Формфакторы системных плат

  обеспечивает простой доступ к модулям памяти и платам расширения; имеет улучшенный блок питания.

Впервые в спецификации формфактора WTX был описан адаптер Flex Slot с интерфейсом удвоенной шины PCI. Все устройства ввода-вывода с высоким электромагнитным излучением смонтированы на этой плате и располагаются на относительно большом расстоянии от процессора, модулей памяти и набора микросхем системной логики. На этой плате расположены следующие компоненты системы: контроллер шины PCI, аудио-, SCSI- и сетевой адаптеры, последовательный и параллельный порты, разъемы клавиатуры и мыши, контроллеры шины USB и 1394, а также системные средства, например схема управления скоростью вращения вентилятора.

Системная плата формфактора WTX имеет максимальные размеры 355,6*425,45 мм (14*16,75 дюймов). Следовательно, она больше стандартной системной платы формфактора ATX. Ограничения минимальных размеров этих системных плат не существует, т.е. производители могут самостоятельно определять не только ее размеры, но также расположение и размеры крепежных отверстий.

Вместо точных размеров и расположения крепежных отверстий для крепления системной платы формфактора WTX используется специальная монтажная плата корпуса системы аналогичного формфактора. В спецификации WTX определены зоны (или области), которые должны быть свободны, т.е. в них не должно быть никаких элементов системы. Благодаря этим зонам достигается простой доступ к большим элементам системы, а также их охлаждение. Для питания WTX-систем используется два формфактора источника питания — 350 и 850 Вт.

В настоящее время существует пять стандартов формфакторов системных плат:
WTX — для высокопроизводительных рабочих станций и серверов;
ATX (mini-ATX) — для систем среднего уровня и высококачественных домашних компьютеров, а также серверов и рабочих станций нижнего уровня;
NLX — для корпоративных систем и компьютеров для бизнеса;
micro-ATX — для домашних систем среднего уровня;
flex-ATX — для систем нижнего уровня.

Системные платы, которые не обладают одним из стандартных формфакторов (полнораз­мерный AT, Baby-AT, ATX, mini-ATX, micro-ATX или NLX), называются системными платами оригинальной разработки. Не рекомендуется покупать компьютер с системными платами нестандартных конструкций, поскольку в них не предусмотрено условие замены системной платы, источника питания или корпуса, что значительно ограничивает возможности модернизации. Компьютеры с такими платами также трудно ремонтировать. Проблема состоит в том, что комплектующие для замены можно достать только у изготовителя системы и они обычно во много раз дороже стандартных. По истечении срока гарантии систему с такой платой не стоит восстанавливать. Если системная плата выйдет из строя, дешевле купить новую стандартную систему целиком, поскольку такая плата в пять раз дороже новой стандартной системной платы. Кроме того, новая системная плата со стандартным формфактором, скорее всего, будет обладать более высоким быстродействием, чем заменяемая.

Системная плата LPX часто берется за основу при создании систем оригинальной разра­ботки. Системы такого типа продают Compaq и Packard Bell. Некоторые производители стремятся создать компьютеры, максимально несовместимые с компьютерами других фирм. В этом случае детали, необходимые для ремонта или модернизации, можно приобрести только у самого производителя, а цены на них существенно выше, чем на соответствующие детали стандартной PC-совместимой системы. Если, например, выйдет из строя системная плата в компьютере класса AT (или в PC любого другого класса, использующего системную плату и корпус типа ATX, или в более устаревших Baby-AT), можно найти сколько угодно системных плат подходящей конструкции с разными процессорами и быстродействием по вполне приемлемым ценам. Если же выйдет из строя системная плата в одном из новейших компьютеров фирм IBM, Compaq, Hewlett-Packard, Packard Bell или в другом компьютере уникальной конструкции, придется обращаться к фирме-производителю. При этом у вас практически не будет возможности подобрать плату с более качественным процессором, чем тот, который был у вас. Другими словами, осуществлять модернизацию и ремонт подобных компьютеров сложно и, как правило, невыгодно. Компьютеры, продаваемые ведущими фирмами, такими как Dell, Gateway и Micron, имеют стандартный формфактор ATX, micro-ATX и NLX, и поэтому с их модернизацией не возникнет проблем в будущем. Эти формфакторы позволяют легко заменить системную плату, источник питания и другие компоненты, причем найти новые компоненты вы сможете не только у производителей первоначальной системы.

Объединительные платы

Системные платы в полном комплекте установлены не во всех компьютерах. В некоторых системах компоненты, которые обычно находятся на системной плате, устанавливаются в плату расширения. В таких компьютерах главная плата с разъемами называется объединительной платой, а компьютеры, использующие такую конструкцию, — компьютерами с объединительной платой. Существует два основных типа систем с объединительными платами: пассивные и активные. Пассивные объединительные платы вообще не содержат никакой электроники, кроме разве что разъемов шины и нескольких буферов и драйверных схем. Все остальные схемы обычных системных плат размещены на платах расширения. Есть пассивные системы, в которых вся системная электроника находится на единственной плате расширения. Практически это настоящая системная плата, но она должна быть вставлена в разъем на пассивной объединительной плате. Такая конструкция была разработана для того, чтобы как можно более упростить модернизацию системы и замену в ней любых плат. Но из-за высокой стоимости системных плат нужного типа подобные конструкции очень редко встречаются в персональных компьютерах. А вот в промышленных системах пассивные объединительные платы весьма популярны. И еще их можно встретить в некоторых мощных серверах.

Активные объединительные платы включают схемы управления шиной и множество других компонентов. Большинство таких плат содержат всю электронику обычной системной платы, кроме процессорного комплекса. Процессорным комплексом называют ту часть схемы платы, которая включает сам процессор и непосредственно связанные с ним компоненты — тактовый генератор, кэш и т.д. Если процессорный комплекс расположен на отдельной плате, то упрощается операция замены процессора более новым. В такой системе достаточно заменить только эту плату, а системную плату менять не обязательно. Получается, что у вас как бы модульная системная плата с заменяемым процессорным комплексом. Большинство современных компьютеров с объединительной платой используют именно активную плату с отдельным процессорным комплексом. Фирмы Compaq и IBM используют такую конструкцию в своих самых мощных системах серверного класса. Активные объединительные платы позволяют легко и с наименьшими затратами модернизировать систему, поскольку плата процессорного комплекса гораздо дешевле системной. К сожалению, интерфейс процессорных комплексов до сих пор не стандартизирован, поэтому такие платы рекомендуется покупать только у производителя системы. Это сужает рынок и, естественно, приводит к росту цен, так что в результате полная системная плата другого производителя может оказаться даже дешевле.

Обе конструкции имеют преимущества и недостатки. В конце 70-х в большинстве компьютеров известных производителей использовались объединительные платы. Позже Apple и IBM перешли к системным платам, поскольку при массовом производстве такая конструкция оказалась дешевле. Однако теоретически преимуществом систем с объединительной платой остается то, что их легче модернизировать до нового процессора и нового уровня производительности (для этого требуется заменить только лишь небольшую второстепенную плату). В компьютерах с системной платой для замены процессора часто приходится менять всю системную плату, что намного сложнее. Но модернизация систем с объединительной платой может обойтись гораздо дороже.

Следующий шаг для вытеснения с рынка систем с объединительной платой сделали мо­дернизируемые процессоры. Все процессоры 486, Pentium, Pentium MMX и Pentium Pro фирмы Intel могут быть заменены более быстрыми процессорами, называемыми обычно OverDrive. Конечно, модернизация компьютера будет и дешевле и проще, если вместо системной платы заменить только сам процессор более быстрым и современным.

Из-за ограниченного выбора платы с процессорным комплексом в конечном счете оказываются дороже стандартных системных плат.

Компоненты системной платы

В современную системную плату встроены такие компоненты, как гнезда процессоров, разъемы и микросхемы. Самые современные системные платы содержат следующие компо­ненты:

  гнездо для процессора;

  набор микросхем системной логики (компоненты North/South Bridge или Hub);

  микросхема Super I/O;

  базовая система ввода-вывода (ROM BIOS);

  гнезда модулей памяти SIMM/DIMM/RIMM;

  разъемы шин ISA/PCI/AGP;

  разъем AMR (Audio Modem Riser);

  разъем CNR (Communications and Networking Riser);

  преобразователь напряжения для центрального процессора;

  батарея.

Гнезда для процессоров

Процессоры можно устанавливать в гнезда типа Socket или Slot. Процессоры, разрабатываемые фирмой Intel (начиная с 486-го), пользователь может устанавливать и заменять самостоятельно. Были разработаны стандарты для гнезд типа Socket, в которые можно установить различные модели конкретного процессора. Каждый тип гнезда Socket или Slot имеет свой номер. Любая системная плата содержит гнездо типа Socket или типа Slot; по номеру можно точно определить, какие типы процессоров могут быть установлены в данное гнездо.

Гнезда для процессоров до 486-го не были пронумерованы; их взаимозаменяемость ограничена.

Технические данные разъемов процессоров

---------------------------------------------------------------------------

  Тип      Количество  Расположение  Напряжение,В         Процессоры

разъема    контактов    контактов

---------------------------------------------------------------------------

Socket 1      169       17x17 PGA        5              486 SX/SX2, DX/DX2*,

                                                DX4 OverDrive             

Socket 2      238       19x19 PGA        5              486 SX/SX2, DX/DX2*,

                                                DX4 OverDrive,

                                                486 Pentium OverDrive             

Socket 3      237       19x19 PGA      5/3,3              486 SX/SX2, DX/DX2, DX4, 486

                                                Pentium OverDrive, 5x86             

Socket 4      273       21x21 PGA        5              Pentium 60/66, OverDrive

Socket 5      320       37x37 SPGA    3,3/3,5              Pentium 75-133, OverDrive

Socket 6*     235       19x19 PGA       3.3     486 DX4,486, OverDrive             

Socket 7      321       37x37 SPGA      VRM     Pentium 75-266+, MMX,

                                                OverDrive, 6x86, K6             

Socket 8      387  dual pattern SPGA  Auto VRM  Pentium Pro             

Socket 370    370       37x37 SPGA    Auto VRM  Celeron, Pentium III PGA

(PGA370)

Socket A      462       37x37 SPGA    AutoVRM   Duron, Athlon PGA             

(Socket462)

Slot 1        242       Slot          AutoVRM   Pentium II, Celeron SEP, Pentium III

(SC242)             

Slot A        242       Slot          AutoVRM   Athlon SEC

Slot 2        330       Slot          AutoVRM   PentiumII/III Xeon

(SC330)

----------------------------------------------------------------------------

Гнезда типа Socket 6 фактически никогда не применялись.

PGA — Pin Grid Array.

SPGA — Staggered Pin Grid Array.

VRM — Voltage Regulator Module (модуль преобразователя напряжения).

SEC — Single Edge Contact cartridge (корпус с односторонним контактом).

SEP — Single Edge Processor Package (Pentium II без пластмассового картриджа, например Celeron).

SC242 —разъем типа Slot, 242 контакта.

SC300 —разъем типа Slot, 300 контактов.

Наборы микросхем системной логики

Чтобы заставить компьютер работать, на первые системные платы IBM PC пришлось установить много микросхем. Кроме процессора, на системную плату было установлено множество других компонентов: генератор тактовой частоты, контроллер шины, системный таймер, контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти, память CMOS, часы и контроллер клавиатуры. Наконец, чтобы обеспечить работу установленных компонентов, понадобился еще ряд микросхем, а также процессор, математический сопроцессор (модуль для выполнения операций над числами с плавающей запятой) и память.

Все эти компоненты изготавливались либо непосредственно Intel, либо по ее лицензии, за исключением микросхемы CMOS с часами, которая поставлялась фирмой Motorola. Всего на плате размещалось до сотни логических микросхем, и поэтому места для размещения микросхем, выполняющих дополнительные функции, на ней не оставалось.

В 1986 году компания Chips and Technologies представила качественно новый компонент, названный 82C206, который и стал основной частью первого набора микросхем системной логики системной платы PC. Эта единственная микросхема выполняла все основные функции микросхем системной платы в компьютерах, совместимых с AT, а именно: функции генератора тактовой частоты (микросхема 82284), контроллера шины (микросхема 82288), системного таймера (микросхема 8254), двух контроллеров прерываний (микросхема 8259), двух контроллеров прямого доступа к памяти (микросхема 8237) и даже микросхемы CMOS-памяти и часов (микросхема MC146818). Кроме процессора, все основные компоненты системной платы PC были заменены одной микросхемой. Четыре дополнительные микросхемы использовались в качестве буферов и контроллеров памяти, расширяя возможности компо­нента 82C206. На системной плате было всего пять микросхем. Этому набору микросхем системной логики фирма Chips and Technologies присвоила название CS8220. Это был коренной переворот в производстве системных плат для PC. He только значительно снизилась стоимость системной платы и упростилась ее конструкция, но и появилась возможность реализации функций, для которых прежде устанавливались платы расширения. Позже четыре микросхемы, установленные дополнительно к 82C206, были заменены новым набором, состоявшим только из трех микросхем; этот набор назывался New Enhanced AT (NEAT) CS8221. А еще через некоторое время появился набор микросхем системной логики 82C836 Single Chip AT (SCAT), который состоял всего из одной микросхемы.

Идею набора микросхем системной логики поддержали и другие изготовители микро­схем. Компании Acer, Erso, Opti, Suntac, UMC, VLSI и другие стремились захватить свою до­лю рынка. К сожалению, у многих из них положение на рынке наборов микросхем системной логики было неустойчивым: цены быстро менялись, и многие компании потерпели неудачу. Например, в 1993 году VLSI доминировала на рынке наборов микросхем системной логики, а на следующий год чуть не стала банкротом. В 1994 году на рынке появился новый изготовитель наборов микросхем системной логики — Intel. Через год эта компания уже полностью контролировала рынок. Большинство системных плат в настоящее время имеют набор микросхем системной логики, разработанный Intel. На сегодняшний день у этой компании немного конкурентов на рынке наборов микросхем системной логики. Среди них можно назвать такие, как ALi (Acer Laboratories, Inc.), VIA Technologies и SiS (Silicon integrated Systems). Благодаря появлению процессоров Athlon/Duron многие из этих компаний значительно увеличили объемы производства. Chips and Technologies выжила благодаря тому, что нашла свою нишу на рынке видеоадаптеров для портативных компьютеров. В 1998 году Intel купила эту компанию, чтобы внедриться на рынок видеоадаптеров.

Наборы микросхем системной логики фирмы Intel

Все началось с того, что в 1989 году Compaq разработала шину EISA. В то время считалось, что шина EISA станет стандартом. Однако Compaq отказалась предоставить кому бы то ни было свой набор микросхем системной логики для этой шины (т.е. набор микросхем, необходимых для функционирования этой шины на системной плате). Именно тогда в Intel было принято решение поставлять наборы микросхем системной логики для сборщиков компьютеров на основе системных плат EISA. Шина EISA не принесла большого успеха, но Intel приобрела опыт разработки набора микросхем системной логики. Когда был создан процессор 486, Intel пришлось ожидать, пока другие компании разработают для него набор микросхем системной логики (ведь она не могла продавать процессоры без системных плат для них). В 1993 году Intel при разработке процессора Pentium учла прежний опыт и выпустила процессор вместе с набором микросхем системной логики.

С тех пор Intel одновременно с новыми процессорами представляет новые наборы микро­схем системной логики. А успехи в разработке таких наборов побудили ее сделать еще один шаг — начать изготовление системных плат для компьютеров. Теперь создание всех необходимых компонентов — новых процессоров, наборов микросхем системной логики и системных плат — завершается одновременно. К моменту презентации процессора Pentium, Pentium II или Pentium III для него были готовы и новый набор микросхем системной логики, и системные платы. И в тот же день вы могли заказать в компании Gateway или Dell компьютер с новыми процессором, набором микросхем системной логики и системной платой.

Номер набора                     Процессор

------------------------------------------------------------

   420хх      Р4 (486)

   430хх      Р5 (Pentium)

   440хх      Р6 (Pentium Pro/Pentium II/Pentium III)

   8xx        P6 (Pentium II/Pentium III) с архитектурой Hub

   450xx      P6 Server (Pentium Pro/Pentium II/III Xeon)

------------------------------------------------------------

По номеру на большей микросхеме системной платы можно идентифицировать набор микросхем системной логики. Например, в системах на базе процессоров Pentium II/III широко используется набор микросхем системной логики 440B X, который состоит из двух компонентов: 82443BX North Bridge и 82371EX South Bridge. Недавно Intel, прослывшая "законодателем мод" в области наборов микросхем, предло­жила новую Hub-архитектуру.

Наборы микросхем для процессоров AMD Athlon/Duron

Выпустив на рынок процессоры Athlon/Duron, фирма AMD пошла на рискованный шаг: для них не существовало наборов микросхем системной логики, а кроме того, они были несовместимы с существующими разъемами Intel для процессоров Pentium III и Celeron. Вместо "подгонки" к существующим стандартам Intel фирма AMD разработала собственный набор микросхем и на его базе системные платы для процессоров Athlon/Duron.

Этот набор микросхем получил название AMD 750 (кодовое название Irongate) и поддерживает процессоры Socket/Slot A. Он состоит из микросхем 751 System Controller (компонент North Bridge) и 756 Peripheral Bus Controller (компонент South Bridge). Другие производители системных плат (VIA Technologies и SiS) создали на базе этого набора микросхем свои платы.

Архитектура North/South Bridge

Большинство наборов микросхем системной логики фирмы Intel (и ее конкурентов) имеют двухуровневую архитектуру и состоят из двух блоков: North Bridge и South Bridge.

Основным блоком набора микросхем системной логики является North Bridge, в него включен интерфейс между процессором и остальной частью системной платы. North Bridge содержит контроллеры кэш-памяти и оперативной памяти, интерфейс между быстродействующей шиной процессора (33, 50, 66 или 100 МГц), шиной PCI (Peripheral Component Inter­connect, 33 МГц) и шиной ускоренного графического порта AGP (Accelerated Graphics Port, 66 МГц). North Bridge в более современных наборах микросхем системной логики Intel часто называет PAC (PCI/AGP Controller). North Bridge, по существу, главный компонент системной платы; это единственная схема (помимо процессора), которая обычно работает на полной тактовой частоте системной платы (на частоте шины процессора). В самых современных наборах микросхем системной логики схема North Bridge реализована на одном кристалле — раньше требовалось до трех микросхем для реализации схемы North Bridge.

South Bridge — компонент в наборе микросхем системной логики с более низким быстро­действием; он всегда находился на отдельной микросхеме. Одна и та же микросхема South Bridge может использоваться в различных наборах микросхем системной логики. (Различные типы схем North Bridge, как правило, разрабатываются с учетом того, чтобы мог использоваться один и тот же компонент South Bridge.) Благодаря модульной конструкции набора микросхем системной логики стало возможным снизить стоимость и расширить поле дея­тельности для изготовителей системных плат. South Bridge подключается к шине PCI (33 МГц) и содержит интерфейс шины ISA (8 МГц). Кроме того, обычно она содержит две схемы, реализующие интерфейс контроллера жесткого диска IDE и интерфейс USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), а также схемы, реализующие функции памяти CMOS и часов. South Bridge содержит также все компоненты, необходимые для шины ISA, включая контроллер прямого доступа к памяти и контроллер прерываний.

Hub-архитектура

В новой, 800-й, серии набора микросхем используется hub-архитектура, где компонент North Bridge называется Memory Controller Hub (MCH), а компонент South Bridge — I/O Con­troller Hub (ICH). Эти компоненты соединяются с помощью нового интерфейса, работающего по схеме 4?66 МГц, что практически вдвое превосходит полосу пропускания шины PCI. A самое главное, что при этом не перегружается шина PCI, а следовательно, подключенные к ней устройства работают быстрее. При такой архитектуре скорость передачи данных между компонентами набора микросхем достигает 266 Мбайт/с. В наборе микросхем серии 820 компонент MCH является частью микросхемы 82820, а компонент ICH — 80801AA.

Разгрузка шины PCI позволила подключать устройства непосредственно к компоненту I/O Controller Hub новые высокоскоростные устройства, удовлетворяющие спецификациям ATA-66, ATA-100 и USB 2.0. Hub-архитектура также позволила уменьшить число контактов интерфейса до 8 бит. На первый взгляд это кажется неразумным (интерфейс шины PCI 32-разрядный), но таким образом упрощается разводка системной платы, снижаются помехи, а кроме того, микросхемы имеют меньшее число выводов. Уменьшение разрядности интерфейса не привело к потере производительности, наоборот — скорость передачи данных выросла до 266 Мбайт/с (при частоте 66 МГц). Это объясняется тем, что за один цикл данные передаются четыре раза (для сравнения: в 32-разрядной шине PCI, работающей на частоте 33 МГц, скорость передачи данных достигает 133 Мбайт/с). Компонент MCH обеспечивает передачу данных между тиной процессора (100/133 МГц) и шиной AGP (66 МГц), а компонент ICH — между портами IDE ATA-66 и шиной PCI (33 МГц).

Теперь рассмотрим более подробно существующие наборы микросхем для процессоров от 486 до Pentium II/III/Celeron и Athlon/Duron.

Первые наборы микросхем системной логики 386/486 фирмы Intel

Первый набор микросхем системной логики 82350 предназначался для процессоров 386DX и 486. Но он успеха не имел — шина EISA не получила широкого распространения. Однако последующие наборы микросхем системной логики для процессора 486 были намного удачливее.

Наборы микросхем системной логики для системной платы Intel 486

---------------------------------------------------------------------------

Набор микросхем системной логики    420ТХ        420ЕХ          420ZX             

---------------------------------------------------------------------------

Кодовое название                    Saturn       Aries        Saturn II

Дата представления                  1992 г.      1994 г.        1994 г.

Процессор                         5 В, 486      В/3,3В, 486   5 В/3,3В, 486

Тактовая частота шины, МГц          До 33        До 50          До 333

Поддержка SMP                        Нет          Нет            Нет

Тип памяти                           FPM          FPM            FPM

Контроль четности или ЕСС                    Контроль четности

Максимальный объем памяти, Мбайт     128          128            160

Тип кэш-памяти второго уровня       Async        Async          Async

Поддержка PCI                        2.0          2.0            2.1

Поддержка AGP                        Нет          Нет            Нет

----------------------------------------------------------------------------

SMP (Symmetric Multi-processing) — симметричная мультипроцессорная обработка (двухпроцессорная).

FPM — память типа Fast Page Mode.

AGP —Accelerated Graphics Port.

Intel довольно успешно справилась с разработкой наборов микросхем системной логики для процессора 486. Уже тогда была разработана двухуровневая организация набора. А две главные составляющие — North Bridge и South Bridge — используются в наборах для всех процессоров Intel (486, Pentium, Pentium Pro и Pentium II/III).

Наборы микросхем системной логики процессоров Pentium

Одновременно с появлением процессора Pentium в марте 1993 года Intel представила свой первый набор микросхем системной логики 430LX (под кодовым названием Mercury) для Pentium. Именно в этот год Intel серьезно занялась проектированием наборов микросхем системной логики и приложила все усилия, чтобы стать лидером на рынке. И поскольку у других производителей проектирование наборов микросхем системной логики занимало несколько месяцев, а то и год, очень скоро Intel добилась своей цели.

Наборы микросхем системной логики Intel для системных плат Pentium

----------------------------------------------------------------------------

Набор микросхем    430LX   430NX   430FX   430МХ   430НХ   430VX      430ТХ

----------------------------------------------------------------------------

Кодовое название Mercury  Neptune Triton Mob.Triton TritonII TritonIII              Нет

Дата представления 1993г. 1994г.   1995г.  1995г.  1996г.  1996 г.    1997г.

