Память реализована как внешняя по отношению к материнской плате

Обновлено: 04.07.2024

В этом примере главы рассматриваются различные типы микросхем процессоров, которые использовались в персональных компьютерах с момента появления первого ПК почти два десятилетия назад. В этих разделах содержится много технических подробностей об этих микросхемах и объясняется, почему один тип микросхем ЦП может выполнять больше работы, чем другой, за определенный период времени.

Микропроцессоры

Мозгом или механизмом ПК является процессор (иногда называемый микропроцессором) или центральный процессор (ЦП). ЦП выполняет системные вычисления и обработку. Процессор, безусловно, является самым дорогим отдельным компонентом в системе, его стоимость в четыре или более раз превышает стоимость материнской платы, к которой он подключается. Обычно Intel приписывают создание первого микропроцессора в 1971 году с введением микросхемы под названием 4004. Сегодня Intel по-прежнему контролирует рынок процессоров, по крайней мере, для систем для ПК. Это означает, что все ПК-совместимые системы используют либо процессоры Intel, либо Intel-совместимые процессоры нескольких конкурентов (например, AMD или Cyrix).

Доминирование Intel на рынке процессоров не всегда было гарантировано. Хотя Intel обычно приписывают изобретение процессора и выпуск первого процессора на рынок, к концу 1970-х годов два самых популярных процессора для ПК были не от Intel (хотя один из них был клоном процессора Intel). ). Персональные компьютеры того времени в основном использовали Z-80 от Zilog и 6502 от MOS Technologies. Z-80 был известен как улучшенный и менее дорогой клон процессора Intel 8080, подобно тому, как современные компании, такие как AMD, Cyrix, IDT и Rise Technologies, клонировали процессоры Intel Pentium. Однако в этом случае клон стал популярнее оригинала.

Тогда у меня была система, содержащая оба этих процессора, состоящая из 1 МГц (да, это 1, как в 1 МГц!) основной системы Apple на базе 6502 с программной картой Microsoft (Z- 80) вставляется в один из слотов. Softcard содержала процессор Z-80 с тактовой частотой 2 МГц. Это позволило мне запускать программное обеспечение для обоих типов процессоров в одной системе. Z-80 использовался в системах конца 1970-х и начала 1980-х годов, которые работали под управлением операционной системы CP/M, а 6502 был наиболее известен благодаря использованию в первых компьютерах Apple (до появления Mac).

Судьба как Intel, так и Microsoft резко изменилась в 1981 году, когда IBM представила IBM PC, основанный на процессоре Intel 8088 с частотой 4,77 МГц и работающем под управлением Microsoft Disk Operating System (MS-DOS) 1.0. С тех пор как было принято это судьбоносное решение, ПК-совместимые системы использовали ряд процессоров Intel или Intel-совместимых процессоров, каждый из которых был способен запускать программное обеспечение предшествующего процессора, от 8088 до нынешних Pentium III/Celeron и Athlon/. Дюрон. В следующих разделах рассматриваются различные типы микросхем процессоров, которые использовались в персональных компьютерах с момента появления первого ПК почти два десятилетия назад. В этих разделах содержится много технических подробностей об этих микросхемах и объясняется, почему один тип микросхем ЦП может выполнять больше работы, чем другой, за определенный период времени.

Короче говоря, форм-фактор материнской платы указывает на характеристики формы и размера платы. Форм-фактор также определяет дополнительные параметры, такие как корпус, источник питания, монтажные отверстия и общее физическое расположение.

Первый форм-фактор появился в 1983 году. В то время IBM создала персональный компьютер XT, и, поскольку спецификации форм-фактора были открытыми, многие производители использовали его как стандарт де-факто.

Сегодня технологический ландшафт изменился. Первоначальный форм-фактор материнской платы XT развился до 40 различных форм, все из которых отклоняются от традиционного варианта использования персонального компьютера. IBM больше не является самым популярным производителем материнских плат, есть и другие производители, такие как Intel, ASUS, VIA, ABIT и другие. Существуют материнские платы для встраиваемых систем, стоечных серверов, мобильных телефонов, медиацентров, транспортных средств и многого другого.

Итак, что такое форм-фактор материнской платы 🤔?

Материнская плата является основным компонентом внутренней структуры всех компьютеров. В основном отвечает за взаимодействие всех элементов компьютера, таких как ЦП, ОЗУ, хранилище, графическая карта, ввод-вывод и другие.

