Protsessorite taktsageduste ja bitisügavuse kasvuga tekkis pakiline probleem siinide andmeedastuskiiruse tõstmisel (mis mõtet on kasutada näiteks 66 MHz taktsagedusega kivi, kui siin töötab p. sagedus ainult 8,33 MHz). Mõnel juhul, näiteks klaviatuuri või hiire puhul, on suur kiirus kasutu. Kuid laiendusplaatide tootjate insenerid olid valmis tootma seadmeid kiirusega, mida bussid ei suutnud pakkuda.
IN
Sellest olukorrast leiti järgmine väljapääs: osa suurt kiirust nõudvaid andmevahetustoiminguid tuleks läbi viia mitte standardsete I/O siini pistikute, vaid täiendavate kiired liidesed- protsessori siin, ligikaudu sama, mis ühendatud väline vahemälu.
Fakt on see, et need väga kiired liidesed on ühendatud protsessori siiniga. Sellest järeldub, et ühendatud plaadid pääsevad selle siini kaudu otse protsessorile. Seda disaini nimetati kohalik buss (LB, kohalik buss). Kohalik buss ei asendanud varasemaid standardeid, vaid täiendas neid. Joonis näitab erinevust tavapärase arhitektuuri ja kohaliku bussi arhitektuuri vahel. Muide, esimesed ISA siinid olid lokaalsed, kuid kui nende taktsagedus ületas 8 MHz, tekkis eraldumine.
Põhisiinid arvutis olid endiselt ISA või EISA, kuid neile lisati üks või mitu kohalikku siinipesa. Esialgu kasutati neid pesasid peaaegu eranditult videoadapterite paigaldamiseks ning 1992. aastaks oli välja töötatud mitu mitteühilduvat kohaliku siini valikut, mille ainuõigused kuulusid tootjatele.
See mitmekesisus pidurdas kohalike busside levikut, mistõttu VESA (Video Electronic Standard Association), mis esindab enam kui 100 ettevõtet, pakkus augustis 1992 välja oma VESA Local Busi (VL-bus või VLB) spetsifikatsiooni, mis ei muutunud, kuid täiendatud olemasolevaid standardeid. VLB siini eesmärk on suurendada läbilaskevõime põhiprotsessori ja videokaardi vahele, selleks lisati põhisiinidele lihtsalt mitu uut kiiret kohalikku pesa. Peamine funktsioon, mille jaoks uus siin oli mõeldud, oli andmevahetus videoadapteriga.
See oli 32-bitine siin, mis kasutas kolmandat ja neljandat pistikut tavalise ISA pesa laiendusena. Siin töötas nimisagedusel 33 MHz ja andis ISA-ga võrreldes märkimisväärse jõudluse kasvu. Seejärel hakkasid VLB siini kasutama kõvaketta kontrollerite ja muude seadmete tootjad, mis nõuavad kiire ülekanne andmeid. Toodeti isegi 100-megabitisi Etherneti kontrollerid VLB siiniga. VESA siini laialdane kasutamine on tingitud selle suhteliselt madalast kulust ja ülalt-alla ühilduvusest eelkäija ISA siiniga. VLB-pistik on ISA-pistik, millel on "jätk".
VL-bussi peamised omadused on järgmised:
80386 ja 80486 seeria protsessorite tugi Siin on mõeldud kasutamiseks ühe protsessoriga süsteemides, samas kui spetsifikatsioon näeb ette võimaluse toetada x86-ühildumatuid protsessoreid sildkiibi abil.
Maksimaalne siiniülemate arv on 3 (ilma siinikontrollerita). Vajadusel on võimalik paigaldada toetamiseks mitu alamsüsteemi rohkem meister. Vaatamata asjaolule, et siin oli algselt mõeldud videokontrollerite toetamiseks, võib see toetada ka teisi seadmeid (näiteks kõvaketta kontrollereid);
siin võib töötada sagedustel kuni 66 MHz, kuid VL-siini pistiku elektrilised omadused piiravad seda 50 MHz-ni (see piirang muidugi ei kehti emaplaadile integreeritud seadmete kohta);
Kahesuunaline 32-bitine andmesiin toetab ka 16-bitist sidet. Spetsifikatsioon sisaldab 64-bitise vahetuse võimalust;
DMA-tuge pakutakse ainult siiniülematele. Siin ei toeta spetsiaalseid DMA "initsiaatoreid";
siini maksimaalne teoreetiline ribalaius 160 Mb/s (siinisagedusel 50 MHz), standardne - 107 Mb/s sagedusel 33 MHz;
partiivahetuse režiimi tugi (seda režiimi toetavate 80486 emaplaatide jaoks). Protsessori tüübi ja kiiruse tuvastamiseks kasutatakse viit rida, selle režiimi aktiveerimiseks kasutatakse Burst Last (BLAST#) signaali. Süsteemide puhul, mis seda režiimi ei toeta, on real seatud 0;
kasutades 58-kontaktilist MCA-pistikut. Toetatud on maksimaalselt 3 pesa (mõnedele 50 MHz siinidele saab paigaldada ainult 1 pesa). VL-siini pesa on paigaldatud ISA/EISA/MCA pesade taha jäävasse liini, nii et kõik nende siinide liinid on VL-plaatidele saadaval;
tugi nii integreeritud vahemäluprotsessorile kui ka emaplaadi vahemälule. Toitepinge on 5 V. Toetatakse seadmeid, mille väljundnivoo on 3,3 V, eeldusel, et nad saavad tasemega hakkama sisendsignaal 5 V.
See 32/32-bitine siin on mõeldud 386, 486 ja Pentium protsessoritega masinatele. VLB siini kasutatakse kõige laialdasemalt 486 emaplaadil. Nendel on VESA protsessori aadress, andmed ja juhtliinid, väljund konnektorisse. See asjaolu seab VLB laienduskaartidele olulisi piiranguid - aja ja koormuse parameetreid tuleb rangelt kinni pidada. Nagu paljude emaplaatide juhistes märgitud, ei tohiks VLB-kaartide arv taktsagedusel 25 MHz ületada kolme, sagedusel 33 MHz - kaks, sagedusel 40 ja 50 MHz - üks. Kui neid nõudeid rikutakse, on süsteem ebastabiilne, kuna protsessori koormusvõimsus on ületatud.
Siini kiiruse hindamiseks saate teha järgmise arvutuse: kui laienduskaart töötab sagedusel 50 MHz, võrdub siini ribalaius 32 * 50 * 10 6 = 1,6 * 10 9 Mbit/s = 200 MB /s, mis on päris palju. Kuid me ei tohiks unustada, et sellist kiirust ei saa peaaegu kunagi kasutada, kuna videomälust andmeid sellise kiirusega lugeda ei saa. Lisaks ei saa protsessor VLB-kaardile ligi pääsedes midagi muud teha, olenemata sellest, kui aeglane sellel kaardil olev seade on (näiteks jadaport).
VL-bus oli ISA-ga võrreldes tohutu edasiminek nii jõudluses kui ka disainis. Siini üks eeliseid oli see, et see võimaldas luua kaarte, mis töötasid olemasolevate kiibikomplektidega ja ei sisaldanud suurt hulka kalleid juhtimisloogikalülitusi. Seetõttu olid VL-kaardid odavamad kui sarnased EISA kaardid. Sellel rehvil polnud aga puudusi, millest peamised olid järgmised:
suunatud 486 protsessorile. VL-bus on ühendatud 80486 protsessori siiniga, mis erineb Pentium ja Pentium Pro/Pentium II siinidest.
piiratud jõudlus. Nagu juba öeldud, tegelik sagedus VL-bus - mitte rohkem kui 50 MHz. Veelgi enam, sageduskordajaga protsessorite kasutamisel kasutab siin põhisagedust (näiteks 486DX2-66 puhul on siini sagedus 33 MHz);
vooluahela piirangud. Protsessori siini kaudu edastatavate signaalide kvaliteedile kehtivad väga ranged nõuded, mida saab täita ainult iga siiniliini teatud koormusparameetritega. Inteli sõnul võib ebapiisavalt hoolikalt kavandatud VL-plaatide paigaldamine kaasa tuua lisaks andmete kadumisele ja sünkroonimisprobleemidele ka süsteemikahjustusi;
tahvlite arvu piiramine. See piirang tuleneb ka vajadusest järgida iga liini koormuspiiranguid.
VLB rehvi populaarsus kestis kuni 1994. aastani. Rehvi peamine omadus, mis võimaldas saavutada suur jõudlus, oli ka VLB turult lahkumise põhjuseks. Siin oli 486 protsessori/mälu siini otsene laiendus, mis töötas protsessoriga samal kiirusel (sellest ka nimi kohalik siin). Otsene ühendus tähendab, et ühendus on ka suur number seadmetes tekkis oht protsessorit ennast häirida, eriti kui signaalid läbisid pesa. VESA soovitas kasutada mitte rohkem kui kahte pesa 33 MHz taktsagedusel või kolme pesa, kui kasutati spetsiaalset puhvrit. Kõrgema taktsageduse korral ei tohiks ühendada rohkem kui kaks seadet ja 50 MHz puhul tuleks mõlemad VLB-seadmed emaplaadile sisse ehitada.
Kuna VLB töötab protsessoriga sünkroonselt, põhjustas protsessori sageduse suurendamine probleeme VLB välisseadmetega. Mida kiiremini välisseadmed pidid töötama, seda kallimaks läksid need kiirete komponentide tootmisega seotud raskuste tõttu. Vähesed VLB-seadmed toetasid kiirust üle 40 MHz.
SISSEJUHATUS
Siin on andmeedastuskanal, mida jagavad süsteemi erinevad üksused. Siin võib olla trükkplaadile söövitatud juhtivate liinide komplekt, pistikute klemmidele joodetud juhtmed, millesse trükkplaadid sisestatakse, või lamekaabel. Arvutisüsteemi komponendid paiknevad füüsiliselt ühel või mitmel trükkplaadil ning nende arv ja funktsioonid sõltuvad süsteemi konfiguratsioonist, selle tootjast ja sageli ka mikroprotsessori generatsioonist.
