Материал: 835

100

Intel Pentium

processor

Рис. 3.5

Типичный простой вариант использования PCI Express для стандартных по архитектуре настольных систем выглядит так:

•PCI Express х16 каналов — в северном мосту для графи-

ческого интерфейса PCI Express Graphics.

•Несколько PCI Express х1 каналов в южном мосту для универсальных PCI устройств.

•PCI Express х8 канал специализированного внутреннего интерфейса DMI.

3.3.3 Системные шины PC

Системная шина или шина процессора соединяет процес-

сор с компонентом набора микросхем North Bridge, Она работает на частотах 66, 75, 100 или 133 МГц — на частоте системной платы. Шина процессора используется для передачи между процессором и основной системной шиной или между процессором и

101

внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения (где кэш второго уровня внешний).

Тактовая частота, используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует внешней частоте процессора. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Так, например, Pentium 266 имеет внутреннюю частоту процессора 266 МГц, в то время как внешняя частота составляет всего 66,6 МГц. Процессор Pentium II 450 имеет внутреннюю частоту 450 МГц, в то время как внешняя частота составляет всего 100 МГц.

Системная шина EV6 для процессоров AMD Athlon, Athlon XP, Morgan и Duron. Рассчитана на один или два процессора Athlon или Athlon ХР и один процессор Morgan или Duron. Физическая тактовая частота шины 100 или 133 МГц, эффективная соответственно 200 или 266 МГц (двукратное ускорение), ширина 64 бит, пропускная способность 1,6 или 2,1 Гбайт/с.

Системная шина AGTL+ для процессоров Intel Pentium 4. Рассчитана на один процессор Intel Pentium 4. Физическая тактовая частота шины 100 МГц, эффективная — 400 МГц (четырехкратное ускорение за счет использования технологии Quad Pumping). Ширина шины 64 бит, пропускная способность 3.2 Гбайт/c.

На сегодня это самая производи тельная системная шина из используемых в ПК, но уже появился вариант этой шины, обеспечивающий физическую тактовую частоту 133 МГц (эффективная — 533 МГц) с пропускной способностью в 4.3 Гбайт/c.

Системная шина AGTL/AGTL+ для процессоров Intel Pentium III и Celeron. Рассчитана на один или два процессора Pentium III или один Celeron. Физическая тактовая частота шины (совпадает с эффективной) 66, 100 или 133 МГц, ширина 64 бит, максимальная пропускная способность соответственно 533, 800 или 1066 Мбайт/с.

3.3.4 Внутренние шины чипсета

Внутренний интерфейс соединяет главный концентратор и концентратор ввода-вывода (или северный и южный мосты набора микросхем).

102

Внутренний 32-бит РСI-интерфейс. Физическая частота шины 33 МГц, ширина 32 бит, пропускная способность 133 Мбайт/с. Исторически PCIшина была первым интерфейсом, примененным для соединения северного и южного мостов в НМС, построенных по мостовой архитектуре. В этом качестве она иногда используется и до сих пор, хотя на сегодня пропускной способности этого интерфейса уже недостаточно для обеспечения эффективного обмена данными с подсистемой вводавывода.

Следует отметить также, что существует 64-бит версия PCIинтерфейса с вдвое большей пропускной способностью (266 Мбайт/с), однако изготовители предпочли не использовать его для соединения северного и южного мостов, а разработать НМС с концентраторной архитектурой, применив оригинальный внутренний интерфейс.

Внутренняя шина MuTIOL от SiS. Используется для соединения северного и южного мостов в НМС (компания SiS так же называет их главный концентратор и концентратор ввода-

вывода), эти концентраторы могут быть реализованы в виде внутреннего (в составе одной микросхемы) или внешнего испол-

нения. Шина MuTIOL (MultiThreaded I/O Link) имеет два неза-

висимых контроллера интерфейса MuTIOL, она выделяет для каждого контроллера ввода-вывода свой собственный независимый канал с постоянной пропускной способностью для обмена данными с северным мостом и обеспечивает параллельную передачу данных в обоих направлениях — от северного моста к южному и наоборот.

Каждая из двух «половинок» интерфейса MuTIOL имеет ширину 8 бит, физически тактируется частотой 133 МГц во внешнем исполнении (во внутреннем — примерно 300 МГц). Шина работает в режиме двукратного ускорения, вследствие чего эффективная тактовая частота составляет 266 МГц (соответственно около 600 МГц для совмещенных мостов), и имеет максимальную пропускную способность 266 Мбайт/с для каждого канала. А в сумме максимальная пропускная способность интерфейса MuTIOL составляет 533 Мбайт/с (1,2 Гбайт/с) при общей ширине шины 16 бит.

