Шинные интерфейсы материнской платы

Шинные интерфейсы материнской платы

Интерфейсы компьютера.

Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или частей.

В интерфейсе обычно предусмотрено сопряжение на двух уровнях:

— механическом (провода, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов ит.д.)

— логическом (сигналы, их длительность, полярности, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия).

Все интерфейсы ЭВМ можно разделить на внутренние и внешние:

— внутренние – система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой;

— внешние – обеспечивают связь ПК с внешними (периферийными) устройствами и другими компьютерами.

Внутренние интерфейсы ПК.

Существуют два варианта организации внутреннего интерфейса:

— многосвязный интерфейс: каждый блок ПК соединен с прочими блоками своими локальными проводами; многосвязный интерфейс иногда применяется в качестве периферийного интерфейса (для связи с внешними устройствами ПК);

— односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую, или системную шину.

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина (совокупность линий связи, по которым информация передается одновременно). Под системной шиной обычно понимается шина между процессором и подсистемой памяти. Шины характеризуются разрядностью (количество линий связи в шине, т.е. число битов, которое может быть передано по шине одновременно) и частотой (частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи).

Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Основные интерфейсы материнской платы

Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате.

К важнейшим внутренним интерфейсам относятся:

— системная шина с разъемом процессора;

— шина памяти с разъемами модулей памяти;

— шина и слот видеокарты;

— шины и слоты плат расширения;

— шины и порты накопителей (жесткий диск, дисковод, DVD);

— шина и разъемы электропитания;

— линии и порты интерфейса управления питанием;

— порты и панели индикации;

Интерфейс ISA (Industry Standard Architecture Computing) разрешает связать между собой все устройства системного блока, а также обеспечивает простое подключение новых устройств через стандартные слоты. Пропускная способность составляет до 5,5 Мбайт в секунду. В компьютерах может использоваться лишь для подсоединения внешних устройств, которые не требуют большой пропускной способности (звуковые карты, модемы), в настоящее время не используется.

EISA (Extended ISA) – расширение стандарта ISA до 32 разрядов, пропускная способность возросла до 32х Мбайт в секунду, позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Как и стандарт ISA этот стандарт исчерпал свои возможности и в будущем выпуск плат, которые поддерживают эти интерфейсы прекратиться.

VLB (VESA local Bus) – интерфейс локальной шины стандарта VESA. Локальная шина соединяет процессор с оперативной памятью в обход основной шины. Она работает на большей частоте, чем основная шина и позволяет увеличить скорость передачи данных. Пропускная способность до 130 Мбайт в секунду, рабочая тактовая частота 50 МГц, но она зависит от кол-ва устройств, подсоединенных к шине. Что является главным недостатком интерфейса VLB.

VLB SVGA-карта Слоты VLB и ISA на материнской карте

PCI (Periphera lComponent Interconnect) – стандарт подключения внутренних устройств, введенный в ПК на базе процессора Pentium; по своей сути это интерфейс локальной шины с разъемами для подсоединения внешних устройств. Данный интерфейс поддерживает частоту шины до 66 МГц и обеспечивает быстродействие до 264 Мбайт в секунду. Независимо от кол-ва подсоединенных устройств, важным нововведением этого интерфейса является поддержка механизма (plug – and — play), суть которого состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит автоматическая конфигурация этого устройства.

Белые разъемы на материнской плате — 32-разрядные PCI. Разъем 64-разрядной PCI в PowerMacintosh G4

FSB (Front Side Bus) – начиная с процессора PentiumPro, для связи с оперативной памятью используется специальная шина FSB.

AGP (Advanced Graphic Port) – специальный шинный интерфейс для подключения видеоадаптеров. Разработан в связи с тем, что параметры шины PCI не отвечают требованиям видеоадаптеров по быстродействию. Частота от 33 до 66 МГц, пропускная способность до 1066 Мбайт в секунду.

Читайте также:  Проигрыватели блю рей сони
AGP-слот с защелкой для графической карты

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Энергонезависимая память CMOS

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах жестких и гибких дисков ЭВМ, им не известны ни состав, ни свойства вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причи­нам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) или КМОП. В этой микросхеме находятся часы реального времени (Real-Time Clock – RTC), а также как минимум 64 байт (включая данные часов) энергонезависимого ОЗУ (Non-Volatile RAM – NVRAM). Эта микросхема официально называется микросхемой RTC/NVRAM, но обычно ее именуют микросхемой CMOS, или CMOS-память. Такие микросхемы потребляют питание от батарей и могут хранить информацию несколько лет.

От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изме­нять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, располо­женной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микро­схема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление программам, которые там записаны.

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во мно­гом зависит производительность компьютера.

ISA. Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедре­ние почти двадцать лет назад архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключе­ние новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина продолжает использоваться в компью­терах для подключения сравнительно «медленных» внешних устройств, например звуковых карт и модемов. В РС XT она имела разрядность данных 8 бит и адреса – 20 бит, работала на частоте 5 МГц. В РС AT шину расширили до 16 бит данных и 24 бит адреса. Эта 16-разрядная шина работает на частоте 8 МГц. Конструктивно шина выполнена в виде двух щелевых разъемов (слотов) с шагом выводов 2,54 мм (0,1 дюйма). Подмножество ISA-8 использует только 62-контакт­ный слот (ряды А, В), в ISA-16 применяется дополнительный 36-контактный слот (ряды С, D).,

EISA. Расширением стандарта ISA стал стандарт EISA (Extended ISA), отличающийся расширением разрядности до 32 бит, увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Эта шина работает на частоте 8 МГц.

Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим. После 2000 года выпуск материнских плат с разъемами ISA/EISA и устройств, подключаемых к ним, прекращается. Но эти шины продолжают широко использоваться в промышленных компьютерах и контроллерах, выполняющих функции управления.

