Genişletme kartı -Expansion card

PCI veri yolu arabirimini işlemek için PLX Teknolojisinden büyük bir kare yonga kullanan bir PCI dijital G/Ç genişletme kartı örneği
PCI genişletme yuvası
Mart 1976'dan itibaren Altair 8800b , hem Intel 8080 anakartını hem de birçok genişletme kartını barındıran 18 yuvalı bir S-100 arka panele sahip
İlk olarak 1959'da piyasaya sürülen 16 pimli altın kaplama kenar konektörü kullanan bir IBM 1401 bilgisayarındaki IBM Standard Modular System genişletme kartları rafı
Yapılandırma DIP anahtarları , 1980'lerden itibaren ISA genişletme kartlarında sıklıkla bulunan 16 pimli bir açık delik paketinde
Genişletme kartı bellenimini depolamak için uygun modern SPI flaş çipi
Aralık 2015'te Intel tarafından tanıtılan Thunderbolt 3 konektörü , 4 şeritli PCIe 3.0 ve 8 şeritli DisplayPort 1.2'yi çoğaltır ve orta sınıf bir GPU'yu çalıştırmak için yeterli bant genişliğine sahip bir veya daha fazla genişletme kartı barındıran harici bir yerleştirme istasyonunu destekleyebilir

Bilgi işlemde , bir genişletme kartı ( genişletme kartı , adaptör kartı , çevre kartı veya aksesuar kartı olarak da adlandırılır), bir elektrik konektörüne veya bir üzerindeki genişletme yuvasına (veri yolu yuvası olarak da adlandırılır) takılabilen bir baskılı devre kartıdır . Bir bilgisayar sistemine işlevsellik eklemek için bilgisayarın anakartı (ayrıca bkz. arka panel ). Bazen bilgisayar kasasının ve anakartın tasarımı, bu yuvaların çoğunun (veya tamamının) ayrı, çıkarılabilir bir karta yerleştirilmesini içerir. Tipik olarak bu tür kartlar, kısmen karttan yukarı doğru çıktıkları ve genişletme kartlarının anakartın üstüne ve paralel olarak yerleştirilmesine izin verdikleri için yükseltici kart olarak adlandırılır.

Genişletme kartları, bir bilgisayar sisteminin yeteneklerinin ve arayüzlerinin, yapacağı görevlere uygun bir şekilde genişletilmesine veya tamamlanmasına izin verir. Örneğin, yüksek hızlı çok kanallı bir veri toplama sistemi, muhasebe için kullanılan bir kişisel bilgisayarda hiçbir işe yaramaz, ancak endüstriyel süreç kontrolü için kullanılan bir sistemin önemli bir parçası olabilir. Genişletme kartları genellikle sahada takılabilir veya çıkarılabilir, bu da belirli amaçlar için bir dereceye kadar kullanıcı özelleştirmesine izin verir. Bazı genişletme kartları, destekleyici bir sistem kartındaki konektörlere takılan "ek kartlar" biçimini alır.

Kişisel bilgi işlemde , dikkate değer genişletme veriyolları ve genişletme kartı standartları, 1974'ten CP/M işletim sistemiyle ilişkili S-100 veri yolunu , 1977'deki orijinal Apple II bilgisayarının 50 pimli genişletme yuvalarını ( Apple'a özgü), IBM'in Endüstrisini içerir. 1981'de IBM PC ile tanıtılan Standart Mimari (ISA), Acorn'un yine 1981'den BBC Micro'daki tüp genişletme veri yolu , 1987'den IBM'in klon pazarında asla beğeni kazanmayan patentli ve tescilli Mikro Kanal mimarisi (MCA), büyük ölçüde 1992'de ISA'nın yerini alan geliştirilmiş Periferik Bileşen Ara Bağlantısı (PCI) ve 2003'ten itibaren ara bağlantıyı yüksek hızlı iletişim "şeritlerine" soyutlayan ve diğer tüm işlevleri yazılım protokolüne havale eden PCI Express .