Тактовая частота    66      66      66       66     66      66         66

  шины, МГц

Поддерживаемые     Р60/66   Р75+    Р75+    Р75+   Р75+      Р75+      Р75+

про­цессоры

Поддержка SMP       Нет    Есть    Нет      Нет    Есть      Нет        Нет

Типы памяти         FPM    FPM   FPM/EDO  FPM/EDO  FPM/EDO   FPM/EDO/SDRAM

Контроль четности    КЧ     КЧ     Нет      Нет     Оба      Нет        Нет

или ЕСС

Максимальный объем  192     512    128      128     512      128        256

памяти, Мбайт

Максимальный кэшируемый 192 512     64       64     512       64         64

объем памяти, Мбайт

Тип кэш-памяти    Async    Async |               Async/Pburst

второго уровня

Поддержка PCI       2.0     2.0     2.0     2.0     2.1       2.1       2.1

Поддержка AGP       Нет     Нет              Нет     Нет     Нет       Нет       Нет

South Bridge        SIO     SIO              PIIX    МРПХ   PIIX3     PIIX3     PIIX4

----------------------------------------------------------------------------

SMP (Symmetric Multi-processing) — симметричная мультипроцессорная обработка (двухпроцессорная).

SDRAM — Synchronous Dynamic RAM. Pburst — Pipeline Burst.

Стандарт PCI 2.1 поддерживает параллельное выполнение операций на шине PCI.

Intel 430LX (Mercury)

Набор микросхем системной логики 430LX был представлен в марте 1993 года вместе с появлением на рынке процессоров Pentium первого поколения. Он использовался только с первыми процессорами Pentium, которые работали на частотах 60 и 66 МГц. Для работы этих микросхем необходимо было напряжение 5 В, и устанавливались они в гнездо типа Socket 4.

North Bridge в наборе микросхем системной логики 430LX состоял из трех микросхем. Основной из них был системный контроллер 82434LX, который содержал контроллер кэша и контроллер шины PCI; кроме того, в его функции входила реализация интерфейса между процессором и памятью. Имелась также пара микросхем 82433LX для ускорения интерфейса шины PCI.

Набор микросхем системной логики 430LX поддерживал:

  один процессор;

  кэш-память второго уровня объемом до 512 Кбайт;

  память DRAM объемом до 192 Мбайт.

Этот набор микросхем предназначался для процессоров Pentium 60/66 МГц, 5 В.

Intel 430NX (Neptune)

Представленный в марте 1994 года, 430NX был первым набором микросхем системной логики для второго поколения процессоров Pentium с напряжением питания 3,3 В. Эти процессоры устанавливались в гнезда типа Socket 5 со встроенным преобразователем напряжения на 3,3 В/3,5 В, который использовался и для процессора, и для набора микросхем сис­темной логики. Этот набор микросхем был разработан прежде всего для процессоров Pentium с тактовыми частотами от 75 до 133 МГц, хотя обычно использовался для процессоров с тактовыми частотами 75 и 100 МГц. Вместе с процессором, потребляющим более низкое напряжение, этот набор микросхем работал быстрее и надежнее и расходовал меньше энергии, чем наборы микросхем системной логики для первого поколения процессоров Pentium.

Компонент North Bridge в наборе микросхем системной логики 430NX состоял из трех микросхем. Основная микросхема 82434NX содержала контроллер кэш-памяти и оперативной памяти (DRAM) и интерфейс управления шиной PCI. Фактически передачей данных по шине PCI управляли две микросхемы 8243 3NX, называемые акселераторами локальной шины, которые вместе с основной микросхемой и составляли North Bridge.

Компонент South Bridge (микросхема 82378ZB) набора 430NX представлял собой микро­схему системного ввода-вывода (System I/O (SIO)). Этот компонент подсоединялся к шине PCI и генерировал сигналы для шины ISA малого быстродействия.

По сравнению с набором Mercury (430LX) рассматриваемый набор микросхем системной логики обладал некоторыми новыми возможностями. Он мог поддерживать:

  два процессора;

  память объемом до 512 Мбайт.

Набор микросхем системной логики 430NX быстро стал самым популярным для компью­теров с процессорами Pentium, работавшими на частотах от 75 до 100 МГц.

Intel 430FX (Triton)

В январе 1995 года самым популярным набором микросхем системной логики стал 430FX (Triton). Это был первый набор, который поддерживал память EDO (Extended Data Out). Она хотя и не стоила дороже, но ее быстродействие было несколько выше, чем у стандартной памяти FPM (Fast Page Mode). К сожалению, Triton был набором микросхем системной логики для Pentium, который не поддерживал контроля четности, что нанесло главный удар по надежности компьютеров, хотя многие тогда и не подозревали об этом.

Кроме того, набор микросхем системной логики Triton мог поддерживать только один процессор. Он не заменил 430NX, который использовался в более совершенных сетевых файл-серверах и других компьютерах, выполнявших критические задания.

Компонент North Bridge в 430FX состоял из трех микросхем. Основная микросхема 82437FX выполняла функции системного контроллера, который состоял из контроллеров памяти и кэш-памяти, интерфейса процессора и контроллера шины PCI, а две микросхемы 82438FX представляли собой тракты прохождения данных для шины PCI. South Bridge (микросхема 82371FB) был первым чипом РПХ (PCI ISA ЮЕ Xcelerator). Эта микросхема служила мостом между шиной PCI, работающей на частоте 33 МГц, и более медленной ши­ной ISA, работающей на частоте 8 МГц. Кроме того, в этой микросхеме впервые был реали­зован двухканальный интерфейс ЮЕ. Переместив интерфейс ЮЕ с шины ISA в микросхему РПХ, удалось подключить его к шине PCI, что позволило намного увеличить скорость пере­дачи данных. Благодаря этому стало возможным реализовать интерфейсы ATA-2 и Enhanced ЮЕ и тем самым значительно повысить эффективность жесткого диска.

Основные возможности 430FX:

  поддержка памяти EDO;

  поддержка более высокого быстродействия кэша (режим pipelined burst);

  реализация РПХ South Bridge с быстродействующим Bus Master ЮЕ;

  отсутствие поддержки контроля четности в памяти;

  поддержка только одного процессора;

  поддержка оперативной памяти объемом не более 128 Мбайт, причем котироваться могли только первых 64 Мбайт.

Возможность котировать только до 64 Мбайт оперативной памяти означает, что, если в вашей системе установлена оперативная память емкостью более 64 Мбайт, эффективность системы снижается. Многие считают это несерьезной проблемой, поскольку их программное обеспечение не занимает все 64 Мбайт. Это еще одна ошибка, потому что Windows 9x и Windows NT/2000 (а также другие операционные системы, например Linux) загружаются в верх­ние адреса памяти. Таким образом, если вы установили оперативную память объемом 96 Мбайт (64 Мбайт + 32 Мбайт), то почти все ваше программное обеспечение, включая опе­рационную систему, будет загружаться в некэшируемую область выше 64 Мбайт. Эффективность повышается только тогда, когда вы используете более 32 Мбайт. Попробуйте отключить кэш-память второго уровня, выбрав соответствующий параметр с помощью программы Setup BIOS, чтобы увидеть, как замедлится работа вашей системы. Именно такого эффекта можно ожидать, если установить более 64 Мбайт оперативной памяти на компьютере с набором микросхем 430FX.

Intel 430HX (Triton II)

Набор микросхем системной логики Triton II 430HX был разработан Intel для замены на­бора 430NX. Он поддерживает память EDO и кэш-память второго уровня типа pipeline burst. В нем также предусмотрена поддержка двухпроцессорных систем и в дополнение к средствам контроля четности добавлена поддержка кодов с исправлением ошибок, которые не только обнаруживают, но и исправляют ошибку в одном разряде в памяти. И для всего этого понадобилась только память с контролем четности.

Этот набор микросхем системной логики подходит не только для выполняющих критические задания высокоэффективных систем, например файл-серверов, но и для дешевых компьютеров. Если контроля четности или кодов с исправлением ошибок в памяти не требуется, этот набор микросхем можно легко сконфигурировать так, чтобы использовать более дешевую память, т.е. без контроля четности или без кодов с исправлением ошибок.

Ниже приведены основные преимущества набора микросхем системной логики HX перед FX:

  поддержка симметричной мультипроцессорной обработки (для двух процессоров);

  поддержка кодов с исправлением ошибок (ECC) и контроля четности в памяти;

  поддержка оперативной памяти объемом 512 Мбайт (а не 128 Мбайт);

  кэширование оперативной памяти объемом 512 Мбайт (а не 64 Мбайт) с помощью кэш-памяти второго уровня (если установлена необязательная оперативная память Tag RAM);

  уменьшение количества циклов при обмене с памятью;

  поддержка версии PCI2.1, которая допускает параллельно выполняемые операции PCI;

  поддержка компонентом PIIX3 различных установок скорости передачи IDE/ATA на одиночном канале;

  поддержка шины USB компонентом PIIX3 South Bridge.

Проблемы с кэшированием памяти, возникавшие в 430FX, были исправлены в 430HX. Этот набор микросхем системной логики позволял кэшировать все 512 Мбайт оперативной памяти, если было установлено необходимое количество кэш-памяти для тэгов (это небольшая микросхема кэш-памяти, используемая для хранения адресов данных, которые содержатся в кэше). Большинство наборов микросхем 430HX поставлялись с таким количеством микросхем кэш-памяти для тэгов, что можно было кэшировать только 64 Мбайт оперативной памяти, но по желанию каждый мог установить дополнительные микросхемы и кэшировать все 512 Мбайт оперативной памяти.

North Bridge в наборе микросхем системной логики 430HX был однокристальным. PIIX3 South Bridge (микросхема 82371SB) допускал независимую синхронизацию двойных каналов IDE. Иначе говоря, вы могли установить два устройства с различным быстродействием на одном и том же канале и конфигурировать скорости передачи для каждого в отдельности. Микросхемы РПХ предыдущих поколений позволяли обоим устройствам работать только с одинаковым быстродействием. Микросхема PIIX3 также поддерживала шину USB (Universal Serial Bus). К сожалению, в то время не существовало никаких устройств для подключения к USB, не было также ни операционных систем, ни драйверов для поддержки шины, а порты USB были диковинкой, и никто их не использовал. 430HX поддерживает более новый стандарт PCI 2.1, который допускает параллельное вы­полнение операций PCI и тем самым увеличивает эффективность. Поддерживая память EDO и кэш-память типа pipelined burst, этот набор микросхем системной логики, возможно, оказался самым лучшим решением для мощных компьютеров на основе Pentium. Системы на основе этого набора микросхем были не только эффективны, но и обладали высокой надежностью и устойчивостью — в них поддерживались коды с исправлением ошибок в памяти. Набор микросхем системной логики 430HX использовался в файл-серверах, серверах баз данных, компьютерах для бизнес-приложений и т.д.

Intel 430VX Triton

Набор микросхем системной логики 430VX никогда не имел официального кодового названия, хотя многие начали называть его Triton III. Он был разработан в качестве замены дешевого набора 430FX, но никак не для замены более мощного 430HX. Набор VX обладает только одним существенным техническим преимуществом перед HX — поддержкой памяти SDRAM, во всех других отношениях он больше похож на 430FX, чем на HX.

Набор микросхем 430VX поддерживает:

  синхронную память DRAM (SDRAM) 66 МГц;

  коды с исправлением ошибок в памяти или отсутствие контроля четности;

  только один процессор;

  оперативную память объемом не более 128 Мбайт;

  кэширование только 64 Мбайт оперативной памяти.

Хотя этот набор микросхем и поддерживает память SDRAM, фактическое быстродействие, достигаемое с помощью этой памяти, ограничено. Это происходит потому, что при хорошей кэш-памяти второго уровня потери в ней займут приблизительно 5% времени, которое система затрачивает на чтение из памяти или запись в память. Так что эффективность кэш­памяти гораздо важнее эффективности оперативной памяти. Именно поэтому большинство систем с 430HX обладают более высоким быстродействием, чем системы на основе 430VX, даже несмотря на то, что VX может использовать память SDRAM с более высоким быстро­действием. Обратите внимание, что набор микросхем системной логики VX разработан для дешевых компьютеров, в большинство из которых никогда не устанавливалась память SDRAM.

Как и 430FX, VX может каптировать только 64 Мбайт оперативной памяти. После падения цен на микросхемы памяти в 1996 году многие пользователи установили память объемом бо­лее 64 Мбайт, и это ограничение стало действительно серьезным недостатком. В связи с этим набор микросхем системной логики 430VX быстро устарел и был заменен набором 430TX.

Intel 430TX

Набор микросхем системной логики 430TX не имел кодового названия, однако некоторые пользователи называют его Triton IV. Это последний набор микросхем системной логики фирмы Intel для Pentium. Он был разработан не только для настольных систем, но и для пор­тативных версий Pentium, которые использовались в ноутбуках.

Набор микросхем 430TX имеет некоторые преимущества перед 430VX, но, к сожалению, не поддерживает контроля четности и кодов с исправлением ошибок и может кэшировать только 64 Мбайт оперативной памяти, как и более старые наборы FX и VX. Этот набор микросхем не предназначался для замены высококачественного 430HX, который все еще использовался в системах, выполнявших наиболее сложные задания.

Набор микросхем системной логики TX обладает следующими возможностями: поддержка памяти SDRAM, работающей на частоте 66 МГц; кэширование памяти объемом до 64 Мбайт; поддержка Ultra-ATA или Ultra-DMA 33 (UDMA) интерфейса IDE передачи данных; более низкое потребление мощности, что важно для портативных компьютеров; отсутствие контроля четности и поддержки кодов с исправлением ошибок; поддержка только одного процессора.

В настоящее время Intel прекратила выпуск наборов микросхем для процессоров Pentium.

Наборы микросхем системной логики сторонних разработчиков для пятого поколения процессоров (Р5 Pentium)

AMD 640

Этот набор микросхем разработан для процессоров серий AMD K5 и K6. Набор AMD 640 состоит из системного контроллера (в 328-контактном корпусе типа BGA (Ball Grid Array)) и контроллера шины AMD-645 (в 208-контактном корпусе типа PQFP (Plastic Quad Flat Pack). Системный контроллер включает поддержку 64-разрядного интерфейса Socket 7, контролле­ра кэша и системной памяти, а также контроллера шины PCI.

Набор микросхем системной логики AMD 640 обладает следующими возможностями:

  поддержка всех процессоров семейств AMD-K5 и AMD-K6;

  частота шины 66 МГц;

  низкое напряжение питания — 3,3 В;

  поддержка кэш-памяти типа pipelined burst;

  объем кэш-памяти 256 и 512 Кбайт, 1и 2 Мбайт;

  поддержка памяти типа FPM, EDO, DRAM;

  максимальный объем оперативной памяти 768 Мбайт;

  поддержка контроля четности и кодов с исправлением ошибок;

  поддержка PCI 2.1.

Этот набор микросхем не поддерживает другие частоты шины, кроме 66 МГц, что не по­зволяет устанавливать более поздние модели процессоров K6-2 и K6-3.

VIA Technologies

Фирма VIA Technologies, Inc. была основана в 1987 году и сразу заняла ведущее положе­ние среди разработчиков микросхем. Свои продукты VIA создает на основе микросхем веду­щих производителей полупроводниковой продукции, таких как Toshiba и Taiwan Semicon­ductor Manufacturing Corporation.

Apollo VP-1

Набор VT82C580VP Apollo VP-1 был представлен в октябре 1995 года и использовался в системах с гнездами Socket 5 и Socket 7. Он подобен набору Intel 430VX и состоит из четырех микросхем: 208-контактной VT82C585VP, двух 100-контактных VT82C587VP (North Bridge) и 208-контактной VT82C586 (South Bridge). Все эти микросхемы выпускались в корпусе PQFP (Plastic Quad Flat Pack).

Apollo VP2

Набор микросхем Apollo VP2 увидел свет в мае 1996 года. Он предназначался для исполь­зования в высокопроизводительных системах с гнездом Socket 7. Этот набор микросхем ли­цензирован фирмой AMD в собственном наборе микросхем AMD 640. Системные платы на базе Apollo VP2 могут поддерживать процессоры семейства P5, включая Intel Pentium и Pen­tium MMX, AMD K5 и K6, Cyrix/IBM 6x86 и 6x86MX (MII).

Набор микросхем VP2 состоит из 328-контактной VT82C595 в корпусе BGA (Ball Grid Ar­ray) — компонент North Bridge, который поддерживает до 2 Мбайт кэш-памяти второго уровня и 512 Мбайт оперативной памяти типа DRAM. Второй компонент South Bridge — микросхема VT82C586B — совместим со спецификацией Microsoft PC97 и поддерживает технологии ACPI/OnNow, Ultra DMA/33 и USB.

Apollo VPX

Набор микросхем VT82C580VPX Apollo VPX состоит из четырех микросхем и предна­значен для системных плат с гнездом Socket 7. Он был представлен в декабре 1996 года. Apollo VPX был подобен набору Intel 430TX, но обладал большей производительностью по сравнению с ним и поддерживал новые процессоры AMD и Cyrix P5.

Apollo VPX состоит из микросхем VT82C585VPX North Bridge и VT82C586B South Bridge. Этот набор микросхем совместим со спецификацией Microsoft PC97 и поддерживает технологии ACPI/OnNow, Ultra DMA/33 и USB. Системные платы на базе Apollo VPX могут поддерживать процессоры семейства P5, включая Intel Pentium и Pentium MMX, AMD K5 и K6, Cyrix/IBM 6x86 и 6x86MX (MII). В этом наборе микросхем поддерживается частота ши­ны 66 и 75 МГц, а также до 2 Мбайт кэш-памяти второго уровня и 512 Мбайт оперативной памяти типа DRAM.

Apollo VP3

Это один из первых наборов микросхем для процессоров пятого поколения, который под­держивает спецификацию Intel AGP. Фирма Intel реализовала подобную возможность только в системных платах семейства процессоров P6. Именно благодаря этому набору микросхем в системных платах Socket 7 можно использовать видеоадаптеры AGP. В гнездо Socket 7 можно устанавливать процессоры Intel Pentium и Pentium MMX, AMD K5 и K6, Cyrix/IBM 6x86 и 6x86MX (MII).

Набор Apollo VP3 состоит из системного контроллера VT82C597 North Bridge (472-контактный корпус BGA) и VT82C586B South Bridge (208-контактный корпус PQFP). Компонент North Bridge обеспечивает поддержку AGP спецификации 1.0 и частоту системной ши­ны 66 МГц.

Apollo МVРЗ

В этом наборе микросхем реализована поддержка новой спецификации Super 7 100 МГц. Это позволяет использовать в системных платах на базе набора микросхем Apollo MVP3 процессоры AMD K6 и Cyrix/IBM МП. Набор Apollo MVP3 состоит из двух микросхем: VT82C598AT North Bridge (476-контактный корпус BGA) и VT82C586B South Bridge (208-контактный корпус PQFP).

Компонент North Bridge поддерживает AGP спецификации 1.0 и частоты шины 66/75/83/100 МГц. Это более производительный набор микросхем, обладающий большими возможностями по сравнению с Intel 430TX. Во-первых, частота шины — 100 МГц, что позволяет использовать высокопроизводительную память SDRAM. Во-вторых, объем кэшируемой памяти — 128 или 256 Мбайт (при объеме кэш-памяти второго уровня 512 Кбайт или 1 Мбайт соответственно), в то время как набор Intel 430TX кэширует только 64 Мбайт. В-третьих, поддержка памяти с коррекцией ошибок и контролем четности, которая не под­держивается набором 430TX.

Набор микросхем Apollo MVP3 использовали в своих системных платах следующие про­изводители: DFI, FIC, Tyan, Acer и др.

Apollo MVP4

Этот набор микросхем разработан для использования в системных платах с гнездом Socket 7, поддерживающих процессоры AMD-K6 и VIA Cyrix МП. Набор Apollo MVP4 пред­ставляет собой Apollo MVP3 и интегрированное ядро видеоадаптера AGP2x Trident Blade3D.

Этот набор микросхем обладает следующими характеристиками:

  интегрированная шина AGP2x;

  интегрированное ядро видеоадаптера AGP2x Trident Blade3D;

  поддержка частот шины 66/75/83/95/100 МГц;

  возможность установки процессоров AMD-K6, AMD-K6-2, AMD-K6-III и VIA Cyrix МП с частотой до 533 МГц;

  возможность установки до 768 Мбайт оперативной памяти SDRAM PC100;

  интегрированные компоненты аудио AC97, ввода-вывода, USB (четыре порта), рас­ширенной системы управления питанием, а также аппаратный мониторинг;

  поддержка ATA- 6 6.

Набор микросхем Apollo MVP4 состоит из двух микросхем: VT8501 North Bridge Con­troller и VT82C656A South Bridge Controller (или VT82C596B Mobile South Bridge Controller в мобильных системах).

Acer Laboratories, Inc (Ali)

Acer Laboratories, Inc. была создана в 1987 году как независимый центр исследований и разработок для Acer Group. В 1993 году этот центр стал частью компании Acer Group.

Aladdin IV

Набор Aladdin IV состоит из двух микросхем — M1531 North Bridge и M1533 или M1543 South Bridge. Он поддерживает все процессоры семейства P5 — Intel Pentium и Pentium MMX, AMD K5 и K6, Cyrix/IBM 6x86 и 6x86MX (MII). Набор Aladdin IV эквивалентен Intel 430TX, но позволяет использовать память с коррекцией ошибок и контролем четности, а также частоты шины 75 и 83,3 МГц. В нем реализована поддержка всех современных (на тот момент) решений — спецификация 2.1 шины PCI, Ultra-DMA 33 IDE, USB и многое другое.

Aladdin V

Этот набор также состоял из двух микросхем — M1541 North Bridge (45-контактный кор­пус BGA) и M1543 South Bridge (328-контактный корпус BGA). В нем реализована поддерж­ка AGP спецификации 1.0, частоты шины 50/60/66/75/83,3/100 МГц. В системных платах на основе этого набора микросхем устанавливается 512 Кбайт или 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня. Он поддерживает память с коррекцией ошибок и контролем четности, спецификацию 2.1 шины PCI, Ultra-DMA 33 IDE, USB и многое другое.

Silicon integrated Systems (SiS)

Эта фирма ранее называлась Symphony Labs и в настоящее время является одним из трех ведущих производителей наборов микросхем системной логики.

SiS540

Этот набор микросхем разработан для использования в системных платах с гнездом Socket 7, поддерживающих процессоры AMD-K6-2/K6-III и VIA Cyrix. В набор SiS540 интег­рирован видеоакселератор AGP2x, поддерживающий как стандартные мониторы, так и пло­ские ЖК-мониторы, а также реализована поддержка выхода NTSC/PAL TV. В этот набор ин­тегрированы интерфейсы 10/100 Мбит Fast Ethernet и аудио AC97.

Набор микросхем системной логики SiS540 обладает следующими возможностями:

  поддержка процессоров Intel/AMD/Cyrix/IDT и частот шины 66/83/90/95/100 МГц;

  поддержка памяти SDRAM PC 13 3;

  соответствие требованиям спецификации PC99;

  соответствие PCI 2.2;

  поддержка Ultra DMA6 6/33;

  интегрированный видеоакселератор двух- и трехмерной графики с интерфейсом AGP2x;

  поддержка обычных (электронно-лучевых) мониторов и плоских панелей;

  поддержка аудиофункций и функций модема;

  соответствие ACPI 1.0;

  интегрированный контроллер 10/100 Мбит Fast Ethernet;

  поддержка четырех портов USB.

SIS5581 и SIS5582

Микросхемы SiS5581 и 5582 (компоненты North Bridge и South Bridge) выполнены в од­ном 553-контактном корпусе BGA. Набор микросхем SiS5582 предназначен для системных плат формфактора AT/ATX, a SiS5581 — для плат LPX/NLX. Эти наборы микросхем эквива­ленты набору Intel 430TX. Такое конструктивное исполнение (одна микросхема) существенно снижает стоимость системных плат. Эти наборы поддерживают USB, частоты шины 50/55/60/66/75 МГц, 512 Кбайт кэш­памяти второго уровня, спецификацию 2.1 шины PCI, Ultra-DMA 33 IDE и многое другое. Функция коррекции ошибок и контроль четности памяти, а также шина AGP в них не под­держиваются.