Чрезвычайно важно понимать его возможности, ограничения, а также основные функции, которые он содержит, чтобы не подавлять потенциал любой другой части ПК. Другим ключевым элементом является форм-фактор (внешний физический размер и форма), который также следует учитывать для компьютерного приложения в зависимости от области, в которой оно будет использоваться.

Материнские платы всегда характеризуются набором микросхем, типом сокета процессора и форм-фактором.

ЦП и сокет ЦП.
RAM, DRAM и слоты RAM.
Блок питания ATX.
Коннекторы IDE
Северный и южный мосты.
Слот PCE
Резервная батарея CMOS
Встроенные разъемы для периферийных устройств, таких как USB, мышь, клавиатура, дисплей, аудио, Ethernet и т. д.

Форм-фактор этой материнской платы X570 AORUS PRO – форм-фактор ATX; Размеры 30,5 x 24,4 см.

В этой статье мы сосредоточимся в основном на этой функции, рассмотрев список наиболее распространенных различных форм-факторов и их преимуществ, особенно меньшего размера, чтобы сделать компьютеры более экономичными.

≫ Форм-фактор ATX (расширенная передовая технология)

Разработанный как эволюция форм-фактора Baby AT, ATX знаменует собой глубокое изменение архитектуры материнской платы и других компонентов, таких как корпус и блок питания.

В материнской плате произошли значительные изменения, такие как расположение разъема ЦП, который теперь расположен рядом с блоком питания, что позволяет потоку воздуха, создаваемому вентилятором источника, и не мешать никакому элементу. как это произошло с технологией Baby AT.

Встроенные порты ввода и вывода
Слоты расширения без помех
Начать управление программным обеспечением
3 Том. из источника (снижает стоимость оборудования, энергопотребление и тепловыделение)
Улучшенный воздушный поток.
Меньше помех при доступе к отсекам для дисков.

Размеры материнской платы ATX составляют 12 × 13 дюймов. Разновидностью ATX является Mini ATX, которая по сути представляет собой уменьшенную версию ATX, но более уменьшенную с точки зрения формы: ее размеры составляют 11,2 × 8,2 дюйма.

Этот форм-фактор наиболее часто используется сегодня, особенно на настольных компьютерах, а после того, как эта технология была выпущена, на ней основывались несколько других факторов. Например, Mini-ITX, Mini-ATX, Micro-ATX, Nano ITX и Pico-ITX.

≫ Форма Micro ATX

Это эволюция ATX. Его размеры составляют 9,6 × 9,6 дюйма. Micro-ATX поддерживает до четырех слотов расширения, которые можно свободно комбинировать с ISA, PCI, PCI/ISA Shared и AGP. Крепежные отверстия изменены по сравнению со стандартным ATX, поскольку размеры другие, но они также совместимы с большинством шкафов ATX.

Материнская плата этого типа поддерживает процессоры Intel и AMD. Он обычно используется на настольных компьютерах малого форм-фактора.

≫ Форма Micro Mini-ITX

Mini ITX — это материнская плата формата 6,7 × 6,7 дюйма с низким энергопотреблением. Его размеры являются наиболее характерным фактором этого типа форм-фактора. Хотя этот тип материнских плат был разработан с целью расширения возможностей команд с низким потреблением, в настоящее время нет никаких ограничений, и они выросли гигантскими шагами с точки зрения преимуществ.

С момента появления Mini-ITX они расширились во всех видах приложений благодаря фактору открытого стандарта. Mini ITX — это стандартный формат для всех типов оборудования, таких как компьютеры, встроенные в транспортные средства, промышленные приложения и IoT. Mini-ITX — это первая популярная стандартная система уменьшенного формата, которая подходит для всех типов проектов и любого оборудования, где это может быть необходимо.

≫ Форма Micro Nano-ITX

Nano-ITX — это еще один тип материнской платы размером 4,7 × 4,7 дюйма. Nano-ITX — это полностью интегрированные платы, потребляющие очень мало энергии. Этот тип материнской платы можно использовать во многих приложениях, но он был специально разработан для интеллектуальных развлечений, таких как PVR, медиацентры, смарт-телевизоры, автомобильные устройства и многое другое.

≫ Форма Micro Pico-ITX

Pico-ITX — это самый компактный форм-фактор материнской платы в этом списке. Его размеры составляют 3,9 × 2,8 дюйма, и он на 75% меньше, чем Mini-ITX. Эта материнская плата была спроектирована и разработана компанией VIA, чтобы открыть доступ к инновациям для небольших и интеллектуальных устройств IoT.