Tarih

Vakum tüp tabanlı bilgisayarlar modüler bir yapıya sahipti, ancak çevresel aygıtlar için ayrı işlevler, yalnızca bir baskılı devre kartını değil, bir kabini doldurdu. İşlemci, bellek ve I/O kartları, entegre devrelerin geliştirilmesiyle mümkün hale geldi . Genişletme kartları, G/Ç, ek bellek ve isteğe bağlı özellikler ( kayan nokta birimi gibi) dahil olmak üzere çeşitli aygıt türlerinin merkezi işlemciye bağlanmasını mümkün kılarak işlemci sistemlerini kullanıcının gereksinimlerine uyarlanabilir hale getirir . PDP-8 ile başlayan mini bilgisayarlar, pasif bir arka panel aracılığıyla iletişim kuran ve bu panel tarafından desteklenen çoklu kartlardan yapılmıştır .

Genişletme yuvalarına sahip ilk ticari mikro bilgisayar 1973'te Micral N idi. Fiili bir standart oluşturan ilk şirket , 1974-1975 yılları arasında geliştirilen ve daha sonra çoklu üretici standardı olan S-100 olan Altair 8800 ile Altair idi. otobüs _ Bu bilgisayarların çoğu aynı zamanda bilgisayarın tüm öğelerinin (işlemci, bellek ve G/Ç) kartlar arasında sinyalleri ve gücü pasif olarak dağıtan bir kart kafesine takıldığı pasif arka panel tasarımlarıydı.

Apple II gibi sistemler için tescilli veri yolu uygulamaları , çoklu üretici standartlarıyla birlikte var oldu.

IBM PC ve torunları

IBM , 1981'de IBM PC ile geriye dönük olarak Endüstri Standardı Mimarisi (ISA) veri yolu olarak adlandırılacak olanı tanıttı. O zamanlar teknolojiye PC veri yolu deniyordu . 1983'te tanıtılan IBM XT , aynı veri yolunu (hafif istisna dışında) kullandı. 8 bitlik PC ve XT veri yolu, 1984'te IBM AT'nin piyasaya sürülmesiyle genişletildi. Bu, adresi ve veri yolunu XT üzerinden genişletmek için ikinci bir bağlayıcı kullandı, ancak geriye dönük olarak uyumluydu; 8-bit kartlar, AT 16-bit yuvalarında hala kullanılabilir durumdaydı. Endüstri Standardı Mimarisi (ISA), diğer türler geliştirildikten sonra IBM AT veri yolunun adı oldu. Bellek adresleri, G/Ç bağlantı noktası adresleri ve DMA kanallarının eşleşecek şekilde kart üzerindeki anahtarlar veya jumper'lar tarafından yapılandırılması gerektiğinden, ISA veri yolu kullanıcıları aygıtları doğru şekilde bağlamak için ekledikleri donanım hakkında derinlemesine bilgi sahibi olmak zorundaydı. sürücü yazılımındaki ayarlar.

IBM'in 1987'de PS/2 için geliştirilen MCA veri yolu, aynı zamanda onların tasarımı olan ISA'ya bir rakipti, ancak ISA'nın endüstri çapında kabulü ve IBM'in MCA lisanslaması nedeniyle gözden düştü. Compaq tarafından desteklenen ISA'nın 32-bit genişletilmiş versiyonu olan EISA, Microsoft'un PC 97 endüstri teknik raporunda "eski" bir alt sistem olarak ilan ettiği 1997 yılına kadar bazı PC anakartlarında kullanıldı . Tescilli yerel veriyolları (qv Compaq) ve ardından VESA Yerel Veri Yolu Standardı, 80386 ve 80486 CPU veriyoluna bağlı ancak özel olmayan 1980'lerin sonundaki genişleme veriyollarıydı . PC/104 veri yolu, ISA veri yolunu kopyalayan yerleşik bir veri yoludur .

Intel, PCI veri yolu yonga setlerini 1993 yılında P5 tabanlı Pentium CPU'larla birlikte piyasaya sürdü. PCI veri yolu 1991'de ISA'nın yerini almak üzere tanıtıldı. Standart (şimdi sürüm 3.0'da) bugüne kadar PC anakartlarında bulunur. PCI standardı, veri yolu köprülemeyi destekler: on kadar zincirleme PCI veri yolu test edilmiştir. Cardbus , PCMCIA konektörünü kullanarak, çevre birimlerini PCI - PCI Bridge aracılığıyla Host PCI Bus'a bağlayan bir PCI biçimidir. Cardbus'ın yerini ExpressCard formatı alıyor.

