曾經主板上有著各式各樣的接口,功能相對比較單一,外觀上也有著較大的差異,不過都為用戶擴展或使用某些功能發揮著自己獨特的作用。新技術和新接口的不斷涌現,不少接口都已功成身退,有些則生不逢時,只是曇花一現,很快便消失無蹤。
目前主板以USB和PCIe為中心,幾乎統一了主板內外擴展的接口標準。隨著英特爾和AMD新一代平臺發布,主板上更多的接口出現的機率會越來越少,逐漸消失在我們的視野中。下面讓我們回顧一下,這些年已經或正在消失的主板接口。
ISA插槽是PC早期常見的擴展槽,一般為黑色,比現在主板上普遍配備的PCIe x16插槽還要長。其基于IBM制定的ISA總線(Industrial Standard Architecture,工業標準結構總線),誕生于1981年,采用并行結構,早期為8位,后來擴展到16位,工作頻率為8MHz,最大數據傳輸速度僅為16MB/s,不支持熱插拔。
圖:最左側為ISA插槽
最初ISA插槽是用來搭配英特爾8086/8088處理器平臺,可以插聲卡、顯卡、網卡等擴展卡,留下了創新Sound Blaster AWE64 Gold這樣經典的產品,一直到20世紀末的英特爾400系列芯片組時期,仍然是主板的標配插槽。
不過由于ISA插槽的CPU資源占用率高,數據傳輸的帶寬小,從上世紀90年代中期開始,使用率就慢慢減少了。進入新世紀后,隨著英特爾i800系列芯片組的推出,ISA插槽已逐漸淡出人們的視野,到了i945芯片組時期,除了部分工控主板,基本就看不到了。
PCI插槽也是在PC上存在很長時間的擴展槽,一般為乳白色,相比PCIe x16插槽要短一點,且粗一點。其基于英特爾制定的PCI局部總線(Peripheral Component Interconnection,周邊元件擴展),誕生于1992年,仍然采用并行結構,為32位或64位,工作頻率為33MHz,最大數據傳輸速度僅為133MB/s(32位)或266MB/s(64位),一般PC上見到的是前者。
圖:最左側為PCI插槽
相比于ISA插槽,PCI插槽的數據傳輸速度提高了不少,滿足了相當部分擴展卡的帶寬需求,可以插聲卡、顯卡、網卡、MODEM等擴展卡,而且有著更好的可靠性,CPU資源占用率也更低,所以被長期、廣泛、大量地采用,各種擴展卡種類繁多。雖然進入PCIe時代后,PCI插槽的作用就已變得非常有限了,但直到前幾年,部分采用英特爾300系列芯片組的主板上仍可以看到PCI插槽,在PC主板上前后存在了二十多年,可以說相當長壽。
另外還有一種名為PCI-X的插槽,外觀相比普通的PCI插槽更長一些,和PCIe x16插槽比較相像,一般出現在工作站或服務器主板上。其采用的仍是傳統PCI總線技術,為64位,工作頻率為66MHz或133MHz,最高可提供1066MB/s的數據傳輸速度。
AGP插槽(Accelerated Graphics Port)是在PCI總線基礎上發展起來的,主要針對圖形顯示方面進行優化,專門用于顯卡。其1.0版本誕生于1996年,在PCI 2.1規范基礎上擴充和加強,工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3V,1X和2X的最大數據傳輸速度分別為266MB/s和533MB/s。
圖:最靠近CPU的是AGP 2X插槽
由于圖形技術的飛速發展,AGP 1.0版本已難以滿足日益增長的帶寬需求,很快便有了AGP 2.0版本,也就是AGP 4X。1998年推出的AGP 2.0版本中,工作電壓降低到1.5V,頻率仍然為66MHz,最大數據傳輸速度提高到了1066MB/s。到了2000年,AGP 3.0版本出現了,工作電壓降低到0.8V,可以兼容1.5V,AGP 8X最大數據傳輸速度提高到了2133MB/s。不過AGP插槽僅支持單一設備連接,無法實現多卡互聯擴展。
AGP插槽一般位于最接近CPU的擴展槽位置,與現在通常插顯卡的PCIe x16插槽類似。AGP插槽會有卡扣,與ISA和PCI插槽也不在同一水平位置。另外AGP插槽有一定的兼容性,比如支持AGP 8X的顯卡也能插入AGP 4X插槽中,只不過帶寬會減半,會影響顯卡的性能,但是不能插到AGP 1X或2X插槽里。
