מהם חריצי הרחבה ללוח אם?

לוח האם הוא עמוד השדרה של המחשב, מחבר הכל יחד. הוא אמנם מכיל רכיבים רבים, אך הם סטנדרטיים וימצאו בעצם בכל המחשבים. רכיבים ספציפיים יותר, במיוחד אלה בעלי עלות גבוהה ו/או תפוקה תרמית גבוהה, בדרך כלל אינם כלולים ישירות על לוח האם. במקום זאת, מסופק סט שקעים עבור רכיבים אלה.

עיצוב זה מגיע למעשה עם מספר יתרונות. היתרון העיקרי הוא בחירת משתמש הקצה. נניח שללוח האם היו זיכרון ה-RAM, המעבד וה-GPU שנאפו כולם ישירות על לוח האם. במקרה כזה, יצטרכו להיות לוחות אם רבים מכל יצרן.

העובדה שהרכיבים הללו יהיו נפרדים פירושה שמשתמשים יכולים לבחור ולערבב את שילוב הרכיבים שהם רוצים או יכולים להרשות לעצמם. זה גם מאפשר שדרוגים עתידיים, שכן ניתן להחליף את החלקים בקלות. לוחות אם גנריים שיכולים להוסיף מגוון חלקים גם עוזרים להפחית את המורכבות של לוחות האם, מה ששומר על עלויות נמוכות ועל מלאי גבוה.

יתרון נוסף באספקת מחברים הוא שניתן להשתמש בלוחות בת שנדבקים יותר לאוויר נקי. זה עוזר לשמור על רכיבים מסוימים כמו זיכרון RAM ו-GPU קרירים. אמנם מצננים יכולים לבלוט ישירות מלוח האם, אבל לא תהיה להם זרימת אוויר ברורה כל כך, הפחתת יעילות הקירור והופכת יותר ויותר בעיה עם רכיבים מודרניים כמו צריכת חשמל עולה.

מבחינה טכנית, חלק מהשקעים בלוח האם אינם נחשבים לחריצי הרחבה. בדרך כלל מדובר במטרות בודדות, כגון שקע ה-CPU, שקעי RAM וחריצי M.2. עם זאת, חריצים לשימוש כללי מכונים בדרך כלל חריצי הרחבה.

חריצי הרחבה - העבר

היסטורית, היה מגוון רחב של חריצי הרחבה פיזיים ואוטובוסי השידור שבהם הם משתמשים כדי לתקשר. במחשבים מודרניים, לעומת זאת, מחבר ואפיק בודדים, PCIe, ניצחו ונעשה בו שימוש בלעדי.

AGP או Accelerated Graphics Port היה חריץ הרחבה לכרטיסים גרפיים בסוף שנות ה-90 ותחילת שנות ה-00. הוא הציע חיבור ישיר ל-RAM של המערכת, מה שאפשר לאחסן שם טקסטורות ולא ב-VRAM. כעת הוא לא קיים ואינו קיים בלוחות אם מודרניים. מחבר VESA היה יציאת הרחבה נוספת עבור כרטיסי מסך. עם זאת, זה היה קשור מאוד למעבד אינטל 486 והוחלף כאשר מעבדי הפנטיום שוחררו.

AMR היה חריץ הרחבה עבור כרטיסי שמע ו/או מודם. ה- Audio Modem Riser תוכנן בשנת 1998 כדי לתמוך באחת הפונקציות או בשתיהן. עם זאת, הוא מעולם לא ראה אימוץ רב. בשנת 2000 תוקן תקן AMR ל-Communication and Network Riser, או CNR. הוא הציע קישוריות שמע, מודם, USB ו-LAN. Advanced Communications Riser, או ACR, היה תקן מתחרה ששמר על תאימות לאחור עם AMR. אף אחת מהטכנולוגיות הללו לא נשארה בשימוש מכיוון שכל הפונקציונליות שולבה כעת בלוח האם.

