Шинные интерфейсы материнской платы

Шинные интерфейсы материнской платы

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

ISA. Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедрение почти двадцать лет назад архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина продолжает использоваться в компьютерах для подключения сравнительно «медленных» внешних устройств, например звуковых карт и модемов.

EISA. Расширением стандарта ISA стал стандарт EISA (Extended ISA), отличающийся увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим. После 2000 года выпуск материнских плат с разъемами IS A/EISA и устройств, подключаемых к ним, прекращается.

VLB. Название интерфейса переводится как локальная шина стандарта VESA (VESA Local Bus). Понятие «локальной шины» впервые появилось в конце 80-х годов. Оно связано тем, что при внедрении процессоров третьего и четвертого поколений (Intel 80386 и Intel 80486) частоты основной шины (в качестве основной использовалась шина ISA/EISA) стало недостаточно для обмена между процессором и оперативной памятью. Локальная шина, имеющая повышенную частоту, связала между собой процессор и память в обход основной шины. Впоследствии в эту шину «врезали» интерфейс для подключения видеоадаптера, который тоже требует повышенной пропускной способности, — так появился стандарт VLB, который позволил поднять тактовую частоту локальной шины до 50 МГц и обеспечил пиковую пропускную способность до 130 Мбайт/с.

Основным недостатком интерфейса VLB стало то, что предельная частота локальной шины и, соответственно, ее пропускная способность зависят от числа устройств, подключенных к шине. Так, например, при частоте 50 Мщ к шине может быть подключено только одно устройство (видеокарта). Для сравнения скажем, что при частоте 40 Мгц возможно подключение двух, а при частоте 33 Мгц — трех устройств.

PCI. Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect — стандарт подключения внешних компонентов) был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Для связи с основной шиной компьютера (ISA/ EISA) используются специальные интерфейсные преобразователи — мосты PCI (PCIBridge). В современных компьютерах функции моста PCI выполняют микросхемы микропроцессорного комплекта (чипсета).

Данный интерфейс поддерживает частоту шины 33 МГц и обеспечивает пропускную способность 132 Мбайт/с. Последние версии интерфейса поддерживают частоту до 66 МГц и обеспечивают производительность 264 Мбайт/с для 32-разрядных данных и 528 Мбайт/с для 64-разрядных данных.

Важным нововведением, реализованным этим стандартом, стала поддержка так называемого режима plug-and-play, впоследствии оформившегося в промышленный стандарт на самоустанавливающиеся устройства. Его суть состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате которого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

Конфликты между устройствами за обладание одними и теми же ресурсами (номерами прерываний, адресами портов и каналами прямого доступа к памяти) вызывают массу проблем у пользователей при установке устройств, подключаемых к шине ISA. С появлением интерфейса PCI и с оформлением стандарта plug-and-play появилась возможность выполнять установку новых устройств с помощью автоматических программных средств — эти функции во многом были возложены на операционную систему.

FSB. Шина PCI, появившаяся в компьютерах на базе процессоров Intel Pentium как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памятью, недолго оставалась в этом качестве. Сегодня она используется только как шина для подключения внешних устройств, а для связи процессора и памяти, начиная с процессора Intel Pentium Pro используется специальная шина, получившая название Front Side Bus (FSB). Эта шина работает на очень высокой частоте 100-125 МГц. В настоящее время внедряются материнские платы с частотой шины FSB 133 МГц и ведутся разработки плат с частотой до 200 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров — именно он и указывается в спецификации материнской платы. Пропускная способность шины FSB при частоте 100 МГц составляет порядка 800 Мбайт/с.

AGP. Видеоадаптер — устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Как при внедрении локальной шины VLB, так и при внедрении локальной шины PCI видеоадаптер всегда был первым устройством, «врезаемым» в новую шину. Сегодня параметры шины PCI уже не соответствуют требованиям видеоадаптеров, поэтому для них разработана отдельная шина, получившая название AGP (Advanced Graphic Port — усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI (33 МГц или 66 МГц), но она имеет много более высокую пропускную способность — до 1066 Мбайт/с (в режиме четырехкратного умножения).

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров). Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах.

USB (Universal Serial Bus —универсальная последовательная магистраль). Это одно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1,5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т. п., этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 1853 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

DMI (Direct Media Interface)

DMI (англ.  Direct Media Interface ) — последовательная шина, разработанная фирмой Intel для соединения южного моста (ICH) материнской платы c северным (MCH или GMCH). Впервые DMI использована в чипсетах семейства Intel 915 с южным мостом ICH6 в 2004 году [1] . Серверные чипсеты используют похожий интерфейс, называемый Enterprise Southbridge Interface (ESI). Позже интерфейс DMI получил 2 обновления.

Шина DMI имеет свойства архитектуры, объединяющие ее с такой шиной для подключения периферийных устройств, как PCI Express. В частности, DMI использует линии с последовательной передачей данных, а также имеет отдельные проводники для передачи и приема данных.

Место DMI (обозначена красным) в архитектуре компьютера.

Содержание

Общие сведения

Шина DMI имеет два виртуальных канала передачи информации, обозначаемых VC0 и VC1, причём VC1 имеет более высокий приоритет. Благодаря этому обеспечивается выполнение истинно изохронных (т.е. привязанных ко времени) передач, необходимых, например, для обмена мультимедийной информацией в реальном времени: они выполняются по каналу VC1, и только когда таких передач нет, производится обмен данными по каналу VC0 с менее приоритетными устройствами. Канал VC0 всегда разрешён; канал VC1 должен быть сконфигурирован программно на обоих концах шины DMI, т.е. в северном и южном мостах.

Базовая функциональность шины DMI полностью прозрачна для ПО, поэтому существующие операционные системы могут работать с устройствами, косвенно подключаемыми через эту шину, как будто этой шины не существует. Расширенные функции, например, обеспечение изохронных транзакций через канал VC1, требует соответствующей программной настройки DMI.

В процессорах фирмы Intel, на кристаллах которых интегрирован северный мост, шина DMI обеспечивает связь между кристаллом процессора и южным мостом. Тем не менее, логически эта шина по-прежнему является связующей линией между северным и южным мостами, поскольку северный мост лишь физически интегрирован с процессором, но архитектурно по-прежнему является независимым устройством.

DMI первого поколения

Пропускная способность шины DMI первого поколения составляет 2 ГБ/с, что значительно выше, чем пропускная способность шины Hub Link (266 МБ/с), которая используется для связи между северным и южным мостами в чипсетах Intel 815/845/848/850/865/875. Вместе с этим полоса пропускания 2 ГБ/с (по 1 ГБ/с в каждом направлении) делится с другими устройствами (например, PCI Express x1, PCI, HD Audio, жесткие диски), так что фактически её ширина уже.

В материнских платах для процессоров с разъёмом LGA 1156 (то есть для Core i3, Core i5 и некоторых серий Core i7 и Xeon) и со встроенным контроллером памяти DMI используется для подсоединения чипсета (PCH) непосредственно к процессору. (Процессоры серии Core i7 для LGA 1366 подсоединяется к чипсету через шину QPI.)

DMI является собственной разработкой Intel. В 2009 году Intel отказалась лицензировать шину DMI фирме Nvidia. Поскольку поддержка DMI встроена в процессоры с ядрами Lynfield и Clarkdale для разъёма LGA 1156 и используется для подсоединения к чипсету, Nvidia фактически потеряла право производить чипсеты для большей части новых процессоров Intel.

DMI 2.0

В 2011 году было представлено второе поколение интерфейса, DMI 2.0, в котором скорость передачи данных увеличилась в 2 раза, до 2 ГБ/с в каждую сторону по DMI 2.0 на базе 4 линий. Данный вариант использовался для соединения центральных процессоров Intel 2011-2015 годов с микросхемой Platform Controller Hub (PCH), частично заменившей набор из южного и северного мостов.

DMI 3.0

DMI 3.0 был представлен в августе 2015. В третьем поколении скорость обменов была увеличена до 8 GT/s (гигатранзакций в секунду) на каждой линии. Интерфейс с 4 линиями позволяет передавать данные со скоростью до 3,93 ГБ/с между процессором и PCH. Используется в процессорах с микроархитектурой Skylake (варианты с 2 чипами) и чипсетах Intel серии 100, например Z170

Реализации

Устройства , поддерживающие северный мост DMI: Intel 915-серия, 925-серия, 945-серия, 955-серия, 965-серия, 975-серия, G31/33, P35, X38, X48, P45 и X58.

Процессоры , поддерживающие северный мост DMI и, следовательно, не используют отдельный северный мост: Intel Atom , Intel Core i3 , Intel Core i5 , и Intel Core i7 (8xx, 7xx and 6xx, but not 9xx). Процессоры , поддерживающие северный мост DMI 2.0 и, следовательно, не используют отдельный северный мост: 2000, 3000, 4000, 5000 and 6000 серии Intel Core i3 , Core i5 и Core i7.

Устройства , поддерживающие южный мост DMI: ICH6, ICH7, ICH8, ICH9, ICH10 , NM10, P55 , H55, H57, Q57, PM55, HM55, HM57, QM57 и QS57.

Устройства PCH с поддержкой DMI 2.0: Intel Z68, P67, H67, H61, Q67, Q65, B65, HM65, HM67, QM67, QS67, Z77, Z75, H77, Q77, Q75, B75, X79 , HM75, HM76, HM77, UM77, QM77, QS77, H81, B85, Q85, Q87, H87, Z87, H97, Z97, C222, C224, C226 , X99 и H110.

Устройства PCH, поддерживающие DMI 3.0: Intel Z170, H170, HM170, Q170, QM170, Q150, B150, C236, C232 и CM236.

10 лучших аппаратных платформ IoT

Интернет вещей быстро растет, и мы находимся недалеко от дней, когда наши машины могут взаимодействовать друг с другом и действовать соответствующим образом. Мы останемся позади прогресса, если не будем изучать эту удивительную технологию и адаптировать продукты под нее. Вот список из 10 лучших аппаратных платформ IOT, которые помогут нам изучить и начать собирать прототипы устройств и продуктов Internet of Things.

Этот список был составлен после анализа мнений экспертов, проведения опросов, дискуссий на форуме и многого другого. Поэтому он отражает выбор многих программистов и разработчиков. Мы считаем, что этот список поможет вам выбрать идеальную платформу для вашего проекта.

1) Arduino Yun:

Arduino Yun — это гибридная плата, которая имеет встроенные функции подключения Ethernet и Wi-Fi. Плата оснащена ATmega32u4, который обрабатывает USB-связь, а мощный Atheros AR9331 — обрабатывает интерфейсы Wifi и Ethernet и поставляется с дистрибутивом Linux на базе OpenWrt. Нет необходимости добавлять внешние платы расширения и интерфейсы для обеспечения интернет-подключения. Также вы получаете тонны технической поддержки от огромного сообщества Arduino, что делает Arduino Yun отличной платформой для разработки проектов IOT.

2) Raspberry Pi:

Raspberry Pi — это вычислительная платформа, размером с кредитную карту, которая работает на платформе Linux. Эта плата оснащена портами USB для клавиатуры и мыши, портом HDMI для отображения и портом Ethernet для подключения к проводному интернету. Однако для беспроводной связи нам нужно использовать адаптеры Wii, которые мы можем приобрести отдельно. Огромное сообщество делает его идеальным для разработки проектов IOT, так как мы получаем множество рекомендаций, от разработчиков которые уже спотыкались о подобные проблемы.

3) ESP8266:

ESP8266 — это Wi-Fi-модуль, способный обеспечить подключение к Интернету любому микроконтроллеру через связь UART. Также он поставляется со встроенным стеком протоколов TCP/IP. Каждый из этих модулей предварительно запрограммирован с помощью AT-команд, что позволяет легко подключать и воспроизводить проекты IOT. Модуль также может использоваться для конкретных приложений и датчиков с помощью контактов GPIO.

4) Beaglebone Black:

Beaglebone Black — довольно известная недорогая платформа для разработки, построенная на процессоре ARM Cortex A8. Работает в среде Linux, как и Raspberry Pi. Плата имеет встроенную функцию подключения к сети Ethernet и порт HDMI для подключения монитора для работы. Надежное сообщество Beaglebone делает его выдающимся и жизнеспособным решением для изучения и построения проектов IOT.

5) Particle.io (Photon and Electron) :

Particle.io (ранее известный как Spark Core) Photon and Electron — это аппаратная платформа IOT с поддержкой Wi-Fi. Он был построен с использованием мощных чипов STM32 ARM Cortex M3 и Broadcom Wi-Fi. Яркой особенностью этих продуктов Particle является облачная платформа веб-сайта, которая позволяет пользователю беспрепятственно отправлять и получать данные из любого места, а не только получать доступ к данным из вашей локальной сети.

6) Intel Edison:

Intel Edison — крошечная платформа разработки с процессором Intel Atom и 32-битным микроконтроллером Intel Quark. Эта крошечная плата поддерживает все модули Wi-Fi и bluetooth для подключения и, следовательно, для этого не требуется никаких внешних модулей. Также она содержит в себе другие яркие функции, такие как поддержка UART, SPI, I2C, I2S, GPIO и SD.

7) Arduino + Shields:

Arduino довольно хорошо знаком в мире прототипов, однако только некоторые платы имеют встроенное подключение к Интернету. Между тем, в тоже время другие платы Arduino могут использоваться с внешними платами расширения, шилдами (Shield) для обеспечения возможности подключения. Вы можете шилды Ethernet для проводных соединений и шилд Wi-Fi для беспроводного подключения к Интернету. Arduino — важный инструмент в развитии IOT из-за его огромного сообщества.

8) Netduino:

Netduino — это платформа для прототипирования электроники с открытым исходным кодом, построенная вокруг контроллера STMicro STM32F4 и работающая в .NET Micro Framework. Специальные версии этого Netduino Ethernet и Wi-Fi, безусловно, дают преимущество разработчикам и энтузиастам IOT. Плата Ethernet, оснащенная встроенным Ethernet-подключением и Wi-Fi-подключением для платы Wi-Fi. Другие функции, такие как подключение UART, I2C, SPI и SD-карты, придают ему дополнительной привлекательности.

9) Flutter:

Flutter — это базовая радиостанция, работающая от SMART SAM3S. Процессор Cortex-M3 обеспечивает диапазон около полумили. Эта плата позволяет пользователям разрабатывать сетевые протоколы и подключать устройства с минимальными затратами энергии. Он также оснащен криптографическим движком ATSHA204 для обеспечения безопасности передачи данных.

10) Tessel 2:

Tessel 2 — это недорогая, но надежная аппаратная платформа IOT, работающая от Atmel SMART SAMD21 Cortex M0 + для управления IO и Mediatek MT7260n Wi-Fi Router SOC для обеспечения связи. Плата оснащена встроенным WI-Fi, Ethernet-портом, USB-портом и работает с реальным Node.js/io.js.

На этом все о 10 лучших аппаратных платформ IOT для изучения и создания прототипов устройств. Мы надеемся, что этот список смог дать некоторое представление о платформах. Однако помните, что на рынке доступно множество аппаратных платформ, и эта статья только перечисляет несколько, известных и наиболее предпочтительных пользователями.

