Системные платы

Системные платы

Hub-архитектура

Новые наборы микросхем системной логики от Intel используют архитектуру концентратора (hub-архитектуру), в которой бывший северный мост называется концентратором контроллера памяти (Memory Controller Hub — MCH), а южный — концентратором контроллера ввода-вывода (I/O Controller Hub — ICH). Системы с интегрированной графикой вместо стандартного MCH используют концентратор контроллера графической памяти (Graphics Memory Controller Hub — GMCH).

Вместо соединения этих контроллеров через шину PCI, как в стандартной архитектуре “северный/южный мост”, взаимодействие между ними осуществляется через выделенный интерфейс концентратора, быстродействие которого вдвое выше, чем быстродействие PCI. Hub-архитектура обладает определенными преимуществами по сравнению с традиционной архитектурой “северный/южный мост”.

  • Увеличенная пропускная способность. Пропускная способность интерфейса AHA (Accelerated Hub Architecture), используемой в наборах микросхем 8xx, вдвое выше пропускной способности PCI. В наборах микросхем серий 3xx и 9xx используется еще более ускоренная архитектура DMI (Direct Media Interface), которая быстрее PCI в 7,5–14 раз.
  • Уменьшенная загрузка PCI. Hub-интерфейс не зависит от PCI и не участвует в перераспределении полосы пропускания шины PCI или Super I/O. Это повышает эффективность остальных устройств, подсоединенных к шине PCI, при выполнении групповых операций.
  • Уменьшение монтажной схемы. Несмотря на удвоенную по сравнению с PCI пропускную способность, hub-нтерфейс имеет ширину, равную 8 разрядам, и требует для соединения с системной платой всего лишь 15 сигналов. Шине PCI для выполнения подобной операции требуется не менее 64 сигналов, что приводит к повышению генерации электромагнитных помех, ухудшению сигнала, появлению “шума” и в конечном итоге — к увеличению себестоимости плат.

 

Конструкция hub-интерфейса предусматривает увеличение пропускной способности устройств PCI, что связано с отсутствием южного моста, передающего поток данных от микросхемы Super I/O и загружающего тем самым шину PCI. Таким образом, hub-архитектура позволяет увеличить пропускную способность устройств, непосредственно соединенных с южным мостом, к которым относятся новые быстродействующие интерфейсы ATA-100/133, Serial ATA 3 Гбит/с и USB 2.0.

Существует два основных варианта интерфейса концентратора.

  • AHA (Accelerated Hub Architecture). Используется в серии набора микросхем 8xx. Это ускоренный в четыре раза (4x) 8-разрядный интерфейс, работающий на скорости 66 МГц с пропускной способностью 266 Мбит/с, что вдвое выше, чем у PCI.
  • DMI (Direct Media Interface). Используется в наборах микросхем серий 9xx и 3xx. Это выделенное 4-полосное (шириной 4 бит) соединение PCI Express, позволяющее передавать по 1 Гбит/с по каждой из полос, что в 7,5–14 раз быстрее возможностей шины PCI.

Конструкция hub-интерфейса, ширина которого равна 4 или 8 бит, довольно экономична. Ширина интерфейса может показаться недостаточной, но такая конструкция полностью себя оправдывает. Меньшее число выводов говорит об упрощенной схеме маршрутизации платы, снижении количества помех и повышении устойчивости сигнала. Это также сокращает число выводов используемых микросхем, уменьшает их размеры и себестоимость. Таким образом, посредством очень узкой, но быстродействующей архитектуры интерфейс концентратора достигает высших показателей быстродействия, чем те, на которые была способна старая архитектура “северный/южный мост”.

Кроме того, в ICH содержится новая шина Low-Pin-Count (LPC), представляющая собой 4-разрядную версию шины PCI, которая была разработана, в первую очередь, для поддержки микросхем системной платы ROM BIOS и Super I/O. Вместе с четырьмя сигналами функций данных, адресов и команд для функционирования шины требуется девять дополнительных сигналов, что составляет в общей сложности 13 сигналов. Это позволяет значительно уменьшить количество линий, соединяющих ROM BIOS с микросхемами Super I/O. Для сравнения: в ранних версиях наборов микросхем в качестве интерфейса между северным и южным мостами использовалась шина ISA, количество сигналов которой равно 98. Максимальная пропускная способность шины LPC достигает 16,67 Мбайт/с, что примерно соответствует параметрам ISA и чего более чем достаточно для поддержки таких устройств, как ROM BIOS и микросхемы Super I/O.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Каналы DMA 8-разрядной шины ISA

В этой шине для скоростной передачи данных между устройствами вводавывода и памятью можно использовать четыре канала DMA.

