Слоты расширения

Само название «слоты расширения» уже несет в себе определенный смысл – назначение этих устройств состоит в расширении возможностей компьютера.

Слот ISA – Industry Standart Architecture. Появился на самых первых персональных компьютерах и представлял собой 16-разрядную шину, работающую на частоте 8 МГц. В настоящее время устройства этого стандарта безнадежно устарели и практически нигде не применяются.

Слот PCI – Peripheral Component Interconnect. В 1992 году была выпущена первая спецификация PCI 1.0 (рис. 3.13).

Рис. 3.13. PCI слот

Шина, в отличие от ISA, была 32-разрядной, а тактовая частота равнялась 33 МГц. Таким образом, пропускная способность шины составляла 33 МГц х 32 бит = 1056 Мбит/с. За годы своего существования шина несколько раз модернизировалась. Последняя на данный момент версия шины PCI называется PCI 2.3.

Стандарт PCI предполагает три вида плат расширения для компьютеров разных типов и с различным напряжением питания. Платы расширения стандарта PCI с напряжением 5 В предназначены для стационарных компьютеров, а с напряжением 3, 3 В – для портативных. Существуют адаптеры, позволяющие платам работать в компьютерах обоих типов. Также есть варианты слотов PCI, отличающиеся разрядностью и тактовой частотой (66 МГц для спецификации PCI 2.1). На практике чаще всего встречается вариант, предназначенный для подключения периферийного оборудования с напряжением 5 В и тактовой частотой 33 МГц. Иногда встречаются материнские платы с тактовой частотой 66 МГц, но если установить в такой PCI слот обычную плату расширения, она работает нормально, поскольку, начиная с 1996 года, в большинстве компьютеров устанавливается BIOS, удовлетворяющая спецификации Plug and Play, которая обеспечивает автоматическую настройку системы. Наиболее часто в последнее время системные платы выпускаются с тремя-пятью слотами PCI.

Слот AGP – Accelerated Graphics Port. Разработан фирмой Intel для повышения эффективности работы с графикой и видеоприложениями. Это 32-разрядная шина с тактовой частотой 66 МГц. Первые материнские платы с этим слотом спецификации 1.0 были выпущены в середине 1996 года. Слот разрабатывался как универсальный, но по ряду причин использовался только для подключения видеокарты. Следует отметить, что, в отличие от слотов PCI в системе может быть только один AGP слот. Существует слот спецификации AGP Pro, который несколько длиннее обычного и предназначен для подключения более высококачественных игровых видеокарт. В такой слот можно установить и обычную видеокарту. Чтобы исключить ошибки при установке обычной видеокарты в слот AGP Pro, иногда заднюю часть разъема закрывают крышкой. При установке платы стандарта AGP Pro заглушку надо снять.

Существуют несколько спецификаций AGP – 1х, 2х, 4х, 8х. Такая классификация выполняется по скорости передачи данных. В основном режиме 1х выполняется одиночная передача за один цикл. При этом скорость передачи составляет 32 бит х 66 МГц = 266 Мбайт/с. В режиме 2х за один цикл осуществляются две передачи, т.е. скорость возрастает до 533 Мбайт/с. Спецификация AGP 2.0 поддерживает режим 4х, т.е. передача данных происходит четыре раза за один цикл и составляет 1066 Мбайт/с. Ну и соответственно режим 8х поддерживает скорость передачи 2133 Мбайт/с. Следует отметить, что в слот AGP 4х можно устанавливать платы модификаций 2х и 1х. В слот AGP 8x можно устанавливать только платы 4х и 8х, поскольку в спецификации AGP 2.0 было понижено питание с 3, 3 В до 1, 5 В.

На этот факт надо обратить особое внимание – установка видеокарты в несоответствующий разъем приведет к выходу карты из строя. Визуально надо обращать внимание на то, что слоты AGP 4х и 8х имеют сзади пластмассовую защелку, фиксирующую видеокарту в гнезде и не дающую ей самопроизвольно выпасть.

Слот PCI-Express. С 2001 по 2002 год под руководством Intel начались разработки новой быстродействующей шины ввода/вывода третьего поколения. А с 2004 года началось быстрое внедрение спецификации слота, получившего название PCI-Express.

Шина PCI-Express представляет собой быструю последовательную шину, архитектура которой совместима с существующими программными драйверами и средствами управления последовательной шиной PCI. При использовании шины PCI-Express данные передаются в полудуплексном режиме, т.е. одновременно выполняется прием и передача данных по двум парам проводов. Эти пары имеют название трасса, или полоса. Скорость передачи у каждой полосы 250 Мбайт/с. Причем каждая шина может включать в себя 1, 2, А, 8, 16, и 32 полос. К примеру 8-полосная шина позволяет передавать в каждом направлении 8 бит данных и получить скорость 2000 Мбит/с.

Аппаратная реализация слотов PCI Express чем-то напоминает матрешку. Имеются четыре разновидности контактных наборов на 1, 4, 8 и 16 линий соответственно. Периферийные карты с меньшим количеством контактов можно устанавливать в слоты с большим количеством контактов, при этом будет задействовано именно столько линий, сколько требуется для работы карты. Различные типы слотов PCI-Express представлены на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Слоты PCI-Express (х16 вверху и внизу и x1 в центре)

В настоящее время существуют следующие спецификации шины PCI-Express:

• слот PCI-Express х1. Базовый разъем. Предназначен для установки периферийных устройств;

• слот PCI-Express х4. Предназначен для установки периферийных устройств с повышенной скоростью;

• слот PCI-Express х8. Предназначен для установки периферийных устройств, у которых высокие требования к скорости. К ним можно отнести видеокарты и RAID-контроллеры;

• слот PCI-Express х16. Предназначен для установки видеокарты. В последнее время на материнскую плату начали устанавливать 2 слота PCI-Express х1б; что позволяет использовать две видеокарты в синхронном режиме.

Таким образом, слот PCI-Express отличается от слота AGP расширенной полосой пропускания и прямой двунаправленной передачей данных; что увеличивает пропускную способность в 3, 5 раза.

В этом подразделе рассмотрим еще один разъем. Речь пойдет об AMR (Audio/Modem Riser) или CNR (Communications and Networking Riser).

Главным разработчиком концепции была фирма Intel. Внешне разъем AMR (рис. 3.15) представлял собой небольшой слот (46 контактов), который начал появляться только на системных платах с питанием АТХ. Разъем был разработан в рамках спецификации АС’97.

Рис. 3.15. Слот AMR, 6 PCI слотов и AGP 1.0

Первым в 1997 году появился стандарт AMR. Он, как видно из названия, предназначался для звуковых карт и модемов. В основе появления AMR лежала идея – аналоговые компоненты материнской платы должны располагаться как можно дальше от цифровых. Чем дальше они друг от друга, тем меньше помех наводится цифровыми трактами и микросхемами на аналоговые сигналы. Таких аналоговых сигналов существует немного. В первую очередь, это аудиотракт (стереовыход, микрофонный и линейный входы) и модемный тракт.

На AMR-карту была вынесена аналоговая часть (кодеки и порты) звуковых адаптеров и модемов, а сам цифровой контроллер продолжал оставаться на системном чипсете. Теоретически на карте можно было устанавливать до четырех кодеков.

Основу стандарта AMR составляет идеология работы кодека АС’97 со звуком. В основе стандарта лежит идея переложить задачу формирования аудиопотоков в персональном компьютере на процессор, производительность которого в десятки раз превышает максимальные требования аудиозадач. Все предназначенные для обработки данные хранятся в оперативной памяти, их обработкой занят процессор, на материнской плате остается только интегрированный в ICH чипсет AC-Link контроллер, подающий готовый сигнал прямо на кодек АС’97.

Однако на практике идею воплотить не удалось по ряду причин.

Многократно проанализировав причины неудачи, производитель процессоров предпринял попытку реанимации AMR. Так на свет появился CNR -порт расширения коммуникационных и сетевых возможностей.

Этот стандарт стал более удачным и проработанным нововведением Intel. У него есть два несомненных достоинства. Первое – совместимость с PCI (при необходимости можно устанавливать либо карту CNR, либо карту PCI). А второе – поддержка технологии Plug-and-Play, а также ряда других функций, необходимых разработчикам. Главной неожиданностью стал отказ производителя от преемственности поколений. Слоты CNR и AMR оказались несовместимы ни на физическом, ни на электрическом уровнях.

Но стандарты AMR и CNR по неизвестной причине оказались не востребованы у производителей всякого рода карт расширения, адаптеров и периферийных устройств. Платы расширения для этого слота практически не производились, потому что они, как оказалось, никому не были нужны. Вместе с тем производители материнских плат с завидным упорством продолжали устанавливать эти слоты практически на всех материнских платах. Иными словами, производители оснащают системные платы функцией, которую никто не использует, но все за нее платят.

Согласно спецификации АС’97 в ряде системных плат может монтироваться только такой один слот. На рис. 3.15 показаны один слот AMR (вверху слева), шесть слотов PCI и слот AGP (внизу справа).