Системные платы

Системные платы

Шина МСА

Появление 32-разрядных микросхем привело к тому, что шина ISA перестала соответствовать возможностям нового поколения процессоров. Процессор 386 может одновременно обрабатывать 32 бит данных, а шина ISA — только 16 бит. Вместо того чтобы снова расширить шину ISA, компания IBM разработала новый стандарт архитектуры. Так появилась шина МСА (Micro Channel Architecture — микроканальная архитектура), которая совершенно не похожа на шину ISA и во всех отношениях превосходит ее.

Компания IBM хотела не просто заменить старый стандарт ISA новым, но и вынудить производителей материнских плат приобретать лицензии на используемые ими технологии. Многие производители купили лицензии на шину ISA, созданную компанией IBM, однако политика лицензирования была не очень агрессивной, и многим удавалось выпускать свои платы и без лицензии на шину. Проблемы, связанные с лицензированием, привели к разработке альтернативной шины EISA (см. следующий раздел), что существенно замедлило распространение МСА.

Работать с компьютерами МСА значительно проще, чем с их предшественниками; это может подтвердить каждый, кто имел с ними дело. В них нет никаких перемычек или переключателей — ни на системной плате, ни на платах адаптеров. Вместо этого можно использовать специальный Reference-диск, поставляемый вместе с компьютерной системой, а также Option-диски, поставляемые вместе с отдельными платами адаптеров. Установив плату, достаточно загрузить файлы с Option-диска на Reference-диск, после чего Option-диск больше не нужен. Reference-диск содержал специальную BIOS и программу настройки для конкретной системы MCA, а конфигурировать систему без подобного диска было просто невозможно. Более подробная информация о шине MCA приведена в предыдущих изданиях настоящей книги, содержащихся на прилагаемом компакт-диске.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Шина PCI

В начале 1992 года Intel организовала группу разработчиков, перед которой была поставлена та же задача, что и перед группой VESA: разработать новую шину, в которой были бы устранены все недостатки шин ISA и EISA.

В июне 1992 года была выпущена спецификация шины PCI версии 1.0, которая с тех пор претерпела несколько изменений.

 

Создатели PCI отказались от традиционной концепции, введя еще одну шину между процессором и обычной шиной ввода-вывода. Вместо того чтобы подключить ее непосредственно к шине процессора, весьма чувствительной к подобным вмешательствам (что было характерно для VL-Bus), они разработали новый комплект микросхем контроллеров для расширения шины.

 

Шина PCI добавляет к традиционной конфигурации шин еще один уровень. При этом обычная шина ввода-вывода не используется, а создается фактически еще одна высокоскоростная системная шина с разрядностью, равной разрядности данных процессора. Компьютеры с шиной PCI появились в середине 1993 года, и вскоре она стала неотъемлемой частью компьютеров высокого класса.

Тактовая частота стандартной шины PCI — 33 МГц, а разрядность соответствует разрядности данных процессора. Для 32-разрядного процессора пропускная способность составляет 132 Мбайт/с:

33,33 МГц × 4 байт (32 бит) = 133 Мбайт/с.

Стандартная шина PCI имеет несколько разновидностей, представленных в табл. 4.76. Большинство современных компьютеров вооружены разъемами PCI-Express x1 и PCI-Express x16. В настоящее время 64-разрядные шины или шины с рабочей частотой 66 и 133 МГц используются только в системных платах серверов или рабочих станций. Одно из основных преимуществ шины PCI заключается в том, что она может функционировать параллельно с шиной процессора (т.е. независимо от нее). Это позволяет процессору обрабатывать данные внешней кэш-памяти одновременно с передачей информации по шине PCI между другими компонентами системы.

Для подключения адаптеров шины PCI используется специальный разъем (см. рисунок ниже). Платы PCI могут быть тех же размеров, что и платы для обычной шины ввода-вывода, однако конфигурация разъемов позволяет отличить их от старых плат с интерфейсами ISA, MCA и EISA.

