Основы операционной системы UNIX
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
1. Хабовая архитектура системных плат
С введением высокоскоростных режимов UltraDMA (АТА/66, АТА/100, а затем и АТА/133) связь двухканального контроллера IDE с памятью через шину PCI стала уже слишком сильно нагружать эту шину. Кроме того, появились высокоскоростные интерфейсы Gigabit Ethernet, FireWire (100/200/400/800 Мбит/с) и USB 2.0 (480 Мбит/с). Ответом на эти изменения в расстановке сил стал переход на хабовую архитектуру чипсета [1]. В данном контексте хабы - это специализированные микросхемы, обеспечивающие передачу данных между своими внешними интерфейсами. Этими интерфейсами являются "прикладные" интерфейсы подключения процессоров, модулей памяти, шин расширения и периферийные интерфейсы (АТА, SATA, USB, FireWire, Ethernet). Поскольку к одной микросхеме все эти интерфейсы не подключить (слишком сложна структура и много требуется выводов), чипсет строится, как правило, из пары основных хабов (северного и южного), связанных между собой высокопроизводительным каналом.
Рисунок 1.1 - Хабовая архитектура на примере чипсета Intel с ICH-6
Северный хаб чипсета выполняет те же функции, что и северный мост шинно-мостовой архитектуры: он связывает шины процессора, памяти и порта AGP. Однако на южной стороне этого хаба находится уже не шина PCI, а высокопроизводительный интерфейс связи с южным хабом (рис.1.1). Пропускная способность этого интерфейса составляет 266 Мбайт/с и выше, в зависимости от чипсета. Если чипсет имеет интегрированную графику, то в северный хаб входит и графический контроллер со всеми своими интерфейсами (аналоговыми и цифровыми интерфейсами дисплея, шиной локальной памяти). Чипсеты с интегрированным графическим контроллером могут иметь внешний порт AGP, который становится доступным при отключении встроенного графического контроллера. Есть чипсеты, у которых порт AGP является чисто внутренним средством соединения встроенного контроллера, и внешний графический контроллер к ним может подключаться только по шине PCI.
С появлением PCI-E архитектура не слишком изменилась: северный хаб (мост) вместо порта AGP теперь предлагает высокопроизводительный (8х или 16х) порт, а то и пару портов PCI-E для подключения графического адаптера. Маломощные (1х) порты PCI-E могут предоставляться как северным, так и южным хабами (это решает разработчик чипсета). В последнем случае корневой комплекс PCI-E "расползается" по двум микросхемам чипсета, связанным между собой "фирменным" интерфейсом. Использования PCI-E как единой коммуникационной базы внутри чипсета пока не наблюдается.
Северные хабы
Северный хаб [1] (как и мост) определяет основные возможности системной платы:
) Поддерживаемые процессоры - типы, частоты системной шины, возможности мультипроцессорных или избыточных конфигураций. Типы процессоров определяются протоколами системной шины, которых в настоящее время несколько:
а) шина Pentium процессоров для сокета 7, Super7 (и сокета 5); частоты 50-100 МГц;
б) шина Р6 процессоров для сокета 8, слотов 1 и 2, сокета-370; частоты 66-133 МГц;
в) шина Pentium 4 для сокетов с 423, 478/479, 603/604 и 775 контактами; частота синхронизации 100-266 МГц при 4-кратной "накачке" обеспечивает частоту передачи данных 400-1066 МГц;
г) шина EV-6 процессоров Athlon, Duron, Semptron для слота А и сокета А (462 контакта); частоты передачи данных 200-400 МГц (тактовая частота в два раза ниже);
д) интерфейс HyperTransport процессоров со встроенным контроллером памяти (Athlon 64, Opteron, мобильные Turion 64 и Semptron) для сокетов с 754 и 939/940 выводами.
) Типы памяти и частота работы шины памяти:
а) DRAM (FPM, EDO, BEDO) с временем доступа 50-80 не;
б) SDRAM (РС66, РС100, РС133) с частотами 66-133 МГц;
в) DDR SDRAM (РС1600, РС2100, РС2700, РС3200) с частотами 100-200 МГц (частота передачи в два раза выше);
г) DDR2 SDRAM (РС2-3200, РС2-4300, РС2-5300, РС2-5300, РС2-6400) с частотами 200-400 МГц (частота передачи в два раза выше);
д) RDRAM (РС600, РС700, РС800, РС1066) с частотами 300, 356, 400 и 533 МГц.
) Максимальный объем памяти. На него влияет ряд факторов:
а) число слотов под модули памяти и поддерживаемые объемы модулей (допустимое число устанавливаемых модулей при работе на самой высокой частоте шины памяти может оказаться меньше, чем число слотов);
б) максимальное количество "рядов" микросхем памяти (может ограничивать возможное число устанавливаемых двусторонних модулей).
) Число каналов памяти - пока чаще один, но для повышения пропускной способности применяются два канала. Поначалу двухканальность использовалась только для RDRAM (здесь меньше интерфейсных сигналов в канале), теперь есть двухканальные контроллеры DDR SDRAM и DDR2 SDRAM. В оба канала должны быть установлены попарно однотипные модули (как раньше пары SIMM-72 для Pentium).
) Возможность и эффективность применения разнородной памяти (например, DRAM вместе с SDRAM в старых платах, SDRAM и DDR SDRAM в более новых) и модулей с разным быстродействием (разная латентность при оди-
) Для старых плат с DRAM - возможность чередования банков (у современных типов памяти чередование банков внутреннее).
) Поддержка контроля достоверности памяти и исправления ошибок (ЕСС).
) Средства подключения графического акселератора (высокопроизводительное подключение), для которого уже имеется несколько вариантов:
а) порт AGP и его характеристики (режим 2х/4х/8х, внеполосная адресация SBA, быстрая запись Fast Writes); для чипсетов с интегрированной графикой интересна доступность порта при отключении внутреннего графического адаптера;
б) слоты PCI-E 8х или 16х для подключения графического адаптера (1 или 2 порта); слоты PCI-E 1х может обеспечивать как северный, так и южный хаб;
в) графический