在原有的AGP插槽基礎上,為了滿足顯卡越來越高的供電要求,在1999年衍生出一種名為AGP Pro的插槽,比普通AGP插槽更長,不過可兼容AGP 4X顯卡,最高可提高110W供電,對散熱方面也有相應的要求。當時部分高端主板上可以看到這種插槽,支持這種接口的一般是專業顯卡。
AMR插槽(Audio / Modem Riser)是英特爾開發的一種擴展槽標準,定義了支持音頻及調制解調器功能的擴展規范。由于這類型擴展卡是由接口、模擬電路、解碼器、控制器和數字電路等組成,而數字訊號和模擬訊號之間容易相互干擾,英特爾將控制器和數字電路整合到芯片組的南橋中,其他則放置在擴展卡上,從而解決了訊號干擾的問題。
AMR插槽最早見于集成設計的先驅i810芯片組,通過其南橋芯片ICH中整合了AC'97控制器,搭配AMR擴展聲卡就能實現完整的軟件音效。如果搭配Modem擴展卡,數據運算則由CPU完成,擴展卡負責轉換工作。采用AMR插槽的擴展卡在功能上十分有限,而且主板需要相應的驅動程序以及BIOS代碼的支持,所以廠商提供的產品都很少。
圖:最左側為CNR插槽
CNR插槽(Communication Network Riser)的思路和AMR插槽是一樣的,不過設計更為完善,擴展的功能也更為豐富一些。雖然AMR插槽和CNR插槽在外觀上較為相似,但彼此之間并不兼容。
無論是AMR插槽還是CNR插槽,都缺乏市場支持度,大多都成為了擺設,很快便消失在主板上。
進入21世紀以后,3.5英寸的軟驅就不再是PC的標配了,更別說是5.25英寸的軟驅了。在Windows操作系統里,看到的系統盤是C盤,相信不少用戶都沒見過A盤和B盤,因為這兩個盤符對應的是3.5英寸軟驅和5.25英寸軟驅。
如果翻開1999年或2000年的裝機推薦配置,或許列表上還能看到3.5英寸軟驅的身影,安裝需要接入的就是主板的FDD接口。其外形和IDE接口有點相似,不過要更短一些,共有34個針腳,連接的排線也會更窄一些。
IDE接口也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,由CDC、康柏和西部數據等公司共同開發,有40針腳,誕生于1986年,到了90年代初開始用在PC上,一般常用于硬盤(HDD)和光驅(比如CD/DVD-ROM)。早期的IDE接口有兩種傳輸模式,一種是PIO(Programming I/O)模式,另一種是DMA(Direct Memory Access)模式。
圖:內存下方較長的是IDE接口,較短的是FDD接口
雖然DMA模式系統資源占用少,但需要額外的驅動程序或設置,因此早期接受程度比較低。不過隨著數據傳輸速度的需求越來越高,DMA模式執行效率較高的優勢開始顯現,操作系統開始直接提供支持,數據傳輸速度標準也在不斷提高。一個IDE接口能連接兩個設備,并通過數據線和跳線帽決定主從盤。
英特爾在430TX芯片組上,提供了對Ultra DMA 33(ATA 33)的支持,數據傳輸速度為33MB/s,隨后伴隨硬盤速度的提升,又出現了ATA 66(66MB/s)、ATA 100(100MB/s)、以及ATA 133(133MB/s)標準。不過英特爾的芯片組只支持到ATA 100標準,由邁拓牽頭的ATA 133標準只有VIA,SIS,ALi以及NVIDIA的芯片組才會支持。
IDE接口的優點是價格低廉、兼容性強、性價比高,而缺點是數據傳輸速度慢、連接設備少、線材過寬影響散熱和安裝。隨著硬盤內部傳輸速率的不斷提高,IDE接口很快會成為性能提升的瓶頸,從而被SATA規范所取代,新的點對點傳輸協議有著明顯的優勢,初始數據傳輸速度150MB/s也超出了ATA 133標準。
PS/2接口屬于IBM的專利,首次出現于1987年IBM的PC,是一種6針的圓形接口,專門用于連接鼠標和鍵盤,不支持熱插拔。鼠標只會使用其中的4針信號傳輸和供電,其余2個為空腳,這是因為鍵盤需要雙向溝通造成的差別。PS/2接口是輸入裝置接口,而不是傳輸接口,不存在數據傳輸速度的概念,只有掃描速率,Windows環境下,PS/2鼠標的默認采樣率為60次/秒。
圖:最左側為鼠標和鍵盤通用的PS/2接口
在PC'99規范中,鼠標的接口為綠色、鍵盤的接口為紫色,一般鼠標接口在上,鍵盤接口在下。現在也有主板的PS/2接口是鼠標和鍵盤通用的,接口一半是綠色一半是紫色。PS/2接口和USB接口是可以互轉的,市場上可以找到售賣的轉接線。PS/2接口的鼠標和鍵盤已逐漸被USB接口的同類設備取代,現在部分主板仍保留有PS/2接口,一般是一個通用型的PS/2接口。
并口是并行接口的簡稱,也有人會叫LPT接口,可通過并行線路同時傳輸8位數據。并口在1981年被IBM采用,成為PC的標準接口。隨著距離增加,并口的數據傳輸越容易受到干擾,出錯機率增加,所以線纜的長度會受到限制。并口早期主要用于行式打印機,直到現在,還能看到不少針式打印機使用并口,所以不少人也稱其為打印機接口。
并行接口模式有三種,按照IEEE1284標準分別是SPP(Standard Parallel Port)標準并行接口、EPP(Enhanced Parallel Port)增強并行接口、以及ECP(Extended Capabilities Port)擴展功能并行接口。并口一般為25針D型,除了打印機,也可能用于繪圖儀或其它數字化儀器。
串口是串行接口的簡稱,通常也會叫COM接口,是采用串行通信方式的擴展接口。串口是1970年由美國電子工業協會(EIA)聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的。其結構簡單,數據會一位一位地順序傳送,利用一對傳輸線就可以實現雙向通信,成本也低,適合長距離傳輸數據,不過傳輸的速度會比較慢,而且不支持熱插拔。
一般常見的串口為9針D型,和15針D型的VGA接口比較相似。不同的是,VGA一般是母頭在設備,公頭在線纜上,而串口是相反的。串行接口按電氣標準及協議來分,包括了RS-232-C、RS-422、RS485等。串口的最大數據傳輸距離約為1219米,最大數據傳輸速度為10Mb/s,長度與速率成反比,意味著能達到滿速,那么長度也會非常短。
雖然一般的PC主板已基本看不到串口,但工控主板上還是經常能看到串口的身影。相比日常使用的USB接口,串口編程簡單,接口結構也更為牢固,一些專業機械設備仍然會使用串口。
IEEE1394接口是蘋果開發的串行標準,又稱火線接口(FireWire)。其特點是穩定性及高效率,還支持熱插拔,提供電源,能連接多個不同設備,可雙向同步數據傳輸。如果早期有使用Mac產品的用戶,大多能看到這種接口。
IEEE-1394接口分別有9針、6針和4針三種類型。早期蘋果使用的是6針接口,后來經過索尼改良,出現了4針接口,到了2008年又推出了9針接口,以滿足更高的數據傳輸速度需求。IEEE1394標準分為IEEE 1394a-2000(FireWire 400)、IEEE 1394b-2002(FireWire 800)和IEEE 1394b-2006(FireWire S800T)三種,數據傳輸速度從400Mbps到最高3.2Gbps。
圖:來自于科視創科技
非蘋果用戶,大多可能在一些數碼攝影機上看到IEEE1394接口,而索尼則將這種接口稱為“i.Link”。如果不了解IEEE1394接口,很可能以為是USB Type-B或者Micro USB接口。PC主板通常不會配備IEEE1394接口,除了個別高端主板,若有使用IEEE1394接口的需求,一般會購買擴展卡。
由于IEEE-1394對線纜屏蔽性要求較高,大多用于傳輸距離較近的設備,使用上有局限性。隨著USB 3.0接口的出現,IEEE-1394接口在數據傳輸速度方面的優勢也逐漸消失,而蘋果也開始轉向數據傳輸速度更高、功能更為全面且強大的Thunderbolt(雷電)接口。
eSATA的全稱是External Serial ATA(外部串行ATA),是SATA接口的外部擴展規范,數據傳輸速度可達到3Gbps。eSATA就是主板上常規的SATA的延伸,由內部轉向了外部,以解決當時IEEE1394(800Mbps)以及USB 2.0(480Mbps)數據傳輸速度不足的問題,本質上就是外置式SATA II規范。早在2006年,希捷就展示了eSATA存儲設備。