Intel , AGP veri yolunu 1997'de özel bir video hızlandırma çözümü olarak tanıttı. AGP aygıtları, PCI-PCI köprüsü üzerinden PCI veri yoluna mantıksal olarak bağlanır. Veri yolu olarak adlandırılsa da, AGP genellikle aynı anda yalnızca tek bir kartı destekler ( Eski BIOS destek sorunları). 2005'ten itibaren PCI Express , hem PCI hem de AGP'nin yerini almıştır. 2004 yılında onaylanan bu standart, bir seri iletişim arabirimi üzerinden mantıksal PCI protokolünü uygular. PC/104(-Plus) veya Mini PCI genellikle Mini-ITX gibi küçük form faktörlü kartlarda genişletme için eklenir .

Tandy Computer , 1000 EX ve 1000 HX modelleri için, daha küçük form faktörüne sahip XT-bus destek kartlarının bir uyarlaması olan PLUS genişletme arabirimini tasarladı. XT veri yolu (8 bit ISA veya XT-ISA olarak da bilinir) ile elektriksel olarak uyumlu olduğundan, XT kartlarını bir PLUS genişletme konektörüne bağlamak için pasif bir adaptör yapılabilir. PLUS kartların bir diğer özelliği de istiflenebilir olmalarıdır. İstiflenebilir genişletme modülleri sunan başka bir veri yolu, IBM PCjr tarafından kullanılan "sepet" veri yoluydu . Bu, XT veriyoluyla elektriksel olarak karşılaştırılabilir olabilir; Her ikisi de esasen 8088 CPU'nun adresini ve veri yollarını, bazı arabelleğe alma ve kilitleme, kesmelerin eklenmesi ve Intel eklenti yongaları tarafından sağlanan DMA ve birkaç sistem hatası algılama hattı (Power Good, Memory) gösterdiğinden, kesinlikle bazı benzerlikleri vardı. Kontrol edin, G/Ç Kanal Kontrolü). Yine, PCjr sepetleri teknik olarak genişletme kartları değil, genişletme modülleridir; tek fark, sepet plastik bir kutuya (konektörleri açıkta bırakan deliklere sahip) yerleştirilmiş bir genişletme kartı olmasıdır.

Harici genişleme veriyolları

Dizüstü bilgisayarlar genellikle masaüstü bilgisayarlar için tasarlanan çoğu genişletme kartını kabul edemez. Sonuç olarak, birkaç kompakt genişleme standardı geliştirilmiştir.

Orijinal PC Kartı genişletme kartı standardı, esasen ISA veri yolunun kompakt bir versiyonudur. CardBus genişletme kartı standardı , onu PCI veri yolunun kompakt bir versiyonuna dönüştürmek için PC kartı standardının bir evrimidir. Orijinal ExpressCard standardı, bir USB 2.0 çevre birimi veya bir PCI Express 1.x x1 aygıtı gibi davranır. ExpressCard 2.0, kartın kullanabileceği başka bir arabirim türü olarak SuperSpeed ​​USB'yi ekler. Ne yazık ki, dizüstü bilgisayarda bu saldırıları engelleyecek şekilde yapılandırılmış bir IOMMU yoksa , CardBus ve ExpressCard DMA saldırılarına karşı savunmasızdır.

Yukarıdakilerin dikkate değer bir istisnası, masaüstü standardının özel bir küçültülmüş boyutlu versiyonu için tek bir dahili yuvanın dahil edilmesidir. En iyi bilinen örnekler Mini-PCI veya Mini PCIe'dir . Bu tür yuvalar genellikle "yerleşik" kablosuz ağ oluşturma veya üretim sırasında sistemi ayrı bir GPU ile yükseltme gibi belirli bir amaç için tasarlanmıştır.

Diğer aileler

( Apple II ve Macintosh ), Tandy , Commodore , Amiga ve Atari gibi Apple Inc.'den olanlar da dahil olmak üzere diğer bilgisayar hatlarının çoğu kendi genişleme otobüslerini sundu. Amiga , Zorro II'yi kullandı . Apple, Apple II çevre kartları için yedi adet 50 pimli yuvaya sahip özel bir sistem kullandı , daha sonra bir PCI Bus'a geçtikleri 1995 yılına kadar Macintosh serisi için İşlemci Doğrudan Yuvası ve NuBus'taki her iki varyasyonu da kullandı .

