ChipSet
Для обеспечения выполнения функций интерфейсов, входящих в систему ввода-вывода, применяются специальные контроллеры и схемы. К ним можно отнести контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти, таймер, часы реального времени, буферы шин данных, дешифраторы, мультиплексоры, регистры и другие логические устройства.
В первых компьютерах, построенных с использованием микропроцессоров, контроллер и другие устройства строились на базе набора интегральных схем малой, средней и большой степени интеграции. Адаптеры, таймер и др. выпускались в виде отдельных микросхем (8250, 8255, 8259, 8237 и т.д.)
С повышением производительности компьютеров и увеличением степени интеграции все вышеперечисленные устройства и схемы стали объединяться в микросхемы со сверхбольшой степенью интеграции, образуя специальные наборы интегральных схем, называемых «чипсет» (ChipSet).
В настоящее время управление потоками передаваемых данных производится с помощью мостов и контроллеров, входящих в ChipSet. Именно ChipSet определяет основные особенности архитектуры компьютера и, соответственно, достигаемый уровень производительности в условиях, когда лимитирующим фактором становится не процессор, а его окружение – память и система ввода-вывода. Принято называть две главные микросхемы южный мост и северный мост.
На Северный мост ложатся функции обмена между процессором и скоростными устройствами, например, памятью и шиной PCI-Express или AGP. Южный мост предназначен для работы с низкоскоростными интерфейсами. Для обмена информацией мжду северным и южным мостом в современных компьютерах используются различные типы скоростных шин, которые у каждого разработчика чипсетов разные, например, для чипсетов VIA – это V-Link, Sis – MuTIOL (MultiThreadedI/OLink). Ранее связь между мостами осуществлялась через шину PCI, но скорость передачи данных через нее просто недостаточна для современных технологий.
На рисунке приведена блок-схема третьего поколения чипсетов Intel G35, предназначенного для новых процессоров Intel Core 2 Duo. Как видно, к северному мосту подключаются наиболее производительные блоки: процессор, память и видеокарта, а к южному – вся остальная периферия. Связь между мостами осуществляется со скоростью 2Гбайт/с.
Рис. Блок-схема чипсетов IntelG35.
Слоты расширения
Для расширения функций персонального компьютера на системной плате устанавливаются разъемы, называемые слотами расширения. Так как в настоящее время происходит смена интерфейса для видеокарт, то выпускаются системные платы с двумя вариантами слотов: AGPиPCI-Expressx16 плюс набор обычныхPCI-слотов иPCI-Expressx1. Дополнительно может устанавливаться вариант слота с функциямиWi-Fi(для создания беспроводных сетей).
PCI Express или PCIe или PCI-E, (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI-X или PXI) — компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.
В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором.
Кроме того, шиной PCI Express поддерживается:
- горячая замена карт;
- гарантированная полоса пропускания (QoS);
- управление энергопотреблением;
- контроль целостности передаваемых данных.
Официально первая базовая спецификация PCI Express появилась в июле 2002 года.
Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Так, как программная модель PCI Express во многом унаследована от PCI, то существующие системы и контроллеры могут быть доработаны для использования шины PCI Express заменой только физического уровня, без доработки программного обеспечения. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X, ожидается, что PCI Express заменит эти шины в персональных компьютерах.
Рис. Слоты PCI Express x4, x16, x1, опять x16, внизу стандартный 32-разрядный слот PCI, на материнской плате DFI LanParty nForce4 SLI-DR
В настоящее время большинство системных плат выпускается со слотами PCI-Express.
Слот PCI-Expressx16 предназначен для установки высокопроизводительной видеокарты. Отличается от своего правопреемника, слотаAGP, расширенной полосой пропускания и прямой двунаправленной передачей данных. Вместе эти два параметра увеличивают пропускную способность шиныкак минимум вдвое.
В последнее время выпускаются системные платы с двумя слотами PCIExpressx16, что позволяет использовать две видеоплаты для совместной работы. Такие системы характеризуются повышенным энергопотреблением и рассеиваемой тепловой мощностью.
Слот PCIExpressx8 предназначен предназначен для установки требовательных к скорости шины периферийных устройств, таких какRAID-контроллеры.
Слот PCIExpressx1 предназначен для установки прочих периферийных устройств.
Другие типы слотов, например, ISA, встречаются только в морально устаревших компьютерах или на платах специального назначения.
Для установки большинства типов периферийных устройств в современном персональном компьютере предназначены слоты PCI. Они белого цвета. Наиболее часто на системной плате имеется 2-3 слотаPCI, но встречаются варианты с 5-6 слотамиPCI. В малогабаритных конструкциях количество слотов может быть уменьшено до одного-двух. Несмотря на то, чо есть несколько вариантов слотовPCI, отличающихся по напряжению питания для периферийных плат, тактовой частотой и разрядностью, на практике в большинстве случаев используется всего один вариант, который предназначен для 5-вольтовых плат с тактовой частотой 33 МГц. Правда, иногда встречаются системные платы со слотамиPCIс тактовой частотой 66 МГц, но в такие слоты вполне допустимо устанавливать обычные приферийные устройства.
Слот AGPпредназначен для установки видеокарт с интерфейсомAGP. Хотя этот слот и разрабатывался универсальным, но он так понравился разработчикам и пользователям, что используется только для одной цели – установить видеокарту, соответственно, другие устройства для данного слота вряд ли можно найти.
Рис. Разъём AGP на материнской плате (обычно коричневого цвета).
Существует три варианта слота AGP, различающихся по электрическим параметрам и ключам (перемычкам на слоте). К сожалению, ряд старых видеокарт с интерфейсомAGPне совместимы с системными платами несвоей спецификацииAGP. В тяжелых случаях может сгореть не только видеокарта, но и системная плата.