Seznam kapitol
Základní desky jsou tu s námi již dlouho a za dobu své existence se na nich vystřídalo velké množství portů, konektorů, nejrůznějších rozhraní a datových sběrnic. Opravdu o nich víte všechno, co potřebujete?
ISA aneb Vzhůru do minulosti!
IBM v roce 1981 vyvinula sběrnici, jež obsahovala adresovou část o šířce 24 bitů, a dokázala tak adresovat až 16 MB operační paměti, přičemž obsluhovat mohla nejvýše 65 535 I/O portů šestnáctibitové sběrnice. Byla pojmenována ISA, což je zkratka termínu
Industry Standard Architecture
, avšak nazývána byla někdy také pojmem AT Bus.
Příklad karty do ISA slotu - zde řadič sběrnice GPIB
Dostupná na základních deskách byla tak možná ještě u prvních Pentií a v omezené míře také u počítačů s procesory Pentium II, nicméně její použití se ani moc nevyplatilo především kvůli faktu jejímu přílišnému vytěžování procesoru.
ISA sloty se dnes již tolik nevidí, čemuž také odpovídá kvalita dnes dostupných fotografií - encyclopedia2.thefreedictionary.com
Dlouhá vláda PCI
PCI čili
Peripheral Component Interconnect
je další z počítačových sběrnic, které můžeme na základních deskách nalézt a která má i dnes obrovskou oblibu, a to navzdory faktu, že se na prvních základních deskách objevila již na počátku devadesátých let minulého století. Sběrnice má datovou šířku 32 či 64 bitů (verze pro výkonné stanice a servery), přičemž její hodiny tikají na frekvenci 33,33 MHz synchronně. Maximální teoretická rychlost PCI používané v klasických domácích počítačích je potom již na přijatelné hranici 133 MB za sekundu - 64 bitová revize však dokáže přenést ještě o dost více.
Toto zvýšení umožnila revize z roku 1995 (PCI 2.1), která 64 bitovému systému dovolovala dosažení zhruba teoretického dvojnásobku této hodnoty, což v kombinaci s 66 MHz verzí sběrnice umožňovalo dosažení až 532 MB/s. Při frekvenci sběrnice 33 MHz jde tedy o metu 266 MB za sekundu.
Aby to však ale nebylo tak jednoduché, existuje mnoho verzí sběrnice PCI, které se vzájemně liší jak použitým napětím, tak v důsledku toho i klíčováním. Napětí totiž může být (podle několika revizí) buď 5 nebo moderněji 3,3 V. Zmíněným klíčováním pak je zajištěno, že například kartu, která je určena k napojení na 3,3V napětí, jejím připojením k 5V napájení nezničíte. Karta totiž jednoduše nepůjde do slotu zasunout - možnost použití kladiva však raději vynechejme.
32bitové PCI karty mohou být použity i v 64bitových slotech, cs.unc.edu
Vraťme se však ještě na chvíli k samotnému vzniku této sběrnice a vzpomeňme na rok 1991, kdy byla Intelem vydána první specifikace PCI. Další revize však již z různých důvodů nechtěl tento obrovský výrobce procesorů vyvíjet, a proto vložil vše do rukou organizace
PCI SIG
(Peripheral Component Interconnect Special Interest Group), která byla založena o rok později a v současnosti má opravdu mnoho aktivních členů.
Tato skupina se svého úkolu chopila opravdu se ctí a o další rok později (v březnu 1993), zveřejnila specifikaci
PCI 2.0
. Další z revizí pak byla PCI 2.1, jež umožňovala použití speciálních univerzálních karet na obou typech slotů - tedy jak pro napětí 5 V, tak i 3,3 V. Standard PCI 2.3 se pak zasloužil o to, aby byla podpora 5V karet odstraněna - zmíněné univerzální karty a karty určené pouze pro napětí 3,3 V však jsou i nadále podporovány.
PCI přinesla do světa PC kromě jiného také jednu důležitou inovaci. Do této chvíle totiž bylo nutné staré ISA karty různým způsobem (nejčastěji pomocí jumperů) konfigurovat, připojit k systému a zde ještě nainstalovat odpovídající ovladače. S příchodem PCI se toto ale změnilo, protože přišel na svět tolik opěvovaný standard
PnP (Plug and Play)
, který zajišťuje, aby se karta nemusela nijak zvlášť konfigurovat - stačí ji pouze zasunout do slotu. Automatická konfigurace má také výhodu v tom, že nemusíte již více hlídat jednotlivá nastavení karet, protože není možné, aby se tato překrývala.
Pozn.:
V době, kdy tato technologie vznikla ale měla také spoustu dětských nemocí, proto bývala též nazývána mnoha různými škaredými přezdívkami. Nejzajímavější z nich byla nejspíše Plug and Pray čili "Zapoj a modli se". Ani to ale nezabránilo jejímu rozšíření.
Pak tu máme ještě
Bus Mastering
, čili označení technologie, která umožňuje snížit zátěž procesoru, a v důsledku toho také zrychlení komunikace, a to tím, že kterékoliv zařízení připojení ke sběrnici je schopno převzetí kontroly nad ní, čímž si může komunikaci řídit samo. Toto tvrzení je však mírně zavádějící, protože je nutno také podotknout, že v dřívějších dobách rozhodně vždy neplatilo, že Bus Mastering byl schopný běžet na všech připojených zařízeních. Tato technika tak nemuselo být dostupná na všech PCI slotech, respektive například mimo těch krajních.
PCI sloty v celé své kráse
CNR, AMR, ACR - nápad dobrý, ale ...
CNR
(Communications and Network Riser),
AMR
(Audio Modem Riser) a
ACR
(Advanced Communications Riser) představovaly kdysi pokusy některých výrobců k využití takzvaných HSP (Host Signal Processing) zařízení, jako mohou být například některé typy modemů, zvukových či síťových karet. Takové však ztrácejí možnost samy sebe kontrolovat - veškerou komunikaci pak řídí procesor.
Výsledkem tak mohou být celkem levná zařízení, která oddělují svou digitální a analogovou část. Ta digitální pak může být řešena například jako přímá integrovaná součást základní desky, či jej také může zaštitovat přímo nějaký software/ovladač, a ta analogová se připojí k takto upravenému slotu. Pokud by pak někdy došlo k tomu, že bychom chtěli zařízení vyměnit za nové a lepší, stačí pokud nahradíme jen tu část, která je ve slotu, což je mnohem levnější než výměna zařízení celého. Další výhodou je také skutečnost, že digitální část např. modemu by mohla být též teoreticky využívána nějakou úplně jinou komponentou (třeba zvukovou kartou).
Příklad karty pro slot CNR - zde modem
Nevýhodou tohoto řešení však zůstává i nadále to, že systém ztrácí v důsledku nutnosti kontroly dalšího zařízení kousek ze svého výkonu, protože tuto komponentu musí ovládat procesor počítače.
Rozdíl je i ve fyzickém umístění těchto slotů a zatímco CNR je umístěn vždy v dolní části základní desky (pod posledním PCI slotem), AMR své umístění nachází ve středu základní desky - tedy těsně nad AGP sloty. ACR je pak poslední revizí podporující jak modemy, tak i xDSL a síťové nebo zvukové karty, avšak stále si zachovává zpětnou kompatibilitu s AMR. Na základní desce pak vypadá jako obyčejný PCI slot (je bílý - AMR A CNR jsou obyčejně hnědé), umístěný opět na dolním okraji základní desky, nicméně také o 180° otočen (zámek je zde na opačné straně, než je u PCI obvyklé - blíže záslepkám jednotlivých slotů) a také je v tuto stranu mírně posunut. V minulosti toto řešení používala například společnost Asus.
CNR slot býval umístěný na dolním okraji desky, hardwarezone.com
PCI-X přichází
Na konci devadesátých let však došlo k zásadnímu vylepšení celé PCI technologie, které bylo pojmenováno
PCI-X
(eXtended) a měly jej na svědomí společnosti jako IBM, HP či Compaq. PCI-X bylo vhodné především pro potřeby zařízení vyžadujících velkou paměťovou propustnost, jakými mohou být například gigabitový ethernet či SCSI, a byla nasazována nejčastěji v prostředí serverů. Dostatečně však nedošlo k jejímu rozšíření, a proto nikdy plně původní PCI nenahradila, a to navzdory tomu, že je s PCI verze 2.3 plně kompatibilní, zdvojnásobuje šířku datové sběrnice (oproti PCI na základních deskách domácích uživatelů) a zvyšuje její maximální takt. Navíc také upravuje komunikační protokol.
Porovnání výkonu PCI a PCI-X s různými systémovými nároky, zdroj PCI-SIG
Tato inovativní verze byla však původně zamýšlena jako dočasná, než její tvůrci přijdou s nový projektem Future I/O, ten však bohužel neuspěl - nakonec jej předběhla dnes již tak oblíbená architektura
PCI Express Architecture
(viz níže).
PCI-eXtended se však jen tak vzdát nechtělo a bylo oznámeno vytvoření jeho inovované verze PCI-X 2.0, jež nabízí přímo gigantickou rychlost přenosu, která při 533 MHz dosahovala až 4,26 GB za sekundu, přičemž byla opět zachována zpětná kompatibilita s původní revizí. V souvislosti s tímto standardem byla také představena technika
ECC
čili (Error Correction Code), která hlavně v serverovém prostředí (přesně sem se totiž PCI-X 2.0 nejlépe hodí) vhodně zvyšuje bezpečnost dat, a to zavedení korekčních a hlavně také samoopravných mechanismů.
Slot PCI-X je od původního PCI rozeznatelný na první pohled
To nejlepší pro grafiku...
AGP
(Accelerated Graphics Port) je určen pro použití přímo pro účely grafických karet, protože oproti jeho předchůdci (pokud se PCI slotům dá takto vůbec říkat) umožňuje přistupovat do paměti počítače, odkud si může brát textury pro zpracování (systém
GART
- Graphics Address Remapping Table). Za jejím vznikem stojí opět (jak jinak než) Intel, který tento vysokorychlostní kanál typu "point-to-point" představuje již v roce 1997. Spojuje tedy dvě různá zařízení - grafickou kartu a severní můstek čipsetu základní desky "northbridge".
Sběrnice, pro jejíž zavedení v tehdejší době hovořily především neustále se zvyšující požadavky a nároky na rychlost přenosu grafických dat, videa a především textur, je také plně kompatibilní se starými VGA grafickými kartami, a to až na úroveň řídících registrů. To byl totiž také jeden z požadavků během vývoje AGP. Díky tomu, že vychází ze sběrnice PCI, bylo při jejím návrhu také počítáno s podobnými řídicími signály.
Gainward 6600GT AGP Golden Sample GLH - příklad grafické karty pro slot AGP
AGP existuje několik verzí, které jsou si vzájemně různě kompatibilní, protože se liší jak ve fyzické podobě konektoru, tak i ve napětí (klíčováním). Největší a nejlépe porovnatelný je ale rozdíl v přenosové rychlosti, která se pohybuje mezi 266 - 2133 MB/s.
Různé klíčování s různým napětím AGP, playtool.com
...může být ještě lepší!
PCI Express
, čili název nejmodernějšího typu sběrnice, jaký se dnes v počítačích domácích uživatelů používá a který vychází na jaře 2004 ze svého předchůdce PCI. Sběrnice je jinak známa také jako
3GIO - 3rd Generation I/O
a hlavním jejím znakem je použití moderní a účinné sériové komunikace. Jen díky ní je možné zajistit vysokou datovou propustnost všem komunikujícím subjektům.
Typů PCI Express slotů existuje opět několik, přičemž každý má svoji specifickou velikost, propustnost, ale i jiný počet linek. Pro grafickou kartu je pak využíváno nejvýkonnějších PCI-E x8 a x16 s přenosovými rychlostmi 1,6 a 3,2 GBps (resp. 3,2 a 6,4 GBps obousměrně).
V lednu roku 2007 byl navíc představen pokračovatel dosavadní PCI Express sběrnice v1.1 - PCI-E 2.0, který je s původní verzí plně zpětně kompatibilní. Zdvojnásobena byla datová šířka pásma a představen byl také úplně nový typ slotu PCI-E x32. Více si můžete přečíst v našem článku
Technologie: Sběrnice PCI Express
. V současné době je navíc připravována další revize tohoto standardu, a sice již s pořadovým číslem 3.0 - více o něm si můžete přečíst na stránkách
. Její finální specifikace by měla být k dispozici již koncem tohoto (2009) roku.
SATA řadič v provedení pro sběrnici PCI Express x1
