Maticne Ploce-3. Dio

7/28/2019 Maticne Ploce-3. Dio

1/37

1

Raunarski hardver

Matine ploe 3. deo

Danijel abarkapa, Tehnika kola abac


2/37

2

Sabirnicematinih

ploa


3/37

3

Sabirnice matinih ploa

Sabirnice, magistrale (eng.-bus) su viziki vodovi, veze ili

konekcije meu komponentama matine ploe kojima seprenose podaci ili signali

Sabirnice se efiniu prema nainu prenosa podataka kaoparalelne ili serijske; Poslednje generacije raunara favorizujuserijski prenos podataka

Karakteristike sabirnica su:o Propusni opseg (ili brzina) koja se obino izraava u Gb/s ili GB/s a

ree u Mb/s i MB/s

o Frekevencija takt-signala (izraava se u MHz ili GHz)

Savremeni raunari imaju najmanje tri tipa sabirnica i svakakomponenta je povezana sa nekom od njih; ipset je mostmeu razliitim tipovima sabirnica

Sabirnice su hijerarhijski definisane pa postoje one sa vedim imanjim propusnim opsezima, viim i niim frekvencijama itd....


4/37

4

Sabirnice matinih ploa

Osnovni tipovi sabirnica na ananjim matinim pliama su:

a) FSB (Front Side Bus) ili CPU sabirnica

b) PCI (Peripheral Component Interconnect) sabirnica

c) *AGP (Accellerated Graphic Port) sabirnica

d) PCIe (PCI Express)

e) *ISA (Industry Stanadard Architecture)

f) *AMR (Audio Modem Riser) i *CNR (Communication Networking

Riser) i *ACR (Advanced Communication Riser)

Na savremenim matinim ploama postoje slotovi ili ponoja

za kartice (grafika, zvuna, TV ...) kojima se one povezuju samatinom ploom putem sabirnica

* - Sabirnice koje predstavljaju zastarele standarde

Dananje matine ploe uglavnom koriste PCIe sabirnice


5/37

5

FSB sabirnica

FSB sabirnica je glavna sabirnica matine ploe najvedeg

propusnog opsega i esto se naziva External Clock FSB sabirnicu koristi CPU ip za prenos podataka od/ka ke

memoriji, RAM memoriji ili NorthBridge ipu

FSB sabirnica koristi paralelni prenos podatka irine 64-bita,oreene frekvencije i propusnog opsega, to jako zavisi od

kombinacije CPU-ipset na matinoj ploi FSB je tip sabirnice koju koristi Intel na svojim ploama, a pored

nje Intel koristi jo i QPI (QuickPath Interconnect) i DMI (DirectMedia Interface) koje su tip serijskog point-to-point prenosa

AMD na svojim matinim ploama koristi sline tehnologijesabirnica, sa oznakama HT (Hyper Transport) ili UMI (UnifiedMedia Interface), koju karakteriu sline frekvencije i brzine kaoi kod Intel ploa


6/37

6

FSB sabirnica

Najede se za komunikaciju ke memorija i CPU jezgra (ili

jezgara) koristi ultra-brza back-side magistrala, dok se veza CPUi sporije RAM memorije ostvaruje front-side sabirnicom


7/377

FSB sabirnica

Glavna karakteristika FSB sabirnice je njen propusni opseg

(bandwidth) prenosa podataka ili broj bitova koji se moepreneti u jedinici vremena

FSB propusni opseg se rauna kao proizvod irine sabirnice,

frekvencije takt-signala (FSB clock) i broja prenosa podataka

tokom jednog takt-signala (koji je obino 4 kod Intel CPU a 2

kod AMD CPU ipova)

Primer: za Core 2 Quad Mobile CPU, koji koristi 64-bitnu FSB i

FSB clock od 266MHz dobija se propusni opseg:

8B x 266MHz x 4/takt = 8512MB/s

Kao drugu karakteristiku FSB sabirnice, proizvoai navode

njenu frekvenciju (FSB clock)


8/378

FSB sabirnica-propusni opseg

FSB (Front Side Bus) kod Intel procesora se rauna kao

System bus*4=Efektivna FSB frekvencija

(400 MHz, 533 MHz, 800 MHz, 1066 MHz, 1333 MHz ili 1600

MHz ko novijih matinih ploa)

Propusni opseg FSB sabirnice se rauna kao:

FSB (Efektivna)*8 /1024 = XX GB/s

System Bus, FSB Bus i Internal (CPU) Bus nemaju iste

frekvencije i funkcije i treba praviti razliku meu njima

System Bus je osnovna sabirnica na matinoj ploi i ima

frekvencije 100/133/266MHz, dok se interni CPU takt dobijakao proizvod sistemske sabirnice i mnoitelja, npr. za CPU

internog takta od 2.5GHz se dobija kao:

2.5GHz=100MHz x 25


9/37

DMI sabirnica (Intel)


10/37

UMI sabirnica (AMD)


11/3711

PCI sabirnica

PCI sabirnica je bila zamena za spori ISA standard

PCI koristi 32 ili 64-bitni paralelni prenos podataka

Verzije PCI sabirnice:

o PCI 1.0 (1992 g.), 33 MHz, 133MB/s, +5V signalizacija sa slota

o PCI 2.0 (1993 g.) specifikacije PCI slota i konektora

o PCI 2.1 (1995 g.), 66MHz, 266MB/s

o PCI 2.3 (2002 g.) +3.3V signalizacija sa slota

o PCI-X v.1 i v.2 (za servere), 64-bitna, (266MHz ili 2.15GB/s) i

(533MHz ili 4.3GB/s)o Mini-PCI (za laptop raunare)

PCI kartice se koriste kao grafike, zvune, mrene, TV itd....


12/3712

PCI sabirnica

Propusni opseg 32-bitne PCI sabirnice se rauna kao

66.6MHz x 4B(32b)=266MB/s

PCI sabirnica koristi 32 ili 64-bitni paralelni prenos podataka

Porana PnP (Plug&Play) tehnika, svi raspoloivi PCI slotovi na

ploi su ravnopravni, kartica se moe postaviti u bilo koji PCI

slot

Nema nikakvih dodatnih poeavanja za PCI kartice (sva

poeavanja su iz BIOS-a)

Dananje matine ploe jo uvek imaju najede jedan ili dva

PCI slota zbog kompatibilnosti sa starijim karticama PCI sabirnicu de vrlo brzo potpuno zameniti PCIe standard


13/3713

PCI sabirnica-tipovi slotova

Prve generacije PCI kartica koristile su 5V napon za signalizaciju

sa slota, dok se od PCI 2.3 standarda za napajanje kartica koristinapon od 3.3V, mada najvedi broj PCI kartica koriste oba

napona za svoj rad

Razvijeno je nekoliko tipova slotova za PCI kartice, u zavisnosti

od toga da li se radi o 32-bitnim ili 64-bitnim karticama, kao i u

zavisnosti od toga da li je kartica 3.3V ili 5V

Da bi se obezbedila kompatibilnost oba tipa kartica, usvojen je i

standard Universal PCI slota, u koji mogu da se postave kartice

oba napona

PCI-X slotovi se koriste na serverima i radnim stanicama i koristi

iskljuivo 64-bitni paralelni prenos podataka


14/37

14

PCI -slotovi i kartice

Tipovi slotova za 32/64-bitne PCI kartice


15/37

PCI-slotovi i

kartice


16/37

16

Universal PCI kartica

D-Link mrena PCI kartica


17/37

17

PCI kartica-slotovi


18/37

18

PCI kartica-slotovi

Adaptec 32bit 5V PCI SCSI kontrolerska karta


19/37

19

PCI-X kartica

PCI-X GigabitEthernet karta


20/37

20

AGP sabirnica

AGP sabirnica je bila iskljuivo namenjena za grafike karte

AGP koristi 32-bitni paralelni prenos podataka sa frekvencijamado 533MHz

AGP sabirnica je povezana sa MCH ili NorthBridge ipom

Vie se ne koristi u ananjim matinim ploama i zamenjena je

brzom PCIe sabirnicom Verzije AGP sabirnice:

o AGP x1 (66 MHz, 266MB/s)

o AGP x2 (133MHz, 533MB/s)

o AGP x4 (266MHz, 1GB/s)

o AGP x8 (533MHz, 2.1GB/s), to je 10x bre od PCI sabirnice


21/37

21

AGP grafika karta


22/37

22

AGP sabirnica

AGP grafike karte tipa x1 i x2 za svoj rad koristile su napon sa

slota od 3.3V, dok su kartice x4 i x8 koristile napon od 1.5V Prve ploe sa AGP slotovima dozvoljavale su postavljanje

iskljuivo 3.3V kartica, a da bi se reio problem kopatibilnosti sa

1.5V karticama standardizovana su 3 tipa AGP slotova:

Univerzalni (porava 3.3V i 1.5V grafike karte) 3.3V slot AGP

1.5V slot AGP

1998 g. objavljen je AGP Pro standard za nove 3D grafike karte

vedih snaga, koji se odlikovao uim slotom i vedim brojempinova; ovaj tip slota bio je kompatibilan sa prethodnim

verzijama AGP slotova (bilo koju 3.3/1.5V karticu je bilo

mogude ubaciti u ovaj slot)


23/37

23

AGP grafika kartica - slotovi


24/37

24

AGP grafika kartica - slotovi


25/37

25

PCIe sabirnica

PCIe predstavlja tredu generaciju razvoja PCI sabirnice i danas

je standardno zastupljena na svim matinim ploama Za razliku od prethodnih sabirnica, PCIe koristi serijsku

komunikaciju velike brzine za prenos podataka tipa point-to-

point (komunikacija izmeu dva ureaja)

PCIe prenos se zasniva na linijama, vodovima (lanes) koje semogu grupisati radi vedeg propusnog opsega

PCIe se sastoji od 1-16 linija i broj linija koji se koristi u

komunikaciji obeleava se sa x , (npr. PCIe x4 sari 4 linije)

Za grafike karte obino se koristi ultra-brza PCIe x16 sabirnicaili kombinacija dva brza PCIe slota, dok se za sporije kartice

(zvuna, mrena, modem....) koriste sabirnice sa manjih brzina

(PCIe x1, x2 ili x4)


26/37

26

PCIe sabirnica

PCIe prenos podataka se tokom vremena razvijao kroz

nekoliko standarda Verzije PCIe sabirnice su:

PCIe v.1.0 2.5GHz, 250MB/s po liniji (x1)

PCIe v.2.0 5GHz, 500MB/s po liniji (x1)

PCIe v.3.0 8GHz, 1GB/s po liniji (x1)

PCIe v.4.0 16GHz, 2GB/s po liniji (x1)

Primer: PCIe x16 v.3.0 ima maksimalni teorijski propusni opseg

od 16GB/s (1GB/s x 16 linija) Dananje matine ploe najede imaju kombinacije PCIe

slotova ver.2 i ver.3 (verzija 4 se jo uvek u pripremi i njena

primena se oekuje tokom 2014/15 g.)


27/37

27

PCIe sabirnica-nain rada

Linija je dvosmerna, full-duplex, serijska komunikacija velikog propusnogopsega; podaci mogu istovremeno da se alju i primaju, i za svaki smer se

definise zaseban protok podataka PCIe x16 i x8 sabirnice se direktno povezuju sa CPU ipom ili NorthBridge

ipsetom, dok se PCIe x1, x2 i x4 povezuju sa SouthBridge ipsetom


28/37

28

PCIe sabirnica

Kljuno poboljanje koje donosi PCIe sabirnica je vedi propusni opseg,

to je postignuto slanjem podataka bit-po-bit mnogo vedim brzinama

nego to je to kod paralelnog prenosa; kod serijskog prenosa nema

problema sa sinhronizacojom podataka, kao to je to sluaj kod

paralelnog prenosa

PCIe omogudava hot-plugging i hot-swapping (zamena kartica dok je

raunar ukljuen), manju potronju i manje profile slotova sa manjekontakata (pinova) na njima; PCIe kartica koristi napone sa matine

ploe od 3.3V i 12V za napajanje

PCIe slotovi na matinim ploama su razliite uine i vai

kompatibilnost napre (kartica PCIe x1 se moe ubaciti u bilo koji

PCIe slot vede brzine npr. X4, x8 ili x16; kartica x16 ne moe sekoristiti na slotu manje brzine npr. X8 ili x1 itd...)

Na boljim matinim ploama postoje po dva PCIe x16 slota da bi se

omogudio CrossFire (AMD) ili SLI (nVidia) uvdojeni reim rada kartica


29/37

PCIe x16

PCIe x1

PCIe x1

PCIe x1

PCI

PCIe x4

PCIe x8


30/37

30

PCIe sabirnica-slotovi


31/37

31

PCIe slotovi - poreenje


32/37

Nove matine ploe-instalacija do 4 grafike karte

bi i


33/37

33

ISA sabirnica

ISA sabirnica je postojala na prvim generacijama IBM desktop

raunara (1981 g.) kao 8-bitna, da bi kasnije bila proirena na16-bitni paralelni prenos podataka

Radila je na frekvenciji od 8.33MHz i propusni opseg joj je za

ananje pojmove bio izuzetno mali (do 8MB/s)

Kasnije je uveden unapreeni ISA standard (EISA) koje je radiotakoe na 8.33MHz ali je bio 32-bitni, pri emu je ISA slot imao

po 2 reda pinova

ISA kartice su se napajale naponima od +12V, -12V, +5V i -5V i

to su jedine kartice koje su koristile negativne napone

ISA standard je odavno prevazien i danas se ne proizvode

matine ploe sa ovim slotovima; koriste se jos ponegde u

industrijskim raunarima

ISA bi i


34/37

ISA sabirnica

AMR CNR i ACR bi i


35/37

35

AMR, CNR i ACR sabirnica

AMR, CNR i ACR sabirnice su postojale na pojedinim matinim

ploama ranijih generacija; slotovi su bili malog formata i bili suprevieni iskljuivo za mrene karte, modeme i zvune karte

Cilj je bio koristiti to jeftinije HSP (Host Signal Processing)

kartice koje kontrolie iskljuivo CPU ip; takve kartice su

softverski kontrolisane i nemaju na sebi napredniju

kontrolersku elektroniku pa su jeftine za proizvodnju; poto

CPU preuzima kontrolu rada ovih kartica, performanse CPU ipa

su neznatno slabije

AMR, ACR ili CNR kartice su opcione, i esto su se isporuivale

uz same matine ploe Najede su matine ploe imale samo jedan tip ovih slotova,

najede ili samo CNR ili samo AMR slot

Standardi AMR, CNR i ACR sabirnica danas su prevazieni

AMR CNR i ACR bi i


36/37

AMR, CNR i ACR sabirnica

AMR CNR l t i


37/37

AMR, CNR slotovi

Documents

Maticne Ploce-3. Dio