بررسی انواع اسلات کامپیوتر: AGP، ISA، PCI، PCIe، PCIX

اگر CPU را مغز سیستم در نظر بگیریم، مادربورد بدن سیستم است چرا که ارتباط بین اجزای مختلف سیستم را برقرار می‌کند. همواره افزودن دستگاه های جدید به سیستم و مادربورد از جمله راهکارهای ارتقای سیستم پردازشی است اما برای این کار باید تمهیدات فراوانی فراهم کرد تا بتوان این اتصال و ارتباط را به بهترین شکل برقرار کرد مثلا پهنای باند و سرعت و نویز و هزینه و … را در نظر گرفت. از جمله استاندارد ها و راهکارهای افزودن دستگاه به کامپیوتر و سرور و …، استفاده از اسلات افزونه و رایج ترین نوع کنونی آن یعنی PCIe است. در این مقاله با شما هتسم تا با انواع اسلات افزونه آشنا شوید و درباره PCI Express اطلاعات خوبی کسب کنید. با ما همراه باشید.

انواع اسلات کامپیوتر چیست؟

اسلات های کامپیوتری به یکی از انواع زیر اطلاق می‌شود:

1. اسلات حافظه: انواع رم یا کارت حافظه یا SD کارت که همه آنها یک نوع اسلات است. اسلات در واقع حفره‌ای است که کارت در آن قرار می‌گیرد.
2. اسلاتی که برای CD-ROM و DVD و دیگر دیسک درایوها باز می‌شود.
3. اسلاتی که مخصوص اتصال پردازنده کامپیوتر است و امکان ارتقای راحت سی پی یو را برایتان فراهم می‌کند. اسلات اورجینال یا اسلات ۱، اولین بار در سال ۱۹۹۷ توسط اینتل عرضه شد و جایگزین سوکت ۸ است. پس از آن AMD در سال ۱۹۹۹ اسلات دیگری برای پردازنده ارایه داد که Slot A نام داشت. بعدها اینتل Slot 2 را ارایه داد که بزرگتر بود و با نسخه های بعدی پردازنده های پنتیوم ۲ استفاده می‌شد. البته اسلات پردازنده دیگر در در کامپوترهای جدید وجود ندارد و سوکت ها جایگزین آنها شده است.
4. اسلات هارد درایو که برای اتصال HDD و SSD استفاده می‌شود.
5. اسلات آخر، Expantion Slot یا اسلات افزونه یا اسلات توسعه است مانند ISA و PCI و AGP و PCIe و اسلات های حافظه.

چرا کامپیوتر Expansion Slot دارد؟

کامپیوترها با داشتن اسلات های افزونه امکان افزودن دستگاه های جدید به سیستم را به کاربر می‌دهند مثلا گیمری می‌خواهد کارت گرافیک سیستمش را ارتقا دهد تا کارایی و سرعت در بازی بالا رود. با وجود Expansion Slot می‌تواند Video Card قدیمی را برداشته و ویدئو کارت جدیدی نصب کند آن هم بدون اینکه لازم باشد کل مادربورد را عوض کند.

آیا لپ تاپ، Expansion Slot دارد؟

لپ تاپ ها همانند کامپیوتر دسکتاپی، اسلات افزونه ندارد اما برخی از آنها PC Card هایی دارند که در لپ تاپ قرار می‌گیرند. همچنین Card Bus – کارت باس هایی دارند که برای افزودن Express Card استفاده می‌شوند.

کامپیوتر شما چند اسلات اکسپنشن دارد؟

مادربوردهای کامپوتری بسیار متنوع هستند و برای اینکه مشخص کنید چند اسلات اکسپنشن روی سیستم شما وجود دارد باید تولیدکننده و مدل مادربورد را داشته باشید. با دانستن مدل مادربورد می‌توانید اطلاعات کاملی درباره آن پیدا کنید. برای تشخیص مدل مادربورد سه راه وجود دارد:

1. از طریق ویندوز
2. مستنداتی که تولیدکنندگان ارایه می‌دهند.
3. خواندن از روی مادربورد

برای افزودن اسلات افزونه برای مادربوردهای قدیمی باید از رایزر بورد استفاده کنید تا بتوانید اسلات های مختلف ISA یا PCI را اضافه کنید. امروزه از رایرز بوردها به ندرت با مادربوردها استفاده می‌شود.

