2. Конструкторська частина
2.1 Загальний вигляд мультиконтроллера
Сучасні мультиконтроллери виглядають як невеличка плата яка має 128 ніжок, але їх призначення сильно відрізняться в залежності від моделі мультіконтроллером і навіть від його ревізії. Кожна ніжка мультиконтроллера відповідає за особе підключення апаратної частини материнської плати.
Рисунок 2.1 – Вид мультиконтроллеру
Рисунок 2.2 – Контролер ITE8512E
Рисунок 2.3 – Контролер ENE KB926QF
2.2 Основні характеристики виробу
Кожний мультиконтроллер має свою особливу характеристику, це залежить від самого розробника та її структури. Як правило мультиконтроллер, включає в себе наступні функції:
контролер дисковода гнучких дисків (floppy);
контролер паралельного порту (LPT-порт);
контролер послідовних (COM) портів і портів клавіатури і миші (PS / 2).
Super I / O також може включати в себе і інші інтерфейси, такі як ігровий (MIDI або джойстик) або інфрачервоний порти. Спочатку Super I / O зв'язувалися через шину ISA. Одночасно з розвитком IBM PC-сумісних комп'ютерів відбувалося зміщення Super I / O, спершу на шини VLB, потім стала використовуватися шина PCI. Сучасні Super I / O використовують шину LPC (інтерфейс якої надає південний міст материнської плати) і часто реалізовані в складі чіпсета. Схемотехніка материнської плати передбачає наявність ланцюгів вимірювання, які проводяться за допомогою аналогово-цифрових перетворювачів, що перетворюють вимірюваний параметр в цифрові значення, після чого вони можуть бути передані в інше обчислювальний пристрій на платі для подальшої обробки. Вимірювання, вироблені на материнській платі, в основному стосуються трьох груп параметрів: обороти вентиляторів, температура і напруги.
Швидкість обертання вентиляторів, що застосовуються для охолодження блоків і окремих частин материнської плати, зазвичай контролюється за допомогою тахометрів, вбудованих в вентилятор - зазвичай для цього використовується датчик Холла. Такий вентилятор відрізняється додатковими (крім двох живлень) проводами, одним (встановлюється в корпус, блок живлення, на охолодження радіаторів мікросхем чіпсепа материнської плати / відеокарти) або двома (процесорний).
Для моніторингу температури використовується три типи датчиків: терморезистори, транзистори (наприклад, 2N3904) і датчики інтегровані в процесор. Логічно апаратний моніторинг виглядає як набір регістрів, значення яких змінюється при зміні стану на входах. Як приклад типового контролера розглянемо IT8705F / AF
IT8705 - високо інтегрований суперконтроллер введення / виведення на основі інтерфейсу LPC. Контролер забезпечує функціональність на рівні найбільш часто використовуваних успадкованих функцій звичайного суперконтроллер введення / виведення плюс інновації в контролі навколишнього середовища, такі як функція апаратного моніторингу, регулювання швидкості обертання вентилятора і фірмову розробку ITE - «SmartGuardian». Інтерфейс LPC контролера відповідає специфікації інтерфейсу LPC 1.0 від 29 вересня 1997 року, що публікується фірмою Intel. IT8705F відповідає вимогам керівництва «Microsoft PC98 & PC99 System Design Guide», сам контролер є ACPI-сумісним пристроєм.
Функції розширеної апаратної моніторингу надані трьома входами (використовується 8-бітове АЦП) з можливістю підключення в якості джерела аналогового сигналу (вимірювання температури) зовнішніх термісторів, температурного діода або транзистора підключеного як діода (наприклад, 2N3904).
Забезпечується контролером фірмова інновація SmartGuardian (спрямована на зменшення загального шуму працюючої системи і зниження споживаної електроенергії) являє собою інтелектуальне включення / відключення вентилятора і управління швидкістю його обертання.
Також доступні засоби ISO 7816-сумісного зчитувача смарт-карт і згідно специфікації Personal Computer Smart Card (PC / SC) Working Group.
Контролер також має дев'ять інтегрованих логічних пристроїв, завдяки чому є контролер навколишнього середовища (керуючи трьома вентиляторами). Кожне з дев'яти логічних пристроїв може бути індивідуально ввімкнути або вимкнути за допомогою регістрів конфігурації програмного забезпечення. Контролер використовує енергоефективну схему для зниження енергоспоживання. Після того, як логічний пристрій відключено, його ланцюга входів блокуються, виходи переключаються в третій стан (високий стан, Z-стан) і відключаються від тактового генератора.
