這點(diǎn)可能會(huì)隨機(jī)器平臺(tái)的發(fā)展而改觀，許多業(yè)界專家預(yù)測，公元 2000 年將會(huì)出現(xiàn)桌上型應(yīng)用的 FC-AL ）。 第二，桌上型與消費(fèi)型應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)於容錯(cuò)處理與異地備援的需求較不殷切。 第三，個(gè)人電腦消費(fèi)市場對(duì)於價(jià)格非常敏感，而 FC-AL 相對(duì)地較為昂貴。

FCL：FC-AL+SSA

　　1996 年 9 月，Adaptec、IBM 的儲(chǔ)存設(shè)備部門，以及 Seagate 聯(lián)合發(fā)表聲明，將把 FC-AL 與 SSA 合併成一項(xiàng)新的規(guī)格，稱之為〝 Fibre Channel Loop 〞（FCL，剛開始時(shí)稱為 Fibre Channel-Enhanced Loop ）。根據(jù)這項(xiàng)協(xié)議，IBM 實(shí)質(zhì)上等於承認(rèn) FC-AL 已經(jīng)打敗 SSA。 不過， FCL 規(guī)格目前仍處於揮手階段。 「 FCL 目前實(shí)際上並不存在，」Adaptec 的商業(yè)關(guān)鍵任務(wù)次系統(tǒng)發(fā)展部門經(jīng)理 Joel Warford 表示：「它只是未來 Fibre Channel 與 SSA 最佳部分結(jié)合後之代名詞。實(shí)際產(chǎn)品還要過幾年才有， 某些廠商可能於 1998 與 1999 年底領(lǐng)先市場推出，其他廠商則要等至 2002年。未來的變化還很難說，不過 FCL 在 2000 年時(shí)可能會(huì)成為主流技術(shù)�！笷CL 比較近似 FC-AL 而非 SSA。舉例來說，F(xiàn)CL 的 100MBps 基本傳輸速度就跟FC-AL 相同， 它的起草委員會(huì)是 ANSI X3T11，F(xiàn)ibre Channel 也是這個(gè)委員會(huì)負(fù)責(zé)的。

　　FCL 與 FC-AL 的相容性，是透過雙模式的功能達(dá)成，相反地，SSA 裝置就無法直接與 FCL 介面相連， 兩者之間的相容性是透過複合式的介面卡達(dá)成，有點(diǎn)像是閘道器（ gateway ）的丞。FCL 之所以與 SSA 結(jié)合，可能是因?yàn)镾SA 有兩個(gè)特點(diǎn)：〝善用空間〞與〝無須仲裁〞。 所謂善用空間， 是指在 SSA迴路上的設(shè)備可直接互相溝通，而與電腦系統(tǒng)或 SSA 控制卡無關(guān)。 至於無須仲裁，是指多個(gè)裝置可同時(shí)與匯流排溝通。

FireWire（ＩＥＥＥ１３９４）

　　FireWire （ IEEE 1394 ）具有 FC-AL 的某些特點(diǎn)， 例如熱抽換功能與較細(xì)的纜線等，但速度上比 FC-AL 較慢。 目前的 1394 標(biāo)準(zhǔn)支援的傳輸速度為 100、200 與 400Mbps， 也就是 12.5、25 與 50MBps。 FireWire 在其它方面也不如FC-AL，例如它在單一匯流排上只能連接 63 個(gè)裝置，纜線的長度最大只能到 14呎。不過，這些限制在個(gè)人使用的場合中，可能不是很重要。但話又說回來，它也有某些應(yīng)用特點(diǎn)比 FC-AL 更吸引人。 例如，消費(fèi)性的數(shù)位影像處理。這點(diǎn)並不令人感到意外，因?yàn)? FireWire 原本就是為了這個(gè)用途而設(shè)計(jì)的。