کامپیوتر شما چه نوع اسلات اکسپنشن دارد؟

هر مادر بوردی یونیک است پس برای فهمیدن اینکه چه نوع اسلات افزونه ای روی مادربورد وجود دارد باید قسمت ویژگی های بورد و راهنمای کاربر را بخوانید. با باز کردن در کیس هم می‌توان مادربورد را بررسی کرد.

Expantion Slot یا اسلات افزونه یا اسلات توسعه چیست؟

معادل فارسی Expantion Slot، اسلات افزونه یا اسلات توسعه ای است. Expantion Slot با نام های باس اسلات (Bus Slot) یا پورت افزونه (Expansion Port) هم شناخته می‌شود. اسلات افزونه در واقع پورت یا اتصالی در داخل کامپیوتر و روی مادربورد و یا رایزر کارت است. این اسلات نقطه اتصال کارت افزونه است. مثلا اگر بخواهید کارت ویدئویی جدید روی کامپوترتان نصب کنید، باید کارت افزونه ویدئویی بخرید و این کارت را روی اسلات افزونه سازگار با آن نصب کنید.

در ادامه لیستی از اسلات های افزونه رایج و دستگاه هایی که با آن کار می‌کنند، ارایه می‌شود:

1. AGP: ویدئو کارت
2. AMR: مودم و کارت صدا
3. CNR: مودم، کارت شبکه و کارت صدا
4. EISA: کارت شبکه،کارت ویدئو و SCSI
5. ISA: کارت شبکه، کارت صدا و کارت ویدئو
6. PCI: کارت شبکه، کارت صدا و کارت ویدئو و SCSI
7. PCI Express: کارت شبکه، کارت صدا و کارت ویدئو و مودم
8. VESA: کارت ویدئو

برخی از این اسلات های کارت افزونه، منسوخ شده است و امروزه تنها شاید با AGP و PCI و PCI Express کار کنیم. در ادامه با انواع اسلات های توسعه ای روی مادربورد آشنا می‌شود: ISA و AGP و PCI و PCI-X و PCI Express.

اسلات ISA چیست؟

ISA مخفف Industry Standard Architecture است و بر مبنای باس موازی ۸ بیتی و ۱۶ بیتی است که امکان اتصال حداکثر ۶ دستگاه به PC را فراهم می‌کند. معمولا PC هایی که قبل از پنتیوم ساخته می‌شد، مبتنی بر ISA بود. ISA نسل قبل از PCI است از اوایل دهه ۱۹۸۰ تا اواسط دهه ۱۹۹۰ رایج بود. توان عملیاتی و پهنای باند در ISA بین ۲ تا ۳ مگابایت در ثانیه است.

رنگ اسلات ISA مشکی است و از بقیه اسلات ها بلندتر است. به دستگاه هایی که با چنین اسلات هایی سازگارند، Legacy Device گفته می‌شود و بدین معنی است که منابع مورد نیاز سیستم برای برقراری ارتباط را به صورت پلاگ اند پلی – Plug and Play فراهم می‌کند.  بدون پلاگ اند پلی، کاربر باید آدرس های I/O  را نصب کند.

اسلات PCI چیست؟

معماری باس PCI، باس مستقل از پردازنده است و امکان دسترسی مستقیم به حافظه را بدون استفاده از سی پی یو فراهم می‌کند. این ویژگی نه تنها CPU را از سرویس دهی به برنامه ها معاف می‌کند، بلکه کاربران می‌توانند همزمان به دیتای حافظه دسترسی یافته و آنالیز دیتاهای موجود را به صورت بلادرنگ انجام دهند. در عین حال هم تحت شبکه با بقیه در ارتباط هستند. آنچه درباره PCI قابل توجه است، امکان ارسال داده روی باس ۳۲ بیتی با ریت ۱۳۲ یا ۶۶ مگابایت در ثانیه را فراهم می‌کند.

برخی مادربوردها حتی تا ۷ اسلات PCI دارند. رنگ اسلات PCI سفید است و تقریبا تمامی انواع کارتها: کارت ویدئو، کارت شبکه، مودم و SCSI و … قابل اتصال به PCI هستند. اگر اسلات های ISA روی بورد شما وجود دارد، اسلات PCI هم حتما در کنار آن هست و به همین دلیل به آنها باس های مشترک می‌گویند. Shared Bus باعث تقسیم پهنای باند بین کارت های متصل به آن می‌شود.