Siinide peamised omadused on edastatavate andmete bitisügavus ja andmeedastuskiirus.
Suurimat huvi pakuvad kahte tüüpi bussid: süsteemne ja kohalik.
Süsteemibuss on mõeldud andmeedastuse tagamiseks välisseadmete ja keskprotsessori ning RAM-i vahel.
Kohalik siin on reeglina siin, mis on otse ühendatud mikroprotsessori tihvtidega, st. protsessori siin.
1. SÜSTEEMISIIS
Süsteemi siini põhiülesanne on teabe edastamine tuuma mikroprotsessori ja arvuti ülejäänud elektrooniliste komponentide vahel. Selle siini kaudu adresseeritakse ka seadmeid ja vahetatakse eriteenuse signaale. Seega võib süsteemisiini lihtsustatult kujutada signaaliliinide kogumina, mis on kombineeritud vastavalt nende otstarbele (andmed, aadressid, juhtimine). Info edastamist üle siini juhib üks sellega ühendatud seadmetest või spetsiaalselt selleks otstarbeks pühendatud sõlm, mida nimetatakse siini vahekohtunikuks.
IBM PC ja IBM PC/XT süsteemisiin oli mõeldud üheaegselt ainult 8 bitti informatsiooni edastamiseks, kuna arvutites kasutataval 18088 mikroprotsessoril oli 8 andmeliini. Lisaks sisaldas süsteemisiin 20 aadressirida, mis piiras aadressiruumi kuni 1 MB. Väliste seadmetega töötamiseks oli sellel siinil ka 4 riistvarakatkestusliini (IRQ) ja 4 rida välisseadmete jaoks, mis vajavad otsejuurdepääsu mälule (DMA, Direct Memory Access). Laienduskaartide ühendamiseks kasutati spetsiaalseid 62 kontaktiga pistikuid. Pange tähele, et süsteemisiin ja mikroprotsessor sünkroniseeriti ühest kellageneraatorist sagedusega 4,77 MHz. Seega teoreetiliselt võiks andmeedastuskiirus ulatuda üle 4,5 MB/s.
1.1 rehvON
ISA siin (Industry Standard Architecture) on siin, mida on kasutatud alates esimestest arvutimudelitest ja millest on saanud valdkonna standard. XT PC mudelites kasutati siini andmelaiusega 8 bitti ja aadressi laiusega 20 bitti. AT mudelites laiendati siini 16 andmebitini ja 24 aadressibitini, kuhu see on jäänud ka tänapäeval. Struktuurselt on buss valmistatud kahe pilu kujul. ISA-8 alamhulk kasutab ainult esimest 62-kontaktilist pesa, samas kui ISA-16 kasutab täiendavat 36-kontaktilist pesa. Kellasagedus – 8 MHz. Andmeedastuskiirus kuni 16 MB/s. Omab head mürakindlust.
Siins annab oma abonentidele võimaluse vastendada 8- või 16-bitised registrid I/O ja mäluruumiga. Saadaolevate mäluaadresside vahemik on piiratud UMA alaga ( U nifitseeritud M mälu A rhitecture on ühtne mäluarhitektuur), kuid ISA-16 siini jaoks võivad spetsiaalsed BIOS-i seadistussuvandid võimaldada ruumi 15. ja 16. megabaidi vahelisel alal (kuigi arvuti ei saa kasutada rohkem kui 15 MB RAM). I/O aadressivahemiku ülempiir on piiratud dekodeerimiseks kasutatavate aadressibittide arvuga, alumine piir on piiratud emaplaadi seadmetele reserveeritud aadresside alaga 0-FFh. Arvuti võttis kasutusele 10-bitise I/O-aadressi, mille puhul seadmed ignoreerisid A-aadressi ridu. Seega on ISA siiniseadmete aadressivahemik piiratud alaga 100h-3FFh ehk kokku 758 8-bitiste registrite aadressi. Mõned nende aadresside piirkonnad kuuluvad ka süsteemiseadmetele. Seejärel hakati kasutama 12-bitist adresseerimist (vahemik 100h-FFFh), kuid selle kasutamisel tuleb alati arvestada võimalusega, et siinis on vanad 10-bitised adapterid, mis "reageerivad" aadress koos vastavate A-bittidega terves lubatud piirkonnas neli korda.
ISA-8 siini abonentide käsutuses võib olla kuni 6 IRQ (katkestustaotluse) liini ISA-16 puhul. Nende arv ulatub 11-ni. Pange tähele, et BIOS-i seadistuse konfigureerimisel saavad mõned neist päringutest valida emaplaadi seadmed või PCI; buss.
Siini abonendid saavad kasutada kuni kolme 8-bitist DMA kanalit ( D irected M mälu A ccess – otsejuurdepääs mälule) ja 16-bitises siinis võivad olla saadaval veel kolm 16-bitist kanalit. 16-bitise kanali signaale saab kasutada ka siini otseseks juhtimiseks Bus-Master seadme poolt. Sel juhul kasutatakse siini juhtimise arbitreerimiseks DMA-kanalit ja siini juhtsignaal genereerib siini aadressi- ja juhtsignaalid, unustamata protsessorile siini juhtimist anda mitte hiljem kui 15 mikrosekundi pärast ( et mitte häirida mälu taastumist).
Kõik loetletud ressursid süsteemisiin tuleb levitada ilma abonentidevahelise konfliktita. Mittekonflikt tähendab järgmist:
Iga abonent peab lugemistoimingute ajal andmesiini juhtima (teavet tootma) ainult oma aadresside või kasutatavale DMA-kanalile juurdepääsu kaudu. Lugemisaadressi alad ei tohi kattuda. Pole keelatud "nuhkida" kirjutamistoiminguid, mis pole talle adresseeritud.
Passiivses olekus abonent peab hoidma määratud katkestusnõude liini IRQx madalal ja tõstma päringu aktiveerimiseks kõrgele. Abonendil ei ole õigust juhtida kasutamata päringuliinid, mis peavad olema elektriliselt lahti ühendatud või ühendatud kolmandas olekus puhvriga. Ainult üks seade saab kasutada ühte päringurida. Selline absurdsus (TTL vooluahela disaini seisukohalt) oli esimestes PC-des lubatud ja ühilduvuse ohverdamisel on seda juba aastaid usinalt paljundatud.
Vanades adapterites lahendati ressursside jaotamise probleem džemperite abil, seejärel ilmusid tarkvaraga määratletud seadmed, mis praktiliselt asendati automaatselt konfigureeritud PnP-plaatidega.
ISA siinide jaoks toodavad mitmed ettevõtted prototüüpkaarte (Protitype Card), mis on täis- või vähendatud formaadis trükkplaadid koos kinnitusklambriga. Plaadid on varustatud kohustuslike liideseahelatega - andmepuhver, aadressidekooder ja mõned teised. Ülejäänud plaadiväli on "pimetahvel", millele arendaja saab asetada oma seadme prototüübi versiooni. Need plaadid on mugavad nii uue toote leivaplaadi testimiseks kui ka seadme üksikute koopiate paigaldamiseks, kui trükkplaadi arendamine ja valmistamine on kahjumlik.
32-bitiste protsessorite tulekuga üritati siini laiust laiendada, kuid kõik 32-bitised ISA siinid pole standarditud, välja arvatud EISA siin.
1.2 rehvEISA
Compaqi, NECi ja mitmete teiste ettevõtete 32-bitiste mikroprotsessorite 80386 (DX versioon) tulekuga loodi 32-bitine EISA siin, mis ühildub täielikult ISA-ga.
EISA (Extended ISA) siin on ISA rangelt standardiseeritud laiendus kuni 32 bitti. Disain tagab ühilduvuse tavapäraste ISA adapteritega. Kitsad lisalaiendustihvtid paiknevad ISA-pistiku labade vahel ja all nii, et ISA-adapter, millel pole äärepistikus täiendavaid võtmepesasid, nendeni ei ulatu. EISA-kaartide paigaldamine ISA-pesadesse ei ole lubatud, kuna selle konkreetsed vooluringid satuvad ISA-ahela kontaktidele, muutes emaplaadi töövõimetuks.
Siini laiendamine ei tähenda ainult andmete laiuse ja aadressi suurendamist: EISA režiimid kasutavad tõhusamate edastusrežiimide võimaldamiseks täiendavaid juhtsignaale. Tavalises (mitte sarivõtte) edastusrežiimis saab ühe taktitsükli paari kohta edastada kuni 32 bitti andmeid (üks takt aadressifaasi kohta, üks takt andmefaasi kohta). Maksimaalne siini jõudlus saavutatakse Burst Mode abil, mis on kiire režiim andmepakettide saatmiseks ilma paketi sees olevat praegust aadressi näitamata. Paketi piires saab järgmisi andmeid edastada iga siini kella tsükliga, paketi pikkus võib ulatuda 1024 baiti. Siin pakub ka tõhusamaid DMA režiime, milles edastuskiirus võib ulatuda 33 MB/s. Katkestuste päringu read võimaldavad ühiskasutust ja ühilduvus ISA kaartidega on säilinud: iga päringu rida saab programmeerida nii serva tundlikkuse jaoks, nii ISA-s kui ka madalal tasemel. Siin võimaldab igal laienduskaardil tarbida kuni 45 W voolu, kuid reeglina ei tarbi ükski adapter täisvõimsust.
