Шинные интерфейсы материнской платы

Шинные интерфейсы материнской платы. 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 Мбайтс, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина еще может использоваться в некоторых компьютерах для подключения сравнительно медленных внешних устройств, например звуковых карт и модемов.

EISA. Расширением стандарта ISA стал стандарт EISA Extended ISA, отличающийся увеличенным разъемом и увеличенной производительностью до 32 Мбайтс. Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим.

После 2000 года выпуск материнских плат с разъемами ISAEISA и устройств, подключаемых к ним, практически прекращен. VLB. Название интерфейса переводится как локальная шина стандарта VESA VESA Local Bus. Понятие локальной шины впервые появилось в конце 80-х годов. Оно связано тем, что при внедрении процессоров третьего и четвертого поколений Intel 80386 и Intel 80486 частоты основной шины в качестве основной использовалась шина IS AEISA стало недостаточно для обмена между процессором и оперативной памятью.

Локальная шина, имеющая повышенную частоту, связала между собой процессор и память в обход основной шины. Впоследствии в эту шину врезали интерфейс для подключения видеоадаптера, который тоже требует повышенной пропускной способности, так появился стандарт VLB, который позволил поднять тактовую частоту локальной шины до 50 МГц и обеспечил пиковую пропускную способность до 130 Мбайтс. Основным недостатком интерфейса VLB стало то, что предельная частота локальной шины и, соответственно, ее пропускная способность зависят от числа устройств, подключенных к шине. Так, например, при частоте 50 МГц к шине может быть подключено только одно устройство видеокарта.

Для сравнения скажем, что при частоте 40 МГц возможно подключение двух, а при частоте 33 МГц трех устройств. Активное использование шины VLB продолжалось очень недолго, она была вскоре вытеснена шиной PCL PCI. Интерфейс PCI Peripheral Component Interconnect стандарт подключения внешних компонентов был введен в персональных компьютерах во времена процессора 80486 и первых версий 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 ISAEISA 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 Мбайтс.

Последние версии интерфейса поддерживают частоту до 66 МГц и обеспечивают производительность 264 Мбайтс для 32-разрядных данных и 528 Мбайтс 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 PC, 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 частоте 100-200 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров именно он и указывается в спецификации материнской платы.

Современные типы памяти DDR SDRAM, RDRAM способны передавать несколько сигналов за один такт шины FSB, что повышает скорость обмена данными с оперативной памятью.

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. Когда параметры шины PCI перестали соответствовать требованиям видеоадаптеров, для них была разработана отдельная шина, получившая название A GP Advanced Graphic Port усовершенствованный графический порт. Частота этой шины соответствует частоте шины PC33 МГц или 66 МГц, но она имеет много более высокую пропускную способность за счет передачи нескольких сигналов за один такт. Число сигналов, передаваемых за один такт, указывается в виде множителя, например A GP4x в этом режиме скорость передачи достигает 1066 Мбайтс.

Последняя версия шины A GP имеет кратность 8х. 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.

USB Universal Serial Bus универсальная последовательная магистраль. Этоодно 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 относительно невелика, но вполне достаточна для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик, принтер и т. п. 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.

PCI-E Peripheral Component Interconnect-Express- стандарт подключения внешних компонентов появился совершенно недавно, его основная роль заменить AGP как уже не справляющуюся с потоком видео данных. скорость передачи превышает 2100 Мбайтс