１３９４的規(guī)格概要

　1、1394的協(xié)定階層及符號(hào)化方式

　�。桑牛牛牛保常梗催@一個(gè)週邊裝置介具有底下所描述的幾個(gè)特點(diǎn)：

朝多媒體的用途而發(fā)展出來的串列式介面。

具有Isochronous的資料傳送機(jī)能，可同步傳送動(dòng)畫或聲音

資料的傳送速率可以達(dá)４００Ｍｂｐｓ。

ＤＳ－ｌｉｎｋ的符號(hào)化方式。

採用ｔｒｅｅ的ｔｏｐｏｌｏｇｙ

系統(tǒng)的構(gòu)成，可以自動(dòng)設(shè)定。

而ＩＥＥＥ１３９４的規(guī)格定義了實(shí)體層及ＤＡＴＡ�。蹋桑危藢�，而實(shí)體層含括了信號(hào)的電器規(guī)格及串列信號(hào)的符號(hào)化的方式。實(shí)體層所伴演的具體角色不外乎下面幾件事：

　　第一：當(dāng)電源投入時(shí)，有新的裝置連接或拆離某個(gè)裝置時(shí)，系統(tǒng)的構(gòu)今可以自動(dòng)設(shè)定。

　　第二：進(jìn)行Arbitration來取得匯流排的使用權(quán)。

　　第三：傳達(dá)介的ｔｒａｆｆｉｃ狀況給全體系統(tǒng)。

　2、1394的TOPOLOGY

　�。桑牛牛牛保常梗淳哂凶詣�(dòng)設(shè)定其ＴＯＰＯＬＯＧＹ的機(jī)能。一般的進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定，是指電源投入，連接上裝置或切離裝置的場合而說的，實(shí)體層的控制器會(huì)自動(dòng)實(shí)行介面的自動(dòng)設(shè)定。自動(dòng)設(shè)定的過程有三個(gè)階段。

　　首先進(jìn)行ＲＥＳＥＴ，一但開始ＲＥＳＥＴ，全部節(jié)點(diǎn)的讀出或?qū)懭氲淖鳂I(yè)就會(huì)停止，也就是停止資料傳送。再來檢查其ＴＲＥＥ構(gòu)造，來決定親子的關(guān)係。最後，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)將其自的節(jié)點(diǎn)號(hào)碼告知其它的節(jié)點(diǎn)。

　�。桑牛牛牛保常梗唇槊嬖试S連接至６３個(gè)節(jié)點(diǎn)；而可以擴(kuò)充到１０２３個(gè)介面，換句話說，最多的裝置連接數(shù)最多為１０２３＊６３個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　3、資料傳送方式

　　１３９４可以有兩種資料傳輸方式：一為通常的資料傳送方式“Asynchronous”傳送，另一種就是“Isochronous”。 “ASYNCHRONOUS”的傳送方式，僅保證安全的資料傳送，但不能保證傳送的延遲時(shí)間。而多媒體的動(dòng)畫、聲音等資訊必需在一定的時(shí)間內(nèi)傳送；否則就 會(huì)有不同步的現(xiàn)象產(chǎn)生了�！癐SOCHRONOUS”傳送方式，保證在125us，將資料傳送完畢。

　　ASYNCHRONOUS的資料傳送方式是利用記憶體I/O映射的方式來傳送資料的。所謂的記憶體映射，是指在存取I/O時(shí)，和存取 記憶體空間是一樣的方式。簡言之節(jié)點(diǎn)間是下應(yīng)於位址空間來傳資料的。位址空間是由64位元所構(gòu)成。一般而言Asynchronous的資料傳送方式是從“ 要求節(jié)點(diǎn)”送出要求框到“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”，“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”會(huì)回應(yīng)確認(rèn)信號(hào)，返回應(yīng)答框而告之資料處理結(jié)束。對(duì)一個(gè)要求框而言，“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”不會(huì)回應(yīng)兩個(gè)以上的應(yīng) 答框。不管是要求框或是應(yīng)答框，接收節(jié)點(diǎn)必需對(duì)於每一個(gè)資料框，回應(yīng)確認(rèn)信號(hào)。確認(rèn)信號(hào)是由4位元的情報(bào)及4位元的checksum所組成，情報(bào)的合義範(fàn) 圍包括成功、busy、pending等。

