初识硬件之MODEM篇
硬件周刊
当今社会，互联网给我们的工作、生活、娱乐都带来非常大的影响。而电脑只有通过特殊的硬件、软件以及线路才能进入互联网，从最初的拨号上网到如今的宽带上网，我们所使用的上网设备也随之改变，下面就让我们一起来了解电脑上网最常用的硬件设备──MODEM，以及网络接入方式的基础知识。
MODEM的工作原理
虽说拨号上网已应用多年，但它仍是目前国内使用最多的一种网络接入方式。电脑通过加装调制解调器，便能通过电话线上网，非常的快速、简便。它的缺点是速度较慢且费用高。
MODEM是拨号上网所必需的上网设备。MODEM这个词，其实是Modulator(调制器)与Demodulator(解调器)的简称，中文称为“调制解调器”。因MODEM的发音与中文的“猫”谐音，所以MODEM也被国人称之为“猫”。
计算机内的信息是由“0”和“1”组成的数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责两种信号的相互转换。这个数模转换器就是我们这里要讨论的MODEM。计算机在发送数据时，先由MODEM把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的MODEM负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模和模数的转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。
内置MODEM
从外形与安装方式来看，MODEM可以分为内置式MODEM与外置式MODEM。内置式MODEM与我们常见的显卡、声卡等板卡相似，都是安装在主板上的，由主板电源直接供电。内置MODEM省却了外部连线的麻烦，并且借助CPU的运算能力还能设计成软MODEM，节省更多元件成本。
内置MODEM根据接口类型可以分为ISA MODEM、PCI MODEM、AMR MODEM、CNR MODEM、ACR MODEM等。ISA 接口已经被淘汰，所以如今市场上已很难看到这类MODEM了，至于采用AMR、CNR、ACR接口的MODEM，由于其固有的缺点，在市场上也很难看到它们的身影。下面让我们把目光投放到如今的主流内置MODEM上，如（图2）。
MODEM的工作任务就是“调制”与“解调”，而主芯片就是完成这些工作的集成块。说到这数据处理，这还涉及到一个“软猫”与“硬猫”的问题，在下面我们将详细介绍。
与显卡BIOS相似，如今的MODEM都有了Firmware芯片，在Firmware中存放着主芯片所需要的各种数据，包括各种协议，例如V9.0、V9.2等。一些MODEM的Firmware可以像升级主板、显卡的BIOS那样通过升级来改善MODEM的性能。那种标有“专门为中国的线路设计”的MODEM，其实就是在Firmware里动了手脚──它们通过修改Firmware里的参数，来对MODEM的各种动作进行限制。例如，许多进口的MODEM在中国的线路上经常断线，原因除了是ISP的协议不同以外，还有进口MODEM对数据包的容错度很“差”，它们一般会在接收到几个错误严重的数据包之后，就会以为是“网络故障”而断开；而“专门为中国设计”的MODEM却会视而不见甚至忽略。
MODEM上的扬声器就是拨号时发出“猫叫声”的元件，也有一些产品没有集成扬声器，而通过输出线路输出到声卡上，然后通过音箱发声。
MODEM上的那个小型“变压器”，其学名叫“隔离变压器”──电话线在振铃时，大概有50V的交流电，而且相对的地线就是地面(我们如果赤脚触摸就会触电)。这样高的电压，不能直接送到主芯片，也不能和地线直接连接，必须通过一个变压器隔离，通过隔离变压器之后，虽然电压还是很高(40V~50V，因为隔离变压器的初级和次级线圈的匝数比例是1:1)，但相对地线已经改变，不会再对其他元件的安全构成威胁。
内置式MODEM的挡板上都有两个标有“PHONE”与“LINE”的电话线接口，如（图3）。这两个接口中的“LINE”与电话线相连，而“PHONE”则与家里的电话机相连。
外置MODEM
通过计算机外部接口连接进行数据传输的，我们称为外置MODEM，根据传输方式的不同，又分为串并口MODEM和USB MODEM。外置MODEM共同的外部特征是电路都封装在独立的外壳中，都不需要对中断和COM口进行设置，连接方便，如（图4）。
在USB接口技术成熟之前，串口连接的MODEM几乎成了外置MODEM的代名词。它通过串行电缆与计算机的串行口连接，需要独立的电源供电，但是不需要对中断和COM口进行设置。
USB MODEM则借助了USB接口支持热插拔，并且能够供5V电压，所以可以不需要独立的电源，这可通过USB电缆获得。为了突出USB设备即插即用，便于携带的特点，USB MODEM往往设计得都十分小巧。出于减小体积的考虑，USB MODEM虽然是外置，但也通常采用半软MODEM甚至软MODEM的电路设计。
“硬猫”与“软猫”
“软猫”指的是那些借助现在CPU强大的处理运算能力来负担一部分工作的MODEM。以往人们常常把“软猫”和内置MODEM等同地联系在一起，这样的想法是错误的，如小巧别致的USB MODEM实际上绝大多数都是“软猫”。至于“硬猫”一词，是人们派生出来与“软猫”对应的，凡没有采用“软猫”形式设计的MODEM产品，不管内置外置，都称为“硬猫”。
一个完整的MODEM至少需要四块处理芯片，即负责数据的模数/数模转换和接收、发送、诊听PSTN线路上的信号的芯片；负责处理数字信号，完成MODEM数据整理的DSP芯片；负责数据控制与无差错控制，并执行数据包压缩和执行AT指令等控制工作的控制芯片；负责系统通信的芯片。“软猫”就是将这四个芯片负担的一部分工作转给CPU执行，通常被“顶替”的是DSP芯片和控制芯片。当然，前面我们所说的四块芯片是从功能上来划分的，实际上随着集成电路技术的提高，这些功能模块都可以集成在一起。那种能看到四块芯片的MODEM只能在老ISA MODEM上才能看到。
要想准确识别MODEM到底属于“硬猫”还是“软猫”，是“全软猫”还是“半软猫”。查看电路板上的芯片是最准确的方法。总的来说，凡在电路板上有Flash ROM(早期是EPROM)的MODEM都是硬猫，目前外置的COM口MODEM大都如此如（图5）。我们经常听到一些诸如“双芯片硬猫”的宣传，但实际上双芯片的内置MODEM几乎100%是“软猫”，一种是省掉了控制芯片，但保留了DSP芯片的“半软猫”(如（图6）)，最常见的是采用Conexant的HCF芯片的产品；另一种是虽然有两块芯片，但是一块是Line CODEC，一块是BUS Interface芯片，这样的设计就是“全软猫”了，因为DSP和控制功能都要依赖CPU来实现(如（图7）)。至于单芯片的MODEM，则毫无疑问是“全软猫”，那仅有的一块芯片，实际是在一个IC内整合了原本分离的Line CODEC和BUS Interface模块，如常见的ECOM 56HSF PCI MODEM就是这样的代表产品。（图1）
在MODEM的硬件结构中，主芯片是至关重要的部分，它的性能和品质直接决定了MODEM的整体性能表现。别看MODEM品牌非常多，但这些产品采用的芯片基本上都是这几家公司的产品。