SIS5591 и SIS5592

Эти наборы состоят из микросхем 5591 или 5592 North Bridge (553-контактный корпус BGA) и SiS5595 South Bridge (208-конткатный корпус PQFP). Набор SiS5591 предназначен для системных плат формфактора ATX, a SiS5592 — для плат NLX. Описываемые наборы микросхем поддерживают максимальную частоту шины 75 МГц, кэш-память второго уровня объемом 1 Мбайт, коррекцию ошибок и контроль четности памяти, спецификацию 2.1 шины PCI, Ultra-DMA 33 IDE, USB, AGP спецификации 1.0 и многое другое.

Шестое поколение микросхем системной логики Pentium Pro и Pentium II/III Intel явно доминирует на рынке наборов микросхем системной логики для Pentium, а для процессоров Pentium Pro и Pentium II/III является фактически единственным производителем. Как уже упоминалось, начиная с 1993 года Intel представляет новые наборы микросхем сис­темной логики (и даже готовые системные платы) одновременно с новыми процессорами. Едва ли есть еще какая-либо фирма, которая могла бы делать это так оперативно. Кроме того, для других изготовителей наборов микросхем системной логики проблема состоит еще и в том, что Intel запатентовала разъемы типа Slot 1 и Socket 370, используемые процессорами Celeron и Pentium П/Ш, и теперь нужно брать разрешение на использование, например, гнезда типа Socket 7. Поскольку Intel отказалась выдавать разрешение на использование разъема типа Slot 1, некоторые производители, такие как VIA Technologies, Acer Laboratories, Inc (ALi) и Silicon integrated Systems (SiS), разработали собственные наборы микросхем системной логики для системных плат с разъемом типа Slot 1 и Socket 7.

Если Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III — это, по сути, один и тот же процессор, имею­щий лишь небольшие отличия в конструкциях кэш-памяти, значит, один и тот же набор мик­росхем системной логики может использоваться и для гнезда типа Socket 8 (Pentium Pro), Socket 370 (Celeron), и для разъема типа Slot 1 (Celeron и Pentium II/III). Это утверждение бы­ло верным для некоторых старых наборов микросхем класса P6 (например, Intel 440FX). Но­вые наборы микросхем системной логики оптимизированы для архитектуры разъема типа Slot 1/Socket 370 и не могут быть установлены в платы с гнездом типа Socket 8. Именно поэтому Pentium Pro в настоящее время используется только в файл-серверах.

Хотя на рынке наборов микросхем системной логики для P6 появилось несколько новых компаний, фактически во всех системных платах для Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III используются наборы микросхем системной логики фирмы Intel, так как именно ей принадлежит практически весь этот рынок. Шестое поколение наборов микросхем системной логики (для процессоров поколения P6 — Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III) содержит компоненты North Bridge и South Bridge, впервые появившиеся в наборах микросхем для процессора Pentium.

Кэш-память второго уровня процессоров Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III находится в корпусе процессора. Следовательно, характеристики кэш-памяти для этих компьютеров зависят не от набора микросхем системной логики, а только от процессора.

Наборы микросхем системной логики для процессоров Pentium II/III

----------------------------------------------------------------------------

Набор микросхем     440FX    440LX   440ЕХ    440ВХ   440GX   440NX    440ZX

----------------------------------------------------------------------------

Кодовое название   Natoma  |                       Нет

Дата представления  1996г.   1997г.  1998г.   1998г.  1998г.  1998г.  1998г.

Номера микросхем  82441FX  82443LX 82443ЕХ  82443ВХ 82443GX 82451NX  82443ZX

                  82442FX                                   82452NX

                                                            42453NX

                                                            82454NX

Тактовая частота     66       66       66    66/100    100     100    66/100

шины, МГц

Процессор        PentII     PentII   Celeron Celeron PentII/III Xeon Celeron  

                                            PentII/III            PentII/III

Поддержка SMP    Есть       Есть     Нет      Есть     Есть   Есть     Нет

Типы памяти  FPM/EDO/BEDO              FPM/EDO/SDRAM              FPM/EDO/SDRAM              FPM/EDO/ SDRAM              SDRAM              FPM/EDO              SDRAM             

Контроль четности/ЕСС              Оба              Оба              Никакого              Оба              Оба              Оба              Никакого             

Максимальный объем              1 Гбайт              1 Гбайт              256 Мбайт              1 Гбайт              2 Гбайт              8 Гбайт              256 Мбайт             

памяти                            EDO/512 Мбайт                                                                                   

                            SDRAM                                                                                   

Количество банков памяти              4              4              2              4              4              4              2             

Поддержка PCI              2.1              2.1              2.1              2.1              2.1              2.1              2.1             

Поддержка AGP              Нет              AGP-1x              AGP-1x              AGP-2x              AGP-2x              Нет              AGP-2x             

South Bridge              82371SB (PIIX3)              82371АВ (PIIX4)              82371 ЕВ (PIIX4E)              82371ЕВ (PIIX4E)              82371 ЕВ (PIIX4E)              82371 ЕВ (PIIX4E)              82371ЕВ (PIIX4E)

----------------------------------------------------------------------------

Hub-архитектура

----------------------------------------------------------------------------

Набор микросхем          810       810E       820       820E         840

----------------------------------------------------------------------------

Кодовое название      Whitney              Whitney              Camino              Camino              Carmel             

Дата представления      1999г.     1998г.    1998г.     2000г.      1999г.

Номера микросхем        82810     82810E     82820      82820       82840

Тактовая частота 66/100 66/100/133 66/100/133 66/100/133 66/100/133

шины, МГц

Процессор             Celeron, Pentiumll/lll              Celeron, Pentiumll/lll              Pentiumll/lll, Celeron              Pentiumll/lll, Celeron              Pentiumll/lll Xeon

Поддержка SMP           Нет              Нет              Есть              Есть              Есть

(два процессора)                                                                                   

Типы памяти            SDRAM              SDRAM              RDRAM              RDRAM              RDRAM             

Контроль четности/ЕСС  Никакого Никакого       Оба         Оба       Оба

Максимальный объем    256 Мбайт              256 Мбайт              1 Гбайт              1 Гбайт              4 Гбайт             

памяти                                                                                   

Количество банков памяти              2              2              2              2              3x2             

Поддержка PCI          2.2              2.2              2.2              2.2              2.2             

Частота шины PCI,              33/32              33/32              33/32              33/32              66/64             

Мгц/разрядность                                                                                   

Поддержка AGP              Direct AGP              Direct AGP              AGP4x              AGP4x              AGP4x             

South Bridge              82801AA/AB (ICH/ICHO)              82801AA (ICH)              82801AA (ICH)              82801 BA(ICH2)              82801AA(ICH)             

----------------------------------------------------------------------------

SMP (Symmetric Multi-processing) — симметричная мультипроцессорная обработка (два процессора).

FPM — Fast Page Mode.

BEDO — Burst EDO.

EDO — Extended Data Out.

SDRAM — Synchronous Dynamic RAM.

PCI — Peripheral Component Interconnect.

AGP — Accelerated Graphics Port.

PIIX — PCI ISA IDE Xcelerator.

ICH—I/O Controller Hub.

Каждый набор микросхем системной логики Intel разработан как система, состоящая из двух частей (или компонентов) — North Bridge и South Bridge. Зачастую один тот же компонент South Bridge наборов микросхем системной логики может использоваться с различными компонентами North Bridge.

Компоненты South Bridge фирмы Intel

--------------------------------------------------------------------------

Назначение    SIO              PIIX        PIIX3      PIIX4      PIIX4E     ЮНО       ICH        ICH2

микросхемы

Номер мик-     82378IB/ZB   82371FB    82371SB    82371АВ    82371ЕВ    82801АВ    82801АА    82801ВА росхемы

Поддержка     Нет              BMIDE      BMIDE      UDMA-33   UDMA-33   UDMA-33  UDMA-66   UDMA-100

IDE

Поддержка USB              Нет              Нет              1С/2Р              1С/2Р              1С/2Р              1С/2Р              1С/2Р              2С/4Р             

CMOS и часы              Нет              Нет              Нет              Есть              Есть              Есть              Есть                           

Управление питанием              SMM              SMM              SMM              SMM              SMM/ ACPI              SMM/ ACPI              SMM/ ACPI              SMM/ACPI             

----------------------------------------------------------------------------

SIO — System I/O.

PIIX — PCI ISA IDE Xcelerator.

ICH — I/O Controller Hub.

USB — Universal Serial Bus.

IDE — Integrated Drive Electronics (AT Attachment).

BMIDE — Bus Master IDE.

UDMA — Ultra-DMA IDE.

SMM — System Management Mode.

ACPI — Advanced Configuration and Power Interface.

1C/2P — 1 контроллер (controller)/2 порта (ports).

2C/4P — 2 контроллера (controller)/4 порта (ports).

Intel 450KX/GX (Orion Workstation/Server)

Первыми наборами микросхем системной логики, которые поддерживали Pentium Pro, были 450KX и GX; оба имели кодовое название Orion. 450KX был предназначен для рабочих (автономных или подключенных к сети) станций, a 450GX — для файл-серверов. Набор мик­росхем системной логики GX разработан для серверов, поскольку может поддерживать до четырех процессоров Pentium Pro в серверах с симметричной мультипроцессорной обработ­кой, до 8 Гбайт памяти с кодами коррекции ошибок или с контролем четности и две соеди­ненных между собой шины PCI. Версия Orion 450KX предназначена для рабочих станций или автономных компьютеров и поддерживает меньшее количество процессоров (один или два) и меньший объем памяти (1 Гбайт), чем GX.

Компонент North Bridge в 450GX и 450KX состоит из четырех отдельных микросхем — 82454KX/GX PCI Bridge, 82452KX/GX Data Path (DP), контроллера данных 82453KX/GX (DC) и контроллера интерфейса памяти 82451KX/GX Memory Interface Controller (MIC).

Компьютеры с набором 450 очень надежны, так как поддерживают коды с исправлением ошибок при передаче данных по шине из процессора Pentium Pro в память. Надежность была увеличена за счет контроля четности на шине процессора, шине управления и при передаче всех сигналов по шине PCI. Кроме того, здесь реализована возможность исправления оди­ночной ошибки, вследствие чего сокращается время простоя сервера из-за ошибок памяти, вызванных космическими лучами.

До введения следующего набора микросхем системной логики набор 450 использовался исключительно в файл-серверах. После выхода в свет 440FX выпуск микросхем Orion прекратился из-за их сложности и высокой стоимости.

Intel 440FX (Natoma)

Набор микросхем для системных плат P6 (Pentium Pro или Pentium II) 440FX имел кодо­вое название Natoma. Он был разработан фирмой Intel для замены набора 450KX в рабочих станциях. Новый набор имел более низкую стоимость и более высокую эффективность, так как поддерживал память EDO.

Набор микросхем системной логики 440FX включает вдвое меньше компонентов, чем предыдущий. Он поддерживает параллельные операции (в соответствии со стандартом PCI2.1), универсальную последовательную тину (USB), а также коды коррекции ошибок, что повышает надежность системы.

Параллельная обработка запросов в PCI максимизирует эффективность системы: процессор, а также шины PCI и ISA могут работать одновременно. Параллельная обработка запросов на шине PCI увеличивает пропускную способность, поэтому ускоряется обработка двух- и трехмерной графики, видео и звука, а также выполнение приложений. Поддержка в памяти кодов коррекции ошибок повышает надежность системы.

Описываемый набор микросхем системной логики поддерживает:

  память EDO объемом до 1 Гбайт;

  кэширование памяти объемом до 1 Гбайт (кэш-память второго уровня и тэги находятся в процессоре);

  USB;

  Bus Master IDE;

  контроль четности и коды коррекции ошибок.

Компонент North Bridge в 440FX состоит из двух микросхем. Основные составляющие — 82441FX PCI Bridge, контроллер памяти и акселератор шины данных для PCI 82442FX. В этом наборе в качестве моста между шинами PCI и ISA используется микросхема 82371SB (компонент South Bridge PIIX3), которая поддерживает быстродействующие интерфейсы прямого доступа к памяти IDE и USB.

Обратите внимание: это был первый набор микросхем системной логики P6, который поддерживал память EDO; его недостаток состоял в том, что он не поддерживал быстродействующую память SDRAM. Кроме того, микросхема РПХЗ, используемая в этом наборе, не поддерживала жесткие диски Ultra DMA IDE. Набор микросхем 440FX использовался в первых системных платах для Pentium II, кото­рые имели ту же самую архитектуру, что и платы для Pentium Pro. Процессор Pentium II был выпущен несколько раньше набора микросхем системной логики 440LX, который предназначался для него. Поэтому, когда был готов Pentium II, в системных платах использовали более старый набор микросхем 440FX, который не был рассчитан на него. (Intel 440LX был специально оптимизирован, дабы могли использоваться все преимущества архитектуры Pentium II. Поэтому я не рекомендую устанавливать в системные платы 440FX процессоры Pentium II, лучше приобрести платы с набором микросхем 440LX или последующими.)

Intel 440LX

Практически сразу же после своего появления в начале 1998 года набор микросхем 440LX завоевал колоссальную популярность. Это был первый набор микросхем, который действительно полностью использовал все преимущества Pentium II. В отличие от 440FX, набор микросхем системной логики 440LX поддерживает:

  шину AGP;

  память SDRAM на частоте 66 МГц;

  интерфейс Ultra DMA IDE;

  универсальную последовательную тину (USB).

Intel 440EX

Набор микросхем системной логики 440EX — более дешевый вариант набора 440LX. Он был выпущен в апреле 1998 года вместе с дешевым вариантом процессора Intel Pentium II — Celeron. В отличие от 440LX, этот набор микросхем не поддерживает двухпроцессорный режим, коды коррекции ошибок и контроль четности в памяти. Он в основном предназначен для дешевых компьютеров с тиной, работающей на частоте 66 МГц, в которых используется процессор Intel Celeron. Платы с 440EX полностью поддерживают Pentium II, но все же некоторые возможности более мощных наборов микросхем системной логики 440LX и 440B X недоступны.

Основные параметры 440EX:

  разработан для применения в дешевых компьютерах;

  поддерживает процессор Intel Celeron;

  поддерживает AGP;

  не поддерживает коды коррекции ошибок и контроль четности в памяти;

  поддерживает только один процессор.

Хотя набор микросхем системной логики 440EX создан с использованием основной тех­нологии, применяемой Intel в наборе 440LX, тем не менее он обладает меньшими возможно­стями и более низкой надежностью.

440EX состоит из микросхемы 82443EX PCI AGP (контроллер PAC), являющейся компо­нентом North Bridge, и новой микросхемы 82371EB (PIIX4E), представляющей собой компонент South Bridge. Хотя этот набор микросхем довольно дешевый, рекомендую приобретать более быстродействующий, мощный и надежный набор 440BX, поддерживающий коды коррекции ошибок в памяти.

Intel 440BX

Набор микросхем системной логики Intel 440BX был представлен в апреле 1998 года. Это первый набор микросхем, который поддерживал шину процессора (и системную плату) при работе на частоте 100 МГц. Он разработан специально для поддержки более новых процессоров PentiumII/III, работающих на тактовых частотах 350, 400, 450 или 500 МГц. Версия 440BX для портативных компьютеров является также первым набором микросхем системной логики для портативных компьютеров на основе процессора PentiumII/III.

Набор микросхем 440BX отличается от LX тем, что позволяет повысить эффективность, увеличивая частоту системной шины от 66 до 100 МГц. Он может работать на частоте 66 или 100 МГц, поэтому на системную плату с этим набором микросхем можно установить практически любой процессор PentiumII/III, работающий на частотах от 233 до 500 МГц и выше.

Основные особенности набора Intel 440BX:

  поддерживает память SDRAM при частоте 100 МГц (PC 100);

  поддерживает системную шину и память при частоте 100 и 66 МГц;

  поддерживает объем памяти до 1 Гбайт в четырех банках (четыре модуля DIMM);

  поддерживает коды коррекции ошибок в памяти;

  поддерживает ACPI (Advanced Configuration and Power Interface);

  поддерживает Intel Pentium П для портативных компьютеров.

Intel 440BX состоит из одной микросхемы North Bridge, называемой 82443BX Host Bridge/Controller, которая соединена с новой микросхемой 82371EB PCI-ISA/IDE Xcelerator (PIIX4E), представляющей собой компонент South Bridge. Этот компонент поддерживает версию ACPI 1.0.

Intel 440ZX и 440ZX-66

Набор микросхем Intel 440ZX представляет собой более дешевую версию набора 440BX. Он работает на частоте 66 или 100 МГц и предназначен для компьютеров на базе процессо­ров Celeron и младших версий Pentium ТТ/ТТТ По расположению выводов наборы 440ZX и 440BX идентичны, поэтому можно разрабатывать сразу же две модели системных плат.

В настоящее время существует две версии этого набора микросхем— стандартный 440ZX, поддерживающий частоты 66 и 100 МГц, и 440ZX-66, который поддерживает только частоту 66 МГц.

Набор микросхем 440ZX обладает следующими свойствами:

  оптимизирован для системных плат формфактора micro-ATX;

  поддерживает процессоры Celeron и Pentium II/III, работающие на частоте 100 МГц.

Основные отличия набора микросхем 440ZX от 440BX следующие:

  отсутствует поддержка памяти с кодами коррекции ошибок и контролем четности;

  доступны только два банка памяти (два гнезда для модулей DIMM);

  максимально поддерживаемый объем памяти — 256 Мбайт.

Набор 440ZX не вытеснит 440BX. Эти два набора микросхем предназначены для систем­ных плат из различных ценовых и функциональных категорий.

Intel 440GX

Этот набор микросхем предназначен для высокопроизводительных рабочих станций и серверов нижнего уровня. По сути, он аналогичен набору 440BX, но в нем реализована поддержка разъема Slot 2, в который устанавливаются процессоры Pentium II/III Xeon. Кроме того, в этом наборе продолжает использоваться разъем Slot 1. Набор Intel 440GX поддерживает до 2 Гбайт оперативной памяти, что вдвое больше, чем в Intel 440BX. Во всем остальном эти наборы абсолютно одинаковы. Производители могут выбирать один из этих наборов микросхем для создания системных плат, отвечающих требованиям, предъявляемым как к производительности, так и к стоимости.

Набор микросхем Intel 440GX поддерживает:

разъемы Slot 1 и Slot 2; системную шину, работающую на частоте 100 МГц; память SDRAM объемом до 2 Гбайт.

Intel 440NX

Этот набор микросхем разработан для создания мультипроцессорных систем и серверов высокого уровня на базе процессоров Pentium Н/Ш Хеоп. Набор Intel 440NX состоит из четырех компонентов: расширитель моста PCI (PCI Expander Bridge — PXB) 82454NX, контроллер памяти и моста ввода-вывода (Memory and I/O Bridge Controller— MIOC) 82451NX, генератор RAS/CAS (RAS/CAS Generator — RCG) 82452NX и расширитель (Data Path Multi­plexor — MUX) 8245 3NX. Набор микросхем 440NX поддерживает процессоры Pentium Н/Ш Хеоп и частоту системной шины 100 МГц. Два специализированных расширителя моста PCI позволяют подключать устройства с помощью расширенной шины. Каждый такой расширитель реализует две независимые 32-разрядные шины PCI, работающие на частоте 33 МГц, позволяя соединять их в одну 64-разрядную шину, работающую на частоте 33 МГц.

Набор микросхем Intel 440NX поддерживает одну или две карты памяти. На каждой карте устанавливается микросхема RCG и две MUX. В этом наборе используются модули памяти DIMM и максимальный объем памяти может достигать 8 Гбайт.

Набор Intel 440NX поддерживает следующие аппаратные средства:

  разъем Slot 2 и шину 100 МГц;

  до четырех процессоров;

  два специализированных расширителя мостов PCI;

  четыре 32-разрядные или две 64-разрядные шины PCI.

Набор микросхем Intel 440NX не поддерживает шину AGP, поскольку в высокопроиз­водительных серверах быстродействие графической подсистемы не имеет решающего зна­чения.

Intel 810

В представленном в апреле 1999 года наборе микросхем Intel 810 (кодовое название Whit­ney) используются абсолютно новые компоненты, которые существенно отличаются от стан­дартных North Bridge и South Bridge из предыдущих наборов. Этот набор микросхем систем­ной логики предназначен для создания высокопроизводительных системных плат различного уровня. Набор микросхем Intel 810 обладает следующими свойствами:

  разработан на основе технологии набора 440BX;

  поддерживает частоты шины 66, 100и133 Мгц;

  содержит интегрированную графическую систему Intel 3D с интерфейсом Direct AGP для двух- и трехмерной графики;

  эффективно использует системную память для увеличения производительности графи­ческой подсистемы;

  поддерживает дополнительно 4 Мбайт видеопамяти (не во всех моделях);

  поддерживает порт Digital Video Out, совместимый со спецификацией DVI для плос­копанельных мониторов;

  использует программную реализацию MPEG-2 DVD с Hardware Motion Compensation;

  поддерживает архитектуру Accelerated Hub для увеличения производительности ввода-вывода;

  реализует поддержку UDMA-66;

  содержит интегрированный контроллер Audio-Codec 97 (AC97);

  поддерживает режим приостановки с пониженным энергопотреблением;

  имеет встроенный генератор случайных чисел для обеспечения высокого уровня безо­пасности программ шифрования;

  содержит интегрированный контроллер USB;

  не имеет шины ISA.

Набор микросхем Intel 810 состоит из трех основных компонентов:

  82810e Graphics Memory Controller Hub (GMCH) — 421-контактый корпус BGA;

  82801 Integrated Controller Hub (ICH) — 241-контактный корпус BGA;

  82802 Firmware Hub (FWH) — 32-контактный корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Car­rier) или 40-контактный корпус TSOP (Thin Small Outline Package).

По сравнению с конструктивным исполнением предыдущих наборов микросхем систем­ной логики (компоненты North Bridge и South Bridge) конструкция набора Intel 810 подвер­глась значительным изменениям. В предыдущих наборах компонент North Bridge представлял собой контроллер памяти, к которому через шину PCI подключался South Bridge. В новом наборе компонент Graphics Memory Controller Hub (GMCH) подключается к Integrated Controller Hub (ICH) с помощью интерфейса Accelerated Hub, работающего на частоте 66 МГц. Такой прямой способ соединения компонентов стал основой для реализации нового интерфейса UDMA-66, к которому подключаются жесткие диски, оптические накопители и другие IDE-устройства.

Для поддержки двух- и трехмерной графики используется интегрированный порт AGP (микросхема 82810). С помощью этой же микросхемы обеспечивается поддержка DVD, ана­логового и цифрового видеовыходов. Микросхема 82810 (GMCH) поддерживает System Manageability Bus, что позволяет использовать с Intel 810 сетевое оборудование. Управление энергопотреблением осуществляется согласно спецификации ACPI.

Обратите внимание, что микросхема GMCH выпускается в двух вариантах: 82810 и 82810-DC100. Последняя версия DC-100 (Display Cache 100 МГц) использует в качестве спе­циализированного дисплейного кэша до 4 Мбайт видеопамяти SDRAM, работающей на частоте 100 МГц. Обычная версия микросхемы GMCH не поддерживает эту внешнюю кэш­память.

Микросхемы GMCH и 82801 ICH соединяются с помощью Accelerated Hub Architecture (AHA), что позволяет удвоить скорость передачи данных (266 Мбайт/с) по сравнению с со­единением компонентов North Bridge и South Bridge с помощью шины PCI в предыдущих на­борах микросхем. Благодаря новой шине AHA также повышается производительность аудио и графической подсистем. В микросхему ICH интегрирован сдвоенный контроллер IDE, который поддерживает ско­рость передачи данных 33 Мбайт/с (UDMA-33 или Ultra-ATA/33) либо 66 Мбайт/с (UDMA-66 или Ultra-ATA/66). Обратите внимание, что эта микросхема выпускается в двух версиях: 82801AA (ICH), поддерживающая скорость передачи данных 66 Мбайт/с и шесть разъемов PCI, и 82801AB (ICH0), которая поддерживает только скорость передачи данных 33 Мбайт/с и четыре разъема PCI.

