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专用接口

专用接口是指设备之间的专用物理、电子接口,用于满足特定总线标准之间的适应需求。为此,它们往往会经过优化,以满足特殊电子特性和协议,在物理媒体、连接方法和网络架构中实现连接。这一点可通过作为子系统或系统之间桥梁的专用设备来实现。这些设备拥有一个本地总线接口,可连接至中央处理器 (CPU) 总线系统。它们还拥有一个或多个接口用于连接到其他物理媒体(也可能是另一个本地系统总线接口)。

 

接口的主要作用是适应不用的总线标准。它们还可以缓冲数据,标记发送到 CPU 的事件,甚至提供更加复杂的功能,如过滤。它们能够通过直接存储器存取 (DMA) 发送和接收来自系统共享存储器的数据。接口芯片通常设有一组寄存器,用于保存由 CPU 中运行的软件驱动程序编程的配置信息。在一些情况下,专用接口芯片必须整理将要发送的数据(分散-收集 DMA)及它们支持的协议功能,如纠错和信号均衡。它们还必须具有与总线标准相兼容的电气驱动特性。

 

专用接口往往采用串联或并联形式。短期高带宽接口(如计算机主板存储器总线)采用并联形式。它们能够支持极高的传输速度,例如,截至 2015 年,GDDR5 芯片能够支持高达 256 GB/S 的传输速率。这些接口通常满足低压差标准,并对接口布置提出了严格要求,而且只能短距离使用(以英寸计)。

 

外设卡或模块的接口未设在主板上,而是设在机背平面上或系统之间,通常为串行接口。它们是单 I/O 通道,与整合了数据流或单独物理行的数据时钟保持同步。PCI 等接口是由串行接口组成的接口组,称之为接口通道,能实现高速连接。例如,Thunderbolt 2 协议在 3 m 距离内能够支持 20 GB/S 的传输速率。这些设备具有特殊的均衡和驱动能力,允许使用较长的电缆线路(例如,最新的视频 SID 串行接口可在长达 80 m 的同轴电缆上支持12 GB/S 的传输速率)。

 

许多专用串行接口的带宽较低,但经过优化后成本和功耗均大幅降低,所需线缆接头也减至最少。它们包括异步串行 (UART) 和同步串行 (SPI, I2C) 协议。其他专用接口优化了有线或无线网络。例如,有线网络包括以太网和 RS 485,无线网络包括 WIFI、蓝牙和 Zigbee。

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