12. Архитектура системной платы. Особенности мостовой архитектуры.

Большинство наборов микросхем системной логики фирмы Intel (и ее конкурентов) имеют двухуровневую архитектуру и состоят из двух блоков: северный мост (North Bridge) и южный мост (South Bridge), а также микросхемы Super I/O.

 North Bridge («Северный мост») — это компонент соединения самой быстрой в ПК внешней шины процессора FSB (Front Side Bus) (800, 533, 400, 266, 200, 133, 100, 66 МГц) с более медленными шиными – шиной ускоренного графического порта AGP (Accelerated Graphics Port, 533,133,66 МГц) и периферийной шиной PCI (Peripheral Component Interconnect — 66, 33 МГц). Он содержит контроллеры кэш-памяти и оперативной памяти.

Северный мост иногда еще называют контроллером РАС (PCI/AGP Controller). Наравне с центральным процессором, данная ИМС работает на полной тактовой частоте системной платы (на частоте шины FSB). Этот мост организован на одном чипе. В более ранних версиях ЭВМ находилось до трех отдельных микросхем, составляющих полную схему North Bridge.

 South Bridge («Южный мост») представляет собой ИМС системной логики с более низким быстродействием, чем «Северный Мост». Это отдельный чип, кото­рый может использоваться в различных чипсетах (наборах микросхем). Как правило, в чипсетах «Северный Мост» представлен различными разработками, в то время как «Южный Мост» «перекочевывает» из одного чипсета в другой.

Южный мост содержит интерфейс подключения к шине PCI (33, 66 МГц) и содержит интерфейс шины ISA (8 МГц). Кроме того, обячно он содержит две схемы, реализующие интерфейс контроллера жесткого диска IDE, а также интерфейс универсальной по­следовательной шины USB (Universal Serial Bus). В состав моста входят также схемы, реализующие функции памяти конфигурации ПК и компоненты часов реального времени RTC CMOS RAM. Этот мост содержит также все компоненты, необходимые для шины ISA, включая контроллер ПДП и контроллер прерываний.

 Super I/O представляет собой микросхему, подключаемую к шине ISA. Этот ком­понент чипсета часто поставляется сторонними производителями и содержит все стандартные периферийные устройства, в частности:

• параллельный порт;

• два последовательных порта;

• контроллер накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД);

• интерфейс клавиатуры;

• элементы интерфейса мыши.

К числу дополнительных компонентов могут быть отнесены:

• RTC CMOS RAM;

• контроллеры IDE;

• интерфейс игрового порта.

Системы, содержащие порты IEEE-1394 (FireWire) и SCSI, используют для портов этого типа микросхемы.

Контроллеры гибких дисков в большинстве микросхем Super I/O обслуживают два дисковода, но некоторые из них могут обслуживать только один. В более старых системах часто требовались отдельные платы для контроллера гибких дисков.

Двойной последовательный порт — другое устройство, которое прежде располагалось на одной или нескольких платах. В большинстве лучших микросхем Super I/O предусмотрена буферизация потока данных через последовательный порт. Схема, реализующая буферизацию, называется UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter — универсальный асинхронный трансмиттер-приемник). Для каждого порта предусматривается своя схема UART.

Фактически все микросхемы Super I/O также содержат быстродействующий многорежимный параллельный порт. Лучшие параллельные порты могут работать в трех режимах: стандартном (двунаправленном), EPP (Enhanced Parallel Port — расширенный параллельный порт) и ECP (Enhanced Capabilities Port — порт с расширенными возможностями).

Микросхема Super I/O может содержать также другие компоненты. Например, контроллер клавиатуры типа 8042 и мыши.

В последние годы роль микросхемы Super I/O уменьшилась. Это произошло прежде всего потому, что Intel реализовала функции порат IDE непосредственно в компоненте южного моста, что позволило подсоединять соответствующие устройства к шине PCI, а не к ISA.

Один из недостатков Super I/O — подсоединение к системе с помощью интерфейса шины ISA, что ограничивает ее быстродействие и эффективность возможностями этой шины, работающей на частоте 8 МГц.

Компания Intel объединяет все больше функций в основном наборе микросхем системной логики, а периферийные устройства, подключаемые к шине USB, заменяют устройства, подключаемые к стандартному последовательному и параллельному портам, а также к контроллеру гибких дисков. Поэтому, скорее всего, необходимость в микросхеме Super I/O постепенно исчезнет.

По крайней мере, в одном из наборов микросхем системной логики независимых производителей микросхемы Super I/O и South Bridge уже объединены в одно целое, благодаря этому появилось дополнительное свободное пространство и уменьшилось количество компонентов на системной плате.