В микросхему ICH также интегрирован контроллер Audio-Codec 97, два порта USB и под­держка от четырех до шести разъемов PCI. Контроллер Audio-Codec 97 предназначен для программной реализации аудиофункций и функций модема. При этом основная нагрузка ло­жится на процессор. Уменьшение числа компонентов приводит к общему снижению стоимо­сти системы. Микросхема 82802 (FWH) содержит системную и видео-BIOS. Эта микросхема относится к типу flash и может быть перепрограммирована. Кроме того, в 82802 реализован генератор случайных чисел. Он используется для увеличения стойкости шифрования и создания цифровой подписи. Данная микросхема, как и другие из этого набора, выпускается в двух вариантах: 82802AB и 82802AC. Версия AB содержит 512 Кбайт (4 Мбит) памяти flash-BIOS, а версия AC — 1 Мбайт (8 Мбит).

Графический контроллер интегрирован в набор микросхем Intel 810, и поэтому на сис­темной плате нет разъема шины AGP. Так что с модернизацией графической подсистемы мо­гут возникнуть проблемы, хотя производительность интегрированной графической системы достаточна для выполнения повседневных задач, в том числе и для запуска современных игр. Внутренний интерфейс AGP работает на частоте 100 МГц, в то время как в обычных системных платах — только на частоте 66 МГц.

Интеграция компонентов, впервые реализованная в наборе микросхем системной логики Intel 810, будет доминировать в последующих наборах.

Intel 820 и 820Е

Этот набор микросхем продолжает серию наборов 800 и в нем используется все та же но­вая hub-архитектура. Набор Intel 820 поддерживает процессоры Pentium Ш и Celeron (Slot 1 и Socket 370), технологию памяти RDRAM, частоту системной шины 133 МГц и AGP 4х. Микросхема 82820 Memory Controller Hub (MCH) обеспечивает интерфейсы процессора, памяти и AGP. Она выпускается в двух версиях: поддерживающая один процессор (82820) и два процессора (82820DP). Микросхема 82801 I/O Controller Hub (ICH) используется во всех наборах микросхем серии 800. В микросхеме 82802 Firmware Hub (FWH) реализованы BIOS и генератор случайных чисел (Intel Random Number Generator — RNG).

Соединение между компонентами MCH и ICH осуществляется с помощью шины Intel Hub Architecture, а не PCI, как в предыдущих наборах микросхем с архитектурой North/South Bridge. Такой способ соединения компонентов обеспечивает скорость передачи до 266 Мбайт/с. Набор 820 поддерживает память типа RDRAM (Rambus DRAM), которая как минимум в два раза производительнее стандартной памяти типа PC-100 SDRAM. Набор 820 поддержи­вает следующие типы памяти RDRAM: PC600, PC700 и PC800 (теоретическая полоса про­пускания 1,6 Гбайт/с). В два разъема RIMM можно установить до 1 байт системной памяти.

Интерфейс AGP набора 820 позволяет графическим контроллерам получать доступ к па­мяти со скоростью AGP 4x (около 1 Гбайт/с), что в два раза превышает скорость AGP 2x. На рис. 4.27 показана блок-схема набора микросхем Intel 820.

Набор микросхем Intel 820 обладает следующими возможностями:

  поддерживает частоту шины 100/133 МГц;

  использует hub-архитектуру Intel (266 Мбайт/с);

  поддерживает модули памяти RIMM типа PC800 RDRAM;

  поддерживает AGP 4x;

  использует интерфейсы ATA-100 (820E) или ATA-66;

  имеет генератор случайных чисел (Intel Random Number Generator — RNG);

  поддерживает интерфейс Low Pin Count (LPC);

  содержит контроллер AC97;

  имеет четыре (820E) или два порта USB.

Основной компонент набора микросхем Intel 820 — это 324-контактная микросхема 82820 (один процессор) или 82820DP (два процессора) Memory Controller Hub в корпусе типа Ball Grid Array (BGA). Компонент 82801 I/O Controller Hub представляет собой 241-контактную микросхему в корпусе Ball Grid Array (BGA), а компонент 82802 Firmware Hub — это обычная микросхема Flash ROM BIOS. Иногда при установке на системной плате разъе­мов ISA используется микросхема 82380AB PCI-ISA Bridge.

В обновленной версии набора 820E используется компонент 82801BA I/O Controller Hub (ICH2), который поддерживает спецификацию ATA-100 и сдвоенный котроллер USB, т.е. всего четыре порта USB.

Ошибка набора микросхем 820

Набор 820 поддерживает память типа RDRAM (Rambus DRAM). Однако на рынке пользуется популярностью более дешевая память SDRAM. Поэтому Intel создала микросхему транслятора RDRAM-SDRAM, называемую Memory Translator Hub (MTH). К сожалению, в этой микросхеме был выявлен дефект, так что Intel в середине 2000 года пришлось заменять миллионы системных плат с дефектной микросхемой MTH. Это напоминает последствия об­наружения ошибки в процессоре Pentium в 1994 году.

10 мая 2000 года Intel официально объявила о том, что все системные платы с дефектной микросхемой MTH будут заменены. Ошибка состояла в неожиданном зависании или перезагрузке системы. Обратите внимание, что эта проблема проявляется лишь при использовании памяти SDRAM с набором микросхем Intel 820. При установке модулей памяти RDRAM в та­кую плату ошибка не проявляется. Если вы "подозреваете", что в вашей системной плате установлен дефектный компонент, загрузите утилиту Intel MTH I.D. по адресу: www.intel.com/support/mth.

Intel 840

Этот набор микросхем предназначен для создания системных плат высокопроизводитель­ных и мультипроцессорных систем. Набор 840 имеет ту же архитектуру, что и другие наборы серии 800.

Аналогично другим наборам микросхем серии 800, Intel 840 состоит из трех основных компонентов.

82840 Memory Controller Hub (MCH). Обеспечивает поддержку графики AGP 2X/4X, два канала памяти RDRAM и несколько сегментов шины PCI для реализации высоко­производительного ввода-вывода.

82801 I/O Controller Hub (ICH). Аналог компонента South Bridge в архитектурах дру­гих наборов; напрямую подключается к компоненту MCH через шину Intel Hub Archi­tecture. Компонент ICH поддерживает 32-разрядную шину PCI, контроллеры IDE и сдвоенные порты USB.

82802 Firmware Hub (FWH). Представляет собой микросхему Flash ROM, хранящую системную и видео-BIOS, а также генератор случайных чисел (Intel Random Number Generator — RNG). Этот генератор используется для реализации более стойких систем шифрования, цифровой подписи и безопасных протоколов. Кроме этих основных компонентов, в наборе микросхем Intel 840 используются еще три компонента.

82806 64-разрядный PCI Controller Hub (P64H). Поддерживает 64-разрядные разъемы шины PCI, работающей на частоте 33 или 66 МГц. Этот компонент напрямую под­ключается к MCH через шину Intel Hub Architecture. Это первая реализация 64-разрядной шины PCI на 66 МГц.

82803 RDRAM-based memory repeater hub (MRH-R). Преобразует каждый канал памяти в два канала, что позволяет существенно увеличить емкость устанавливаемой памяти.

82804 SDRAM-based memory repeater hub (MRH-S). Преобразует сигналы RDRAM в сигналы, "понятные" памяти SDRAM. Этот набор микросхем может нормально функционировать с памятью типа SDRAM.

Набор 840 обладает следующими возможностями:

  поддерживает частоту шины 100/133 МГц;

  содержит два канала памяти RDRAM, работающих совместно и обеспечивающих по­лосу пропускания до 3,2 Гбайт/с;

  16-разрядная реализация Intel Hub Architecture (НИ 6) позволяет использовать более производительную шину PCI;

  поддерживает AGP 4x;

  имеет генератор случайных чисел (Intel Random Number Generator — RNG); использует два порта USB.

К необязательным элементам набора 840 относятся сетевой и RAID-интерфейс. Для их реализации необходимо добавить соответствующие микросхемы.

Наборы микросхем системной логики сторонних разработчиков для шестого поколения процессоров(Р6)

Acer Laboratories, Inc. (ALi) Aladdin Pro II

Набор микросхем Aladdin Pro II M1621 предназначен для установки процессоров Pentium Pro и Pentium П и состоит из двух микросхем в корпусе BGA: 456-контактной M1621 (компонент North Bridge) и 328-контактной M1533 или M1543 (компонент South Bridge). Это один из первых наборов микросхем, выпущенных сторонним разработчиком для создания системных плат с разъемом Slot 1 на базе процессоров шестого поколения.

Микросхема M1621 (компонент North Bridge) включает поддержку AGP, контроллеры памяти и ввода-вывода и многое другое. Она может поддерживать несколько процессоров Pentium П с частотой шины 60, 66 и 100 МГц. Этот набор микросхем эквивалентен Intel 440BX. Интегрированный контроллер памяти поддерживает память типа FPM, EDO и SDRAM объемом 1 Гбайт (SDRAM) или 2 Гбайт (EDO), а также коды коррекции ошибок. Описываемый набор микросхем поддерживает AGP 1.0 и шину PCI спецификации 2.1.

Компонент South Bridge (микросхема M1533) реализует следующие функции:

  мост PCI-to-ISA;

  встроенный контроллер клавиатуры и мыши;

  систему управления питанием ACPI;

  два порта USB;

  двухканальный адаптер Ultra-DMA/33 IDE.

Микросхема M1543 поддерживает все описанные свойства M1533, а кроме того, имеет встроенную схему Super I/O, включающую контроллер дисковода, два высокоскоростных по­следовательных порта и один параллельный порт.

VIA Technologies Apollo Pro 133A

Набор микросхем используется для создания системных плат на базе процессоров Pentium III, Celeron и VIA Ciryx Ш (для разъемов Slot 1 и Socket 370). Он создан на базе набо­ра Apollo Pro 133 и поддерживает:

  AGP4x;

  частоту шины 66/100/133 МГц;

  интерфейс памяти PC133 SDRAM;

  интерфейс ATA-66;

  четыре порта USB;

  AC97;

  аппаратный мониторинг;

  систему управления питанием.

Набор VIA Apollo Pro133A состоит из двух микросхем: VT82C694X (North Bridge) и VT82C596B или VT82C686A (South Bridge).

Apollo Pro 133

В этом наборе микросхем впервые реализована поддержка памяти PC133 SDRAM. Он ис­пользуется для создания системных плат на базе процессоров Pentium III, Celeron и VIA Ciryx Ш (для разъемов Slot 1 и Socket 370). Набор Apollo Pro 133 поддерживает:

  AGP2x;

  частоту шины 66/100/133 МГц;

  интерфейс памяти PC133 SDRAM;

  интерфейс ATA-66;

  четыре порта USB;

  AC97;

  аппаратный мониторинг;

  систему управления питанием.

Набор VIA Apollo Pro133 состоит из двух микросхем: VT82C693A (North Bridge) и VT82C596B или VT82C686A (South Bridge).

Apollo PM601

Этот набор микросхем предназначен для рынка Internet-устройств: в нем интегрировано графическое ядро Trident Blade3D и Ethernet-адаптера. Он используется для создания систем­ных плат на базе процессоров Pentium III, Celeron и VIA Ciryx Ш (для разъемов Slot 1 и Socket 370). Набор Apollo PM601 поддерживает:

  AGP2x;

  интегрированное графическое ядро Trident Blade3D;

  частоту шины 66/100/133 МГц;

  интерфейс памяти PC133 SDRAM;

  интерфейс ATA-66;

  интегрированный адаптер Ethernet 10/100 Мбит;

  четыре порта USB;

  AC97;

  аппаратный мониторинг;

  систему управления питанием.

Набор VIA Apollo PM601 состоит из двух микросхем: VT8601 (North Bridge) и VT82C686A (South Bridge).

Apollo Pro

Набор микросхем Apollo Pro предназначен для системных плат с разъемом Slot 1, используе­мых в настольных и портативных компьютерах. Этот набор поддерживает расширенное управле­ние питанием, память PC100 SDRAM и AGP 2x. Набор Apollo Pro аналогичен Intel 440BX.

Описываемый набор состоит из двух компонентов — микросхема VT82C691 (North Bridge) и VT82C596 (South Bridge). В некоторых системных платах вместо микросхемы VT82C691 используется VT82C586B.

Набор Apollo Pro поддерживает все процессоры, устанавливаемые в разъем Slot 1 (Intel Pentium II) и Socket 8 (Intel Pentium Pro), частоты шины 66 и 100 МГц, AGP спецификации 1.0 и PCI спецификации 2.1, память типа FPM, EDO и SDRAM, объем памяти до 1 Гбайт, систе­мы управления питанием ACPI и APM, шину USB и два порта UltraDMA-66 EIDE. Apollo Pro Plus Этот набор микросхем предназначен для использования в системных платах Slot 1/Socket 307 настольных и мобильных систем. Набор Apollo Pro Plus поддерживает:

  AGPlx;

  частоту шины 66/100 МГц;

  интерфейс памяти PC 100 SDRAM (общий объем памяти до 1 Гбайт);

  контроллер UltraDMA-33;

  контроллер USB;

  системы управления питанием ACPI и APM.

Набор Apollo Pro состоит из двух микросхем: VT82C693 (North Bridge) и VT82C596A (South Bridge), используемой для мобильных систем, или VT82C686A (South Bridge) — для настольных.

Silicon integrated Systems (SiS)

SiS630

Этот набор микросхем с интегрированным графическим ядром (двух- и трехмерной гра­фики) предназначен для создания системных плат на базе процессоров Pentium III, Celeron и Cyrix Ш (Slot 1 and Socket 370). Интегрированный 128-разрядный графический интерфейс позволяет использовать как обычные электронно-лучевые мониторы, так и современные плоскопанельные цифровые мониторы. Необязательный компонент SiS301 Video Bridge поддер­живает видеовыход NTSC/PAL TV. В набор микросхем SiS630 также интегрированы интер­фейсы 10/100 Мбит Fast Ethernet и AC97. Этот набор поддерживает интерфейс Low Pin Count (LPC), а сдвоенный контроллер USB позволяет использовать четыре порта USB.

Набор SiS630 обладает следующими возможностями:

  поддерживает процессоры Intel/AMD/Cyrix/IDT Pentium CPU и частоту шины 66/83/90/95/100 МГц;

  имеет интегрированный контроллер кэш-памяти второго уровня объемом 2 Мбайт;

  поддерживает память типа PC 13 3 SDRAM;

  соответствует спецификации PC 9 9;

  совместим со спецификацией PCI 2.2;

  поддерживает Ultra DMA-33/66;

  содержит интегрированный виедоакселератор AGP 2х;

  поддерживает плоскопанельные мониторы;

  содержит встроенный вторичный контроллер монитора;

  поддерживает интерфейс Low Pin Count;

  соответствует требованиям ACPI 1.0;

  имеет пять портов USB;

  содержит интегрированный 10/100 Мбит Ethernet-контроллер.

SiS620/5595

Этот набор микросхем предназначен для использования в недорогих системных платах Slot 1 или Socket 370.

Набор SiS620/5595 обладает следующими возможностями:

  поддерживает частоту шины 66/100 МГц;

  поддерживает память типа PC 100 SDRAM;

  совместим со спецификацией PCI 2.2;

  поддерживает Ultra DMA-33/66;

  имеет интегрированный виедоакселератор;

  поддерживает плоскопанельные мониторы;

SiS600/5595n 5600/5595

Этот набор микросхем впервые анонсирован в июне 1998 года и предназначен для использо­вания в недорогих системных платах с процессором Celeron и частотой шины 66 или 100 МГц. Он предназначен в основном для создания недорогих систем класса "ниже ... долларов".

Наборы микросхем для процессоров Athlon/Duron

Процессоры Athlon и Duron помещаются в разъемы Slot A и Socket A системной платы. Несмотря на то что эти процессоры подобны Pentium Ш и Celeron, для них нужны собствен­ные наборы микросхем. Кроме того, разъемы Slot A и Socket A несовместимы с существую­щими. Эти обстоятельства привели к тому, что процессоры AMD слабо поддерживаются производителями наборов микросхем и системных плат.

Фирма AMD разработала для новых процессоров набор микросхем AMD-751 (кодовое на­звание Irongate), а фирма VIA — набор KX-133.

Для своих новых моделей процессоров Athlon/Duron фирма AMD разработала системные пла­ты Slot A и Socket A на базе набора микросхем AMD-750. Этот набор использует традиционную архитектуру North/South Bridge, соответствующую особенностям процессоров Athlon и Duron. На­бор AMD-750 состоит из компонентов AMD-751 (North Bridge) и AMD-756 (South Bridge). Компонент AMD-751 соединяет процессор с шиной, а также содержит контроллер памя­ти, контроллер шин AGP и PCI. Компонент AMD-756 включает мост PCI-to-ISA, контроллер интерфейса USB и контроллер ATA33/66.

Набор микросхем AMD-750 обладает следующими возможностями:

  поддерживает шину AMD Athlon 200 МГц;

  совместим со спецификацией PCI 2.2;

  поддерживает AGP 2x;

  поддерживает память типа PC100 SDRAM с кодами коррекции ошибок;

  позволяет установить до 768 Мбайт памяти;

  включает систему управления питанием ACPI;

  поддерживает интерфейс ATA-33/66;

  содержит контроллер USB;

  включает интегрированную 256-байтовую микросхему CMOS RAM с часами;

  имеет интегрированный контроллер клавиатуры и мыши.

VIA Apollo KX133

Набор микросхем VIA Apollo KX133 обладает следующими возможностями:

  частота шина процессора 200 МГц;

  AGP4x;

  память типа PC133 SDRAM;

  максимальный объем устанавливаемой памяти 2 Гбайт;

  интерфейс ATA-66;

  четыре порта USB;

  интерфейс AC97;

  аппаратный мониторинг;

  система управления питанием.

Набор VIA Apollo KX133 состоит из двух микросхем: VT8371 (North Bridge) и VT82C686A (South Bridge).

Микросхема Super I/O

Третья основная микросхема в большинстве системных плат называется Super I/O. Эта микросхема обычно реализует функции устройств, которые прежде размещались на отдель­ных платах расширения.

Большинство микросхем Super I/O содержат (как минимум) следующие компоненты: контроллер гибких дисков; двойные контроллеры последовательного порта; контроллер параллельного порта.

Контроллеры гибких дисков в большинстве микросхем Super I/O обслуживают два диско­вода, но некоторые из них могут обслуживать только один. В более старых системах часто требовались отдельные платы для контроллера гибких дисков. Двойной последовательный порт — другое устройство, которое прежде располагалось на одной или нескольких платах. В большинстве лучших микросхем Super I/O предусмотрена буферизация потока данных через последовательный порт. Схема, реализующая буферизацию, называется UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter — универсальный асинхронный трансмиттер-приемник). Для каждого порта предусматривается своя схема UART. В большинстве случаев она подобна быстродействующей автономной схеме UART NS16550A, разработанной фирмой National Semiconductor. Поскольку Super I/O выполняет функции двух этих микросхем, можно сказать, что, по существу, эти порты встроены в системную плату.

Фактически все микросхемы Super I/O также содержат быстродействующий многорежим­ный параллельный порт. Лучшие параллельные порты могут работать в трех режимах: стандартном (двунаправленном), EPP (Enhanced Parallel Port — расширенный параллельный порт) и ECP (Enhanced Capabilities Port — порт с расширенными возможностями). Режим ECP — самый быстрый и наиболее мощный, но если выбрать этот режим, то порт будет использо­вать 8-разрядный канал прямого доступа к памяти шины ISA (обычно канал 3 прямого досту­па в память). Если на этом канале не установлено какое-нибудь другое устройство (например, звуковая плата), то параллельный порт в режиме ECP должен работать отлично. Некоторые более новые принтеры и сканеры, подсоединяемые к компьютеру через параллельный порт, используют режим ECP, разработанный фирмой Hewlett-Packard.

Микросхема Super I/O может содержать также другие компоненты. Например, в настоя­щее время в системной плате Intel VC820 (формфактора ATX) используется в качестве Super I/O микросхема LPC47V102 фирмы SMC (Standard Microsystems Corp.).

В этой микросхеме установлены:

  интерфейс дисковода гибких дисков;

  два быстродействующих последовательных порта;

  один многорежимный (ECP/EPP) параллельный порт;

  контроллер клавиатуры типа 8042 и мыши.

Удивляет здесь только наличие контроллера клавиатуры и мыши; все другие компоненты есть в большинстве микросхем Super I/O.

В последние годы роль Super I/O уменьшилась. Это произошло прежде всего потому, что Intel реализовала функции Super I/O типа ЮЕ непосредственно в компоненте South Bridge набора микросхем системной логики, что позволило подсоединять соответствующие устройства к шине PCI, а не к ISA. Один из недостатков Super I/O — подсоединение к системе с помощью интерфейса шины ISA, что ограничивает ее быстродействие и эффективность возмож­остями этой шины, работающей на частоте 8 МГц. Подключив устройства ЮЕ к шине PCI, можно повысить быстродействие дисководов ЮЕ, поскольку, работая на тактовой частоте шины PCI (33 МГц), они смогут передавать данные с более высокой скоростью.

Intel объединяет все больше функций в основном наборе микросхем системной логики, а периферийные устройства, подключаемые к шине USB, заменяют устройства, подключаемые к стандартному последовательному и параллельному портам, а также к контроллеру гибких дисков. Поэтому, скорее всего, необходимость в микросхеме Super I/O постепенно исчезнет. По крайней мере, в одном из наборов микросхем системной логики независимых производителей микросхемы Super I/O и South Bridge уже объединены в одно целое, благодаря этому появилось дополнительное свободное пространство и уменьшилось количество компонентов на системной плате.

Разъемы системной платы

В современных системных платах существует множество различных разъемов. Ниже приведены назначения выводов описываемых разъемов. Назначение выводов разъема инфракрасного порта -------------------------------------------------------------------- Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 3 +5 В Ключ IrRx 4 5 6 Общий IrTX CONIR (Consumer IR) -------------------------------------------------------------------- Назначение выводов батарейки -------------------------------------------------------- Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 Общий Не используется 3 4 Ключ +6 В ---------------------------------------------------------- Назначение выводов разъемов светодиодного индикатора (LED) и блокировки клавиатуры (Keylock) --------------------------------------------------------------------- Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 3 Питание LED (+5 В) Ключ Общий 4 5 Клавиатура блокирована Общий ----------------------------------------------------------------------- Назначение выводов разъема громкоговорителя ---------------------------------------------------------------- Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 Общий Ключ 3 4 Громкоговоритель на системной плате Внешний громкоговоритель ---------------------------------------------------------------- Назначение выводов разъема питания вентилятора процессора ------------------------------------------------------- Контакт Сигнал 1 2 3 Общий +12 В Тахометр -------------------------------------------------------------- Не устанавливайте перемычку на этот разъем! Это может привести к повреждению системной платы. Обратите внимание, что на некоторых системных платах устанавливается пьезогромкоговоритель. Назначения выводов некоторых других разъемов приведены в табл. 4.15–4.20. Таблица 4.15. Назначение выводов разъема открытия корпуса Контакт Сигнал 1 2 Общий CHS.SEC Таблица сети 4.16. Назначение выводов разъема активизации при доступе из локальной Контакт Сигнал 1 2 3 +5 В Общий W0L Таблица 4.17. Назначение выводов разъема аудиовхода CD-ROM Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 CD-IN (левый канал) Общий 3 4 Общий CD-IN (правый канал) Таблица 4.18. Назначение выводов телефонного разъема Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 Аудиовыход Общий 3 4 Общий Аудиовход Таблица 4.19. Назначение выводов линейного входа Контакт Сигнал Контакт Сигнал 1 2 Вход (левый канал) Общий 3 4 Общий Вход (правый канал) Таблица 4.20. Назначение выводов активизации по входящему звонку Контакт Сигнал 1 2 Общий RINGA Intel, а также некоторые производители системных плат размещают на передней панели системной платы разъемы в одном ряду. Таблица 4.21. Назначение контактов разъема на передней панели системной платы Разъем Контакт Сигнал Speaker Reset Нет Sleep/Power LED Нет Hard Drive LED Нет IrDA Нет Sleep/Resume Power On 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 SPKR_HDR PIEZOJN Ключ Общий SW_RST Общий He подключен/Ключ PWR.LED Ключ Общий Не подключен/Ключ HD_PWR HDActive* Ключ HD_PWR +5 В Не подключен CONIR (Consumer IR) IrTX Общий IrRX Ключ +5 В Не подключен SLEEP_PU (pullup) SLEEP Общий SWON#

Назначение и функционирование шин

Шина — это общий канал связи, используемый в компьютере. Применяется она для организации взаимодействия между двумя и более компонентами системы. В компьютере реализовано несколько типов шин. Шина процессора. Эта высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и компонентом North Bridge набора микросхем.