Igal pesal (maksimaalselt 8) ja emaplaadil võib olla selektiivne I/O-aadressi eraldusvõime ning eraldi siini juhtimispäringu ja kinnitusliinid. Taotluse arbitraaži teostab ISP (Integrated System Peripheral) seade. EISA siiniga emaplaadi kohustuslik komponent on püsiv konfiguratsioonimälu NVRAM, mis salvestab iga pesa kohta teavet EISA seadmete kohta. Kirje vorming on standardiseeritud, et muuta konfiguratsiooniteavet spetsiaalset ECU utiliiti (EISA Configuration Utility). Arhitektuur võimaldab tarkvaraga määratletud adapteritel automaatselt programmiliselt lahendada konflikte süsteemiressursside kasutamisel, kuid erinevalt PnP spetsifikatsioonist ei võimalda EISA dünaamilist ümberkonfigureerimist. Kõik konfiguratsioonimuudatused on võimalikud ainult konfiguratsioonirežiimis, pärast millest väljumist peate arvuti taaskäivitama. Isoleeritud juurdepääs iga kaardi I/O-portidele konfigureerimise ajal on tagatud lihtsalt: AEN-signaal, mis võimaldab aadresside dekodeerimist I/O-tsüklis, tuleb igasse pessa eraldi AENx-liini kaudu, mida praegu kontrollib tarkvara. Nii pääsete mõlemale eraldi juurde tavalised kaardid ISA, kuid see on kasutu, sest ISA kaardid ei toeta EISA siini pakutava konfiguratsiooniteabe vahetamist. ISA siini PnP spetsifikatsioon kasvas välja mõnest EISA konfiguratsiooniideest (ESCD konfiguratsioonikirje vorming sarnaneb paljuski EISA NVRAM-iga).
EISA on kallis, kuid kasulik arhitektuur, mida kasutatakse multitegumtöötlussüsteemides, failiserverites ja kõikjal, kus on vaja ülitõhusat I/O siini laiendamist.
1.3 RehvM.C.A.
MCA siini (MicroChannel Architecture) – mikrokanaliarhitektuuri – tutvustas IBM konkurentidele vaatamata oma PS / 2 arvutite osas, alates mudelist 50 1987. aastal. Tagab kiire andmevahetuse üksikute seadmete vahel, eriti RAM-iga. MCA siin ei ühildu ISA/EISA ja teiste adapteritega. Juhtsignaalide koostis, protokoll ja arhitektuur on orienteeritud siini ja protsessori asünkroonsele tööle, mis välistab protsessori ja välisseadmete kiiruste sobitamise probleemi. MCA-adapterid kasutavad laialdaselt Bus-Masteringut, kõik päringud läbivad CACP (Central Arbitration Control Point) seadme. Arhitektuur võimaldab kõiki seadmeid tõhusalt ja automaatselt tarkvara abil konfigureerida (MCA PS/2-s pole lüliteid).
Vaatamata kogu arhitektuuri progressiivsusele (võrreldes ISA-ga), ei ole MCA siinid populaarne MCA-seadmete tootjate kitsa valiku ja nende täieliku kokkusobimatuse tõttu masstoodanguna toodetud ISA-süsteemidega. Siiski leiab MCA endiselt rakendust võimsates failiserverites, kus on vaja väga usaldusväärset I/O jõudlust.
2. KOHALIK BUSS
Arvutite arendajad, mille emaplaadid põhinesid 180386/486 mikroprotsessoritel, hakkasid mälu ja I/O seadmete jaoks kasutama eraldi siine, mis võimaldas RAM-i võimalusi maksimaalselt ära kasutada, kuna just sel juhul saab mälu töötada. oma suurimal kiirusel. Selle lähenemisviisi korral ei saa aga kogu süsteem pakkuda piisavat jõudlust, kuna laienduspistikute kaudu ühendatud seadmed ei suuda saavutada protsessoriga võrreldavat edastuskiirust. See puudutab peamiselt tööd salvestuskontrollerite ja videoadapteritega. Selle probleemi lahendamiseks hakati kasutama nn kohalikke siine, mis ühendavad protsessori otse välisseadmete kontrolleritega.
Esimesed kohalike siinidega IBM PC-ühilduvad arvutid ei olnud loomulikult standarditud. Üks juhtivaid tootjaid personaalarvutid Ettevõte, kes esmakordselt juurutas kohaliku siiniga video alamsüsteemi, oli NECTechnologies. 1991. aastal esitles see ettevõte oma esialgset arendust Image Video.
Hiljuti on ilmunud kaks kohalikku siini, mida tunnustatakse tööstuslikuna: VESA (Video Electronics Standards Association) välja pakutud VLB siin ja Inteli välja töötatud PCI (Peripheral Component Interconnect). Mõlemad siinid on mõeldud üldiselt ühele ja samale asjale – arvuti kiiruse suurendamiseks, võimaldades välisseadmetel, nagu videoadapterid ja draivikontrollerid, töötada kuni 33 MHz ja kõrgemal kellasagedusel. Mõlemad siinid kasutavad MCA-pistikuid. Siin aga nende sarnasus lõpeb, kuna nõutav eesmärk saavutatakse erinevate vahenditega.
Kui VL-bus on tegelikult protsessori siini laiendus (meenutagem IBM PC/XT siini), siis PCI sarnaneb oma ülesehituselt rohkem süsteemisiinidega, näiteks EISA ja on täiesti uus arendus. Rangelt võttes kuulub PCI nn mezzanine siinide, see tähendab "lisandbusside" klassi, kuna kohaliku protsessori siini ja PCI enda vahel on spetsiaalne sobiv "silla" kiip.
2.1 rehvVLB
Kohalik bussistandard VLB (VESA Local Bus, VESA – Video Equipment Standard Association) töötati välja 1992. aastal. VLB siini peamiseks puuduseks on võimatus seda kasutada protsessoritega, mis asendasid MP 80486 või eksisteerisid sellega paralleelselt (Alpha, PowerPC jne).
I/O siinidel ISA, MCA, EISA on madal jõudlus tänu oma kohale PC struktuuris. Kaasaegsed rakendused (eriti graafikarakendused) nõuavad läbilaskevõime märkimisväärset suurendamist, mida kaasaegsed protsessorid suudavad pakkuda. Üheks lahenduseks läbilaskevõime suurendamise probleemile oli kasutada välisseadmete ühendamiseks siinina 80486 protsessori siini. Protsessori siini kasutati emaplaadi sisseehitatud välisseadmete (kettakontroller, graafikaadapter) ühenduspunktina. ).
VLB on standardiseeritud 32-bitine kohalik siini, mis sisuliselt esindab 486 protsessori süsteemisiini signaale, mis suunatakse täiendavatesse emaplaadi konnektoritesse. Siin on tugevalt keskendunud 486 protsessorile, kuigi seda saab kasutada ka 386-klassi protsessoritega Pentium protsessorite puhul võeti kasutusele spetsifikatsioon 2.0, milles andmesiini laiust suurendati 64-ni, kuid seda ei kasutatud laialdaselt. Uute protsessorite riistvarasiini muundurid VLB siinile, olles siiniarhitektuuri kunstlikud "kasvud", ei juurdunud ja VLB ei saanud edasist arendust.
Struktuurselt sarnaneb VLB pesa 16-bitise tavalise MCA pesaga, kuid on süsteemi ISA-16, EISA või MCA siini pesa laiendus, mis asub selle taga protsessori lähedal. Protsessorsiini piiratud kandevõime tõttu ei ole emaplaadile paigaldatud üle kolme VLB pesa. Siini maksimaalne taktsagedus on 66 MHz, kuigi siin töötab usaldusväärsemalt sagedusel 33 MHz. Samal ajal deklareeritakse maksimaalne läbilaskevõime 132 MB/s (33 MHz x 4 baiti), kuid see saavutatakse andmeedastuse ajal ainult paketitsükli jooksul. Tegelikkuses nõuab paketitsüklis 4 x 4 = 16 baiti andmete edastamine 5 siinitsüklit, nii et isegi partiirežiim Läbilaskevõime on 105,6 MB/s ja tavarežiimis (kell aadressifaasi ja kella andmefaasi kohta) vaid 66 MB/s, kuigi see on oluliselt rohkem kui ISA. Ranged nõuded protsessori siini ajastuskarakteristikutele suure koormuse korral (sh välise vahemälu kiibid) võivad põhjustada ebastabiilse töö: kõiki kolme VLB pesa saab kasutada ainult sagedusel 40 MHz, kui emaplaat on koormatud, ainult 50 MHz saab töötada üks pesa. Siin võimaldab põhimõtteliselt kasutada aktiivseid (Bus-Master) adaptereid, kuid päringute arbitreerimine lasub adapteritel endil. Tavaliselt võimaldab siin paigaldada kuni kaks Bus-Master adapterit, millest üks on paigaldatud pesasse "Master".
VLB siini kasutati tavaliselt graafikaadapteri ja kettakontrolleri ühendamiseks. VLB LAN-adaptereid praktiliselt ei leitud. Mõnikord on emaplaate, mille kirjelduses on kirjas, et neil on sisseehitatud graafika ja kettaadapter koos VLB siiniga, kuid neil endal pole VLB pesasid. See tähendab, et plaat sisaldab määratud adapterite kiipe, mis on mõeldud ühendamiseks VLB siiniga. Selline kaudne siini jõudlus ei ole loomulikult halvem kui selgesõnaliste pesadega siin. Töökindluse ja ühilduvuse seisukohast on see veelgi parem, kuna VLB siini kaartide ja emaplaatide ühilduvusprobleemid on eriti teravad.
2.2 RehvPCI
PCI-siin (väliskomponentide ühendussiin) perifeersed komponendid) - väliskomponente ühendav siin. Intel kuulutas selle välja 1992. aasta juunis PC Expol.
Sellel siinil on eriline koht kaasaegses arvutiarhitektuuris (mezzanine bus), olles sillaks kohaliku protsessori siini ja ISA/EISA või MCA I/O siini vahel. See siin on mõeldud Pentiumi süsteemidele, kuid töötab hästi nii 486 protsessoriga kui ka mitte-Inteli protsessoritega. PCI siin on väga standardiseeritud suure jõudlusega I/O laiendussiin, mis on multipleksitud 32-bitine. On olemas ka 64-bitine siini sagedus 20-33 MHz. Teoreetiline maksimaalne kiirus on 132/264 MB/s sagedusel 33 MHz ja 528 MB/s adapteri ühendamiseks (erinevalt VLB-st), võib see emaplaadil koos eksisteerida mis tahes I/O siiniga ja isegi VLB-ga (kuigi see pole vajalik).
