Платы расширения

Платы расширения (карты) служат для подключения к ПК устройств, расширяющих его возможности. Карты вставляются в специальные разъемы (слоты), которые находятся на СП. В зависимости от типа ПК могут быть 8-, 16- и 32-разрядные слоты. В них могут устанавливаться контроллеры дисплея, накопителей, сетевых устройств, модемы, средства мультимедиа и т.д. Установленные карты фиксируются при помощи специальных крепежных деталей.

При установке карт дело не ограничивается простой вставкой в слот. Еще необходимо обеспечить ее совместимость с другими картами и СП, а также сообщить системе о появлении нового устройства. Для этого требуется разделить ресурсы. Каждая плата контроллера использует следующие ресурсы: линию запроса прерываний IRQ, адрес порта ввода/вывода, адрес участка верхней памяти UMB, используемого контроллером устройства (необязательно), номер канала прямого доступа к памяти DMA. Настройка распределения ресурсов при установке или замене карты при помощи коммутационных элементов (перемычек и переключателей) является кропотливой работой, требующей хорошего знания системы и высокой квалификации. Положение усугубляется, когда нет документации или она неполная. Тогда обращаются к методу «тыка», причем не всегда удачно. Новые виды плат позволяют частично снять трудности путем назначения и изменения установок программным способом. Соответствующие программы поставляются в комплекте с платами. В среде Windows 95 программная установка плат расширения делается с помощью утилиты Device Manager.

Для подключения интеллектуальных внешних устройств (SCSI-НЖМД, CDROM и др.) используется универсальный интерфейс SCSI. SCSI-контроллер устанавливается в слот расширения на СП. Он имеет собственный BIOS, занимающий адреса в верхней памяти. Контроллер имеет свою шину, представляющую 50-контактный плоский кабель с разъемами для подключения ПУ: накопители, сетевые средства и средства мультимедиа и т.д. Всего можно на одну шину ставить до восьми устройств, но одним из них является сам контроллер. Для каждого ПУ на шине имеется два разъема: для подключения данного ПУ и для перехода к следующему ПУ. После последнего ПУ ставится специальная колодка (терминатор), чтобы замкнуть цепь. Версия SCSI-2 дополнена 68-битовым кабелем для повышения производительности. Восьмиразрядное устройство работает по 50-битовому кабелю, а устройство большей разрядности – по 68-битовому кабелю.

Трудная задача бесконфликтной установки плат расширения полностью решается на платформе технологии Plug-and-Play (PnP). PnP – это новый стандарт архитектуры ПК, разработанный основными производителями аппаратных и программных средств. При использовании технологии PnP ПК «знает», какие внешние устройства уже установлены. Он автоматически определяет появление новых устройств или удаление существующих, обеспечивает их конфигурирование и осуществляет управление ими. Пользователь достаточно поставить новую плату, и она заработает.

Идея PnP появилась еще в 1993-м году, когда компании Microsoft, Intel, Compaq Computer и Phoenix Technologies предложили решение проблем, связанных с конфигурированием ПК. Идея состояла в том, чтобы определить средства и способы взаимодействия ПУ с операционной системой и BIOS без участия пользователей. Эта идея впервые осуществилась в ОС Windows 95 и стала одним из негласных, но обязательных требований к современным ОС и аппаратуре.

ОС, поддерживающая PnP, «знает», какие устройства уже подключены и как распределены между ними ресурсы. При установке нового устройства система автоматически адаптируется к новой конфигурации. На картах контроллеров нет перемычек и переключателей. Кроме того, автоматически редактируются конфигурационные файлы.

При установке новой платы она запрашивает остальные устройства, соединенные с шиной, какими установками она может воспользоваться. Когда плата «узнает», какие установки свободны, она сама настроит себя на их использование и будет готова к работе. Например, плата выставляет на шину запрос: «IRQ 10 свободен?». Если это прерывание уже занято, плата пробует следующие и т.д. Найдя свободную линию, плата занимает ее. Для каждой новой платы ПК определяет наличие всех необходимых свободных ресурсов: IRQ, порт ввода/вывода, память, канал DMA, и динамически распределяет их между устройствами.

Использование технологии PnP возможно не всегда, а при соблюдении определенных условий

1. ОС должна быть разработана с учетом специфики PnP (Windows 95);

2. карты контроллеров ПУ должны иметь исполнение PnP и соответствующую маркировку;

3. архитектура системной шины должны соответствовать требованиям стандарта PnP;

4. для BIOS обязательно исполнение PnP, которое отличается средствами поддержки PnP; такие BIOS, в частности, выпускает Phoenix Technologies.