В системах на базе процессоров Pentium II эта шина работает на частоте 66, 100, 133 или 200 МГц и имеет ширину 64 разряда. Шина AGP. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х) или 266 МГц (AGP 4х) и предназначена для подключения видеоадаптера. Она подключается к компоненту North Bridge или Memory Controller Hub (MCH) набора микросхем системной логики.

Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; используется начиная с систем на базе процессоров 486. В настоящее время есть реализация этой шины с частотой 66 МГц. Находится под управлением контроллера PCI — части компонента North Bridge или Memory Controller Hub (MCH) набора микросхем. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать SCSI-, сетевые и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. К шине PCI подключается компонент South Bridge набора микросхем, который содержит реализации интерфейса IDE и USB.

Шина ISA. Это 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц; впервые стала ис­пользоваться в системах AT в 1984 году (была 8-разрядной и работала на частоте 5 МГц). Имела широкое распространение до настоящего времени, но из спецификации PC99 исключена. Реализуется с помощью компонента South Bridge. Чаще всего к этой шине подключается микросхема Super I/O.

Ниже приведен список существующих шин компьютеров с их краткими характеристиками. Тип шины Разрядность, бит Частота, МГц Скорость передачи данных, Мбайт/с 8-разрядная ISA 8 16-разрядная ISA 16 EISA* 32 VLB* 32 PCI 32 PCI-2x 32 64-разрядная PCI 64 64-разрядная PCI-2x 64 AGP 32 AGP-2x 32 AGP-4x 32 4,77 8,33 8,33 33,33 33,33 66,66 33,33 66,66 66,66 66,66 66,66 2,39 8,33 33,3 133,33 133,33 266,66 266,66 533,33 266,66 533,33 1 066,66 ! В настоящее время эти шины не используются.

Шина процессора

Эта шина соединяет процессор с компонентом набора микросхем North Bridge или Memory Controller Hub. Она работает на частотах 66-200 МГц. Используется для передачи данных между процессором и основной системной тиной или между процессором и внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения.

В системе используется несколько шин. В подобных системах можно выделить три уровня: высокопроизводительная шина процессора, шина PCI и шина ISA. Все компоненты системы подключаются к одной из этих шин.

В большинстве компьютеров с процессором пятого поколения используется внешняя кэш­память, которая работает на частоте системной платы (обычно 66 МГц). По мере повышения производительности процессоров Pentium, кэш-память второго уровня, установленная на системной плате, становилась "узким местом" системы. Поэтому было решено перенести ее ближе к процессору и заставить работать на его частоте. Впервые это было сделано в процессорах Pentium Pro. Обратите внимание, что в Pentium П кэш-память второго уровня работает на поло­винной частоте процессора. Описанный перенос кэш-памяти потребовал внесения конструктивных изменений в гнездо крепления процессора. Так появились гнезда Socket 8 и Slot 1.

Впоследствии появилась новая версия гнезда Socket 7, названная Super 7. Эти гнезда предназначены для установки процессоров в основном фирм AMD и Cyrix. Частота шины этих процессоров — 100 МГц.

Как видите, в этих системах внесены два существенных изменения. Во-первых, кэш-память второго уровня работает на половинной частоте процессора, а скорость шины увеличена до 100 МГц. На этой же частоте работает и память SDRAM. И во-вторых, появился новый разъем AGP, увеличивающий производительность графической подсистемы.

Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с макси­мально высокой скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. Например, в компьютере с процессором Pentium шина состоит из 64 линий данных, 32 линий адреса и соответствующих линий управления. Компьютеры с процессорами Pentium Pro и Pentium П имеют по 36 линий адреса.

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. Так, например, Pentium 266 имеет внутреннюю частоту процессора 266 МГц, в то время как внешняя частота составляет всего 66,6 МГц. Процессор Pentium П 450 имеет внутреннюю частоту 450 МГц, в то время как внешняя частота составляет всего 100 МГц. В процессорах Pentium 133, 166, 200 и 233 шина работает на тактовой частоте 66,6 МГц. В большинстве современных компьютеров соотношение частоты процессора и частоты шины соот­ветствует одному из коэффициентов: 1,5х, 2х, 2,5х, Зх и т.д.

Шина процессора, подключенная к процессору, по каждой линии данных может переда­вать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с процессорами Pentium, Pentium Pro и Pentium II за один такт можно передать 64 бит.

Для определения скорости передачи данных по шине процессора необходимо умножить разрядность шины данных (64 для Pentium, Pentium Pro или Pentium II) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора). Процессоры Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro или Pentium П с базовой тактовой частотой 66 МГц могут переда­вать один бит по каждой линии данных за один период тактовой частоты, поэтому макси­мальная скорость передачи данных составляет 528 Мбайт/с: 66 МГц * 64 бит = 4 224 Мбит/с; 4224 Мбит/с : 8 = 528 Мбайт/с. Эта величина характеризует скорость передачи данных, называемую также полосой про­пускания шины, и является максимальной. Как и все максимальные величины, она не соответствует средней рабочей скорости шины, которая приблизительно на 25% меньше. Средняя скорость обмена снижается вследствие влияния многих факторов, например из-за ограниченной скорости поступления информации с системной шины на шину процессора.

Шина памяти

Шина памяти предназначена для передачи информации между процессором и основной памятью. Эта шина реализована с помощью компонента North Bridge набора микросхем системной логики. В старых системах память, чаще всего типа FPM и EDO, работала на частоте 16 МГц (время доступа 60 не). В современных системах используется память типа SDRAM, которая работает на частоте 66 МГц (15 не) или 100 МГц (10 не).

Обратите внимание, что разрядность шины памяти всегда равна разрядности шины процессора. Разрядность шины определяет размер банка памяти.

Назначение разъемов расширения

Шина ввода-вывода позволяет процессору взаимодействовать с периферийными устройствами. Эта шина и подключенные к ней разъемы расширения предназначены для того, что­бы компьютер мог выполнить все предъявляемые запросы. Шина ввода-вывода позволяет подключать к компьютеру дополнительные устройства для расширения его возможностей. В разъемы расширения устанавливают такие жизненно важные узлы, как контроллеры накопителей на жестких дисках и платы видеоадаптеров; к ним можно подключить и более специализированные устройства, например звуковые платы, сетевые интерфейсные платы, адаптеры SCSI и др.

В большинстве современных компьютеров некоторые устройства ввода-вывода установлены непосредствен­но на системной плате. Это может быть контроллер жесткого диска, порт с интерфейсом SCSI, последова­тельный порт, порт мыши, параллельные порты и сетевой интерфейс. Если эти устройства поддерживаются компонентами South Bridge или Super I/O, то дополнительные разъемы на шине ввода-вывода им уже не нужны. Тем не менее при взаимодействии с процессором эти встроенные котроллеры и порты используют ту же самую шину.

Типы шин ввода-вывода

За время, прошедшее после появления первого PC, особенно за последние годы, было разработано довольно много вариантов шин ввода-вывода. Объясняется это просто: для повышения производительности компьютера нужна быстродействующая шина ввода-вывода. Производительность определяется тремя основными факторами:

  быстродействием процессора;

  качеством программного обеспечения;

  возможностями мультимедиа-компонентов.

Чтобы улучшить каждый из этих параметров, нужна шина ввода-вывода с максимальным быстродействием. Как это ни удивительно, значительное число компьютеров до сих пор выпускается с такой же архитектурой шины, которая применялась в компьютерах фирмы IBM класса PC/AT. Однако сейчас ситуация изменилась, поскольку в новых компьютерах используются принципиально другие шины ввода-вывода; их структура постоянно совершенствуется, а стоимость снижается.

Одной из главных причин, препятствующих появлению новых структур шин ввода-вывода, является их несовместимость со старым стандартом PC, который, подобно крепкому морскому узлу, связывает нас с прошлым. В свое время успех компьютеров класса PC предопределила стандартизация — многие фирмы разработали тысячи плат, соответствующих требованиям этого стандарта. Новая, более быстродействующая шина должна быть совместимой с прежним стандартом, иначе все старые платы придется просто выбросить. Поэтому технология производства шин эволюционирует медленно, без резких скачков.

Шины ввода-вывода различаются архитектурой. Основными на сегодняшний день явля­ются:

  ISA (Industry Standard Architecture);

  MCA (Micro Channel Architecture);

  EISA (Extended Industry Standard Architecture);

  VESA (также называемая VL-Bus или VLB);

  локальная шина PCI;

  AGP;

  PC Card (или PCMCIA);

  FireWire (IEEE-13 94);

  USB (Universal Serial Bus).

Различия между этими шинами в основном связаны с объемом одновременно передаваемых данных (разрядностью) и скоростью передачи (быстродействием). Каждая шина строится на основе специальных микросхем, которые подключаются к шине процессора. Обычно эти же микросхемы используются и для управления тиной памяти.

Локальные шины

Шины ISA, MCA и EISA имеют один общий недостаток — сравнительно низкое быстродействие. Это ограничение существовало еще во времена первых PC, в которых шина ввода-вывода работала с той же скоростью, что и шина процессора. Быстродействие шины процессора возрастало, а характеристики шин ввода-вывода улучшались в основном за счет увеличения их разрядности. Ограничивать быстродействие шин приходилось потому, что большинство произведенных плат адаптеров не могли работать при повышенных скоростях обмена данными.

Некоторым пользователям не дает покоя мысль о том, что компьютер работает медленнее, чем может. Однако быстродействие шины ввода-вывода в большинстве случаев не играет роли. Например, при работе с клавиатурой или мышью высокое быстродействие не требуется, по­скольку в этой ситуации производительность компьютера определяется самим пользователем. Оно действительно необходимо только в подсистемах, где важна высокая скорость обмена дан­ными, например в видеоконтроллерах и контроллерах дисковых накопителей.

Проблема, связанная с быстродействием шины, стала актуальной в связи с распространением графических пользовательских интерфейсов (например, Windows). Ими обрабатываются такие большие массивы данных, что шина ввода-вывода становится самым узким местом системы. В конечном счете процессор с тактовой частотой, например 66 или 450 МГц оказывается совершенно бесполезным, поскольку данные по шине ввода-вывода передаются в несколько раз медленнее (тактовая частота около 8 МГц).

Очевидное решение состоит в том, чтобы часть операций по обмену данными осуществ­лялась не через разъемы шины ввода-вывода, а через дополнительные быстродействующие разъемы. Наилучший подход к решению этой проблемы — расположить дополнительные разъемы ввода-вывода на самой быстродействующей шине, т.е. на шине процессора (это на­поминает подключение внешней кэш-памяти).

Такая конструкция получила название локальной шины (Local Bus), поскольку внешние устройства (платы адаптеров) теперь имеют доступ к шине процессора (ближайшей к нему шине). Конечно, разъемы локальной шины должны отличаться от слотов шины ввода-вывода, чтобы в них нельзя было вставить платы "медленных" адаптеров.

Интересно, что первые 8- и 16-разрядные шины ISA имели архитектуру локальных шин. В этих системах в качестве основной использовалась шина процессора и все устройства работали со скоростью процессора. Когда тактовая частота в системах ISA превысила 8 МГц, основная шина компьютера отделилась от шины процессора, которая уже не могла выполнять эти функции. Появившийся в 1992 году расширенный вариант шины ISA, который назывался VESA Local Bus (или VL-Bus), ознаменовал возврат к архитектуре локальных шин.

В современном настольном компьютере обычно имеются разъемы ISA, PCI и AGP. Однако согласно спецификации PC 99 в компьютерах должны использоваться только две шины — PCI и AGP.

Шина PCI

В начале 1992 года Intel организовала группу разработчиков, перед которой была постав­лена та же задача, что и перед группой VESA, — разработать новую шину, в которой были бы устранены все недостатки шин ISA и EISA. В июне 1992 года появилась шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus — шина взаимосвязи периферийных компонентов), а в апреле 1993 года она была модернизирована (версия 2.0). Последняя версия 2.1 была анонсирована в начале 1995 года. 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 (что отмечалось в предыдущем разделе), они разработали новый комплект микросхем контроллеров для расширения шины.

PCI добавляет к традиционной конфигурации шин еще один уровень. При этом обычная шина ввода-вывода не используется, а создается фактически еще одна высокоскоростная сис­темная шина с разрядностью, равной разрядности данных процессора. Компьютеры с тиной PCI появились в середине 1993 года, и вскоре она стала неотъемлемой частью компьютеров высокого класса.

Тактовая частота шины PCI равна 33 МГц, а разрядность соответствует разрядности дан­ных процессора. Для 32-разрядного процессора пропускная способность составляет 132 Мбайт/с: 33 МГц * 32 бит = 1056 Мбит/с; 1056 Мбит/с : 8 = 132 Мбайт/с.

При использовании 64-разрядного процессора пропускная способность может составить 264 Мбайт/с. Реальное быстродействие, естественно, меньше, но все равно ничего лучшего на сегодняшний день вы не найдете. Высокая пропускная способность объясняется тем, что PCI может работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней со своими запросами. Процессор может, например, работать с данными, находящимися во внешней кэш-памяти, в то время как по шине PCI осуществляется обмен информацией между другими компонентами компьютера (в этом заключается одно из достоинств шины PCI).

Для подключения адаптеров шины PCI используется специальный разъем. Эти разъемы легко распознать, так как они обычно устанавливаются отдельно от разъемов шин ISA, MCA или EISA. Платы PCI могут быть тех же размеров, что и платы для обычной шины ввода-вывода.

Стандарт PCI предлагает три вида плат для компьютеров разных типов и с различным напряжением питания. Платы с напряжением 5 В предназначены для стационарных компьютеров, а с напряжением 3,3 В — для портативных. Предусмотрены также универсальные адаптеры и системные платы, которые могут работать в компьютерах обоих типов.

Если плата PCI 32-разрядная, в ней используются только контакты В1/А1 В62/А62. Контакты В63/А63 В94/А94 используются в 64-разрядных платах.

Назначение контактов разъема шины PCI              (напряжение 5 В)

--------------------------------------------------------------------

Контакт              Название сигнала              Контакт              Название сигнала

-----------------------------------------------------------------------

В1              -12 В              A1              Test Reset             

В2              Test Clock              A2              +12 В             

ВЗ              Общий              A3              Test Mode Select             

В4              Test Data Output              A4              Test Data Input             

В5              +5 В              A5              +5 В             

В6              +5 В              A6              Interrupt A             

В7              Interrupt В              A7              Interrupt С             

В8              Interrupt D              A8              +5 В             

В9              PRSNT1*              A9              Зарезервирован             

В10              Зарезервирован              A10              +5 В             

В11              PRSNT2*              A11              Зарезервирован             

В12              Общий              A12              Общий             

В13              Общий              A13              Общий             

В14              Зарезервирован              A14              Зарезервирован             

В15              Общий              A15              Reset             

В16              Clock              A16              +5 В             

В17              Общий              A17              Общий             

В18              Request              A18              Общий             

В19              +5 В              A19              Зарезервирован             

В20              Адрес, бит 31              A20              Адрес, бит 30             

В21              Адрес, бит 29              A21              +3,3 В             

В22              Общий              A22              Адрес, бит 28             

В23              Адрес, бит 27              A23              Адрес, бит 26             

В24              Адрес, бит 25              A24              Общий             

В25              +3,3 В              A25              Адрес, бит 24             

В26              С/ВЕЗ              A26              Init Device Select             

В27              Адрес, бит 23              A27              +3,3 В             

В28              Общий              A28              Адрес, бит 22             

В29              Адрес, бит 21              A29              Адрес, бит 20             

ВЗО              Адрес, бит 19              A30              Общий             

В31              +3,3 В              A31              Адрес, бит 18             

В32              Адрес, бит 17              A32              Адрес, бит 16             

ВЗЗ              С/ВЕ2              АЗЗ              +3,3 В             

В34              Общий              А34              Cycle Frame             

В35              Initiator Ready              А35              Общий             

В36              +3,3 В              А36              Target Ready             

В37              Device Select              А37              Общий             

В38              Общий              А38              Stop             

В39              Lock              А39              +3,3 В             

В40              Parity Error              А40              Snoop Done             

В41              +3,3 В              А41              Snoop Backoff             

В42              System Error              А42              Общий             

В43              +3,3 В              А43              PAR             

В44              C/BE1              А44              Адрес, бит 15             

В45              Адрес, бит 14              А45              +3,3 В             

В46              Общий              А46              Адрес, бит 13             

В47              Адрес, бит 12              А47              Адрес, бит 11             

В48              Адрес, бит 10              А48              Общий             

В49              Общий              А49              Адрес, бит 9             

В50              Ключ              А50              Ключ             

В51              Ключ              А51              Ключ             

В52              Адрес, бит 8              А52              С/ВЕО             

В53              Адрес, бит 7              А53              +3,3 В             

В54              +3,3 В              А54              Адрес, бит 6             

В55              Адрес, бит 5              А55              Адрес, бит 4             

В56              Адрес, бит 3              А56              Общий             

В57              Общий              А57              Адрес, бит 2             

В58              Адрес, бит 1              А58              Адрес, бит 0             

В59              +5 В              А59              +5 В             

В60              Acknowledge 64-bit              А60              Request 64-bit             

В61              +5 В              А61              +5 В             

В62              Ключ (+5 В)              А62              Ключ (+5 В)             

В63              Зарезервирован              А63              Общий             

В64              Общий              А64              С/ВЕ7             

В65              С/ВЕ6              А65              С/ВЕ5             

В66              С/ВЕ4              А66              +5 В             

В67              Общий              А67              Parity 64-bit             

В68              Адрес, бит 63              А68              Адрес, бит 62             

В69              Адрес, бит 61              А69              Общий             

В70              +5 В              А70              Адрес, бит 60             

В71              Адрес, бит 59              А71              Адрес, бит 58             

В72              Адрес, бит 57              А72              Общий             

В73              Общий              А73              Адрес, бит 56             

В74              Адрес, бит 55              А74              Адрес, бит 54             

В75              Адрес, бит 53              А75              +5 В             

В76              Общий              А76              Адрес, бит 52             

В77              Адрес, бит 51              А77              Адрес, бит 50             

В78              Адрес, бит 49              А78              Общий             

В79              +5 В              А79              Адрес, бит 48             

В80              Адрес, бит 47              А80              Адрес, бит 46             

В81              Адрес, бит 45              А81              Общий             

В82              Общий              А82              Адрес, бит 44             

В83              Адрес, бит 43              А83              Адрес, бит 42             

В84              Адрес, бит 41              А84              +5 В             

В85              Общий              А85              Адрес, бит 40             

В86              Адрес, бит 39              А86              Адрес, бит 38             

В87              Адрес, бит 37              А87              Общий             

В88              +5 В              А88              Адрес, бит 36             

В89              Адрес, бит 35              А89              Адрес, бит 34             

В90              Адрес, бит 33              А90              Общий             

В91              Общий              А91              Адрес, бит 32             

В92              Зарезервирован              А92              Зарезервирован             

В93              Зарезервирован              А93              Общий             

В 94              Общий              А94              Зарезервирован             

----------------------------------------------------------------------

Назначение контактов разъема шины PCI (напряжение 3,3 В)

------------------------------------------------------------------

Контакт              Название сигнала              Контакт              Название сигнала

---------------------------------------------------------------

В1              -12 В              А1              Test Reset             

В2              Test Clock              А2              +12 В             

ВЗ              Общий              A3              Test Mode Select             

В4              Test Data Output              А4              Test Data Input             

В5              +5 В              А5              +5 В             

В6              +5 В              А6              Interrupt A             

В7              Interrupt В              А7              Interrupt С             

В8              Interrupt D              А8              +5 В             

В9              PRSNT1*              А9              Зарезервирован             

В10              Зарезервирован              А10              +3,3 В             

В11              PRSNT2*              А11              Зарезервирован             

В12              Ключ              А12              Ключ             

В13              Ключ              А13              Ключ             

В14              Зарезервирован              А14              Зарезервирован             

В15              Общий              А15              Reset             

В16              Clock              А16              +3,3 В             

В17              Общий              А17              Grant             

В18              Request              А18              Общий             

В19              +3,3 В              А19              Зарезервирован             

В20              Адрес, бит 31              А20              Адрес, бит 30             

В21              Адрес, бит 29              А21              +3,3 В             

В22              Общий              А22              Адрес, бит 28             

В23              Адрес, бит 27              А23              Адрес, бит 26             

В24              Адрес, бит 25              А24              Общий             

В25              +3,3 В              А25              Адрес, бит 24             

В26              С/ВЕЗ              А26              Init Device Select             

В27              Адрес, бит 23              А27              +3,3 В             

В28              Общий              А28              Адрес, бит 22             

В29              Адрес, бит 21              А29              Адрес, бит 20             

ВЗО              Адрес, бит 19              АЗО              Общий             

В31              +3,3 В              А31              Адрес, бит 18             

В32              Адрес, бит 17              А32              Адрес, бит 16             

ВЗЗ              С/ВЕ2              АЗЗ              +3,3 В             

В34              Общий              А34              Cycle Frame             

В35              Initiator Ready              А35              Общий             

В36              +3,3 В              А36              Target Ready             

В37              Device Select              А37              Общий             

В38              Общий              А38              Stop             

В39              Lock              А39              +3,3 В             

В40              Parity Error              А40              Snoop Done             

В41              +3,3 В              А41              Snoop Backoff             

В42              System Error              А42              Общий             

В43              +3,3 В              А43              PAR             

В44              C/BE1              А44              Адрес, бит 15             

В45              Адрес, бит 14              А45              +3,3 В             

В46              Общий              А46              Адрес, бит 13             

В47              Адрес, бит 12              А47              Адрес, бит 11             

В48              Адрес, бит 10              А48              Общий             

В49              Общий              А49              Адрес, бит 9             

В50              Общий              А50              Общий             

В51              Общий              А51              Общий             

В52              Адрес, бит 8              А52              С/ВЕО             

В53              Адрес, бит 7              А53              +3,3 В             

В54              +3,3 В              А54              Адрес, бит 6             

В55              Адрес, бит 5              А55              Адрес, бит 4             

В56              Адрес, бит 3              А56              Общий             

В57              Общий              А57              Адрес, бит 2             

В58              Адрес, бит 1              А58              Адрес, бит 0             

В59              +3,3 В              А59              +3,3 В             

В60              Acknowledge 64-bit              А60              Request 64-bit             

В61              +5 В              А61              +5 В             

В62              Ключ (+5 В)              А62              Ключ (+5 В)             

