PC卡(PCMCIA)详述

PC卡(PCMCIA)详述 来源：原创 作者：guryhwa 时间：2006-08-26 00:00:00 点击：611

许多使用laptop的朋友都经常接触PC卡(早前称为PCMICA卡,现在这个称谓都简化了)这类玩艺,确实,在笔记本用户每天对着的电脑中一般都会有一到两个PC卡的插槽,当然是十分熟悉的了,但是在逐渐PC卡在desktop都有用武之地的今天,有必要给大家介绍有关PCMCIA的知识,揭开她的神秘面纱。 PCMCIA的历史: 随着近年的发展，在逐渐紧迫的对高速应用中例如Mpeg多媒体、百兆高速以太网发展的需求中PCMICA新定义了诸如CardBus、Zoomed Video的规格。当然PCMCIA并不裹足于这些速度方面的改进，同时在设备兼容性、专门针对移动处理的3.3V操作电源等的低功耗特性发面也作出长足的改进。 今天，PCMICA不仅仅促进了在便携电脑领域方面的协同工作能力，而且还在数码相机、有线电视、机顶盒甚至汽车等不同方面都有所建树。随着不同产品之间对模块化外设需求的增长，PCMCIA最近已经把它的使命描述为：发展模块化外设的标准并使之在世界范围内被接受。 PCMCIA的新任务之一就有在建立小型插卡标准方面的。在许多手持设备上广泛应用的SmartMedia卡也是由PCMCIA提出并制定规范的。 PC卡技术初窥 在90年代初，快速发展的移动电脑行业驱动着更轻、更小、更具有便携性的信息处理工具的同步发展。在所有这些改进中最激动人心之一就是PC卡技术。PC卡现在已经成为移动电脑技术中举足轻重的一个环节。 TYPE I卡，厚度为3.3mm，多数用在早期的存储卡方面，例如RAM/SRAM卡，Flash卡，OTP卡等； TYPE II卡，厚度为5.0mm，主要用在I/O设备方面,例如LAN以太网卡/Modem和一些大容量的外接存储设备； TYPE III卡，厚度为10.8mm,这种卡型产品最多的是小型的PC卡硬盘,也就是在这个10.8mm厚的空间里头集成了温式硬盘和相应的ATA控制器。 PC卡技术展望 近年随着专用集成电路、表面组装、多层PCB还有就是微型机械等方面技术的发展，出现了很多以前只有在TYPE II卡甚至TYPE III卡上才有足够空间容纳的设备可以集成在TYPE I/II卡上了。最典型的例子就是TOSHIBA出的5GB PC卡硬盘是TYPE II的，容量就已经达到以前VIPER做的TYPE III型PC卡硬盘的10倍以上。这就是PC卡轻薄化的趋势 相信随着现代微型机械技术，高密度磁记录与GMR磁头的发展，容量更大重量更轻耗能更小的PC卡硬盘将会诞生。 低能耗：近年新型集成电路的功耗越来越小，加上系统、PC卡控制器的电源管理以及PC卡本身的热量管理已经十分完善，对笔记本日益严峻的散热问题起到了一定的缓解作用。 多项功能集成于一卡：PC卡内IC的集成度不断提高，同时内置多个控制电路已经不再困难，网卡与MODEM的2IN1卡已经不再新鲜了。大家可以想象一下一块PC卡拥有所有的接口会是什么模样的--还是一张信用卡大小…… 新型的界面：随着千兆网络进入桌面或者其他高速互联方式的普及，当CardBus界面的带宽也不够用的时候，一场界面规范的革命近在眼前了。 PC 卡* SM 卡* MMC卡 CF卡 MEMORYSTICK 长/mm 85.6 45.0 32.0 36.0 50.0 宽/mm 54.0 37.0 24.0 43.0 21.0 高/mm 3.3/5.0/10.5 0.76 1.4 3.3/5.0 2.8 连接头 Pin/Socket Surface Surface Pin/Socket Surface 触点 68 22 7 50 10 界面形式 Memory, I/O, CardBus Memory (Flash, ROM) Memory (Flash, ROM) Memory, I/O Memory,GPS,DC 卡的版本 在CardBus界面上可以实现多种总线操作方式，其中总线控制操作的方式可以让系统CPU降低工作强度，减少CPU对系统总线的任务要求强度。这对于提高当今的多任务操作系统的工作效率来说是一个十分重要影响因素。 CardBus界面不但支持现存的PC卡音频数字波形，而且还增加了对脉宽调制（PWM）的支持。通过软件的配合，可以在音频质量上获得比起以往的标准更大的提高。 在电气指标上看，CardBus的信号协议是从PCI界面上衍生出来的，但是他们两者之间还是有不同之处。以下是两者之间的一些性能指标对比： CardBus界面由于以33Mhz的频率工作在32位的数位方式下，这样通过该界面就可以提供高达32bits/8*33Mhz=133MB/s的高带宽,这样使得PC卡在一些诸如要求高带宽(100M网卡和IEEE1394等)或者实时数据/视频采集等应用方面仍能够游刃有余。