Ühel PCI siinil ei tohi olla rohkem kui neli seadet (pesa). PCI Bus Bridge (PCI Bridge) on riistvara PCI siini ühendamiseks teiste siinidega. Host Bridge – peasild – kasutatakse PCI ühendamiseks süsteemisiiniga (protsessorisiin või protsessorid). Peer-to-Peer Bridge - peer-to-peer Bridge - kasutatakse kahe PCI siini ühendamiseks. Võimsates serveriplatvormides kasutatakse kahte või enamat PCI siini – täiendavad PCI siinid võimaldavad suurendada ühendatud seadmete arvu.
Seadmete automaatset konfigureerimist (aadresside valik, katkestamistaotlused) toetavad BIOS-i tööriistad ja see on orienteeritud Plug and Play tehnoloogiale. PCI-standard määratleb iga pesa jaoks konfiguratsiooniruumi kuni 256 kaheksabitisest registrist, mis ei ole määratud ei mälu- ega sisend-väljundruumile. Neile pääseb juurde spetsiaalsete konfiguratsiooni lugemise ja konfiguratsiooni kirjutamise siinitsüklite kaudu, mille kontroller genereerib, kui protsessor pöördub selle I/O ruumis asuvate PCI siini kontrolleri registritesse.
PCI-siin sisaldab signaale adapterite testimiseks JTAG-liidese kaudu. Emaplaadil neid signaale alati ei kasutata, kuid need võivad organiseerida ka testitud adapterite loogilise ahela.
PCI siin käsitleb kõiki vahetusi pakettidena: iga kaader algab aadressifaasiga, millele võib järgneda üks või mitu andmefaasi. Andmefaaside arv paketis on määramatu, kuid seda piirab taimer, mis määrab maksimaalse aja, mille seade siini kasutada saab. Igal seadmel on oma taimer, mille väärtus määratakse siiniseadmete seadistamisel.
Iga vahetus hõlmab kahte seadet – vahetuse algatajat (Initiator) ja sihtseadet (Target). Siini kasutamise taotluste vahekohtumenetlust käsitleb spetsiaalne funktsionaalne üksus, mis on osa emaplaadi kiibistikust. Vahetuses osalevate seadmete kiiruse koordineerimiseks antakse kaks valmisolekusignaali IRDY# ja TRDY#. Siini aadressi ja andmete jaoks kasutatakse ühiseid multipleksitud AD liine. Nelja multipleksitud C/BE rida kasutatakse käskude kodeerimiseks aadressifaasis ja baitide lubamiseks andmefaasis.
Siinil on versioonid toiteallikaga 5 V, 3,3 V. On olemas ka universaalne versioon (+V I/O liinide ümberlülitamisega 5 V kuni 3,3 V). Võtmed on puuduvad kontaktiread 12, 13 ja 50, 51. 5 V pesa jaoks asub võti kontaktide 50, 51 kohas; 3 V jaoks - 12, 13; universaalsele - kaks võtit: 12, 13 ja 50, 51. Võtmed ei võimalda kaarti paigaldada sobimatu toitepingega pessa. 32-bitine pesa lõpeb kontaktidega A62/B62, 64-bitine pesa tihvtidega A94/B94.
Erinevalt teistest siiniadapteritest asuvad PCI-kaardi komponendid plaatide vasakul pinnal. Sel põhjusel jagab kõige välimine PCI-pesa tavaliselt adapteri jalajälge külgneva ISA-pesaga (jagatud pesa).
Kuni viimase ajani oli PCI-siin (ISA järel) kõige populaarsem rakendus. Kaasaegsetes süsteemides ISA siinidest loobutakse ja PCI siini liigub põhiasendisse. Mõned ettevõtted toodavad selle siini jaoks prototüüpkaarte, kuid loomulikult on nende varustamine perifeerse adapteri või enda disainitud seadmega palju keerulisem kui ISA-kaart. Keerulisemad protokollid ja palju muud kõrged sagedused(8 MHz ISA siini jaoks versus 33 või 66 MHz PCI siini jaoks). Samuti on PCI siinil nõrk mürakindlus, mistõttu seda kasutatakse mõõtesüsteemide ja tööstusarvutite ehitamiseks siiski suhteliselt harva.
Mõnel süsteemil (emaplaadil) on väike pistik nimega Media Bus. See asub ühe pesa PCI siini pistiku taga. See pistik väljastab signaale tavalisest ISA siinist ja on loodud nii, et PCI siiniga graafikaadapter mahutab ka odava helikaardi kiibistiku, mis on mõeldud ISA siini jaoks. Seda pistikut ja eriti selliseid kombineeritud audio-videokaarte ei kasutata laialdaselt.
KOKKUVÕTE
I/O-siin on oma arengust kuni praeguseni olnud kaasaegsete personaalarvutite kitsaskoht, mis mõjutab negatiivselt süsteemi üldisi kiirusomadusi. Ilmusid uued bussid, kasvas bitivõimsus, busside kiirus ja läbilaskevõime. Kuid uute rehvistandardite väljatöötamine jätkub. Paljud ettevõtted ühendavad jõud uute standardite väljatöötamiseks.
Olemasolevate standardite näiteid kasutades on selge, et igal rehvistandardil on omad eelised, aga ka puudused. Mõned rehvid võimaldavad saavutada üsna rahuldava jõudluse, kuid on väga kallid ja raskesti valmistatavad ning sageli kulusid ei hüvitata. Teised on odavad, kuid süsteemile tervikuna väga nõudlikud.
Kasutatud allikate loetelu
1. Arvutiteadus: arvutitehnoloogia töötuba: Õpetusülikoolidele / Toim. N.V. Makarova. – M.: Rahandus ja statistika, 1997. - 384 lk.
2. Mogilev A.V. ja teised: Õpik pedagoogikatudengitele. ülikoolid / A.V. Mogilev, N.I. Pak - M.: Akadeemia, 1999. - 816 lk.
3. Ostreikovski V.A. Informaatika: Tehnikaülikoolide õpik - M.: Kõrgkool, 1999. - 511 lk.
4. Informaatika: Põhikursus: Õpik kõrgkoolidele / Toimetanud S.V. Simonovitš – Peterburi. : Peeter, 2003. – 640 lk.
5. Khokhlova N.V. ja teised: õpik ülikoolidele / N.V. Khokhlova, A.I. Istemenko, B.V. Petrenko. – M.: Kõrgkool, 1990. – 195 lk.
Rehvid on jagatud ridadeks kohalik rehvid, nahk... sellised mikroskeemid. Lisaks uuendamine standard Seda esineb veelgi sagedamini äärealadel ...
Kaasaegne arvutussüsteemid iseloomustatud:
□ kiire kasv mikroprotsessorite ja mõnede välisseadmete kiirus (näiteks kvaliteetse digitaalse täisekraanvideo kuvamiseks on vajalik ribalaius 22 MB/s);
□ programmide tekkimine, mis nõuavad suurt hulka liideseoperatsioone (näiteks graafikatöötlusprogrammid Windowsis, multimeedia).
Nendes tingimustes ei piisanud mitut seadet korraga teenindavate laiendussiinide läbilaskevõimest mugavaks kasutuskogemuseks, kuna arvutid hakkasid pikka aega “mõtlema”. Liidese arendajad on võtnud kasutusele kohalikud siinid, mis on ühendatud otse MP siiniga, mis töötavad MP taktsagedusel (kuid mitte selle sisemisel töösagedusel) ja pakuvad sidet mõne MP-välise kiire seadmega: põhi- ja väline mälu, videosüsteemid jne.
Praegu on kolm peamist universaalset kohaliku siini standardit: VLB, PCI ja AGP.
VLB buss(VL-buss, VESA kohalik buss) kasutusele 1992. aastal Video Electronics Standards Association (VESA – Video Electronics Standards Associationi kaubamärk) ja seetõttu nimetatakse seda sageli VESA siiniks. VLB siin on sisuliselt laiendus sisebuss MP suhtlemiseks videoadapteriga ja harvemini kõvaketta, multimeediumikaartide ja võrguadapteriga. Siini laius andmete jaoks on 32 bitti, aadressi puhul - 30, tegelik andmeedastuskiirus VLB kaudu on 80 MB/s, teoreetiliselt saavutatav - 132 MB/s (versioonis 2 - 400 MB/s).
VLB siini puudused:
□ sihib ainult MP 80386, 80486 (pole kohandatud Pentium klassi protsessoritele);
□ tõsine sõltuvus kella sagedus MP (iga VLB siin on mõeldud ainult kindlale sagedusele kuni 33 MHz);
□ väike arv ühendatud seadmeid - VLB siini saab ühendada ainult 4 seadet;
□ siini arbitraaži ei toimu – ühendatud seadmete vahel võib esineda konflikte.
PCI siini(väliskomponentide ühendamine, väliste komponentide ühendamine) on kõige levinum ja universaalsem liides erinevate seadmete ühendamiseks. Inteli poolt välja töötatud 1993. aastal. PCI-siin on palju mitmekülgsem kui VLB; võimaldab ühendada kuni 10 seadet; sellel on oma adapter, mis võimaldab seda konfigureerida töötama mis tahes MP-ga alates 80486 kuni tänapäevase Pentiumini. PCI taktsagedus on 33 MHz, bitilaius 32 bitti andmete ja 32 bitti aadresside puhul, laiendatav 64 bitti, teoreetiline läbilaskevõime on 132 MB/s ja 64-bitise versiooni puhul - 264 MB/s. Kohaliku PCI siini modifikatsioon 2.1 töötab taktsagedusel kuni 66 MHz ja 64-bitise läbilaskevõimega kuni 528 MB/s. Toetatud on Plug and Play, Bus Mastering ja adapteri automaatse konfigureerimise režiimid.