اسلات AGP چیست؟

AGP  مخفف Accelerates Graphics Port و یا Advanced Graphics Port است. جای این اسلات نزدیکترین فاصله را با CPU و دورترین فاصله را با اسلات ISA دارد. کانکتور های AGP قهوه‌ای رنگ هستند و نسبت به اسلات های PCI و ISA به قسمت عقب مادربورد نزدیکترند. حالا ببینیم که اسلات AGP روی جه مادربوردهایی وجود دارد. AGP Slot در مادربوردهایی که از پردازنده Pentium MMX و AMD K6-2 پشتیبانی می‌کنند و تمام مادربوردهایی که قبل از این CPU ها وجود داشتند، دیده می‌شود. مادربوردهای کنونی هم اگر Integrated Video نداشته باشند، یک اسلات AGP دارند و نه بیشتر. البته که هر کارت تصویری هم به این اسلات نمی‌خورد. باید ببینید کارت تصویر شما با AGP سازگار است یا نه. 

کانال پوینت تو پوینت و پرسرعتی برای اتصال ویدئو کارت به مادربورد کامپیوتر است. اسلات AGP در سال ۱۹۹۷ پا به عرصه گذاشت و تا سال ۲۰۰۴ رواج داشت تا اینکه PCI Express جایگزین آن شد. مزیت اصلی AGP نسبت به PCI این است که به جای به اشتراک گذاری باس PCI، مسیر اختصاصی بین اسلات و پردازنده فراهم می‌کند. اتصال Poin to Point باعث سرعت کلاک بالاتر می‌شود.

AGP از شیوه آدرس دهی Sideband استفاده می‌کند یعنی باس های آدرس / دیتا از هم مجزا هستند در نتیجه نیازی به خواندن کل بسته برای اطلاعات آدرس دهی نیست. به طور کلی توان عملیاتی و پهنای باند در PCI افزایش یافته است.

اسلات PCI-X چیست؟

PCI-X مخفف PCI-eXtended است که پهنای باند بالایی برای سرورها فراهم می‌کند. PCI-X نسخه Duoble wide اسلات PCI است سرعت کلاک در آن تا ۴ برابر افزایش یافته اما از نظر پیاده سازی الکترونیکی و پروتکلی که استفاده می‌کنند یکسان هستند. اسلات PCI-X باس سریالی پرسرعتی فراهم می‌کند که جایگزین اتصال موازی است. 

PCI-X با دو برابر کردن سرعت کلاک از ۶۶GHz به ۱۳۳GHz باعث افزایش میزان دیتای تبادلی می‌شود که به ۱.۰۶ GB/s می‌رسد. همان طور که مشخص است تفاوت چشمگیری با PCI با مقدار ۱۳۳ MB/s دارد. PCI-X  باعث افزایش Fault Tolerance در PCI می‌شود مثلا کارتهای خراب را نصب دوباره می‌کند.

PCI Express یا PCIe چیست؟

PCI Express مخفف عبارت Peripheral Component Interconnect Express و به صورت مخفف PCIe هم گفته می شود. PCIe رایج ترین اسلات افزونه ای است که هم اکنون در دسترس شماست.

PCIe جایگزین AGP و PCI شد که هر دوی اینها خودشان جایگزینی برای ISA بودند. PCIe استانداردی است که برای اتصال دستگاه های داخلی سیستم پردازشی استفاده می‌شود. سیستم های پردازشی مانند PC و سرور دارای تعدادی اسلات PCIe هستند که با استفاده از آن می‌توانید کارت گرافیک، کارت RAID، کارت WiFi و یا کارت شبکه، HBA کارت، SAS Controller و SAS Expander به سیستم خود اضافه کنید.

همان طور که گفتیم، PCI Express جایگزینی برای اسلات های PCI و PCI-X و AGP است و مهم ترین تفاوت PCIe با باس های PCI و PCI-X و AG، توپولوژی مبتنی بر لینک های سریالی Point to Point است یعنی از معماری باس موازی اشتراکی خبری نیست.

مسیر ارتباطی در PCI روی باس بود که تمام دستگاه هایی که به مادر بورد وصل می‌شدند روی این مسیر، ارتباط برقرار می‌کردند. سرعت روی سرعتِ دستگاهی بود که کمترین سرعت را داشت. از طرفی این مسیر Half Duplex بود. این دو مورد از تفاوت های PCI و PCIe است اما از نظر منطق، PCI و PCIe یکسان هستند.