Pico-ITX с платформой x86 и платой с низким энергопотреблением — отличный выбор для встраиваемых систем, таких как промышленная автоматизация, автомобильные компьютеры, цифровые вывески и многое другое.

Краткое сравнение форм-факторов материнских плат.

Ниже представлена таблица, в которой сравниваются самые популярные форм-факторы материнских плат.

Форм-фактор	Производитель/Дата	Размеры	Приложения
Стандарт-ATX	Intel 1995	12 × 13 дюймов	Рабочая/настольная станция
Micro-ATX< /td>	Intel 1997	9,6 × 9.6 дюймов	Малый форм-фактор
Mini-ITX	VIA 2001	6,7 × 6,7 дюйма	Малый форм-фактор
Nano-ITX	VIA 2003	4,7 × 4,7 дюйма	Встраиваемые системы
Pico-ITX	VIA 2007	3,9 × 2,8 дюйма	Встраиваемые системы
Mobile-ITX	VIA 2009	2,4 × 2,4 дюйма	Встроенные системы

Ниже представлена таблица размеров форм-фактора системной платы. Эта сравнительная картинка помогает понять разницу в размерах самых популярных форм-факторов материнских плат.

Форм-факторы и некоторые их применения

Бортовые компьютеры

Благодаря уменьшенному формату, но высокой производительности системы Mini-ITX могут быть установлены в ограниченном пространстве транспортных средств для связи с системами отслеживания и мониторинга в режиме реального времени.

Примером решения Mini-ITX является V3G компании Lanner, представляющий собой прочный автомобильный компьютер без вентилятора. V3G оснащен 14-нм процессором нового поколения Intel® Atom™ x7-E3950 SoC (ранее Apollo Lake). Этот процессор потребляет мало энергии и обеспечивает повышение производительности по сравнению с процессорами Atom™ предыдущего поколения, оптимизированными для вычислительных приложений транспортных средств.

Поскольку подключение к беспроводной сети является одним из наиболее важных требований, V3G предлагает 2 разъема mini-PCIe со сменным слотом для SIM-карты, поддерживающим сотовую связь 3G/4G/LTE. Кроме того, компактная система оснащена встроенным GPS для навигации и несколькими антенными входами/выходами для расширенного приема.

Как автомобильный компьютер, V3G может похвастаться широким набором периферийных устройств ввода-вывода, включая 2 последовательных COM-порта, 2 видеовыхода через DVI-D, USB и цифровые порты ввода-вывода, а также 2 разъема RJ-D. 45 портов LAN для работы с другими компонентами и подсистемами бронетехники. Что касается хранилища, V3G поставляется с вариантами хранения SATA/mSATA.

Lanner V3G — отличное решение в этом случае благодаря сертифицированному беспроводному соединению LTE и надежности военного уровня.

Устройства Интернета вещей

Умное светодиодное уличное освещение было одобрено несколькими муниципальными властями по всему миру в качестве отправной точки для создания умного города на основе Интернета вещей. Поскольку инфраструктура уличного освещения уже существует, многие градостроители рассматривают интеллектуальное освещение как возможность задействовать свою основу IoT путем объединения датчиков, точек беспроводной связи и технологий с открытым интерфейсом. Чтобы работать со всеми этими элементами во внешней среде, следует учитывать следующие требования: обилие портов ввода-вывода, возможность подключения LTE, широкий диапазон рабочих температур и (конечно) уменьшенный форм-фактор.

Одним из примеров решения для уличного освещения Интернета вещей является Lanner LEC-3030T, компактный коммуникационный шлюз IIoT в виде белого ящика, отвечающий требованиям интеллектуального светодиодного уличного освещения. Шлюз физически разработан в компактном форм-факторе и безвентиляторном тепловом механизме для использования вне помещений. Поскольку экстремальные температуры представляют собой потенциальную проблему при наружном применении, LEC-3030T может выдерживать широкий диапазон рабочих температур от -40 °C до 70 °C.