ISA או Industry Standard Architecture היה חריץ ההרחבה המקורי עבור מחשב IBM ב-1984. עם זאת, השם הוא למעשה רטרונום. בשנת 1987 ניסתה IBM להחליף אותה ב-Micro Channel Architecture או MCA. יצרני מחשבים אחרים ניסו לתקן את ארכיטקטורת הסטנדרטים של התעשייה המורחבת. עם זאת, אף אחד מהם לא תפס. שניהם הוחלפו בסופו של דבר ב-PCI, אם כי ISA חיה לצד PCI במשך זמן רב, ובסופו של דבר נשמטה מכל המכשירים פרט לדור הקודם.

חריצי הרחבה - ההווה

PCI או Peripheral Component Interconnect היה חריץ הרחבה שהוגדר ב-1992. זה היה מטרה כללית ומהירה יחסית לאותה תקופה. זה גם תמך ב-Plug and Play, כלומר אין צורך להתאים הגדרות או אפילו מתגים על ידי המשתמש כדי שהמכשירים המחוברים יפעלו. בשוק השרתים, PCI-X, כשה-X מייצג "eXtended", תוקן ב-1998 כדי להציע קישוריות במהירות גבוהה יותר. עם זאת, זה לא ראה שימוש רב בשוק הצרכנים.

PCI ו-PCI-X הוחלפו בשנת 2002 עם שחרורו של PCIe, הידוע גם בשם PCI Express. PCIe הציע שידור דופלקס מלא במהירות גבוהה עם מספר נתיבים שניתן להגדרה בהתאם לרוחב הפס הכולל הרצוי. PCIe הפך במהירות לחריץ ההרחבה הדומיננטי. בסופו של דבר זה דחק את כל תקני חריצי ההרחבה האחרים מלוחות האם, כאשר הרכיבים שהם שירתו שולבו בלוח האם או שהמוצרים החלו להציע גרסאות PCIe.

כיום בעצם כל לוחות האם משתמשים אך ורק בחריצי הרחבה PCIe. עם זאת, מכשירים מסוימים המיועדים לשווקים עם תלות רבה בחומרה מדור קודם עדיין משחררים לוחות אם עם תמיכה בחריצי הרחבה מיושנים.

PCIe ראה מספר גרסאות, כאשר PCIe Gen 5 רק החל לעשות את דרכו לשוק. כל דור PCIe הכפיל את רוחב הפס של הדור הקודם, מה שמאפשר לאפיק PCIe להעביר הרבה נתונים במהירות רבה. זה הופך אותו לאידיאלי עבור חיבור כרטיסי מסך מודרניים, שצריכים הרבה רוחב פס. אפיק PCIe ובמקרים מסוימים חריצי הרחבה של PCIe משמשים גם עבור כונני SSD מהירים. ללוח אם ATX סטנדרטי מודרני יהיו ארבעה חריצי PCIe 16x. עם זאת, עשויים להיות גם כמה קטנים יותר. לא כל חריצי PCIe הפיזיים 16x מחוברים ל-166 נתיבי PCIe לוגיים.

סיכום

חריצי הרחבה הם מחברים בלוח האם המאפשרים הוספת לוח בת המכונה כרטיס הרחבה. כרטיסי הרחבה אלה מספקים בדרך כלל חומרה עבור פונקציה מסוימת, אם כי חלקם יכולים להיות רב-פונקציונליים. חריץ ההרחבה עצמו מאפשר בדרך כלל מגוון של כרטיסים ופונקציות של אותם כרטיסים. בלוחות אם מודרניים, חריצי הרחבה הם אך ורק חריצי PCIe ומשתמשים באפיק PCIe.

חריצי הרחבה ואפיקים אחרים הוחלפו והם כעת מדור קודם או אינם נתמכים לחלוטין. השימוש העיקרי עבור חריצי הרחבה במחשבים מודרניים הוא עבור כרטיסי מסך נפרדים. עם זאת, מחשבים מסוימים עשויים להכיל כרטיסי רשת, כרטיסי RAID, PCIe SSDs, כרטיסי לכידה, כרטיסי קול או חומרה אחרת ספציפית יותר ופחות נפוצה.