23

Лекция № 4

Продолжение темы: “Внутренние устройства системного блока”.

7) Шинные интерфейсы материнской платы.

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

a)Стандарт ISA. В начале 80-х годов XX века для компьютеров платформы IBM PC была разработана архитектура промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она позволила связать все устройства системного блока между собой и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Персональный компьютер превратился в конструктор “Собери сам”. Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре 5,5 Мбайт/с.

b)Стандарт EISA – расширенный стандарт ISA (Extended ISA). Отличается от ISA увеличенными размерами разъема и производительностью, увеличенной до 32 Мбайт/с.

В настоящее время материнские платы с разъемами ISA/EISA не выпускаются.

c)Стандарт VLB – локальная шина стандарта VESA (VESA Local Bus). Использовалась в поздних моделях материнских плат с основной шиной ISA/EISA для связи процессора и оперативной памяти в обход основной шины на повышенной частоте. Впоследствии в эту шину был добавлен интерфейс для подключения более быстрого видеоадаптера. Тактовая частота – до 50 МГц; пропускная способность – до 130 Мбайт/с.

d)Стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect) – стандарт под-

ключения внешних компонентов был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интер-

24

фейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения подключаемых устройств.

Для связи с основной шиной компьютера ISA/EISA используются специальные интерфейсные преобразователи – мосты PCI (PCI Bridge). Частота шины 33 – 66 МГц. Пропускная способность – 133 – 264 Мбайт/с.

Важным нововведением, реализованным стандартом PCI стала поддержка режима plug-and-play, в последствии оформившегося в промышленный стандарт на самоустанавливающиеся устройства. Его суть состоит в том, что после физического подключения подключаемого устройства к разъему шины PCI, происходит обмен данными между устройством и материнской платой; и далее происходит установка нового устройства с помощью автоматических программных средств.

e)Стандарт FSB. Шина PCI, появившаяся в компьютерах как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памятью, сегодня используется только для подключения подключаемых устройств. Для связи процессора и памяти используется специальная локальная шина FSB (Front Side Bus). В первых версиях частота шины составляла 133 – 233 МГц. Пропускная способность – более 800 Мбайт/с. В настоящее время частота шины FSB составляет 533 – 800 МГц.

Итак, сначала шина PCI заменила VLB, затем шина FSB заменила PCI, а шина PCI – шину ISA. Таким образом, в компьютерах роль основной шины материнской платы стала выполнять PCI, а для связи процессора с оперативной памятью служит шина FSB. Частота шины FSB является одним из основных параметров – именно она указывается в спецификации материнской платы. При этом на таких материнских платах в качестве дополнительной некоторое время сохранялась шина ISA/EISA – для подключения устаревших “медленных” устройств.

f)Стандарт AGP. Поскольку видеоадаптер – устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных, при внедрении каждой новой ло-

25

кальной шины (VLB, PCI), он всегда был первым устройством “врезаемым” в данную шину.

Сегодня параметры шины PCI не соответствуют требованиям видеоадаптеров, а подключение видеоадаптера к шине FSB вызовет значительное замедление её работы (что в своё время было опробовано на шине VLB); поэтому для видеоадаптеров разработана специальная шина AGP (Advanced Graphic Port

– усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI, но она имеет в четверо большую пропускную способность – до 1066 Мбайт/с.

g)Стандарт PCI-Express. Постепенно пропускная способность шины PCI становилась недостаточной и не позволяла дальше увеличивать производительность компьютера. Другим её недостатком являлось то, что, как и предыдущие версии (ISA, VLB), шина PCI являлась параллельной. В 2004 году ей на смену была разработана новая последовательная шина PCI-Express. Пропускная способность – 4 Гб/с (16 каналов по 250 Мб/с). Шина PCI-Express имеет на материнской плате два типа слотов: стандартный x1 (250 Мб/с) и x16 (4 Гб/с) – для подключения видеокарт и других устройств, требующих доступа к быстрому каналу связи. Таким образом, шина PCI-Express не только заменила шину PCI в качестве основной шины, но и полностью вытеснила шину AGP.

Таким образом, в современных компьютерах роль основной шины материнской платы стала выполнять PCI-Express, а для связи процессора с оперативной памятью по-прежнему служит шина FSB. При этом на таких материнских платах в качестве дополнительной сохранилась шина PCI – для подключения устаревших “медленных” устройств.

h)Стандарт USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная магистраль). Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключить до 256 устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее к предыдущему).

26

Производительность первой версии шины USB 1.1 – всего 1,5 Мбит/с, пиковая – 12 Мбайт/с, но для большинства периферийных устройств этого было вполне достаточно. Последняя версия – USB 2.0 имеет производительность до 60 Мбайт/с.

i) Стандарт Fire Wire (IEEE 1394). Параллельно со стандартом USB разрабатывался ещё один стандарт – Fire Wire (IEEE 1394) с производительностью шины 50 Мбайт/с. Данный интерфейс позволяет подключать не только периферийные устройства, но и устройства долговременного хранения данных (винчестер, CD ROM). Несмотря на то, что большинство современных материнских плат содержат такой интерфейс, он крайне редко используется, так как производители “быстрых” винчестеров предпочли интерфейс Serial ATA (см. ниже), а производители периферийных устройств – интерфейс USB.

Следует отметить, что основная шина материнской платы имеет выведенные на заднюю стенку системного блока разъёмы: более медленный последовательный (COM) порт и более быстрый параллельный (LPT) порт, предназначенные для подключения периферийных устройств. В настоящее время вместо этих портов почти всегда используются разъёмы USB.

Кроме перечисленных выше интерфейсов, на материнской плате присутствуют интерфейсы для подключения устройств долговременного хранения данных (винчестер, CD ROM). К ним, кроме рассмотренного выше IEEE 1394, относятся интерфейсы стандартов EIDE, SCSI и Serial ATA, рассмотренные ниже в разделе “Жёсткий диск”.

8) Микропроцессорный комплект (чипсет).

Чипсет – это набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.