Что касается производительности, LEC-3030T оснащен процессором Intel® Atom™ E3815 и памятью DDR3L SO-DIMM с тактовой частотой 1333 МГц объемом до 4 ГБ для надлежащего сбора, анализа и передачи данных в сквозном заявление. LEC-3030T, функционирующий как шлюз IoT для уличных фонарей, может похвастаться множеством разъемов ввода-вывода, таких как дисплей VGA, последовательные COM-порты (с RS-232/422/485 и защитой от электростатического разряда/перенапряжения), цифровой разъем ввода-вывода. , порты LAN RJ-45 и порты USB для подключения различных датчиков и счетчиков, связанных с развертыванием.

Это всего лишь два отличных примера преимуществ ПК с тенденцией к уменьшению форм-фактора, что дает большие преимущества в пространстве и стоимости. Мы не только рассмотрели различные форм-факторы, но и узнали, как форм-фактор позволяет использовать ПК в различных отраслях.

LIKE TЕЕ ARTICLE? SIGN UP FOR OUR NEWSLETTER!

Пока вы читаете эту статью, мы тесно сотрудничаем с некоторыми ведущими технологическими компаниями по всему миру в качестве их партнеров по оборудованию. Вместе с этими компаниями мы создаем передовые решения для IoT, NFV, A.I. и Intelligent Edge для различных отраслей.Зарегистрируйтесь сейчас, чтобы мы могли поделиться с вами своими мыслями по этим темам, последними тенденциями и обновлениями наших решений.

Заключительные слова

С появлением миллионов различных устройств Интернета вещей и встроенных систем дизайн материнских плат стремительно развивается. Размеры меняются, а формы становятся более адаптируемыми для каждого приложения.

Размер устройства зависит от размера материнской платы. Умные часы потребуют совершенно другого форм-фактора, чем промышленное устройство IoT. Таким образом, форм-фактор становится важной характеристикой при создании устройства.

Форм-фактор определяет характеристики сборки материнской платы, включая размер, форму, корпус, блок питания, монтажные отверстия и общую компоновку.

Наиболее распространенным форм-фактором является ATX, который эволюционировал в mini-ATX, nano-ATX, пико-ATX и другие. Другой тип форм-фактора, меньший, чем ATX, — это ITX, который значительно меньше, чем micro-ATX. Форм-фактор ITX также может встречаться как nano-ITX, пико-ITX, мобильный-ITX и другие.

В микропроцессорной системе или микроконтроллере один процессорный блок отвечает за ввод, вывод, вычисления и управление.

Связанные термины:

Скачать в формате PDF

Об этой странице

Компьютерные системы

Микропроцессорная система состоит из устройств ввода, хранения, обработки и вывода данных под управлением ЦП.

Основным блоком настольного ПК является модульная система, состоящая из материнской платы, блока питания и дисководов.

На материнской плате установлен микропроцессор (ЦП), ОЗУ, ПЗУ BIOS, контроллеры шины и интерфейсы ввода-вывода.

ЦП взаимодействует с основными системными микросхемами через общий набор линий адресной шины и шины данных.

Микроконтроллер обеспечивает большинство функций обычной микропроцессорной системы на одном кристалле.

Вычислительные платформы

4.3.3 Конфигурации системной шины

Микропроцессорная система часто имеет более одной шины. Как показано на рис. 4.14, высокоскоростные устройства могут быть подключены к высокопроизводительной шине, а низкоскоростные — к другой шине. Небольшой логический блок, известный как мост, позволяет шинам соединяться друг с другом. Для этого есть три причины:

Шины с более высокой скоростью могут обеспечивать более широкое подключение для передачи данных.

Для высокоскоростной шины обычно требуются более дорогие схемы и разъемы. Стоимость низкоскоростных устройств можно снизить, используя более низкую скорость и более дешевую шину.

Мост может позволить шинам работать независимо, тем самым обеспечивая некоторый параллелизм в операциях ввода-вывода.

< бр />

Рисунок 4.14. Система с несколькими шинами.

Автобусные мосты

Давайте рассмотрим работу шинного моста между быстрой и медленной шинами, как показано на рис. 4.15. Мост является ведомым на быстрой шине и хозяином на медленной. Мост принимает команды от быстрой шины, на которой он является ведомым, и выдает эти команды на медленную шину. Он также возвращает результаты с медленной шины на быструю, например, возвращает результаты чтения с медленной шины на быструю.

< бр />

Рисунок 4.15. UML-диаграмма состояния работы шинного моста.