Genel olarak konuşursak, çoğu PCI genişletme kartı, bu tür için bir yazılım sürücüsü olması koşuluyla, PCI veri yolu donanımını içeren herhangi bir CPU platformunda çalışır. PCI video kartları ve kendi BIOS'larını veya diğer ROM'larını içeren diğer kartlar sorunludur, ancak VESA Standartlarına uygun video kartları ikincil monitörler için kullanılabilir. DEC Alpha, IBM PowerPC ve NEC MIPS iş istasyonları, PCI veri yolu bağlaçlarını kullandı. Hem Zorro II hem de NuBus , kullanıcı tarafından herhangi bir donanım yapılandırması gerektirmeyen tak ve çalıştır özelliğindeydi.

Diğer bilgisayar veri yolları endüstriyel kontrol, aletler ve bilimsel sistemler için kullanıldı. Spesifik bir örnek, nihayetinde IEEE-488 (aka GPIB) olarak standartlaştırılan HP-IB'dir (veya Hewlett Packard Arabirim Veri Yolu). Bazı iyi bilinen tarihsel standartlar arasında VMEbus , STD Bus , SBus (Sun'un SPARCStation'larına özel) ve çok sayıda diğerleri sayılabilir.

Video oyun konsolları

Nintendo Entertainment System ve Sega Genesis gibi birçok video oyun konsolu bile bir şekilde genişleme otobüsleri içeriyordu; En azından Genesis durumunda, genişleme veriyolu tescilliydi. Aslında birçok kartuş tabanlı konsolun ( Atari 2600 hariç ) kartuş yuvaları, sistemin dahili veri yolunun hem okuma hem de yazma yeteneklerini açığa çıkardıkları için genişletme veri yolu olarak nitelendirilir. Ancak, bu arabirimlere bağlı genişletme modülleri, işlevsel olarak genişletme kartlarıyla aynı olsa da, fiziksel biçimleri nedeniyle teknik olarak genişletme kartları değildir.

Uygulamalar

Genişletme kartının birincil amacı, anakart tarafından sunulmayan özellikleri sağlamak veya genişletmektir. Örneğin, orijinal IBM PC'de yerleşik grafikler veya sabit sürücü özelliği yoktu. Bu durumda, bir grafik kartı ve bir ST-506 sabit disk denetleyici kartı, sırasıyla grafik yeteneği ve sabit sürücü arabirimi sağladı. Bazı tek kartlı bilgisayarlar , genişletme kartları için herhangi bir önlem almamıştır ve kartta yalnızca sınırlı değişiklikler veya özelleştirme için IC soketleri sağlamış olabilir. Güvenilir çok pimli konektörler nispeten maliyetli olduğundan, ev bilgisayarları gibi bazı kitlesel pazar sistemlerinde genişleme yuvaları yoktu ve bunun yerine ana kartın kenarında bir kart ucu konektörü kullandı ve bu da pahalı eşleştirme soketini çevre biriminin maliyetine soktu. cihaz.

Yerleşik yeteneğin genişletilmesi durumunda, bir anakart tek bir seri RS232 portu veya Ethernet portu sağlayabilir. Birden çok RS232 bağlantı noktası veya birden çok ve daha yüksek bant genişliğine sahip Ethernet bağlantı noktası sunmak için bir genişletme kartı takılabilir . Bu durumda, anakart temel işlevsellik sağlar, ancak genişletme kartı ek veya gelişmiş bağlantı noktaları sunar.

Fiziksel yapı

Genişletme kartının bir kenarı , yuvaya uyan kontakları (kenar konektörü veya pin başlığı ) tutar. Kart üzerindeki elektronik parçalar ile anakart üzerindeki elektriksel teması kurarlar. Çevresel genişletme kartlarında genellikle harici kablolar için konektörler bulunur. PC uyumlu kişisel bilgisayarda, bu konektörler kabinin arkasındaki destek braketine yerleştirildi. Endüstriyel arka panel sistemlerinde, kartın üst kenarına arka panel pimlerinin karşısına monte edilmiş konektörler vardı.

Anakartın ve kasanın form faktörüne bağlı olarak, bir bilgisayar sistemine yaklaşık bir ila yedi genişletme kartı eklenebilir. Arka panel sistemlerine 19 veya daha fazla genişletme kartı takılabilir. Bir sisteme birçok genişletme kartı eklendiğinde, toplam güç tüketimi ve ısı dağılımı sınırlayıcı faktörler haline gelir. Bazı genişletme kartları birden fazla yuva alanı kaplar. Örneğin, 2010 itibariyle piyasadaki birçok grafik kartı , ikinci yuvayı fanlı aktif bir ısı emiciyi yerleştirmek için bir yer olarak kullanan çift yuvalı grafik kartlarıdır.