Struktuuriliselt koosneb emaplaadi siinipistik kahest järjestikusest 64 kontaktist koosnevast sektsioonist (igaühel oma võti). Selle liidese abil ühendatakse videokaardid emaplaadiga, helikaardid, modemid, SCSI-kontrollerid ja muud seadmed. Tavaliselt on emaplaadil mitu PCI-pesa. Kuigi PCI-siin on lokaalne, täidab see ka paljusid laiendussiini funktsioone. Laiendussiinid ISA, EISA, MCA (ja see on nendega ühilduv) on PCI siini juuresolekul ühendatud mitte otse MP-ga (nagu VLB siini kasutamisel), vaid PCI siini endaga ( laiendusliidese kaudu). Tänu sellele lahendusele on siini protsessorist sõltumatu (erinevalt VLB-st) ja saab töötada paralleelselt protsessori siiniga, ilma sellele päringute jaoks ligi pääsemata. Seega väheneb oluliselt protsessori siini koormus. Näiteks töötab protsessor süsteemimälu või vahemäluga ja praegu võrgu kaudu HDD info on kirjas. PCI siini süsteemi konfiguratsioon on näidatud joonisel fig. 5.8.
AGP buss(Kiirendatud graafikaport – kiirendatud graafikaport) - liides videoadapteri ühendamiseks eraldi AGP pagasiruumiga, millel on
Peatükk 5. Mikroprotsessorid ja emaplaadid
väljund otse süsteemimällu. Välja on töötatud PCI v2.1 standardil põhinev siin. AGP-siin võib töötada süsteemisiini sagedustel kuni 133 MHz ja pakub suurim kiirus graafiliste andmete edastamine. Selle maksimaalne läbilaskevõime AGP4x neljakordse korrutamise režiimis (kellatsükli kohta edastatakse 4 andmeplokki) on 1066 MB/s ja AGP8x kaheksandkorrutamise režiimis 2112 MB/s. Võrreldes PCI siiniga, välistab AGP siini aadressi- ja andmeliinide multipleksimise (PCI-s, et vähendada projekteerimiskulusid, edastatakse aadress ja andmed samade liinide kaudu) ning tõhustab lugemis-kirjutustoimingute konveierit, mis välistab mälumoodulite viivituste mõju nende toimingute sooritamise kiirusele.
Riis. 5.8. PCI süsteemi konfiguratsioon
AGP siinil on kaks töörežiimi: DMA Ja Käivitage. IN DMA režiim Põhimälu on videokaardi mälu. Graafilised objektid süsteemimällu salvestatud, kuid sinna kopeeritud kohalik mälu kaardid. Vahetus toimub suurte järjestikuste pakettidena. Käivitusrežiimis on süsteemimälu ja videokaardi kohalik mälu loogiliselt võrdsed. Graafilisi objekte ei kopeerita kohalikku mällu, vaid need valitakse otse süsteemsest mälust. Sel juhul tuleb mälust valida suhteliselt väikesed juhuslikult paiknevad tükid. Kuna süsteemimälu eraldatakse selles režiimis vastuvõetava jõudluse tagamiseks dünaamiliselt, 4 KB suurustes plokkides, on ette nähtud mehhanism, mis kaardistab fragmentide järjestikused aadressid 4 KB suuruste plokkide tegelike aadressidega süsteemimälus. See protseduur viiakse läbi spetsiaalse tabeli (Graphic Address Re-mapping Table või GART) abil, mis asub mälus. Liides on loodud eraldi pistikuna, millesse on paigaldatud AGP-videoadapter. Süsteemi konfiguratsioon AGP siiniga on näidatud joonisel fig. 5.9.
Masinasisene süsteem ja perifeersed liidesed
Riis. 5.9. Süsteemi konfigureerimine AGP siiniga
Kõik ülaltoodud rehvide kohta on kokku võetud tabelis. 5.4. Tabel 5.4. Rehvide peamised omadused
Siin on emaplaadi lahutamatu osa, millel asuvad pistikud (pesad) seadmete adapterkaartide (videokaardid, helikaardid, sisemodemid, mäluseadmed, sisend/väljundseadmed jne) ja põhikonfiguratsiooni laienduste ühendamiseks ( täiendavad tühjad pistikud). See pole väliselt nähtav, vaid asub emaplaadi tekstoliitplaatide vahel.
Nagu varem märgitud, mõjutab arvutisüsteemi kui terviku jõudlust süsteemisiin suuresti. Rehvid on arterid, mille kaudu toimub ülekanne elektrilised signaalid. Rangelt võttes on need suhtluskanalid, mida kasutatakse arvutiseadmete vahelise suhtluse korraldamiseks. Ja neid pistikuid, millesse on installitud laienduskaardid, toetavad kohalikud siinid või liidesed. Need pistikud on valmistatud pesadena ja nende abiga ühendatakse kohalike siinide kaudu lisaseadmed (komponendid), mis sarnaselt süsteemisiiniga pole emaplaatidel nähtavad. Siiniühenduse struktuur on skemaatiliselt näidatud joonisel fig. 9.
Iseloomustame emaplaadil olevaid siine. Peamine süsteemisiin on FSB (Front Side Bus). See siin edastab andmeid protsessori ja RAM-i vahel, samuti protsessori ja personaalarvuti muude seadmete vahel. Siin on üks lõks. Fakt on see, et on olemas põhisiin, protsessori siin. Mõned autorid väidavad, et süsteemisiin ja protsessori siin on sama asi, teised aga mitte. Enamik jõuab järeldusele: algul oli protsessor ühendatud põhisüsteemi siiniga läbi oma protsessori siini, kuid tänapäevastes süsteemides on need siinid üheks saanud. Me ütleme: "süsteemsiin", aga me mõtleme protsessori siini, aga me mõtleme süsteemisiini. Fraas: "emaplaat töötab 100 MHz" tähendab, et süsteemisiin töötab 100 MHz taktsagedusel. FSB võimsus on võrdne protsessori mahuga. Kui kasutatakse 64-bitist protsessorit ja süsteemisiini taktsagedus on 100 MHz, võrdub andmeedastuskiirus 800 MB/sek (mis on näidatud allolevates arvutustes).
Rehvi jõudlusel on kolm peamist näitajat. Need on taktsagedus, bitisügavus ja andmeedastuskiirus.
Kella sagedus. Mida kõrgem on süsteemisiini taktsagedus, seda kiiremini toimub info seadmete vahel ülekandmine ja selle tulemusel suureneb arvuti üldine jõudlus, st suureneb andmeedastuskiirus ja sellest tulenevalt ka arvuti kiirus.
Kellasagedust mõõdetakse personaalarvutite suhtes MHz-des, kus hertsid on vastavalt üks vibratsioon sekundis, 1 MHz on miljon vibratsiooni sekundis. Teoreetiliselt, kui arvutisüsteemisiin töötab sagedusel 100 MHz, siis suudab see teha kuni 100 000 000 toimingut sekundis. Süsteemi iga komponent ei pea tingimata iga kellatsükliga midagi tegema. On nn tühjad kellad (ootetsüklid), kui seade ootab vastust mõnelt teiselt seadmelt. Pentium I klassi personaalarvutid olid varustatud emaplaatidega, mis toetasid süsteemisiini sagedust 33 MHz, Pentium II - 66 MHz, Pentium III - 133 MHz. Kaasaegsed emaplaadid toetavad süsteemisiini sagedustel 400, 533, 800, 1066 ja isegi 1600 MHz.
Biti sügavus. Siin koosneb mitmest kanalist elektriliste signaalide edastamiseks. Kui siin on kolmekümne kahe bitine, tähendab see, et see on võimeline edastama elektrilisi signaale üheaegselt kolmekümne kahe kanali kaudu. Mis tahes deklareeritud laiusega (8, 16, 32, 64) siinil on tegelikult O Rohkem kanaleid. See tähendab, et kui me võtame sama kolmekümne kahe bitise siini, siis eraldatakse tegelike andmete edastamiseks 32 kanalit ja täiendavad kanalid mõeldud spetsiifilise teabe, näiteks juhtsignaalide edastamiseks.
Andmeedastuskiirus. Selle parameetri nimi räägib enda eest. See arvutatakse valemiga
taktsagedus * biti sügavus = andmeedastuskiirus.
Arvutame 100 MHz taktsagedusel töötava 64-bitise süsteemisiini andmeedastuskiiruse.
100 * 64 = 6400 Mbps;
6400/8 = 800 MB/sek.
Kuid saadud arv pole reaalne. Elus mõjutavad rehve kõikvõimalikud tegurid: materjalide ebaefektiivne juhtivus, häired, konstruktsiooni- ja koostevead ning palju muud. Mõnede aruannete kohaselt võib erinevus teoreetilise andmeedastuskiiruse ja praktilise vahel olla kuni 25%.
Emaplaadil on lisaks süsteemisiinile ka sisend/väljundsiinid, mis erinevad üksteisest arhitektuuri poolest. Neid nimetatakse kohalikeks.
Erinevate põlvkondade personaalarvutites kasutati ISA, EISA, VESA, VLB ja PCI siini standardeid. ISA, EISA, VESA ja VLB on nüüdseks vananenud ja pole tänapäevastel emaplaatidel saadaval. Tänapäeval põhinevad kõik emaplaadid PCI siinil.
Kõik standardid erinevad nii signaalide arvu ja kasutamise kui ka nende hooldamise protokollide poolest.
ISA (Industrial Standard Architecture). Esimene 8-bitine ISA-siin ilmus 1981. aastal ja 1984. aastal ilmus selle 16-bitine versioon. Esimesed ISA siinid olid tegelikult ainsat tüüpi, kuid erinesid siis 8 MHz ja 16 MHz taktsageduste poolest. Tuleb märkida, et ISA siinid olid peaaegu 10 aastat ainsad emaplaatidel ja neid leidub osadel siiani. Kuni 1987. aastani keeldus IBM avaldamast Täielik kirjeldus ISA-ga otsustasid paljud riistvaratootjad välja töötada oma bussid. Nii ilmus 32-bitine ISA, mida ei kasutatud, kuid mis tegelikult määras ette järgmiste põlvkondade MCA ja EISA siinide ilmumise. 1985. aastal Inteli ettevõte töötas välja 32-bitise 80386 protsessori, mis anti välja 1986. aasta lõpus. Hädasti oli vaja 32-bitist I/O siini. Selle asemel, et jätkata ISA edasiarendamist, lõi IBM uue MCA (Micro Channel Architecture) siini, mis oli oma eelkäijast igas mõttes parem. Kuid see standard ei kestnud kaua ja peagi töötas Compaq välja uue EISA siini.