Верхняя последовательность состояний обрабатывает запись с быстрой шины на медленную. Эти состояния должны считывать данные с быстрой шины и устанавливать рукопожатие для медленной шины. Операции на быстрой и медленной сторонах шинного моста должны максимально перекрываться, чтобы уменьшить задержку при передаче данных между шинами. Точно так же нижняя последовательность состояний считывает данные с медленной шины и записывает данные на быструю шину.

Мост также служит транслятором протокола между двумя мостами. Если мосты очень близки по работе протокола и скорости, может быть достаточно простого конечного автомата. Если существуют большие различия в протоколе и времени между двумя шинами, мосту может потребоваться использовать регистры для временного хранения некоторых значений данных.

Шина ARM

Поскольку ЦП ARM производится разными поставщиками, шина, предоставляемая вне чипа, может варьироваться от чипа к чипу. ARM создала отдельную спецификацию шины для однокристальных систем. Шина AMBA [ARM99A] поддерживает ЦП, память и периферийные устройства, интегрированные в систему на кремнии. Как показано на рис. 4.16, спецификация AMBA включает две шины. Высокопроизводительная шина AMBA (AHB) оптимизирована для высокоскоростной передачи и напрямую подключена к ЦП. Он поддерживает несколько высокопроизводительных функций: конвейерную обработку, пакетную передачу, разделенные транзакции и несколько мастеров шины.

< бр />

Рисунок 4.16. Элементы шинной системы ARM AMBA.

Для подключения AHB к шине периферийных устройств AMBA (APB) можно использовать мост. Эта шина спроектирована так, чтобы быть простой и легкой в реализации; он также потребляет относительно мало энергии. APB предполагает, что все периферийные устройства работают как ведомые, что упрощает логику, необходимую как для периферийных устройств, так и для контроллера шины. Он также не выполняет конвейерные операции, что упрощает логику шины.

Микрокомпьютерные шины и ссылки

Простые двухточечные переводы I.B

Все микропроцессорные системы имеют сильную иерархическую зависимость. Процессор (мастер) считывает и записывает информацию с каждым устройством, которое не может общаться напрямую. Для простого цикла записи (рис. 2а) требуется набор линий данных Di для информации (например, 8, 16 или 32 бита) и одна линия для синхронизации (строб записи WRS). Минимальное время установки t_с и время хранения t_ч данных по отношению к WRS, а также время записи t_w, зависит от технологии и статического или динамического (запускаемого фронтом) характера элементов хранения.

РИСУНОК 2. Простые циклы.

Для цикла чтения в ответ на запрос (чтение строба RDS) новые данные доступны с временем доступа t_a (рис. 2b). Обычно коммуникационная шина находится в нейтральном неактивном состоянии, пока выбор не был выполнен, и можно определить время активации t_on и время отключения т_выкл.

Процессоры выполняют циклы чтения и записи. Линии данных Di могут быть мультиплексированы, если выходы имеют три состояния, когда они не выбраны. Две отдельные линии WRS и RDS, которые никогда не активируются одновременно, могут управлять передачей (рис. 2c). Этому решению отдают предпочтение несколько производителей, и оно использовалось, например, на ранней шине IBM-PC. Другим решением является наличие одной стробирующей линии ST и линии направления RD ― /WR (рис. 2г). Когда RD ― / WR активен, импульс на линии ST запускает передачу записи от ведущего к ведомому; в противном случае это цикл чтения.

Все эти циклы называются синхронными, поскольку цикл передачи выполняется за заданный промежуток времени, зависящий от продолжительности строба. Если ведомое устройство работает слишком медленно, данные могут быть потеряны; нужен сигнал обратной связи. Первое решение состоит в том, чтобы активировать сигнал только тогда, когда цикл необходимо замедлить (сигнал ОЖИДАНИЕ, рис. 3а). Лучшим решением, используемым на всех 32-битных микропроцессорах, является ожидание положительного подтверждения AK в ответ на строб ST (рис. 3b). Если ведомое устройство не может предоставить информацию, должно быть сгенерировано отрицательное подтверждение NK (часто называемая ошибка шины) либо ведомым устройством, либо специальной схемой. Сигналы на рис. 3 и 4 - активный высокий уровень. Они часто инвертируются (активный низкий уровень) по электрическим причинам.

РИСУНОК 3. Асинхронные (рукопожатные) протоколы.

РИСУНОК 4. Адресные переводы.