103

Внутренняя шина V-Link от VIA. Используется для соединения северного и южного мостов в НМС производства VIA (несмотря на то что они имеют концентраторную архитектуру, главный концентратор и концентратор ввода-вывода в них по традиции называют соответственно северным и южным мостом). Физическая тактовая частота шины 66 МГц, эффективная — 266 МГц (четырехкратное ускорение), ширина 8 бит, максимальная пропускная способность 266 Мбайт/с. В ближайшем будущем VIA планирует увеличить пропускную способность V-Link до 533 Мбайт/с.

Внутренняя шина Hub Interface от Intel. Используется для соединения главного концентратора и концентратора вводавывода в НМС производства Intel. Физическая тактовая частота шины 66 МГц, эффективная — 266 МГц (четырехкратное ускорение), ширина 8 бит, пропускная способность 266 Мбайт/с.

Внутренний интерфейс DMI — последовательная шина точка-точка обеспечивает скорость обмена данными между памятью и контроллерами ввода/вывода до 2,0 Гб/с. Применяется, начиная с Intel 9ХХ серии чипсетов, представляет собой модификацию восьмиканальной шины PCI Express.

3.3.5 Шины памяти

Шина памяти предназначена для передачи информации между процессором и основной памятью. Эта шина реализована с помощью компонента North Bridge набора микросхем системной логики. В старых системах память, чаще всего типа FPM и EDO, работала на частоте 16 МГц (время доступа 60 нс). В современных системах используется описанные ниже типы памяти и интерфейсы доступа к ним.2

Шина SDR SDRAM-памяти. Физическая тактовая частота шины (совпадает с эффективной) 66, 100 или 133 МГц, ширина шины 64 бит, максимальная пропускная способность соответственно 533, 800 или 1066 Мбайт/с. Модули SDR SDRAM памяти, работающие на тактовой частоте 66/100/133 МГц, обозначаются как «РС 66/ 100/ 133 SIMM-модули».

2 Более подробно собственно микросхемы памяти и их интерфейсы изучаются в последующих лекциях.

104

Шина DDR SDRAM-памяти. Физическая тактовая частота шины 100, 133 или 166 МГц, эффективная соответственно 200, 266 или 333 МГц (двукратное ускорение), ширина шины памяти 64 бит, максимальная пропускная способность 1,6, 2,1 или 2,7 Гбайт/с. Модули DDR SDRAM-памяти, работающие на физической тактовой частоте 100/ 133/ 166 МГц, обозначаются как

«DDR 200/ 266/ 333 (РС 1600/ 2100/ 2700) DIMM-модули».

Шина RDRAM-памяти. Физическая тактовая частота шины 300 или 400 МГц, эффективная соответственно 600 или 800 МГц (двукратное ускорение), ширина шины 32 бит, максимальная пропускная способность 1,6 Гбайт/с. Необходимо отметить, что в НМС, работающих с RDRAM-памятью, встраиваются двухканалъные RDRAM-контроллеры, работающие с двумя RDRAM-шинами одновременно, так что общая пропускная способность подсистемы памяти составляет 3,2 Гбайт/с. Модули RDRAM-памяти, работающие на физической тактовой частоте 300/ 400 МГц, обозначаются как «РС 600/ 800 RIMM-модули».

ACPI (Advanced Configuration Power Interface — интерфейс расширенной конфигурации по питанию) — предложенная Microsoft единая система управления питанием для всех компьютеров, наподобие используемой в NoteBook. В частности, позволяет предусмотрено сохранение состояния системы перед отключением питания, с последующим его восстановлением без полной перезагрузки.

3.4 Информационные потоки

Кроме обработки информации различными элементами и подсистемами компьютера необходимо обеспечить своевременную передачу информации между компонентами системы. И если тактовая частота процессора за последние несколько лет возросла в десятки раз, то подобного нельзя сказать о шинах компьютера, с помощью которых и осуществляется передача данных и управляющих сигналов. Тем не менее, именно шины обеспечивают основной поток информации между элементами и подсистемами компьютера, включая процессор, оперативную память, видеоадаптер, контроллеры периферийных устройств. Именно от того, как быстро осуществляется обмен необходимой информацией, и