 

 

В спецификации PCI определено три типа системных плат, каждая из которых разработана для определенных моделей компьютеров с различными требованиями к электроснабжению. Существуют 32- и 64-разрядные версии шины PCI. Версия с напряжением 5 В предназначена для стационарных компьютеров (PCI 2.2 или более ранних версий), версия с напряжением 3,3 В — для портативных систем (также поддерживается PCI 2.3), а универсальная версия предназначена для системных плат и внешних адаптеров, подключаемых к любому из перечисленных разъемов. Универсальные шины и 64-разрядные шины PCI с напряжением 5 В преимущественно предназначены для серверных системных плат. Спецификацией PCI-X 2.0 для версий 266/533 обусловлена поддержка напряжений 3,3 и 1,5 В, что соответствует стандарту PCI 2.3 с поддержкой напряжения 3,3 В.

 

Обратите внимание, что универсальная плата PCI может устанавливаться в разъем, предназначенный для любой платы с фиксированным напряжением питания. Если напряжение, подаваемое на те или иные контакты, может быть разным, то оно обозначается +В I/O. На эти контакты подается опорное напряжение, определяющее уровни выходных логических сигналов.

Другим важным свойством платы PCI является то, что она удовлетворяет спецификации Plug and Play компании Intel. Это означает, что PCI не имеет перемычек и переключателей и может настраиваться с помощью специальной программы настройки. Системы с Plug and Play способны самостоятельно настраивать адаптеры, а в тех компьютерах, в которых отсутствует система Plug and Play, но есть разъемы PCI, настройку адаптеров нужно выполнять вручную с помощью программы настройки BIOS. С конца 1995 года в большинстве компьютеров устанавливается система BIOS, удовлетворяющая спецификации Plug and Play и обеспечивающая автоматическую настройку.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Прерывания в 8-разрядной шине ISA

В компьютерах PC и XT с 8-разрядным процессором 8088 имеется восемь внешних аппаратных прерываний. Стандартное распределение этих прерываний, пронумерованных от 0 до 7, приведено в таблице.

 

В компьютере с 8разрядной шиной ISA имеющихся прерываний (ресурсов) часто катастрофически не хватает. Попытка установить в компьютер PC/XT несколько устройств, требующих обработки своих прерываний, может привести к тому, что разрешить проблему нехватки прерываний можно будет единственным способом — вынуть реже всего используемую плату адаптера.

Baby-AT

После представления компанией IBM систем AT в августе 1984 года консолидация элементов позволила проектировать системы с использованием меньшего количества микросхем, а значит, появилась возможность уменьшить размеры системных плат. В результате все компоненты, необходимые для обеспечения работы 16-разрядной системы, удалось разместить на системной плате, размеры которой оказались меньше размеров системных плат формфактора XT.

Первой компанией, использующей системные платы уменьшенного размера, стала IBM, которая в сентябре 1986 года выпустила систему XT-286. К сожалению, использование в названии сочетания “XT” привело к серьезным недоразумениям: многие просто не захотели приобретать системы, название которых указывало на устаревшие технологии. Уровень продаж систем XT-286 оказался крайне низким. К тому времени другие компании представили собственные разработки класса AT с формфактором XT, однако отказались от упоминания сочетания “XT” в названии, которое будто бы указывает на 8-разрядную архитектуру. В результате появилось название “Baby-AT”; оно означало, что новые системные платы хотя и обладают малыми размерами, но относятся к классу AT. В результате эти компании избежали маркетинговой ошибки, которую допустила IBM, выпустив системы XT-286.

Таким образом, Baby-AT — это тот же формфактор, что и у системных плат XT. Единственное отличие связано с небольшим изменением положения крепежных отверстий. Подобные системные платы также характеризуются несколько иным расположением порта клавиатуры и других разъемов, что связано с изменением положения монтажных отверстий. Обратите внимание, что практически все системные платы AT и Baby-AT оснащены стандартным 5-контактным разъемом для клавиатуры DIN. Системные платы Baby-AT можно использовать вместо полноразмерных плат AT, причем допускается их установка в корпуса нескольких типов. Благодаря подобной универсальности Baby-AT был наиболее популярным форм-фактором системных плат с 1983 по 1996 год. Начиная с 1996 года на смену Baby-AT пришел формфактор ATX, который оказался не взаимозаменяемым. В большинстве компьютерных систем, продаваемых с 1996 года, использовались системные платы формфактора ATX, mi-croATX или NLX, поэтому формфактор Baby-AT стал быстро терять свои позиции. Более старые модели системных плат Baby-AT характеризовались таким же размещением основных компонентов, за исключением разъемов USB, DIMM и AGP.

