Kartu ekspansi

Contoh kartu ekspansi I / O digital PCI

Slot ekspansi PCI

Dalam komputasi,sebuah kartu ekspansi, papan ekspansi, kartu adaptor atau kartu aksesori adalah papan sirkuit cetak yang dapat dimasukkan ke dalam konektor listrik, atau slot ekspansi, pada motherboard komputer, backplane atau kartu riser untuk menambah fungsionalitas ke sistem komputer melalui bus ekspansi.

Sebuah Bus ekspansi adalah bus komputer yang memindahkan informasi antara perangkat keras internal sistem komputer (termasuk CPU dan RAM) dan perangkat periferal. Ini adalah kumpulan kabel dan protokol yang memungkinkan ekspansi komputer.

Sejarah

Bahkan komputer berbasis tabung hampa memiliki konstruksi modular, tetapi fungsi individual untuk perangkat periferal mengisi kabinet, bukan hanya papan sirkuit cetak. Prosesor, memori, dan kartu I / O menjadi layak dengan pengembangan sirkuit terintegrasi. Kartu ekspansi memungkinkan sistem prosesor disesuaikan dengan kebutuhan pengguna, memungkinkan variasi jenis perangkat yang terhubung, penambahan memori, atau fitur opsional ke prosesor pusat (seperti floating point unit). Komputer mini, dimulai dengan PDP-8, terbuat dari banyak kartu, semuanya ditenagai oleh dan berkomunikasi melalui backplane pasif.

Komputer mikro komersial pertama yang menampilkan slot ekspansi adalah Micral N, pada tahun 1973. Perusahaan pertama yang menetapkan standar de facto adalah Altair dengan Altair 8800, dikembangkan 1974-1975, yang kemudian menjadi standar multi-pabrikan, S-100 bus. Banyak dari komputer ini juga merupakan desain backplane pasif, di mana semua elemen komputer, (prosesor, memori, dan I / O) dicolokkan ke dalam sangkar kartu yang secara pasif mendistribusikan sinyal dan daya antar kartu.

Implementasi bus eksklusif untuk sistem seperti Apple II hidup berdampingan dengan standar multi-pabrikan.

Komputer IBM dan generasinya

IBM memperkenalkan apa yang secara surut akan disebut Industry Standard Architecture (ISA) bus dengan IBM PC pada tahun 1981. Saat itu, teknologi itu disebut bus PC. IBM XT, diperkenalkan pada tahun 1983, menggunakan bus yang sama (dengan sedikit pengecualian). PC 8-bit dan bus XT diperpanjang dengan diperkenalkannya IBM AT pada tahun 1984. Ini menggunakan konektor kedua untuk memperluas bus alamat dan data melalui XT, tetapi kompatibel mundur; Kartu 8-bit masih dapat digunakan dalam slot AT 16-bit. Arsitektur Standar Industri (ISA) menjadi penunjukan untuk bus AT IBM setelah jenis lain dikembangkan. Pengguna bus ISA harus memiliki pengetahuan mendalam tentang perangkat keras yang mereka tambahkan untuk menghubungkan perangkat dengan benar, karena alamat memori, alamat port I / O, dan saluran DMA harus dikonfigurasi oleh sakelar atau jumper pada kartu agar sesuai dengan pengaturan dalam perangkat lunak driver.

Intel meluncurkan chipset PCI bus mereka bersama dengan CPU Pentium berbasis P5 pada tahun 1993. PCI bus diperkenalkan pada tahun 1991 sebagai pengganti ISA. Standar (sekarang pada versi 3.0) ditemukan di motherboard PC hingga hari ini. Standar PCI mendukung bus bridging: sebanyak sepuluh bus PCI rantai daisy telah diuji. Cardbus, menggunakan konektor PCMCIA, adalah format PCI yang menempelkan periferal ke Host PCI Bus melalui PCI ke PCI Bridge. Cardbus sedang digantikan oleh format ExpressCard.

Perusahaan lainnya

Sebagian besar perusahaan komputer lain, termasuk yang dari Apple Inc. (Apple II, Macintosh), Tandy, Commodore, Amiga, dan Atari, menawarkan bus ekspansi sendiri. Amiga menggunakan Zorro II. Apple menggunakan sistem berpemilik dengan tujuh slot 50-pin untuk kartu perangkat Apple II, kemudian menggunakan NuBus untuk seri Macintosh hingga 1995, ketika mereka beralih ke PCI Bus. Secara umum, kartu ekspansi PCI akan berfungsi pada platform CPU apa pun jika ada driver perangkat lunak untuk jenis itu. Kartu video PCI dan kartu lain yang berisi BIOS bermasalah, meskipun kartu video yang memenuhi Standar VESA dapat digunakan untuk monitor sekunder. DEC Alpha, IBM PowerPC, dan NEC MIPS workstation menggunakan konektor PCI bus. Zorro II dan NuBus keduanya plug and play, tidak memerlukan konfigurasi perangkat keras oleh pengguna.

