在談過主機板的大部分解與各時代曾經稱霸一時的各類大小板型之後,主機板的鳥瞰介紹就到此告一段落,接下來我打算進入細部介紹的部分,從本節主要討論的擴充卡介面開始依序介紹主機板上的一些大大小小的元件。

擴充介面卡的前世今生

延續上一節曾經談過的主機板板型標準,當年在 AT 與 Baby AT 時代中前期的時候,主機板本身其實是沒有 I/O 背板設計的,當時的主機板在蓋起機殼之後是不會有任何部份外露的 (如下圖中的 IBM PC/AT),所有的外部 I/O 介面其實都是由介面卡提供 (當時還不被稱為擴充介面卡,因為這些介面卡都很基本,例如滑鼠或鍵盤的連接埠之類的,這些都是必須的零組件,因此並不被視為額外的擴充,英文上稱之為 Interface Card)。

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之後的主機板會把一些必備的外接界面做在緊貼機殼開口的位置使其直接外露,以節省主機板上的空間,而後來 IBM PS/1 更直接在機殼上規定了一個長方形的開口讓主機板能夠把對外的 I/O 介面全部集中設計於此 (而 ATX 標準則把這個區域改成較高但較短的長方形,以更加節省主機板的空間),從此主機板與晶片組 (南橋的部分) 廠商就開始逐步將許多使用上必備的界面 (例如滑鼠、鍵盤、印表機,後來還有 USB 等) 直接整合到主機板上而不再像古早時期那樣以可抽換的介面卡這樣的形式提供。

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從此之後介面卡主要用於「額外擴充功能」的用途,例如顯示卡提供強大的 2D/3D 圖形輸出能力、網路卡提供較主機板內建晶片更強大或更多元的網路功能等,因此我們通常將這類介面卡稱之為擴充介面卡 (Expansion Card)。

歷代匯流排介面與擴充卡插槽種類介紹 (上)

歷史上曾經廣泛成為標準的擴充卡介面大致上有 ISA、PCI、AGP、PCI Express 這幾大家族的衍伸產品,而實際上這些擴充卡介面是由南橋晶片拉出的通道連線 (匯流排)、實體可見的擴充卡插槽、擴充介面卡本身用於連接主機板的界面 (俗稱金手指) 這三項共同成套組成的,因此介紹時我會一次說明。

按:雖然這裡稱之為擴充卡介面,但實際上現今的主機板上有許多整合的功能晶片會使用擴充卡的匯流排介面與南橋晶片連線,但實際外觀上看不到擴充卡插槽的作法,從軟體觀點來說這些設備晶片也會被視為擴充介面卡的一種。

遠古時代的 ISA 匯流排介面家族 (又被稱為 Legacy Bus)

1981 ~ 1993:傳統 ISA

最早被廣泛應用於電腦中的匯流排介面大概就是 ISA 了,全稱為工業標準結構 (Industry Standard Architecture),由 IBM 在 1981 年隨著 IBM PC/AT 一同發佈 (因此一開始是被稱為 AT-bus),大致上與第一代 IBM PC 使用的 8-bit 匯流排維持相容,是一款寬度為 8-bit,連接界面採 62-pin 設計的匯流排介面。

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↑ 嗯,這是一張顯示卡 (基於 8-bit ISA 介面)。

之後 IBM 在 1984 年的 PC/AT 上發佈了第二代的 ISA 介面,將通道寬度由 8-bit 增加一倍為 16-bit,運作時脈也由原先的 4.77 MHz 提高一倍為 8.33 MHz (理論資料傳輸率 16.66 MB/s) ,連接界面也隨之拓增為 98-pin,由於當時的技術限制,金屬觸點之間還沒辦法像現在這樣做得如此密集,因此 ISA 插槽在主機板上可以說是占據了不小的位置 (下圖中較長的為 16-bit ISA 插槽,少掉最左邊一段的則是 8-bit ISA 插槽)。

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