اللوحة الأم هي العمود الفقري للكمبيوتر، حيث تربط كل شيء معًا. على الرغم من احتوائه على العديد من المكونات، إلا أنها قياسية ويمكن العثور عليها بشكل أساسي في جميع أجهزة الكمبيوتر. لا يتم تضمين المكونات الأكثر تحديدًا، خاصةً تلك ذات التكلفة العالية و / أو الناتج الحراري العالي، بشكل مباشر على اللوحة الأم. بدلاً من ذلك، يتم توفير مجموعة من المقابس لهذه المكونات.
يأتي هذا التصميم في الواقع مع العديد من المزايا. الميزة الرئيسية هي اختيار المستخدم النهائي. لنفترض أن اللوحة الأم تحتوي على ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ووحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) جميعها مخبوزة مباشرة على اللوحة الأم. في هذه الحالة، يجب أن يكون هناك العديد من اللوحات الأم من كل مصنع.
يعني وجود هذه المكونات منفصلة أنه يمكن للمستخدمين اختيار مزيج المكونات التي يريدونها أو يمكنهم تحمل تكاليفها وخلطها. كما يسمح بإجراء ترقيات مستقبلية، حيث يمكن تبديل الأجزاء بسهولة. تساعد اللوحات الأم العامة التي يمكنها إضافة مجموعة من الأجزاء أيضًا على تقليل تعقيد اللوحات الأم، مما يحافظ على انخفاض التكاليف وزيادة المخزون.
ومن المزايا الأخرى لتوفير الموصلات أنه يمكن استخدام اللوحات الأم التي تعلق أكثر في الهواء النظيف. يساعد ذلك في الحفاظ على برودة بعض المكونات مثل ذاكرة الوصول العشوائي ووحدات معالجة الرسومات. في حين أن المبردات يمكن أن تخرج مباشرة من اللوحة الأم، فلن يكون لها تدفق هواء واضح، مما يقلل من كفاءة التبريد ويصبح مشكلة أكثر فأكثر مع المكونات الحديثة مع زيادة استخدام الطاقة.
من الناحية الفنية، لا تعتبر بعض المقابس الموجودة على اللوحة الأم فتحات توسعة. هذه أغراض فردية بشكل عام، مثل مقبس وحدة المعالج ومآخذ ذاكرة الوصول العشوائي وفتحات M.2. على الرغم من ذلك، يشار عادةً إلى خانات الأغراض العامة باسم فتحات التوسيع.
فتحات التوسعة – الماضي
تاريخياً، كانت هناك مجموعة واسعة من فتحات التمدد المادي وحافلات النقل التي يستخدمونها للتواصل. ومع ذلك، في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، فاز موصل وناقل واحد، PCIe، ويستخدمان بشكل أساسي فقط.
كان AGP أو Accelerated Graphics Port عبارة عن فتحة توسعة لبطاقات الرسومات في أواخر التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين. لقد عرضت اتصالاً مباشرًا بذاكرة الوصول العشوائي للنظام، والتي سمحت بتخزين القوام هناك بدلاً من ذاكرة الوصول العشوائي (VRAM). إنه الآن غير صالح للاستخدام ولا يوجد على اللوحات الأم الحديثة. كان موصل VESA منفذ توسعة آخر لبطاقات الفيديو. ومع ذلك، تم ربط هذا الجهاز بشدة في وحدة المعالج Intel 486 وتم استبداله عندما تم إصدار معالجات Pentium.
كانت AMR فتحة توسعة لبطاقات الصوت و / أو المودم. تم تصميم Audio Modem Riser في عام 1998 لدعم إحدى الوظائف أو كلتيهما. ومع ذلك، لم يشهد الكثير من التبني. في عام 2000، تمت مراجعة معيار AMR في الاتصالات والشبكة الناهض، أو CNR. لقد وفرت اتصالاً صوتيًا ومودمًا و USB و LAN. كان Advanced Communications Riser، أو ACR، معيارًا منافسًا احتفظ بالتوافق مع الإصدارات السابقة مع AMR. لا تزال أي من هذه التقنيات قيد الاستخدام حيث تم الآن دمج جميع الوظائف في اللوحة الأم.
