Bo mạch chủ và các bus

Bạn có biết bộ phận quan trọng nhất trong một hệ thống máy tính chính là bo chủ hay còn gọi là bo mạch chủ không?

Gần như mỗi bộ phận bên trong trong máy tính đều cần nối với bo mạch chủ và những đặc trưng của nó quyết định khả năng làm việc của máy tính của bạn.

Mặc dù, tôi thích sử dụng từ bo mạch chủ hơn, nhưng những từ khác như; bo chủ, bảng hệ thống và bản phăng đều có thể thay thế cho nó được. Chuơng này nghiên cứu những dạng khác nhau của bo mạch chủ có sẵn và những bộ phận tiêu biểu chứa trên bo mạch chủ và các bộ kết nối giao diện bo mạch chủ, cùng bắt đầu nhé!

Gần đây đã có vài dạng bo mạch phổ biến được sử dụng cho bo mạch chủ máy PC. Khía cạnh vật lý (kích thước và hình dạng) cũng như bộ phận kết nối chắc chắn, lỗ gắn đinh vít và những vị trí khác chỉ ra loại dạng của thùng đựng máy mà bo mạch chủ sẽ lắp vừa vặn. Vài dạng đúng tiêu chuẩn (nghĩa là tất cả bo mạch chủ với cùng hệ số dạng có thể thay thế được), ngược lại những dạng khác thì không đủ tiêu chuẩn để có thể thay thế lẫn nhau. Đáng tiếc những dạng không đủ tiêu chuẩn này đã ngăn cản bất kỳ sự nâng cấp dễ dàng hay sự thay thế ít tiền và có nghĩa là chúng sẽ bị bỏ quên.

Hai dạng bo mạch chủ PC phổ biến

Các dạng lỗi thời

■ Baby-AT (PC và XT)

■ Full-size AT I LPX (bán độc quyền)

■ NLX

■ WTX

■ BTX, microBTX, picoBTX

Những dạng hiện đại

■ ATXvà các biến thể; microATX, FlexATX, DTX/Mini-DTX, ITX/Mini-ITX

Bo mạch chủ đã tiến triển qua nhiều năm từ dạng Bapy-AT được sử dụng trong PC IBM gốc và XT đến ATX hiện hành (và những biến thể) được sử dụng trong hầu hết hệ thống máy để bàn và những hệ thống dạng tháp (Tower). ATX đã có l số biến thể. Hầu hết trong các kích cỡ nhỏ hơn được thiết kế để phù hợp với những phân đoạn và ứng dụng thị trường khác nhau. Dạng BTX dòng đời ngắn tái định vị những bộ phận chủ yếu để phát triển hệ thống làm lạnh và kết hợp một module nhiệt.

Bất kỳ cái nào không phù hợp với một trong những dạng tiêu chuẩn công nghiệp đều được xem như độc quyền. Trừ khi có những tình huống đặc biệt, tôi không đề nghị mua những hệ thống có thiết kế độc quyền vì chúng rất khó cung cấp và tốn nhiều chi phí cho việc sữa chữa bởi vì những thành phần như là bo mạch chủ, thùng máy, bộ nguồn không thể thay thế với những hệ thống khác. Tôi thường gọi các hệ thống dạng độc quyền là các máy tính “dùng một lần" bởi vì đó là việc thông thường phải làm với chúng khi nó quá chậm hay cần sửa chữa khi đã hết bảo hành. Và hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về những dạng bo mạch chủ lỗi thời nhé!

PC và XT

Bo mạch chủ PC phổ biến đầu tiên là máy vi tính IBM nguyên bản đã phát hành vào năm 981. IBM tiếp tục máy vi tính với bo mạch chủ XT vào tháng 3 năm 1983, có cùng kích thước và hình dáng như bo mạch chủ máy vi tính để bàn nhưng có 8 Slot thay vì 5. Cả hai bo mạch chủ máy tính IBM và XT có kích cỡ là 9"x13". Những Slot này được để cách nhau 0.8" trong XT thay vì 1" như trong PC (xem hình 4.2). XT cũng đã loại bỏ cổng cassette ít sử dụng ở phía sau, ý định dùng để lưu những chưomg trình gốc trên băng ghi âm thay vì đĩa mềm (cùng thời điểm) đắt hơn nhiều.

