Què són les ranures dexpansió de la placa base?

La placa base és la columna vertebral d'un ordinador, connectant-ho tot. Tot i que conté molts components, són estàndard i es trobaran essencialment en tots els ordinadors. Components més específics, especialment aquells amb un cost elevat i/o una alta sortida tèrmica, normalment no s'inclouen directament a la placa base. En canvi, es proporcionen un conjunt de sòcols per a aquests components.

Aquest disseny en realitat té diversos avantatges. El principal avantatge és l'elecció de l'usuari final. Suposem que la placa base tenia la memòria RAM, la CPU i la GPU tots al forn directament a la placa base. En aquest cas, hi hauria d'haver moltes plaques base de cada fabricant.

Tenir aquests components separats significa que els usuaris poden triar i barrejar la combinació de components que volen o poden permetre. També permet actualitzacions futures, ja que les peces es poden canviar fàcilment. Les plaques base genèriques que poden afegir una sèrie de peces també ajuden a reduir la complexitat de les plaques base, la qual cosa manté els costos baixos i els estocs d'inventari alts.

Un altre avantatge de proporcionar connectors és que es poden utilitzar plaques filles que s'enganxen més a l'aire net. Això ajuda a mantenir frescos alguns components com la RAM i les GPU. Tot i que els refrigeradors podrien sortir directament de la placa base, no tindrien un flux d'aire tan clar, disminuint l'eficiència de refrigeració i esdevenint cada cop més un problema amb els components moderns a mesura que augmenta l'ús d'energia.

Tècnicament, alguns dels endolls de la placa base no es consideren ranures d'expansió. Aquests són generalment propòsits únics, com ara el sòcol de la CPU, els sòcols de RAM i les ranures M.2. Les ranures d'ús general, però, solen anomenar-se ranures d'expansió.

Espais d'expansió: el passat

Històricament, hi ha hagut una àmplia gamma de ranures d'expansió físiques i els busos de transmissió que utilitzen per comunicar-se. En els ordinadors moderns, però, un únic connector i bus, PCIe, ha guanyat i s'utilitza essencialment exclusivament.

AGP o Accelerated Graphics Port era una ranura d'expansió per a targetes gràfiques a finals dels 90 i principis dels 00. Oferia una connexió directa a la memòria RAM del sistema, que permetia emmagatzemar les textures allà en lloc de la VRAM. Ara està desaparegut i no està present a les plaques base modernes. El connector VESA era un altre port d'expansió per a targetes de vídeo. No obstant això, aquest estava molt lligat a la CPU Intel 486 i es va substituir quan es van llançar els processadors Pentium.

AMR era una ranura d'expansió per a targetes d'àudio i/o mòdem. L'Audio Modem Riser va ser dissenyat l'any 1998 per suportar una o ambdues funcions. No obstant això, mai va tenir molta adopció. L'any 2000, l'estàndard AMR es va revisar en Comunicacions i Xarxa Riser, o CNR. Oferia connectivitat d'àudio, mòdem, USB i LAN. L'Advanced Communications Riser, o ACR, era un estàndard competitiu que conservava la compatibilitat amb AMR. Cap d'aquestes tecnologies es manté en ús, ja que ara s'han integrat totes les funcionalitats a la placa base.

ISA o Industry Standard Architecture va ser la ranura d'expansió original per a l'IBM PC l'any 1984. Tanmateix, el nom és en realitat un retrònim. El 1987 IBM va intentar substituir-lo per l'arquitectura Micro Channel o MCA patentada. Altres fabricants d'ordinadors van contrarestar intentant estandarditzar l'Arquitectura estàndard de la indústria estesa. Tanmateix, cap dels dos va agafar. Tots dos van ser finalment substituïts per PCI, tot i que ISA va viure al costat de PCI durant molt de temps, i finalment es va eliminar de tots els dispositius menys antics.

Espais d'expansió: el present

La interconnexió de components perifèrics o PCI era una ranura d'expansió definida l'any 1992. Era un propòsit general i relativament alta velocitat per a l'època. També admetia plug and play, és a dir, no calia ajustar cap configuració ni tan sols interruptors per part de l'usuari perquè els dispositius connectats funcionin. Al mercat de servidors, PCI-X, amb la X que significa "eXtended", es va estandarditzar el 1998 per oferir una connectivitat més ràpida. Tanmateix, això no va tenir gaire utilitat en el mercat de consum.

PCI i PCI-X van ser substituïts el 2002 amb el llançament de PCIe, també conegut com PCI Express. PCIe oferia una transmissió dúplex completa d'alta velocitat amb un nombre configurable de carrils en funció de l'ample de banda global desitjat. PCIe es va convertir ràpidament en la ranura d'expansió dominant. Finalment, va expulsar tots els altres estàndards de ranures d'expansió de les plaques base, ja que els components que servien es van integrar a la placa base o els productes van començar a oferir versions PCIe.

Avui, essencialment, totes les plaques base utilitzen exclusivament ranures d'expansió PCIe. Tanmateix, alguns dispositius destinats a mercats amb una gran dependència del maquinari heretat encara publiquen plaques base amb suport per a ranures d'expansió obsoletes.

PCIe ha vist diverses revisions, amb PCIe Gen 5 tot just començant a sortir al mercat. Cada generació PCIe ha duplicat l'ample de banda de la generació anterior, permetent que el bus PCIe transfereixi moltes dades molt ràpidament. Això el fa ideal per connectar targetes gràfiques modernes, que necessiten molt ample de banda. El bus PCIe i, en alguns casos, les ranures d'expansió PCIe també s'utilitzen per a SSD d'alta velocitat. Una placa base ATX estàndard moderna tindrà quatre ranures PCIe de 16x. Tanmateix, també n'hi pot haver diversos de més petits. no totes les ranures físiques PCIe 16x estan connectades amb 166 carrils PCIe lògics.

Conclusió

Les ranures d'expansió són connectors de la placa base que permeten afegir una placa filla coneguda com a targeta d'expansió. Aquestes targetes d'expansió solen proporcionar maquinari per a una funció específica, tot i que algunes poden ser multifunció. La pròpia ranura d'expansió sol permetre una varietat de targetes i funcions d'aquestes targetes. A les plaques base modernes, les ranures d'expansió són exclusivament ranures PCIe i utilitzen el bus PCIe.

Altres ranures i busos d'expansió s'han substituït i ara són heretats o no s'admeten completament. L'ús principal de les ranures d'expansió dels ordinadors moderns és per a targetes gràfiques discretes. Tanmateix, alguns ordinadors poden incloure targetes de xarxa, targetes RAID, SSD PCIe, targetes de captura, targetes de so o un altre maquinari més específic i menys habitual.