Płyta główna jest kręgosłupem komputera, łącząc wszystko ze sobą. Chociaż zawiera wiele komponentów, są one standardowe i można je znaleźć w zasadzie we wszystkich komputerach. Bardziej specyficzne komponenty, zwłaszcza te o wysokich kosztach i/lub wysokiej mocy cieplnej, zazwyczaj nie są umieszczane bezpośrednio na płycie głównej. Zamiast tego przewidziano zestaw gniazd dla tych komponentów.
Ten projekt ma kilka zalet. Główną zaletą jest wybór użytkownika końcowego. Załóżmy, że płyta główna ma pamięć RAM, procesor i kartę graficzną wypiekane bezpośrednio na płycie głównej. W takim przypadku musiałoby być wiele płyt głównych od każdego producenta.
Posiadanie oddzielnych komponentów oznacza, że użytkownicy mogą wybierać i mieszać kombinację komponentów, na które chcą lub mogą sobie pozwolić. Pozwala również na przyszłe ulepszenia, ponieważ części można łatwo wymieniać. Ogólne płyty główne, do których można dodać szereg części, pomagają również zmniejszyć złożoność płyt głównych, co zapewnia niskie koszty i wysokie stany magazynowe.
Kolejną zaletą zapewniania złączy jest to, że można używać płyt-córek, które wystają dalej w czyste powietrze. Pomaga to utrzymać chłodzenie niektórych komponentów, takich jak pamięć RAM i procesory graficzne. Chociaż chłodnice mogłyby wystawać bezpośrednio z płyty głównej, nie miałyby tak wyraźnego przepływu powietrza, zmniejszająca się wydajność chłodzenia i stająca się coraz większym problemem w przypadku nowoczesnych komponentów, takich jak zużycie energii wzrasta.
Z technicznego punktu widzenia niektóre gniazda na płycie głównej nie są uważane za gniazda rozszerzeń. Są to zazwyczaj pojedyncze cele, takie jak gniazdo procesora, gniazda pamięci RAM i gniazda M.2. Gniazda ogólnego przeznaczenia są jednak zwykle nazywane gniazdami rozszerzeń.
Gniazda rozszerzeń – Przeszłość
Historycznie istniała szeroka gama fizycznych gniazd rozszerzeń i szyn transmisyjnych, których używają do komunikacji. Jednak we współczesnych komputerach zwyciężyło pojedyncze złącze i magistrala PCIe, które jest używane zasadniczo wyłącznie.
AGP lub Accelerated Graphics Port był gniazdem rozszerzeń dla kart graficznych pod koniec lat 90. i na początku XXI wieku. Oferował bezpośrednie połączenie z systemową pamięcią RAM, co pozwalało na przechowywanie tekstur zamiast w VRAM. Jest już nieistniejący i nie występuje na nowoczesnych płytach głównych. Złącze VESA było kolejnym portem rozszerzeń dla kart graficznych. Jednak ten był mocno związany z procesorem Intel 486 i został zastąpiony, gdy wypuszczono procesory Pentium.
AMR był gniazdem rozszerzeń dla kart audio i/lub modemowych. Audio Modem Riser został zaprojektowany w 1998 roku do obsługi jednej lub obu funkcji. Jednak nigdy nie spotkał się z dużym przyjęciem. W 2000 roku standard AMR został zmieniony na Communications and Network Riser lub CNR. Oferował łączność audio, modemową, USB i LAN. Advanced Communications Riser (ACR) był konkurencyjnym standardem, który zachował wsteczną kompatybilność z AMR. Żadna z tych technologii nie jest nadal używana, ponieważ wszystkie funkcje zostały teraz zintegrowane z płytą główną.
ISA lub Industry Standard Architecture to oryginalne gniazdo rozszerzeń dla IBM PC w 1984 roku. Jednak nazwa jest w rzeczywistości retronimem. W 1987 IBM próbował zastąpić ją zastrzeżoną architekturą Micro Channel Architecture lub MCA. Inni producenci komputerów sprzeciwiali się temu, próbując ujednolicić architekturę Extended Industry Standard Architecture. Jednak żaden z nich się nie przyjął. Oba zostały ostatecznie zastąpione przez PCI, chociaż ISA żyła obok PCI przez długi czas, ostatecznie porzucając wszystkie urządzenia poza starszymi.
Gniazda rozszerzeń – teraźniejszość
PCI lub Peripheral Component Interconnect to gniazdo rozszerzeń zdefiniowane w 1992 roku. Było to jak na owe czasy ogólnego przeznaczenia i stosunkowo szybkie. Obsługuje również funkcję plug and play, co oznacza, że użytkownik nie musi dostosowywać żadnych ustawień ani nawet przełączników, aby podłączone urządzenia działały. Na rynku serwerów PCI-X, z X oznaczającym „eXtended”, został ustandaryzowany w 1998 r., aby oferować łączność o większej szybkości. Jednak nie znalazło to dużego zastosowania na rynku konsumenckim.
PCI i PCI-X zostały zastąpione w 2002 r. wraz z wydaniem PCIe, znanego również jako PCI Express. PCIe oferował szybką transmisję w pełnym dupleksie z konfigurowalną liczbą linii w zależności od pożądanej całkowitej przepustowości. PCIe szybko stało się dominującym gniazdem rozszerzeń. Ostatecznie zepchnął wszystkie inne standardy gniazd rozszerzeń z płyt głównych, ponieważ obsługiwane przez nie komponenty albo zostały zintegrowane z płytą główną, albo produkty zaczęły oferować wersje PCIe.
Obecnie praktycznie wszystkie płyty główne wykorzystują wyłącznie gniazda rozszerzeń PCIe. Jednak niektóre urządzenia przeznaczone na rynki silnie uzależnione od starszego sprzętu nadal wypuszczają płyty główne z obsługą przestarzałych gniazd rozszerzeń.
PCIe doczekało się kilku zmian, a PCIe Gen 5 dopiero zaczyna wchodzić na rynek. Każda generacja PCIe podwoiła przepustowość poprzedniej generacji, umożliwiając bardzo szybkie przesyłanie dużej ilości danych przez magistralę PCIe. Dzięki temu idealnie nadaje się do podłączania nowoczesnych kart graficznych, które wymagają dużej przepustowości. Magistrala PCIe i, w niektórych przypadkach, gniazda rozszerzeń PCIe są również używane w przypadku szybkich dysków SSD. Płyta główna w nowoczesnym standardzie ATX będzie miała cztery gniazda 16x PCIe. Jednak może być też kilka mniejszych. nie wszystkie fizyczne gniazda 16x PCIe są połączone ze 166 logicznymi liniami PCIe.
Wniosek
Gniazda rozszerzeń to złącza na płycie głównej, które umożliwiają dodanie płyty rozszerzenia znanej jako karta rozszerzeń. Te karty rozszerzeń zazwyczaj zapewniają sprzęt do określonej funkcji, chociaż niektóre mogą być wielofunkcyjne. Samo gniazdo rozszerzeń zwykle pozwala na korzystanie z wielu kart i funkcji tych kart. W nowoczesnych płytach głównych gniazda rozszerzeń są wyłącznie gniazdami PCIe i wykorzystują magistralę PCIe.
Inne gniazda rozszerzeń i magistrale zostały zastąpione i są teraz starsze lub całkowicie nieobsługiwane. Głównym zastosowaniem gniazd rozszerzeń w nowoczesnych komputerach są oddzielne karty graficzne. Jednak niektóre komputery mogą być wyposażone w karty sieciowe, karty RAID, dyski SSD PCIe, karty przechwytujące, karty dźwiękowe lub inny bardziej specyficzny i mniej popularny sprzęt.