1.12 Встроенные функции

Чипсет обеспечивает поддержку множества встроенных низкоуровневых функций и средств. Некоторые из них хорошо стандартизированы (например, программируемый контроллер прерываний - PIC) и известны уже много лет, и поэтому не могут сильно отличаться у разных чипсетов. Однако чипсеты, особенно разных поколений, могут отличаться друг от друга возможностями. Чипсеты одного поколения обычно реализуют примерно одинаковый набор функций различными способами, поэтому встроенные возможности не являются веским критерием при выборе чипсета.

Перечисленные далее функции необходимо учитывать, оценивая реальность будущего обновления материнской платы, использующей старый чипсет.

Интерфейс ATА. На любой современной материнской плате имеется встроенный двухканальный интерфейс ATA/ATAPI, позволяющий подключить до четырех устройств ATA/ATAPI (по два на каждый канал). Однако не все встроенные интерфейсы равноценны. Современные платы поддерживают по меньшей мере AT А/66, а большинство - AT A/100. Некоторые поддерживают даже ожидаемый ATА/133, который, скорее всего, быстро попадет в тень грядущего стандарта Serial ATA. Жесткие диски, которые можно купить на текущий момент, с трудом насыщают пропускную способность интерфейса ATА/33, но выбирать нужно чипсет, поддерживающий по меньшей мере АТА/100, чтобы иметь возможность модернизировать жесткий диск в дальнейшем. Если вы модернизируете систему со старой материнской платой, чипсет должен поддерживать по крайней мере Р-4 и независимый отсчет времени для устройств (independent device timing), что позволяет двум устройствам на одном канале работать с оптимальными для них скоростями. Если же вы обновляете приемлемую в прочих отношениях систему, не поддерживающую этих важных функций, у вас остается возможность просто отключить встроенный интерфейс АТА и установить карту расширения АТА, которая будет отвечать современным стандартам.

Современный стандарт АТА задает 28-разрядную адресацию, что накладывает жесткое верхнее ограничение на емкость дисков со стандартным размером сектора 512 байт. Этот предел равен 128 Гбайт. Инициатива Maxtor Big Drive Initiative (см. выше) расширяет адресацию до 48 бит, что позволяет использовать диски объемом до 128 Tбайт, а это в двоичный миллион раз превышает текущий предел. Эта инициатива поддерживается другими гигантами индустрии, такими как Microsoft, поэтому мы ожидаем, что она успешно перерастет в новый стандарт. Однако мы считаем, что недорогие адаптеры PCI будут поставляться производителями типа Promise Technology, и эти адаптеры позволят подключать приводы Big Drive к старым системам.

Контроллер DMA и поддержка режима DMA. Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access - DMA) - это способ передачи данных между устройствами без использования процессора в качестве посредника. DMA увеличивает производительность системы. Например, жесткий диск может с помощью DMA передавать данные непосредственно в память и считывать их оттуда без помощи процессора, а процессор может в это время заниматься решением своих собственных задач. DMA может быть реализован на DMA-контроллере, интегрированном в материнскую плату (DMA первой фирмы), либо на DMA-контроллере самого устройства (DMA третьих фирм или DMA с захватом шипы - Bus Mastering DMA). Старые чипсеты предоставляют устройствам (причем не во всех слотах!) ограниченный выбор медленных режимов DMA. Слоты с DMA обычно отличаются от слотов без DMA по цвету. Новые чипсеты поддерживают дополнительные, более быстрые режимы DMA, высокопроизводительные передачи, а также обеспечивают прямой доступ памяти для всех слотов.

Поддержка Plug-N-Play. Стандарт Plug-N-Play тесно связан со стандартом PCI. Система, в которой чипсет, BIOS, устройства и операционная система поддерживают Plug-N-Play, позволяет автоматически устанавливать и конфигурировать устройства без всяких конфликтов линий IRQ, базовых адресов ввода-вывода и каналов DMA. Система с чипсетом, не поддерживающим Plug-N-Play, заведомо слишком стара для модернизации. Лучше всего будет купить для нее новую материнскую плату.

Поддержка универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus - USB). Шина USB в конце концов вытеснит устаревшие стандарты портов ввода-вывода, включая последовательные порты, параллельные порты, а также порты клавиатуры и мыши. Все современные системы поддерживают USB. В июне 2002 года фирма Intel первая начала объемные поставки материнских плат, отвечавших стандарту USB 2.0, который увеличивал максимальную скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Чтобы пользоваться преимуществами USB в старой системе, установите в нее РСI-карту USB. Либо замените материнскую плату на новую, чипсет которой будет содержать встроенную поддержку USВ.

Поддержка ускоренного графического порта (AGP). Ускоренный графический порт - это быстрый специализированный канал между процессором и видеоадаптером AGP, позволяющий передавать данные не через шину памяти. Поскольку AGP реализуется как слот расширения, любая материнская плата, поддерживающая AGP, по определению должна быть основана на чипсете, поддерживающем AGP, и на ней должен иметься слот для AGP. Однако стандарт AGP определяет различные режимы передачи данных (IX, 2Х и 4Х), и не все они реализованы в существующих чипсетах. AGP IX сейчас уже устарел, но на материнскую плату, поддерживающую только AGP IX, вы можете установить видеоадаптер AGP 2Х или 4Х. Современные материнские платы поддерживают AGP 4X, однако потенциально высокая пропускная способность AGP 4X не дает практически никаких преимуществ с учетом реальных возможностей современных видеоадаптеров. Фирма Intel уже опубликовала стандарт AGP 8X. Материнские платы с его поддержкой начнут поставляться в 2002 году, хотя опять же маловероятно, что к тому моменту появятся видеоадаптеры, которым без AGP 8X будет недостаточно пропускной способности. На небольшом количестве материнских плат, большинство из которых предназначены для рабочих станций, имеется слот AGP Pro. Он обратно совместим с AGP, но обладает большими возможностями, необходимыми для некоторых очень высокопроизводительных видеоадаптеров. Если вы не собираетесь устанавливать видеоадаптер AGP Pro, то соответствующий разъем вам не нужен. Покупая материнскую плату, убедитесь, что она поддерживает AGP 4Х. Более высокопроизводительный интерфейс вам вряд ли понадобится, а менее производительный означает, что материнская плата уже устарела.

1.13 BIOS

Сами по себе процессор, память, чипсет и другие компоненты материнской платы являются всего лишь бесполезными кусками кремния, пластика и металла. Ни один из них сам по себе ни на что не способен и не умеет общаться с другими компонентами. Набор отдельных деталей превращается в работающий компьютер благодаря BIOS - базовой системе ввода-вывода.

BIOS - это программа реального режима (real-mode), которая более или менее постоянно хранится в микросхеме, расположенной на материнской плате. Изначально BIOS хранилась в микросхемах, доступных только для чтения (ROM), поэтому и называлась она ROM BIOS. Единственный способ модернизации такой BIOS заключался в снятии старой микросхемы и установки новой. В наши дни BIOS хранится в перезаписываемой постоянной памяти (PROM), что позволяет обновлять эту программу без физической замены микросхемы.

Когда на материнскую плату подается питание, первым включается процессор. После инициализации он переходит по предопределенному адресу в памяти и выполняет программу, записанную по этому адресу. Этот адрес является точкой входа подпрограммы BIOS, поэтому сразу после инициализации процессора BIOS начинает выполнять процедуру загрузки системы. Сначала BIOS инициализирует установленное оборудование и выполняет самопроверку при включении (Power-on Self test - POST). После завершения начальной стадии загрузки BIOS загружает операционную систему и передает ей управление.

После загрузки операционной системы BIOS может продолжать выполнять различные действия на низком уровне по запросам, поступающим от операционной системы и приложений. Операционные системы типа DOS и Windows 3.X в значительной степени полагались на BIOS в том, что касалось стандартных задач. Однако BIOS выполняется медленно и в реальном режиме, поэтому современные операционные системы, такие как Windows 95/98/NT/2000/XP и Linux, меньше зависят от сервисов BIOS и больше - от драйверов, напрямую работающих с оборудованием.

Однако из главных предназначений BIOS - посредничество между чипсетом, процессором и другими основными компонентами системы. Полная реализация некоторых системных функций, таких как USB, Plug-N-Play, Power Management (управление питанием) и AGP, требует поддержки как на уровне чипсета, так и на уровне BIOS. Если функция не поддерживается чипсетом или BIOS, она будет вовсе недоступна, либо будет вовсе недоступна в весьма ограниченном объеме.

Большинство персональных компьютеров основаны на BIOS, изготавливаемых фирмами Phoenix, American Megatrends, Inc. (AMI) и Award (ныне дочерняя компания Phoenix). Некоторые крупные производители компьютеров устанавливают на микросхемах BIOS свою маркировку (IBM или Compaq, например), однако на самом деле это те же самые Phoenix, AMI или Award, только слегка измененные.

Когда вы покупаете новый компьютер или материнскую плату, от установленной в нем BIOS зависит, конечно, не так много, как от чипсета. Вы можете смело предположить, что BIOS в любом новом компьютере или на любой новой материнской плате будет поддерживать все функции, обеспечиваемые чипсетом.