Những sự khác biệt nhỏ trong những vị trí Slot và bộ kết nối cassette bị bỏ đi ở phía sau đòi hỏi một chút sự thiết kế lại của thùng máy. Về cơ bản, XT là máy vi tính được nâng cao một ít, với bo mạch chủ có cùng kích cỡ và hình dáng, sử dụng cùng bộ xử lý, sắp xếp trong một thung máy tương tự ngoại trừ thanh đỡ Slot và không có cổng cassette. Cuối cùng là sự thiết kế bo mạch chủ XT đã trở nên rất phổ biến và nhiều nhà sản xuất bo mạch chủ khác ngày nay đã sao chép thiết kế XT của IBM và đã sản xuất ra những bo mạch chủ tương tự.

AT khổ rộng

Dạng bo mạch chủ AT khổ rộng tương xứng với thiết kế bo mạch chủ AT IBM nguyên bản. Điều này cho phép bo mạch chủ rất lớn lên đến I2"chiều rộng và 13.8" chiều sâu. Bo mạch chủ AT khổ rộng xuất hiện lần đầu vào tháng 8 năm 1984. khi IBM giới thiệu máy tính cá nhân AT (công nghệ tiên tiến). Để thích hợp với bộ xử lý 286 16 bit và tất cả bộ phận hỗ trợ cần thiết. IBM cần nhiều chỗ hơn là những bo kích cỡ PC/XT nguyên bản có thể cung cấp. Vì thế đối với AT, IBM gia tăng kích cỡ của bo mạch chủ nhưng giữ lại vị trí lỗ bắt ốc và những bộ kết nối của thiết kế XT. Để thực hiện điều này. IBM cơ bản bắt đầu với bo mạch chủ kích cỡ PC/XT và mở rộng nó thành 2 hướng (xem hình 4-3).

Cách đây hơn 1 năm sau khi được giới thiệu, sự xuất hiện của những chipset và sự hợp nhất mạch điện cho phép chức năng bo mạch chủ được xây dựng sử dụng ít những con chip hơn, vì thế bo mạch chủ được thiết kế lại nhỏ hơn một chút. Sau đó, nó được thiết kế lại lần nữa khi IBM làm nhỏ bo mạch chủ xuống kích cỡ XT trong một hệ thống được gọi là XT-286 (được giới thiệu tháng 9 năm 1986). Bo mạch chủ XT 286 gần như có kích cỡ và hình dạng tương tự XT nguyên bản, một dạng sau này được biết như Baby-AT.

Bộ kết nối bàn phím và những bộ kết nối Slot trên bo mạch chủ AT vẫn tuân theo những yêu cầu sắp xếp cụ thể để thích hợp với những lỗ xiết ốc trong thùng máy XT có sẵn, nhưng thùng máy lớn hơn vẫn yêu cầu thích hợp với bo mạch chủ lớn hơn. Bởi vì kích cỡ lớn hơn, bo mạch chủ AT chỉ khớp với thùng máy AT để bàn hoặc thùng máy dạng tháp. Do những bo mạch chủ này không khớp với thùng máy Baby-AT nhỏ hơn hay thùng máy dạng tháp nhò và do sự tiến bộ trong sự thu nhỏ bộ phận, chúng không được sản xuất dài hạn bởi các nhà sản xuất bo mạch chủ ngoại trừ trong vài trường hợp cho những ứng dụng máy chủ bộ xử lý đôi.

Điều quan trọng khi nhận xét về hệ thống AT là bạn có thể luôn luôn thay thế bo mạch chủ AT bằng bo mạch chủ baby-AT (hay bo mạch chủ kích cỡ XT), ngược lại thì không đúng trừ khi thùng máy bàn ở nhà bạn đủ lớn để ăn khớp thiết kế AT.