Контролер навколишнього середовища контролює температуру, вісім напруг харчування (включаючи напругу батареї VBAT для харчування CMOS-пам'яті містить дані конфігурації BIOS і RTC) і швидкість обертання вентилятора.
Один контролер швидкості обертання вентилятора відповідає за управління швидкістю обертання трьох вентиляторів використовуючи три вихідних контакту керованих 128-кроковими імпульсами (використовується широтно-імпульсна модуляція) і контролює входи від тахометрів трьох вентиляторів.
Також контроллер включає в себе:
один високопродуктивний КНГМД 2,88 МБ дискет (з сепаратором цифрових даних) підтримує два 360 к / 720 к / 1,2 МБ / 1,44 МБ / 2,88 МБ дисковода;
один багаторежимний високопродуктивний паралельний порт IEEE 1284, який працює як двонаправлений стандартний паралельний порт (SPP), покращений паралельний порт (Enhanced Parallel Port, EPP) версій 1.7 і 1.9, або порт з розширеними можливостями (ECP);
два, сумісних зі стандартними 16C550, розширених УАПП - для здійснення асинхронного зв'язку; також здійснюється підтримка SIR і одного інфрачервоного пульта дистанційного керування (пульт від телевізора);
один MIDI порт працює в режим сумісному з MPU-401 UART; один ігровий порт зі вбудованим таймером 558 і буферними мікросхемами для підтримки прямого підключення двох джойстиків; шість портів);
здійснюється організація інтерфейсу з флеш-ПЗУ обсягом до восьми МБ (сигналами шини адреси FA [0:19], шини даних FD [0: 7]); існує підтримка трьох керуючих сигналів - FCS #, FWE # і FRD #;
здійснюється управління світінням і "миготінням" світлодіода, иніціюють режим енергозбереження комп’ютера (англ. Power LED Blinking Control);
Управляє звуковою сигналізацією при збої або відмову комп’ютера;
Крім того, для моніторингу стану системи і реакція на виявлені стану відповідно передбачена технологія SmartGuardian; варіант IT8705AF додатково дозволяє контролювати розтин корпусу (апаратна система виявлення вторгнень).
Контролер вимагає одного входу тактового генератора з частотою 48/24 МГц і працює від одного джерела живлення +5 В. Випускається в пластиковому 128-вивідному корпусі типу PQFP.
Прикладом сучасного Super I/O може служити мікросхема Intel 631xESB/632xESB, що забезпечує такі функції:
Забезпечує реалізацію інтерфейсу ESI (англ. Enterprise South Bridge Interface, ESI) і порту PCI Express, що забезпечує 8-кратний потік передачі до Memory Controller Hub (MCH). Забезпечує сумісність з версією 1.0a специфікації шини PCI Express. Забезпечує сумісність з додатком до протоколу специфікації версії 2.0a шини PCI і додатком по електричної та механічної специфікації шини PCI. Забезпечує сумісність з версією 2.3 специфікації шини PCI в частині підтримки роботи на частоті 33 МГц (підтримка до семи пар Req/Gnt).
Забезпечує логічну підтримку режимів споживання харчування ACPI. Забезпечує реалізацію контролера Enhanced DMA, контролера переривань та функції годин реального часу. Містить інтегрований контролер SATA з незалежними DMA-операціями на шести портах та підтримку AHCI. Містить інтегрований контролер IDE, що забезпечує роботу режимів Ultra ATA100/66/33.
Містить інтегрований контролер інтерфейсу USB з підтримкою восьми портів; містить чотири інтегрованих контролера UHCI; здобуде один інтегрований високошвидкісний EHCI-контролер, що забезпечує роботу в режимі USB 2.0. Містить здвоєний гігабітний MAC забезпечує роботу згідно зі специфікаціями IEEE 802.3 з підтримкою інтерфейсу SerDesKumeran для двох PHY-компонентів. Забезпечує роботу PICMG-сумісного гігабітного Ethernet.
Містить інтегрований контролер плати з базовим firmware постійна пам'ять, що забезпечує розширюваність через зовнішню флеш-пам'ять та оперативну пам'ять. Забезпечує сумісність з версією 2.0 SMBus з додатковою підтримкою I2C-пристроїв. Містить інтегрований аудіоінтерфейс (AC '97 і Intel High Definition Audio), а також специфікацію модему AC'97 .Має інтерфейс LPC.
Забезпечує підтримку інтерфейсу Firmware Hub (FWH). Забезпечує додаткові функції, наприклад: управляє процесами під час перезавантаження і якщо під час первісного старту центральним процесором не почалась виконання інструкцій, перезапускає комп'ютер; або переводить комп'ютер в режим зупину у випадку спрацювання захисту при відкритті корпусу системного блоку.