Оборудование PIC

1.1.1 Процессор

В микропроцессорной системе или микроконтроллере один блок процессора отвечает за ввод, вывод, вычисления и управление. Он не может работать без программы, списка инструкций, который хранится в памяти. Программа состоит из последовательности двоичных кодов, которые ЦП извлекает из памяти и выполняет по очереди (рис. 1.2). Процесс управляется схемой кварцевых часов, создающей фиксированную частоту, которая определяет скорость системы.

< бр />

Рисунок 1.2. Выполнение микропроцессорной программы.

Инструкции хранятся в пронумерованных ячейках памяти и копируются в регистр команд ЦП через шину данных. Здесь инструкция управляет выбором требуемой операции в блоке управления процессора. Программные коды находятся в памяти процессором путем вывода номера адреса инструкции на адресную шину. Адрес генерируется в программном счетчике, регистре, который начинается с нуля и увеличивается или изменяется в течение каждого командного цикла. Шины представляют собой параллельные соединения, которые передают адрес или слово данных за одну операцию. Для помощи в этом процессе также необходим набор линий управления от ЦП; они настраиваются в соответствии с требованиями текущей инструкции и запускают схемы передачи данных для вывода и приема данных в соответствующее время. В обычной микропроцессорной системе соединения шины состоят из параллельных дорожек на материнской плате, но находятся внутри микросхемы микроконтроллера.

Декодирование инструкции — это аппаратный процесс, использующий блок логических вентилей для настройки линий управления процессорного блока и для получения «операндов» инструкции. Операнды — это данные, с которыми нужно работать (или информация о том, где их найти), которые следуют большинству инструкций. Как правило, над операндами выполняется вычисление или логическая операция, а результат сохраняется в памяти или устанавливается действие ввода-вывода. Каждая полная инструкция может состоять из одного, двух или более байтов, включая сам код операции (инструкции) (код операции) и операнд/ы (один байт = 8 бит).

Например, сравните текстовый процессор и игровое приложение. В текстовом процессоре нажатия клавиш считываются через порт ввода клавиатуры, сохраняются в виде кодов символов в памяти и отправляются на порт вывода экрана для отображения. В компьютерной игре входные сигналы с панели управления обрабатываются и используются для изменения графики на экране. Графика в основном генерируется путем сопоставления блока памяти с экраном, где цвет одного пикселя управляется определенным словом данных. Текстовый процессор требует гораздо меньше памяти, а графическая память должна быть большой и быстрой.

Обработка данных

5.7.1 Аппаратное обеспечение системы памяти

Обычная микропроцессорная система содержит отдельные микросхемы ЦП и памяти. Подобное расположение можно использовать, если нам нужна дополнительная память в системе PIC и нет недостатка в выводах ввода-вывода. Схема системы показана на рисунке 5.5 на основе PIC 16F877A. Для расширения памяти до 64 Кбайт используется пара традиционных чипов ОЗУ по 32 КБ. Часы и соединения для программирования не включены в схему, так как они не нужны для моделирования, но должны быть добавлены в любую аппаратную реализацию.

< бр />

Рисунок 5.5. Параллельная система памяти.

Каждая микросхема ОЗУ имеет восемь контактов ввода-вывода данных (D0–D7) и пятнадцать адресных контактов (A0–A14), поэтому каждая ячейка содержит 8 бит, и всего 2 15 = 32 768 ячеек. Чтобы выбрать чип для доступа, вывод Chip Enable (!CE) должен иметь низкий уровень. Для записи местоположения предоставляется адресный код, данные представлены в D0–D7, а разрешение записи (!WE) имеет импульсный низкий уровень. Для чтения данных активируется выходной сигнал (!OE) (низкий уровень) в дополнение к разрешению чипа, после чего данные по адресу могут быть считаны обратно.

В демонстрационном проекте VSM (PARMEM2) порт C используется в качестве шины данных, а порт D — в качестве адресной шины. Чтобы уменьшить количество контактов ввода-вывода, необходимых для адресации внешней памяти, адресные защелки (U3 и U5) используются для хранения старшего байта 15-битного адреса (D7 не используется).

Две микросхемы памяти в тестовой системе выбираются поочередно с помощью декодера адреса путем переключения RB2. Это позволяет реализовать в прошивке различные схемы памяти, где микросхемы могут использоваться по одной или вместе для хранения 16-битных данных. Таким образом, память может быть организована как 64k×8 байт или 32k×16-битных слов. В тестовой программе доступ ко всем адресам осуществляется по очереди путем увеличения младшего адреса с 00 до FF для каждого старшего адреса (выбор страницы памяти) и использования одного и того же адреса для одновременной записи и чтения соответствующих адресов в обоих чипах.

