3.3 Дополнительные интегрированные технологии

3.3.1 Amr (другой аналогичный стандарт cnr и acr).

Альтернативный (и перспективный) путь частичной интеграции на материнскую плату аудио и модема это реализация AMP. Расшифровывается это сочетание как Audio-Modem Riser. Практически это реализация спецификаций АС'97. То, что раньше называлось Digital AC'97 Controller, ныне переименовано в AMR - контроллер, который встраивается непосредственно в набор микросхем поддержки. На материнскую плату выносится общая часть модема и звуковой карты, а именно ЦАП и АЦП. На материнской плате появляется также очень короткий (всего 46 контактов) слот, куда вставляется специальная карта. А уже на карте расположены остальные блоки для реализации функций модема и звуковой карты. Их там окажется совсем немного — пара специализированных DSP и аналоговые части (например, усилитель). На карте также будут находиться все внешние разъемы: для подключения колонок, микрофонов, телефонной линии, телефона, а может, и просто телефонной трубки и т. д.

Контрольные вопросы

1. Что называют системной платой и почему её называют материнской?

2. Какие типы разъемов нашли наибольшее распространение?

3. Какие современные интерфейсы используются в материнских платах?

4. Что называют «чипсет» и их назначение?

5. Перечислите контролеры, которые устанавливаются на материнских платах?

6. Опишите форм-фактор АТ.

7. Опишите форм-фактор LPX.

8. Опишите форм-фактор АТX.

9. Опишите форм-фактор Micro ATX.

10. Опишите форм-фактор NLX.

Рис. 1

Лекция 4 Шины

4.1 Классификация шин

4.2 Основные характеристики шины

4.3 Интерфейс

4.4 Системные шины

4.5 Шины ввода/вывода

4.5.1 Шина ISA

4.5.2 Шина PCI

4.5.3 Шина АGР

4.5.4 Шина USB

4.5.5 Шина SCSI

4.5.6 Шина IEEE 1394

4.1 Классификация шин

Как уже отмечалось, совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства PC (рис. 1), называются шиной (Bus).

Шина предназначена для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом.

Обычно шина имеет места для подключения внешних устройств, которые в результате сами становятся частью шины и могут обмениваться информаци­ей со всеми другими подключенными к ней устройствами.

Линии шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемых данных:

• Линии данных (шина данных)

• Линии адреса (шина адреса)

• Линии управления (шина управления)

Наличие трех групп линий является отличительным признаком шины от других систем соединения.

Шины в PC различаются по своему функциональному назначению.

• Системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Chipset для пересылки информации к и от CPU.

• Шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью.

• Шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью и CPU.

• Шины ввода/вывода подразделяются на стандартные и локальные.

Этим списком не исчерпывается весь набор шин PC. В зависимости от сво­его функционального назначения современные PC могут быть оборудованы такими шинами, как USB. SCSI, FireWire. которые устанавливаются в слоты расширения или интегрированы в материнскую плату. Их работу обеспечи­вает соответствующий контроллер.

Назначение линий шины

Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовать важней­шие ее свойства — возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информа­цией между ними.

Архитектура любой шины включает следующие компоненты:

• Линии для обмена данными (шины данных)

• Линии для адресации данных (шины адреса)

• Линии для управления данными (шины управления)

• Контроллер шины

Контроллер шины осуществляет управление процессом обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхе­мы либо интегрируется в микросхемы Chipset. Например, контроллер Chrpset i440BX шины PCI интегрирован в микросхему 82443ВХ.

Шина данных

По этой шине происходит обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью. Особую роль при этом играет так на­зываемый режим DMA (Direct Memory Access). Управление обменом данными в этом режиме осуществляется соответствующим контроллером, минуя CPU. DMA-контроллер, реализованный ранее на микросхеме 82С206, в настоящее время интегрируется в одну из микросхем Chipset, например 82443ВХ.

Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за определенный промежуток времени и выше производительность PC.

Компьютеры с процессором 80286 имели 16-разрядную шину данных, с CPU 80386 и 80486 — 32-разрядную, а компьютеры с CPU семейства Pentium имеют уже 64-разрядную шину данных.

Шина адреса

Процесс обмена данными возможен лишь в том случае, когда известен от­правитель и получатель этих данных. Каждый компонент PC, каждый регистр ввода/вывода и ячейка RAM имеют свой адрес и входят в общее адресное пространство PC. Для адресации к какому-либо устройству PC и служит шина адреса, по которой передается уникальный идентификацион­ный код (адрес).

Для ускорения обмена данными используется устройство промежуточного хранения данных — RAM, при этом решающую роль играет объем данных, которые могут временно храниться в ней. Объем зависит от разрядности ад­ресной шины (числа линий) и, тем самым, от максимально возможного коли­чества адресов, генерируемых процессором на адресной шине, иными словами, от количества ячеек RAM, которым может быть присвоен адрес. Оче­видно, что количество ячеек RAM не должно превышать 2ⁿ, где n — разрядность адресной шины. В противном случае часть ячеек не будет использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.

В двоичной системе счисления выражение для определения максимально адресуемого объема памяти выглядит следующим образом:

Объем адресуемой памяти = 2ⁿ

n — число линий шины адреса.

Процессор 8088, например, имел 20 адресных линий и мог, таким образом, адресовать память объемом 1 Мбайт (2²⁰ = 1048576 байт = 1024Кбайт). В PC с процессором 80286 разрядность адресной шины была увеличена до 24 бит, а современные процессоры 80486. Pentium, Pentium MMX и Pentium II имеют уже 32-разрядную шину адреса, с помощью которой можно адре­совать 4 Гбайт памяти.

Шина управления

Для успешной передачи данных не достаточно установить их на шине дан­ных и задать адрес на шине адреса. Для того чтобы данные были записаны (считаны) в регистры устройств, подключенных к шине, адреса которых указаны на шине адреса, необходим ряд служебных сигналов: записи/счи­тывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждения приема данных, аппаратного прерывания, управления и инициализации контролле­ра DMA и др. Все эти сигналы передаются по шине управления.