Компоненты системной платы (продолжение)

• Шина процессора. Это высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и компонентом набора микросхем системной логики. Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально высокой скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии электрической связи, представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера.

Тактовая частота, используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Шина процессора, подключенная к процессору, по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты.

• Шина памяти. Эта шина предназначена для передачи информации между процессором и основной памятью. Реализована она с помощью компонента North Bridge, набора микросхем системной логики. В старых системах использовалась память типа FPM и EDO. В современных системах используется память типа SDRAM. Разрядность шины памяти всегда равна разрядности шины процессора, и от этого показателя зависит размер банка памяти.

• Шина PCI (Peripherial Component Interconnect). Это стандарт подключения внешних устройств, введенный в ПК, начиная с систем на базе процессоров 486. В начале 1992 года Intel организовала группу разработчиков, перед которой была поставлена задача разработать новую шину, в которой были бы устранены все недостатки шин ISA и EISA. В июне 1992 года появилась новая на тот момент шина Peripheral Component Interconnect bus — шина взаимосвязи периферийных компонентов, которая впоследствии неоднократно модернизировалась. Ее создатели отказались от традиционной концепции, введя еще одну шину между процессором и обычной шиной ввода-вывода. Вместо того чтобы подключить ее непосредственно к шине процессора, весьма чувствительной к подобным вмешательствам, они разработали новый комплект микросхем контроллеров для расширения шины. По своей сути, это интерфейс локальной шины с разъемами для подсоединения внешних компонентов. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно 4 и более, в которые можно подключать SCSI-, сетевые и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. Руководство над шиной осуществляет местный контроллер PCI.

• Шина PCI Express. В течение 2001 года специалисты группы компаний, получившей название Arapa-hoe Work Group, изначально находившейся под управлением Intel, работали над проектом спецификации новой быстродействующей шины, имеющей кодовое название 3GIO (Third-Generation I/O — шина ввода-вывода третьего поколения). В августе 2001 года специальная группа PCI-SIG (PCI Special Interest Group) приняла решение об использовании, управлении и поддержке спецификации архитектуры 3GIO в качестве шины PCI будущего поколения. Работа над черновой версией 3GIO 1.0 была завершена в апреле 2002 года, после чего была передана в группу PCI-SIG, где и получила новое название PCI Express.

• Шина AGP (Accelerated Graphic Port). Эта шина предназначена для подключения видеоадаптеров. Она подключается к компоненту набора микросхем системной логики. Ускоренный графический порт был разработан Intel специально для повышения эффективной работы с видео и графикой, в связи с тем, что параметры шины PCI не отвечают требованиям видеоадаптеров по быстродействию. AGP похожа на PCI, но содержит ряд добавлений и расширений. И физически, и электрически, и логически она не зависит от PCI. Например, разъем AGP подобен разъему PCI, но имеет контакты для дополнительных сигналов и другую разводку контактов. При этом AGP обладает частотой, которая вдвое выше, чем у PCI. В отличие от PCI-шины, обладающей несколькими разъемами, AGP — высокоэффективное соединение, разработанное специально для видеоадаптера, причем в системе для одного видеоадаптера допускается только один разъем AGP.

• Шина ISA (Industry Standard Architecture). Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц впервые стала использоваться в системах АТ еще в 1984 году. Была широко распространена до второй половины 90-х, разрешала связать между собой все устройства системного блока, а также обеспечивала простое подключение новых устройств через стандартные слоты. Сегодня платы со слотами ISA - музейная редкость. И то, в современных компьютерах ISA может использоваться лишь для подсоединения внешних устройств, которые не требуют большей пропускной способности (звуковые карты, модемы и т.д.).

• Шина EISA (Extended ISA). Расширение стандарта ISA. Пропускная способность этой разработки возросла до 32 Мбайт/с. Со временем, как и стандарт ISA, этот стандарт исчерпал свои возможности и в последствии выпуск плат, которые поддерживали эти интерфейсы прекратился.

• Шина MCA (Micro Channel Architecture). 32-х разрядная шина, принадлежащая IBM. Использовалась в семействе компьютеров PS/2, выпуск которого начался аж в 1987. Несмотря на то, что MCA содержала ряд передовых для своего времени решений, ни один производитель, за исключением IBM никогда не использовал эту шинную разработку. Компания совершила определенный маркетинговый просчет. Посчитав свое лидирующее положение на рынке персональных компьютеров незыблемым, IBM предложило независимым производителям, желающим использовать шину МСА, откровенно дерзкие условия, включающие требование заплатить за использование шины ISA во всех ранее произведенных компьютерах. Откликнулись немногие. Из серьезных компаний только Apricot и Olivetti поддержали новую архитектуру, при том, что Olivetti принимала активное участие в разработке конкурирующего стандарта - EISA.

• Шина VLB (VESA Local Bus). Интерфейс локальной шины стандарта VESA. Первая 32-х разрядная шина, использованная в компьютерах 486, которая была достаточно быстрой, чтобы поддерживать графические среды. Эта шина соединяет процессор с оперативной памятью в обход основной шины. Она работает на большей частоте, чем основная шина, и позволяет увеличить скорость передачи данных. Позже, в локальную шину "врезали" интерфейс для подключения видеоадаптера, который требует повышенной пропускной способности, что и привело к появлению стандарта VLB. Главным недостатком интерфейса VLB является то, что ее рабочая тактовая частота зависит от количества устройств, подсоединенных к шине.