　　　　返回確認(rèn)信落，並不需要Arbitration。若是回應(yīng)Pending的確認(rèn)時(shí)，接下來就是從“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”，傳送應(yīng)答框。 Pending後的應(yīng)答框在送出時(shí)，是必需要經(jīng)過仲裁的過程的。接收節(jié)點(diǎn)也有可能返回ｂｕｓｙ的承認(rèn)信號(hào)，這是表示接收節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)忙碌的狀態(tài)，而傳送端可以 再行重試。

　　　　而Isochronous傳送與Asynchronous的資料傳送方式，略有不同。它並未利用６４位元的位址空間，卻是採用８位元的ｃｈａｎｎｅｌ號(hào)碼，它的理由大致如下：

　　　　第一、可以同時(shí)對(duì)多數(shù)各ｃｈａｎｎｅｌ傳資料。它由８位元來組成此ｃｈａｎｎｅｌ號(hào)碼；最多可傳送２５６種類。

　　　　第二、另一個(gè)原因是資料框標(biāo)頭的情報(bào)會(huì)比較少。

　　　　而Isochronous資料傳送方式，介面上會(huì)在某個(gè)一定時(shí)間內(nèi)將資料傳送完畢。這一個(gè)CYCLEewf 125us。一個(gè)稱之為cycle master之節(jié)點(diǎn)會(huì)負(fù)責(zé)Isochronous資料傳送；只有root節(jié)點(diǎn)才有資格擔(dān)當(dāng)cycle master的角色。

　　1996 下半年， IBM 已經(jīng)推出 200Mbps 的 FireWire 傳輸晶片， 而Adaptec 與 Skipstone 也代工製造 200Mbps 的 FireWire 介面卡；Adaptec 應(yīng)該會(huì)在今年推出適用於個(gè)人的FireWire PCI 板，定價(jià)約為 350 至 400 美元，這個(gè)價(jià)格大約與高階 SCSI 介面卡相同。 據(jù) Adaptec 表示，F(xiàn)C-AL 介面卡則接近 1,000 美元。Adaptec 與 Skipstone 兩家公司曾宣稱計(jì)畫與數(shù)位影像剪輯產(chǎn)品廠商結(jié)盟，預(yù)計(jì)今年上半年推出產(chǎn)品，並將於今年稍後推出 400Mbps 的FireWire產(chǎn)品。Compaq、Intel 與 Microsoft 都將支援 FireWire，以作為策略性的介面。大部分觀察家預(yù)測 1998 年左右，F(xiàn)ireWire 將出現(xiàn)在 Intel 的主機(jī)板上。Allan 說：「在 1997 年可能會(huì)有某些 FireWire 產(chǎn)品，但是總要給硬碟生產(chǎn)廠商一點(diǎn)時(shí)間以轉(zhuǎn)換到 1394 標(biāo)準(zhǔn)。 所以說，目前的硬碟介面將會(huì)維持一段時(shí)間。 初期的FireWire 週邊設(shè)備將包括磁帶機(jī)、數(shù)位攝影機(jī)與 DVD 在內(nèi)。不過，直到目前為止，沒有硬碟廠商宣布推出 FireWire 產(chǎn)品。

