Шинні інтерфейси материнської плати

Зв'язок між всіма власними пристроями|устроями| материнської плати, що підключаються, виконують її шини і логічні пристрої|устрої|, розміщені в мікросхемах мікропроцесорного комплекту (чіпсета). Від архітектури цих елементів в багатому| залежить продуктивність комп'ютера.

ISA. Історичним досягненням комп'ютерів платформи IBM РС стало впровадження майже двадцять років тому архітектури, що отримала статус промислового стандарту ISA (Industry Standard Architecture). Вона не тільки дозволила зв'язати всі пристрої системного блоку між собою, але і забезпечила просте підключення нових пристроїв через стандартні роз'єми (слоти). Пропускна спроможність шини, виконаної по такій архітектурі, складає до 5, 5 Мбайт/с, але, не дивлячись на низьку пропускну спроможність, ця шина продовжує використовуватися в комп'ютерах для підключення порівняно «повільних» зовнішніх пристроїв, наприклад звукових карт і модемів. У РС XT вона мала розрядність даних 8 битий і адреси – 20 битий, працювала на частоті 5 Мгц. У РС AT шину розширили до 16 битий даних і 24 біт адреси. Ета 16-розрядна шина працює на частоті 8 Мгц. Конструктивно шина виконана у вигляді двох щілинних роз'ємів (слотів) з кроком виводів 2, 54 мм (0, 1 дюйма). Підмножина ISA-8 використовує тільки 62-контактний слот (ряди А, В), в ISA-16 застосовується додатковий 36-контактний слот (ряди З, D).,

EISA. Розширенням стандарту ISA став стандарт EISA (Extended ISA), що відрізняється розширенням розрядності до 32 битий, збільшеним роз'ємом і збільшеною продуктивністю (до 32 Мбайт/с). Ця шина працює на частоті 8 Мгц.

Як і ISA, в даний час даний стандарт вважається за застарілий. Після 2000 року випуск материнських плат з роз'ємами ISA/EISA і пристроїв, що підключаються до них, припиняється. Але ці шини продовжують широко використовуватися в промислових комп'ютерах і контролерах, що виконують функції управління.

PCI. Інтерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect – стандарт підключення зовнішніх компонентів) був введений в персональних комп'ютерах, виконаних на базі процесорів Intel Pentium. За своєю суттю це теж інтерфейс локальної шини, що пов'язує процесор з оперативною пам'яттю, в яку врізані роз'єми для підключення зовнішніх пристроїв. Для зв'язку з основною шиною комп'ютера (ISA/ EISA) використовуються спеціальні інтерфейсні перетворювачі – мости PCI(PCI Bridge). У сучасних комп'ютерах функції моста PCI виконують мікросхеми мікропроцесорного комплекту (чіпсета).

Даний інтерфейс підтримує частоту шини 33 Мгц і забезпечує пропускну спроможність 132 Мбайт/с. Останні версії інтерфейсу підтримують частоту до 66 Мгц і забезпечують продуктивність 264 Мбайт/с для 32-розрядних даних і 528 Мбайт/с для 64-розрядних даних.

Важливим нововведенням, реалізованим цим стандартом, стала підтримка так званого режиму plug-and-play, що згодом оформився в промисловий стандарт на пристрої, що самовстановлюються. Його суть полягає в тому, що після фізичного підключення зовнішнього пристрою до роз'єму шини PCI відбувається обмін даними між пристроєм і материнською платою, в результаті якого пристрій автоматично отримує номер використовуваного переривання, адресу порту підключення і номер каналу прямого доступу до пам'яті.

Конфлікти між пристроями за володіння одними і тими ж ресурсами (номерами переривань, адресами портів і каналами прямого доступу до пам'яті) викликають масу проблем у користувачів при установці пристроїв, що підключаються до шини ISA. З появою інтерфейсу PCI і з оформленням стандарту plug-and-play з'явилася можливість виконувати установку нових пристроїв за допомогою автоматичних програмних засобів – ці функції багато в чому були покладені на операційну систему.

FSB. Шина PCI, що з'явилася в комп'ютерах на базі процесорів Intel Pentium як локальна шина, призначена для зв'язку процесора з оперативною пам'яттю, недовго залишалася в цій якості. Сьогодні вона використовується тільки як шина для підключення зовнішніх пристроїв, а для зв'язку процесора і пам'яті, починаючи з процесора Intel Pentium Pro використовується спеціальна шина, що отримала назву Front Side Bus (FSB). Ця шина працює на дуже високій частоті 100-125 Мгц. В даний час упроваджуються материнські плати з частотою шини FSB 133 Мгц і ведуться розробки плат з частотою до 200 Мгц. Частота шини FSB є одним з основних споживчих параметрів — саме він і указується в специфікації материнської плати. Пропускна спроможність шини FSB при частоті 100 Мгц складає близько 800 Мбайт/с.

