Домашнее задание - Порты USB и IEEE-1394. Порты SCSI. Порты IDE. Семейство АТХ. Микросхемы системной логики

Дисциплина «Архитектура аппаратных средств» (СИЭУиП, занятие 16). Закрепление тем: интерфейсы периферии и накопителей, эволюция системной логики и стандарты электропитания ATX.

Выполняйте только если преподаватель назначил это задание. Срок сдачи сообщит преподаватель.

ФИО обучающегося:

Учебная группа:

Дата сдачи:

1. Разобранный эталонный образец: расчет питания и подбор интерфейса видеомонтажной системы

Техническая задача образца:

Спроектировать подсистему питания и интерфейсов для системы видеомонтажа 4K: видеокарта TDP 300 Вт с пиковыми выбросами до 500 Вт, процессор TDP 150 Вт, внешний студийный аудиоинтерфейс с задержкой не более 2 мс и дисковый массив из 4 накопителей SATA III 4 ТБ.

Эталонное решение эксперта:

1. Подсистема питания (ATX): Выбирается блок питания стандарта ATX 3.0 мощностью 750 Вт (с сертификатом 80 PLUS Gold). Обоснование: стандарт ATX 3.0 гарантирует удержание двукратных импульсных перегрузок (до 1500 Вт в течение 100 мкс), что исключает ложные срабатывания защиты БП при пиковых нагрузках видеокарты. Видеокарта подключается кабелем 12VHPWR / 12V-2x6 с замкнутыми сигнальными линиями SENSE для подтверждения лимита 450 Вт. Нагрузка по линии +12 В составляет до 95% мощности БП.

2. Периферийный аудиоинтерфейс: Для звуковой карты недопустим протокол USB 2.0 из-за задержек хост-арбитража. Выбирается порт Thunderbolt 4 / USB4 или плата расширения IEEE-1394b FireWire 800 с аппаратным изохронным таймслотом (передача аудиопотока каждые 125 мкс без вмешательства CPU).

3. Дисковая подсистема: 4 диска SATA III подключаются к портам чипсета PCH с поддержкой режима AHCI и NCQ (очередь до 32 команд). Скоростной системный диск NVMe PCIe 4.0 x4 (до 7000 МБ/с) подключается к выделенным процессорным линиям CPU в обход шины DMI.

2. Упражнение 1. Сравнительный анализ шин накопителей

Заполните пропуски в таблице сопоставления параллельных и последовательных интерфейсов хранения данных.

Интерфейс	Физическая среда	Макс. устройств	Теоретическая скорость
Ultra ATA/133 (PATA IDE)	80 жил, 40 pin шлейф	2 (Master / Slave)	133 МБ/с
Ultra-320 SCSI	68-pin экранированный кабель	16 (ID 0–15)	320 МБ/с
SATA III (6 Gbps)	7-контактный кабель (2 диф. пары)	1 на порт	600 МБ/с
SAS-3 (12 Gbps)	Кабель SFF-8643 (мини-SAS HD)	До 65 535 (Expander)	1200 МБ/с на канал

3. Упражнение 2. Диагностика электропитания и управляющих сигналов ATX

Ответьте на практические инженерные вопросы по диагностике блоков питания и материнских плат семейства ATX.

Вопрос 2.1. Техник замкнул скрепкой зеленый провод (PS_ON#) и черный провод (GND) на 24-контактном разъеме БП. Вентилятор БП закрутился, но при подключении к материнской плате компьютер не стартует (кулеры крутятся, экран черный). Какую роль в этом играет провод серого цвета (Power_Good)? Как локализовать неисправность?

Вопрос 2.2. Почему видеокарта с разъемом 12VHPWR (PCIe 5.0) может аварийно отключаться при использовании 8-контактных переходников на старом блоке питания стандарта ATX 2.3, даже если суммарная номинальная мощность БП составляет 850 Вт?

4. Упражнение 3. Инженерный выбор подсистемы ввода-вывода

Спроектируйте конфигурацию интерфейсов и системной логики для следующего сценария: «Промышленный терминал сбора телеметрии с 8 датчиками RS-485 и архивным накопителем».