В63              Зарезервирован              А63              Общий             

В64              Общий              А64              С/ВЕ7             

В65              С/ВЕ6              А65              С/ВЕ5             

В66              С/ВЕ4              А66              +3,3 В             

В67              Общий              А67              Parity 64-bit             

В68              Адрес, бит 63              А68              Адрес, бит 62             

В69              Адрес, бит 61              А69              Общий             

В70              +3,3 В              А70              Адрес, бит 60             

В71              Адрес, бит 59              А71              Адрес, бит 58             

В72              Адрес, бит 57              А72              Общий             

В73              Общий              А73              Адрес, бит 56             

В74              Адрес, бит 55              А74              Адрес, бит 54             

В75              Адрес, бит 53              А75              +3,3 В             

В76              Общий              А76              Адрес, бит 52             

В77              Адрес, бит 51              А77              Адрес, бит 50             

В78              Адрес, бит 49              А78              Общий             

В79              +3,3 В              А79              Адрес, бит 48             

В80              Адрес, бит 47              А80              Адрес, бит 46             

В81              Адрес, бит 45              А81              Общий             

В82              Общий              А82              Адрес, бит 44             

В83              Адрес, бит 43              А83              Адрес, бит 42             

В84              Адрес, бит 41              А84              +3,3 В             

В85              Общий              А85              Адрес, бит 40             

В86              Адрес, бит 39              А86              Адрес, бит 38             

В87              Адрес, бит 37              А87              Общий             

В88              +3,3 В              А88              Адрес, бит 36             

В89              Адрес, бит 35              А89              Адрес, бит 34             

В90              Адрес, бит 33              А90              Общий             

В91              Общий              А91              Адрес, бит 32             

В92              Зарезервирован              А92              Зарезервирован             

В93              Зарезервирован              А93              Общий             

В94              Общий              А94              Зарезервирован

----------------------------------------------------------

Назначение контактов разъема универсальной шины PCI

-----------------------------------------------------------

Контакт              Название сигнала              Контакт              Название сигнала             

-----------------------------------------------------------

В1              -12 В              A1              Test Reset             

В2              Test Clock              A2              +12 В             

ВЗ              Общий              A3              Test Mode Select             

В4              Test Data Output              A4              Test Data Input             

В5              +5 В              A5              +5 В             

В6              +5 В              A6              Interrupt A             

В7              Interrupt В              A7              Interrupt С             

В8              Interrupt D              A8              +5 В             

В9              PRSNT1*              А9              Зарезервирован             

В10              Зарезервирован              А10              +BI/O             

В11              PRSNT2*              А11              Зарезервирован             

В12              Ключ              А12              Ключ             

В13              Ключ              А13              Ключ             

В14              Зарезервирован              А14              Зарезервирован             

В15              Общий              А15              Reset             

В16              Clock              А16              +BI/O             

В17              Общий              А17              Общий             

В18              Request              А18              Общий             

В19              +BI/O              А19              Зарезервирован             

В20              Адрес, бит 31              А20              Адрес, бит 30             

В21              Адрес, бит 29              А21              +3,3 В             

В22              Общий              А22              Адрес, бит 28             

В23              Адрес, бит 27              А23              Адрес, бит 26             

В24              Адрес, бит 25              А24              Общий             

В25              +3,3 В              А25              Адрес, бит 24             

В26              С/ВЕЗ              А26              Init Device Select             

В27              Адрес, бит 23              А27              +3,3 В             

В28              Общий              А28              Адрес, бит 22             

В29              Адрес, бит 21              А29              Адрес, бит 20             

ВЗО              Адрес, бит 19              АЗО              Общий             

В31              +3,3 В              А31              Адрес, бит 18             

В32              Адрес, бит 17              А32              Адрес, бит 16             

ВЗЗ              С/ВЕ2              АЗЗ              +3,3 В             

В34              Общий              А34              Cycle Frame             

В35              Initiator Ready              А35              Общий             

В36              +3,3 В              А36              Target Ready             

В37              Device Select              А37              Общий             

В38              Общий              А38              Stop             

В39              Lock              А39              +3,3 В             

В40              Parity Error              А40              Snoop Done             

В41              +3,3 В              А41              Snoop Backoff             

В42              System Error              А42              Общий             

В43              +3,3 В              А43              PAR             

В44              C/BE1              А44              Адрес, бит 15             

В45              Адрес, бит 14              А45              +3,3 В             

В46              Общий              А46              Адрес, бит 13             

В47              Адрес, бит 12              А47              Адрес, бит 11             

В48              Адрес, бит 10              А48              Общий             

В49              Общий              А49              Адрес, бит 9             

В50              Ключ              А50              Ключ             

В51              Ключ              А51              Ключ             

В52              Адрес, бит 8              А52              С/ВЕО             

В53              Адрес, бит 7              А53              +3,3 В             

В54              +3,3 В              А54              Адрес, бит 6             

В55              Адрес, бит 5              А55              Адрес, бит 4             

В56              Адрес, бит 3              А56              Общий             

В57              Общий              А57              Адрес, бит 2             

В58              Адрес, бит 1              А58              Адрес, бит 0             

В59              +BI/O              А59              +BI/O             

В60              Acknowledge 64-bit              А60              Request 64-bit             

В61              +5 В              А61              +5 В             

В62              Ключ (+5 В)              А62              Ключ (+5 В)             

В63              Зарезервирован              А63              Общий             

В64              Общий              А64              С/ВЕ7             

В65              С/ВЕ6              А65              С/ВЕ5             

В66              С/ВЕ4              А66              +BI/O             

В67              Общий              А67              Parity 64-bit             

В68              Адрес, бит 63              А68              Адрес, бит 62             

В69              Адрес, бит 61              А69              Общий             

В70              +BI/O              А70              Адрес, бит 60             

В71              Адрес, бит 59              А71              Адрес, бит 58             

В72              Адрес, бит 57              А72              Общий             

В73              Общий              А73              Адрес, бит 56             

В74              Адрес, бит 55              А74              Адрес, бит 54             

В75              Адрес, бит 53              А75              +BI/O             

В76              Общий              А76              Адрес, бит 52             

В77              Адрес, бит 51              А77              Адрес, бит 50             

В78              Адрес, бит 49              А78              Общий             

В79              +BI/O              А79              Адрес, бит 48             

В80              Адрес, бит 47              А80              Адрес, бит 46             

В81              Адрес, бит 45              А81              Общий             

В82              Общий              А82              Адрес, бит 44             

В83              Адрес, бит 43              А83              Адрес, бит 42             

В84              Адрес, бит 41              А84              +BI/O             

В85              Общий              А85              Адрес, бит 40             

В86              Адрес, бит 39              А86              Адрес, бит 38             

В87              Адрес, бит 37              А87              Общий             

В88              +BI/O              А88              Адрес, бит 36             

В89              Адрес, бит 35              А89              Адрес, бит 34             

В90              Адрес, бит 33              А90              Общий             

В91              Общий              А91              Адрес, бит 32             

В92              Зарезервирован              А92              Зарезервирован             

В93              Зарезервирован              А93              Общий             

В 94              Общий              А94              Зарезервирован             

----------------------------------------------------------------------

Обратите внимание, что универсальная плата PCI может устанавливаться в разъем, предна­значенный для любой платы с фиксированным напряжением питания. Если напряжение, подаваемое на те или иные контакты, может быть разным, то оно обозначается +В I/O. На эти контакты подается опорное напряжение, определяющее уровни выходных логических сигналов.

Другим важным свойством платы PCI является то, что она удовлетворяет спецификации Plug and Play фирмы Intel. Это означает, что PCI не имеет перемычек и переключателей и может настраиваться с помощью специальной программы настройки. Системы с Plug and Play способны самостоятельно настраивать адаптеры, а в тех компьютерах, в которых отсутствует система Plug and Play, но есть разъемы PCI, настройку адаптеров нужно выполнять вручную с помощью программы Setup BIOS. С конца 1995 года в большинстве компьютеров устанавливается BIOS, удовлетворяющая спецификации Plug and Play, которая обеспечивает автоматическую настройку.

Ускоренный графический порт (AGP)

Для повышения эффективности работы с видео и графикой Intel разработала новую шину — ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port — AGP). 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. В отличие от PCI, которая является настоящей шиной с несколькими разъемами, AGP — высокоэффективное соединение, разработанное специально для видеоадаптера, причем в системе для одного видеоадаптера допускается только один разъем AGP.

Спецификация AGP 1.0 была впервые реализована фирмой Intel в июле 1996 года. В соот­ветствии с этой спецификацией использовалась тактовая частота 66 МГц и режим 1х или 2х с уровнем напряжения 3,3 В. Версия AGP 2.0 была выпущена в мае 1998 года, в ней был добавлен режим 4х, а также понижено рабочее напряжение до 1,5 В. В новой спецификации AGP Pro определен довольно длинный разъем с дополнительными контактами на каждом конце для подвода напряжения питания к платам AGP, которые потребляют больше 25 Вт (максимальная мощность — ПО Вт). Платы AGP Pro могут использоваться для высококачественных графических рабочих станций. Разъемы AGP Pro обратно совместимы, т.е. к ним можно подключать стандартные платы AGP.

AGP — быстродействующее соединение, работающее на основной частоте 66 МГц (фактически — 66,66 МГц), которая вдвое выше, чем у PCI. В основном режиме AGP, называемом 1х, выполняется одиночная передача за каждый цикл. Поскольку ширина шины AGP равна 32 битам (4 байта), при 66 млн тактов в секунду по ней можно передавать данные со скоростью приблизительно 266 млн байт в секунду! В первоначальной спецификации AGP также определен режим 2х, при котором в каждом цикле осуществляются две передачи, что соответствует скорости 533 Мбайт/с. В настоящее время практически все современные системные платы поддерживают этот режим.

В спецификации AGP 2.0 добавлена возможность передачи в режиме 4х, в котором дан­ные передаются четыре раза за цикл, а скорость передачи данных равняется 1 066 Мбайт/с.

Параметры различных режимов работы AGP

--------------------------------------------------------------------

Режим AGP              Базовая частота, МГц              Рабочая частота, МГц              Скорость передачи данных, Мбайт/с

-----------------------------------------------------------------------

~1х              66              6(5              266

2х              66              133              533

4х              66              266              1066

--------------------------------------------------------------------

Поскольку шина AGP независима от PCI, при использовании видеоадаптера AGP можно освободить шину PCI для выполнения традиционных функций ввода-вывода, например для контроллеров IDE/ATA, SCSI или USB, звуковых плат и пр. Помимо повышения эффективности работы видеоадаптера, AGP позволяет получать быстрый доступ непосредственно к системной оперативной памяти. Благодаря этому видео­адаптер AGP может использовать оперативную память, что уменьшает потребность в видео­памяти. Это особенно важно при работе с трехмерными видеоприложениями, интенсивно ис­пользующими большие объемы памяти.

Системные ресурсы

Системными ресурсами называются коммуникационные каналы, адреса и сигналы, используемые узлами компьютера для обмена данными с помощью шин. Обычно под системными ресурсами подразумевают:

  адреса памяти;

  каналы запросов прерываний (IRQ);

  каналы прямого доступа к памяти (DMA);

  адреса портов ввода-вывода.

В приведенном списке системные ресурсы размещены в порядке уменьшения вероятности возникновения из-за них конфликтных ситуаций в компьютере. Наиболее распространенные проблемы связаны с ресурсами памяти, иногда разобраться в них и устранить причины их возникновения довольно сложно. Более подробно эти проблемы рассматриваются в главе 6, "Оперативная память". В данной главе речь идет о других видах перечисленных выше ресур­сов. Так, возникает значительно больше конфликтов, связанных с ресурсами IRQ, чем с ре­сурсами DMA, поскольку прерывания запрашиваются чаще. Практически во всех платах используются каналы IRQ. Каналы DMA применяются реже, поэтому обычно их более чем достаточно. Порты ввода-вывода используются во всех подключенных к шине устройствах, но 64 Кбайт памяти, отведенной под порты, обычно хватает, чтобы избежать конфликтных си­туаций. Общим для всех видов ресурсов является то, что любая установленная в компьютере плата (или устройство) должна использовать уникальный системный ресурс, иначе отдельные компоненты компьютера не смогут разделить ресурсы между собой и произойдет конфликт.

Все эти ресурсы необходимы для различных компонентов компьютера. Платы адаптеров используют ресурсы для взаимодействия со всей системой и для выполнения своих специфических функций. Для каждой платы адаптера нужен свой набор ресурсов. Так, последовательным портам для работы необходимы каналы IRQ и уникальные адреса портов ввода-вывода, для аудиоустройств требуется еще хотя бы один канал DMA. Большинством сетевых плат используется блок памяти емкостью 16 Кбайт, канал IRQ и адрес порта ввода-вывода. По мере установки дополнительных плат в компьютере растет вероятность конфликтов, связанных с использованием ресурсов. Конфликт возникает при установке двух или более плат, каждой из которых требуется линия IRQ или адрес порта ввода-вывода. Для предотвращения конфликтов на большинстве плат устанавливаются перемычки или переключатели, с помощью которых можно изменить адрес порта ввода-вывода, номер IRQ и т.д. А в современных операционных системах Windows9x, удовлетворяющих спецификации Plug and Play, установка правильных параметров осуществляется на этапе инсталляции оборудования. К счастью, найти выход из конфликтных ситуаций можно почти всегда, для этого нужно лишь знать правила игры.

Прерывания

Каналы запросов прерывания (IRQ), или аппаратные прерывания, используются различ­ными устройствами для сообщения системной плате (процессору) о необходимости обработ­ки определенного запроса.

Каналы прерываний представляют собой проводники на системной плате и соответст­вующие контакты в разъемах. После получения IRQ компьютер приступает к выполнению специальной процедуры его обработки, первым шагом которой является сохранение в стеке содержимого регистров процессора. Затем происходит обращение к таблице векторов преры­ваний, в которой содержится список адресов памяти, соответствующих определенным номе­рам (каналам) прерываний. В зависимости от номера полученного прерывания запускается программа, относящаяся к данному каналу.

Указатели в таблице векторов определяют адреса памяти, по которым записаны программы-драйверы для обслуживания платы, пославшей запрос. Например, для сетевой платы вектор пре­рывания содержит адрес сетевых драйверов, предназначенных для работы с ней; для контроллера жесткого диска вектор указывает на программный код BIOS, обслуживающий контроллер.

После выполнения необходимых действий по обслуживанию устройства, пославшего за­прос, процедура обработки прерывания восстанавливает содержимое регистров процессора (извлекая его из стека) и возвращает управление компьютером той программе, которая выполнялась до возникновения прерывания. Благодаря прерываниям компьютер может своевременно реагировать на внешние события. Например, всякий раз, когда с последовательного порта в систему поступает новый байт, вырабатывается IRQ.

Аппаратные прерывания имеют иерархию приоритетов: чем меньше номер прерывания, тем выше приоритет. Прерывания с более высоким приоритетом обладают преимуществом и могут "прерывать прерывания". В результате в компьютере может возникнуть несколько "вложенных" прерываний. При генерации большого количества прерываний стек может переполниться и компьютер зависнет. Если такая ошибка возникает слишком часто при работе в операционной системе DOS, попытайтесь исправить ситуацию, увеличив параметр Stacks (размер стека) в файле Config. sys. В операционных системах Windows 9x и Windows NT такая ошибка встречается довольно редко.

По шине ISA запросы на прерывание передаются в виде перепадов логических уровней, причем для каждого из них предназначена отдельная линия, подведенная ко всем разъемам. Каждому номеру аппаратного прерывания соответствует свой проводник. Системная плата не может определить, в каком разъеме находится пославшая прерывание плата, поэтому возможно возникновение неопределенной ситуации в том случае, если несколько плат исполь­зуют один канал. Чтобы этого не происходило, система настраивается так, что каждое устройство (адаптер) использует свою линию (канал) прерывания. Применение одной линии сразу несколькими разными устройствами в большинстве случаев недопустимо. Совместное использование прерывания допускается только PCI-устройствами. Эта возможность поддер­живается системной BIOS и операционной системой.

Внешние аппаратные прерывания часто называются маскируемыми прерываниями, т.е. их можно отключить ("замаскировать") на время, пока процессор выполняет другие критические операции.

Поскольку в шине ISA совместное использование прерываний обычно не допускается, при установке новых плат может обнаружиться недостаток линий прерываний. Если две платы ис­пользуют одну и ту же линию IRQ, то их нормальную работу нарушит возникший конфликт.

Прерывания шины PCI

Шина PCI поддерживает аппаратные прерывания, которые использует установленное уст­ройство, чтобы привлечь внимание шины. Это прерывания INTA#, INTB#, INTC# и INTD#. Прерывания INTx# чувствительны к уровню, что позволяет распределять их среди нескольких устройств PCI. Если одиночное устройство PCI использует только одно прерывание, то им должно быть INTA# — одно из основных правил спецификации шины PCI. Остальные дополнительные устройства должны использовать прерывания INTB#, INTC# и INTD#.

Установка одинаковых прерываний для шин ISA и PCI обязательно приведет к конфликту. Также будут конфликтовать два устройства ISA с одинаковым прерыванием. Что же делать, если доступных прерываний недостаточно для всех установленных в системе устройств? В большинстве новых систем допускается использование одного прерывания несколькими устройствами PCI. Все системные BIOS, удовлетворяющие спецификации Plug and Play, а также операционные системы, начиная с Windows 95b (OSR 2), поддерживают функцию управления прерываниями. В таких компьютерах всю заботу о прерываниях берет на себя система. Обратите внимание, что оригинальная версия Windows 95, а также Windows 95a эту функцию не поддерживают.

Чаще всего BIOS назначает уникальные прерывания устройствам PCI. А если операционная система поддерживает управление прерываниями, то эту задачу она выполняет самостоятельно. Следует заметить, что, даже если активизирована системная функция управления прерываниями, их начальное распределение берет на себя BIOS. Если свободных прерываний недостаточно, то операционная система распределяет одно прерывание между несколькими устройствами PCI. Если операционная система не обладает функцией управления прерываниями, то она просто деактивизирует устройство до появления свободного прерывания. Чтобы определить, поддерживается ли описанная функция в вашем компьютере, выполните ряд действий.

  Щелкните на кнопке Пуск (Start) и выберите команду Настройка1^Панель управле­ния (Settings^Control Panel).

  Дважды щелкните на пиктограмме Система (System).

  В появившемся окне активизируйте вкладку Устройства (Device Manager).

  Щелкните на знаке "+" возле группы Системные устройства (System Devices).

  Дважды щелкните на компоненте Шина PCI (PCI Bus). В появившемся окне активизируйте вкладку Управление IRQ (IRQ Steering). Вы увидите группу флажков.

Управление прерываниями осуществляется с помощью нескольких таблиц. Windows по­следовательно просматривает следующие таблицы IRQ в поисках необходимых параметров:

  ACPI BIOS;

  спецификации MS;

  PCIBIOS 2.1 в защищенном режиме;

  PCIBIOS 2.1 в реальном режиме.

Для устранения проблем с распределением прерываний попробуйте по одному отключать установленные по умолчанию флажки во вкладке Управление IRQ. В первую очередь ис­пользуйте таблицу IRQ из ACPI BIOS, а если проблема не будет устранена — таблицу IRQ из PCIBIOS 2.1 в защищенном режиме. Обратите внимание, что описанные действия подходят только для Windows 98. В Windows 95 эти параметры несколько отличаются.

Шина PCI позволяет использовать два типа устройств — bus master (инициатор) и slave (назначение). Устройство bus master берет на себя управление шиной и инициирует передачу данных на устройство slave. Согласно спецификации PC 97 все устройства PCI могут выступать как в роли инициирующего, так и в роли получателя. В настоящее время практически все разъемы PCI поддерживают "универсальные" устройства.

Шиной PCI управляет арбитр, который является частью контроллера шины PCI в наборе микросхем системной логики. Именно этот арбитр управляет доступом всех устройств к шине. Перед "захватом" управления тиной устройство Bus Master получает на это разрешение у арбитра. Примерно аналогичные действия происходят в локальной сети: сначала отправляется запрос на выполнение определенных действий, а при получении положительного ответа на него выполняются сами действия.

Конфликты прерываний

Чаще всего конфликты IRQ возникают между последовательными портами СОМ. Как уже отмечалось, прерывание IRQ 3 предназначено для COM2, a IRQ 4 — для СОМ1. Проблемы появляются при установке в компьютере дополнительных последовательных портов, что вполне логично, поскольку их максимальное количество равно четырем. Принятое в свое время распределение линий IRQ между портами СОМ оказалось неудачным. Прерывание IRQ 3 предназначено для портов СОМ с четными номерами, a IRQ 4 — для портов СОМ с нечетными номерами. В результате порты COM2 и COM4 используют одну линию IRQ 3, а порты СОМ1 и COM3 — IRQ 4. Следовательно, использовать одновременно СОМ1 и COM3 невозможно; то же самое относится и к портам COM2 и COM4. Напомним, что, если к одной линии IRQ подключено несколько устройств, ни одно из них не сможет привлечь к себе вни­мание процессора. При работе в DOS это допускалось, поскольку тогда одновременно могла выполняться только одна задача, но в системах Windows и OS/2 это совершенно невозможно.

Для того чтобы в компьютере можно было применять более двух параллельных портов COM, необходима многопортовая плата, которая, помимо прерываний с номерами 3 и 4, позволяет использовать дополнительные прерывания. Если в вашем компьютере какое-либо из перечисленных в таблице устройств отсутствует, например на системной плате нет порта мыши (IRQ 12) или параллельного порта 2 (IRQ 5), то соответствующие им прерывания вы можете использовать как свободные. Так, второй параллельный порт встречается довольно редко и во многих компьютерах IRQ 5 используется в качестве звуковой платы.

Обратите внимание, что проще всего для проверки бесконфликтности прерываний использовать диспетчер устройств в Windows 9x или Windows NT/2000. Дважды щелкнув на пиктограмме Компьютер во вкладке Устройства окна Свойства: Система, вы получите краткий список всех используемых ресурсов системы. Microsoft также включила программу HWDIAG в Windows 95B и более поздние версии; эта программа сообщает об использовании ресурсов системы.

Каналы прямого доступа к памяти

Каналы прямого доступа к памяти (DMA) используются устройствами, осуществляющими высокоскоростной обмен данными. Последовательный и параллельный порты, например, не используют DMA, в отличие от звуковой платы или адаптера SCSI. Один канал DMA может использоваться разными устройствами, но не одновременно. Например, канал DMA 1 может использоваться как сетевым адаптером, так и накопителем на магнитной ленте, но вы не сможете записывать информацию на ленту при работе в сети. Для этого каждому адаптеру необходимо выделить свой канал DMA.

Адреса портов ввода-вывода

Через порты ввода-вывода к компьютеру можно подключать разнообразные устройства для расширения его возможностей. Принтер, подключенный к одному из параллельных портов LPT, позволяет вывести на бумагу результаты работы. Модем, соединенный с одним из последовательных портов СОМ, обеспечивает связь по телефонным линиям с другими компьютерами, находящимися за тысячи километров от вас. Сканер, подключенный к порту LPT или адаптеру SCSI, позволяет ввести в компьютер графические изображения или текст непосредственно с листа бумаги и преобразовать их в необходимый формат для дальнейшей обработки.

В большинстве компьютеров имеется хотя бы два последовательных порта и один парал­лельный. Последовательные порты обозначаются как СОМ1 и COM2, а параллельный — LPT1. В принципе в компьютере можно установить до четырех последовательных (СОМ1-СОМ4) и трех параллельных (LPT1-LPT3) портов. Порты ввода-вывода позволяют установить связь между устройствами и программным обеспечением в компьютере. Они подобны двусторонним радиоканалам, так как обмен информацией в ту и другую сторону происходит по одному и тому же каналу.

В отличие от прерываний IRQ и каналов прямого доступа к памяти, в персональных ком­пьютерах множество портов ввода-вывода. Существует 65 535 портов, пронумерованных от 0000h до FFFFh, и это, пожалуй, самый удивительный артефакт в процессоре Intel. Хотя многие устройства используют до восьми портов, все равно их количество более чем достаточное. Самая большая проблема состоит в том, чтобы двум устройствам случайно не назначить один и тот же порт.

Наиболее современные системы, поддерживающие спецификацию Plug and Play, автома­тически разрешают любые конфликты из-за портов, выбирая альтернативные порты для одного из конфликтующих устройств.

Хотя порты ввода-вывода обозначаются шестнадцатеричными адресами, подобными адресам памяти, они не являются памятью, они — порты. Различие состоит в том, что данные, посланные по адресу памяти 1000h, будут сохранены в модуле памяти SIMM или DIMM. Если вы посылаете данные по адресу 1000h порта ввода-вывода, то они попадают на этот "канал" шины и любое устройство, прослушивающее канал, может принять их. Если никакое устройство не прослушивает этот адрес порта, то данные достигнут конца шины и будут поглощены ее нагрузочными резисторами.

Специальные программы — драйверы — взаимодействуют прежде всего с устройствами, используя различные адреса портов. Драйвер должен знать, какие порты использует устройство, чтобы работать с ним. Обычно это не проблема, поскольку и драйвер и устройство, как правило, поставляются одним и тем же производителем.

Системная плата и набор микросхем системной логики обычно используют адреса портов ввода-вывода от 0h до FFh, а все другие устройства — от 100h до FFFFh. В таблице приведены адреса портов ввода-вывода, обычно используемые системной платой и набором микросхем системной логики.

Адреса портов, используемые устройствами системной платы

и набором микросхем системной логики

---------------------------------------------------------------------------

Адрес (июстнадцатеричный)              Размер              Описание

---------------------------------------------------------------------

000-000F              16 байт              Набор микросхем системной логики - 8237 DMA 1

0020-0021              2 байт              Набор микросхем системной логики — контроллер прерываний 8259 (1)

002E-002F              2 байт              Регистры контроллера конфигурации Super I/O

0040-0043              4 байт             

0048-004В              4 байт             

0060              1 байт             

0061              1 байт             

0064              1 байт             

0070, бит 7              1 бит             

0070, биты 6:0              7 бит             

0071              1 байт             

0078              1 байт             

0079              1 байт             

0080-008F              16 байт             

00А0-00А1              2 байт             

00В2              1 байт             

00B3              1 байт             

00C0-00DE              31 байт             

00F0              1 байт             

---------------------------------------------------------------------------

Набор микросхем системной логики — счетчик/таймер 1

Набор микросхем системной логики — счетчик/таймер 2

Байт контроллера клавиатуры и мыши - Reset IRQ

Набор микросхем системной логики — NMI, динамик

Байт CMD/STAT контроллера клавиатуры и мыши

Набор микросхем системной логики — Enable NMI

МС146818 - часы реального времени, адрес

МС146818 — часы реального времени, данные

Зарезервирован — конфигурирование платы

Зарезервирован - конфигурирование платы

Набор микросхем системной логики — регистры страниц

Набор микросхем системной логики — контроллер прерываний 8259 (2)

Порт управления АРМ

Порт состояния АРМ

Набор микросхем системной логики — 8237 DMA 2

Восстановление при ошибках сопроцессора

Чтобы выяснить, какие адреса порта используются в вашей системной плате, загляните в прилагаемую к ней документацию или же воспользуйтесь диспетчером устройств Windows. Устройства на шине обычно используют адреса, начиная с 100h. В таблице приведены адреса, обычно используемые устройствами на шине и адаптерами.

Адреса портов устройств на шине

---------------------------------------------------------------

Адрес (шестнадцатеричный)   Размер     Описание

----------------------------------------------------------------

0130-0133              4 байт             

0134-0137              4 байт             

0168-016F              8 байт             

0170-0177              8 байт             

01E8-01EF              8 байт             

01F0-01F7              8 байт             

0200-0207              8 байт             

0210-0217              8 байт             

0220-0233              20 байт             

0230-0233              4 байт             

0234-0237              4 байт             

0238-023B              4 байт             

023C-023F              4 байт             

0240-024F              16 байт             

0240-0253              20 байт             

0258-025F              8 байт

Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)

Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)

Четвертый разъем IDE

Вспомогательный разъем IDE

Третий разъем IDE

Первичный контроллер жестких дисков IDE/AT (16 бит)

Адаптер игрового порта или джойстика

IBM XT Expansion Chassis

Creative Labs Sound Blaster 16 Audio (по умолчанию)

Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)

Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)

Мышь MS (альтернативный)

Мышь MS (по умолчанию)

Адаптер SMC Ethernet (по умолчанию)

Звуковая плата Creative Labs Sound Blaster 16 (альтернативный)

Intel Above Board

0260-026F              16 байт             

0260-0273              20 байт             

0270-0273              4 байт             

0278-027F              8 байт             

0280-028F              16 байт             

0280-0293              19 байт             

02A0-02AF              16 байт             

02C0-02CF              16 байт             

02E0-02EF              16 байт             

02E8-02EF              8 байт             

02EC-02EF              4 байт             

02F8-02FF              8 байт             

0300-0301              2 байт             

0300-030F              16 байт             

0320-0323              4 байт             

0320-032F              16 байт             

0330-0331              2 байт             

0330-0333              4 байт             

0334-0337              4 байт             

0340-034F              16 байт             

0360-036F              16 байт             

0366              1 байт             

0367, биты 6:0              7 бит             

0370-0375              6 байт             

0376              1 байт             

0377, бит 7              1 бит             

0377, биты 6:0              7 бит             

0378-037F              8 байт             

0380-038F              16 байт             

0388-038В              4 байт             

03В0-03ВВ              12 байт             

03BC-03BF              4 байт             

03BC-03BF              4 байт             

03C0-03CF              16 байт             

03D0-03DF              16 байт             

03Е6              1 байт             

03Е7, биты 6:0              7 бит             

03E8-03EF              8 байт             

03F0-03F5              6 байт             

03F6              1 байт             

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Звуковая плата Creative Labs Sound Blaster 16 (альтернативный)

Порты ввода-вывода (для чтения) Plug and Play

Параллельный порт 2 (LPT2)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Звуковая плата Creative Labs Sound Blaster 16 (альтернативный)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Последовательный порт 4 (COM4)

Стандартные порты видеоадаптера, 8514 или ATI

Последовательный порт 2 (COM2)

Порт MPU-401 MIDI (вторичный)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Контроллер жесткого диска XT (8 бит)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Порт MPU-401 MIDI (по умолчанию)

Адаптер Adaptec SCSI (по умолчанию)

Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

Четвертый порт IDE (управление)

Четвертый порт IDE (статус)

Вторичный контроллер гибких дисков

Вторичный порт IDE (управление)

Вторичный контроллер гибких дисков (изменение)

Вторичный порт IDE (состояние)

Параллельный порт 1 (LPT1)

Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)

FM-синтезатор

Стандартные порты видеоадаптера, Mono/EGA/VGA

Параллельный порт 1 (LPT1) в некоторых системах

Параллельный порт 3 (LPT3)

Стандартные порты видеоадаптера, EGA/VGA

Стандартные порты видеоадаптера, CGA/EGA/VGA

Третий порт IDE (команды)

Третий порт IDE (статус)

Последовательный порт 3 (COM3)

Первичный контроллер гибких дисков

Первичный порт IDE (команды)

03F7, бит 7              1 бит             

03F7, биты 6:0              7 бит             

03F8-03FF              8 байт             

04D0-04D1              2 байт             

0530-0537              8 байт             

0604-060В              8 байт             

0678-067F              8 байт             

0778-077F              8 байт             

0А20-0А23              4 байт             

0А24-0А27              4 байт             

0CF8-0CFB              4 байт             

0CF9              1 байт             

0CFC-0CFF              4 байт             

FF00-FF07              8 байт             

FF80-FF9F              32 байт             

FFA0-FFA7              8 байт             

FFA8-FFAF              8 байт             

Первичный контроллер гибких дисков (изменение)

Состояние первичного порта IDE

Последовательный порт 1 (СОМ1)

Контроллер уровня прерываний PCI

Звуковая система Windows (по умолчанию)

Звуковая система Windows (альтернативный)

LPT2 в режиме ЕСР

LPT1 в режиме ЕСР

Адаптер IBM Token Ring (по умолчанию)

Адаптер IBM Token Ring (альтернативный)

Регистры конфигурации адресов PCI

Turbo и регистр сброса управления (Reset Control Register)

Регистры данных конфигурации PCI

Регистры Bus Master IDE

Universal Serial Bus (USB)

Регистры первичного Bus Master IDE

Регистры вторичного Bus Master IDE

----------------------------------------------------------------------------

Чтобы точно выяснить, какие адреса используют ваши устройства, настоятельно рекомен­дую обратиться к документации или просмотреть информацию об устройстве в диспетчере устройств Windows.

В действительности все устройства на системных шинах используют адреса портов ввода-вывода. Большинство из них стандартизировано, поэтому, как правило, не возникает каких-либо конфликтов или проблем с адресами портов для этих устройств.

Предотвращение конфликтов, возникающих при использовании ресурсов Ресурсы компьютера ограниченны, а потребность в них поистине беспредельна. Устанав­ливая в компьютер новые платы адаптеров, вы существенно увеличиваете вероятность воз­никновения между ними конфликтов. Если система не удовлетворяет спецификации Plug and Play, то этим приходится заниматься вручную.

Каковы признаки конфликтов, связанных с неправильным использованием ресурсов? Один из них — прекращение работы какого-либо устройства. Но могут быть и другие признаки, например:

  данные передаются с ошибками;

  компьютер часто зависает;

  звуковая плата искажает звук;

  мышь не функционирует;

  на экране неожиданно появляется "мусор";

  принтер печатает бессмыслицу;

  гибкий диск не поддается форматированию;

  Windows 9x при загрузке переключается в режим защиты от сбоев.

Диспетчер устройств в Windows 9x отмечает конфликтующие устройства желтой или красной пиктограммой. Это самый быстрый способ обнаружения конфликтов. Ниже рассматриваются некоторые способы выявления и устранения причин конфликтов.

Диагностируя систему, будьте внимательны. Возможно, проблемы связаны не с неправильным (конфликтным) использованием ресурсов, а с компьютерным вирусом. Большинство из них создается именно для того, чтобы периодически отравлять вам жизнь. Если вы заподозрили, что в компьютере неправильно распределяются ресурсы или "назревает" какой-либо другой конфликт, то на всякий случай запустите какую-нибудь антивирусную программу — это, возможно, избавит вас от многих часов бессмысленной работы.

Предотвращение конфликтов вручную

К сожалению, единственный способ устранить конфликт вручную — открыть компьютер и переставить перемычки и переключатели на платах адаптеров. После каждой перестановки или переключения приходится перезагружать компьютер, на что уходит много времени.

Прежде чем что-либо изменить, запишите параметры исходной конфигурации системы, чтобы в любой момент можно было вернуться к ней. Постарайтесь раздобыть документацию к платам адаптеров. Если руководств нет, то на­значение перемычек и переключателей можно выяснить у фирмы-производителя.

Теперь вы готовы к работе. Прежде чем приступить к ней, ответьте на несколько важных вопросов (это поможет вам сузить область поиска). Когда впервые возник данный конфликт ? Если после установки новой платы адаптера, то, по-видимому, причиной была именно она; если после запуска новой программы, возможно, эта программа использует какое-то устройство, которое по-новому перераспределяет ресурсы компьютера.

Есть ли в компьютере два устройства, которые не работают одновременно? Если, например, не работают мышь и модем, значит, конфликт возник именно из-за них.

Возникала ли аналогичная проблема у других пользователей и как они ее решали? Найдите с помощью Internet пользователей, которые помогут вам справиться с трудностями.

После любого изменения конфигурации компьютера перезагрузите его и проверьте, не исчез ли конфликт. Если вам кажется, что все в порядке, проверьте работу всех программ. Устранение одних проблем часто порождает другие. Убедиться в их полном отсутствии можно только после тщательной проверки всей системы.

При ликвидации конфликтов, связанных с применением ресурсов, удобно использовать таблицу конфигурации, которую следует обновлять после каждого изменения параметров компьютера.

Применение шаблона таблицы конфигурации

Шаблон таблицы конфигурации компьютера очень прост и удобен. Вначале в него следует внести данные о тех ресурсах, которые используются каждым компонентом компьютера. Если вы захотите внести в систему какие-либо изменения или установить новый адаптер, то сможете предотвратить возникновение конфликтов.

Лучше использовать шаблон таблицы, состоящий из трех разделов: "Системные прерывания", "Устройства, не использующие прерываний" и "Каналы DMA". В каждом разделе слева следует перечислить каналы IRQ и DMA, а справа — адреса портов ввода-вывода для установленных компонентов. Таким образом вы сможете получить четкое представление о том, какие ресурсы в вашей системе используются, а какие доступны.

Ниже приведен шаблон таблицы конфигурации, над структурой которого мы работали долгие годы, а теперь используем его практически каждый день. Данный тип конфигурации построен на основе имеющихся ресурсов компьютера, а не на основе его компонентов. Каждая строка таблицы соответствует одному ресурсу, напротив которого представлен список адресов для его использования. В шаблоне указаны все компоненты, использование определенных ресурсов для которых фиксировано и не может быть изменено.

Таблица системных ресурсов

---------------------------------------------------------------------

Модель компьютера и фирма-изготовитель:

Серийный номер:

Дата последнего изменения:

---------------------------------------------------------------------

Системные прерывания (IRQ):    Адреса портов ввода-вывода:

---------------------------------------------------------------------

0  - Системный таймер                   040-04В

1  - Контроллер клавиатуры             060 & 064

2  - Второй контроллер прерываний       0A0-0A1

8  - Часы/СМОЭ-память                   070-071

9  -             

10  -             

11  -             

12  -             

13  - Сопроцессор                          0F0

14  -             

15  -

3   -

4   -

5   -             

б   -             

7   -

-----------------------------------------------------------------------

Устройства, не использующие прерываний:              Адреса портов ввода-вывода:

-----------------------------------------------------------------------

Стандартные порты Mono/EGA/VGA            ЗВО-ЗВВ

Стандартные порты EGA/VGA                 3C0-3CF

Стандартные порты CGA/EGA/VGA             3D0-3DF

-----------------------------------------------------------------------

Каналы DMA:                           

0   -                           

1   -                           

2   -                           

3   -                           

4   - Каскад каналов DMA 0-3                           

5   -                           

б   -                           

7   -                           

------------------------------------------------------------------------

Для создания подобного шаблона выполните описанные ниже действия. Определите ресурсы, использование которых закреплено за конкретными встроенными компонентами компьютера — последовательными и параллельными портами, контроллерами дисковых накопителей и видеоадаптерами.

Укажите ресурсы, которые используются дополнительными компонентами системы, например адаптером SCSI, звуковой, сетевой и другими специальными платами. Определите ресурсы, при использовании которых могут возникать конфликты между различными компонентами компьютера. Постарайтесь сохранить за встроенными устройствами (а также за звуковой платой) предназначенные для них ресурсы. Использование ресурсов другими компонентами можно изменить, но не забудьте сделать соответствующие записи об этом.

Шаблон таблицы конфигурации, конечно, лучше всего составлять до размещения в компьютере новых устройств. Сохраните созданный шаблон. Когда вы решите добавить в ком­пьютер какое-либо устройство, он послужит вам полезным руководством для определения способа конфигурации любого нового устройства. Ниже приведен шаблон, в который были добавлены дополнительные часто используемые устройства компьютера.

Как видно из приведенного шаблона, после установки всех компонентов компьютера свободными остались только два канала IRQ и два канала DMA. Как видите, ограниченное число прерываний представляет проблему в большинстве современных систем. В данном примере в системную плату были встроены следующие устройства:

  первичные и вторичные разъемы IDE;

  контроллер гибких дисков;

  два последовательных порта;

  один параллельный порт.

Не имеет значения, встроены эти устройства непосредственно в системную плату или подключены к ней через дополнительные платы, поскольку потребление ресурсов сохраняется неизменным. Для данных устройств характерно стандартное распределение ресурсов, которое отражается в конфигурации компьютера. Затем устанавливаются дополнительные служебные платы. В данном примере были установлены:

  видеоадаптер SVGA (АИ Mach 64);

  звуковая плата (Creative Sound Blaster 16);

  адаптер SCSI (Adaptec AHA-1542CF);

  сетевая плата (SMC EtherEZ).

Устанавливая эти платы, придерживайтесь такой последовательности. Начните с видеоадаптера, а затем установите звуковую плату. Очень часто возникают проблемы с программным обеспечением, использующим звуковую плату. Поэтому установите ее в первую очередь, чтобы обеспечить стандартное потребление ресурсов.

Затем установите плату SCSI. Используемые ею по умолчанию адреса портов ввода-вывода (330-331) и каналы DMA (DMA 5) конфликтуют с распределением ресурсов для звуковой платы. Поэтому, чтобы предотвратить возникновение конфликтных ситуаций, заданное по умолчанию распределение ресурсов следует изменить.

После этого нужно установить сетевую плату, для которой стандартное распределение ресурсов также оказывается конфликтным. Так, типичным для сетевой платы является IRQ 3, который уже используется портом COM2. Чтобы избежать конфликтов, следует настроить сетевую плату на использование другого доступного IRQ.

Таблица системных ресурсов

----------------------------------------------------------

Модель компьютера и фирма-изготовитель              Intel SE440BX-2

Серийный номер:              100000

Дата последнего изменения:              9 ноября 1999 г.

----------------------------------------------------------

Системные прерывания (IRQ):              Адреса портов ввода-вывода:

----------------------------------------------------------

0 - Системный таймер              040-04В

1 - Контроллер клавиатуры              060 & 064

2 - Второй контроллер прерываний              0A0-0A1

3 - Последовательный порт 2 (модем)              3F8-3FF

4 - Последовательный порт 1 (СОМ1)              2F8-2FF

5 - Звуковая плата Sound Blaster 16              220-233

6 - Контроллер дисковода              3F0-3F5             

7 - Параллельный порт 1 (принтер)              378-37F

8 - Часы/СМОЭ-память              070-071             

9 - Сетевой адаптер SMC EtherEZ              340-35F             

10 -                           

11 - SCSI-aaaioa? Adaptec 1542CF              334-337*             

12 - Порт мыши системной платы              060 & 064             

13 - Сопроцессор              0F0             

14 - Первый канал IDE (диски 1 и 2)              1F0-1F7, 3F6             

15 - Второй канал IDE (CD-ROM/лента)              170-177, 376

---------------------------------------------------------------------

Устройства, не использующие прерываний:   Адреса портов ввода-вывода:

---------------------------------------------------------------------

Стандартные порты Mono/EGA/VGA              ЗВО-ЗВВ             

Стандартные порты EGA/VGA              3C0-3CF             

Стандартные порты CGA/EGA/VGA              3D0-3DF             

Видеоадаптер ATI Mach 64              102, 1CE-1CF, 2EC-2EF             

Порт MIDI Sound Blaster 16              330-331             

Игровой порт Sound Blaster 16              200-207             

FM-neioacaoi? Sound Blaster 16              388-38B             

---------------------------------------------------------------------

Каналы DMA:

---------------------------------------------------------------------

0 -

1 - Sound Blaster 16 (ie?iee DMA)

2 - Контроллер дисковода

3 - Параллельный порт 1 (режим ЕСР)

4 - Каскад каналов DMA 0-3

5 - Sound Blaster 16 (aa?oiee DMA)

6 - SCSI-aaaioa? Adaptec 1542CF*

7 -

---------------------------------------------------------------------

* Нестандартные значения, которые можно изменить для предотвращения конфликтов.

Как видите, чтобы добиться оптимальной бесконфликтной конфигурации в такой перегруженной системе, достаточно изменить настройку трех плат. Использование шаблонов таблиц конфигурации позволит составить четкий план изменения конфигурации компьютера для достижения оптимального результата. Единственная проблема, с которой можно столкнуться при составлении шаблона, — это отсутствие четких указаний об использовании платой ресурсов или документации на плату. Поэтому, чтобы иметь возможность правильно определить конфигурацию компьютера, нужно следить за сохранностью документации на все платы адаптеров и на системную плату.

Не слишком полагайтесь на диагностические программы (например, на Msd. exe), которые теоретически могут определить назначение IRQ и адресов портов ввода-вывода для всех установленных компонентов. Довольно часто такие программы допускают ошибки. Всего одна или две ошибки в распределении ресурсов могут значительно усложнить оптимизацию конфигурации. Если ваш компьютер не поддерживает технологию Plug and Play, значит, для корректного определения его конфигурации вы не сможете воспользоваться ни одной программой тестирования. В системах, не поддерживающих Plug and Play, такие программы могут отобразить только приблизительную конфигурацию с большой вероятностью ошибок.

Лучше всего использовать диспетчер устройств в Windows 9x. Эта программа позволяет не только обнару­жить конфликты, но и разрешить их.

Большинство устанавливаемых в компьютер устройств используют линии IRQ и каналы DMA, поэтому добавление новой платы адаптера может привести к возникновению новых конфликтов. Чтобы этого не случилось, используйте описанный выше шаблон таблицы конфигурации. Отслеживая и регистрируя все изменения, вы избавите себя от многих неприятностей.

Документацию к плате лучше читать до установки платы в компьютер. В ней обычно приводятся данные об используемых платой линиях IRQ и каналах DMA. Там же можно найти сведения о том, какая верхняя память используется для ROM и RAM адаптеров.

Необходимо сказать несколько слов о конфликтах, с которыми вы можете столкнуться при установке наиболее популярных сейчас адаптеров. Хотя список этих устройств далеко не полон, приводимые сведения помогут установить довольно сложные современные устройства, например звуковую плату, плату SCSI и сетевой адаптер.

Звуковые платы

Для большинства звуковых плат требуется несколько каналов связи: хотя бы одна линия IRQ, два канала DMA и несколько портов ввода-вывода. Звуковая плата — это, вероятно, самое большое и сложное устройство из всех подключаемых к компьютеру. В качестве примера рассмотрим плату Sound Blaster 16, производимую фирмой Creative Labs. Ниже показано стандартное распределение ресурсов для платы Sound Blaster 16.

IRQ5

Устройство

Аудио

Устройство

Порт MIDI FM-синтезатор Игровой порт

16-разрядный 8-разрядный

Прерывание Порты ввода-вывода DMA              DMA

DMA 5

DMA1

220h-233h

Прерывание

330h-331h 388h-38Bh 200h-207h

Как видите, звуковая плата потребляет не так уж много ресурсов. Не пожалейте времени и выясните из инструкции потребности этой платы в коммуникационных каналах, а затем сопоставьте их с уже используемыми линиями IRQ и каналами DMA. После этого установите перемычки и переключатели на звуковой плате так, чтобы она использовала для работы свободные каналы.

Сразу же после видеоадаптера установите звуковую плату — настоящего монстра в мире дополнительных компьютерных устройств. Другими словами, предоставьте звуковой плате все необходимые ресурсы и никогда не изменяйте этих стандартных установок. Обнаружив конфликт между звуковой платой и какими-либо другими устройствами, измените конфигурацию этих устройств, а не звуковой платы. Часто проблемы возникают из-за того, что обучающие и игровые программы, которые используют звуковую плату, разработаны непрофессионально и требуют от нее использования несвойственных ей ресурсов. Постарайтесь смириться с этим и позвольте звуковой плате работать в нормальном режиме. Довольно часто возникают конфликты между звуковой платой Sound Blaster 16 и адаптером Adaptec SCSI. Оба устройства конфликтуют при использовании канала DMA 5 и портов ввода-вывода 330-331. В таком случае необходимо изменить конфигурацию потребления ресурсов платы SCSI и предоставить ей другие доступные в системе ресурсы, как это было сделано в рассмотренном выше примере с шаблоном конфигурации.

Платы адаптеров SCSI

Эти платы используют больше системных ресурсов по сравнению почти со всеми другими сложными современными устройствами, за исключением, возможно, звуковой платы. Именно для них зачастую довольно сложно подобрать распределение ресурсов: между такими устройствами и звуковой или сетевой платой часто возникают конфликты из-за ресурсов. Например, для стандартной платы адаптера SCSI требуется линия IRQ, канал DMA, диапазон адресов портов ввода-вывода и 16 Кбайт в неиспользуемой области верхней памяти для ее ROM и, возможно, RAM (область памяти для записи вразброс). К счастью, адаптеры стандарта SCSI легко перенастраиваются, и это не влияет на работу самих устройств.

Прежде чем устанавливать адаптер SCSI, ознакомьтесь с документацией на него и проверьте, свободны ли необходимые плате линии IRQ, каналы DMA, адреса портов ввода-вывода и верхняя память. Если эти системные ресурсы заняты, выясните с помощью шаблона таблицы конфигурации, как их можно освободить. Не забудьте установить перемычки и переключатели на плате в соответствии с документацией и запустить прилагаемую к ней программу настройки.

Сетевые адаптеры

Локальные сети приобретают все большую популярность. Стандартная сетевая плата не требует такого количества ресурсов, как платы других устройств, рассмотренных в этом разделе. Обычно это несколько адресов портов ввода-вывода и один канал прерывания. Многие сетевые адаптеры также требуют дополнительных 16 Кбайт свободной верхней памяти, что­бы создать буфер для хранения передаваемой информации. Как и при работе с другими платами, проследите, чтобы все ресурсы были уникальными для этой платы и не использовались совместно с другими устройствами.

Адаптеры с несколькими портами СОМ

Адаптеры последовательных портов обычно имеют два или больше выделенных портов для подключения внешних устройств. Каждому порту СОМ для работы необходима линия прерывания и уникальный адрес ввода-вывода. С адресами портов ввода-вывода обычно не возникает проблем, поскольку адресация всех четырех последовательных портов четко определена и стандартизирована. Настоящие трудности появляются при определении каналов прерывания. Для устаревших моделей компьютеров характерно совместное использование портами COM3 и COM4 общих прерываний с портами СОМ1 и COM2 соответственно. Это практически исключает возможность использования всех четырех портов при работе в таких операционных системах, как Windows и OS/2. Прежде чем подключать к портам какие-либо устройства, убедитесь, что они используют уникальный адрес ввода-вывода, а главное — уникальный канал прерывания. Поскольку спрос на порты СОМ для подключения различных периферийных устройств в современных компьютерных системах чрезвычайно возрос, а возможности использования этих портов строго ограничены стандартной установкой IRQ, пришлось разработать новую плату адаптера последовательных портов, в которой каждому из четырех портов назначается уникальный канал IRQ. Так, в целом сохраняя конфигурацию портов COM3 и COM4, вы можете назначить IRQ 10 для COM3 и IRQ 12 для COM4 (если в системную плату вашего компьютера не встроен последовательный порт для подключения мыши).

Хотя в большинстве случаев проблемы связаны с использованием разными устройствами одних и тех же линий прерывания, следует отметить один типичный случай, когда конфликт возникает из-за адреса ввода-вывода. Многие современные наборы микросхем видеоадаптера SVGA с высоким разрешением, например производимые S3, Inc. и ATI, используют дополни­тельный адрес порта ввода-вывода (тот же, который используется портом COM4).

Так, видеоадаптер ATI дополнительно использует адреса 2EC-2EF портов ввода-вывода, и возникает проблема, поскольку порт COM4 в стандартной конфигурации использует диапазон адресов 2E8-2EF, который перекрывается диапазоном адресов видеоадаптера. Для нормальной работы видеоадаптера нужно либо переадресовать порт COM4, либо просто не использовать его для подключения периферийных устройств. Если вы решили изменить адрес последовательного порта, то, во-первых, убедитесь, что новый адрес не совпадает с адресами портов ввода-вывода других подключенных устройств, и, во-вторых, не забудьте настроить программы и драйверы операционной системы так, чтобы они использовали нестандартный адрес для порта COM4.

Установив и правильно настроив такую плату с несколькими портами СОМ, вы сможете подключить к ней четыре устройства, которые будут работать одновременно. Например, можно будет использовать мышь, модем, плоттер и последовательный принтер.

Универсальная последовательная шина Universal Serial Bus (USB) Порты USB теперь устанавливаются в большинстве системных плат, и операционная система Windows 98 правильно поддерживает их. Проблема состоит в том, что для USB требуется еще одно прерывание в системе, а зачастую именно прерываний и не хватает! В таком случае можно отключить другие устройства (например, порты COM или LPT). Если в системе используется управление IRQ, то проблем с прерываниями практически не возникает. Если вы не применяете никаких устройств USB, отключите порт с помощью программы установки параметров CMOS на системной плате, чтобы освободить IRQ, который использо­вался этим портом. В будущем, когда на шине USB будут устанавливаться клавиатура, мышь, модемы, принтеры и пр., недостатка в IRQ не будет. Кроме того, разрешению этой проблемы может способствовать и удаление шины ISA.

Некоторые видеоадаптеры поставляются с усовершенствованным программным обеспечением, которое предоставляет дополнительные возможности (например, рабочий стол размером больше экрана), позволяет использовать специальные мониторы, динамически переключать режимы и т.д. К сожалению, зачастую для этого программного обеспечения требуется сконфигурировать плату таким образом, чтобы она использовала прерывание. Советую обходиться без этого ненужного программного обеспечения и конфигурировать плату так, чтобы освободить прерывание для других устройств.

К дополнительным ресурсам можно также отнести декодер MPEG, который работает вместе с обычным графическим адаптером. Этот декодер используется для создания видеофильма, его редактирования или просмотра DVD-фильмов.

Системы Plug and Play

Эти системы произвели настоящий переворот в современной технологии распределения ресурсов. Впервые они появились на рынке в 1995 году, и в большинстве новых систем используются преимущества этой технологии. Раньше каждый раз при добавлении нового устройства пользователи компьютеров должны были пробираться сквозь "дебри" переключателей и перемычек, а результатом чаще всего были конфликты системных ресурсов и неработающие платы. Plug and Play нельзя назвать абсолютно новой технологией, ее возможности были реализованы в таких шинах, как MCA и EISA, но в большинстве существующих компьютеров используются другие шины. Однако многие пользователи еще беспокоятся об адресах ввода-вывода, каналах DMA и установках IRQ. Сейчас спецификация Plug and Play применяется в стандартах ISA, PCI, SCSI, IDE и PCMCIA.

Чтобы реализовать возможности Plug and Play, необходимо следующее:

  аппаратные средства поддержки Plug and Play;

  поддержка Plug and Play в BIOS;

  поддержка режима Plug and Play операционной системой.

Каждый из этих компонентов должен поддерживать стандарт Plug and Play, т.е. удовле­творять определенным требованиям.

Некоторые пользователи полагают, что в компьютере Plug and Play нельзя использовать ста­рые адаптеры шины ISA. Применять их можно, но, разумеется, преимуществ, которые пре­доставляет автоматическая конфигурация, уже не будет.

Платы адаптеров Plug and Play информируют системную BIOS и операционную систему о необходимых им ресурсах. В свою очередь, BIOS и операционная система по возможности предотвращают конфликты и передают платам адаптеров информацию о конкретных выде­ленных ресурсах. После этого плата адаптера автоматически настраивается под эти ресурсы.

Компоненты BIOS

Большинству пользователей придется заменить BIOS или приобрести новые компьютеры с BIOS, поддерживающей стандарт Plug and Play. В совместимую BIOS включено 13 дополнительных системных функций, которые используются операционными системами компьютеров Plug and Play. BIOS, в которой поддерживается технология Plug and Play, разрабатыва­ют такие фирмы, как Compaq, Intel и Phoenix Technologies.

Возможности Plug and Play в BIOS реализуются в процессе выполнения процедуры POST при включении компьютера. BIOS идентифицирует и определяет расположение плат в разъемах, а также настраивает адаптеры Plug and Play. Эти действия выполняются в несколько этапов.

  На системной плате и платах адаптеров отключаются настраиваемые узлы.

  Обнаруживаются все устройства ISA типа Plug and Play.

  Создается исходная таблица распределения ресурсов: портов, линий IRQ, каналов DMA и памяти.

  Подключаются устройства ввода-вывода.

  Осуществляется поиск ROM в устройствах ISA.

  Выполняется конфигурация устройств программами начальной загрузки, которые за­тем участвуют в запуске всей системы.

  Настраиваемым устройствам передается информация о выделенных им ресурсах.

  Запускается начальный загрузчик.

  Управление передается операционной системе.

Операционная система

В компьютер можно установить как новую версию DOS или Windows 9x, так и расширения к имеющейся операционной системе. Большинство пользователей DOS знакомы с расширениями такого типа — уже в течение нескольких лет они используются для поддержки дисководов CD-ROM. Если вы используете Windows NT 4.0, драйверы Plug and Play, возможно, не будут загружены автоматически. В этом случае драйвер может быть найден на компакт-диске Windows NT 4.0 в папке \DRVLIB\PNPISA. Откройте подходящий для вашего набора микросхем системной логики подкаталог и установите файл PNPISA. INF. В Windows 2000 встроены все необходимые средства для поддержки технологии Plug and Play. Операционная система должна сообщить вам о конфликтах, которые не были устранены BIOS. В зависимости от возможностей операционной системы, вы можете настроить параметры адаптеров вручную (с экрана) или выключить компьютер и изменить положение перемычек и переключателей на самих платах. При перезагрузке будет выполнена повторная проверка и выданы сообщения об оставшихся (или новых) конфликтах. После нескольких "заходов" все конфликты, как правило, устраняются.

Учтите, что технология Plug and Play постоянно совершенствуется. Так, в Windows 95 для ее поддержки тре­буется BIOS хотя бы версии 1.0а ISA Plug and Play. Если в вашей системе используется устаревшая BIOS, то установите более новую версию.

Выбор системной платы

Многие пользователи при выборе системных плат руководствуются информацией из жур­нальных обзоров или, что еще хуже, чьими-то соображениями. Чтобы исключить такие случайные факторы, ниже приведен список компонентов и критериев выбора компьютера. В нем учтено несколько важных критериев, отсутствующих в большинстве подобных списков и гарантирующих, что выбранная модель будет действительно совместимой и ее можно модернизировать.

Выбирая плату, внимательно рассмотрите ее со всех сторон. Не забудьте о технической поддержке на профессиональном (а не на пользовательском) уровне. Будет ли обеспечена та­кая поддержка? Есть ли документация и все ли она охватывает?

Перечисленными ниже компонентами и критериями можно руководствоваться при оценке любого PC-совместимого компьютера. Рассматривая конкретный компьютер, не следует рассчитывать, что он будет удовлетворять буквально всем этим требованиям. Но если он не удовлетворяет многим из них, держитесь от него подальше. Несколько первых пунктов наи­более критичны (хотя я считаю, что все они одинаково важны!).

Процессор. Системная плата для Pentium должна, как минимум, поддерживать трехвольтовые процессоры Pentium второго поколения, устанавливаемые в гнездо типа Socket 5 или Socket 7. Системные платы Pentium с гнездом типа Socket 7 (Super 7) также поддерживают процессоры технологии MMX, включая K6 и K6-3 фирмы AMD.

Процессоры Pentium Pro и Pentium II работают на уникальных системных платах, несовместимых с другими системными платами Pentium. Самый дешевый процессор семейства Pentium II — Celeron. Для процессоров Celeron и Pentium ПЛП используются гнезда Slot 1 или Socket 370. Все системные платы для Pentium Pro используют гнездо типа Socket 8. При выборе системной платы обратите внимание на процессоры AMD Athlon/Duron — сравнительно невысокая цена и достаточное быстродействие делают их привлекательными для создания большинства типов систем.

Установочное гнездо процессора. На системной плате Pentium должно быть установ­лено гнездо ZIF (Zero Insertion Force), соответствующее стандарту гнезд типа Socket 7 (321-контактные) фирмы Intel. Системные платы Pentium Pro (P6) должны иметь гнез­до типа Socket 8. Процессоры Pentium ПЛП устанавливаются в гнезда Slot 1 и Slot 2, а процессоры Pentium III/Celeron — в гнездо Socket 370. Процессоры Athlon/Duron устанавливаются в гнезда Slot А и Socket A. Прежде чем приобрести дорогую многопроцессорную плату, убедитесь, что ваша операционная система сможет использовать ее возможности. Например, Windows 9x пока не может реально использовать более одного процессора, a Windows NT/2000, OS/2 и некоторые другие, возможно, будут работать с этими системами значительно быстрее.

Быстродействие системной платы. На системной плате Pentium или Pentium Pro должен быть установлен переключатель тактовой частоты для работы на частоте 66, 100 или 133 МГц, что обеспечивает максимальную производительность и совместимость. Для настройки частоты всех современных процессоров Pentium используется множитель тактовой частоты системной платы. Помните, что процессоры Athlon/Duron работают на частоте 200 МГц.

Кэш-память. На всех системных платах для "классических" процессоров Pentium должно быть установлено 256-512 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Большинство процессоров Pentium Pro имеют встроенную кэш-память второго уровня объемом 256, 512 Кбайт, но они могут содержать дополнительную микросхему кэш-памяти этого уровня на системной плате для достижения более высокой производительности. Процессоры Pentium II/III имеют кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт (Celeron), 512 Кбайт, 1 Мбайт и даже больше в процессорах Xeon. Кэш-память должна быть двунаправленной (т.е. кэшироваться должна как считываемая, так и записываемая ин­формация) и выполненной на достаточно быстродействующих микросхемах, чтобы поддерживать максимальную тактовую частоту системной платы (цикл не более 15 не для частоты 66 МГц и 13 не для 75 МГц). Для плат с Pentium необходима кэш-память Synchronous SRAM (Static RAM), которую называют также Pipelined Burst SRAM.

Модули памяти SIMM/DIMM/RIMM. В системных платах с процессором 486 использовались 72-контактные модули SIMM с одним банком памяти, состоящим из единственного модуля. На системных платах с процессорами Pentium и Pentium Pro должны быть установлены 72-контактные модули SIMM или 168-контактные модули DIMM.

Благодаря 64-разрядной конструкции этих плат 72-контактные модули SIMM должны быть установлены парами, а модули DIMM — по одному на 64-разрядный банк. Системная плата должна содержать минимум четыре разъема памяти (72-контактных, 168-контактных или их комбинацию), а вообще, чем больше, тем лучше. В системах, ис­пользующихся для выполнения критических заданий, следует применять модули с возможностью контроля четности, а системная плата должна полностью обеспечивать контроль четности или поддерживать коды коррекции ошибок. Можно использовать даже еще более быстрые модули RDRAM (Rambus DRAM) с тактовой частотой 800 МГц или выше.

В системах, выполняющих критические задания, необходимы модули памяти, поддер­живающие контроль четности или коды с исправлением ошибок. (Убедитесь, что системная плата полностью поддерживает коды с исправлением ошибок.) Обратите внимание, что наборы микросхем системной логики для плат, в которые обычно устанавливается процессор Celeron (например, Intel 810), не поддерживают кодов коррекции ошибок.

В большинстве системных плат имеется три или четыре разъема для модулей DIMM или RIMM.

Тип шины. Современные системные платы обычно не имеют слотов шины ISA. Вместо этого увеличивается число разъемов локальной шины PCI (пять и более). Убедитесь, что шина PCI удовлетворяет спецификации PCI 2.1. Обратите внимание на расположение разъемов, чтобы удостовериться, что вставленные в них платы расширения не блокируют доступ к разъемам памяти и сами не заблокированы другими компонентами. Во всех современных системных платах должна быть установлена шина AGP.

BIOS. В системных платах должна использоваться стандартная программа BIOS фирм AMI, Award или Phoenix. Для упрощения модернизации BIOS должна быть записана в микросхемах Flash-ROM или EEPROM и поддерживать технологию Plug and Play, Enhanced ЮЕ или Fast ATA, дисководы LS-120 и загрузку с накопителя CD-ROM. В BIOS должны поддерживаться системы управления питанием APM (Advanced Power Management) или ACPI (Advanced Configuration and Power Interface).

Формфактор. Лучше всего использовать один из формфакторов семейства ATX, имеющий значительные преимущества перед Baby-AT и LPX. Кроме этого, для дешевых настольных компьютеров предназначен формфактор NLX, разработанный Intel.

Встроенные интерфейсы. Системная плата должна иметь как можно больше встроен­ных контроллеров и интерфейсов (кроме видеоадаптера). На ней должны быть установлены разъем Enhanced IDE (также называемый Fast ATA) локальной шины (PCI или VL-Bus), два встроенных высокоскоростных последовательных порта (с микро­схемами UART типа 16550A), высокоскоростной параллельный порт (EPP или ECP) и два или более порта USB. Также желателен встроенный разъем для подключения мы­ши типа PS/2, хотя для этого можно использовать любой последовательный порт.

В настоящее время порты USB становятся необходимым элементом настольных ком­пьютеров, поскольку появляется множество новых устройств, поддерживающих этот интерфейс. Встроенный порт SCSI является еще одним преимуществом при условии, что он соответствует стандарту ASPI (Advanced SCSI Programming Interface). На плате может быть установлен встроенный сетевой адаптер. В некоторых ситуациях плюсом можно назвать наличие встроенного видеоадаптера. Оптимальным является видео­адаптер, подключаемый к локальной шине. То же самое можно сказать о встроенных звуковых платах. Обычно они поддерживают основные функции и совместимость с платой Sound Blaster, но зачастую не имеют других характеристик, свойственных подключаемым звуковым платам. Технология Plug and Play. Системная плата должна поддерживать стандарт Plug and Play фирмы Intel. Это обеспечивает автоматическую конфигурацию адаптеров PCI, a также ISA-адаптеров стандарта Plug and Play.

Даже если для данной системной платы не указана совместимость со стандартом Plug and Play, она может быть совместима с ним, поскольку системные платы PCI должны удовлетворять требованиям этого стандарта.

Управление питанием. Системная плата должна полностью поддерживать все возможности процессоров SL Enhanced с APM (Advanced Power Management) и SMM (System Management Mode), которые позволяют переводить различные узлы компьютера на разные уровни готовности и энергопотребления.

Усовершенствованный стандарт для управления питанием называется ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). Компьютеры, удовлетворяющие стандарту EnergyStar, в режиме приостановки потребляют меньше 30 Вт электроэнергии.

Наборы микросхем системной платы. Системные платы для Pentium П/Ш должны использовать высокоэффективный набор микросхем системной логики, поддерживающий модули DIMM SDRAM или RIMM RDRAM (предпочтительно те, в которых применяются коды коррекции ошибок). Кроме этого, обязательна поддержка AGP 4х и интерфейсов ATA-66/100.

Документация. Системные платы должны непременно сопровождаться подробной технической документацией, описывающей все имеющиеся на плате перемычки и переключатели, разводки контактов всех разъемов, параметры микросхем кэш-памяти, модулей SIMM, DIMM, RIMM и прочих заменяемых элементов, а также содержащей другую необходимую информацию. Имеет смысл разыскать документацию к BIOS, установленной в компьютере, а также справочную информацию обо всех имеющихся на системной плате микросхемах. Кроме того, неплохо было бы получить справочную информацию о микросхемах контроллеров и ввода-вывода.

На первый взгляд может показаться, что эти требования слишком строги и большинство имеющихся в продаже системных плат не удовлетворяет им (включая и ту, которая уже установлена в вашем компьютере!). Однако, придерживаясь всех этих критериев, вы сможете выбрать системную плату наивысшего качества, сделанную по последнему слову компьютерной технологии, которую можно будет модернизировать и расширять в течение многих лет. Со­ветую приобретать системные платы таких известных фирм, как Intel, Acer, ABIT, AsusTek, Elitegroup, FIC (First International Computer) и т.п. И хотя они могут стоить несколько дороже других, известная марка придаст вам некоторую уверенность: ведь, чем больше плат продает фирма, тем выше вероятность того, что имевшиеся недостатки уже обнаружены и устранены. Кроме того, техническую поддержку легче получить в крупных фирмах-производителях.

Как уже отмечалось, наличие документации является важным фактором при покупке системной платы. Большинство системных плат конструируется на базе определенного набора микросхем, из которых строятся практически все узлы системной платы. Наборы микросхем выпускают такие фирмы, как Intel, VIA, ALI, SiS и др. Советую заказывать справочную информацию об используемом наборе микросхем непосредственно в фирме-производителе.

Пользователи очень часто задают вопросы, касающиеся программы Setup BIOS. Например, они интересуются, что означает дополнительная настройка микросхем (advanced chipset setup) и что произойдет, если ее изменить. Часто ответ на этот вопрос пытаются найти в документации к BIOS, однако настройка микросхем обычно в ней не описывается. Нужная информация приводится в технических справочниках по конкретному набору микросхем, выпускаемых фирмами-производителями. Эти справочники предназначены для инженеров, разрабатывающих системные платы, и в них содержатся подробные сведения о свойствах микросхем, особенно о тех, которые можно изменять.

Не следует пренебрегать любыми справочниками и по таким важным микросхемам компьютера, как контроллеры накопителей на гибких и жестких дисках, микросхемы ввода-вывода и, конечно, центральный процессор. В справочниках вы найдете обширную информацию об этих узлах.

Имейте в виду, что большинство производителей выпускают конкретные модификации микросхем в течение короткого времени, а затем переходят к производству их модернизированных вариантов. Справочники по микросхемам доступны только тогда, когда производятся сами микросхемы. Если же вы будете раздумывать слишком долго, может оказаться, что достать нужную документацию уже невозможно.

Оптимальное соотношение быстродействия компонентов

Некоторые производители совместимых компьютеров для экономии средств применяют нестандартные компоненты. Самым дорогостоящим элементом системной платы является процессор. В связи с тем, что платы часто поставляются без процессоров, компании-сборщики устанавливают в них микросхемы с меньшим быстродействием. Например, компьютер может быть продан как работающий с тактовой частотой 266 МГц, но на самом деле в нем установлен процессор, рассчитанный на 233 МГц. Даже если компьютер будет работать нормально, то надолго ли это? Когда процессор работает на частоте, превышающей номинальную, он перегревается, что может привести к зависаниям, сбоям и т.д. Поэтому лучше не приобретать компьютеров, тактовая частота которых превышает номинальную частоту ис­пользуемых элементов.

Искушению приобрести такой компьютер легко поддаться, так как "быстрые" микросхемы стоят дороже, a Intel и другие производители маркируют процессоры "с запасом". Я взял несколько процессоров Pentium на 200 МГц и запустил их на 233 МГц. Они довольно неплохо работали. Я вполне мог бы купить компьютер с процессором Pentium 200 и попытаться заставить его работать с тактовой частотой 233 МГц. Если бы я обнаружил, что он зависает или сбоит, то немедленно вернул бы его в исходное состояние. Но, покупая систему, рассчитанную на частоту 200 МГц, я вправе требовать, чтобы все ее детали были рассчитаны именно на 200, а не на 166 МГц. Сейчас многие микросхемы снабжаются теплоотводами, которые, с одной стороны, несколько снижают остроту проблемы, а с другой — весьма удачно прикрывают заводскую маркировку. Если цена слишком хороша, чтобы в нее поверить, выясните, все ли компоненты имеют быстродействие, соответствующее тактовой частоте компьютера.

Чтобы положить конец порочной практике разгона, Intel стала встраивать защиту от него в свои процессоры. Такие процессоры не будут работать на повышенной частоте. (Но они смогут работать на более низких частотах.) Необходимо предупредить, что маркировку микросхем AMD и Cyrix легко стереть. Поскольку большинство микросхем AMD могут хорошо работать и на повышенных частотах, бывали случаи их перемаркировки. Если вы приобретаете процессор AMD K6 или систему с таким процессором, убедитесь, что первоначальная маркировка не была стерта.

Максимальная тактовая частота процессора обычно указывается на его корпусе. Обозна­чение типа микросхемы заканчивается последовательностью цифр -xxx, где xxx — число, обо­значающее максимальную частоту. Например, -333 означает, что процессор рассчитан на 333 МГц.

Будьте осторожны, определяя скорость процессора с помощью тестовых программ! Такие программы могут показать частоту, с которой процессор работает в данный момент, а не ту, на которую он рассчитан. Не смотрите также на индикатор частоты на передней панели корпуса. Эти цифровые индикаторы можно заставить показывать все, что угодно. Их показания не имеют отношения к действительной частоте системы.