В любой корпус, в который можно установить полноразмерную системную плату AT, можно установить и системную плату Baby-AT. Выпускалось огромное количество системных плат формфактора Baby-AT для ПК, оснащенных процессорами практически всех типов — от первого 8088 до Pentium III или Athlon; правда, установка современных процессоров представлялась весьма непростой задачей. Как видите, системные платы Baby-AT выпускались достаточно долго. Несмотря на то что в настоящее время стандарт Baby-AT (рис. 1) уже устарел, стандарт ATX полностью унаследовал его философию взаимозаменяемости. На рис. 2 представлен пример достаточно современной системной платы Baby-AT, содержащей разъемы USB, SIMM и DIMM, а также разъем для подключения блока питания ATX.

Самый простой способ идентифицировать систему класса Baby-AT — посмотреть на заднюю панель корпуса. Платы расширения вставляются непосредственно в разъемы на системной плате и ориентированы под углом 90° относительно нее; другими словами, платы расширения расположены перпендикулярно системной плате. При этом на задней панели системной платы Baby-AT заметен только один разъем — 5-контактный DIN, предназначенный для подключения клавиатуры; правда, следует отметить, что некоторые системы класса Baby-AT оснащались 6-контактными разъемами mini-DIN меньшего размера (данные разъемы часто называют PS/2) и даже разъемом мыши. Все остальные разъемы размещались или непосредственно на системной плате, или на выносных колодках, которые подключаются к системной плате с помощью кабелей. Разъем для подключения клавиатуры виден через отверстие в корпусе.

Рисунок 1

 

Рисунок 2

 

Все системные платы Baby-AT соответствуют ряду требований, касающихся высоты, размещения монтажных отверстий и разъемов (в том числе разъема для подключения клавиатуры), но могут различаться шириной. Системные платы, размеры которых меньше стандартных 9×13 дюймов (22,86×33,02 см), часто относили к формфакторам mini-AT, micro-AT, а иногда 2/3-Baby или 1/2-Baby. При этом их можно было нормально установить в корпуса стандарта Baby-AT.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Назначение разъемов расширения

Шина ввода-вывода позволяет процессору взаимодействовать с периферийными устройствами. Эта шина и подключенные к ней разъемы расширения предназначены для того, чтобы компьютер мог выполнить все предъявляемые запросы. Шина ввода-вывода позволяет подключать к компьютеру дополнительные устройства для расширения его возможностей. В разъемы расширения устанавливают такие жизненно важные узлы, как контроллеры накопителей на жестких дисках и платы видеоадаптеров; к ним можно подключить и более специализированные устройства, например звуковые платы, сетевые адаптеры, контроллеры SCSI и др.

Примечание!

В большинстве новых компьютеров в системную плату встроено множество базовых периферийных устройств. К таковым относятся интерфейсы IDE (основной и вторичный), четыре порта USB, контроллер дисковода для гибких дисков, два последовательных порта, один параллельный порт, контроллеры мыши и клавиатуры. Эти устройства поддерживаются южными мостами или микросхемами Super I/O, и дополнительные разъемы на шине ввода-вывода им уже не нужны.

Кроме того, ряд системных плат включает в себя интегрированные аудио- и видеосистемы, контроллер SCSI, сетевой интерфейс или порт IEEE-1394a. Тем не менее эти компоненты зачастую не встроены в набор микросхем или модуль Super I/O, а реализованы на базе отдельных микросхем. Взаимодействие встроенных портов и контроллеров с процессором осуществляется по шине ввода-вывода. Поэтому встроенные компоненты, по сути, работают, как отдельные адаптеры, подключенные к разъемам системной платы, что отражается на используемых ими системных ресурсах и прерываниях.


Sitelinkx by eXtro-media.de

Подкатегории

Яндекс.Метрика