所以现在市面上出售的100M EtherLan PC卡、火线接口PC卡和USB2.0PC卡几乎都是使用的CardBus界面卡。 PC卡标准中的DMA支持。 DMA可以给电脑系统带来可观的性能提升，从上面的对比可以看到，由于使用的是DMA传输，CPU可以不花费额外的指令周期去保存中断现场的状态信息（通常这些工作要花费几个指令周期），从而使执行效率增加，速度加快。 DMA同样也可以减少外设的产品成本。从外设发出中断请求到开始输出数据的这段时间称为中断时延，如果外设是类似与软盘、以太网卡或者数字视频流之类数据源，中断时延的产生将造成数据不能及时的流出，解决这个问题只能够在外设上使用缓存，而缓存带来的成本提高和需要额外的集成板上/片上缓存控制器都不利于降低设备成本.而DMA设备只话很少的时间就可以把数据近乎实时的送出,所以可以只用很少甚至不用缓存,这在生产上便有相当的优势了。 PC卡中DMA与CardBus的联系 CardBus提供了与CPU通信的更宽更告诉的带宽，另外它同时可以允许外设称为总线的控制者。具体说就是可以让外设在不通过DMA控制器的情况下直接控制系统总线，这样外设就可以在要把数据传输到什么地方，怎么传输等方面有更多的自由度。当然这样的自由度提升是要付出一定的额外成本代价的，因为CradBus外设比起DMA外设通常需要更多的电路来实现总线控制配置。 关于是DMA还是CardBus哪种界面会更加流行的争论现在仍然在继续着。DMA作为对以往PC卡标准的微小改动比较容易被生产厂商与软件设计者接受，而CardBus由于可以说是PC卡标准上的一项重大改革要让人采纳可能会遇到一定困难；一些CardBus支持者认为今后所有的PC卡都会以高性能的CardBus的界面出现，而DMA的支持者则相信CardBus的接受比想象中的要慢并且DMA若然有相当长的生命周期。不过现在市场上的情况就是两家各自拥有一定应用领域。 另外一个重要因素就是成本，在对成本十分敏感的PC市场上，通常低价的会胜出。所以成本相对较高的CardBus卡如何能够与DMA分庭抗礼的对于CardBus以后发展的路很重要，大家还记得当初Rambus与DDR之争吧。 Zoom Video (ZV) ZV规范给视频直播、视频采集、电视调谐器、游戏或者电影的MPEG解码器提供了一个低成本,全帧速的视频显示通道。这种功能可以通过两个方法实现，其一就是直接在ZV界面上通过PC卡的ZV旁路直接输送到视频控制器，其二是通过PCI－CardBus的卡桥控制器输出到视频显示器。如图所示。ZV卡的端口允许PC卡本身的视频信号直接输送至VGA的帧缓存。所以说ZV端口是PC卡适配器和显示适配器之间的快车道，这种视频数据的传输是近乎实时的，不需要PC卡的任何缓冲，而且也不会额外占用系统的PCI总线，因为所有的数据传输都是直接建立在ZV总线上的。 相当大的一部分多媒体应用进涉及到通过硬件或者软件的解码器对单一视频流的解码工作，这样仅仅是PCI总线即可以胜任了，那么还为什么要采用ZV总线呢？ 原因是在某些多媒体应用方面和游戏要求有一条专用的视频总线。在单一的PCI总线上运行这些程序会影响到系统的性能，因为使用同一条PCI总线的多个控制者之间会互相争夺资源；另外，象windows95这类没有完善的多任务处理的操作系统也会造成掉帧。这些问题可以通过引入另外一条"PCI"总线来解决，但是这将提高系统集成的成本。一个可行的方案就是使用一条低成本的辅助总线来为PCI总线降低负荷，于是ZV－port就应运而生了。 ZV Port诞生的使命可以在以下的应用领域里头看出来" 如果仅仅是处理MPEG回放的话，PCI总线也可以胜任，但是如果要同时处理游戏中的大量3D贴图，PCI总线可能就会过载了，为了避免游戏画面的不连贯，基于ZV的MPEG解码器可以直接为显存输送视频，而把CPU和在PCI总线上的显卡全力用于3D图象的渲染方面。 随着有AGP总线的芯片组在移动电脑上的出现，ZV 的作用就相对减弱了。不过在MPEG回放的应用中,ZV卡还是可以很大的降低CPU占用率的。

常见PC卡种类:

1,存储卡（Sram卡，FLASH卡）。很多都是早期的产品,当时一些笔记本电脑借用PC卡的界面来充当内存条的,名副其实的内存卡；还有一些是用非挥发性储存介质或者使用备用电池来实现移动储存的方案。容量有十来兆到几十兆。近期生产的一款Hitachi的PC卡闪存容量高达1GB。使用这些卡的好处就是方便携带，可靠性高，耗电小，容量又比起一般的软盘要大上不小。特别适用于笔记本用户之间交换数据。

2，光驱转接卡、scsi卡，IDE硬盘卡。通过PC卡内部的ATA控制器、SCSI控制器来实现连接相应的IDE，SCSI设备。使用这类型的PC卡可以让笔记本电脑获得一定的扩展性能并且也具有相当的存储速度。光驱有CDROM，DVD和CD/RW等，而SCSI设备基本上是扫描仪，SCSI硬盘等。