eSATA采用了新的接口設計,連接處加裝了金屬彈片來保證物理連接的穩固性,eSATA線纜能夠插拔2000次,而且支持熱拔插,以滿足快速的傳輸速度和方便的移動能力兩方面的要求。可惜的是,eSATA生不逢時,很快USB 3.0就出現了,無論數據傳輸速度、成本、易用程度、兼容性和通用性等各方面都完勝于eSATA。只有部分中高端主板能看到eSATA接口,而且用戶幾乎不會用到。
VGA(Video Graphics Array)視頻圖形陣列,是IBM于1987年提出的一個使用模擬信號的電腦顯示標準,還被稱為D-Sub接口。VGA接口共有15針,分成3排,每排5個,外觀一般為藍色。
圖:很長時間內主板上普遍都配備VGA+DVI+HDMI的組合
VGA接口是一種模擬接口,會將視頻信號分解為R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)三原色三原色信號和行、場同步信號進行傳輸,意味著會經歷了一個數模轉換和一次模數轉換的過程,信號存在損失。雖然VGA接口已經屬于較為老舊的接口,但可以支持的分辨率并不低,最大能達到2048 x 1536@60Hz,高于DVI單通道接口。
很長時間里,VGA接口都是PC視頻輸出的標準接口,是應用最為廣泛的接口類型。除了獨立顯卡,主板上也經常能看到,用于集成顯卡的視頻輸出。過去的十幾年里,VGA接口逐步被DVI、HDMI、以及DisplayPort接口所取代,不過還能在許多顯示設備上看到它。
DVI(Digital Visual Interface)中文名為“數字視頻接口”,可用于傳輸未經壓縮的數字化視頻,由Silicon Image的PanelLink技術發展而來。與VGA接口不同,DVI接口屬于數字接口,像素的亮度與色彩信號會從信號來源(比如顯卡)以二進制方式發送到顯示設備。
DVI接口一般為白色,分成三種類型,分別是DVI-D(Digital數字信號;single link或dual link)、DVI-A(Analog模擬信號)、以及DVI-I(Integrated混合式;數字及模擬信號皆可;single link或dual link)。此外,能實現第二組鏈路接頭的接口也稱為DVI-DL(dual link)。這些不同的DVI接口,針腳分別上也是有所不同的。
圖:來自百度百科
DVI接口可使用被動式轉接頭轉成VGA接口,不過只能在DVI-I接口或DVI-A接口上使用,所以部分顯卡即便有DVI接口,也不一定能轉接成VGA輸出。DVI接口也可以通過被動式轉接頭轉成HDMI接口,不過只能在DVI-I接口或DVI-D上接口使用,一般轉出后就不再帶有音頻輸出。
DVI接口能得到廣泛使用,與液晶顯示器的普及有很大的關系。雖然現在DVI接口還是經常能看到,但隨著顯示設備的分辨率越來越高,DVI接口已有點力不從心,近年新款顯卡或主板上逐漸消失,被HDMI和DisplayPort接口所取代。
IEEE是國際電子電器工程師協會的簡稱,他們定義的標準就叫作IEEE標準,按照標準號碼,則對應的接口就叫做某某接口。而1284這個接口標準,就是我們通常所說的LPT即并行接口也叫打印口。
早期的并行口是一種環形端口,IEEE 1284則采用防呆設計的D型連接器。IEEE 1284定義了D-sub、Centronics和MDR-36等三種連接器(圖3)。我們所見到打印機電纜,一端是D-sub連接器,用來與主機連接,另一端為帶有鎖緊裝置的Centronics連接器,用來連接到打印機。連接起來不僅方便,而且十分可靠。D-sub連接器有25根插針,而Centronics連接器有36根插針,多出來的11根基本上是冗余的信號地。MDR(Mini Delta Ribbon,小型三角帶)連接器也是36根插針,這種小尺寸連接器是為數碼相機、Zip驅動器等小型設備而設計的,實際上很少被使用。
三種不同的并行接口類型