Читайте также:  Вин 10 долго грузится

PCI. Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect – стандарт подключения внешних компонентов) был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Для связи с основной шиной компьютера (ISA/ EISA) используются специальные интерфейсные преобразователи – мосты PCI (PCI Bridge). В современных компьютерах функции моста PCI выполняют микро­схемы микропроцессорного комплекта (чипсета).

Данный интерфейс поддерживает частоту шины 33 МГц и обеспечивает пропускную способность 132 Мбайт/с. Последние версии интерфейса поддерживают частоту до 66 МГц и обеспечивают производительность 264 Мбайт/с для 32-разрядных данных и 528 Мбайт/с для 64-разрядных данных.

Важным нововведением, реализованным этим стандартом, стала поддержка так называемого режима plug-and-play, впоследствии оформившегося в промышлен­ный стандарт на самоустанавливающиеся устройства. Его суть состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происхо­дит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате кото­рого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

Конфликты между устройствами за обладание одними и теми же ресурсами (номерами прерываний, адресами портов и каналами прямого доступа к памяти) вызывают массу проблем у пользователей при установке устройств, подключаемых к шине ISA. С появлением интерфейса PCI и с оформлением стандарта plug-and-play появилась возможность выполнять установку новых устройств с помощью автоматических программных средств – эти функции во многом были возложены на операционную систему.

FSB. Шина PCI, появившаяся в компьютерах на базе процессоров Intel Pentium как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памятью, недолго оставалась в этом качестве. Сегодня она используется только как шина для подключения внешних устройств, а для связи процессора и памяти, начиная с процессора Intel Pentium Pro используется специальная шина, получившая назва­ние Front Side Bus (FSB). Эта шина работает на очень высокой частоте 100-125 МГц. В настоящее время внедряются материнские платы с частотой шины FSB 133 МГц и ведутся разработки плат с частотой до 200 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров — именно он и указывается в специфика­ции материнской платы. Пропускная способность шины FSB при частоте 100 МГц составляет порядка 800 Мбайт/с.

AGP. Видеоадаптер – устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Как при внедрении локальной шины VLB, так и при внедрении локальной шины PCI видеоадаптер всегда был первым устройством, «врезаемым» в новую шину. Сегодня параметры шины PCI уже не соответствуют требованиям видеоадаптеров, поэтому для них разработана отдельная шина, получившая название AGP (Advanced Graphic Port – усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI (33 МГц или 66 МГц), но она имеет много более высокую пропускную способность – до 1066 Мбайт/с (в режиме четырехкратного умножения).

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association – стандарт между­народной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров). Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах. Сейчас носит наименование PC Card.

USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная магистраль). Это одно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB 1.1 относительно неве­лика и составляет 1,5 Мбит/с (низкая скорость), но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т. п., этого достаточно, и 12 Мбит/с (высокая скорость).

Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения. В настоящее время используется шина USB 2.0 с гораздо более высокой скоростью передачи данных 480 Мбит/с.

Читайте также:  Обнулить координату z autocad команда

Внешний вид разъемов шины и ее логотип показаны на рис. 29 и 30.

PCI Express –эта шина предназначена для расширения и замены шин ISA, PCI, AGP, используемых в РС. Кроме того, PCI Express также используется в качестве шины расширения (или шины второго уровня) для подключения к другим интерфейсам, таким как Serial ATA, USB 2.0, 1394b (FireWire), Gigabit Ethernet и т. д.

Разъем PCI Express х1 обеспечивает полнодуплексный режим работы со скоростью передачи данных 2,5 Гбит/с в обоих направлениях. У разъема PCI Express х16 скоростью передачи данных составляет 40 Гбит/с в обоих направлениях.

Рис. 29. Штепсель USB можнозафиксировать с помощью пружины в разъеме USB Рис. 30. Логотип устройств USB

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета)

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы. Ранее большинство чипсетов материнских плат выпускалось на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, оперативной памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому его также называют четырехпортовым контроллером

«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA – PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. п.

В настоящее время чипсеты используют так называемую хаб-архитектуру.

На рис. 31 и 32 в качестве примера показан вид материнской платы компьютера PII со слотами ISA и PCI, на рис. 33 и 34 вид материнской платы P3V4X компьютера PIII, на рис. 35, 36 и 37 вид материнской платы P4Р800 относительно современного компьютера P4.

Дата добавления: 2014-01-05 ; Просмотров: 810 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Обеспечивают связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы, соединяют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта чипсета. От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

Совместно с монитором видеокарта образует видеосистему ПК. За время развития ПК произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптера, который взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

К настоящему моменту сменилось несколько стандартов видеоадаптеров, и сегодня используется адаптер SVGA, обеспечивающий по выбору воспроизведение 16,7 млн цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768, 1152 х 864, 1280 х 1024 точек и т. д.).

Разрешение экрана — один из важнейших параметров видеоподсистемы, для которой необходимо подбирать оптимальное разрешение. Чем выше разрешение, тем больше информации можно отобразить на экране монитора, но меньше размер каждой отдельной точки и соответственно меньше видимый размер элементов изображения. Для монитора любого размера существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер.

Цветовое разрешение или глубина цвета определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день — 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color), наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн цветов (режим True Color). Максимально возможное цветовое разрешение зависит от количества установленных видеопамяти и разрешения экрана.

Видеоускорение — одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, сугубо аппаратным путем за счет преобразования данных в микросхемах видеоускорителя. Различают два типа видеоускорителей — ускорители плоской 20- и трехмерной ЗО-графики. Все современные видеокарты обладают функциями и двумерного и трехмерного ускорения.

ТВ-тюнер — это устройство для приема данных с телевизора и видеомагнитофона на экран монитора.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector