Бескорпусная интегральная схема. 1 Технологии электронных схем
 Скачать 65.39 Kb.
|
|
Бескорпусная интегральная схема – bare integrated circuit – схема – полуфабрикат без защитной оболочки. Разнообразие используемых систем привело к необходимости производства на заказ специальных интегральных схем, требуемых в небольшом количестве. Их производство становится экономически выгодным, например, если эти схемы собираются из компонентов массового производства. С этой целью производятся бескорпусные или «голые» интегральные схемы. Благодаря этому изготовители аппаратуры получили возмож ность создавать собственные многомикросхемные комплексы, кото рые собираются из серийных компонентов и лишь затем помещают ся в какой-нибудь корпус либо другую защитную оболочку. По такой технологии могут выпускаться микропроцессоры, ЗУ, специальные логические модули, микроконтроллеры, модемы и т. д. Программируемая интегральная схема – programmable integrated circuit – полугодовая ИС, программируемая ее разработчиком либо пользователем. Создание программируемых интегральных схем связано с необ ходимостью получения небольших партий специальных интеграль ных схем в очень короткие сроки. Сущность технологии создания схем, программируемых их изготовителями, заключается в следую щем. Выпускается универсальная вентильная матрица. Затем при получении заказа на специальную схему в этой матрице с помо щью соответствующего рисунка слоя металлизации осуществляется минимальное число дополнительных технологических операций. В результате в нужном количестве производится необходимая ин тегральная схема. Применение лазеров в создании интегральных схем позволяет сократить время выполнения заказа на интегральную схему до не скольких часов. С этой целью заранее изготавливается матрица изо лированных транзисторов. При получении заказа на малую серию осуществляется безмасочная лазерная обработка почти готовой ин тегральной схемы. Используются две технологии: расплавления или формирования перемычек между транзисторами. Обе технологии изменяют лишь самый верхний металлический слой па кристалле. Метод химического травления перемычек заключается в том, что кристалл погружают в ванну определенного химического состава и фиксируют лазерный луч в заданной точке. Происходит нагрев, осу ществляющий травление перемычки. Нанесение лазером перемычек гораздо сложнее. Для этого лазер облучает нанесенную на кристалл золотосодержащую пасту либо селективно осаждает вольфрам. Еще большую динамику создания схем обеспечивают вентиль ные матрицы, программируемые пользователями. Примером такой схемы является программируемая логическая матрица (ПЛМ) (рис. 1.6). В ней входы (А1—АЗ) и выходы (Z1—Z6) связаны двумя матри цами и логическими элементами НЕ, И, ИЛИ. Последние соответ ственно выполняют операции отрицания (НЕ), конъюнкции (И) и дизъюнкции (ИЛИ). Логические матрицы, программируемые поль зователями, требуют слишком большой площади кристалла. Из-за Рис. 1.6. Программируемая логическая матрица В ней входы (А1—АЗ) и выходы (ZI—Z6) связаны двумя матрицами и логическими элементами НЕ, И, ИЛИ. Последние соответственно выполняют операции отрицания (НЕ), конъюнкции (И) и дизъюнкции (ИЛИ). Логические матрицы, программируемые пользователями, требуют слишком большой площади кристалла. Из-за этого они изготавливаются с относительно небольшим числом возможных внутренних связей и реализуют относительно простые функции. Печатные платы Плата, или printed circuit board, – изоляционная пластина, на которой устанавливаются и соединяются друг с другом электронные элементы, перечисленные выше, и приборы меньшей степени интеграции – отдельные транзисторы, резисторы, конденсаторы и др. Печатная плата изготавливается из пластмассы, гетинакса, текстолита либо другого изолятора (керамика). На плате с одной либо с обеих сторон размещаются интегральные схемы, резисторы, диоды и другие полупроводниковые приборы. Для их соединения на поверхности платы наносятся тонкие электропроводящие полоски. Печатная плата может быть двух – либо многослойной. Существует несколько технологий монтажа элементов (в том числе и интегральных схем) на печатных платах. Наиболее старая из них – монтаж в сквозные отверстия. Здесь элементы создаваемой схемы устанавливаются с одной стороны платы. Вслед за этим появился способ укладки интегральных схем прямо на поверхности этой платы. Вначале интегральные схемы припаивались к печатным платам. Теперь все чаще они приклеиваются без использования припоя. Малая высота интегральных схем, монтируемых на поверхность, позволяет устанавливать их на обеих сторонах платы. Еще большие возможности миниатюризации предоставляет монтаж кристаллов на небольшие платы. Здесь компактно расположенные кристаллы прикрепляются с помощью приварки их проволочных выводов. При этом исключается один из самых дорогих компонентов многокристальных модулей – керамическая подложка. Монтируемые на печатную плату кристаллы могут иметь толщину всего 1 мм, что используется, например, при создании компьютерных карточек. Печатные платы перестают быть только плоскими. Происходит переход от двух измерений к криволинейным поверхностям и созданию печатных дорожек на геометрически изогнутых формах. Все это связано с тем, что по мере усложнения электронных компонентов становится все трудней размещать плоские платы в корпуса, удовлетворяющие требованиям потребителя. Для изготовления основы трехмерных печатных плат используется пластмасса, пригодная для литья. Усложнение печатной платы ведет к повышению выделяемого на ней тепла. Поэтому появились так называемые холодные печатные платы. С целью охлаждения каждая пара печатных плат поверхностями интегральных схем прижимается к «своей» плоской металлической коробке того же размера, а внутри коробки прокачивается специальная охлаждающая жидкость. Для лучшего охлаждения интегральные схемы покрываются теплопроводящим эластичным компаундом и прижимаются к поверхности коробки. Для решения задач трассировки соединений на печатных платах применяются средства автоматизированного проектирования (САПР) – программы – трассировщики. 1.2. Общее устройство ПК Конструктивно ПК чаще всего выполнены в виде центрального (системного) блока, к которому через разъемы (стыки) подключаются внешние устройства: клавиатура, дисплей, принтер и т. д. (рис. 1.7). Рис. 1.7., Общий вид IBM – PC – совместимой ПЭВМ (разобранное состояние) и се составляющие Рис. 1.8. Общая структура персонального компьютера Упрощенная блок-схема, отражающая основные функциональ ные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, изобра жена на рис. 1.8. Системный блок Системный блок обычно включает в себя: системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств; платы расширения с контроллерами – адаптерами внеш них устройств. В зависимости от конфигурации и размеров корпуса определя ются такие характеристики ПК, как возможность дальнейшего рас ширения, транспортировка, доступ к компонентам и т. д. Типы кор пусов: Slimline, Desktop, Tower (Mini – Tower, Midi – Tower, Super – Big – Tower), File Server, EasyPc и rip. (рис. 1.9). Рис. 1.9. Типы корпусов: a – Desktop; б – Tower; в – EasyPc Системная плата. Системную плату также называют главной (Mainboard) или материнской (Motherboard) платой (иногда объединительной платой). Это основная монтажная схема внутри ПК, на которой находятся процессор, память, слоты расширения и которая непосредственно или косвенно присоединяется к каждой части ПК. Проекты ПК сегодня используют много различных шин, чтобы связать их различные компоненты. Широкие, высокоскоростные шины трудны и дороги для производства: сигналы идут с такой частотой, что даже расстояние в несколько сантиметров создает проблемы задержки сигнала, в то время как металлические дорожки на монтажной схеме действуют как миниатюрные радиоантенны, передавая электромагнитный шум, который искажает сигналы в других местах системы. По этим причинам разработчики ПК стараются разместить самые быстрые шины в ограниченной области системной платы и использовать более медленные шины для других частей. Развитие системных плат. Первоначальные ПК имели минимум устройств, интегрированных в системную плату (например, порт для клавиатуры). Все остальные, включая адаптер дисплея, НГМД или контроллеры жесткого диска, являлись дополнительными компонентами, подключаемыми через разъемы расширения. Через какое-то время в системную плату было интегрировано большее количество устройств, однако многие из них графика, сетевой интерфейс, устройства SCSI и звуковые обычно остаются съемными. Этот процесс шел медленно, например, порты ввода-вы-вода и контроллеры диска еще в 1995 г. часто размещались на платах расширения. Изготовители постоянно экспериментировали с различными уровнями интеграции, встраивая некоторые или даже все эти компоненты в системную плату. Однако есть очевидные препятствия труднее модернизировать сборку, если интегрированные компоненты не могут быть удалены. Для высокоинтегрированных системных плат часто требуется нестандартный корпус, и для замены отдельного дефектного компонента может оказаться необходимой покупка новой системной платы. Следовательно, те части системы, спецификация которых изменяется наиболее быстро, оперативная память, центральный процессор и графика имеют тенденцию размещаться в гнездах или слотах для облегчения замены. Точно так же обычно удаляются из основной спецификации, чтобы уменьшить затраты, компоненты, используемые не всеми пользователями, типа сетевых интерфейсов или SCSI. Основные изменения в форм – факторах системной платы за эти годы рассматриваются ниже. Рисунки иллюстрируют различие компонентов для двух типичных плат:
Развитие системной платы заключается в значительной степени в отделении высокоскоростных компонентов от более медленных. Поскольку высокоскоростные устройства связывались более быстрыми шинами, шины малого быстродействия стали играть второстепенную роль. В конце 1990-х гг. обозначилась тенденция к помещению периферийных устройств, разработанных как интегрированные чипы, непосредственно на системную плату. Первоначально этот круг ограничивался звуковыми и видеочипами, но со временем устройства, интегрированные таким образом, стали более разнообразными и включали элементы типа SCSI, локальной сети и даже контроллеры RAID. Очевидно, есть выигрыш по стоимости при этом подходе, однако отрицательная сторона этого ограничение будущих возможностей обновления. Рис. 1.10. Плата ВАТ, общий вид Рис. 1. 11. Плата ATX Рис. 1.12. Вил задней панели для корпусов с различными типами системных млат: а Baby АТ; б АТХ; 1 разъем для подсоединения шнура электропитания монитора (на ATX корпусах может отсутствовать); 2 разъем для подключения компьютера к сети переменного тока; 3 разъем для полсоединения клавиатуры PS/2; 4 разъем для подсоединения клавиатуры; 5 разъем для подключения мыши PS/2; 6 USB – порты; 7 последовательный порт (COM2); 8 последовательный порт (СОМ1); 9 параллельный порт (LPT); 10 видео – выход (VGA/SVGA); 11 разъем для подключения локальной сети (в соответствии с моделью компьютера); 12 MIDI/GAME порт (в соответствии с моделью компьютера); 13 гнезда для подключения внешних аудиосистем (в соответствии с моделью компьютера) Базовая Система Ввода – Вывода (B I O S). Все системные платы содержат небольшой блок постоянного запоминающего устройства (ROM), который отделен от основной системной памяти, используемой для загрузки и выполнения программного обеспечения (рис. 1.13). ROM содержит BIOS ПК (Базовая Система Ввода – Вывода). Эго дает два преимущества: программы и данные в ROM BIOS не должны перезагружаться каждый раз при запуске компьютера, и они не могут быть разрушены ошибками в приложениях, которые пытаются записать информацию в «неправильную» часть памяти. Рис. 1.13. Интегральные схемы BIOS и CMOS BIOS играет двоякую роль: с одной стороны, это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны важный модуль любой операционной системы. Модуль BIOS реализован на микросхеме постоянной или флэш-памяти. Перепрограммируемая базовая система ввода-вывода может быть модифицирована через гибкую дискету, чтобы гарантировать будущую совместимость с новыми чипами, добавочными платами и т. д. Наиболее известными фирмами изготовителями BIOS являются AMI (American Megatrends Inc.), Award и Phoenix. Хотя функции BIOS одинаковы, но возможны различия способов настройки, а также меню BIOS. В большинстве случаев для храпения программ BIOS используются ППЗУ. В современных системах требуются более объемные ППЗУ. Настройка (конфигурирование) системной платы состоит из подстройки ПК под используемый графический режим, установки рабочей тактовой частоты, указания объема имеющейся в наличии кэш-памяти, типа встроенного сопроцессора и т. д. Существует семь возможных вариантов настройки, типичные из которых:
Базовая система ввода вывода включает несколько отдельных подпрограмм, обслуживая различные функции. Первая часть выполняется при включении машины. Компьютер инспектируется, чтобы определить, какие аппаратные средства присоединены, и затем проводятся некоторые простые тесты, чтобы зафиксировать, что все функционирует, процесс, называемый POST самопроверка после включения. Если какие-то из периферийных устройств относятся к типу «Plug-and-play», то именно в этот момент базовая система ввода-вы-вода назначает им ресурсы. Есть также возможность вызвать программу Setup, что позволяет пользователю сообщать ПК, какие аппаратные средства присоединены, но благодаря автоматическим базовым системам самоконфигурирования ввода-вывода это не так часто теперь используется. Когда все тесты пройдены, ROM пытается определять, с какого устройства будет загружаться ОС машины. Обычно BIOS сначала проверяет присутствие операционной системы в накопителе на гибких магнитных дисках (А:), затем на первичном жестком диске. Любая современная базовая система ввода вывода позволяет переместить НГМД в низ этого списка, чтобы уменьшить загрузочное время до нескольких секунд. Некоторые базовые системы ввода-вы-вода позволяют назначить CD-ROM как загрузочный диск или загружать ОС с другого жесткого диска, отличного от первичного диска IDE. В этом случае можно иметь различные операционные системы или отдельные образцы той же самой ОС на различных дисках. Если не обнаружен загрузочный диск, выводится сообщение, указывающее, что требуется системный диск. Как только машина загрузилась, базовая система ввода-вывода реализует другую функцию, представляя DOS со стандартизированным API для аппаратных средств ПК. Во времена до появления Windows это была важная функция, но 32-разрядное программное обеспечение «защищенного режима» уже не использует базовую систему ввода-вывода. Windows 98 (и более поздние системы) предусматривает поддержку нескольких дисплеев. Так как большинство ПК имеет только единственный AGP-слот, пользователи, желающие воспользоваться этим, будут вообще устанавливать вторую графическую плату в PCI – слот. В таких случаях большинство базовых систем ввода вывода обработает PCI плату как основную графическую плату по умолчанию. Некоторые, однако, позволяют назначить как первичную графическую плату AGP или РСI плату. Поскольку интерфейс PCI позволяет более легко разделить запросы на прерывание, ограниченное число параметров настройки запроса на прерывание (IRQ), доступных ПК, остается проблемой для многих пользователей. По этой причине большинство базовых систем ввода-вывода блокирует порты, которые не используются. С увеличением числа устройств, использующих сетевой интерфейс, USB или IEEE 1394, все чаще отпадает потребность в поддержке последовательного и параллельного портов. Оперативная память CMOS. Системные платы также включают отдельный блок оперативной памяти, основанный на схеме малой мощности CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Semiconductor RAM), который сохраняется действующим с помощью батарей даже после отключения питания ПК и располагается в контроллере периферии. Он используется, чтобы сохранять основную информацию о конфигурации PC: номера и тип жестких дисков и НГМД, объем памяти, какой вид и т. д. Это можно вводить вручную, но современные BIOS автоконфигурирования делают многое из этой работы, и в CMOS сохраняются более важные параметры настройки типа выбора периода регенерации динамической оперативной памяти. Другие важные данные, сохраняемые в памяти CMOS, время и дата, которые модифицируются часами реального времени (RTC real time clock). Часы, оперативная память CMOS и батарея обычно интегрируются в единственный чип. При загрузке система считывает время с RTC, после чего процессор сохраняет время вот почему системные часы иногда идут неверно. Перезагрузка PC заставляет перечитать RTC, что корректирует системное время ЦП. В CMOS RAM информация хранится до тех пор, пока он подключен к небольшому источнику питания. Однако CMOS RAM занимает много места на кристалле, дороже динамической памяти и поэтому используется в случаях крайней необходимости. Данный тип памяти считается энергонезависимым только потому, что постоянно подпитывается или от аккумулятора, или от батарейки. EFI. Базовая Система Ввода-Вывода не очень изменилась за время, прошедшее от рождения ПК в 1981 г., оставаясь куском ассемблерного кода «ручной работы», и большинство пользователей о ней знают только из сообщений, быстро пробегающих по экрану после включения ПК. В начале 2000 г. компания Intel объявила, что собирается заменить BIOS выпуском первой версии EFI (extensible firmware interface или расширяемого интерфейса встроенного программного обеспечения). Это новый стандарт для архитектуры, интерфейса и услуг марки встроенного программного обеспечения ПК, предназначенного для обеспечения хорошо специфицированного набора сервисов. Сервисы EFI разделены на две группы: те, которые