Практикум: Порты USB/FireWire, накопители IDE/SCSI/SATA/SAS, чипсеты и электропитание ATX

Интерактивный рабочий лист студента по дисциплине «Архитектура аппаратных средств» (СИЭУиП, занятие 16). Сравнительный анализ периферийных интерфейсов (USB 2.0 / USB 3.2 / USB4 vs IEEE-1394 FireWire) и накопителей (PATA IDE vs SATA III vs SCSI/SAS); исследование эволюции системной логики (северный/южный мост → PCH); чек-лист электропитания ATX и управляющих сигналов PS_ON# / Power_Good; инженерный протокол выбора подсистемы I/O и питания под 4 варианта платформ.

ФИО обучающегося:

Учебная группа:

Дата выполнения:

Вариант платформы:

Задание 1. Сравнительный анализ периферийных интерфейсов и дисковых подсистем

Сопоставьте технические характеристики универсальных шин ввода-вывода (USB vs FireWire) и интерфейсов подключения накопителей данных. Опишите физические компромиссы кабельных линий.

1.1. Периферийные интерфейсы: USB 2.0 / USB 3.2 / USB4 vs IEEE-1394 FireWire

Параметр	USB 2.0 High-Speed	USB 3.2 Gen 2	USB4 Gen 3x2	IEEE-1394b FireWire 800
Топология шины
Физическая среда / диф. пары
Предельная скорость
Управление шиной (Host vs P2P)
Электропитание (Вольт / Ватт)

1.2. Дисковые интерфейсы: PATA IDE vs SATA III vs SCSI / SAS

Параметр	PATA IDE (UDMA 6)	SATA III (Revision 3.0)	Ultra-320 SCSI	SAS-3 (12 Gbps)
Тип передачи (паспорт)
Кабель / число контактов
Макс. число дисков на канал
Предельная ПСП
Очереди команд и арбитраж

1.3. Физический анализ: почему в PATA IDE понадобился 80-жильный шлейф и зачем шине SCSI терминатор?

Задание 2. Эволюция системной логики: Северный/Южный мост → PCH

Проанализируйте архитектурный переход от классической двухмостовой архитектуры к однокристальному чипсету PCH с интеграцией контроллеров в кристалл процессора.

Функциональный блок	Двухмостовая схема (MCH + ICH)	Современная схема (CPU + PCH)	Архитектурный выигрыш
Контроллер памяти (IMC)
Линии PCIe для видеокарты
Шина связи CPU — Чипсет
Периферия (SATA, USB, LAN, Audio)

2.2. Аналитическое обоснование: в чем заключалось узкое место шины FSB и почему северный мост был ликвидирован?

Задание 3. Чек-лист электропитания ATX и управляющие сигналы БП

Заполните параметры электрических линий блока питания ATX, опишите логику взаимодействия сигналов PS_ON# и Power_Good, а также требования безопасности ATX 3.0.

Линия / Сигнал	Напряжение (В)	Допуск (%)	Основные потребители	Функция / Назначение
+12V (силовая)
+5V (логика/USB)
+3.3V (компоненты)
+5VSB (Standby)
PS_ON# (управление)
Power_Good (PWR_OK)

3.2. Анализ спецификации ATX 3.0: зачем введен разъем 12VHPWR / 12V-2x6 и как работают сигналы SENSE0/SENSE1?

Задание 4. Инженерный протокол выбора подсистемы I/O, накопителей и питания под целевую платформу

Учебный вариант: Выберите свой вариант в шапке рабочего листа (1, 2, 3 или 4). Составьте проект подсистемы интерфейсов и питания с аргументацией каждого узла.

4.1. Подсистема накопителей данных (интерфейсы, диски, контроллеры, резервирование):

4.2. Периферийные порты и внешние интерфейсы (USB, FireWire, RS-232, Thunderbolt):

4.3. Системная логика и шинные соединения (процессорные линии vs PCH, шина линка):

4.4. Подсистема электропитания (форм-фактор платы, мощность БП, стандарт ATX, линии +12V):

Критерии 4-балльного оценивания:
• Корректность (до 2 баллов): точные технические спецификации в таблицах интерфейсов, накопителей, чипсетов и электропитания ATX.
• Объяснение (1 балл): глубокое физико-техническое обоснование 80 жил шлейфа IDE, терминации SCSI, отказа от северного моста и сигналов Power_Good/PS_ON#.
• Проверка (1 балл): логичный и технически непротиворечивый выбор интерфейсов, накопителей, чипсета и БП под вариант задания без узких мест.

Изменения сохранены