Продолжайте исследования и найдите ту платформу, которая наиболее соответствует вашим потребностям!

Интерфейсы АЦП

Важную часть аналого-цифрового преобразователя составляет цифровой интерфейс, т.е. схемы, обеспечивающие связь АЦП с приемниками цифровых сигналов. Структура цифрового интерфейса определяет способ подключения АЦП к приемнику выходного кода, например, микропроцессору, микроконтроллеру или цифровому процессору сигналов. Свойства цифрового интерфейса непосредственно влияют на уровень верхней границы частоты преобразования АЦП.

Наиболее часто применяют способ связи АЦП с процессором, при котором АЦП является для процессора как бы одной из ячеек памяти. При этом АЦП имеет необходимое число адресных входов, дешифратор адреса и подключается непосредственно к адресной шине и шине данных процессора. Для этого он обязательно должен иметь выходные каскады с тремя состояниями.

Другое требование совместной работы АЦП с микропроцессорами, называемое программным сопряжением, является общим для любых систем, в которые входят ЭВМ и АЦП. Имеется несколько способов программного сопряжения АЦП с процессорами. Рассмотрим основные.

Проверка сигнала преобразования. Этот способ состоит в том, что команда начала преобразования «Пуск» периодически подается на АЦП от таймера. Процессор находится в цикле ожидания от АЦП сигнала окончания преобразования «Готов», после которого выходит из цикла, считывает данные с АЦП и в соответствии с ними приступает либо к следующему преобразованию, либо к выполнению основной программы, а затем вновь входит в цикл ожидания. Здесь АЦП выступает в роли ведущего устройства (master), а процессор — ведомого (slave). Этот способ почти не требует дополнительной аппаратуры, но пригоден только в системах, где процессор не слишком загружен, т.е. длительность обработки данных от АЦП меньше времени преобразования АЦП. Указанный способ позволяет максимально использовать производительность АЦП.

Если длительность обработки данных от АЦП составляет заметно больше времени преобразования АЦП, можно использовать вариант этого способа, отличающийся тем, что сигнал «Пуск» поступает от процессора. Процессор выполняет основную программу обработки данных, а затем считывает данные с АЦП и вновь запускает его. В этом случае процессор выступает в роли ведущего устройства, а АЦП — ведомого.

Простое прерывание. Выдав команду «Пуск», процессор продолжает работу по основной программе. После окончания преобразования формируется сигнал прерывания, который прерывает в процессоре вычисления и включает процедуру поиска периферийного прибора, пославшего сигнал прерывания. Эта процедура состоит в переборе всех периферийных устройств до тех пор, пока не будет найден нужный. Преимущество этого способа по сравнению с предыдущим проявляется в большем числе преобразований за одно и то же время, если используемый АЦП работает медленно. Если же АЦП быстродействующий, то этот способ работы может оказаться даже медленнее предыдущего, так как на обработку прерывания требуется значительное время.

Векторное прерывание. Этот способ отличается от предыдущего тем, что вместе с сигналом прерывания посылается и адрес программы обращения к данному АЦП. Следовательно, не нужно перебирать все периферийные приборы.

Прямой доступ к памяти. Здесь также используется прерывание, но в отличие от предыдущих двух способов, управление по системе прерывания передается на специальный интерфейс, который и производит перезапись данных преобразования в память, минуя регистры процессора. Это позволяет сократить длительность прерывания до одного такта. Номера ячеек памяти хранятся адресном регистре интерфейса. Для этой цели выпускаются ИМС контроллеров прямого доступа к памяти.

В зависимости от способа пересылки выходного слова из АЦП в цифровой приемник различают преобразователи с последовательным и параллельным интерфейсами выходных данных. Последовательный интерфейс медленнее параллельного, однако он позволяет осуществить связь с цифровым приемником значительно меньшим количеством линий и в несколько раз сократить число выводов ИМС. Поэтому обычно параллельный интерфейс используется в параллельных и последовательно-параллельных АЦП, а последовательный — в интегрирующих. В АЦП последовательного приближения применяются как параллельный (например, 1108ПВ2), так и последовательный (например, АD7893) интерфейсы. Некоторые АЦП последовательного приближения (например, AD7892) имеют интерфейс обоих типов.