معمولا PCI Express به اسلات های افزونه روی مادربورد گفته می‌شود که کارت های افزونه مبتنی بر PCIe را ساپورت می‌کنند. تعداد و نوع اسلات های PCIe به مادربورد سیستم بستگی دارد. اینترفیس PCI Express بین دستگاه و مادربورد و دیگر سخت افزارها، ارتباطات با پهنای باند بالا را فراهم می‌کند.

دستگاه‌های مبتنی بر PCIe روی اسلات PCIe که روی مادربورد قرار دارد نصب می‌شوند. در استانداردهای قبلی PCI و AGP هم به همین منوال بود.

نسخه اکسترنال PCIe هم وجود دارد که البته خیلی هم رایج نیست و External PCI Express نام دارد و به صورت ePCIe شناخته می‌شود. دستگاه های ePCIe، اکسترنال هستند بنابراین برای اتصال، نیاز به کابل دارند.

وجه تمایز بین PCIe ها اندازه فیزیکی PCIe و نسل و نسخه تکنولوژی PCIe است. در مقاله نکات مهم در انتخاب و خرید کارت PCIe؛ که در پیشنهاد مطالعه ارایه شده؛ به این دو مورد به طور مفصل پرداخته شده است.

تاریخچه PCIe

نسخه ۱ این کانکتورها در سال ۲۰۰۳ با نرخ داده ۲۵۰ مگابایت بر ثانیه و سرعت انتقال ۲.۵ گیگا ترنسفر در هر ثانیه توسط شرکت PCI-SIG معرفی شد و حدود ۴ سال بعد یعنی در سال ۲۰۰۷ نسخه ۲ آن با نرخ داده و نرخ انتقال دو برابر عرضه شد، چندی بعد نسخه ۲.۱ این گذرگاه معرفی شد که در آن بسیاری از مشکلات برطرف و امکاناتی نیز به آن اضافه شده بود اما سرعتش تغییری نکرده بود. در ماه اوت سال ۲۰۰۷ شرکت PCI-SIG اعلام کرد که نسخه ۳ این محصول که دارای ۸ گیگاترنسفر بر ثانیه سرعت انتقال می باشد را در سال ۲۰۱۱ معرفی خواهد کرد که طبق آخرین اخبار این شرکت قصد معرفی این نسخه را در سه ماهه ی چهارم سال ۲۰۱۰ داشته است.

PCIe چگونه کار می‌کند؟

در روزهای اول عمر پردازش، حجم زیادی از داده از طریق کانکشن های سریال منتقل می‌شد. کامپیوترها داده را در بسته ها قرار داده و از جایی به جای دیگر ارسال می‌کردند. ارتباطات سریال قابل اطمینان بودند اما سرعت کمی داشتند. در نتیجه به سمت استفاده از کانکشن های موازی و پارالل رفتیم تا همزمان چندین قسمت از داده را انتقال دهیم.

اما ارتباطات موازی هم مشکلات خود را دارند چرا که سرعت بالا باعث می‌شود سیم ها روی یکدیگر تاثیر الکترومغناطیسی بگذارند. در نهایت باز هم حرکت برگشتی به تکنولوژی کانکشن های سریالی بهینه شده آغاز شد. با این هدف، تغییراتی در سخت افزار و فرآیند تقسیم و برچسب زنی و ری اسمبل کردن بسته ها انجام شد که منتهی به سریال کانکشن های پرسرعت شد مانند USB 2.0 و FireWire.

PCI Express کانکشن سریالی است که بیشتر شبیه به شبکه کار می‌کند تا باس. به جای اینکه باسی وجود داشته باشد که داده های چندین منبع را مدیریت کند، سوییچی دارد که اتصالات سریالی نظیر به نظیر و متفاوت را مدیریت می‌کند. این اتصالات، بین سوییچ و دستگاهی که قرار است داده به آنحا برود، وجود دارد و هر دستگاه هم اتصال مختص به خودش را دارد. با این توضیح می‌بینیم که دیگر لازم نیست پهنای باند همانند آنچه که در باس معمولی اتفاق می‌افتد، به اشتراک گذاشته شود. 

اساس طراحی معماری PCI Express بطور کلی با باس PCI تفاوت دارد. PCI Express از طرح انتقال اطلاعات سریال استفاده می‌کند و بنابراین در فرکانس‌های بالاتری می‌تواند کار کند و نیز نرخ انتقال اطلاعات قابل دسترس بطور همزمان در هر دو جهت (ارسال و دریافت داده‌ها) یکسان است.