AGP. Відеоадаптер – пристрій, що вимагає особливо високої швидкості передачі даних. Як при впровадженні локальної шини VLB, так і при впровадженні локальної шини PCI відеоадаптер завжди був першим пристроєм, що «врізається» в нову шину. Сьогодні параметри шини PCI вже не відповідають вимогам відеоадаптерів, тому для них розроблена окрема шина, що отримала назву AGP (Advanced Graphic Port – вдосконалений графічний порт). Частота цієї шини відповідає частоті шини PCI (33 Мгц або 66 Мгц), але вона має багато вищу пропускну спроможність – до 1066 Мбайт/с (у режимі чотирикратного множення).

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association – стандарт міжнародної асоціації виробників плат пам'яті для персональних комп'ютерів). Цей стандарт визначає інтерфейс підключення плоских карт пам'яті невеликих розмірів і використовується в портативних персональних комп'ютерах. Зараз носить найменування РС Card.

USB (Universal Serial Bus – універсальна послідовна магістраль). Це одне з останніх нововведень в архітектурі материнських плат. Цей стандарт визначає спосіб взаємодії комп'ютера з периферійним устаткуванням. Він дозволяє підключати до 256 різних пристроїв, що мають послідовний інтерфейс. Пристрої можуть включатися ланцюжками (кожен наступний пристрій підключається до попереднього). Продуктивність шини USB 1.1 відносно невелика і складає 1, 5 Мбіт/с (низька швидкість), але для таких пристроїв, як клавіатура, миша, модем, джойстик і т. п., це досить, і 12 Мбіт/с (висока швидкість).

Зручність шини полягає в тому, що вона практично виключає конфлікти між різним устаткуванням, дозволяє підключати і відключати пристрої в «гарячому режимі» (не вимикаючи комп'ютер) і дозволяє об'єднувати декілька комп'ютерів в просту локальну мережу без застосування спеціального устаткування і програмного забезпечення. В даний час використовується шина USB 2.0 з набагато вищою швидкістю передачі даних 480 Мбіт/с.

Зовнішній вигляд роз'ємів шини і її логотип показані на мал. 8 і 9.

PCI Express – эта шина призначена для розширення і заміни шин ISA, PCI, AGP, використовуваних в РС. Крім того, PCI Express також використовується як шина розширення (або шини другого рівня) для підключення до інших інтерфейсів, таким як Serial ATA, USB 2.0, 1394b (FireWire), Gigabit Ethernet і так далі

Роз'їм PCI Express х1 забезпечує повнодуплексний режим роботи із швидкістю передачі даних 2, 5 Гбіт/с в обох напрямах. У роз'єму PCI Express х16 швидкістю передачі даних складає 40 Гбіт/с в обох напрямах.

Рис. 8. Штепсель USB можна зафіксувати за допомогою пружини в роз'ємі USB	Рис. 9. Логотип пристроїв USB

Функції мікропроцесорного комплекту (чіпсета)

Параметри мікропроцесорного комплекту (чіпсета) найбільшою мірою визначають властивості і функції материнської плати. Раніше більшість чіпсетів материнських плат випускалися на базі двох мікросхем, що отримали|одержували| назву «Північний міст» і «південний міст».

«Північний міст» управляє взаємозв'язком чотирьох пристроїв|устроїв|: процесора, оперативної пам'яті, порту AGP| і шини PCI|. Тому його також називають чотирьох портовим контролером

«Південний міст» називають також функціональним контроллером. Він виконує функції контролера жорстких і гнучких дисків, функції моста ISA| – PCI|, контролера клавіатури, миші, шини USB| і тому подібне

В даний час|нині| чіпсети використовують так звану хаб-архітектуру|.

На рис. 10 і 11 як приклад|зразок| показаний вид материнської плати комп'ютера PII| із|із| слотами ISA| і PCI|, на рис. 12 і 13 вид материнської плати P3V4X| комп'ютера PIII|, на мал. 35, 36 і 37 вид материнської плати P4Р800| щодо|відносно| сучасного комп'ютера P4|.

Рис. 10.

На рис. 10 показана схема розташування елементів на материнській платі АТС-1020 с вказівкою джамперів для зміни її параметрів

Рис. 11. Схема розташування елементів на материнській платі АТС-1020

ЗАГАЛЬНІ|спільні| ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ АТС-1020

Рис. 12. Зовнішній вигляд материнської плати ASUS| P4P800|

Рис. 13, а. Схема системної плати ASUS| P4P800|

Рис. 13, б. Схема розташування елементів на материнській платі ASUS| P4P800|

Рис. 14. Схема розташування роз'ємів на материнській платі ASUS| P4P800|

ASUS P4P800 Motherboard Components ( Це потрібно прочитати і перевести самим.)

Хід роботи