科普第25篇——外部接口（第一次修订）

更新：关于RJ45的部分作了修正。

计算机发展到今天，各种接口令人眼花缭乱，搞不清楚的话可不行。下面就介绍一些常见的外部接口，让大家认识认识。

外部接口是用来连接外部设备的，这些外部设备不是计算机运行所必需的，但确实我们最常用的。下面就分门别类的来就介绍一下。

首先说明一个概念——公口和母口。一般来说，设备上的是母口，线材上的是公口。比如主板、机箱、手机上的接口就是母口。或者你可以这样邪恶地认为——被插的就是母口，插的就是公口。
母口通常难以移动，坏了也不好更换，而公口由于是线材，所以即使坏了也很容易换一条新的。当然，也不是没有特殊情况，比如鼠标、键盘、U盘等设备，上面的接口都是公口，但是却不容易更换。
不过大家稍微留意一下，就能很容易的区分公口、母口了。


USB接口
USB接口这个大家无疑是最熟悉的了，但是看了下面的内容，你还敢说你熟悉吗？

USB全称Universal Serial Bus（通用串行总线）。
USB到目前为止有4个版本，1.0、1.1、2.0和3.0，分别定义了Low Speed（1.5Mbps）、Full Speed（12Mbps）、High Speed（480Mbps）和Super Speed（5Gbps）。
除了Super Speed之外，其余的接口都是四个引脚（标准USB口，Mini USB和Micro USB有更多引脚）。Super Speed新增了5个引脚，并且还可以是用光纤，不过为了向下兼容，Super Speed并没有改变旧的引脚的位置，而是在USB接口内部（母口正好相反是在外部）新增。不过一般支持Super Speed的接口都会用蓝色来标明，大家不会认错的。
USB之前的标准只有500mA的供电能力，3.0标准提升到了900mA，但对于iPad这种需要2A的耗电大户依然不够（所以大家可以发现，iPad接电脑比接充电器时充电要慢或者根本就不能充电，而且有越来越多的设备开始超过USB的供电能力了）。

USB可以将多个设备接到同一个接口上，这需要通过一种被称为USB hub的设备，差一些的USB hub只是将USB接口电路上接到一起，好一点的内部是有芯片的（需要驱动，Windows会自动安装），理论上一个USB控制器可以连接5级hub、128个设备（包括hub）。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/usb-hub-man.png[/IMG]

USB接口有三种大小，分别是标准、Mini和Micro，Micro相比Mini宽度没有变化但是高度减半。每种大小都有A、B两型接口，只是形状上的不同而已。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/271px-Types-usb_new.svg.png[/IMG]
标准口上1是供电，4是接地，2、3是数据。Mini和Micro的1是供电，5是接地，2、3是数据，4留空（厂商可以自己利用，比如有的厂商就用USB接口来作为耳机接口）

说明一点：在这里，“接地”并不是说像市电那样有一条线是连到地下，为了安全将漏电导出。这里的接地其实是一个0电势参考点，比它高的就是正，比它低的就是负。

好了下面就来介绍新星Super Speed吧：
上面说说，Super Speed多了5个引脚，标准A型接口还可以把新的引脚藏在后面，B型和微型就不行了。所以就出现下面这种情况：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/USB3.0-3.jpg[/IMG]
从上到下是标准A、标准B和微型接口，可以看到B型和微型接口将新增的引脚放到了独立的一个口中，而旧的口仍然可以向下兼容。
Super Speed新增的5个引脚中，两个用于发送数据，两个用于接收数据。所以Super Speed做到了全双工（可以同时收发数据，而上面的由于两个引脚只有一条链路，所以不能同时收发，某一时间要么收，要么发，这被称作半双工）。

下面来个实写图吧：
各型USB接口：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/800px-USB_types_2.jpg[/IMG]
Super Speed接口（左公右母）：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/001457884.jpg[/IMG]


IEEE 1394
IEEE是电气电子工程师协会的缩写。IEEE 1394是苹果领导开发的一个总线标准，苹果将其注册为FireWire（火线）的商标。
IEEE也发布了多个版本，接口有6针和4针两种形式，带宽则有100Mbps、200Mbps、400Mbps和800Mbps等多种规格，目前已经制定出1.6 Gbps和3.2 Gbps，但是由于USB太成功了，IEEE 1394大家很少会见到，这里只是介绍一下。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/ieee.jpg[/IMG]