АЦП с параллельным интерфейсом выходных данных. В простейших случаях, характерных для параллельных АЦП и преобразователей ранних моделей, интерфейс осуществляется с помощью N-разрядного регистра хранения, имеющего три состояния выхода. Здесь N — разрядность АЦП. На рис. 20 представлена функциональная схема такого АЦП и временные диаграммы работы интерфейса.

На нарастающем фронте сигнала «Пуск» УВХ преобразователя переходит в режим хранения и инициируется процесс преобразования. Когда преобразование завершено, на выходную линию «Готов» выводится импульс, что указывает на то, что в выходном регистре АЦП находится новый результат. Сигналы «CS» (выбор кристалла) и «RD» (Чтение) управляют выводом данных для передачи приемнику.

Для того, чтобы упростить связь многоразрядного (N>8) АЦП с 8-разрядным микропроцессором или микроконтроллером в некоторых ИМС (например, МАХ167) реализована побайтовая выдача выходного слова. Если сигнал HВEN, управляющий режимом вывода, имеет низкий уровень, то старшие биты выходного слова поступают на соответствующие им выводы (для 12-разрядного АЦП на выводы DO8. DO11). В противном случае они подаются на выводы, соответствующие младшему байту (для 12-разрядного АЦП на выводы DO0. DO3).

АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных. В АЦП последовательного приближения, оснащенных простейшей цифровой частью, таких как 12-битный МАХ176 или 14-битный МАХ121 выходная величина может быть считана в виде последовательного кода прямо с компаратора или регистра последовательного приближения (РПП), как это указано в п. 4.1. На рис. 21 представлена функциональная схема такого интерфейса (а) и временные диаграммы его работы (б).

Здесь приведена схема, реализующая SPI-интерфейс. Процессор является ведущим (master). Он инициирует начало процесса преобразования подачей среза на вход «Пуск» АЦП. С тактового выхода процессора на синхровход АЦП поступает последовательность тактовых импульсов. Начиная со второго такта после пуска на выходе данных АЦП формируется последовательный код выходного слова старшими битами вперед. Этот сигнал поступает на MISO (master — input, slave — output) вход процессора.

Простейший интерфейс обеспечивает наименьшее время цикла «преобразование — передача данных». Однако он обладает двумя существенными недостатками. Во-первых, переключение выходных каскадов АЦП во время преобразования привносит импульсную помеху в аналоговую часть преобразователя, что вызывает уменьшение соотношение сигнал/шум (например, для АЦП AD7893 среднеквадратическое значение шума при передаче данных во время преобразования почти в три раза больше, чем при считывании данных после преобразования). Во-вторых, если АЦП имеет большое время преобразования, то процессор будет занят приемом информации от него существенную часть вычислительного цикла. По этим причинам современные модели АЦП с последовательной передачей выходных данных оснащаются выходным сдвиговым регистром, в который загружается результат преобразования из РПП. Временные диаграммы такого интерфейса приведены на рис. 22.

По заднему фронту сигнала «Пуск» УВХ переходит в режим хранения и начинается преобразование. При этом на соответствующем выводе АЦП выставляется сигнал «Занят». По окончании преобразования начинается передача данных. Процессор подает на синхровход АЦП последовательность синхроимпульсов CLK. Если 8<N <=16, то число синхроимпульсов обычно составляет 16. При N<16 вначале вместо отсутствующих старших битов передаются нули, а затем выходное слово старшими битами вперед. До и после передачи данных выходная линия АЦП находится в высокоимпедансном состоянии.