 

Поскольку в большинстве компьютеров установлены контроллеры как гибких, так и жестких дисков, доступным остается только один канал DMA.

microATX

Формфактор системной платы microATX представлен компанией Intel в декабре 1997 года как вариант уменьшенной платы ATX, предназначенный для небольших и недорогих систем. Уменьшение формфактора стандартной платы ATX привело к уменьшению размеров корпуса, системной платы и блока питания и в конечном счете — к снижению стоимости системы в целом. Кроме того, формфактор microATX совместим с ATX, что позволяет использовать системную плату microATX в полноразмерном корпусе ATX. Но вставить полноразмерную плату ATX в корпус microATX, как вы понимаете, нельзя. В настоящее время системы mini-tower доминируют на рынке дешевых PC, несмотря на то что их малые размеры и узкий корпус серьезно ограничивают возможную модернизацию.

Системные платы формфакторов microATX и ATX (или mini-ATX) имеют следующие основные различия:

  • уменьшенная ширина: 244 мм (9,6 дюйма) вместо 305 мм (12 дюймов) или 284 мм (11,2 дюйма);
  • уменьшенное число разъемов расширения (максимум 4, хотя в большинстве случаев — всего 3);
  • уменьшенный блок питания (формфактора SFX/TFX).

Максимальные размеры системной платы microATX достигают всего 9,6×9,6 дюймов (244×244 мм) по сравнению с размерами полноразмерной платы ATX (12×9,6 дюйма, или 305×244 мм) либо mini-ATX (11,2×8,2 дюйма, или 284×208 мм). Размеры системной платы могут быть уменьшены, если расположение ее крепежных отверстий и разъемов будет соответствовать промышленному стандарту. Уменьшенное количество разъемов не составляет проблемы для обычного пользователя домашнего или офисного компьютера, так как ряд системных компонентов, к числу которых относятся, например, звуковая и графическая платы, часто встраиваются в системную плату. Высокая интеграция компонентов снижает стоимость системной платы и, соответственно, всей системы. Внешние разъемы USB, 10/100 Ethernet, иногда — SCSI или 1394 (FireWire) также могут содержать дополнительные слоты расширения. Спецификация системной платы microATX представлена на рисунке ниже.

 

 

В системах microATX благодаря соответствию разъемов с успехом использовался стандартный блок питания ATX. Но несмотря на это специально для таких систем был разработан уменьшенный формфактор блока питания, получивший название “SFX/TFX”. Уменьшение размеров блока питания, в свою очередь, позволяет улучшить компоновку элементов и, соответственно, уменьшить общие размеры системы и потребляемую ею мощность. Но при использовании блока питания SFX/TFX можно столкнуться с недостатком выходной мощности для более быстрых или полностью сконфигурированных систем. Поскольку современные компьютеры потребляют немало электроэнергии, большинство плат microATX сторонних производителей поддерживают стандартные блоки питания ATX, хотя в системах microATX, поставляемых компаниями Compaq, HP, eMachines и другими, для уменьшения стоимости компьютера применяются те или иные типы блоков питания SFX или TFX.

Совместимость плат microATX с ATX означает следующее:

  • использование одного и того же 20-контактного разъема питания;
  • стандартное расположение разъемов ввода-вывода;
  • одинаковое расположение крепежных винтов.

Сходство геометрических параметров позволяет установить системную плату microATX как в корпус ATX, содержащий стандартный блок питания, так и в уменьшенный корпус microATX, использующий меньший по размерам блок питания SFX/TFX.

Общие размеры системы microATX достаточно малы. Типичная система, созданная на основе платы указанного формфактора, имеет следующие размеры: высота — 304,8 или 355,6 мм (12 или 14 дюймов), ширина — 177,8 мм (7 дюймов), длина — 304,8 мм (12 дюймов), что соответствует корпусу класса “micro-tower” или “desktop”. Типичная системная плата microATX показана на рисунке ниже.