RJ45接口
RJ45，就是我们常说的网口，它一共有8个引脚。其实RJ45只是一种物理接口标准，至于传输什么数据并没有规定，比如上面提到的IEEE 1394也可以用RJ45接口。在网络系列文章里我们会详细地说一说以太网标准里对RJ45的引脚定义。
下面分别是RJ45的公口和母口。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/775.jpg[/IMG][IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/RJ45-8L-S.jpg[/IMG]
因为RJ45接头上有8个槽、8个引脚，所以又叫8P8C（8 Position 8 Contact）。其实8P8C才是正确的名称，RJ45是在以太网标准里的说法。
这一类接口的正式称呼是模块化接口（Modular connector），除了8P之外，还有4P、6P、10P的。
6P2C的俗称RJ11，固定电话的电话线接口就是6P2C。6P4C俗称RJ14，6P6C俗称RJ25。
4P4C的接口其实在我们身边也能见到，固定电话连接话筒的那条螺旋状的线就是4P4C的。
我们给引脚编号是，通常将接口的线端朝外，触点朝上，左起第一个就是引脚1，向右递增。


D-Sub
D-Sub，也就是D型接口，通常缩写为DB，D-Sub的应用非常广泛，比如现在已经不常用的串口、并口，已经被淘汰的声卡上的游戏手柄及MIDI设备的接口，以及现在还很常见的VGA视频接口。按针脚数的不同有很多规格，即使使用同一种规格的接口，不同用途的针脚定义也不尽相同。下面列举一些：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/DBCON.GIF[/IMG]
从上到下是：
DB-9（DE-9）：RS-232串口
DB-15（DE-15）：VGA接口
DB-15（DA-15）：游戏手柄及MIDI设备接口
DB-25：RS-232串口、并口
DB-37（DE-37）：RS-423、442、449串口
DB-50（DD-50）：早期SCSI设备接口

D-Sub的公口母口很容易区分，公口是针，母口是孔。但是D-Sub的公口母口却不一定是位于设备或是线材上，这要看厂商的决定了。

串口
全称串行接口（Serial port），虽然现在不多见了，但在一些专业设备上还是能看到。
串口其实有多种不同的标准，比如之前个人电脑上广泛采用的RS-232、工业上常用的RS-485和RS-422等。如果以按照以“串行”方式来传输数据算的话，USB和RJ-45也是串行接口。
串口更多的是作为通信端口，如果按照上一篇的OSI模型的话，这只是个物理层的标准，上层可以是很多种不同的协议。所以串口的应用非常广泛（但也因此有的地方开始被RJ45取代），针脚的定义也五花八门。所以当年为了适应各种不同的针脚定义，自己做串口连接线是很常见的。
串口通常使用D-Sub接口，如DB-9、DB-25等。下面是DB-9的照片：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/db-9.jpg[/IMG]

并口
同串口一样，并行接口（Parallel Port）也不是指某一种接口，而是指一类接口。这类接口的数据使用并行的方式传播。
究竟什么是串行什么是并行呢？简单来说，并行就是数据通过两条及以上的数据链路来穿数，并且这些数据链路要保持同步，一次可以传输多个比特的数据。而串行的数据可以在一条链路上，也可以在多条链路上传播，但这些链路不必保持同步。虽然并行一次可以传输多个比特看似比串行更多，但是在并行的链路多了之后，如何保持同步是一大问题，所以现在并行接口基本都已经淘汰了。
如同上面所讲，并口通常也使用D-Sub，下面就是DB-25的照片：
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PS/2
这可不是SONY那个游戏机啊！PS/2接口是一种用于连接键盘、鼠标等输入设备的接口，因为最早出现于IBM的PS/2（Personal System 2）电脑上而得名。不过随着USB的普及，这个接口已经基本淘汰了。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/526177.jpg[/IMG][IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/ps2port.jpg[/IMG]


TRRS/TRS/TS接口
听着好陌生？其实看了下图，大家就恍然大悟了：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/Photo-audiojacks.jpg[/IMG]
接口有三种大小的规格：2.5mm（上图左）、3.5mm（上图中间的两个）和6.35mm（上图右），其中3.5mm是大家最常见的规格，6.35mm在家庭影院的麦克风插口上也很常见。
按照触点的数量，分为TRRS（四个）、TRS（三个，上图右边两个）和TS（两个，上图左边两个），TRS能传输立体声，TS能传输单声道，TRRS还能作为传输麦克风。
下图就是苹果的耳机（左：TRS）和耳麦（右：TRRS）。
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说了半天，T、R、S究竟是什么意思呢？其实不是什么技术名词的缩写，而是tip、ring、sleeve。也就是尖端（tip，下图3，立体声模式的左声道，单声道模式的主声道）、环（ring，下图2，立体声模式的右声道）、和套筒（sleeve，下图1，接地）。每一段触点间由绝缘环（下图4）隔开
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/300px-Jack_plug.png[/IMG]


RCA接口
RCA接口是一种广泛使用的接口，是一种同轴电缆（信号的正负两极在线芯中具有同一个轴线，如下图，中间的铜芯是一个极，外面是绝缘层；在外面的通编织网是另一个极，同时有屏蔽层的作用，最外面又是一层保护和绝缘的）。不过有的劣质RCA接口的线材只是两根铜导线，传输信号特别是模拟信号时容易受到干扰。
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RCA也就是我们俗称的莲花头了，RCA是美国无线电公司（Radio Corporation of America）的缩写。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/RCA_Cables%2520pic.jpg[/IMG]
RCA即可传输模拟信号，又可以传输数字信号，通常用不同的颜色来表示不同的信号类型。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/%E9%80%89%E5%8C%BA_005.png[/IMG]
其中“复合模拟视讯”就是我们常说的AV接口（Composite video connector，又称复合端子），这种接口在一条线上传输视频信号YUV（亮度、色度、浓度），所以信号的质量较差。
后来出现了将亮度（Y）色度、浓度分开传输的信号系统，比如YCbCr、YPbPr，又被称为色差或者分量接口。这种接口能满足高清的要求。


VGA接口
VGA是Video Graphics Array（视频图像阵列）的缩写。
VGA在计算机上很常见，它传输的是模拟信号（RGB信号）。不过由于数字面板（LCD、等离子）的兴起，VGA接口也渐渐被淘汰了。
前面说过，VGA其实使用的是D-Sub的DB-15接口，但是和标准的DB-15又有所区别，标准的针脚是两排，而VGA的是三排。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/Cable%2520VGA%2520Extension.jpg[/IMG]


DVI接口
DVI是Digital Visual Interface（数字视频接口）的缩写。可见DVI传输的是数字信号，是一种叫做TMDS（最小化传输差分讯号，Transition Minimized Differential Signaling）的信号。
考虑到过渡时期的需要，DVI保留的模拟信号的阵脚，传输的是和VGA一样的RGB信号，所以可以转换为VGA接口。
DVI接口有三种形式，分别是DVI-I、DVI-D、DVI-A。完整的DVI有24个数字信号引脚和5个模拟信号引脚。
DVI-I可以同时传输数字信号和模拟信号，数字信号有单通道和双通道之分，双通道的带宽更大，可以传输更高分辨率的图像。
DVI-D只传输数字信号，也有单通道和双通道之分。
DVI-A只有模拟信号，基本很少会用到。
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/277px-DVI_Connector_Types.svg.png[/IMG]
从上到下分别是DVI-I（单通道）、DVI-I（双通道）、DVI-D（单通道）和DVI-D（双通道）、DVI-A。
通常显卡上的接口是DVI-I，所以可以用转接头转换为VGA接口。而线材和显示器上的通常为DVI-D。另外买到高分辨率屏幕（1080p以上）的，就要注意是不是双通道的线材了。
下面是一些实际的图片（上面是母口，中间是单通道的线材公口，下面是双通道的公口）
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/dviconnscables.jpg[/IMG]

HDMI接口
HDMI（高清晰度多媒体接口，High Definition Multimedia Interface）是一个由消费电子厂商联合起来制定的接口标准。HDMI只能传输数字信号，传输的是与DVI一样的TMDS信号，因此HDMI和DVI可以随意转换。
但HDMI最大的特点是可以传输音频，因此可以减少设备之间的复杂连线。比如5.1家庭影院，过去播放器到功放6条线，到电视机还要3条线（分量）。现在只需要一条HDMI从播放器到功放，再来一条由功放到电视机就行了。
HDMI通常有19个引脚，不同的版本有不同的针脚定义，但是基本的视频音频传输功能是相互兼容的，但附加的如3D、音频回传、以太网连接等功能就需要线材与设备都对某个版本的支持了。目前最新的是HDMI 1.4。
HDMI共有四种接口，分别是A到D型。
A型大小为4.45 mm × 13.9 mm，于HDMI 1.0中定义，但后面的版本对针脚定义有所修改，最常见的接口。
B型较大，为4.45 mm × 21.2 mm，有29个引脚，相当于DVI的双通道，可以支持更大的带宽，于HDMI 1.0中定义，但基本没有产品支持。
C型又称作Mini HDMI，大小为2.42 mm × 10.42 mm，于HDMI 1.3中定义，有的DV、高清播放机之类的设备采用。
D型又称作Micro HDMI，大小为2.8 mm × 6.4 mm，于HDMI 1.4中定义，有的高端手机和一些平板电脑上可以看见。
下图是A、C、D型的对比：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/_HDMITYP.GIF[/IMG]


DisplayPort
就是“显示接口”的意思，简称DP。同样传输的是数字信号，但与HDMI不一样，DP是由IT厂商们联合制定的，所以为了方便显示器的支持，采用了与液晶面板驱动信号一样的LVDS信号（低电压差分讯号，Low-voltage differential signaling）。而HDMI和DVI的TMDS信号还要在显示器内部转换为LVDS信号，DP就省了一步转换的过程。DP同样也支持传输音频信号，这点和HDMI是一样的。不过由于信号制式的不同，DP和HDMI、DVI之间转换就无法简单的连接针脚就行，必须要借助芯片来做转换运算。
DP是免授权金，厂商可以任意使用，而HDMI的话要向HDMI组织缴纳授权金才行。DP也发布了多个版本，目前最新的是1.2版。
DP本来是没有小型化的接口的，但喜欢小型化的苹果搞出来了个Mini DisplayPort，后来也被接纳进标准了（苹果曾经也搞过Micro DVI，可惜没有标准化）。
DP，左公右母：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/DisplayPort-Adoption-Grows-at-Tremendous-Pace-Says-VESA-2.jpg[/IMG]
Mini DP，上公下母：
[IMG]http://p.dmdjz.com/uploads/2012/01/_MINIDPT.GIF[/IMG]


Light Peak/Thunderbolt
Light Peak是Intel开发的一个还在推广，没有正式成为行业标准的一个接口。苹果将其注册为Thunderbolt商标，并在自己的Mac电脑上采用。
Intel并没规定使用的接口规格，Light Peak可以使用铜线或者光纤来传输。苹果则把这个接口和上面介绍的DP（Mini DP）做到了一起，所以这里就不放图片了，大家看上面Mini DP的就行了。
理论上Light Peak可以传输100米的距离，带宽高达10Gbps，未来可能会达到100Gbps的水平。Light Peak采用两种通讯协议，包括电脑内部使用的PCI Express总线和显示接口DisplayPort（所以苹果才能把他们做到Mini DP接口上）。Intel未来的目标就是统一所有的接口，究竟能不能做到呢？我们拭目以待。


好了，关于外部接口就介绍这些了，大家现在对这些接口都应该能区别了吧。
上面介绍的接口有的只是单纯的接口（比如RCA、D-Sub），传输的是什么信号并没有规定。而有的介绍的是总线接口（比如USB、DisplayPort），数据的格式、传输方式等内容都有标准来规定，大家要注意区别。
下次就说一说内部接口吧！