являются доступными только до загрузки ОС, или «загрузочные сервисы», и те, которые также доступны в дальнейшем, или «сервисы рабочего времени». Загрузочные сервисы обеспечивают функциональные возможности предлагаемых EFI для конфигурирования платформы, инициализации, диагностики, загрузки образа ядра ОС и др. Сервисы EFI определены в Спецификации EF1 как основные услуги и протоколы интерфейсов. Ряд протоколов интерфейсов был определен для доступа к разнообразию загрузочных устройств, которые удовлетворяют рекомендациям EFI. Другие обеспечивают сервисы для функций прикладного уровня, например распределение памяти или получение доступа к указанному интерфейсу. Модули EFI в общем разделяются на приложения и драйверы. Драйверы соответствуют модели, определенной в EFI спецификации, и используются, чтобы реализовать специфический протокол интерфейса. Во многих случаях выполнение одного протокола может использовать или расширять функциональные возможности существующего протокола, таким образом обеспечивая механизм для объектно–ориентированной обработки. В сущности, EFI — «мини-ОС» с собственными правами, способная работать с сетями, графикой, клавиатурой и памятью. Поскольку EF1 способен управлять отведенным ему пространством памяти (обычно предполагается) раздел на жестком диске изготовители аппаратуры смогут добавить намного больше диагностики и опций контроля, включать поддержку для различных видов компьютерных систем и конфигураций без ограничений, создаваемых стоимостью дорогой встроенной флэш-памяти. Кроме того, то, что EFI разработан на языке программирования высокого уровня, также способствует усовершенствованиям, позволяя создавать дополнительные возможности, используя стандарты программирования инструментальных средств. Такие добавления могут поддерживать более детальную и тщательную диагностику, программы самоконфигурации и способны разобраться в проблемах, даже если операционная система вышла из строя. Поскольку EFI имеет собственную возможность организации сети, возможно будет проводить удаленную диагностику. Некоторые образцы системных плат. Размеры системной платы нормированы. Также стандартизованы и отверстия внутри платы, которые соединяют ее с дном корпуса. Поэтому говорят не о размерах, а о типоразмерах системных плат. Существует несколько основных типоразмеров системных плат, которые представлены в табл. 1.1. Таблица 1.1. Характерные размеры системных плат
FullSize. Полноразмерная плата (FullSize) по своим габаритам соответствует системной плате IBM PC АТ. Расположение разъемов клавиатуры и слотов расширения такой платы строго определены, чтобы совпадать с отверстиями в корпусе. Плата помещается только в полноразмерный корпус типа Desktop и Tower. Вследствие того, что эти платы невозможно установить в популярные и широко рас пространенные корпуса типа стандартный Desktop и Mini Tower, они уже практически не выпускаются. Baby АТ. Стандарт системных плат типоразмера Baby АТ (ВАТ) появился в 1982 г. На этих платах расположение разъемов клавиату ры и слотов также должно соответствовать отверстиям в корпусе. Для подключения клавиатуры используется стандартный 5 – контактный DIN разъем. Системные платы размера Baby АТ могут быть ус тановлены практически в любой корпус, за исключением корпусов уменьшенной высотой и Slimline. Именно поэтому они получили наибольшее распространение (рис. 1.14, а). Рис. 1.14. Схематическая топология некоторых системных плат: а Baby АТ; б LPX; в АТХ; г NLX; д Micro ATX; е Flex ATX; 1 передняя панель; 2 задняя панель; 3 ЦП; 4 разъемы памяти; 5 разъемы периферийных устройств (ATA/ISA); 6 питание; 7 разъемы шин и интерфейсов (ISA/PC1). ризер – карты (для Flex АТХ); 8 подключение устройств ввода – вывода (мышь, клавиатура, аудио, видео, сеть и пр.); 9 разъем AGP; 10 вертикальная монтажная стойка (ризер – плата); 11 микросхемы графики LPX (miniIPX). Системные платы LPX и mini – LPX обычно уста навливаются в корпусах с уменьшенной высотой или Slimline. Сло ты расширения этих плат смонтированы на отдельной выносной плате (Reisercard), которая устанавливается в слот системной платы перпендикулярно ей. Карты расширения устанавливаются в вынос ную плату таким образом, что их плоскость становится параллель ной системной плате это позволяет уменьшить высоту корпуса PC. Все разъемы установлены на задней панели системной платы LPX. Обычно это разъемы для подключения монитора, параллель ный порт, два последовательных порта и разъемы типа mini – DIN для клавиатуры и мыши стандарта PS/2 (рис. 1.14, б). Все разъемы смонтированы непосредственно на системной плате. АТХ. В 1995 г. корпорация Intel анонсировала новую специфи кацию АТХ для форм-фактора системной платы и корпуса PC. Пла та спецификации АТХ сочетает в себе наилучшие черты стандартов Baby AT и LPX, кроме того, в ней заложены многие дополнитель ные усовершенствования (рис. 1.14, в). Спецификация АТХ для сис темных плат предусматривает:
Первые системные платы АТХ были представлены корпорацией Intel весной 1996 г. Эти платы имели названия Thor и Aurora для систем с ЦП Pentium и Pentium Pro соответственно. В дальнейшем Intel полностью перешла на производство системных плат специфи кации АТХ. Ряд других поставщиков системных плат, например ASUSTek, также наладили выпуск системных плат АТХ. Mini ATX просто меньшая версия полноразмерной АТХ платы. На обеих параллельный и последовательный порты, PS/2 кла виатура и порты мыши расположены на задней панели ввода-вывода двойной высоты. Размещение непосредственно на плате отменяет потребность в кабеле к портам ввода-вывода. Последствие этого, од нако, — то, что АТХ нуждается в специально спроектированном корпусе, с правильно расположенными отверстиями для портов, и ни платы АТХ, ни Mini ATX не могут использоваться в корпусах АТ. NLX. В начале 1997 г. корпорацией Intel был предложен стан дарт NLX, регламентирующий:
PC между собой;
Стандарт NLX явился дальнейшим развитием стандарта АТХ. Согласно стандарту NLX в PC устанавливается так называемая ризер карта (riser card), напоминающая плату адаптера, вставляемую в системную плату в корпусе типа Slimline. Как и плата адаптера Slimline, ризер карта имеет стандартные слоты PCI и ISA, в которые устанавливаются все необходимые карты расширения. Основное отличие ризер карты NLX от адаптера Slimline состо ит в том, что системная плата также устанавливается в специальный слот, называемый NLX Riser Connector. Этот разъем содержит не только информационную шину, но и шину питания. Таким обра зом, после установки системная плата автоматически оказывается подключенной к шине питания. Кроме того, на ризер карте располагаются различные разъемы, которые ранее располагались на системной плате, IDE, FDD, USB, блок питания и др. (рис. 1.14, г). Ризер карта является фактически кросс платой, через которую происходит коммутация всех модулей системного блока между со бой, а также подача питания на них. На системной плате NLX рас полагаются гнезда ЦП, слоты для модулей памяти, чипсет, микро схемы BIOS и кэш памяти. Преимущества стандарта NLX заключа ются в следующем:
Особо надо отметить принципиально новую конструкцию креп ления системной платы. Согласно стандарту NLX предлагается при крепить к системной плате специальные направляющие, которые и обеспечивают простоту установки платы в корпусе системного бло ка. Окончательно плата закрепляется в блоке с помощью специаль ного зажима с эксцентриком. Такая конструкция позволяет просто и с минимальным усилием вставить плату в разъем на ризер карте и зафиксировать ее в этом положении. Системные платы NLX разных стандартных размеров имеют универсальное удобное крепление с одной и той же ризер картой. Все внешние разъемы (LPT, COM, Audio и др.) в соответствии с новым стандартом смещены к краю системной платы. Данное тех нологическое решение обеспечивает необходимую гибкость при ус тановке одной и той же системной платы в разные корпуса как типа Desktop, так и Mini Tower. Стандарт NLX практически превращает PC в устройство, со стоящее из двух элементов: системной платы и корпуса со стандарт ными разъемами для связи с внешними устройствами. MicroATX. Представленный в конце 1990х гг. стандарт microATX в основном меньшая версия АТХ спецификации Intel, предназначенная для компактных и дешевых систем потребителя с ограниченными потребностями в расширении системы. Максимальный размер платы квадрат со стороной 9,6", и она разработана, чтобы вписаться или в корпус стандарта АТХ, или в один из новых проектов настольного корпуса Microtower. Панель ввода-вывода аналогична проекту АТХ, но есть только условия для размещения не более четырех слотов расширения (АТХ позволяет семь). MicroATX также позволяет использование малогабаритного источника электропитания. FlexATX. FlexATX естественное развитие MicroATX, который был первоначально выпущен в конце 1999 г. Стандарт FlexATX до полнительно к спецификации MicroATX выражает только требова ния к системной плате, а не полное системное решение, не дета лизирует интерфейсы, память или графические технологии. Эти требования переадресованы к дизайнерам и системным проекти ровщикам. Выбор процессора, однако, ограничен разъемами фор мата «гнездо» (Socket). Основное различие между FlexATX и microATX в том, что новый форм-фактор уменьшает размер системной платы до 9×7,5". Это приводит к снижению полных системных затрат, а также облег чает проектирование малогабаритных систем. FlexATX форм фак тор обладает обратной совместимостью со спецификациями АТХ и microATX использование тех же самых установочных отверстий системной платы. ITX. Весной 2000 г. VIA Technologies объявила о выпуске сис темной платы еще меньшего размера, чем FlexATX. Размеры платы IТХ 8,5×7,5", что на полтора дюйма меньше по ширине, чем у кон курента Intel. Ключевое новшество, которое позволяет ITX дос тигать такой компактной формы, специально спроектированный блок питания со встроенным вентилятором. Его размеры 174 мм (глубина) × 73 мм (ширина) × 55 мм (высота) (ср. со стандартом АТХ, где размеры блока питания 140×150×86 мм). Ризерархитектуры. Конструкция платы NLX является примером ризер архитектур, потребность в которых возникла в конце 1990-х гг. и которые способствуют уменьшению полных сис темных затрат и в то же самое время увеличивают гибкость процес са производства системы (рис. 1.15). Первым примером была специ фикация AMR (Audio/Modem Riser или аудиомодемная ризер карта), представленная летом 1998 г. AMR поддерживала как звуковые, так и модемные функции, однако имела некоторые недостатки, ко торые были идентифицированы после выпуска спецификации. Это были трудности поддержки устройств Plug and-Play (РпР), а также тот факт, что ризер карта занимала один слот PCI. Затем были определены новые спецификации ризер архитекту ры, которые комбинируют большее количество функций на единственной плате: это аудиоадаптер, модем, широкополосные технологии и интерфейсы локальной сети. Две самые современные специфика ции ризер архитектуры включают конкурирующие CNR и ACR. Предложенная Intel спецификация CNR (Communication and Networking Riser) определяет аппаратную масштабируемую ризер карту системной платы и интерфейс, которая поддерживает аудио, модем и локальную сеть в основных наборах микросхем. Интеграция на системной плате аудио, модема и подсистем ло кальной сети также проблематична, поскольку увеличиваются шумо вые наводки, от которых, в свою очередь, деградирует работа каждой системы. CNR решает эти проблемы, физически отделяя эти чувст вительные к наводкам системы от «шумной» среды системной платы. Спецификация CNR предполагает наличие пяти интерфейсов:
Каждая плата CNR может использовать максимально четыре интерфейса (путем выбора типа локальной сети). Конкурирующая спецификация ACR поддерживается содруже ством ведущих компаний в области вычислительных средств и свя зи, включая 3COM, AMD, VIA Technologies и Lucent Technologies. Подобно CNR, спецификация определяет форм фактор интерфей сы для множества подсистем связи и звуковых проектов в настоль ных персональных компьютерах. Интерфейс ACR комбинирует несколько существующих шин связи и добавляет новые и прогрессивные шины связи, отвечая на спрос промышленности на дешевые, высокоэффективные перифе рийные устройства связи. ACR поддерживает модем, аудио, локаль ную сеть и xDSL. Зарезервированы контакты для поддержки будущих беспроводных шип. Подобно AMR, спецификация ACR была пред назначена, чтобы занять или заменить существующий PCI слот. Это фактически уменьшает число доступных PCI слотов на один независимо от того, используется или нет ACR соединитель. Хотя это мо жет быть приемлемо в системных платах больших размеров (АТХ), потеря PCI соединителя в системной плате microATX или FlexATX, где обычно предусматривают только два слота расширения, может оказаться недопустимой. CNR спецификация преодолевает эту про блему, осуществляя стратегию совмещенного разъема подобно со вмещенным слотам ISA/PCI. В этом случае соединители CNR и PCI эффективно используют одно и то же пространство устройств вво да вывода. Хотя эти две спецификации предлагают сходные функциональ ные возможности, пути, которыми они осуществлены, принципи ально различны. В дополнение к совмещенному PCI слоту, основ ные различия следующие:
Далее последовательно рассмотрим основные архитектурные компоненты ПЭВМ процессор, память, интерфейсы. |