Этот тип работы системы шин, когда выходы микросхем памяти подключены к одним и тем же линиям данных (порт C), зависит от наличия буферов с тремя состояниями на выходе микросхем ОЗУ, управляемых разрешающими входами. . Их можно переключить, чтобы разрешить ввод данных (!CE и !WE=низкий уровень), вывод данных (!CE и !OE=низкий уровень) или отключить (!CE и !OE=высокий уровень). В отключенном состоянии выходы ОЗУ фактически отключены от шины данных. Одновременно должен быть включен только один чип RAM, в противном случае на шине возникнет конкуренция, когда разные байты данных будут пытаться использовать шину одновременно.

Микропроцессоры, калькуляторы и компьютеры

Автобусы

Шины микропроцессорной системы, как было показано ранее, состоят из линий, которые подключены к каждой части системы, так что сигналы доступны на многих микросхемах одновременно и могут передаваться между любой парой микросхем. Тремя основными шинами являются адресная шина, шина данных и шина управления. Поскольку понимание работы шины жизненно важно для понимания работы любой микропроцессорной системы, мы сосредоточимся на каждой шине по очереди, начиная с адресной шины.

Определение

Адресная шина состоит из линий, соединяющих адресные контакты микропроцессора и адресные контакты каждой микросхемы памяти в микропроцессорной системе. В любой системе, кроме очень простой, адресная шина будет подключаться и к другим устройствам, но на данный момент мы проигнорируем эти другие соединения.

< бр />

Для современных компьютеров память не устанавливается отдельными микросхемами. Чипы собраны в блоки, называемые модулями памяти с двойным расположением выводов (DIMM), которые используют стандартное штекерное соединение. Из-за быстрого развития конструкции памяти эти модули DIMM выпускаются во многих версиях, поэтому при выборе памяти требуется большая осторожность, и если вы хотите обновить память в компьютере, вам следует обратиться к таблицам, предоставленным дистрибьюторами, такими как Crucial или Kingston. . На момент написания статьи используемый в настоящее время тип модуля DIMM помечен как DDR3, а для платы DIMM требуется 240-контактный держатель.

При каждом из 65 536 возможных адресных номеров 16-битной системы каждая микросхема памяти будет давать доступ к 1 биту, и этот доступ обеспечивается через линии шины данных. Комбинация адресной шины и шины данных обеспечивает адресацию и поток данных, но для определения направления данных требуется еще одна линия.

Эта дополнительная линия является линией чтения/записи, одной из линий шины управления (некоторые микропроцессоры используют отдельные выходы для чтения и записи). Когда линия чтения/записи находится на одном логическом уровне, сигнал на каждой микросхеме памяти разрешает все соединения со входами блоков памяти, так что память записывается любыми битами, присутствующими на линиях данных. Если сигнал чтения/записи изменяется на противоположный логический уровень, то внутренний вентиль в микросхемах памяти подключается к выходу каждой ячейки памяти, а не к входу, в результате чего логический уровень ячейки влияет на линию данных (размещение битов на строки данных). Кроме того, обычно имеется одна или несколько строк включения/выключения, чтобы память можно было отключить, когда адресация используется для других целей.

Обзор

Микросхемы памяти подключены к линиям шины, и, поскольку микросхема довольно часто хранит данные в 1-битных блоках, может потребоваться одна микросхема памяти для каждого бита полного байта. В современных компьютерах микросхемы собраны в модули DIMM, которые можно легко подключить к компьютеру. В дополнение к линиям адреса и данных память должна использовать сигналы чтения/записи для определения направления потока данных, а также сигналы включения/выключения, позволяющие изолировать всю память, когда адресная шина используется для других целей.< /p>

На практике микросхемы динамической памяти используют несколько иную систему адресации: каждый адрес состоит из номера столбца и номера строки. Это сделано для того, чтобы упростить обновление, и номера адресов на адресной шине должны быть преобразованы в этот формат с помощью микросхемы диспетчера памяти. Это не влияет на достоверность описания использования памяти в этой главе.