==========之前的文章==========
科普第1篇——计算机色彩
科普第1篇补遗——CSS颜色
科普第2篇——光盘
科普第3篇——2、8、10、16
科普第4篇——电池
科普第5篇——浏览器
科普第6篇——字符编码
科普第7篇——加密解密
科普第8篇——移动通信技术
科普第9篇——为什么32位CPU不能支持大于4GB内存？
科普第10篇——智能手机简介
科普第11篇——14.52-14.49=0.0299999？
科普第12篇——为什么HTTPS会更安全？
科普第13篇——计算机语言
科普第14篇——字体（上）
科普第15篇——字体（中）
科普第16篇——字体（下）
科普第17篇——域名解析
科普第17篇补遗——域名
科普第18篇——虚拟内存
科普第19篇——时间
科普第20篇——日期
科普第21篇——日期时间补遗及计算机的时间
科普第22篇——网络（0）：基本概念
科普第23篇——科普第23篇——二进制的线性编码
科普第24篇——网络（1）：OSI模型

科普番外篇1——虽然没用但了解一下也很有趣的知识
科普番外篇2——月食

这次的比较好懂，因为大部分都见过。
原来手机的那种小接口也叫USB啊，我还以为只有2.0和3.0的那种才叫USB接口哩。
因为USB设备连接到系统时总是提示安装驱动中，所以我还以为USB的键盘或鼠标在安装系统模式下会无法工作，还特意买了个PS/2接口的键盘来用，直到上次去帮人修电脑时才发现原来USB接口的安装系统模式下也一样能正常工作，真是OUT了。
刚换新电脑时感觉七八个USB接口也绝对够用了，结果现在什么小音箱、耳麦、手机、移动硬盘、U盘、游戏手柄、键盘鼠标的都是USB接口，我有种USB接口不够用的感觉了，特别是前端的两个还坏了一个，看来有必要考虑加一个USB hub了。

貌似现在USB接口的键盘可能还会有兼容问题

其实普通电话线只用到2根线而已，而且RJ11接口也只有4根线

USB hub这东西
同时用的话，供电以及数据传输的效率比单个的USB要低的吧？

所以我买的USB HUB都是带独立电源的，否则供电明显会有问题

如果英特尔是为了自己的雷电接口才推迟对USB3.0的支持的话，我会鄙视它。。。

= = 原来你说的是物理接口啊。。。。。

= = 我上期还一直在期待是不是网络上的接口呢。。。

= = 嘛~~~~~~物理接口常用的只有Micro和普通USB呢

自从外接光驱失踪了以后咱那东西就扔到包包底下了。
3个现在对我来说够了- -，这破本子折腾了这么几年，现在也懒得折腾了= =

謝謝LS,知識+1了

表示这次的日常中经常接触的到，只不过对于这些东西的工作原理什么不是很清楚~~于是~~好吧，最起码坚持看完了可以知道点新的东西什么的

现在用扩展卡直接升级到3个2.0+2个3.0的了，话说为啥外接光驱那么大还会失踪啊

不知道，全套东西都没了，总觉得应该是借出去了，但是所有可能借的人那里都说没有- -我就无奈了。

看完只记住了图 学文科的果然对这些不敏感- -
不过宿舍的网线端口什么的还是自己动手接的

目前的芯片组足够支持14个USB2.0，PS/2主板上剩下一个就足够了，坑爹的原生USB3.0，还得等下一代的Z77。。。

现在正好处在SATA3.0和USB3.0全面普及的时候

话说那个串口和并口的解释，我到是之前没有留意过，学习了。

家用的MINI-HDMI转显示器的HDMI，和VGA不同的是，在未进入WIN7的时候画面都不是全屏显示的？但是VGA就可以，难道高带宽的HDMI还不如VGA？？？

不知你说的全屏显示是指什么？如果是开机自检画面和系统加载画面的话，那个分辨率只有640*480，而你的显示器可能是按原大小显示或是按比例缩放了。
VGA是模拟信号，模拟信号没有分辨率的说法，传输的是场宽和频率的信号，在CRT上就直接放大驱动偏转线圈，而在数字面板上则要通过芯片转换为数字信号，这个转换的过程中分辨率是由芯片算出的，所以拉伸到全屏也不奇怪。

额....是不是那次讲编码的那次~~虽然不敢肯定。不过看到接口信号什么的~~嗯~~感觉应该有联系才是

原来如此，开机自检画面和系统加载画面，用HDMI都不是满屏幕显示的，就是上下左右有黑边的，VGA就正常，总算知道为什么了，谢谢大Q了