• Шина IDE (Integrated Drive Electronics), или ATA (Advanced Technology Attachment). Интерфейс для подключения накопителей на жестких дисках, а также дополнительных накопителей, работающих со стандартом IDE (например, устройство чтения компакт дисков CD-ROM). Спецификация SATA (Serial ATA) имеет показатели скорости до 300Мб/с.

• Шина FSB (Front Side Bus). Начиная с процессора Pentium Pro для связи с оперативной памятью используется специальная шина FSB. Основным параметром этой шины является ее частота. Именно она указывается в спецификации материнской платы. Благодаря внедрению этой разработки за шиной PCI осталась лишь функция подключения новых внешних устройств.

• IEEE1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 - Стандарт института инженеров по электротехнике и электронике № 1394) имеет другое название FireWire (Огненный провод). С помощью интерфейса IEEE1394 могут подключаться как внутренние, так и внешние устройства (всего до 127 устройств на один контроллер). Максимальная пропускная способность достигает 50 Мбайт/с; разрабатываются модификации интерфейса, способные передавать данные со скоростью 200 Мбайт/с и даже 800 Мбайт/с. Главным достоинством интерфейса IEEE1394 являются скорость и простота подключения нескольких устройств по единому шестижильному кабелю: две жилы обеспечивают питание, четыре - служат для обмена данными. Согласно требованиям спецификации РС'99, новый интерфейс призван заменить IDE/ATA при подключении жестких дисков, CD-ROM и DVD дисководов, а также рекомендуется для соединения с высокоскоростными внешними устройствами - цифровыми видеокамерами, видеомагнитофонами, различными накопителями.

• Шина USB (Universal Serial Bus). Стандарт этой универсальной последовательной шины определил новый способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он разрешает подключать до 256 разных устройств с последовательным интерфейсом, причем устройства могут подсоединяться цепочкой. Среди преимуществ этого стандарта следует отметить возможность подключать и отключать устройства в текущем режиме, то есть без перезагрузки компьютера, а также возможность объединения нескольких компьютеров в простую сеть без использования специального аппаратного и программного обеспечения. Сегодня максимально распространена спецификация USB 2.0, выпущенная в апреле 2000 года. USB 2.0 отличается от USB 1.0 и USB 1.1 (предыдущей спецификации) введением высокоскоростного режима Hi-speed. Разница показателей пропускной способности между стандартами USB1.0 и USB 2.0 налицо: 12 Мбит в секунду против 480 Мбит/с.

• Шина PS/2 (Personal System). Интерфейс, используемый для подключения клавиатуры и мыши. PS/2 используется практически во всех современных персональных компьютерах полностью заменив используемый ранее разъем DIN5.

• Шина СОМ (COMmunication port). Двунаправленный последовательный интерфейс для подключения внешних устройств. Ранее применялся для подключения мыши. Используется для подключения внешних устройств.

• Шина LPT (Line Print Terminal). Параллельный порт, используемый в основном для подключения принтера, сканера и других внешних устройств. Может применяться и для других целей, например, для организации связи между двумя компьютерами, подключения каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления. В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP). Справедливости ради скажем, что современные принтеры и сканеры подключаются в основном через USB-интерфейс.

• Оперативная память RAM (Random Access Memory). Память RAM - это массив кристаллических ячеек, способных сохранять данные. Она используется для оперативного обмена командами и данными между процессором, внешней памятью и периферийными устройствами. Из нее процессор берет программы и данные для обработки, в нее же записываются полученные результаты. Благодаря тому, что она работает очень быстро, процессору не нужно ждать при считывании данных из памяти или записи. За это она и прозвана «оперативной». Однако, данные сохраняются лишь временно – при включенном компьютере, а при перезагрузке они исчезают.

По физическому принципу действия различают динамическую память DRAM и статическую память SRAM.

• Постоянная память ROM (Read Only Memory). В момент включения компьютера в его оперативной памяти отсутствуют любые данные, поскольку оперативная память не может сохранять данные при отключенном компьютере. Но процессору необходимы команды, в том числе и сразу после включения. Поэтому процесор обращается по специальному стартовому адресу, который ему всегда известен, за своей первой командой. Этот адрес указывает на память, которую принято называть постоянной памятью ROM или постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). Данная микросхема способна продолжительное время сохранять информацию, даже при отключенном компьютере. Говорят, что программы, которые находятся в ROM "зашиты" в ней, т.е. записываются туда на этапе изготовления микросхемы. Комплект программ, находящийся в ROM образовывает BIOS. Основное назначение этих программ состоит в том, чтобы проверить состав и трудоспособность системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жесткими и гибкими дисками.

• Энергонезависимая память CMOS.CMOS - это энергонезависимая память. Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами BIOS, но такими средствами невозможно обеспечить роботу со всеми возможными устройствами. Но для своей работы программы BIOS требуют всю информацию о текущей конфигурации системы. По очевидной причине эту информацию нельзя сохранять ни в оперативной памяти, ни в постоянной. Специально для этих целей на материнской плате есть микросхема CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не исчезает при отключении компьютера, а от постоянной памяти она отличается тем, что данные можно заносить туда и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. В этой памяти сохраняются данные про гибкие и жесткие диски, процессоры и т.д. Тот факт, что компьютер четко отслеживает дату и время, также связан с тем, что эта информация постоянно хранится и обновляется в памяти CMOS. Таким образом, программы BIOS считывают данные о составе компьютерной системы из микросхемы CMOS, после чего они могут осуществлять обращение к жесткому диску и другим устройствам.

Небольшая батарейка, расположенная на материнской плате предназначена для питания часов и CMOS.