كان ISA أو Industry Standard Architecture هو فتحة التوسيع الأصلية لجهاز كمبيوتر IBM الشخصي في عام 1984. ومع ذلك، فإن الاسم في الواقع هو اختصار. في عام 1987 حاولت شركة IBM استبدالها بمعمارية القناة الصغيرة أو MCA. ورد مصنعو أجهزة الكمبيوتر الآخرون بمحاولة توحيد الهندسة المعمارية القياسية للصناعة الموسعة. ومع ذلك، لا اشتعلت. تم استبدال كلاهما في النهاية بـ PCI، على الرغم من أن ISA عاشت جنبًا إلى جنب مع PCI لفترة طويلة، وفي النهاية تم إسقاطها من جميع الأجهزة باستثناء الأجهزة القديمة.
فتحات التوسع – الحاضر
كان PCI أو Peripheral Component Interconnect عبارة عن فتحة توسعة تم تحديدها في عام 1992. لقد كان غرضًا عامًا وسرعته عالية نسبيًا في ذلك الوقت. كما أنه يدعم التوصيل والتشغيل، مما يعني أنه لا توجد إعدادات أو حتى مفاتيح يلزم تعديلها من قبل المستخدم حتى تعمل الأجهزة المتصلة. في سوق الخوادم، تم توحيد PCI-X، مع وضع X لـ “eXtended”، في عام 1998 لتقديم اتصال عالي السرعة. ومع ذلك، لم يلاحظ هذا استخدامًا كبيرًا في السوق الاستهلاكية.
تم استبدال PCI و PCI-X في عام 2002 بإصدار PCIe، المعروف أيضًا باسم PCI Express. قدمت PCIe إرسالًا مزدوجًا كاملًا عالي السرعة مع عدد قابل للتكوين من الممرات اعتمادًا على النطاق الترددي الإجمالي المطلوب. أصبحت PCIe بسرعة هي فتحة التوسعة المهيمنة. لقد دفع في النهاية جميع معايير فتحة التوسعة الأخرى خارج اللوحات الأم حيث تم دمج المكونات التي تخدمها إما في اللوحة الأم أو بدأت المنتجات في تقديم إصدارات PCIe.
اليوم، تستخدم جميع اللوحات الأم بشكل أساسي فتحات توسعة PCIe. ومع ذلك، فإن بعض الأجهزة التي تستهدف الأسواق التي تعتمد بشكل كبير على الأجهزة القديمة لا تزال تصدر اللوحات الأم مع دعم فتحات التوسعة القديمة.
شهدت PCIe العديد من المراجعات، مع بدء PCIe Gen 5 للتو في شق طريقه إلى السوق. لقد ضاعف كل جيل من PCIe عرض النطاق الترددي للجيل السابق مما يسمح لناقل PCIe بنقل الكثير من البيانات بسرعة كبيرة. وهذا يجعلها مثالية لتوصيل بطاقات الرسومات الحديثة، والتي تحتاج إلى قدر كبير من النطاق الترددي. يتم أيضًا استخدام ناقل PCIe، وفي بعض الحالات، فتحات توسعة PCIe لمحركات الأقراص ذات الحالة الثابتة عالية السرعة. ستحتوي اللوحة الأم القياسية الحديثة ATX على أربع فتحات PCIe 16x. ومع ذلك، قد يكون هناك أيضًا العديد من الأصغر. ليست كل فتحات PCIe المادية 16x متصلة بـ 166 فتحة PCIe منطقية.
الخلاصة
فتحات التوسعة هي موصلات على اللوحة الأم تسمح بإضافة اللوحة الأم المعروفة باسم بطاقة التوسيع. توفر بطاقات التوسيع هذه عادةً أجهزة لوظيفة معينة، على الرغم من أن بعضها يمكن أن يكون متعدد الوظائف. تسمح فتحة التوسيع نفسها عادةً بمجموعة من البطاقات والوظائف الخاصة بهذه البطاقات. في اللوحات الأم الحديثة، تكون فتحات التوسعة عبارة عن فتحات PCIe حصرية وتستخدم ناقل PCIe.
تم استبدال فتحات التوسعة والحافلات الأخرى وأصبحت الآن قديمة أو غير مدعومة تمامًا. الاستخدام الأساسي لفتحات التوسعة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة هو بطاقات الرسومات المنفصلة. ومع ذلك، قد تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر على بطاقات الشبكة أو بطاقات RAID أو محركات أقراص الحالة الصلبة PCIe أو بطاقات الالتقاط أو بطاقات الصوت أو أجهزة أخرى أكثر تحديدًا وأقل شيوعًا.
