Эта статья нуждается в переработке. |
Super I/O (англ. Super Input/output; дословно: супер <контроллер> ввода-вывода) — название класса сопроцессоров, которые начали использоваться после 1980-х годов на материнских платах IBM PC-совместимых компьютеров путём сочетания функций многих контроллеров, сперва одной платой, устанавливаемой в слот расширения, а затем и одной микросхемой, тем самым достигая уменьшения числа микросхем контроллеров, и таким образом привели к снижению сложности и стоимости компьютера в целом. Super I/O объединяет интерфейсы различных низкоскоростных устройств.
Фактически, на рынке материнских плат массового сегмента предоставлена продукция всего четырёх фирм: ITE Tech, Nuvoton, Microchip Technology и Fintek. Производители брендовой продукции (IBM, HP, Dell, FSC) как правило используют проприетарные разработки схемотехники материнских плат и не публикуют спецификаций применяемых контроллеров.
Как правило, включает в себя следующие функции:
- контроллер дисковода гибких дисков (floppy);
- контроллер параллельного порта (LPT-порт);
- контроллер последовательных (COM) портов, портов клавиатуры и мыши PS/2.
Super I/O также может включать в себя и другие интерфейсы, такие как игровой (MIDI или джойстик) или инфракрасный порты.
Изначально Super I/O связывались через шину ISA. Одновременно с развитием IBM PC-совместимых компьютеров происходило смещение Super I/O, сперва на шины VLB, затем стала использоваться шина PCI. Современные Super I/O используют шину LPC (интерфейс которой предоставляет южный мост материнской платы) и часто реализованы в составе чипсета.
Super I/O и схемы аппаратного мониторинга
правитьНаименование | Количество измеряемых напряжений |
Количество датчиков температуры |
Количество входов контроля вентиляторов |
Количество выходов контроля вентиляторов |
---|---|---|---|---|
IT8705F | 8/1 | 3 | 3 | 3 |
IT8712F | 8/1 | 3 | 3 | 3 |
W83627HF | 7/2 | 3 | 3 | 2 |
W83637HF | 5/2 | 3 | 3 | 3 |
W83697HF | 6/2 | 2 | 2 | 2 |
VT82C686x | 5/1 | 2/1 | 2 | Нет |
LPC47M15x | 8 | 2 | 2 | 2 |
LPC47M192 | 8 | 2 | 2 | 2 |
Схемотехника материнской платы предполагает наличие цепей измерения, которые производятся с помощью аналогово-цифровых преобразователей, преобразующих измеряемый параметр в цифровые значения, после чего они могут быть переданы в другое вычислительное устройство на плате для дальнейшей обработки. Измерения, производимые на материнской плате, в основном касаются трёх групп параметров: обороты вентиляторов, температура и напряжения.
Скорость вращения вентиляторов, применяемых для охлаждения блоков и отдельных частей материнской платы, обычно контролируется при помощи тахометров, встроенных в вентилятор — обычно для этого используется датчик Холла. Такой вентилятор отличается дополнительными (кроме двух питания) проводами, одним (устанавливаемый в корпус, блок питания, на охлаждение радиаторов микросхем чипсепа материнской платы/видеокарты) или двумя (процессорный).
Для мониторинга температуры используется три типа датчиков: терморезисторы, транзисторы (например, 2N3904) и датчики интегрированные в процессор.
Логически аппаратный мониторинг выглядит как набор регистров, значение которых изменяется при изменении состояния на входах.
Super I/O производства Intel
правитьПримером современного Super I/O может служить микросхема Intel 631xESB/632xESB, обеспечивающая следующие функции[2]:
- Обеспечивает реализацию интерфейса ESI (англ. Enterprise South Bridge Interface, ESI) и порта PCI Express, обеспечивающим 8-кратный поток передачи к Memory Controller Hub (MCH)
- Обеспечивает совместимость с версией 1.0a спецификации шины PCI Express
- Обеспечивает совместимость с приложением к протоколу спецификации версии 2.0a шины PCI и приложению по электрической и механической спецификации шины PCI
- Обеспечивает совместимость с версией 2.3 спецификации шины PCI в части поддержки работы на частоте 33 МГц (поддержка до семи пар Req/Gnt)
- Обеспечивает логическую поддержку режимов потребления питания ACPI
- Обеспечивает реализацию контроллера Enhanced DMA, контроллера прерываний и функции часов реального времени
- Содержит интегрированный контроллер SATA с независимыми DMA-операциями на шести портах и поддержку AHCI
- Содержит интегрированный контроллер IDE, обеспечивающий работу режимов Ultra ATA100/66/33
- Содержит интегрированный контроллер интерфейса USB с поддержкой восьми портов; содержит четыре интегрированных контроллера UHCI; одержит один интегрированный высокоскоростной EHCI-контроллер, обеспечивающий работу в режиме USB 2.0
- Содержит сдвоенный гигабитный MAC обеспечивающий работу в соответствии со спецификациями IEEE 802.3 с поддержкой интерфейса SerDes[3]/Kumeran для двух PHY-компонентов
- Обеспечивает работу PICMG-совместимого гигабитного Ethernet
- Содержит интегрированный контроллер платы с базовой прошивкой ПЗУ, обеспечивающий расширяемость через внешнюю флеш-память и ОЗУ
- Обеспечивает совместимость с версией 2.0 SMBus с дополнительной поддержкой I2C-устройств
- Содержит интегрированный аудиоинтерфейс (AC’97 и Intel High Definition Audio), а также спецификацию модема AC’97
- Имеет интерфейс LPC
- Обеспечивает поддержку интерфейса Firmware Hub (FWH)
- Обеспечивает дополнительные функции, например: управляет процессами во время перезагрузки и если во время первоначального старта центральным процессором не начинается выполнение инструкций, перезапускает компьютер; или переводит компьютер в режим останова в случае срабатывания защиты при открытии корпуса системного блока
Super I/O производства Integrated Technology Express Inc (ITE)
правитьИзвестны следующие ИМС <контроллеров Super I/O> производства Integrated Technology Express Inc:
В качестве примера типового контроллера рассмотрим IT8705F/AF
- IT8705 – высокоинтегрированный суперконтроллер ввода/вывода на основе интерфейса LPC. Контроллер обеспечивает функциональность на уровне наиболее часто используемых наследуемых функций обычного суперконтроллер ввода/вывода плюс инновации в контроле окружающей среды, такие как функция аппаратного мониторинга, регулирование скорости вращения вентилятора и фирменную разработку ITE — «SmartGuardian». Интерфейс LPC контроллера соответствует Спецификации интерфейса LPC 1.0 от 29 сентября 1997 года, публикуемой фирмой Intel[11]. IT8705F отвечает требованиям руководства «Microsoft PC98 & PC99 System Design Guide», сам контроллер является ACPI-совместимым устройством.
Функции расширенного аппаратного мониторинга предоставлены тремя входами (используется 8-битное АЦП) с возможностью подключения в качестве источника аналогового сигнала (измерение температуры) внешних термисторов, температурного диода или транзистора подключенного в качестве диода (например, 2N3904).
Обеспечиваемая контроллером фирменная инновация SmartGuardian (направленная на уменьшения общего шума работающей системы и снижения потребляемой электроэнергии) представляет собой интеллектуальное включение/отключение вентилятора и управление скоростью его вращения.
Также доступны средства ISO 7816-совместимого считывателя смарт-карт и согласно спецификации Personal Computer Smart Card (PC/SC) Working Group.
Контроллер также имеет девять интегрированных логических устройств, благодаря чему представляет собой контроллер окружающей среды (управляя тремя вентиляторами). Каждое из девяти логических устройств может быть индивидуально включено или отключено с помощью регистров конфигурации программного обеспечения. Контроллер использует энергоэффективную схему для снижения энергопотребления. После того, как логическое устройство отключено, его цепи входов блокируются, выходы переключаются в третье состояние (высокоимпедансное состояние, Z-состояние) и отключаются от тактового генератора. - Контроллер окружающей среды контролирует температуру, восемь напряжений питания (включая напряжение батареи VBAT для питания CMOS-памяти содержащего данные конфигурирования BIOS и RTC) и скорость вращения вентилятора.
Один контроллер скорости вращения вентилятора отвечает за управление скоростью вращения трёх вентиляторов используя три выходных контакта управляемых 128-шаговыми импульсами (используется широтно-импульсная модуляция) и контролирует входы от тахометров трех вентиляторов.
Также контролер включает в себя:- один высокопроизводительный КНГМД 2,88 МБ дискет (с сепаратором цифровых данных) поддерживающим два 360 к / 720 к / 1,2 МБ / 1,44 МБ / 2,88 МБ дисковода;
- один многорежимный высокопроизводительный параллельный порт IEEE 1284, который работает как двунаправленный стандартный параллельный порт (SPP), улучшенный параллельный порт (Enhanced Parallel Port, EPP) версий 1.7 и 1.9, или порт с расширенными возможностями (ECP);
- два, совместимых со стандартными 16C550, расширенных УАПП — для осуществления асинхронной связи; также осуществляется поддержка SIR и одного ИК-пульта дистанционного управления (пульт от телевизора);
- один MIDI порт работающий в режим совместимом с MPU-401 UART; один игровой порт со встроенным счетверённым таймером 558 и буферными микросхемами для поддержки прямого подключения двух джойстиков; шесть портов (44 выводов GPIO);
- осуществляется организация интерфейса с флэш-ПЗУ объёмом до восьми МБ (сигналами шины адреса FA [0:19], шины данных FD [0:7]); существует поддержка трёх управляющих сигналов — FCS#, FWE# и FRD#;
- осуществляется управление свечением и „миганием“ светодиода, индицирующим режим энергосбережения компьютера (англ. Power LED Blinking Control);
- управляет звуковой сигнализацией при сбое или отказе компьютера;
- кроме того, для мониторинга состояния системы и реакция на обнаруженные состояния соответственно предусмотрена технология SmartGuardian; вариант IT8705AF дополнительно позволяет контролировать вскрытие корпуса (аппаратная система обнаружения вторжений).
Контроллер требует одного входа тактового генератора с частотой 48/24 МГц и работает от одного источника питания +5 В. Выпускается в пластиковом 128-выводном корпусе типа PQFP.
-
Микросхемы Super I/O контроллер ITE IT8705F и BIOS на материнской плате ECS L7VMM2 REV1.1
Назначение выводов и сигналы контроллера
правитьPin | Signal | Pin | Signal | Pin | Signal | Pin | Signal |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | DTR2#/JP4 | 33 | FA17/GP51 | 65 | HDSEL# | 97 | VIN1 |
2 | RTS2#/JP6 | 34 | FRD#/GP52 | 66 | WGATE# | 98 | VIN0 |
3 | DSR2# | 35 | VCC | 67 | GNDD | 99 | VCC |
4 | VCC | 36 | LDRQ# | 68 | RDATA# | 100 | SLCT |
5 | SOUT2 | 37 | SERIRQ | 69 | TRK0# | 101 | PE |
6 | SIN2 | 38 | LAD0 | 70 | INDEX# | 102 | BUSY |
7 | FD0/GP10 | 39 | LAD1 | 71 | WPT# | 103 | ACK# |
8 | FD1/GP11 | 40 | LAD2 | 72 | DSKCHG# | 104 | SLIN# |
9 | FD2/GP12 | 41 | LAD3 | 73 | FAN_TAC1/GP55 | 105 | INIT# |
10 | FD3/GP13 | 42 | PCICLK | 74 | FAN_TAC2/GP56 | 106 | ERR# |
11 | FD4/IRQIN0/GP14 | 43 | GNDD | 75 | FAN_TAC3/FA18/GP57 | 107 | AFD# |
12 | FD5/IRQIN1/GP15 | 44 | CLKIN | 76 | VBAT | 108 | STB# |
13 | FD6/IRQIN2/GP16 | 45 | LRESET# | 77 | VCCH | 109 | PD0 |
14 | FD7/IRQIN3/GP17 | 46 | LFRAME# | 78 | FAN_CTL1/GP60 | 110 | PD1 |
15 | GNDD | 47 | FCS#/SCIO/GP53 | 79 | FAN_CTL2/GP61 | 111 | PD2 |
16 | FA0/VID_I0/GP20 | 48 | FWE#/GP54 | 80 | FAN_CTL3/GP62/SCPFET# | 112 | PD3 |
17 | FA1/VID_I1/GP21 | 49 | JSACX/GP40/FAN_TAC1S | 81 | PME#/GP63/SCPRES# | 113 | PD4 |
18 | FA2/VID_I2/GP22 | 50 | JSACY/GP41/FAN_TAC2S | 82 | IRTX/MIDI_OUT/GP64 | 114 | PD5 |
19 | FA3/VID_I3/GP23 | 51 | JSAB1/GP42/FAN_TAC3S | 83 | IRRX/MIDI_IN/GP65 | 115 | PD6 |
20 | FA4/VID_I4/GP24 | 52 | JSAB2/GP43/FAN_CTL3S | 84 | CIRTX/GP66 | 116 | PD7 |
21 | FA5/VID_O0/GP25 | 53 | JSBCX/GP44 | 85 | CIRRX/GP67 | 117 | GNDD |
22 | FA6/VID_O1/GP26 | 54 | JSBCY/GP45 | 86 | GNDA | 118 | DCD1# |
23 | FA7/VID_O2/GP27 | 55 | JSBB1/GP46/FAN_CTL1S | 87 | TMPIN3/COPEN# | 119 | RI1# |
24 | FA8/VID_O3/GP30 | 56 | JSBB2/GP47/FAN_CTL2S | 88 | TMPIN2 | 120 | CTS1# |
25 | FA9/VID_O4/GP31 | 57 | DENSEL# | 89 | TMPIN1 | 121 | DTR1#/JP1 |
26 | FA10/VID_O5/GP32 | 58 | MTRA# | 90 | VREF | 122 | RTS1#/JP2 |
27 | FA11/VID_I5/GP33 | 59 | MTRB#/SCRST | 91 | VIN7/TMPIN3 | 123 | DSR1# |
28 | FA12/GP34 | 60 | DRVA# | 92 | VIN6 | 124 | SOUT1/JP3 |
29 | FA13/GP35 | 61 | DRVB#/SCCLK/FA19 | 93 | VIN5 | 125 | SIN1 |
30 | FA14/GP36 | 62 | WDATA# | 94 | VIN4 | 126 | DCD2# |
31 | FA15/GP37 | 63 | DIR# | 95 | VIN3 | 127 | RI2# |
32 | FA16/GP50 | 64 | STEP# | 96 | VIN2 | 128 | CTS2# |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы[# 1] |
Питание | Описание |
---|---|---|---|---|
4, 35, 99 | VCC | PWR | +5V питания (англ. Power Supply) | |
76 | VBAT | PWR | +3.3 В батареи | |
77 | VCCH | PWR | +5 V VCC вспомогательное питание англ. Help Supply). | |
15, 43, 67, 117 | GNDD | GND | Земля цифровых сигналов | |
86 | GNDA | GND | Земля аналоговых сигналов | |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
44 | CLKIN | DI | VCC | Вход тактовой частоты, 24 или 48 МГц |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
№ вывода | Наименование сигнала |
Атрибут группы |
Питание | Описание |
|
№ вывода | Наименование сигнала |
Рекомендуемое назначение |
---|---|---|
98 | VIN0 | 2 вольта для сигнала ЦП VCORE1. |
97 | VIN1 | 2 вольта для сигнала ЦП VCORE2. |
96 | VIN2 | 3,3 вольта для компьютера. |
95 | VIN3 | 5 вольт для компьютера. |
94 | VIN4 | +12 вольт для компьютера. |
93 | VIN5 | -12 вольт для компьютера. |
92 | VIN6 | -5 вольт для компьютера. |
91 | VIN7 | 5 вольт для питания в дежурном (Suspend) режиме. |
Программирование контроллера
правитьКонфигурационные регистры
правитьЛогическое устройство | Адрес | Примечание |
---|---|---|
LDN=0 КНГМД |
Базовый адрес + (2 - 5) и + 7 | |
LDN=1 Первый последовательный коммуникационный порт |
Базовый адрес + (0 -7) | |
LDN=2 Второй последовательный коммуникационный порт |
Базовый адрес1 + (0 -7) | |
LDN=3 Параллельный порт |
Base1 + (0 -3) Базовый адрес1 + (0 -7) Базовый адрес1 + (0 -3) и Базовый адрес2 + (0 -3) Базовый адрес1 + (0 -7) и Базовый адрес2 + (0 -3) Базовый адрес3 |
SPP SPP+EPP SPP+ECP SPP+EPP+ECP POST Data Port |
LDN=4 Контроллер окружающей среды |
Базовый адрес1 + (0 -7) Базовый адрес2 + (0 -3) |
Контроллер окружающей среды Сигнал события управления энергопотреблением(англ. Power Management Event, PME#) |
LDN=5 Ввод/вывод общего назначения |
||
LDN=6 Игровой порт |
Базовый адрес + (0 -1) | |
LDN=7 ИК порт |
Базовый адрес + (0 -7) | |
LDN=8 MIDI порт |
Базовый адрес + (0 -1) |
- Глобальный конфигурационный регистр
Контроллер окружающей среды
правитьКонтроллер окружающей среды (англ. Environment Controller, EC), встроенный в IT8705F, включает в себя восемь входов для контроля напряжения питания, три входа для датчиков температуры, три входа для тахометров вентиляторов и три набора улучшенных контроллеров вентиляторов.[12]
IT8705F содержит 8-битный АЦП, ответственный за контроль напряжения и температуры. АЦП преобразует аналоговые сигнала на входе, начиная от 0 В и до 4,096 В, в 8-битные цифровые байты. Благодаря наличию дополнительных внешних компонентов аналоговые входы могут контролировать разные диапазоны, в дополнение к фиксированному входному диапазону от 0 В до 4,096 В. Входы датчиков температуры могут быть преобразованы в 8-разрядные цифровые байты и контролировать температуру с термисторов или термодиода. Встроенная ПЗУ обеспечивает регулировку нелинейных характеристики термисторов.
Входы тахометра вентилятора являются цифровыми входами с диапазоном от 0 до 5 В и используются при измерениях периодов импульсов с тахометра вентилятора. FAN_TAC1 и FAN_TAC2 оснащены программируемыми делителем и могут быть использованы для измерения различных диапазонов скорости вращения вентилятора. FAN_TAC3 снабжен фиксированным делителем и может быть использован только в диапазоне по умолчанию.
Контроллер окружающей среды в IT8705F предоставляет программистам несколько внутренних регистров и генератор прерываний для контроля окружающей среды и управления вентиляторами.
Доступ программиста к контроллеру окружающей среды осуществляется по адресам двух регистров:
- Регистр адреса, адрес: Базовый адрес+05h
- Регистр данных, адрес: Базовый адрес+06h
Базовый адрес определяется конфигурационным регистром логического устройства контроллера окружающей среды — LDN = 04h, индекс регистров = 60h, 61h.
Super I/O производства Winbond Electronic Corp.
правитьЭтот раздел статьи ещё не написан. |
Этот раздел статьи ещё не написан. |
См. также
правитьПримечания
править- ↑ Системы контроля здоровья PC (Hardware monitor / PC Health) . Дата обращения: 8 декабря 2013. Архивировано 14 декабря 2013 года.
- ↑ Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub. Datasheet . Дата обращения: 17 февраля 2010. Архивировано 12 декабря 2013 года.
- ↑ Serializer/Deserializer (SerDes) Solutions Архивировано 23 февраля 2010 года.
- ↑ Simple Low Pin Count Input / Output (Simple LPC I/O). Preliminary Specification V0.1. Copyright © 2001 ITE, Inc.
- ↑ Super - Low Pin Count Input / Output (LPC I/O). Preliminary Specification V0.5. Copyright © 2004 ITE, Inc.
- ↑ Simple Low Pin Count Input / Output (Simple LPC I/O). Preliminary Specification V0.4. Copyright © 2003 ITE, Inc.
- ↑ Special General Purpose I/O. Preliminary Specification V0.1. Copyright © 2000 ITE, Inc.
- ↑ Application Circuit V0.2. SCHEMATIC REVISION IT-8711-CG-S01 VER 0.2. June 21, 2001
- ↑ Environment Control – Low Pin Count Input / Output (EC - LPC I/O). Preliminary Specification V0.81. Copyright © 2004 ITE, Inc.
- ↑ APPLICATION CIRCUIT V0.3 SCHEMATIC REVISION IT-8871-CG-4J-S01. VER0.3 Oct 24, 2000
- ↑ Intel Low Pin Count (LPC) Interface Specification Revision 1.1 August 2002 Архивная копия от 22 февраля 2016 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ Е. Бурькова, А. Боровский. Микропроцессорный комплекс SDK-1.1 Архитектура и программирование. — Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. — 107 с.
Литература
править- По ИМС ITE
- IT8705F/IT8705AF Simple Low Pin Count Input/Output (Simple LPC I/O) Preliminary Specification V0.4.
- IT8705F Preliminary Environment Controller (EC) Programming Guide V0.3.
- Errata V0.1 for IT8705F/IT8705AF V0.4. Document Number: ITPM-ER01-IT8705.
- IT8705F Application Circuit. Document Number: IT-8705-CG-S01 V2.0.
- IT8712F Environment Control – Low Pin Count Input/Output (EC-LPC I/O) Preliminary Specification V0.9.1.
- IT8712F Preliminary Environment Controller (EC) Programming Guide V0.2.
- IT8718F Environment Control – Low Pin Count Input/Output (EC-LPC I/O) Preliminary Specification V0.3.
- Термальная угроза: мифы и реальность №1
- Укрощение кулеров
- По ИМС Windond
- W83627HF/F, W83627HG/G Winbond LPC I/O. Revision: A1.
- Winbond LPC I/O W83627THF. Revision 1.0.
- Winbond LPC I/O W83697HF, W83697HG. Revision: A1.
- W83781D Winbond H/W Monitoring IC.
- По ИМС SMSC
- LPC47M10x Preliminary. 100 Pin Enhanced Super I/O Controller with LPC Interface for Consumer Applications.
- SMSC LPC47M10x Reference Design ASSY 6097 Rev. A1. Document Number: 6097.
- Другие материалы
- VIA VT82C686A South Bridge Datasheet. Revision 1.54
- VIA VT82C686B South Bridge Datasheet. Revision 1.71
- Advanced Configuration and Power Interface Specification. Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd., Toshiba Corporation. Revision 3.0.
- Intel “LPC Interface Specification Rev. 1.0” (Sept. 29, 1997)