Шины расширения ввода/вывода

Стандартизованные шины расширения ввода/вывода обеспечивают основу функциональной расширяемости PC-совместимого персонального компьютера, кото­рый с самого рождения не замыкался на выполнении сугубо вычислительных задач. Хотя многие компоненты, ранее размещаемые на платах расширения, пос­тепенно переселяются на системную плату, для настольных компьютеров набор шин расширения ввода/вывода имеет важное значение.

К шинам расширения ввода/вывода, реализованным в виде слотов на сис­темной плате, относятся следующие:

• ISA-8 и ISA-16 — традиционные универсальные слоты подключения пе­риферийных адаптеров, не требующих высоких скоростей обмена (раньше была единственной шиной расширения).
• EISA — дорогая (по стоимости и системной платы, и плат расширения) 32-битная шина средней производительности, применяемая в основном для подключения контроллеров дисков и адаптеров локальных сетей в серверах. В настоящее время вытесняется шиной PCI, хотя и применяется в серверных платформах, где необходимо установить множество дополни­тельных плат расширения (системную плату, у которой слотов PCI больше, чем 4, найти довольно трудно, а для шины EISA 6-8 слотов — явление обычное).
• МСА — шина компьютеров PS/2, до сих пор применяемая и в некоторых серверных платформах. Производительность средняя. Адаптеры для шины МСА распространены не широко.
• VLB — быстродействующее 32- (64-) битное расширение (локальная ши­на процессора), используемое в паре со слотом ISA/EISA, применявшееся в среднем поколении системных плат компьютеров на процессоре 486. Используется для подключения контроллеров дисков, графических адап­теров и контроллеров локальных сетей. С процессорами пятого поколения и старше не применяется.
• PCI — самая распространенная высокопроизводительная 32/64-битная ши­на, применяемая в компьютерах на процессорах 486 и старше. Используется для подключения адаптеров дисков, контроллеров SCSI, графических, видео-, коммуникационных и других адаптеров. На системной плате чаще всего устанавливают 3 или 4 слота PCI. Слот PCI иногда имеет дополнительный маленький слот расширения Media BUS, на который выведены сигналы шины ISA (это позволяет на платы PCI устанавливать и дешевые ISA-устройства, например звуковой канал).
• PC Card, он же PCMCIA — слот расширения блокнотных компьютеров, который, в принципе, может присутствовать и в компьютерах настольного исполнения (встречать на практике не доводилось). Предназначен для обеспечения еще одного уровня совместимости блокнотных и настольных PC.

Кроме шин, реализованных щелевыми разъемами-слотами, имеется ряд шин, в которых устройства соединяются кабелями. К ним относятся следующие:

• SCSI — интерфейсная шина системного уровня, предназначенная для подключения широкого спектра внутренних и внешних периферийных устройств, требующих высокой производительности обмена данными. Системная плата со встроенным SCSI-адаптером имеет разъем одного из типов, принятых для этого интерфейса, который со внутренними и внеш­ними устройствами соединяется обычно ленточным кабелем-шлейфом.
• USB — последовательная шина среднего быстродействия для подклю­чения разнообразных внешних устройств, включая принтеры, сканеры, диски (разные), цифровые акустические системы и многие другие. Сис­темная плата может иметь два порта USB, выведенных на 4-штырьковые разъемы. Внешние разъемы устанавливаются на задней или лицевой пане­ли корпуса компьютера.
• FireWire (он же IEEE1394) — высокопроизводительная последовательная шина подключения внешних устройств, предназначенная в основном для подключения видеоаппаратуры. С помощью этой же шины возможно и объединение нескольких компьютеров в локальную сеть. Системные платы с этой шиной пока еще редкость.

Карты расширения (интерфейсные карты) устанавливаются в соответствующие слоты системной платы. Их количество и состав на различных платах варьируется. На этом рисунке, конечно, присутствие всех типов шин показано условно — реально на системных платах присутствует не более двух-трех типов слотов. Распространенные сочетания: ISA+PCI, ISA+VLB, EISA+PCI, EISA+VLB. Шина МСА обычно держится особняком. Слот «Media BUS», дополняющий слот PCI сигналами шины ISA, применяется, пожалуй, только фирмой ASUSTek.

У адаптеров для шины PCI, в отличие от ISA/EISA и VLB, компоненты расположены на левой стороне печатной платы. Для экономии площади печат­ной платы часто используют так называемый разделяемый слот (Shared Slot). На самом деле это разделяемое окно на задней стенке корпуса, которое может использоваться либо картой ISA, либо картой PCI. Таким образом, максимальное суммарное количество установленных адаптеров ISA и PCI оказывается на единицу меньшим, чем видимое количество слотов на системной плате.

Для низкопрофильных корпусов системные платы имеют всего один слот расширения, в который устанавливается специальная плата-переходник Riser Card. Этот переходник по присоединению обычно специфичен для каждой модели системной платы (а иногда и корпуса), поскольку на его краевой разъем заво­дятся линии нескольких системных шин (например, ISA+PCI, ISA+VLB). Если Riser Card имеет слоты только шины ISA, он обычно вставляется в стандартный слот ISA-16, что позволяет установить во многие модели корпусов Slim боль­шинство стандартных плат формата Baby-AT. С точки зрения наводок и пара­зитных емкостей лучше все-таки использовать специальные платы с одним разъемом, чтобы не перегружать шину лишними неиспользуемыми проводниками и разъемами.

Конфигурирование шин расширения предполагает, в основном, настройку их временных параметров.

• Для шины VLB применяется перемычка, управляющая делителем частоты сигнала синхронизации в зависимости от того, превышает ли системная частота значение 33,3 МГц.
• Для шины PCI частота синхронизации определяется частотой системной шины процессора. Кроме того, в BIOS Setup для этой шины могут определяться некоторые ее возможные режимы (см. ниже).
• Для шины ISA кроме частоты (которая должна быть порядка 8 МГц) задают время восстановления для 8- и 16-битных обращений к памяти и вводу выводу. Неустойчивая работа адаптеров может потребовать замедления шины ISA, но в настоящее время понижение ее производительности не сильно отражается на производительности компьютера в целом.
• Для шин ISA и PCI иногда опциями BIOS Setup приходится распределять системные ресурсы.