Одной из главных причин, препятствующих появлению новых структур шин ввода-вывода, является их несовместимость со старым стандартом PC, который, подобно к])епкому морскому узлу, связывает нас с прошлым. В свое время успех компьютеров класса PC предопределила стандартизация - многие компании 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.

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 была выпущена спецификация шины PCI версии 1.0, которая с тех пор претерпела несколько изменений. Различные версии PCI приведены в табл. 5.2.

Интерфейс PCI добавляет к традиционной конфигурации шин еше один уровень. Настольные компьютеры с шиной РС1 появились в середине 1993 года, и вскоре она стала неотъемлемой частью компьютеров высокого класса. Стандарт CardBus, представляющий собой, по сути, стандарт модулей PCI с "горячей заменой", был утвержден в 1996 году. Стандарт Mini PCI появился в 1999 году и обеспечил возможность замены внутренних модулей PCI в ноутбуках.

Тактовая частота стандартной шины PCI равна 33 МГц, а разрядность соответствует разрядности данных процессора. Для 32-разрядного процессора пропускная способность составляет 132 Мбайт/с:

33 МГц х 32 бит = 1 056 Мбит/с.

В спецификации PCI определено три типа системных плат, каждая из которых разработана для определенных моделей компьютеров с различными требованиями к энергопитанию. Существует 32- и 64-разрядные версии шины PCI. Версия с напряжением 5 В предназначена для стационарных компьютеров (PCI 2,2 или более ранних версий), версия с напряжением 3,3 В - для портативных систем (также поддерживается РС1 2.3), а универсальная версия предназначена для системных плат и внешних адаптеров, подключаемых в любой из перечисленных разъемов. Универсальные шины и 64-разрядные шины PCI с напряжением 5 В преимущественно предназначены для серверных системных плат. Спецификация PCI-X 2.0 для версий 266/533 обусловила поддержку напряжений 3,3 и 1,5 В, что соответствует стандарту PCI 2.3 с поддержкой напряжения 3,3 В.

Другим важным свойством платы PCJ является то, что она удовлетворяет спецификации Plug and Play компании Intel, Это означает, что РС1 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. Хотя в ноутбук нельзя установить стандартную плату PCI, большинство ноутбуков содержит один разъем Mini PCI и один или два внешних разъема CardBus,

Новая версия PCI Express была одобрена в июле 2002 года, а стандарт Mini Card для ноутбуков был утвержден в июне 2003 года. Последовательная шина PCI Express обеспечивает высокую производительность и совместима с текущими драйверами параллельной шины PCI. К началу 2005 года шина PCI Express практически полностью вытеснила шину PCI в новых настольных системах и получила распространение в ноутбуках. Более подробную информацию поданному стандарту можно получить на Web-узле www.pcisig.org.

Ускоренный графический порт (AGP)

Для повышения эффективности работы с видеоданными и графикой Intel разработала новую шину - ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port - AGP). Эта шина 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 РС1, 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.

В отличие от настольных систем, в большинстве ноутбуков порт AGP отсутствует, поскольку графический процессор обычно встроен в системную плату или является одним из компонентов набора микросхем системной логики. Встроенный в плату процессор работает аналогично внешним видеоадаптерам для настольных систем с интерфейсом PCI или AGP.

Спецификация AGP 1.0 была впервые реализована компанией 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 добавлен режим 4х, а также понижена рабочее напряжение до 1,5 В.

Последней редакцией спецификации AGP для персональных компьютеров является версия AGP 8х, получившая название AGP 3.0. В соответствии со спецификацией AGP 8х скорость передачи данных равна 2 133 Мбайт/с, что вдвое превышает параметры интерфейса AGP 4х. Стандарт AGP 8х был предварительно анонсирован в ноябре 2000 года; в 2003 году началось официальное внедрение этой шины. В реальности различия в производительности между адаптерами с интерфейсом AGP 4х и 8х минимальны.

Шина AGP - это быстродействующее соединение, работающее на основной частоте 66 МГц (фактически - 66,66 МГц), что вдвое выше, чем у РС1. В основном режиме AGP, называемом 1х, выполняется одиночная передача за каждый цикл. Поскольку ширина шины AGP равна 32 бит (4 байт), при 66 млн. тактов в секунду по ней можно передавать данные со скоростью приблизительно 266 Мбайт/с. В первоначальной спецификации AGP также определен режим 2х, при котором в каждом цикле осуществляются две передачи, что соответствует скорости 533 Мбайт/с.

Спецификацией AGP2.0 поддерживается 4-кратный режим передачи данных, т.е. передача данных осуществляется четыре раза в течение одного такта. При этом скорость передачи данных достигает 1 066 Мбайт/с. Быстродействие шины AGP 8х составляет 2 133 Мбайт/с. Большинство современных плат AGP поддерживают, как минимум, стандарт 4х. В табл. 5.3 приведены тактовые частоты скорости передачи данных для различных режимов AGP. Большинство новых

видеоадаптеров AGP соответствуют стандарту 4х, в то время как все новые наборы микросхем и фафические контроллеры поддерживают стандарт AGP 8х.

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.

Таблица 5.3. Параметры различных режимов AGP

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 з видеопамяти. Это особенно важно при работе с трехмерными видеоприложениями, интенсивно использующими большие объемы памяти.

Интерфейс AGP позволяет графическим адаптерам выполнять высокоскоростную визуализацию трехмерных объектов, а также воспроизводить качественное видео на персональном компьютере.

Компоненты системной платы

В современную системную плату встроены такие компоненты, как гнезда процессоров, разъемы, микросхемы и т.п. Системные платы современных ноутбуков содержат следующие компоненты:

гнездо для процессора;

набор микросхем системной логики (компоненты North/South Bridge или hub-контроллеры ввода-вывода);

микросхема Super I/O;

базовая система ввода-вывода (ROM BIOS/Flash BIOS);

гнезда модулей па мя ти S О- DIМ М;

микросхемы и разъемы интерфейсов CardBus и Mini PCI;

разъем Mini PCI;

разъем MDC;

преобразователь напряжения для центрального процессора;

батарея.

В большинстве системных плат ноутбуков содержатся интегрированные видео- и аудиоадаптеры, сетевые адаптеры, а также разнообразные порты ввода-вывода, в зависимости от модели системной платы.

Основные компоненты системной платы рассматриваются в следующих разделах.

Разъемы/гнезда процессоров

Процессор ноутбука может быть впаян непосредственно в системную плату, установлен в виде мобильного модуля (платы с процессором и другими компонентами) или вставлен в гнездо, как в настольных компьютерах. В большинстве современных компьютеров процессор устанавливается непосредственно в гнездо, что позволяет провести замену процессора