Bazı kartlar "düşük profilli" kartlardır, yani standart kartlardan daha kısadırlar ve daha düşük yükseklikte bir bilgisayar kasasına sığarlar. (Çok daha küçük bir destek ve kart alanı belirten bir "düşük profilli PCI kartı" standardı vardır). , SAN veya modem kartları gibi harici bağlantı için kullanılan genişletme kartları grubuna genel olarak giriş/çıkış kartları (veya G/Ç kartları) denir.

kız tahtası

MIDI ek kartı takılı bir ses kartı
LSI 1078 yonga setine dayalı bir RAID denetleyicisi olarak işlev gören Inventec sunucu platformu için bir ek kart

Bir ek kart , ek kart , ara kart veya bindirme kartı , bir sisteme doğrudan bağlanan bir genişletme kartıdır. Yardımcı panolarda genellikle diğer panolar için fişler, prizler, pimler veya diğer eklentiler bulunur. Daughterboard'lar genellikle bir bilgisayar veya diğer elektronik cihazlar içinde yalnızca dahili bağlantılara sahiptir ve genellikle bir bilgisayar veri yolu yerine ana karta doğrudan erişir . Bu tür kartlar, bir bilgisayarın çeşitli bellek kapasitelerini geliştirmek, bilgisayarın daha önce bağlanamadığı belirli ağ türlerine bağlanmasını sağlamak veya kullanıcıların bilgisayarlarını oyun oynamak gibi çeşitli amaçlar için özelleştirmesine olanak sağlamak için kullanılır.

Ek kartlar bazen bilgisayarlarda genişleme kartlarının ana karta paralel olarak oturmasına izin vermek için, genellikle küçük bir form faktörünü korumak için kullanılır . Bu forma yükseltici kartlar veya yükselticiler de denir . Daughterboard'lar bazen, belirli bir modelin kendisine eklenen özelliklere sahip olması ve yeni veya ayrı bir model olarak piyasaya sürülmesi gibi bir elektronik cihazın temel işlevlerini genişletmek için de kullanılır. İlk modeli tamamen yeniden tasarlamak yerine, ana karttaki özel bir konektöre bir ek kart eklenebilir. Bunlar genellikle tahtanın üzerine ve paralel olarak oturur, ara parçalar veya zıtlıklar ile ayrılır ve bazen bir tiyatronun asma katı gibi istiflendiklerinden ara kat kartları olarak adlandırılırlar . Dalga tablosu kartları ( örnek tabanlı sentez kartları) genellikle ses kartlarına bu şekilde monte edilir .

"TV Hat" kartı (DVB-T/T2 televizyon alımı için) takılı Raspberry PI 4B tek kartlı bilgisayar.

Bazı ara kat kartı arabirim standartları şunları içerir: 400 pinli FPGA Ara Kat Kartı (FMC); 172 pinli Yüksek Hızlı Ara Kart (HSMC); PCI Ara Kartı (PMC) ; XMC ara katları; Gelişmiş Ara Kat Kartı ; IndustryPacks (VITA 4), GreenSpring Computers Mezzanine modülleri ; vb.

Ek kart stili genişletme kartlarının örnekleri şunları içerir:

  • Gelişmiş Grafik Bağdaştırıcısı bindirme kartı, 64 KB'nin ötesinde, 256 KB'ye kadar bellek ekler
  • Genişletilmiş bellek bindirme kartı, bazı EMS ve EEMS kartlarına ek bellek ekler
  • EKLE yardımcı pano
  • RAID ek kartı
  • Ağ arabirim denetleyicisi (NIC) ek kartı
  • CPU Soketi ek kartı
  • Bluetooth yardımcı kartı
  • modem ek kartı
  • AD/DA/DIO ek kartı
  • İletişim ek kartı (CDC)
  • Sunucu Yönetimi ek kartı (SMDC)
  • Seri ATA konektörü ek kartı
  • robotik kızak tahtası
  • Erişim kontrol Listesi ek panosu
  • Arduino "kalkan" ek kartları
  • Beaglebone "pelerin" kızı tahtası
  • Raspberry Pi "ŞAPKA eklenti kartı"
  • Ağ Ek Kartı (NDB). Genel olarak şunları entegre eder: veri yolu arabirimleri mantığı, LLC , PHY ve Magnetics tek bir kartta.

standartlar

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar