Шины компьютера

Опубликовано в Основы BIOS, Устройство и принципы работы компьютера

Несомненное преимущество ПК — открытая архитектура, позволяющая в широких пределах изменять конфигурацию компьютера, адаптируя его для решения опре­деленных задач. Для этого на системной плате есть периферийная шина с несколь­кими разъемами, куда можно вставлять необходимые платы расширения.

 

В первых персональных компьютерах использовалась шина ISA, которая затем была заменена шиной РСI, а она в свою очередь постепенно вытесняется шиной PCI Express (этот процесс начался в 2005 году). Однако замена стандарта шины компьютера обычно растягивается на несколько лет, поэтому системные платы поддерживают сразу нескольких типов шин.

Шины компьютера

Шина ISA

Шина ISA была единственной периферийной шиной для компьютеров 1980-х годов, но в начале 1990-х ее возможностей уже явно не хватало для подключения скорост­ных устройств. Поскольку для этой шины было выпущено большое количество плат расширения, она довольно долго существовала параллельно с шиной PCI. Лишь в платах последних лет выпуска разъемов для ISA нет.

Шина PCI

Шина PCI — наиболее популярный способ для подключения различных плат рас­ширения. Она была разработана в 1992 году компанией Intel для замены медленной шины ISA. Следует отметить, что для тех же целей были созданы шины EISA, VLB и MCA, но они оказались менее удачными и уже давно не используются, a PCI успешно применяется и сегодня.

Шина PCI версии 2.0 (1993 год) работает на частоте 33 МГц с максимальной про­пускной способностью 133 Мбайт/с. В поздних модификациях эти показатели были увеличены до 66 МГц и 533 Мбайт/с. Пожалуй, наиболее важное преимуще­ство этой шины — поддержка технологии Plug and Play, позволяющей автомати­чески настраивать все подключаемые устройства.

В 2004 году появились первые платы с шиной PCI Express, призванной заменить PCI, но в ближайшие годы эти шины будут существовать совместно, поскольку для PCI разработано очень много устройств. Несколько разъемов этой шины вы смо­жете найти практически на всех современных платах.

Шина AGP

В компьютерах 1980-х годов видеоадаптер подключался к шине ISA, в 1990-х го­дах — к более быстрой шине PCI. Однакобурное развитие видеоадаптеров с возмож­ностями обработки трехмерной графики привело к тому, что скоростные ресурсы шины PCI быстро исчерпались. В связи с этим в 1996 году компания Intel предста­вила шину AGP, предназначенную специально для подключения видеоадаптера.

Шина AGP — это скоростной вариант PCI, специально оптимизированный для трехмерных графических ускорителей. Первая версия шины работала на частоте 66 МГц с пропускной способностью 266 Мбайт/с (режим AGP 1х) или 533 Мбайт/с (режим AGP 2х). Позже появился режим AGP 4х, а затем и AGP 8х, в котором скорость обмена данными составляла уже 2 Гбайт/с.

В новых компьютерах разъем AGP отсутствует, а видеоадаптер устанавливается в слот PCI Express.

Шина: PCI Express

Шина PCI обладала неплохими для своего времени характеристиками и довольно долго была основной для подключения различных плат расширения: сетевых, звуковых плат, модемов и др. Однако появились быстродействующие RAID-кон­троллеры, сетевые платы Gigabyte Ethernet и другие устройства, и оказалось, что возможностей шины PCI уже явно не хватает. Это особенно заметно при одновре­менной работе двух и более подобных плат.

Системные платы с шиной PCI Express, созданные на чипсете Intel 915, впервые появились в 2004 году. Несколько позже вышли чипсеты с поддержкой PCI Express от nVidia, AMD, SIS, VIA и других разработчиков. Благодаря высоким скоростным характе­ристикам эта шина позволяет заменить не только PCI, но и AGP; именно видео­адаптеры стали первыми устройствами, для которых производители перешли на массовое использование шины PCI Express.

Шина PCI Express состоит из контроллера и так называемых линий, с помощью которых передается информация. Линия (Lane) — это две пары проводников, у ка­ждой из которых скорость передачи данных 250 Мбайт/с. Таким образом, пропу­скная способность одной линии составляет 500 Мбайт/с, что значительно превы­шает аналогичный показатель шины PCI, кроме того, линии независимы друг от друга, и это позволяет использовать каждую из них на полную мощность.

Чтобы получить еще большую скорость, объединяют нескольких линий в одном разъеме, например видеоадаптер подключают к разъему PCI Express 16х, со­стоящему из 16 линий, что теоретически обеспечивает пропускную способность до 8 Гбайт/с.

В 2007 году была утверждена новая версия шипы PCI Express 2.0. В ней скорость передачи данных увеличена в два раза и составляет 1 Гбайт/с для каждой линии, что позволяет получить пропускную способность до 16 Гбайт/с для разъема PCI Express 16х. На сегодняшний день  все чипсеты поддерживают PCI Express 2.0.

Современная системная плата обычно имеет следующие разъемы:

1. один или два разъема PCI Express 16х для подключения видеоадаптера и других скоростных устройств;

2. несколько разъемов PCI Express 1х для подключения плат расширения нового образца;

3. несколько разъемов PCI для подключения обычных PCI-устройств.

Шина USB

Интерфейс USB сегодня стал общепринятым стандартом для подключения к сис­темному блоку различных внешних устройств. В старых компьютерах было всего два разъема USB, расположенных на задней панели системного блока. У современ­ных компьютеров их может быть шесть, восемь и более, причем располагаются они как на задней, так и на передней панели системного блока.

Преимущества интерфейса USB в том, что подключать или отключать устройства можно в процессе работы компьютера, причем настраиваются они операционной системой автоматически. С появлением стандарта USB 2.0 значительно возросла и скорость обмена данными, которая может достигать 480 Мбит/с. Многие современ­ные системные платы поддерживают загрузку компьютера на уровне BIOS с USB- устройств, в качестве которых удобно использовать flash-диски.

0