Płyty główne Chipset

Chipsety Współpraca poszczególnych elementów systemu, takich jak jednostka centralna (CPU), podstawowa pamięć operacyjna, pamięć cache, układy wejścia/wyjścia, wymaga dodatkowych układów logicznych koordynujących ich działanie. Zadaniem tych układów jest między innymi dekodowanie adresów, wytwarzanie sygnałów taktujących i sterujących pracą poszczególnych układów, przeprowadzanie arbitrażu i tym podobne. We wczesnych rozwiązaniach płyt głównych układy te były budowane przy użyciu cyfrowych układów funkcjonalnych (średniej skali integracji), co skutkowało dużą liczbą tych układów na płycie głównej. Wraz z rozwojem technologii coraz więcej tych układów trafia do układów wielkiej skali integracji zwanych chipsetami (właściwie do chipsetu; chipset oznacza po angielsku zestaw chipów - układów scalonych, jednak tradycyjnie, choć błędnie, używa się liczby mnogiej - chipsety), zmniejszając w ten sposób liczbę układów scalonych na płycie głównej.

Chipsety Niejednokrotnie układy wewnątrz chipsetów są ścisłymi odpowiednikami funkcjonalnymi układów,które wcześniej występowały jako pojedyncze układy scalone (tak było np. z układami sterownika przerwań 8259A, sterownika DMA 8237A czy sterownika klawiatury). Dodatkowo, wraz z rozwojem nowych standardów, pojawiają się rozwiązania nowych chipsetów obsługujące te standardy. Przykładem może być tu standard PCI czy też możliwość konfigurowania programowego płyt głównych.

Chipsety

Chipsety W skład chipsetu wchodzą zazwyczaj dwa układy zwane mostkami: Mostek północny odpowiada za wymianę danych między pamięcią a procesorem oraz steruje magistralą AGP lub PCI-E. Mostek południowy natomiast odpowiada za współpracę z urządzeniami wejścia/wyjścia, takimi jak np. dysk twardy czy karty rozszerzeń. Podstawowe układy występujące w chipsetach to: sterownik (kontroler) pamięci dynamicznych sterownik CPU sterownik pamięci cache sterownik klawiatury sterowniki magistral, przerwań i DMA Chipsety mogą również zawierać zegar czasu rzeczywistego, układy zarządzania energią, sterowniki dysków twardych IDE, dysków elastycznych, sterownik SCSI, sterownik portów szeregowych i równoległych.

Chipsety W skład chipsetu wchodzą zazwyczaj dwa układy zwane mostkami: Mostek północny odpowiada za wymianę danych między pamięcią a procesorem oraz steruje magistralą AGP lub PCI-E. Mostek południowy natomiast odpowiada za współpracę z urządzeniami wejścia/wyjścia, takimi jak np. dysk twardy czy karty rozszerzeń. Podstawowe układy występujące w chipsetach to: sterownik (kontroler) pamięci dynamicznych sterownik CPU sterownik pamięci cache sterownik klawiatury sterowniki magistral, przerwań i DMA Chipsety mogą również zawierać zegar czasu rzeczywistego, układy zarządzania energią, sterowniki dysków twardych IDE, dysków elastycznych, sterownik SCSI, sterownik portów szeregowych i równoległych.

Chipsety

Zasada działania i wymagania standardu Plug and Play Podstawowe założenia dotyczące działania urządzeń i systemu spełniającego standard Plug and Play (skrótu nazwy tego standardu - PnP) są następujące: w przypadku zainstalowania nowego sprzętu w systemie po włączeniu zasilania system stwierdzi ten fakt, a następnie automatycznie skonfiguruje nowe urządzenie, przydzielając potrzebne mu zasoby w sposób niepowodujący konfliktu z innymi, już zainstalowanymi urządzeniami. Dotyczy to także urządzeń instalowanych w trakcie pracy systemu (ang. hot insertion ) w przypadku usunięcia urządzenia z systemu ponownie rozpozna on ten fakt i zwolni zasoby systemu przydzielone usuniętemu urządzeniu. Dotyczy to także usunięcia urządzenia w trakcie pracy systemu (ang. hot removal).

Zasada działania i wymagania standardu Plug and Play W celu realizacji wymienionych zadań zarówno system, jak i urządzenia muszą spełniać określone wymagania. Urządzenia (np. karty rozszerzające) muszą zapewniać: istnienie mechanizmu detekcji obecności karty, identyfikacje rodzaju urządzenia oraz jego producenta, źródło informacji o zasobach wymaganych przez urządzenie, możliwość konfigurowania programowego (wybór ustawień przez zapis do określonych rejestrów konfiguracyjnych). Wymagania w stosunku do systemu są następujące: powinna istnieć nieulotna pamięć konfiguracji i przydziału zasobów dla urządzeń. musi istnieć program obsługujący wykrywanie obecności i autokonfiguracje urządzeń. W ostatnim przypadku wymienione oprogramowanie może stanowić w całości element BIOS-u (PnP BIOS) lub być podzielone pomiędzy BIOS a system operacyjny. Ustawienia konfiguracji na poziomie BIOS-u są zapamiętywane w nieulotnej pamięci oznaczanej najczęściej skrótem ESCD (ang. Extended System Configuration Data) Ustawienia dokonywane przez system operacyjny przechowywane są na dysku twardym.

Start systemu PnP przebiega następująco. Po włączeniu zasilania inicjowane są i działają urządzenia niezbędne do rozpoczęcia pracy systemu (mogą to być zarówno urządzenia PnP, jak i zwykłe). Przykłady tych urządzeń to klawiatura, karta graficzna wraz z monitorem oraz urządzenie umożliwiające załadowanie systemu operacyjnego (ang. IPL device, Initial Program Load device), np. stacja dysków elastycznych, dysk twardy, CD-ROM, Boot-PROM. Za inicjację tych urządzeń odpowiedzialny jest BIOS. Następnie system powinien przeszukać wszystkie magistrale w celu stwierdzenia obecności określonego sprzętu i wykrycia ewentualnych zmian. Proces ten wymaga istnienia programu przeszukującego (ang. bus enumerator) dla każdego rodzaju magistrali. Po wykryciu nowego urządzenia system powinien odczytać jego rodzaj, wytwórcę oraz zasoby wymagane do poprawnej pracy urządzenia (adresy, przerwania,kanały DMA, sterowniki). Informacje te są przechowywane, zgodnie ze standardem, w określonym miejscu.

Start systemu PnP przebiega następująco. Po odczytaniu tych informacji program konfigurujący powinien przydzielić urządzeniu potrzebne mu zasoby w sposób niepowodujący konfliktu z innymi urządzeniami. Jednocześnie przydział tych zasobów jest zapisywany do nieulotnej pamięci konfiguracji i przydziału zasobów w systemie. Informacja z tej pamięci jest wykorzystywana zarówno przy kolejnym starcie systemu, jak i przy niepowodującym konfliktu przydzielaniu zasobów urządzeniom. W trakcie pierwszego startu systemu żadne urządzenie PnP nie jest jeszcze skonfigurowane,dlatego opisana procedura dotyczy wszystkich urządzeń.

Start systemu PnP przebiega następująco. W trakcie kolejnych restartów systemu wynik przeszukiwania może dać następujące rezultaty: Brak zmian w stosunku do poprzedniego startu. W takim wypadku ustawienia zapisane w pamięci konfiguracji w systemie przepisywane są do zainstalowanych urządzeń. Wykryte zostało nowe urządzenie. Ten przypadek powinien spowodować powtórzenie opisanej procedury. Innymi słowy, program powinien przydzielić zasoby urządzeniu w sposób niepowodujący konfliktu z innymi urządzeniami oraz zmodyfikować pamięć przydziału zasobów w systemie. Urządzenie zostało zdezinstalowane (usunięte z systemu). Powinno to spowodować zwolnienie zasobów przydzielonych usuniętemu urządzeniu przez odpowiednie zmodyfikowanie pamięci przydziału zasobów. Podobne do opisanych działania powinny być podjęte w przypadku urządzeń instalowanych i dezinstalowanych w trakcie pracy systemu (np. kart w złączach PCMCIA czy urządzeń w stacjach dokujących).