< бр />

Рисунок 13.3. Подключение простого микропроцессора к микросхеме ПЗУ 8К

< бр />

Рисунок 13.4. Подключение 16 КБ ОЗУ и 16 КБ ПЗУ, чтобы каждый блок памяти мог использовать разные номера адресов

Нижние 14 адресных линий, от A0 до A13, подключены к обоим наборам микросхем, представленных здесь отдельными блоками. Линия A14, однако, подключена к контактам включения микросхемы, которые, как следует из названия, включают или отключают микросхемы. В течение первых 16 КБ адресов линия A14 имеет низкий уровень, поэтому ПЗУ включено (представляя, что контакт включения активен при низком уровне), а ОЗУ отключено. Для следующих 16К адресов в строках от A0 до A13 строка A14 имеет высокий уровень, поэтому ПЗУ отключено, а ОЗУ включено. Это позволяет одним и тем же 14 адресным линиям осуществлять адресацию как ПЗУ, так и ОЗУ. Такая простая схема возможна только тогда, когда и ПЗУ, и ОЗУ занимают одинаковый объем памяти и требуют одинакового количества адресных строк.

Обзор

Итак, что такое форм-фактор материнской платы 🤔?

Материнская плата является основным компонентом внутренней структуры всех компьютеров.В основном отвечает за взаимодействие всех элементов компьютера, таких как ЦП, ОЗУ, хранилище, графическая карта, ввод-вывод и другие.

Материнские платы всегда характеризуются набором микросхем, типом сокета процессора и форм-фактором.

ЦП и сокет ЦП.
RAM, DRAM и слоты RAM.
Блок питания ATX.
Коннекторы IDE
Северный и южный мосты.
Слот PCE
Резервная батарея CMOS
Встроенные разъемы для периферийных устройств, таких как USB, мышь, клавиатура, дисплей, аудио, Ethernet и т. д.

Форм-фактор этой материнской платы X570 AORUS PRO – форм-фактор ATX; Размеры 30,5 x 24,4 см.

≫ Форм-фактор ATX (расширенная передовая технология)

Встроенные порты ввода и вывода
Слоты расширения без помех
Начать управление программным обеспечением
3 Том. из источника (снижает стоимость оборудования, энергопотребление и тепловыделение)
Улучшенный воздушный поток.
Меньше помех при доступе к отсекам для дисков.

≫ Форма Micro ATX

≫ Форма Micro Mini-ITX

≫ Форма Micro Nano-ITX

≫ Форма Micro Pico-ITX

Краткое сравнение форм-факторов материнских плат.

Ниже представлена таблица, в которой сравниваются самые популярные форм-факторы материнских плат.

< td width="170">Встроить системы

Форм-фактор	Производитель/Дата	Размеры	Приложения
Стандарт-ATX	Intel 1995	12 × 13 дюймов	Рабочая/настольная станция
Micro-ATX< /td>	Intel 1997	9,6 × 9,6 дюйма	Малый форм-фактор
Mini-ITX	VIA 2001	6,7 × 6,7 дюйма	Малый форм-фактор
Nano-ITX	VIA 2003	4,7 × 4,7 дюйма	Встраиваемые системы
Pico-ITX< /td>	VIA 2007	3,9 × 2,8 дюйма	Встраиваемые системы
Mobile-ITX	VIA 2009	2,4 × 2,4 дюйма

Форм-факторы и некоторые их применения

Бортовые компьютеры

Устройства Интернета вещей

Что касается производительности, LEC-3030T оснащен процессором Intel® Atom™ E3815 и памятью DDR3L SO-DIMM с тактовой частотой 1333 МГц объемом до 4 ГБ для надлежащего сбора, анализа и передачи данных в сквозном заявление.LEC-3030T, функционирующий как шлюз IoT для уличных фонарей, может похвастаться множеством разъемов ввода-вывода, таких как дисплей VGA, последовательные COM-порты (с RS-232/422/485 и защитой от электростатического разряда/перенапряжения), цифровой разъем ввода-вывода. , порты LAN RJ-45 и порты USB для подключения различных датчиков и счетчиков, связанных с развертыванием.

LIKE TЕЕ ARTICLE? SIGN UP FOR OUR NEWSLETTER!

Пока вы читаете эту статью, мы тесно сотрудничаем с некоторыми ведущими технологическими компаниями по всему миру в качестве их партнеров по оборудованию. Вместе с этими компаниями мы создаем передовые решения для IoT, NFV, A.I. и Intelligent Edge для различных отраслей. Зарегистрируйтесь сейчас, чтобы мы могли поделиться с вами своими мыслями по этим темам, последними тенденциями и обновлениями наших решений.

Заключительные слова

Читайте также: