Аппаратура ввода/вывода информации; не обязательны для работы системы.
Связь центрального процессора с адаптерами других устройств.
В общем случае, чипсет — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций.
В ПК, чипсет — набор схем, связывающих ЦП с памятью, устройствами ввода-вывода, контроллерами периферии и прочими устройствами на материнской плате. Схемы чипсета управляют потоком данных между процессором, памятью и периферией. Чипсет включает в себя интерфейс шины процессора и определяет, в конечном счете, тип, быстродействие и возможные расширения используемого процессора.
Конфигурация (состав) чипсета определяет, какие схемы/устройства можно будет подключить в компьютер.
Чипсет может состоять из нескольких схем. Некогда популярная конфигурация — северный мост для взаимодействия с высокоскоростными устройствами и южный для взаимодействия с низкоскоростными. Такие названия происходят от их расположения на схеме. Возможны конфигурации с объединенными северным и южным мостом. Сейчас принято интегрировать функции северного моста в чип процессора.
Взаимодействие высокоскоростных компонентов.
Другое название — Memory Controller Hub, Контроллер-концентратор памяти. Название указывает на то, что этот чип связывает процессор с памятью.
Северный мост выбирается из множества подходящих к процессору мостов. К процессору может подходить несколько северных мостов. Соединяется с процессором высокоскоростной шиной (FSB, HyperTransport, QPI, …).
Северный мост взаимодействует с высокоскоростными устройствами:
Северный мост может быть частично или полностью интегрирован в чип процессора. В микроархитектуре Intel Sandy Bridge (2011 г.) северный мост был полностью заменен “системным агентом” (system agent), который фактически выполнял все функции северного моста и при этом был интегрирован в кристалл процессора, находясь на одной подложке вместе с ядрами процессора, контроллером памяти и графическим процессором.
Соединяет периферию и низкоскоростные устройства с северным мостом.
Другое название — I/O Controller Hub, Концентратор контроллеров ввода-вывода.
Южный мост выбирается из множества подходящих к северному. Южный мост не имеет прямой связи с ЦП — данные от него передает северный мост.
Отвечает за взаимодействие ЦП с низкоскоростными устройствами:
После того как северный мост стали интегрировать в чип ЦП, на смену южному мосту пришёл Platform Controller Hub.
Одна из популярных конфигураций замены южного моста. Разработчик — Intel.
Контроллеры видеокарты и памяти перенесены на чип к ЦП. Контроллеры отображения, I/O, IME — в PCH.
Intel Management Engine позволяет удалённо управлять ПК на нижнем уровне (до ОС).
Basic Input/Output System
Низкоуровневое системное ПО, запускаемое при загрузке ПК.
Basic input/output system — «базовая система ввода-вывода». Термин употребляется к компьютерам совместимым с х86, х64.
Чип с BIOS вшит в материнскую плату.
Изначально использовался для работы с устройствами ввода-вывода. Сейчас передаёт эти функции ОС.
В функции BIOS входит: * Обнаружение и инициализация контроллеров системных шин и оборудования на материнской плате. * Power-on Self Test (POST): проверка работоспособности оборудования (системный таймер, клавиатура, графический адаптер, дисплей, мышь, память, кулеры, …) * настройка оборудования * предоставление API для работы с оборудованием * поиск загрузчика ОС на доступных носителях (hdd, usb, cd, сеть) * загрузка операционной системы в RAM
Исполняемые фрагменты ОС хранятся в RAM. BIOS проверяет целостность фрагментов памяти, ищет и вызывает загрузчик, подгружающий ОС с жёсткого диска в оперативную память.
Если во время проверки что-то пошло не так — BIOS подаёт звуковые и визуальные сигналы (раньше — мигание диодов на плате, сейчас — код ошибки на дисплей). Сейчас конфигурация задаётся через бело-синий UI. Раньше использовались джамперы.
Бо́льшую часть кода BIOS составляют микропрограммы, предназначенные для инициализации контроллеров, расположенных на материнской плате, и устройств, подключённых к материнской плате (которые, в свою очередь, могут иметь контроллеры с собственными BIOS).
Функции BIOS используются простейшими ОС (такими, как DOS). Современные ОС, такие как Windows и Linux, пользуются функциями BIOS только в момент загрузки и в «аварийных» режимах — после загрузки они используют свои драйверы, а не BIOS.
Недостаток BIOS — 16-битный исполняемый код → адресуемая память 1мб. С расширениями BIOS может обслуживать диски до 2 Тб (ограничения обусловлены MBR).
Использовались для настройки загружаемой конфигурации компьютера. С помощью джамперов контакты замыкают в нужном порядке.
Unified Extensible Firmware Interface — унифицированный интерфейс расширяемой прошивки.
Развитие идей BIOS:
Peripheral component interconnect (взаимодействие периферийных компонентов).
Peripheral component interconnect — Взаимодействие периферийных компонентов.
Шина с одноранговой организацией — данные передаются от устройства к устройству. Коннектор — несколько (х1 - х32) последовательных линий
Поддерживает:
Карту х1 можно вставить в х2-32. Наоборот сложнее, нужно подпиливать коннектор, подводить питание и адаптировать передачу данных.
PCIe 4.0 поддерживает передачу 1.969 GB/s на линию → на х16 31.51 GB/s
PCIe - устройства можно подключать напрямую к чипсету. Также, можно подключить свитч PCIe или мост PCI.
Свитч работает как развилка — данные передаются нужному устройству. PCI шина работает как и обычные шины — подаёт данные по всем линиям, а нужное устройство само считывает.
Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина». Два контакта используются для питания — подача напряжения и заземление.
Universal Serial Bus «универсальная последовательная шина»
Два контакта используются для питания — подача напряжения и заземление.
Ещё два — для передачи данных. На программном уровне, эти два контакта представляют одну линию. По двум линиям подается дифференциальный сигнал.
По линии Data+ подается исходный сигнал. По линии Data- подается сигнал, умноженный на (-1). На приемнике Data- снова умножается на (-1). Два сигнала складываются и результат делится пополам. Такая операция позволяет погасить некоторые шумы. При второй инверсии сигнала, шум переворачивается в противофазу и уничтожается шумом с линии Data+.
USB On The Go — соединяет два 2 периферийных устройства друг с другом.
В USB On the go есть контакт для идентификации устройств. По этому контакту определяется, какое из устройств будет задающим. Задающее устройство подаёт ток и читает пассивное устройство.
Добавлен ещё один контакт заземления и две дифференциальных линии. Новые линии называются SuperSpeed и позволяют передавать со скоростью до 625 МБайт/с.
RX — reciever; TX — transmitter.
Данные передаются 8-битовыми словами. Слова пакуются в 10-битовые пакеты для дополнительной надёжности данных.
Всего 9 контактов.
Добавлены контакты конфигурации (CC) и вспомогательные каналы SideBand, используемые для передачи изображения на дисплей.
Контакты расположены симметрично и положение определяется по контактам напряжения.
Всего 24 контакта.