Призначення і функціонування шин

Основою системної плати є різні шини, що служать для передачі сигналів компонентам системи. Шина (bus) є загальним каналом зв'язку, використовуваним в комп'ютері і дозволяючим з'єднати два або більше системних компоненти.

Існує певна ієрархія шин PC, яка виражається у тому, що кожна повільніша шина сполучена з швидшою. Сучасні комп'ютерні системи включають три, чотири або більше шин. Кожен системний пристрій сполучений з якою-небудь шиною, причому певні пристрої (найчастіше це набори мікросхем) виконують роль моста між шинами.

• Шина процесора. Ця високошвидкісна шина є ядром набору мікросхем і системної плати. Використовується в основному процесором для передачі даних між кеш-пам'яттю або основною пам'яттю і компонентом North Bridge набору мікросхем. У системах на базі процесорів Pentium II ця шина працює на частоті 66, 100, 133 або 200 Мгц і має ширину 64 розряди.

• Шина PCI Express (3GIO) — інтерфейс, що є високоефективною шиною для майбутніх ПК, вибраний недавно спеціальною групою PCI SIG (PCI Special Interest Group) для заміни нині використовуваної шини PCI

• Шина AGP. Ця 32-розрядна шина працює на частоті 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х) або 266 Мгц (AGP 4х) і призначена для підключення відеоадаптера. Вона підключається до компоненту North Bridge або Memory Controller Hub (MCH) набору мікросхем системної логіки.

• Шина PCI. Ця 32-розрядна шина працює на частоті 33 Мгц; використовується починаючи з систем на базі процесорів 486. В даний час є реалізація цієї шини з частотою 66 Мгц. Знаходиться під управлінням контроллера PCI — частини компоненту North Bridge або Memory Controller Hub (MCH) набору мікросхем. На системній плати встановлюються роз'єми, звично чотири або більш, в які можна підключати мережеві, SCSI- і відеоадаптери, а також інше устаткування, що підтримує цей інтерфейс. До шини PCI підключається компонент South Bridge набору мікросхем, який містить реалізації інтерфейсу IDE і USB.

• Шина ISA. Це 16-розрядна шина, що працює на частоті 8 Мгц; вперше стала використовуватися в системах AT в 1984 році (була 8-розрядною і працювала на частоті 5 Мгц). Мала широке розповсюдження до теперішнього часу, але із специфікації РС99 виключена. Реалізується за допомогою компоненту South Bridge. Найчастіше до цієї шини підключається мікросхема Super I/O.

Деяка сучасна системна плата містить спеціальний роз'єм, що одержав назву Audio Modem Riser (AMR) або Communications and Networking Riser (CNR). Подібні спеціалізовані роз'єми призначені для плати розширення, забезпечуючих виконання мережевих і комунікаційних функцій. Слід помітити, що ці роз'єми не є універсальним інтерфейсом шини, тому лише небагато із спеціалізованої плати AMR або CNR присутні на відкритому ринку. Як правило, така плата додається до якої-небудь певної системної плати. Їх конструкція дозволяє легко створювати як стандартну, так і розширену системну плату, без необхідності резервувати місце на плати для установки додаткових мікросхем. Більшість системної плати, що забезпечує стандартні мережеві функції і функції роботи з модемом, створена на основі шини PCI, оскільки роз'єми AMR/CNR мають спеціалізоване призначення.

У сучасній системній плати існують також приховані шини, які ніяк не виявляються у вигляді гнізд або роз'ємів. Маються на увазі шини, призначені для з'єднання компонентів наборів мікросхем, наприклад hub-інтерфейсу і шини LPC. Hub-інтерфейс є чотирьохтактну(4х) 8-розрядна шину з робочою частотою 66 Мгц, яка використовується для обміну даними між компонентами МСН і ICH набору мікросхем (hub-архітектура). Пропускна здатність hub-інтерфейсу досягає 266 Мбайт/с, що дозволяє використовувати його для з'єднання компонентів набору мікросхем в недорогих конструкціях.

Для подібних цілей призначена і шина LPC, яка є 4-розрядною шиною з максимальною пропускною спроможністю 6,67 Мбайт/с і застосовується як економічніший в порівнянні з шиною ISA варіант. Звичайно шина LPC використовується для з'єднання Super I/O або компонентів ROM BIOS системної плати з основним набором мікросхем. Шина LPC має приблизно рівну робочу частоту, але використовує значно менше контактів. Це дозволяє повністю відмовитися від використовування шини ISA в системній плати.

Системний набір мікросхем — це диригент, який керує оркестром системних компонентів системи, дозволяючи кожному з них підключитися до власної шини.

Зверніть увагу, що для підвищення ефективності в багатьох шинах протягом одного такту виконується декілька циклів даних (передач даних). Це означає, що швидкість передачі даних вища, ніж це може показатися на перший погляд. Існує достатньо простий спосіб підвищити швидкодію шини за допомогою назад сумісних компонентів.