6. Функції мікропроцесорного комплекту (чипсета)

Параметри мікропроцесорного комплекту (чипсета) найбільшою мірою визначають властивості й функції материнської плати. У цей час більшість чипсетів материнських плат випускаються на базі двох мікросхем, що одержали назву «північний міст» і «південний міст».

«Північний міст» управляє взаємозв'язком чотирьох устроїв: процесора, оперативної пам'яті, порту A GP і шини PCI. Тому його також називають четырехпортовым контролером.

«Південний міст» називають також функціональним контролером. Він виконує функції контролера твердих і гнучких дисків, функції мосту ISA — PCI, контролера клавіатури, миші, шини USB і т.п.

Шинні інтерфейси материнської плати

Зв'язок між всіма власної й підключати устройствами, що, материнської плати виконують її шини й логічні устрої, розміщені в мікросхемах мікропроцесорного комплекту (чипсета). Від архітектури цих елементів багато в чому залежить продуктивність комп'ютера.

ISA. Історичним досягненням комп'ютерів платформи IBM PC стало впровадження майже двадцять років тому архітектури, що одержала статус промислових стандартів ISA (Industry Standard Architecture). Вона не тільки дозволила зв'язати всі устрої системного блоку між собою, але й забезпечило просте підключення нових устроїв через стандартні рознімання (слоты). Пропускна здатність шини, виконаної по такій архітектурі, становить до 5,5 Мбайт/з, але, незважаючи на низьку пропускну здатність, ця шина продовжує використатися в комп'ютерах для підключення порівняно «повільних» зовнішніх устроїв, наприклад звукових карт і модемів.

EISA. Розширенням стандарту ISA став стандарт EISA (ExtendedISA), що відрізняється збільшеним розніманням і збільшеною продуктивністю (до 32 Мбайт/с). Як і ISA, у цей час даний стандарт уважається застарілим. Після 2000 року випуск материнських плат з розніманнями ISA/EISA і устроїв, що підключають до них, припиняється.

VLB. Назва інтерфейсу переводиться як локальна шина стандарту VESA (VESA Local Bus). Поняття «локальної шини» уперше з'явилося наприкінці 80-х років. Воно зв'язано тим, що при впровадженні процесорів третього й четвертого поколінь (Intel 80386 і Intel 80486) частоти основної шини (у якості основної використалася шина ISA/EISA) стало недостатньо для обміну між процесором і оперативною пам'яттю. Локальна шина, що має підвищену частоту, зв'язала між собою процесор і пам'ять в обхід основної шини. Згодом у цю шину «урізали» інтерфейс для підключення відеоадаптера, що теж вимагає підвищеної пропускної здатності, — так з'явився стандарт VLB, що дозволив підняти тактову частоту локальної шини до 50 МГц і забезпечив пікову пропускну здатність до 130 Мбайт/с.

Основным недоліком інтерфейсу VLB стало те, що гранична частота локальної шини й, відповідно, її пропускна здатність залежать від числа устроїв, підключених до шини. Так, наприклад, при частоті 50 Мгц до шини може бути підключений тільки один устрій (відеокарта). Для порівняння скажемо, що при частоті 40 Мгц можливе підключення двох, а при частоті 33 Мгц - трьох устроїв.

PCI. Інтерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect — стандарт підключення зовнішніх компонентів) був уведений у персональних комп'ютерах, виконаних на базі процесорів Intel Pentium. По своїй суті це теж інтерфейс локальної шини, що зв'язує процесор з оперативною пам'яттю, у яку врізані рознімання для підключення зовнішніх устроїв. Для зв'язку з основною шиною комп'ютера (ISA/ EISA) використаються спеціальні интерфейсные перетворювачі — мости PCI (PCI Bridge). У сучасних комп'ютерах функції мосту PCI виконують мікросхеми мікропроцесорного комплекту (чипсета).

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

Важливим нововведенням, реалізованим цим стандартом, стала підтримка так називаного режиму plug-and-play, що згодом оформився в промисловий стандарт на самоустановлювальні устрої. Його суть полягає в тому, що після фізичного підключення зовнішнього устрою до рознімання шини PCI відбувається обмін даними між устроєм і материнською платою, у результаті якого устрій автоматично одержує номер використовуваного переривання, адреса порту підключення й номер каналу прямого доступу до пам'яті.

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

FSB. Шина PCI, що з'явилася в комп'ютерах на базі процесорів Intel Pentium як локальна шина, призначена для зв'язку процесора з оперативною пам'яттю, недовго залишалася в цій якості. Сьогодні вона використається тільки як шина для підключення зовнішніх устроїв, а для зв'язку процесора й пам'яті, починаючи із процесора Intel Pentium Pro використається спеціальна шина, що одержала назву Front Side Bus (FSB). Ця шина працює на дуже високій частоті 100-125 Мгц. У цей час впроваджуються материнські плати із частотою шини FSB 133 МГц і ведуться розробки плат із частотою до 200 Мгц. Частота шини FSB є одним з основних споживчих параметрів — саме він і вказується в специфікації материнської плати. Пропускна здатність шини FSB при частоті 100 МГц становить порядку 800 Мбайт/с.

AGP. Відеоадаптер — устрій, що вимагає особливо високої швидкості передачі даних. Як при впровадженні локальної шини VLB, так і при впровадженні локальної шини PCI відеоадаптер завжди був першим устроєм, «врізають» у нову шину. Сьогодні параметри шини PCI уже не відповідають вимогам відеоадаптерів, тому для них розроблена окрема шина, що одержала назву AGP (Advanced Graphic Port — удосконалений графічний порт). Частота цієї шини відповідає частоті шини PCI (33 МГц або 66 МГц), але вона має багато більше високу пропускну здатність — до 1066 Мбайт/з (у режимі чотириразового множення).

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

USB (Universal Serial Bus -універсальна послідовна магістраль). Це одне з останніх нововведень в архитектурах материнських плат. Цей стандарт визначає спосіб взаємодії комп'ютера з периферійним устаткуванням. Він дозволяє підключати до 256 різних устроїв, що мають послідовний інтерфейс. Устрої можуть включатися ланцюжками (кожний наступний устрій підключається до попереднього). Продуктивність шини USB відносно невелика й становить до 1,5 Мбит/з, але для таких устроїв, як клавіатура, миша, модем, джойстик і т.п., цього досить. Зручність шини полягає в тому, що вона практично виключає конфлікти між різним устаткуванням, дозволяє підключати й відключати устрою в «гарячому режимі» (не виключаючи комп'ютер) і дозволяє поєднувати кілька комп'ютерів у найпростішу локальну мережу без застосування спеціального устаткування й програмного забезпечення.

Контрольні питання.