Bahkan banyak konsol video game, seperti Sega Genesis, termasuk bus ekspansi; setidaknya dalam kasus Kejadian, bus ekspansi adalah milik, dan pada kenyataannya slot cartridge dari banyak konsol berbasis cartridge (tidak termasuk Atari 2600) akan memenuhi syarat sebagai bus ekspansi, karena mereka mengekspos kemampuan baca dan tulis dari sistem. bus internal. Namun, modul ekspansi yang terpasang pada antarmuka ini, meskipun secara fungsional sama dengan kartu ekspansi, secara teknis bukan kartu ekspansi, karena bentuk fisiknya.

Bus komputer lainnya digunakan untuk kontrol industri, instrumen, dan sistem ilmiah. Beberapa standar ini adalah VMEbus, STD Bus, dan lainnya.

Bus ekspansi eksternal

Laptop umumnya tidak dapat menerima sebagian besar kartu ekspansi. Beberapa standar ekspansi kompak dikembangkan. Standar kartu ekspansi Kartu PC asli pada dasarnya adalah versi ringkas dari bus ISA. Standar kartu ekspansi CardBus adalah evolusi dari standar kartu PC untuk menjadikannya versi PCI bus yang padat. Standar ExpressCard asli berfungsi seperti perangkat USB 2.0 atau perangkat PCI Express 1.x x1. ExpressCard 2.0 menambahkan SuperSpeed USB sebagai jenis antarmuka lain yang dapat digunakan kartu. Sayangnya, CardBus dan ExpressCard rentan terhadap serangan DMA kecuali jika laptop memiliki IOMMU yang dikonfigurasi untuk menghalangi serangan ini.

Penggunaan

Tujuan utama kartu ekspansi adalah untuk menyediakan atau memperluas fitur yang tidak ditawarkan oleh motherboard. Misalnya, PC IBM biasa tidak memiliki grafis terpasang atau kemampuan hard drive. Dalam hal ini, kartu grafis dan kartu pengontrol hard disk ST-506 masing-masing memberikan kemampuan grafis dan antarmuka hard drive. Beberapa komputer papan tunggal tidak membuat ketentuan untuk kartu ekspansi, dan mungkin hanya menyediakan soket IC di papan untuk perubahan atau penyesuaian terbatas. Karena konektor multi-pin yang andal relatif mahal, beberapa sistem pasar massal seperti komputer rumahan tidak memiliki slot ekspansi dan sebagai gantinya menggunakan konektor tepi-kartu di tepi papan utama, menempatkan soket yang sesuai dengan biaya ke dalam biaya perangkat. alat.

Dalam hal perluasan kemampuan on-board, motherboard dapat menyediakan port RS232 serial tunggal atau port Ethernet. Kartu ekspansi dapat dipasang untuk menawarkan beberapa port RS232 atau beberapa port Ethernet bandwidth yang lebih tinggi. Dalam kasus ini, motherboard menyediakan fungsionalitas dasar tetapi kartu ekspansi menawarkan port tambahan atau yang ditingkatkan.

Konstruksi fisik

Salah satu ujung kartu ekspansi menahan kontak (konektor tepi atau pin header) yang masuk ke dalam slot. Mereka membangun kontak listrik antara elektronik pada kartu dan pada motherboard. Kartu ekspansi periferal umumnya memiliki konektor untuk kabel eksternal. Di komputer pribadi yang kompatibel dengan PC, konektor ini terletak di braket pendukung di bagian belakang kabinet. Sistem backplane industri memiliki konektor yang dipasang di tepi atas kartu, berlawanan dengan pin backplane.

Tergantung pada faktor bentuk dari motherboard dan pelindungnya, sekitar satu hingga tujuh kartu ekspansi dapat ditambahkan ke sistem komputer. 19 atau lebih kartu ekspansi dapat dipasang di sistem backplane. Ketika banyak kartu ekspansi ditambahkan ke suatu sistem, konsumsi daya total dan pembuangan panas menjadi faktor pembatas. Beberapa kartu ekspansi membutuhkan lebih dari satu ruang slot. Sebagai contoh, banyak kartu grafis yang ada di pasaran pada tahun 2010 adalah kartu grafis dual slot, menggunakan slot kedua sebagai tempat untuk memasang pembuang panas agar aktif dengan kipas.

Beberapa kartu adalah kartu "low-profile", artinya lebih pendek dari kartu standar dan akan masuk ke dalam sasis komputer dengan ketinggian lebih rendah. (Ada standar "kartu PCI profil rendah" yang menentukan area braket dan papan yang jauh lebih kecil). Kelompok kartu ekspansi yang digunakan untuk konektivitas eksternal, seperti jaringan, kartu SAN atau modem, biasanya disebut sebagai kartu input / output (atau kartu I / O).

Daughterboard

Kartu suara dengan papan tulis MIDI terpasang

sebuah daughterboard untuk platform server Inventec yang bertindak sebagai pengontrol RAID berdasarkan chipset LSI 1078

Sebuah daughterboard, daughtercard, mezzanine board atau piggyback board adalah kartu ekspansi yang terhubung langsung ke sistem. Daughterboards sering memiliki colokan, soket, pin atau lampiran lainnya untuk papan lainnya. Daughterboards sering hanya memiliki koneksi internal di dalam komputer atau perangkat elektronik lainnya, dan biasanya mengakses motherboard secara langsung daripada melalui bus komputer.

Daughterboards kadang-kadang digunakan di komputer untuk memungkinkan kartu ekspansi agar sejajar dengan motherboard, biasanya untuk mempertahankan faktor bentuk kecil. Bentuk ini juga disebut kartu riser, atau riser. Daughterboards juga kadang-kadang digunakan untuk memperluas fungsionalitas dasar dari perangkat elektronik, seperti ketika model tertentu memiliki fitur yang ditambahkan padanya dan dirilis sebagai model baru atau terpisah. Daripada mendesain ulang model pertama sepenuhnya, papan tambahan dapat ditambahkan ke konektor khusus pada papan utama. Ini biasanya sesuai di atas dan sejajar dengan papan, dipisahkan oleh baut spacer atau kebuntuan, dan kadang-kadang disebut kartu mezzanine karena disusun seperti teater mezzanine . Kartu wavetable (kartu sintesis berbasis sampel) sering dipasang pada kartu suara dengan cara ini.

Beberapa standar antarmuka kartu mezzanine termasuk 400 pin FPGA Mezzanine Card (FMC); Kartu Mezzanine Berkecepatan Tinggi 172 pin (HSMC); Kartu PCI Mezzanine (PMC); XMC mezzanines; Advanced Mezzanine Card; IndustryPacks (VITA 4), modul GreenSpring Computers Mezzanine; dll.

Contoh dari tipe kartu ekspansi daughterboard meliputi:

• Enhanced Graphics Adapter papan , menambahkan memori melebihi 64 KB, hingga 256 KB
• Expanded memory piggyback board, menambahkan memori tambahan ke beberapa papan EMS dan EEMS
• ADD daughterboard
• RAID daughterboard
• Network interface controller (NIC) daughterboard
• Soket daughterboard CPU
• Bluetooth daughterboard
• Modem daughterboard
• Kartu AD/DA/DIO daughter
• Communication daughterboard (CDC)
• Server Management daughterboard (SMDC)
• Konektor Serial ATA daughterboard
• daughterboard robotik
• Daftar kontrol akses daughterboard
• Arduino "shield" daughterboards
• Beaglebone "cape" daughterboard
• Raspberry Pi "HAT" daughterboard.
• Network Daughterboard (NDB). Integrasi umum: logika antarmuka bus, LLC, PHY, dan Magnetics ke dalam satu papan.

Standar

• PCI Extended (PCI-X)
• PCI Express (PCIe)
• Accelerated Graphics Port (AGP)
• Conventional PCI (PCI)
• Industry Standard Architecture (ISA)
• Micro Channel architecture (MCA)
• VESA Local Bus (VLB)
• CardBus/PC card/PCMCIA (untuk komputer notebook)
• ExpressCard (untuk komputer notebook)
• Audio/modem riser (AMR)
• Communications and networking riser (CNR)
• CompactFlash (untuk komputer genggam dan kamera dan camcorder kecepatan tinggi)
• SBus (Komputer Sun berbasis SPARC 1990-an)
• Zorro (Amiga Commodore )
• NuBus (Macintosh Apple )