Cosa sono gli slot di espansione della scheda madre?

La scheda madre è la spina dorsale di un computer, collegando tutto insieme. Sebbene contenga molti componenti, sono standard e si trovano essenzialmente in tutti i computer. Componenti più specifici, in particolare quelli con un costo elevato e/o un'elevata resa termica, in genere non sono inclusi direttamente sulla scheda madre. Per questi componenti viene invece fornito un set di prese.

Questo design ha in realtà diversi vantaggi. Il vantaggio principale è la scelta dell'utente finale. Supponiamo che la scheda madre avesse la RAM, la CPU e la GPU tutte integrate direttamente sulla scheda madre. In tal caso, dovrebbero esserci molte schede madri di ciascun produttore.

Avere questi componenti separati significa che gli utenti possono scegliere e combinare la combinazione di componenti che desiderano o che possono permettersi. Consente inoltre aggiornamenti futuri, poiché le parti possono essere facilmente sostituite. Le schede madri generiche che possono aggiungere una gamma di parti aiutano anche a ridurre la complessità delle schede madri, il che mantiene bassi i costi e le scorte di inventario elevate.

Un altro vantaggio di fornire connettori è che possono essere utilizzate schede figlie che si attaccano ulteriormente all'aria pulita. Questo aiuta a mantenere freschi alcuni componenti come RAM e GPU. Mentre i dispositivi di raffreddamento potrebbero sporgere direttamente dalla scheda madre, non avrebbero un flusso d'aria così chiaro, riducendo l'efficienza di raffreddamento e diventando sempre più un problema con i componenti moderni con l'aumentare del consumo energetico.

Tecnicamente, alcuni dei socket sulla scheda madre non sono considerati slot di espansione. Questi sono generalmente scopi singoli, come il socket della CPU, i socket della RAM e gli slot M.2. Gli slot per uso generico, tuttavia, sono generalmente indicati come slot di espansione.

Slot di espansione: il passato

Storicamente, c'è stata un'ampia gamma di slot di espansione fisica e bus di trasmissione che utilizzano per comunicare. Nei computer moderni, tuttavia, un singolo connettore e bus, PCIe, ha prevalso e viene utilizzato essenzialmente esclusivamente.

AGP o Accelerated Graphics Port era uno slot di espansione per schede grafiche tra la fine degli anni '90 e l'inizio degli anni '00. Offriva una connessione diretta alla RAM di sistema, che consentiva di archiviare le trame lì anziché nella VRAM. Ora è defunto e non è presente sulle moderne schede madri. Il connettore VESA era un'altra porta di espansione per le schede video. Tuttavia, questo era fortemente legato alla CPU Intel 486 e sostituito quando furono rilasciati i processori Pentium.

AMR era uno slot di espansione per schede audio e/o modem. L'Audio Modem Riser è stato progettato nel 1998 per supportare una o entrambe le funzioni. Tuttavia, non ha mai visto molta adozione. Nel 2000 lo standard AMR è stato rivisto in Communications and Network Riser, o CNR. Offre connettività audio, modem, USB e LAN. L'Advanced Communications Riser, o ACR, era uno standard concorrente che manteneva la retrocompatibilità con AMR. Nessuna di queste tecnologie rimane in uso poiché tutte le funzionalità sono state ora integrate nella scheda madre.

ISA o Industry Standard Architecture era lo slot di espansione originale per il PC IBM nel 1984. Tuttavia, il nome è in realtà un retronimo. Nel 1987 IBM ha tentato di sostituirlo con l'architettura proprietaria Micro Channel o MCA. Altri produttori di computer hanno risposto cercando di standardizzare l'Extended Industry Standard Architecture. Tuttavia, nessuno dei due ha preso piede. Entrambi sono stati infine sostituiti da PCI, sebbene ISA abbia vissuto a lungo accanto a PCI, alla fine è stato abbandonato da tutti tranne i dispositivi legacy.

Slot di espansione: il presente

PCI o Peripheral Component Interconnect era uno slot di espansione definito nel 1992. Era uno scopo generale e una velocità relativamente elevata per l'epoca. Supportava anche il plug and play, il che significa che non è necessario regolare le impostazioni o gli interruttori da parte dell'utente affinché i dispositivi collegati funzionino. Nel mercato dei server, PCI-X, con la X che sta per "eXtended", è stato standardizzato nel 1998 per offrire connettività a velocità più elevate. Tuttavia, questo non ha visto molto uso nel mercato consumer.

PCI e PCI-X sono stati sostituiti nel 2002 con il rilascio di PCIe, noto anche come PCI Express. PCIe offriva una trasmissione duplex completa ad alta velocità con un numero configurabile di corsie a seconda della larghezza di banda complessiva desiderata. PCIe è diventato rapidamente lo slot di espansione dominante. Alla fine ha eliminato tutti gli altri standard di slot di espansione dalle schede madri poiché i componenti che servivano erano integrati sulla scheda madre o i prodotti hanno iniziato a offrire versioni PCIe.

Oggi essenzialmente tutte le schede madri utilizzano esclusivamente slot di espansione PCIe. Tuttavia, alcuni dispositivi destinati a mercati con una forte dipendenza dall'hardware legacy rilasciano ancora schede madri con supporto per slot di espansione obsoleti.

PCIe ha visto diverse revisioni, con PCIe Gen 5 che ha appena iniziato a farsi strada sul mercato. Ogni generazione PCIe ha raddoppiato la larghezza di banda della generazione precedente consentendo al bus PCIe di trasferire molti dati molto rapidamente. Questo lo rende ideale per il collegamento di moderne schede grafiche, che richiedono molta larghezza di banda. Il bus PCIe e, in alcuni casi, gli slot di espansione PCIe vengono utilizzati anche per SSD ad alta velocità. Una moderna scheda madre ATX standard avrà quattro slot PCIe 16x. Tuttavia, potrebbero essercene anche di più piccoli. non tutti gli slot PCIe 16x fisici sono collegati a 166 corsie PCIe logiche.

Conclusione

Gli slot di espansione sono connettori sulla scheda madre che consentono l'aggiunta di una scheda figlia nota come scheda di espansione. Queste schede di espansione in genere forniscono hardware per una funzione specifica, sebbene alcune possano essere multifunzione. Lo stesso slot di espansione di solito consente una gamma di carte e funzioni di quelle carte. Nelle schede madri moderne, gli slot di espansione sono esclusivamente slot PCIe e utilizzano il bus PCIe.

Altri slot di espansione e bus sono stati sostituiti e ora sono legacy o completamente non supportati. L'uso principale degli slot di espansione nei computer moderni è per le schede grafiche discrete. Tuttavia, alcuni computer possono disporre di schede di rete, schede RAID, SSD PCIe, schede di acquisizione, schede audio o altro hardware più specifico e meno comune.