EISA (Extended Industry Standard Architecture). Selle peamine erinevus oli 32-bitine tehnoloogia, mis tõi kaasa andmevahetuse kiiruse tõusu. Samal ajal säilitati ühilduvus ISA-ga töötamiseks mõeldud tahvlitega. Andmeedastuskiirus oli juba 33 MB/sek. Kuid ikkagi jäi sisemine taktsagedus madalaks - 8,33 MHz. Protsessorite taktsageduste ja bitisügavuse suurenemisega tekkis kiireloomuline probleem andmeedastuskiiruse suurendamisel siinidel. 1992. aastal ilmus veel üks ISA laiendatud versioon - VLB (VESA Local Bus) - Video Electronic Standard Association. VLB oli kohalik buss, mis ei muutnud, vaid täiendas olemasolevaid standardeid. Lihtsalt põhibussidele lisati mitu uut kiiret kohalikku teenindusaega. VLB rehvi populaarsus kestis kuni 1994. aastani. VLB andmeedastuskiirus oli 128–132 MB/sek ja bitisügavus 32. Kellasagedus ulatus 50 MHz-ni, kuid tegelikult ei ületanud pesade endi sageduspiirangute tõttu 33 MHz. Peamine funktsioon, mille jaoks uus siin oli mõeldud, oli andmevahetus videoadapteriga. Kuid uuel rehvil oli mitmeid puudusi, mis ei võimaldanud sellel kaua turul eksisteerida.
1991. aastal alustati uue kohaliku PCI siini väljatöötamist. PCI (Peripheral Component Interconnect bus) – siin välisseadmete ühendamiseks. Ja juunis 1992 ilmus see uus standard– PCI (2.0), mille töötas välja Intel koos teiste ettevõtetega Compaq, HP jne. See oli omamoodi revolutsioon. PCI siini kasutavate laienduskaartide valik oli suur. PCI siini taktsagedus oli 33 MHz ja 66 MHz. Bitisügavus – 32 või 64. Andmeedastuskiirus – 132 MB/sek või 264 MB/sek. PCI-siin võimaldab välisseadmete (lisa)seadmete isekonfigureerimist - toetab Plug and Play standardit, mis välistab välisseadmete riistvaraparameetrite käsitsi seadistamise, kui seda muudetakse või laiendatakse. Seda standardit toetav operatsioonisüsteem konfigureerib automaatselt ilma kasutaja sekkumiseta PCI siini kaudu ühendatud seadmed.
Videokaartide pidev täiustamine tõi kaasa asjaolu, et PCI siini füüsilised parameetrid muutusid ebapiisavaks, mis tõi kaasa AGP ilmumise 1996. aastal. Enne 1997 graafika alamsüsteem PCI siini tugevalt koormatud. AGP (Accelerated Graphics Port) väljalaskmine koos Intel 440LX kiibistikuga teenis kahte eesmärki: suurendada graafika jõudlus ja eemaldage graafikaandmed PCI siinist. Kuna graafilist teavet hakati edastama üle teise "siini", suudeti ülekoormatud PCI siini vabastada, et töötada koos teiste seadmetega.
Emaplaadil on see port ühel kujul. See ei sõltu füüsiliselt ega loogiliselt PCI-st. Esimene AGP 1.0 standard ilmus 1997. aastal tänu Inteli inseneridele. See spetsifikatsioon vastas taktsagedusele 66 MHz. Järgmine versioon, AGP 2.0, sündis 1998. aastal ning andmeedastuskiirus on 533 MB/sek (2x) ja 1066 MB/sek (4x). AGP uusim versioon oli AGPx8 (2004–2005). Peamine (põhi) AGP-režiim on 1x. Selles režiimis toimub tsükli kohta üks andmeedastus. 2x režiimis toimub andmeedastus kaks korda tsüklis, 4x režiimis toimub andmeedastus neli korda igas tsüklis jne. AGP 1.0 ribalaius on 32 bitti. AGP suur saavutus on see, et see spetsifikatsioon võimaldab kiire juurdepääs RAM-ile.
AGP oli aga alles esimene samm PCI siini koormuse vähendamisel. Rehv PCI Express, varem tuntud kui kolmanda põlvkonna sisend/väljundsiin (3rd Generation I/O, 3GIO), on mõeldud asendama PCI siini ja võtma järgmiseks kümneks aastaks ülesandeks arvutis komponentide omavaheliseks ühendamiseks.
Mis puudutab juurutamise maksumust, siis uus siin on kavandatud vastama PCI tasemele või olema sellest isegi madalam. Jadasiin nõuab väiksem arv juhtmed trükkplaadil, muutes plaadi disaini lihtsamaks ja tõhusamaks, kuna vaba ruumi saab kasutada muude komponentide jaoks.
Siin säilitab PCI-ühilduvuse tarkvara tasemel, mis tähendab, et olemasolevad operatsioonisüsteemid käivituvad ilma muudatusteta. Lisaks konfiguratsioon ja draiverid PCI seadmed Express ühildub olemasolevate PCI-suvanditega.
Üks PCI Expressi muljetavaldavamaid omadusi on selle võime suurendada kiirust mitme ülekandeliini abil. Füüsiline kiht Toetab siini laiuse X1, X2, X4, X8, X12, X16 ja X32 liine. Mitme liini kaudu edastamine on teistele kihtidele läbipaistev.
Kuna PCI Express pakub edastuskiirust 200 MB/s isegi X1 laiuse korral, on siin väga tõhus lahendus maksumuse/kontaktide arvu osas. PCI Express x16 siin võimaldab graafika jaoks mõlemas suunas 4 GB/s (8 GB/s koguläbilaskevõimet), mis on AGP 8X-st enam kui kaks korda suurem.
Teisisõnu kirjeldab spetsifikatsioon mitut tüüpi ühendusi ja pistikuid: PCI Express 1x, 4x, 8x, 16x. Esimene koosneb ühest nn Lane'ist. Viimane on kuueteistkümnest. Vastavalt sellele on esimese läbilaskevõime mõlemas suunas 500 MB/s ja viimase 8 GB/s (mõlemas suunas 4 GB/s). Sel juhul saab kõik 20 saadaolevat rajarühma juhuslikult jaotada 1x, 4x, 8x ja 16x pistikute vahel. Pesad ühilduvad alt üles, st PCI Express 1x kaardi saab sisestada PCI Express 4x, 8x või 16x pessa. Aga mitte vastupidi. Jääb üle lisada, et lauaarvutid kasutavad peamiselt 1x ja 16x siine. Samuti peaksite pöörama tähelepanu PCI Expressi suuruse vähendamisele võrreldes lihtsalt PCI-ga. Peal esialgsed etapid PCI Express oli mõeldud videokaartide ühendamiseks, mis olid üsna kallid (400 dollarit või rohkem). Praegu on saadaval PCI Expressi siini jaoks mõeldud madala ja keskmise hinnaga videokaardid. Ja teiste arvutikomponentide tootjad hakkavad selle siini jaoks aktiivselt uusi seadmeid välja töötama. Ja nagu prognoosides on näidatud, on PCI Expressi siin vähemalt 10 aastat peamine sisemiste arvutiseadmete ühendamiseks ja pigistab järk-järgult PCI siini välja.
Kiibistik
Nagu juba süsteemi ja kohalike siinide näitel näha, on emaplaat üsna keeruline seade ja sisaldab järgmist olulist komponenti - kiibistiku. Kõik emaplaadi põhiomadused ja seega ka selle alusel ehitatud arvutisüsteem sõltuvad otseselt kiibistikust.
Kiibistik on iga emaplaadi aluseks. Tegelikult määrab emaplaadi funktsionaalsuse ja selle jõudluse 90% kiibistik, mis määrab toetatud protsessori tüübi, mälu tüübi ja ka funktsionaalsust välisseadmete ühendamiseks.
Kiibistik on kiipide komplekt süsteemi loogika(lühendatult NMS või MSL). Teadupärast koosneb personaalarvuti mitmest seadmest, mis on kuidagi emaplaadiga ühendatud ja tegelevad igasuguse info vastuvõtmise, töötlemise ja edastamisega. Kiibistikud vastutavad kogu selle töö loogilise korralduse eest. Arvutite esimestes põlvkondades, kui NMS-i veel ei eksisteerinud, kandsid emaplaadid kuni sada mikrolülitust, mis vastutasid üksikute seadmete töö loogilise korralduse eest, mis oli äärmiselt ebamugav. Siin on mõned neist: katkestuskontrollerid, otsejuurdepääsu kontroller, klaviatuurikontroller, kell, süsteemitaimer, siinikontroller jne ja nii edasi. Selline olukord eksisteeris kuni 1986. aastani, mil Chip and Technologies pakkus välja tõeliselt revolutsioonilise lahenduse. Kiibi nimi oli 82C206 ja sellest sai süsteemiloogika kiibistiku põhiosa. Ta täitis järgmisi funktsioone:
Siini kontroller;
Kella generaator;
süsteemi taimer;
Katkestuse kontroller;
Otsese mälu juurdepääsu kontroller;
Protsessori i80486 tulekuga hakati üksikuid kiipe ühendama üheks või kaheks suureks kiibiks, mida nimetati kiibistikuks. Otseses tõlkes tähendab kiibistik "kiibikomplekti". Kiibistik, mida nimetatakse ka süsteemiloogikakomplektiks, on üks või enamasti kaks mikrolülitust (kiipi), mis on loodud protsessori, mälu, I/O-portide ja muude arvutikomponentide vahelise interaktsiooni korraldamiseks.
PCI siini tulekuga hakati üksikuid kiibistiku kiipe nimetama sildadeks - nii ilmusid väljakujunenud terminid: kiibistiku põhjasild ja lõunasild, kusjuures põhjasild ühendub otse protsessoriga ja lõunasild põhja poole. Mõnel juhul ühendavad tootjad põhja- ja lõunasilla üheks kiibiks ja seda lahendust nimetatakse ühe kiibi lahenduseks ja kui on kaks kiipi, siis on tegemist kahe silla ahelaga.
Kiibistiku põhjasild sisaldab traditsiooniliselt RAM-kontrollerit (välja arvatud AMD64 arhitektuuriga protsessorite kiibistikud), graafikasiini kontrollerit (AGP või PCI Express x16), liidest lõunasillaga suhtlemiseks ja liidest interaktsiooniks protsessor. Mõnel juhul võib kiibistiku põhjasild sisaldada täiendavaid PCI Express x1 radasid, et korraldada suhtlemist vastava liidesega laienduskaartidega.
Kiibistiku lõunasild vastutab I/O-seadmetega suhtlemise korraldamise eest. Lõunasild sisaldab kõvad kontrollerid draivid (SATA ja/või PATA), USB-kontroller, Võrgukontroller, PCI siini ja PCI-Express siini kontroller, katkestuskontroller ja DMA kontroller. Tavaliselt ka lõunasilla sisse ehitatud helikontroller, ja sel juhul vajate ikkagi kiibistiku välist koodekikiipi. Lisaks ühendub lõunasild emaplaadil veel kahe olulisema kiibiga: BIOS ROM-i mälukiibiga ja Super I/O kiibiga, mis vastutab jada- ja paralleelpordi ning disketiseadme eest.
Põhja- ja lõunasilla omavaheliseks ühendamiseks kasutatakse spetsiaalset spetsiaalset bussi ja erinevad tootjad Nad kasutavad selleks erinevaid siine (erineva ribalaiusega):
Intel-DMI (otsene meediumiliides),
· VIA Technologies (peamine AMD protsessorite tootja)-V-Link;
· SiS (Silicon Integrated System Corporation) – MuTIOL;
· ATI-HyperTransport, PCI Express;
· NVIDIA-HyperTransport.
Reeglina kattub kiibistiku nimi põhjasilla nimega, kuigi õigem on näidata põhja- ja lõunasilla kombinatsiooni, kuna paljudel juhtudel saab kiibistiku sama põhjasilda kombineerida erinevate lõunasildade versioonid.
Kiibikomplektide valik on tänapäeval väga suur. Ja kui protsessoreid toodavad ainult kaks ettevõtet - Intel ja AMD -, toodavad kiibikomplekte Intel, VIA, SiS, NVIDIA, ATI ja ULi.
Vaatame mõningaid kaasaegsete Inteli kiibikomplektide funktsioone. Täna Inteli ettevõte toodab protsessoritele väga mitmekesist kiibikomplekti Intel Pentium D, Intel Pentium 4 ja Intel Celeron D. Aastatel 2004–2005 kasutati Intel 915, Intel 925 perekonda ja 2006. aastal Intel 945. Koos uute Intel Pentium protsessoritega Extreme Edition 8xx ja Intel Pentium D tutvustas Intel ka uut Intel 955X Expressi kiibikomplekti (koodnimega Glenwood). Kõik märgistatud kiibistikud on mõeldud LGA775 mikroprotsessoripaketi jaoks.
Intel 955X Expressi kiibistik on täna vanem mudel ja kiibistiku loogiline jätk Inteli seeria 945, Intel 925X Express. See toetab kahetuumalist Intel Pentium Extreme Edition 8xx protsessorit 800 MHz FSB või ühetuumaline protsessor Intel Pentium 4 Extreme Edition FSB sagedusega 1066 MHz ja tavaliste Intel Pentium 4 protsessoritega Intel Pentium D protsessor on varustatud Intel 945X Expressi kiibistikuga. Nüüd loetleme süsteemikomplekti peamised omadused Inteli loogika 955X Express (joon. 10) võrreldes eelmise seeriaga.
Selle kiibistiku mälukontroller toetab DDR2-667 mälu kahe kanaliga režiim, ja mälusiini ribalaius on 8,5 GB/s. Kokku toetatakse kuni 8 GB mälu ja rakendatakse ECC-mälu tugi. Lisaks rakendab mälukontroller Performance Memory Optimizations tehnoloogiat.
Intel Pentium 4 Extreme Edition protsessoritega ühilduvuse tagamiseks võib FSB sagedus olla kas 800 või 1066 MHz. Intel 955X Expressi kiibistiku põhjasilla tunnuseks on ka kahe graafikasiini tugi välise sillaga, mis pakub kahte füüsilist PCI pesa Express x16. ICH7 kiibistiku lõunasild on juba tuntud ICH6 I/O kontrolleri uus versioon. Funktsionaalsed funktsioonid hõlmavad nelja kanaliga SATA RAID-kontrolleri ja kaheksa kanaliga Inteli helivormingu tuge Kõrglahutus Heli, PCI siini ja kuus PCI Express x1 siini pesa.
Kiibistikud on välja töötatud kindla põlvkonna protsessorite ja konkreetsete protsessorimudelite jaoks. Näiteks ettevõtted VIA Technologies, NVIDIA, SiS arendavad suures osas AMD protsessorite kiibikomplekte. Ja Intel töötab loomulikult oma Pentium 4 rivistuses. Inteli kiibikomplektide peamised omadused on kajastatud tabelis. 5. Nagu näete, mida vanem on mudelivalik, seda suurepäraseid võimalusi jõudlus ja funktsionaalsus on neisse sisse ehitatud. Toetus kiiretele siinidele (FSB 800/1066 MHz), kaasaegne protsessoripesa (LGA 775), kiire ja suur võimsus mälu (DDR2), suurenenud USB-portide arv, kiire kõvaketta liidesed (SATA II) jt.
Riis. 10. Struktuurne skeem Intel 955X Express kiibistik
BIOS (Basic Input/Output System – põhiline sisend/väljundsüsteem) on arvutisse sisse ehitatud kiibile tarkvara, mis on talle esimesel etapil saadaval ilma kettale juurdepääsuta. See on programmide komplekt arvuti riistvara testimiseks ja hooldamiseks, eriti need, mis on vajalikud klaviatuuri, videokaardi, ketaste, portide ja nn külma alglaadimise haldamiseks ja emaplaadi lähtestamiseks (kuum alglaadimine), testib plaati ennast ja arvuti põhiüksusi - videoadapterit, klaviatuuri, kettakontrollereid ja I/O-porte, konfigureerib kiibistiku ja annab juhtimise üle operatsioonisüsteemi alglaadurile. BIOS-i näidiskiip on näidatud joonisel fig. üksteist.
Riis. 11. Ettevõtte BIOS-kiip Ameerika megatrendid Inc (AMI).
Tabel 5
Inteli mikroprotsessorite kiibikomplektide peamised omadused
Põhimõtteliselt on BIOS draiverite kogum (draiver on seadme juhtimisprogramm), mis tagab süsteemi töötamise arvuti käivitumisel või arvuti käivitamisel. turvarežiim. Kui lülitate arvuti sisse juba enne operatsioonisüsteemi laadimist, saate seda juhtida klaviatuurilt ja vaadata kõiki toiminguid monitoril. Lisaks, kui käivitamine toimub turvarežiimis, jäetakse operatsioonisüsteemi draiverid maha ja tööle jäävad ainult BIOS-i draiverid.
Töötades operatsioonisaalide all DOS süsteemid ja Windows 9x BIOS juhtis ka põhiseadmeid ehk toimis vahendajana operatsioonisüsteemi ja arvuti riistvara vahel. Windows NT/2000/XP, UNIX-i, OS/2 ja muude alternatiivsete operatsioonisüsteemide all töötades BIOS-i praktiliselt ei kasutata, teostades ainult esialgset kontrolli ja konfigureerimist.
BIOS koosneb järgmistest osadest:
1. POST (Power On Self Test) – programm, mis vastutab arvuti riistvara testimise eest, kui toide on sisse lülitatud.
2. System Setup – süsteemi häälestusprogramm.
3. Programmide komplekt arvutiseadmete töö juhtimiseks.
BIOS on üldiselt iga arvuti emaplaadi mudeli jaoks unikaalne, see tähendab, et see on välja töötatud, võttes arvesse selle seadmete kombinatsiooni tööomadusi, mis on selle konkreetse mudeli jaoks tüüpilised.
Kaasaegsete emaplaatide BIOS-i arendab enamasti üks sellele spetsialiseerunud ettevõtetest - Auhind Tarkvara (mis omandas Phoenix Technology, mineviku ühe kuulsaima BIOS-i tootja), American Megatrends Inc. ( AMI), Microid Research. Praegu on kõige populaarsem Award BIOS. Mõned emaplaaditootjad – Intel, IBM või Acer – arendavad oma plaatidele ise BIOS-i. Need kas laiendavad oluliselt seadistuste valikut või (nagu Inteli puhul), vastupidi, piiravad seadistuste arvu vaid minimaalse vajalikuga.
Algselt asus BIOS ROM-i (kirjutuskaitstud mälu) kiibis, mis asus arvuti emaplaadil. See tehnoloogia võimaldab BIOS-ile olla alati ligipääsetav, hoolimata kahjustustest, nt. kettasüsteem. Samuti võimaldab see arvutil iseseisvalt muult meediumilt käivitada. Kuna RAM-ile pääseb juurde palju kiiremini kui ROM-ile, on arvutitootjad välja töötanud süsteemid nii, et arvuti sisselülitamisel kopeeritakse BIOS ROM-ist RAM-i. Kaasatud mälupiirkonda nimetatakse varjumäluks.