1996 年春季，出現(xiàn)一個(gè)專門研究 FireWire的次團(tuán)體（ splinter group）出現(xiàn)： 1394.2 研究協(xié)會(huì)。這個(gè)團(tuán)體的目的，是要?jiǎng)?chuàng)立一個(gè)傳輸速度達(dá) 100 至400MBps的1394 新版本，纜線的連接方式採用光纖而非同軸電纜。Apple、Intel 與 Sun 等公司都是這個(gè)新規(guī)格建議案的推動(dòng)者之一。很不幸的， 1394.2 標(biāo)準(zhǔn)與目前的 FireWire 在實(shí)體介面階層並不相容，換句話說， 如果你有一個(gè) 1394-1995 連接埠的裝置（例如數(shù)位攝影機(jī)），必須要準(zhǔn)備另一個(gè)轉(zhuǎn)接裝置，才能連至 1394.2 連接埠的電腦。 將賭注全部押在 1394-1995 （有時(shí)也稱為 1394a 或 1394.0 ）規(guī)格的公司，對(duì)於這種在實(shí)體上與之不相容標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，可不太高興，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致價(jià)格昇揚(yáng)，而市場一向?qū)�價(jià)格非常敏感。 因此， 廠商正在尋求傳輸速度 800Mbps， 甚至1,600Mbps 的方法，而且能維持實(shí)體上的相容性。Microsoft 公司中大力推動(dòng) 1394 的 Steve Timm 表示：「我們認(rèn)為 1394.2 比較適於伺服器 / 工作站，而非個(gè)人電腦的應(yīng)用場合； 而且 1394.2 並沒有被廣泛接受而成為主機(jī)板的的標(biāo)準(zhǔn)。另外，在儲(chǔ)存設(shè)備的應(yīng)用上，大部分的支援也都是在確定解決方案能回溯相容。」

SCSI並列介面的大將

　　雖然更快速的界面已經(jīng)有廠商開始研發(fā)，但是業(yè)界仍然看好ＳＣＳＩ，認(rèn)為這是目前的主流產(chǎn)品。ＳＣＳＩ最初用於電腦工作站和一些高階的桌上型電 腦，但是目前已經(jīng)愈加普及側(cè)一般形式的電腦，其主要原因現(xiàn)分別敘述如下，第一、新型的作業(yè)系統(tǒng)軟體，如ＷＩＮＤＯＷＳ９５和ＷＩＮＤＯＷＳ�。危缘榷加卸� 工作業(yè)的功能。ＳＣＳＩ的序列式命令處理方式，能夠讓配接卡應(yīng)付不同作業(yè)之間的資料傳輸要求。

　　另外一個(gè)原因是有關(guān)逐漸普及的ＰｎＰ功能。具備此種功能的外接卡必須能夠自行對(duì)ＣＰＵ回應(yīng)出本身的所在，以及在記憶體方面的需求。 ＳＣＳＩ設(shè)備均內(nèi)建有自動(dòng)組態(tài)設(shè)定功能，足夠應(yīng)付ＳＣＳＩ版本的ＰｎＰ操作要求。最後的原因與ＰＣＩ匯排流有關(guān)，目前的ＳＣＳＩ卡能將ＳＣＳＩ設(shè)備和 ＰＣＩ�。拢眨又苯舆B接。同時(shí)，ＰＣＩ完全支援視訊和多媒體形式的資料傳輸，使Pentium為基礎(chǔ)的PC在效能罣面能與高階的工作站匹敵。

SCSI 當(dāng)然不會(huì)就這樣銷聲匿跡。 它將會(huì)暫時(shí)保有目前大量的中低階磁碟市場。串列傳輸最後可能瓜分市場如下：USB 主宰一般的設(shè)備（例如滑鼠、鍵盤、數(shù)據(jù)機(jī)等等），F(xiàn)C-AL 取得高階伺服器與工作站的儲(chǔ)存設(shè)備市場，而 FireWire 則是消費(fèi)性設(shè)備（如數(shù)位攝影機(jī)、DVD 等）。最後，F(xiàn)ireWire 或 Fibre Channel （或兩者）將會(huì)把 SCSI 排擠掉。FireWire如果免費(fèi)附贈(zèng)於主機(jī)板上的話， 佔(zhàn)有率將會(huì)快速竄升（尤其是 800Mbps 的版本）。另一方面，F(xiàn)ibre Channel 則沒有任何跡象顯示在公元 2000 年之前，其價(jià)格會(huì)降低至足以搶走SCSI市場的程度。 根據(jù) Adaptec 公司 PC I/O 事業(yè)部門經(jīng)理Sundi Sundaresh表示：「輸出入介面的未來在於串列傳輸， 問題是在公元2000之後，平行傳輸技術(shù)還能維持多久？�！�

參考資料：

１、新電子科技雜誌１３３期，１２１期。

２、零組件１９９６‧一月號(hào)

３、電子情報(bào)雜誌數(shù)篇。

４、ＷＷＷ

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