Карта расширения

Пример карты расширения цифрового ввода/вывода PCI с использованием большого квадратного чипа от технологии PLX для обработки интерфейса шины PCI

Слот расширения PCI

При вычислениях карта расширения (также называемая платой расширения , адаптерной карты , периферийной карты или аксессуальной карты ) представляет собой печатную плату , которую можно вставить в электрический разъем , или слот расширения (также называемая булочкой шины) на компьютера Материнская плата (см. Также Backplane ), чтобы добавить функциональность в компьютерную систему. Иногда дизайн корпуса компьютера и материнской платы включает в себя размещение большинства (или всех) этих слотов на отдельную, съемную карту. Как правило, такие карты называются картой стояка частично потому, что они проецируют вверх от доски и позволяют размещать карты расширения выше и параллельно материнской плате.

Карты расширения позволяют расширить или дополнять возможности и интерфейсы компьютерной системы так, чтобы они выполняли задачи. Например, высокоскоростная многоканальная система сбора данных будет полезна в персональном компьютере, используемом для бухгалтерского учета, но может быть ключевой частью системы, используемой для управления промышленным процессом. Карты расширения часто могут быть установлены или удалены в поле, что позволяет получить степень настройки пользователей для определенных целей. Некоторые карты расширения принимают форму «дочерних досок», которые подключаются к разъемам на плате поддержки.

В персональных вычислениях , известные автобусы и стандарты расширения карт расширения включают автобус S-100 с 1974 года, связанную с CP/M операционной системой , 50-контактными слотами расширения оригинального компьютера Apple II IBM. с 1977 года (уникальная для Apple), отрасли Стандартная архитектура (ISA), представленная с IBM PC в 1981 году, Acorn шина Smebe Tube на BBC Micro также с 1981 года, запатентованная и запатентованная архитектура микроканалов IBM с 1987 года, которая никогда не выигрывала на рынке клонов , огромным Улучшенная периферическая компонента взаимосвязана (PCI), которая вытеснила ISA в 1992 году, и PCI Express с 2003 года, который абстрагирует взаимосвязь в высокоскоростные «полосы связи» и переворачивает все другие функции в программный протокол.

История

Компьютеры на основе вакуумной трубы имели модульную конструкцию, но отдельные функции для периферийных устройств заполняли шкаф, а не только печатную плату. Процессор, память и карты ввода -вывода стали возможными с разработкой интегрированных цепей . ^{[ 1 ]} Карты расширения делают процессорные системы адаптируемые к потребностям пользователя, позволяя подключению различных типов устройств, включая ввод -вывод, дополнительную память и необязательные функции (такие как блок с плавающей запятой ) к центральному процессору. Миникумпьютеры, начиная с PDP-8 , были сделаны из нескольких карт, передавающихся через пассивную плане .

Первым коммерческим микрокомпьютером , имеющим слоты расширения, был Micral N , в 1973 году. Первой компанией, которая установила фактическое стандарт, был Altair с Altair 8800 , разработанный в 1974–1975 годах, который впоследствии стал стандартом многопроизводителя, S-100, S-100 автобус Многие из этих компьютеров также были пассивными конструкциями Backplane, где все элементы компьютера (процессор, память и ввод -вывод) подключались к клетке с картой, которая пассивно распределяла сигналы и питание между картами.

Запатентованные внедрения автобусов для таких систем, как Apple II, сосуществовали со стандартами многопроизводителей.

IBM ПК и потомки

IBM представила то, что будет называться автобусом отраслевой стандартной архитектуры (ISA) с IBM PC в 1981 году. В то время технология была названа автобусом для ПК . IBM XT , введенный в 1983 году, использовал ту же автобус (за небольшим исключением). 8-битный ПК и XT Bus был расширен с введением IBM в 1984 году. В нем использовался второй разъем для расширения адреса адреса и шины данных над XT, но был обратно совместимым; 8-битные карты все еще были использованы в 16-битных слотах. Отраслевая стандартная архитектура (ISA) стала обозначением для IBM на автобусе после разработки других типов. Пользователи автобуса ISA должны были иметь глубокие знания об аппаратном обеспечении, которое они добавляли, чтобы правильно подключить устройства, поскольку адреса памяти, адреса порта ввода-вывода и каналы DMA должны были быть настроены коммутаторами или прыгунами на карте. Настройки в программном обеспечении драйверов.

Автобус IBM MCA , разработанный для PS/2 в 1987 году, был конкурентом ISA, а также их дизайном, но выпал из пользы из-за принятия ISA в отрасли и лицензирования MCA IBM. EISA, 32-битная расширенная версия ISA, отстаиваемая Compaq , использовалась на некоторых материнских платах ПК до 1997 года, когда Microsoft объявила об этом подсистемой «Legacy» в PC 97 промышленной бумаге . Собственные местные автобусы (QV Compaq), а затем стандарт местных автобусов VESA были в конце 1980 -х годов, которые были привязаны, но не исключительны для автобуса CPU 80386 и 80486 . ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Автобус для ПК/104 - это встроенный автобус, который копирует автобус ISA.

Intel запустила свои чипсы шины PCI вместе с P5 Pentium Автобус CPU в 1993 году. PCI была представлена в 1991 году в качестве замены ISA. Стандарт (теперь в версии 3.0) находится на материнских платах ПК по сей день. Стандартный PCI поддерживает мостики шины: было протестировано десять шины PCI, цепных, прикованных к ромашки. Cardbus , использующий разъем PCMCIA , представляет собой формат PCI, который прикрепляет периферийные устройства к хост -шине PCI через PCI к мосту PCI. Cardbus вытесняется форматом ExpressCard .

Intel представила автобус AGP в 1997 году как специальное решение для ускорения видео. Устройства AGP логически прикреплены к шине PCI через мост PCI-to-PCI. Хотя AGP называется автобусом, обычно поддерживает только одну карту одновременно ( Legacy Bios проблемы с поддержкой ). С 2005 года PCI Express заменил как PCI, так и AGP. Этот стандарт, утвержден ^{[ как кто? ]} В 2004 году реализует логический протокол PCI через интерфейс последовательной связи. ПК/104 (-PLUS) или мини-PCI часто добавляются для расширения на небольших платах форм-фактора, таких как Mini-ITX .

Для их моделей 1000 EX и 1000 HX компьютер Tandy разработал интерфейс Plus Expansion, адаптация поддерживающих карт XT-BUS меньшего форм-фактора. Поскольку он электрически совместим с шиной XT (он же 8-битный ISA или XT-ISA), может быть сделан пассивный адаптер для подключения карт XT к разъему плюс расширения. Другая особенность карт Plus заключается в том, что они складываются. Другим автобусом, который предлагал складываемые модули расширения, была шина «коляска», используемая IBM PCJR . Это могло быть электрически сравнимо с шиной XT; Он наверняка имел некоторые сходства, поскольку оба по существу выявляли адресные и шины Data Address и Data 8088 буферизацией и некоторой защелки с , Проверьте, проверка канала ввода/вывода). Опять же, коляски PCJR - это технически карты расширения, а модули расширения, причем единственное отличие заключается в том, что коляска представляет собой карту расширения, заключенная в пластиковую коробку (с отверстиями, обнажающими разъемы).

Внешнее расширение автобусов

Ноутбуки, как правило, не могут принять большинство карт расширения, предназначенных для настольных компьютеров. Следовательно, было разработано несколько компактных стандартов расширения.

Оригинальный стандарт расширения карт ПК , по сути, является компактной версией шины ISA. Стандарт расширения карт Cardbus является эволюцией стандарта карты ПК, чтобы превратить ее в компактную версию шины PCI. Оригинальный стандарт ExpressCard действует так, как это является либо периферийное устройство USB 2.0, либо устройство PCI Express 1.x X1. ExpressCard 2.0 добавляет USB SuperSpeed в качестве другого типа интерфейса, которую может использовать карта. К сожалению, Cardbus и ExpressCard уязвимы для атаки DMA, если только у ноутбука нет iOmmu, который не настроен на то, чтобы сорвать эти атаки.

Одним из заметных исключений из вышеупомянутого является включение одного внутреннего слота для специальной версии стандарта рабочего стола. Наиболее известными примерами являются Mini-PCI или Mini PCIe . Такие слоты обычно предназначались для определенной цели, такой как предложение «встроенной» беспроводной сети или модернизация системы в производстве с помощью отдельного графического процессора.

Другие семьи

Большинство других компьютерных линий, в том числе из Apple Inc. , Tandy , Commodore , Amiga и Atari, Inc. , предлагали свои собственные автобусы. Амига II использовала Zorro . Apple использовала собственную систему с семью 50-контактными слотами для периферийных карт Apple II , а затем использовала оба вариации в прямом слоте процессора и Nubus для своей серии Macintosh до 1995 года, когда они перешли на шину PCI.

Вообще говоря, большинство карт расширения PCI будут функционировать на любой платформе ЦП , которая включает в себя оборудование шины PCI, при условии, что для этого типа есть драйвер программного обеспечения. Видеокарты PCI и любые другие карты, которые содержат их собственные BIOS или другой ПЗУ, являются проблематичными, хотя видеокарты, соответствующие стандартам VESA, могут использоваться для вторичных мониторов. Dec Alpha, IBM PowerPC и NEC MIPS Рабочие станции использовали разъемы PCI шины. ^{[ 5 ]} И Zorro II, и Nubus были подключаемыми и воспроизводными , не требуя пользователя не требующей аппаратной конфигурации.

Другие компьютерные автобусы использовались для промышленного контроля, инструментов и научных систем. Одним из конкретных примеров является HP-IB (или интерфейсная шина Hewlett Packard), который в конечном итоге был стандартизирован как IEEE-488 (он же GPIB). Некоторые известные исторические стандарты включают Vmebus , STD Bus , SBU (специфичный для Sun Sparcstations) и многочисленные другие.

Консоли видеоигр

Многие другие консоли видеоигр , такие как Nintendo Entertainment System и Sega Genesis, включали в себя экспансионные автобусы в той или иной форме; В случае, по крайней мере, Genesis, автобус расширения был собственностью. Фактически, слоты картриджа многих консолей на базе картриджей (не считая Atari 2600 ) будут квалифицироваться как расширительные автобусы, поскольку они выявляют возможности для чтения и записи внутренней автобусы системы. Тем не менее, модули расширения, прикрепленные к этим интерфейсам, хотя и функционально такие же, как и карты расширения, не являются техническими картами расширения из -за их физической формы.

Приложения

Основная цель карты расширения состоит в том, чтобы предоставить или расширить функции, не предлагаемые материнской платой. Например, у оригинального IBM PC не было встроенной графики или возможностей жесткого диска. В этом случае графическая карта и карта контроллера жесткого диска ST-506 предоставляли графические возможности и интерфейс жесткого диска соответственно. Некоторые однобожные компьютеры не предоставляли карты расширения и могли предоставить только гнезда IC на плате для ограниченных изменений или настройки. Поскольку надежные многополосные разъемы относительно дороги, некоторые системы массового рынка, такие как домашние компьютеры, не имели слотов для расширения, и вместо этого использовали разъем карты на краю основной платы, вставив дорогостоящий подходящий розет устройство.

В случае расширения встроенных возможностей, материнская плата может предоставить один последовательный порт RS232 или порт Ethernet . Можно установить карту расширения, чтобы предложить несколько портов RS232 или несколько и более высоких портов пропускания Ethernet . В этом случае материнская плата обеспечивает базовую функциональность, но карта расширения предлагает дополнительные или улучшенные порты.

Физическое строительство

Один края карты расширения содержит контакты (краевой разъем или штифт ), которые вписываются в слот. Они устанавливают электрический контакт между электроникой на карте и на материнской плате. Периферийные карты расширения обычно имеют разъемы для внешних кабелей. В персональном компьютере, совместимого с ПК эти разъемы, были расположены в опорном кронштейне в задней части шкафа. Промышленные системы задних планово -плановых систем были установлены на верхнем краю карты, напротив булавок на заднем плане.

В зависимости от форм -фактора материнской платы и корпуса , в компьютерную систему могут быть добавлены около одной -семи карт расширения. 19 или более карт расширения могут быть установлены в системах Backplane. Когда в системе добавляются многие карты расширения, общее энергопотребление и рассеяние тепла становятся ограничивающими факторами. Некоторые карты расширения занимают более одного игрового пространства. Например, многие видеокарты на рынке по состоянию на 2010 год представляют собой двухпровалкие видеокарты, использующие второй слот в качестве места для положения активного радиатора с вентилятором.

Некоторые карты представляют собой «низкопрофильные» карты, что означает, что они короче стандартных карт, и поместятся в компьютерное шасси с более низким уровнем высоты, такие как HTPC и SFF . (Существует стандарт «низкопрофильной карты PCI». ^{[ 6 ]} Это определяет гораздо меньшую скобку и площадь доски). Группа карт расширения, которые используются для внешнего подключения, таких как сеть , карты SAN или модем , обычно называют картами ввода/вывода (или карт ввода -вывода).

Дочь

Дочь дочь , , доска для мезониновую доску или Piggyback - это карта расширения, которая напрямую прикрепляется к системе. ^{[ 7 ]} Дочерние панели часто имеют вилки, розетки, булавки или другие вложения для других досок. Дочерние доски часто имеют только внутренние соединения в компьютере или других электронных устройствах и обычно получают доступ к материнской плате напрямую, а не через компьютерную шину . Такие платы используются для улучшения различных возможностей памяти компьютера, позволяют компьютеру подключаться к определенным видам сетей, к которым он ранее не мог подключаться, или позволить пользователям настраивать свои компьютеры для различных целей, таких как игры. ^{[ 8 ]}

Дочерние доски иногда используются на компьютерах, чтобы позволить картам расширения соответствовать материнской плате, обычно для поддержания небольшого форм -фактора . Эта форма также называется картами Riser или подъемами. Дочерние доски также иногда используются для расширения основной функциональности электронного устройства, например, когда в ней есть определенная модель, добавленная в нее и выпускается в виде новой или отдельной модели. Вместо того, чтобы полностью перепроектировать первую модель, дочь может быть добавлена в специальный разъем на главной плате. Они обычно подходят для и параллельно доске, разделенные проставками или противостояниями , и иногда их называют мезонинами из -за того, что их сложены, мезонин театра как . волнообразные карты ( карты синтеза на основе образцов ) часто устанавливаются на звуковые карты Таким образом, .

Некоторые стандарты интерфейса мезониновой карты включают 400 -контактная мезониновая карта FPGA (FMC); КАРТА ПЕЧАТЕЛЯ 172 ПИНА КАРТА МЕЗЕЗАНИНА (HSMC); ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} PCI Mezzanine Card (PMC); XMC Mezzanines; Advanced Mezzanine Card ; Промышленные пакки (Vita 4), модули мезонинов Greenspring ; и т. д.

Примеры карт расширения в стиле дочери включают:

Усовершенствованный графический адаптер Piggyback Board, добавляет память выше 64 кб, до 256 КБ. ^{[ 11 ]}
Расширенная плата Piggyback Memory добавляет дополнительную память к некоторым доскам EMS и EEMS ^{[ 12 ]}
Добавить дочь
Рейд дочь
Дочерняя дочь сетевого интерфейса (NIC)
ЦП Гребца дочь
Bluetooth дочь
Современная дочь
AD/DA/DIO DAUTHER-CARD
Коммуникация дочери (CDC)
Управление сервером дочь (SMDC)
Серийная дочь разъема ATA Connect
Роботизированная дочь
Список контроля дочи
Arduino "Shield" дочерние доски
Beaglebone "Cape" дочь
Raspberry Pi "hat Add-on Board" ^{[ 13 ]}
Сетевая дочь (NDB). Обычно интегрируется: Bus Interfaces Logic, LLC , PHY и Magnetics на одну плату.

Стандарты

PCI расширен (PCI-X)
PCI Express (PCIE)
Mini Pcie
М.2
Ускоренный графический порт (AGP)
Периферическое компонент Interconnect (PCI)
Стандартная архитектура промышленности (ISA)
Микронаканальная архитектура (MCA)
VESA Local Bus (VLB)
Cardbus/PC Card/PCMCIA (для ноутбуков)
ExpressCard (для ноутбуков)
Audio/Modem Riser (AMR)
Коммуникации и сетевой подход (CNR)
CompactFlash (для портативных компьютеров и высокоскоростных камер и видеокамер)
SBUS ( SPARC Computers на основе Sun 1990 -х годов )
Фокс (Коммодор Амига )
Nubus (Apple Macintosh )
Mezzanine Card FPGA (FMC)

Смотрите также

Карта совместимости
Карта китайского языка
Хост -адаптер
я-рам
M-модуль , промышленный мезонин для модульного ввода-вывода
Сетевая карта
Физическая карта
Post card
Карта с стоячей
ТВ -тюнерская карта
Видеокарта
Cruvi FPGA дочь стандарт
Разъем на борту (BTB)

Ссылки

^ Parker SSD Ссылка « Eurotherm L5341.com . Получено 2024-01-02 .
^ "MB-54VP" . Artofhacking.com . Архивировано из оригинала 16 мая 2013 года.
^ "NX586" . Artofhacking.com . Архивировано из оригинала 16 мая 2013 года.
^ "Leopard 486Slc2 Rev. B" . Artofhacking.com . Архивировано с оригинала 2014-10-17 . Получено 2012-11-17 .
^ «Материнские платы» . Artofhacking.com. Архивировано из оригинала 16 мая 2013 года.
^ «МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОЧАНИЯ ECN PCI: низкопрофильная карта PCI» (PDF) . Pcisig.com . Получено 2012-11-17 .
^ Ieee std. 100 авторитетный словарь условий стандартов IEEE, седьмое издание , IEEE, 2000, ISBN 0-7381-2601-2 , стр. 284
^ MJ Memon, что такое дочь. Легкий технический наркоман. 24 сентября 2011 . Доступ 15 октября 2021 года
^ Дженс Крёгер. «Передача данных с высокой скоростью через Kapton Flexprints для эксперимента MU3E» . 2014. п. 43 до 44.
^ Альтерна «Спецификация высокоскоростной мезонинной карты (HSMC)» . п. 2-3.
^ Рынок рассматривает EGA как фактическое стандарт, InfoWorld , 19 августа 1985 г.
^ Сравнение продукта: 16-битная память EMS, InfoWorld , 7 сентября 1987 г.
^ «Дополнительные доски и шляпы» . GitHub . Малиновая фонд . Получено 19 июня 2020 года .

Внешние ссылки

Слоты расширения компьютеров перечисление и разгоночные материалы

[1] Parker SSD Ссылка « Eurotherm L5341.com . Получено 2024-01-02 .

[2] "MB-54VP" . Artofhacking.com . Архивировано из оригинала 16 мая 2013 года.

[3] "NX586" . Artofhacking.com . Архивировано из оригинала 16 мая 2013 года.

[4] "Leopard 486Slc2 Rev. B" . Artofhacking.com . Архивировано с оригинала 2014-10-17 . Получено 2012-11-17 .

[5] «Материнские платы» . Artofhacking.com. Архивировано из оригинала 16 мая 2013 года.

[:0-6] «МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОЧАНИЯ ECN PCI: низкопрофильная карта PCI» (PDF) . Pcisig.com . Получено 2012-11-17 .

[7] Ieee std. 100 авторитетный словарь условий стандартов IEEE, седьмое издание , IEEE, 2000, ISBN 0-7381-2601-2 , стр. 284

[8] MJ Memon, что такое дочь. Легкий технический наркоман. 24 сентября 2011 . Доступ 15 октября 2021 года

[9] Дженс Крёгер. «Передача данных с высокой скоростью через Kapton Flexprints для эксперимента MU3E» . 2014. п. 43 до 44.

[10] Альтерна «Спецификация высокоскоростной мезонинной карты (HSMC)» . п. 2-3.

[11] Рынок рассматривает EGA как фактическое стандарт, InfoWorld , 19 августа 1985 г.

[12] Сравнение продукта: 16-битная память EMS, InfoWorld , 7 сентября 1987 г.

[13] «Дополнительные доски и шляпы» . GitHub . Малиновая фонд . Получено 19 июня 2020 года .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]