Лекція 12

Тема: ”Інтерфейси системних плат для плат розширення”

1 Історичний розвиток інтерфейсів для плат розширення

2 Особливості будови та функціонування шин ІSA, EISA, РСІ, AGP, PCI-Express

3 Тенденції використання шин для плат розширення у майбутньому

1 Історичний розвиток інтерфейсів для плат розширення

Шини розширення (Expansion Bus) призначені для підключення різних адаптерів зовнішніх пристроїв. Інтерфейси шин расширення ПК беруть свій історичний початок із 8-бітної шини ISA. Її відкритість забезпечила появу широкого спектра плат розширень, що дозволили використовувати ПК у різних сферах. З появою АТ-286 шина була розширена за разрядністю і можливостями. Шина EISA була покликана зробити обмін ще більш продуктивним і надійнішим. Вона містила прогресивні ідеї автоматизації конфігурування (прототип РnР), дозволяючи встановлювати і ISA-адаптери. Шина МСА, запропонована IBM, не була підтримана виробниками ПК, тому що її специфікація була закритою. З появою процесора 486 народилася высокошвидкісна локальна шина VLB. Однак вона була доповненням до слота шини ISA/EISA і використовувалася в основному лише для графічних карт і дискових контролерів. Принципова прив'язка до шини процесора 486 не забезпечила їй довголіття. Сучасна швидкісна шина PCI є стандартною для комп'ютерів із процесорами х86 усіх поколінь після четвертого, вона використовується в Power PC і інших платформах. Розвитком шини PCI, націленим на подальше прискорення обміну, з'явився порт AGP, предназначений для підключення графічних адаптерів. Для блокнотних комп'ютерів, що спочатку мали закриту архітектуру, потреба в підключенні периферії привела до появи стандартизованої шини PCMCIA, згодом перейменованої в PC Card.

2 Особливості будови та функціонування шин іsa, eisa, рсі, agp, pci-Express

I SA Bus (Industry Standard Architecture) - шина розширення, що застосовувалася з перших моделей PC і яка стала промисловим стандартом. У комп'ютері XT використовувалася шина з розрядністю даних 8 біт і адреси - 20 біт. У комп'ютерах AT її розширили до 16 біт даних і 24 біт адреси. У такому виді вона існує і понині. Конструктивно шина виконана у виді двох щілинних роз’ємів із кроком виводів 2,54 мм (0,1 дюйми) Підмножина ISA-8 використовує тільки 62-контактний слот (ряди А, В), у ISA-16 застосовується додатковий 36-контактний слот (ряди С, D).

Рис. 12.1 Слот ISA

З появою 32-бітних процесорів робилися спроби розширення розрядності шини, але всі 32-бітні шини ISA не є стандартизованими, крім EISA.

EISA Bus (Extended ISA) - стандартизоване розширення ISA до 32 біт. Конструктивне виконання забезпечує сумісність з нею ISA-адаптерів (мал. 4.4). Вузькі додаткові контакти розширення (ряди Е, F, G, Н) розташовані між ламелями (контактними площадками) Роз’єм ISA і нижче ламелів А, В, С, D таким чином, що адаптер ISA, що не має додаткових ключових прорізів у крайовому розніманні, не дістає до них. Установка карт EISA у слоти ISA неприпустима, оскільки її ланцюга потраплять на контакти ISA, у результаті чого системна плата виявиться непрацездатною (на щастя, "без диму").

Р ис. 12.2 Роз’єм шини EISA

PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus - шина з'єднання периферійних компонентів. Будучи локальною, ця шина займає особливе місце в сучасній архітектурі PC, будучи мостом (mezzanine bus) між системною шиною процесора і шиною введення/виведення ISA/EISA чи МСА. Шина PCI розроблялася в розрахунку на Pentium-системи, але добре сполучається і з процесорами 486. Є чітко стандартизованою високопродуктивною і надійною шиною розширення. В даний час діє специфікація PCI 2.1. При частоті шини 33 МГц швидкість теоретично досягає 132/264 Мбайт/із для 32/64 біт; при частоті синхронізації 66 МГц - у два рази вище (версія 2.1 допускає частоту до 66 МГц при згоді всіх пристроїв на шині).

Фірма Intel на базі шини PCI 2.1 розробила новий стандарт підключення графічних адаптерів - AGP (Accelerated Graphic Port - прискорений графічний порт). Цей порт являє собою 32-розрядну шину з тактовою частотою 66 Мгц, по складу сигналів (табл. 4.8) шину, що нагадує, PCI. Чіпсет системної плати зв'язує AGP з пам'яттю і системною шиною процесора, не перетинаючи з "вузьким місцем" - шиною PCI. "прискореність" порту забезпечується наступними факторами:

• конвеєризацією звертань до пам'яті;

• здвоєною передачею даних;

• демультиплексуванням шин адреси і даних.

Докладніше зупинимося на відмінностях нової послідовної шини PCI Express від PCI:

1. Шина послідовна, а не паралельна.

2. Основні переваги — зниження вартості, мініатюризація, краще масштабування, більш вигідні електричні і частотні параметри (немає необхідності синхронізувати всі сигнальні лінії);

3. Специфікація розділена на цілий стек протоколів, кожен рівень якого може бути удосконалений, спрощений чи замінений не позначаючись на інших. Наприклад — може бути використаний інший носій чи сигналу може бути скасована маршрутизація у випадку виділеного каналу тільки для одного пристрою. Можуть бути додані додаткові контрольні можливості. Розвиток такої шини буде відбуватися набагато менш болісно — збільшення пропускної здатності не зажадає змінювати контрольний протокол і навпаки. Швидко і зручно розробляти адаптовані варіанти спеціального призначення;

4. У першій специфікації закладені можливості гарячої заміни карт;

5. У першій специфікації закладені можливості створення віртуальних каналів, гарантування пропускної смуги і часу відгуку, збору статистики QoS (Quality of Service — Якість Обслуговування);

6. У першій специфікації закладені можливості контролю цілісності переданих даних (CRC);

7. У першій специфікації закладені можливості керування живленням.