Увеличение длительности цикла «преобразование — передача данных» по сравнению с простейшим интерфейсом обычно несущественно, так как синхроимпульсы могут иметь большую частоту. Например, для 12-разрядного АЦП последовательного приближения AD7896 минимальный интервал между отсчетами составляет 10 мкс. Из них последовательное чтение данных занимает только 1,6 мкс при частоте синхросигнала 10 МГц.

Последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП с процессорами аппаратно реализуется очень просто. Например, для связи 24-разрядного трехканального АЦП AD7714 с микроконтроллером 80С51 в простейшем случае требуется всего две линии (рис. 23).

Устройство системного блока: состав и характеристики компонентов

Системный блок — на первый взгляд, простое инженерное решение в форме коробки, назначение которого, объединение компонентов базовой архитектуры ПК.

Базовая архитектура ПК — это основные компоненты системного блока, без которых невозможна работа компьютера.

В чём же сложность системного блока, как решения? Для нас ни в чём, потому что дизайнеры и инженеры продумали всё до мелочей — нам не нужно ломать голову над тем, как и что устанавливать в системный блок. К тому же, продумано расположение компонентов с учётом их охлаждения.

Состав системного блока

В базовый состав системного блока входят следующие компоненты:

• материнская плата,
• процессор,
• оперативная память,
• твердотельный накопитель (SSD) или жёсткий диск (HDD),
• блок питания,
• видеокарта.

Графический процессор видеокарты может быть встроен в центральный процессор и использовать часть оперативной памяти для своей работы.

Характеристики компонентов системного блока

Параметры компьютера напрямую зависят от характеристик компонентов, которые входят в состав системного блока.

Корпус системного блока

Неотъемлемой частью системного блока является корпус, который имеет отсеки для установки материнской платы (1), накопителей (2), блока питания (3) и нишу для прокладки кабелей питания (кабель менеджмент (4)).

Отсеки корпуса системного блока

Не стоит забывать об охлаждении компьютера — корпус имеет места для установки кулеров забора холодного и отвода горячего воздуха. Захват холодного воздуха осуществляется кулерами, расположенными в лицевой и боковой области корпуса. Выброс горячего воздуха производится вентиляторами на тыльной и верхней стороне системного блока.

Воздушное и водяное охлаждение ПК

При возможности применения водяного охлаждения, корпус оснащается специальными отверстиями для прокладки трубок и местом установки блока охлаждения жидкости.

К основным характеристикам корпуса системного блока, можно отнести:

• отсутствие или наличие блока питания в комплекте и его мощность,
• расположение блока питания — вверху или внизу (предпочтительней для лучшего охлаждения),
• возможность установки полноформатной материнской платы (зависит от типоразмера корпуса),
• ширина ниши для установки материнской платы (полезно для установки видеокарт с длинной базой),
• количество кулеров воздушного охлаждения,
• возможность установки водяного охлаждения.

Материнская плата

Системная плата — основа любой архитектуры ПК — объединяет компоненты системного блока в единое целое. На материнскую плату устанавливаются — процессор и система охлаждения процессора, оперативная память, видеокарта. К ней подключаются — накопители (SSD, HDD), блок питания, прочие считывающие и записывающие устройства, а также вся периферия компьютера (клавиатура, мышь, монитор (опционально), принтер, сканер, МФУ, шлем виртуальной реальности и т.д.)

Подключение периферийных устройств к материнской плате

Материнская плата, в зависимости от характеристик, может иметь:

• ряд тонких настроек для разгона производительности системы,
• разное число слотов для установки оперативной памяти,
• поддержку двух и более видеокарт,
• возможность подключения монитора (при работе со встроенной графикой),
• разное число USB-разъёмов,
• различные габариты (зависит от стандарта системной платы).

Процессор

Центральное процессорное устройство или ЦПУ (CPU) — ядро системного блока, отвечает за выполнение программного кода, взаимодействует практически со всеми компонента архитектуры ПК.

Процессор RYZEN

Современные модели процессоров оснащаются встроенной графикой, что позволяет исключить видеокарту из состава системного блока. По характеристикам, такие процессоры подходят для домашних/офисных или бюджетных игровых компьютеров. При правильной настройке BIOS, встроенный графический процессор способен задействовать до 2 Гб оперативной памяти под свои нужды.

Охлаждение процессора

На процессор ложится основная нагрузка, в результате выделяется огромное количество тепла и устройство нуждается в охлаждении. В зависимости от мощности процессора, варьируются и размеры воздушной системы охлаждения. Чем большее количество тепла нужно рассеивать, тем крупнее габариты процессорных кулеров.

Процессорные кулеры

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство или ОЗУ — энергозависимая память, в которой находится исполняемый процессором код (программа), промежуточные данные ввода/вывода, настройки драйверов и временные параметры операционной системы.

Оперативная память с радиаторами пассивного охлаждения

Главные характеристики оперативной памяти — объём и частота работы — чем выше показатели, тем лучше.

Накопители SSD и HDD

В состав системного блока могут входить два вида накопителей — твердотельный (SSD) и жёсткий диск (HDD).

Твердотельный накопитель (SSD) и жёсткий диск (HDD)

Твердотельный накопитель или SSD — обладает высокой скоростью чтения/записи, хорошо подходит для установки операционной системы и обеспечивает «молниеносный» старт компьютера. Из минусов, имеет небольшой объём и ограниченный ресурс на операции чтения/записи.

Жёсткий диск или HDD — имеет большой объём, подходит для хранения фото, видео, игр, обладает высоким ресурсом в отношении операций чтения/записи. Из минусов, низкая скорость чтения/записи, при длительной эксплуатации появляются битые сектора.

Блок питания

Блок питания или БП — основной питающий компонент системного блока. От мощности и характеристик блока питания зависит стабильность работы всей системы.

Блок питания ПК

К важным характеристикам БП относятся следующие параметры:

• мощность (всегда должна быть с запасом, на случай разгона системы),
• линия питания процессора должна иметь коннектор 8-pin (позволит реализовать весь потенциал процессора),
• несколько линий 6-pin и 8-pin для установки одной или более видеокарт,
• диаметр и расположение кулера охлаждения (влияет на уровень шума и эффективность охлаждения БП).

Видеокарта

Графическая карта — главный компонент игрового системного блока. От видеокарты зависят качество и производительность графики в играх.

Видеокарта

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание, при выборе видеокарты:

• частота работы графического процессора,
• ширина шины (для взаимодействия с центральным процессором),
• объём видеопамяти и её тактовая частота (используется для хранения готовых кадров).

Прочие компоненты

Мы ознакомились с базовыми компонентами в составе системного блока. Существует множество других устройств, которые могут значительно расширить функционал компьютера:

• звуковая карта или аудиокарта — обеспечивает более высокое качество звука, снабжена интерфейсом для записи аудиосигнала — позволяет превратить компьютер в студию звукозаписи;
• карта DVB-S2 — принимает и обрабатывает спутниковый сигнал — позволяет просматривать открытые ТВ-каналы и получать доступ к высокоскоростному интернету;
• карта видеозахвата — позволяет обрабатывать, как аналоговый, так и цифровой видеосигнал — используется при оцифровке видео с магнитных носителей (кассет);
• прочие контроллеры — диагностика авто, работа с ЧПУ-станками и измерительными приборами.

Устройство системного блока

Подведём итог, на наглядном примере, посмотрим на устройство системного блока, а также на расшифровку его характеристик.

Устройство системного блока

Расшифровка характеристик системного блока

Возьмём, для примера, следующие характеристики и расшифруем их:

[Intel Core i3 9100F, 4×3600 МГц, 8 ГБ DDR4, GeForce GTX 1650, SSD 512 ГБ, без ОС]