Шины персонального компьютера и разъемы материнской платы

В последнее время в персональных компьютерах реализуются следующие виды шин:

Процессорная шина. По сути это шина, связывающая только процессор и чипсет. Новые семейства процессоров чаще всего работают на новых процессорных шинах, поэтому требуют более новых чипсетов.
PCI (англ. Peripheral Component Interconnect – взаимосвязь периферийных компонентов). Наиболее распространенная шина в прошлом. Передача данных осуществлялась одновременно по 32 проводникам (параллельная 32-битная шина). До сих пор на многих материнских платах предусмотрены разъемы PCI для плат расширения, не слишком требовательных к скорости. Внешний вид разъема шины PCI показан на рис.1.4.
PCI Express – более современная шина, пришедшая на смену шине PCI. Последовательная шина – передача данных осуществляется по паре проводников (линии) бит за битом. Скорость передачи (для версии 1.0) приблизительно в два раза быстрее, чем по шине PCI. С электрической точки зрения PCI Express – не совсем шина. К линии PCI Express можно подключить только одно устройство. Однако из чипсета выходит несколько линий (до 40 у современных чипсетов), поэтому несложно к каждой плате расширения подвести свою линию PCI Express. Более того, некоторые устройства могут одновременно использовать до 16 линий.

Через некоторое время после появления шины PCI Express 1.0 появился вариант 2.0 с вдвое большей скоростью передачи данных. Недавно появился вариант 3.0, где скорость передачи данных снова удвоилась. Наконец, ведутся работы над шиной PCI Express 4.0.

USB (англ. Universal Serial Bus – Универсальная последовательная шина). Весьма популярная шина для подключения к компьютеру внешних периферийных устройств. Допускается также установка USB-устройств внутри системного блока. В настоящее время по шине USB подключаются клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, радиомодули Bluetooth и Wi-Fi, портативные жесткие диски, флеш-накопители, приводы для работы со сменными дисками, цифровые фотоаппараты, web-камеры, мобильные телефоны, приемники для пультов дистанционного управления, различное специализированное оборудование.

Изначально спецификация USB 1.0 обладала низкой пропускной способностью, что ограничивало подключение по USB накопителей. USB 2.0 дала комфортную скорость для переноса данных с жестких дисков, оптических дисков, флеш-накопителей и т.д. В последнее время появилась шина USB 3.0, еще более быстрая.

USB 1.0 и 2.0 передавали данные всего по двум проводам. Еще два провода в кабеле позволяли передать USB-устройству питание (5В, 0,5А, в устройствах последнего поколения – до 2А). Благодаря этому удалось заставить работать USB-сканеры, USB-флешки, USB-жесткие диски без дополнительного питания, а также появилась возможность заряжать аккумуляторы плееров и мобильных телефонов от USB разъема. Также существуют устройства (фонарики, вентиляторы, сувениры), которые только получают питание от USB разъема, система их не видит. USB 3.0 для передачи данных использует не 2, а 7 проводов, поэтому кабель толще.

USB тоже электрически не совсем шина. Провод может соединить друг с другом только два устройства. Однако одно из них может быть разветвителем (USB-хабом), и к нему, в свою очередь, можно подключить еще несколько USB устройств, в том числе и хабов. Однако следует помнить, что пассивный хаб потребляет небольшую часть электрической мощности питания USB разъема, а оставшуюся мощность делит поровну между своими выходными разъемами. Если к хабу нужно подключить устройство, требующее питания (жесткий диск, сканер, много флеш-накопителей), понадобится активный USB-хаб, оснащаемый своим собственным блоком питания.

Одно из USB устройств всегда ведущее, а другое – ведомое. Компьютер – всегда ведущее устройство, поэтому соединить дав компьютера по шине USB нельзя. Если цифровой фотоаппарат можно подключить кабелем USB и к компьютеру, и к принтеру, значит, он может выступать и ведомым (в первом случае), и ведущим (во втором) устройством.

FireWire (другие названия – iLink, DV) по структуре похожа на USB, имеет скорость, соизмеримую с USB 2.0, однако может использоваться для соединения двух компьютеров. Другое основное назначение – подключение цифровых кассетных видеокамер для захвата записанного ими изображения.