并行介面

通常所說的并行介面一般稱為Centronics介面，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并行介面，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，每次單向并行傳輸1位元組（8-bit）數據，速度高於當時的串列介面（每次只能傳輸1bit），獲得廣泛應用，成為印表機的介面標準。1991年，Lexmark、IBM、Texas instruments等公司為擴大其應用範圍而與其他介面競爭，改進了Centronics介面，使它實現更高速的雙向通信，以便能連接磁碟機、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）。但事實上這種雙向并行通信並沒有獲得廣泛使用，并行介面仍主要用於印表機和繪圖儀，其他方面只有的少量設備應用，這種介面一般被稱為列印介面或LPT介面。

并行介面中各位數據都是并行傳送的，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。

如附圖所示，圖中的并行介面是一個雙通道的介面，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，狀態寄存器提供狀態信息供CPU查詢，控制寄存器接收來自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介面同時使“數據輸入準備好”有效。介面把數據送給輸入緩衝寄存器時，使“數據輸入回答”信號有效，當外設收到應答信號后，就撤消“數據輸入準備好”和數據信號。同時，狀態寄存器中的相應位（“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在讀取數據后，介面會自動將狀態寄存器中的“數據輸入準備好”位複位。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寄存器后，介面會自動清除狀態寄存器中的“輸出準備好”狀態位，並且把數據送給輸出設備，輸出設備收到數據后，向介面發一個應答信號，告訴介面數據已收到，介面收到信號后，將狀態寄存器中的“輸出準備好”狀態位置“1”。然後，CPU進入下一個輸出過程。

并行介面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，傳輸出錯后重發一位就可以了，所以要比並口快。串口硬碟就是這樣被人們重視的。

在IEEE1284標準中定義了多種并行介面模式，常用的有以下三種：

SPP　（Standard Parallel Port）標準并行介面

EPP　（Enhanced Parallel Port）增強并行介面

ECP　（Extended Capabilities Port）擴展功能并行介面

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、繪圖儀或其它數字化儀器的介面，是一種叫Centronics的36腳彈簧式介面（通常主機上是25針D型介面，印表機上是36針Centronics介面）。

并行介面，通常主機上是25針D型介面，印表機上是36針彈簧式介面（Centronics介面）。

IEEE1284標準規定了3種連接器，分別稱為A、B、C型：

25PIN DB-25連接器，只用於主機端。

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。

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

新增加的Mini-Centronics 36PIN連接器，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，應用還不夠普遍，因有競爭力的新的介面標準的不斷出現，普及應用很難。

新介面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。

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：

1）因為是并行數據，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）電纜有屏蔽層，並與接頭的屏蔽殼連接，使用360度包裹。

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接A型口并行印表機）

AB ：Type A Male to Type B Plug（一般用於連接計算機和普通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，后3種是與新增加的C型介面相關的電纜。

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

電腦中的介面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，介面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。

并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，由於并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，并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板和擴充板上的布線數目隨之增加，成本隨之攀升。

在外部介面方面，IEEE 1284并行口的速率可達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，并行口的數據傳輸率無疑要勝出一籌。因此并行口一直是印表機首選的連接方式。對於僅傳輸文本的針式印表機來說，IEEE 1284并行口的傳輸速度可以說是綽綽有餘的。但是，對於一再提速的激光印表機來說，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大小的圖片文件時，從點擊“列印”到最終出紙，使用USB介面用了18秒，而使用并行口時，用了33秒。這一測試結果說明，現行的并行口對於時下流行的激光印表機來說，已經力難勝任了。

不過，“在相同頻率下并行通信速度更高”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并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時代后，對信號傳輸速度的要求會更高，USB和FireWire等新串列介面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。