 

Формфактор microATX был представлен на всеобщее рассмотрение компанией Intel фактически в качестве промышленного стандарта.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Высокоскоростные соединения между микросхемами северного и южного мостов

Intel — не единственная компания, которая стремится заменить медленное соединение по шине PCI между микросхемами северного и южного мостов более производительной альтернативой, не основанной на шине PCI. Ниже описываются подобные архитектуры, созданные несколькими компаниями.

  • VIA. Интерфейс V-link обеспечивает взаимодействие микросхем северного и южного мостов со скоростью, равной быстродействию hub-архитектуры от Intel или превышающей его. В интерфейсе V-link применяется 8-разрядная шина данных, внедренная в нескольких версиях — V-link 4x, V-link 8x и Ultra V-link. Интерфейс V-link 4x передает данные со скоростью 266 Мбит/с (4×66 МГц), в два раза превышающей пропускную способность шины PCI и примерно равной быстродействию интерфейса AHA от Intel. В свою очередь, интерфейс V-link 8x передает данные с частотой 533 Мбайт/с (4×133 МГц), которая в два раза превышает аналогичные показатели AHA и HI 1.5. Интерфейс Ultra V-link передает данные со скоростью 1 Гбит/с, что в четыре раза выше скорости интерфейса AHA и равно быстродействию самой современной архитектуры от Intel — DMI.
  • SiS. Интерфейс MuTIOL (также называемый гиперпотоковым) обеспечивает производительность, сопоставимую с интерфейсом V-link 4x; в архитектуре второго поколения MuTIOL 1G, используемой в современных наборах микросхем от SiS, производительность сравнима с Ultra V-link от SiS и DMI от Intel.
  • ATI (ныне — подразделение AMD). В некоторых наборах микросхем серии IGP используется высокоскоростная шина A-Link. Этот интерфейс поддерживает передачу данных со скоростью 266 Мбайт/с, обладая производительностью, сравнимой с hub-архитектурой от Intel и первыми поколениями интерфейсов V-link и MuTIOL. В своих последних наборах микросхем ATI использует шину HyperTransport.
  • NVIDIA. В наборах микросхем серии nForce внедрена шина HyperTransport, изначально разработанная компанией AMD.

 

 

Технические характеристики наборов микросхем от разных производителей представлены в таблице ниже.

 

 



Sitelinkx by eXtro-media.de

Каналы DMA 16-разрядной шины ISA

восьми, причем семь из них доступны платам адаптеров, устанавливаемым в слоты. Как и дополнительные линии IRQ, эти каналы DMA подключены с помощью второго контроллера, имеющего каскадное подключение к первому.

Канал DMA 4 используется для подключения к процессору каналов DMA 0–3. Каналы 0–3 доступны для 8-разрядных обменов данными, а каналы 5–7 — только для 16-разрядных.

 

Следует отметить, что адаптеры PCI не используют каналы прямого доступа к памяти ISA, данные каналы доступны только для плат ISA. Однако некоторые платы PCI (например, звуковые) эмулируют эти каналы DMA для работы со старым программным обеспечением.

Из всех каналов DMA стандартное назначение во всех компьютерных системах имеет только канал DMA 2, который используется контроллером гибких дисков. Канал DMA 4 не используется и не представлен в слотах шины. Каналы DMA 1 и DMA 5 обычно используются в звуковых платах, например в Sound Blaster 16. Для скоростной передачи информации эта плата использует как 8-, так и 16-разрядный канал. Канал DMA 3 используется в том случае, если для параллельного порта задан режим ECP или EPP/ECP. Некоторые нестандартные системы, например старые компьютеры Packard Bell, при работе с параллельным портом по умолчанию используют канал DMA 1, а не DMA 3. В этом случае канал DMA 3 можно назначить параллельному порту с помощью переключателей на системной плате, что позволит избежать конфликтов со звуковыми платами, использующими канал DMA 1.

Примечание!

Заметьте, что хотя канал DMA 0 представлен в слотах расширения 16-разрядного разъема и поэтому может использоваться только 16-разрядными адаптерами, работает он, как 8-разрядный. Поэтому часто контакты канала DMA 0 не представлены на 16-разрядных платах, которые не могут нормально работать в 8-разрядном режиме. На таких 16-разрядных платах (наподобие адаптера стандарта SCSI), которые используют каналы DMA, представлены контакты каналов 5-7.


Sitelinkx by eXtro-media.de

Подкатегории

Яндекс.Метрика