Kõik kaasaegsed lauad BIOS on salvestatud elektriliselt ümberprogrammeeritavasse ROM-i (Flash ROM), mis võimaldab BIOS vilgub plaadi enda kasutamine spetsiaalse programmi abil. See võimaldab parandada BIOS-i tehasevigu, muuta tehase vaikeseadeid, teha muid muudatusi, värskendada BIOS-i uute emaplaatide või arvutikomponentide jaoks.
Kuid lisaks ilmsetele eelistele on sellel tehnoloogial ka nõrkusi. Näiteks praegu on olemas rühm viiruseid, mis BIOS-i sisu muutmise võimalust kasutades kustutavad või muudavad selle ja muudavad arvuti seega töövõimetuks. Vale või puuduva BIOS-i tõttu keeldub arvuti alglaadimisest. Seda olukorda saab parandada ainult teeninduskeskuses, kus algne BIOS-i versioon kirjutatakse spetsiaalses seadmes - programmeerijas - Flash ROM-i kiibile. Näiteks, kuulus viirus Tšernobõli, mis toimus 26. aprillil 1999, hävitas miljoneid BIOS-e üle maailma. Pärast seda epideemiat hakkasid mõned tootjad oma emaplaate varustama kahega BIOS-i koopiad. Kui esmane koopia on kahjustatud, laaditakse varukiibi sisu. Sellised lauad on aga üsna haruldased.
BIOS salvestab oma sätted niinimetatud CMOS RAM-i. CMOS RAM-i nimetatakse nn, kuna see põhineb CMOS-struktuuridel (CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor), mida iseloomustab madal energiatarve. CMOS-mälu on püsiv ainult seetõttu, et seda toidab pidevalt emaplaadil asuv aku. Kui arvuti on sisse lülitatud, saab CMOS RAM-i toite arvuti toiteallikast. CMOS RAM-i voolutarve on nii väike, et isegi arvuti väljalülitamisel ja aku puudu selle sisu saab säilitada kauem kui üks päev ainult toiteallika kondensaatorite jääklaengute tõttu.
CMOS RAM salvestab teavet kella hetkenäitude, äratuse aja, arvuti konfiguratsiooni kohta: mälumaht, draivide tüübid jne. Kui CMOS RAM-i kiip on kahjustatud (või aku või aku on tühi), on BIOS-il võimalus kasutada vaikesätted.
Üldine põhimõte, mida tuleks järgida, on: kui arvuti töötab stabiilselt ja selle töös ei ole tuvastatud BIOS-iga seotud puudusi, siis BIOS-i uuendada ei tohiks.
Siiski on olukordi, kus BIOS-i värskendamine on vajalik. Tavaliselt on see uue protsessori väljalase, mille tuge eelmises versioonis ei olnud. Enne uue versiooni installimist peate minema veebisaidile tehniline abi emaplaadi tootja, lugege uue BIOS-i versiooni spetsifikatsioone ja vajadusel laadige need alla, veendudes, et see versioon parandab täpselt teie arvutis tuvastatud puudused.
Kui arvuti sisse lülitate, antakse protsessorile toide ja see "ärkab". Esimesed käsud, mida protsessor loeb, on BIOS-kiibi juhised (emaplaadi kiibid hoolitsevad selle eest). Esimesena käivitatakse enesetestimisprogramm POST. POST teostab järgmised sammud:
· initsialiseerib süsteemiressursse ja kiibistiku registreid, toitehaldussüsteemi;
· määrab muutmälu (RAM) mahu ja testib seda;
· lähtestab videoadapteri;
· lülitab sisse klaviatuuri;
· testib jada- ja paralleelporte;
· lähtestab kettaseadmed ja kõvaketta kontrollerid;
· kuvab kokkuvõtliku süsteemiteabe.
Kõik need toimingud kuvatakse lühidalt monitori ekraanil (mustvalgelt) ning neid saab jälgida ja isegi analüüsida, vajutades klahvi "Paus".
Pooleli BIOS-i töö Võrdleb praeguseid süsteemi konfiguratsiooniandmeid CMOS-i salvestatud teabega ja vajadusel värskendab seda. Kui mõne sammu ajal ilmnevad tõrkeid, teavitab BIOS sellest monitori ekraanil kuvatavate teadetega ja kui see pole võimalik (näiteks videoadapter pole veel lähtestatud), kuvab helisignaalid süsteemi kõlari kaudu. Piiksude arv vastab veakoodidele, mille leiate dokumentatsioonist. Mõned emaplaadid on varustatud vedelkristallindikaatoriga, mis kuvab POST-testide etapid ja ilmnenud veakoodid.
Kui kõik POST-toimingud on lõpetatud, alustab BIOS alglaaduri programmi otsimist. Kaasaegsed versioonid BIOS võimaldab teil operatsioonisüsteemi käivitada mitte ainult diskettidelt ja kõvaketastelt, vaid ka CD-ROM draiv, ZIP-seadmed või Flash-draivid. Alglaaduri programm asub tavaliselt ketta (kõvaketta) esimeses sektoris, millel asub operatsioonisüsteem. Ketaste otsimise järjekord alglaaduri otsimisel on määratud BIOS-i sätted. Kui alglaadur leitakse, asetatakse see mällu ja juhtimine antakse sellele üle. Pärast seda otsib ja asetab see mällu tegeliku operatsioonisüsteemi laadija, mis laadib, lähtestab ja konfigureerib operatsioonisüsteemi ja seadme draiverid. Ja lõpuks, kui operatsioonisüsteem on laaditud, kantakse kogu juhtimine üle Windows OS-ile ja seejärel käivitatakse muud programmid, peamiselt kaustast Startup.
Nagu varem mainitud, võtab BIOS DOS-i või Windows 9x-i kasutavates süsteemides arvuti riistvara haldamise rolli ja toimib vahendajana operatsioonisüsteemi ja riistvara vahel.
BIOS rakendab oma funktsioone tarkvarakatkestussüsteemi kaudu. Tarkvarakatkestuste tõttu peatab mikroprotsessor praeguse toimingu ja alustab katkestusrutiini täitmist.
BIOS probleem Probleem on selles, et piiratud arvu alamprogrammidega on võimatu optimaalselt katta kõiki tarkvara vajadusi ja kõiki seadmete tööfunktsioone. Seega ei ole BIOS-i rutiinide kasutamine alati hea. Eelkõige rakendavad need rutiinid mõningaid arvutifunktsioone väga aeglaselt. Veel üks negatiivne punkt on see, et BIOS ei võimalda täielikult ära kasutada olemasoleva riistvara võimalusi, näiteks selle võimalusi, mida rakendati pärast BIOS-i kirjutamist. Seetõttu ei kasuta kõik kaasaegsed operatsioonisüsteemid, millel on draiverite kaudu arvutiriistvara tuvastamiseks, konfigureerimiseks ja sellega töötamiseks välja töötatud süsteem, BIOS-i teenuseid.
Tulevikus kavatsevad mitmed emaplaaditootjad BIOS-i kasutamisest loobuda. Näiteks arendab Intel mitmeid tehnoloogiaid, mis jaotavad BIOS-i funktsioonid ümber kiibistiku ja operatsioonisüsteemi laienduste vahel ning vabanevad arvuti vanimast säilinud osast.
BIOS-i täisnimi on ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input/Output System). Personaalarvutite arendamise algfaasis nimetati BIOS-i lühidalt ROM-iks (Read Only Memory). ROM on ühenduslüli operatsioonisüsteemi ja riistvara vahel. Kui ROM-i BIOS-i poleks, oleks operatsioonisüsteem seotud riistvaraga (nagu peaaegu kõigi mikroarvutimudelite puhul) ja sõltuks neist täielikult. Kuna operatsioonisüsteemidel on erinevate seadmetega töötamiseks üks liides, ei esine riist- ja tarkvara vahelise ühildumatuse probleeme reeglina, kuna BIOS on nende vahel. Meenutagem seda sisse arvutimaailm Aktsepteeritud terminoloogia kohaselt on riistvara arvuti riistvaraline osa ja tarkvara on tarkvara. Kõik see võib välja näha umbes selline (joonis 12):
Riis. 12. BIOS-i roll ühtse riist- ja tarkvarakompleksi loomisel
Iga emaplaat on varustatud BIOS-kiibiga, mida on nelja tüüpi:
1. ROM (kirjutuskaitstud mälu) või ROM;
2. PROM (Programmeeritav ROM) või PROM (Programmeeritav ROM);
3. EPROM (Erasable PROM) või EPROM (Erasable PROM);
4. EEPROM (Electrically EPROM) või EEPROM (Electronic – Erasable EPROM), teine nimi on flash ROM.
ROM. Esimesed ROM-id olid maatriks, millele põletati programmi kood. Maatriks oli ränikristall. Andmeid ei olnud võimalik üle kirjutada. See tehnoloogia ei kestnud kaua.
PROM. 70ndate lõpus firma Texas Instruments töötas välja esimese programmeeritava ROM-i. Esimese PROM-i maht oli kuni 2 MB. PROM-kiibile saab kirjutada ühe korra. Kuid erinevalt ROM-ist saab PROM-i programmeerida kodus. Tuli vaid osta uus IC ja lasta kodus programmeerimisseade arvutiga ühendada. PROM kiibid olid oma identifitseerimisnumbrid mille abil oli võimalik määrata PROM-i tüüp ja maht KB-des.
EPROM Uutel mikroskeemidel oli kvartsaken, mis oli päris kallis. Akna kaudu toimus ultraviolettkiirte mõjul keemiline reaktsioon, mis taastas rakud. Salvestatud teabe kustutamiseks kasutati seda spetsiaalne seade. Füüsiliste ja funktsionaalsete parameetrite poolest ei erinenud EPROM-kiibid PROM-ist eriti.
EEPROM Nende kiipide peamine eelis on see, et ümberprogrammeerimine ei nõua nende eemaldamist emaplaadilt ega vaja täiendavat riistvara. Alates 1994. aastast on peaaegu kõik emaplaadid varustatud flash ROM-iga ja Sel hetkel Te ei leia kaasaegselt emaplaadilt teist BIOS-i.
