Компютърна система с процесор Intel Pentium, Socket 7 Компютърните системи с процесор Intel Pentium използват архитектура „северен-южен мост”



Дата18.01.2017
Размер119.57 Kb.
#13013
3.6 Блокова схема на дънна платка с процесор Intel Pentium, Socket 7, Chipset от серията 430 хх. Архитектура на Chipset – Северен – Южен мост(North-South Bridge). Локална шина PCI, основни характеристики.

Компютърна система с процесор Intel Pentium, Socket 7

Компютърните системи с процесор Intel Pentium използват архитектура „северен-южен мост”, в която участва новата локална шина PCI. При тази архитектура системата от шини, свързващи различните компоненти, се разделя на три слоя. В най-горния слой се намира най-бързата шина – процесорната (FSB – предна шина), в средния слой – PCI и в най-долния – бавната ISA шина. Трите главни шини са свързани посредством контролери, наречени още мостове. Тези контролери, както и голяма част от контролерите, които управляват хардуерните компоненти, са групирани в т.нар. схемен набор (чипсет), който най-често се състои от два големи чипа, които се наричат северен мост и южен мост.

От системите с процесори Pentium и нагоре доминираща роля в пазара на чипсета има Intel. Заедно с разработването на процесори, те разработват и съответните чипсети за тях, което им позволява бързо внедряване и владеене на пазара. Чипсетите на Интел за процесори Pentium са от серията 430 хх.

Първият чипсет на Интел за Pentium е 430LX (Меркурий). Когато първият Pentium процесор дебютира през 1993 година, едновременно с него Intel представят и чипсета 430LX, както и напълно завършена дънна платка. Този чипсет се използва само с оригиналните Pentium-и, които работят на 60MHz и 66MHz. Te са 5-волтови чипове и се използват на дънни платки с процесорни цокли тип Socket 4. Чипсетът 430LX се състои от общо три чипа, образуващи северния мост. Главният от тях е системният контролер 82434LX. Той съдържа интерфейса между процесора и паметта, кеш контролера и контролера на PCI шината. Има и една двойка чипове за ускоряване на интерфейса на PCI шината, които са два еднакви 82433LX чипа.

Чипсетът 430LX се характеризира със следното:


  • Един процесор

  • Поддръжка на до 512 KB L2 кеш

  • Поддръжка на до 192 MB стандартна DRAM памет с бърз страничен режим (FPM - fast page mode)

Чипсетът 430LX, както и процесорите 60/66 MHz не предлагат по-добра производителност от една добра система с процесор 486 DX2, който представлява по-евтината алтернатива.

Intel 430NX (Нептун), представен през март 1994 година, е първият чипсет, проектиран да работи с новите 3,3V Pentium процесори от второ поколение. Това се забелязва по процесорния цокъл Socket 5 и монтирания на дъното регулатор на напрежение за 3,3V/3,5V, който се използва както от процесора, така и от чипсета. 430NX е проектиран главно за Pentium процесори с честоти от 75MHz до 133MHz, въпреки че се използваше най-вече в системи от 75MHz до 100MHz. Поради по-ниското напрежение този чипсет работи по-бързо и е по-хладък и по-стабилен от своя 5-волтов предшественик, използван заедно с 5-волтовите Pentium процесори от първо поколение.

Чипсетът 430NX се състои от три чипа, изграждащи северния мост: един главен и двойка чипове, наречени ускорители на локалната шина. Главният включва кеш контролера и контролера на основната (DRAM) памет, както и управляващия интерфейс към PCI шината. Южният мост, използван в чипсета 430NX, е чипът 82378ZB за системен вход/изход (System I/O - SIO).

Чипсетът 430NX въвежда следните подобрения спрямо предишния чипсет Mercury (430LX):


  • Поддръжка на два процесора

  • Поддръжка на 512МВ системна памет (до 192MB за LX чипсета Mercury)

430NX бързо се превръща в най-популярния чипсет за ранните 75MHz-100MHz системи, засенчвайки по-старите 60MHz и 66MHz системи, които използват чипсета 430LX. Най-често 430NX се използва в мощни работни станции и мрежовите файлови сървъри от висок клас.

Решението за нисък клас компютри, т.е. за домашни системи или за системи с не особено голяма отговорност се появява по-късно, през януари 1995 година, с въвеждането на чипсета 430FX (Тритон). Чипсетът 430FX (Triton) става известен с това, че е първият, който поддържа EDO памет, която е с около 21% по-бърза от стандартната памет с бърз страничен режим (FPM - fast page mode). За съжаление, Triton чипсетът става известен и като първият чипсет за Pentium без поддръжка на проверка по четност на паметта. Това е удар срещу надеждността на РС-тата и тяхната отказоустойчивост. Друг сериозен недостатък е, че чипсетът 430FX може да кешира само до 64MB от основната памет. И така, ако се инсталира повече от 64MB RAM в системата, производителността пада значително, тъй като операционната система се зарежда в паметта отгоре надолу и практически тя и част от приложния софтуер попадат в бавната некеширана област.

Основните компоненти на чипсета Тритон са четири:


  • системен контролер TSC (Triton System Controller) – съдържа контролери на паметта DRAM и кеш. Управлява обмена на данните между процесора, кеш паметта, DRAM и шината PCI.

  • два чипа TDP (Triton Data Paths), които отговарят за буферирането и предаването на данни no PCI шината.

  • южен мост PIIX. Действа като мост между 33MHz PCI шина и по-бавната 8MHz ISA шина. Съдържа двата контролера за DMA, контролерите за прекъсванията, таймер-брояча, енергоспестяващите функции и двуканален IDE интерфейс. Свързването на IDE интерфейса към южния мост е съществена новост. Дотогава той е бил свързан към ISA шината. Чрез южния мост IDE интерфейсът вече се свързва с PCI шината, което позволява осъществяването на по-бързи трансфери през него. Това е ключът към поддръжката на АТА-2 или подобрения (Enhanced) IDE интерфейс за по-добра производителност на твърдите дискове.

Главните характеристики на 430FX са:

  • Поддръжка на EDO памет

  • Поддръжка на високоскоростен конвейерен L2 кеш с пакетен режим (т.нар.
    pipelined burst L2 кеш)

  • РІІХ1 южен мост с интегриран високоскоростен Bus Master IDE интерфейс.

  • Липса на поддръжка за проверка по четност на паметта

  • Поддръжка само на един процесор

  • Поддръжка на максимум 128MB RAM, като от нея могат се кешират само 64MB

На фиг. 2 е показана блок-схемата на компютърна система с чипсет Тритон.

фиг. 1 Блок-схема на компютърна система с чипсет Тритон и процесор Pentium

Чипсетът на Intel 430HX (Triton II) е истински заместник на мощния 430NX чип. Той съчетава най-добрите черти на 430NX и 430FX, като добавя и нова функционалност. Освен отлична производителност, той предлага и висока надеждност, тъй като поддържа освен проверката по четност на паметта също и ЕСС (error correcting code - код за коригиране на грешки), която открива и възстановява еднобитови грешки на момента. Това го превръща в най-добрия чипсет за Pentium процесори, препоръчван за професионални компютри с отговорно приложение, като например файлови сървъри, сървъри за бази данни, бизнес системи и т.н.

Основните му характеристики са следните:

1. Висока производителност


  • поддръжка на симетрична многопроцесорност (два процесора);

  • поддръжка на EDO памет, която е по-производителна с 21% от FPM паметта;

  • поддръжка на конвейерен L2 кеш с пакетен режим на предаване (pipelined burst L2 кеш).

  • трансфери от и към паметта с по-малко на брой цикли;

  • съвместимост със стандарта PCI 2.1, което позволява едновременни операции по PCI шината;

2. Поддръжка на устройства с по-висок капацитет

  • Максимум 512MB RAM памет (срещу 128МВ при FX)

  • L2 кешът функционира за всичките 512MB RAM срещу 64MB при FX (стига да е инсталирана допълнителна тагова кеш паметi)

3. Висока надеждност:

  • проверка по четност на паметта

  • поддръжка на ЕСС (error correcting code)

4. Нова функционалност

  • южният мост РІІХ3 позволява независима синхронизация на двата IDE канала. Това означава че ако са инсталирани две устройства с различни скорости на един и същи канал, те могат да работят с различни трансферни скорости. Предишните РІІХ чипове позволяват двете устройства да работят с еднаква скорост, равна на скоростта на по-бавното устройство;

  • южният мост РІІХ3 поддържа USB. За съжаление, по онова време липсват каквито и да било USB устройства, които да могат да се закачат към този порт, а и не съществуват операционни системи или драйвери, които да поддържат USB шината.

5. Компактност

  • едночипов северен мост

  • компактен BGA корпус (ball grid array - решетъчно разположени топчести изводи), при който изводите са конфигурирани като топченца от долната страна на корпуса


Чипсетът Intel 430VX е проектиран като заместник на чипсета от нисък клас 430FX, но не и като заместник на мощния 440НХ. Най-забележителна е поддръжката на SDRAM, която е с около 27% по-бърза от популярната EDO памет, използвана масово по това време.

Чипсетът 430ТХ е последният чипсет за Pentium процесори, разработен от Intel. Той е проектиран за използване не само в настолни компютри (като заместник на FX и VX), но и да замести мобилния чипсет 430МХ за лаптопи и ноутбук системи. Въпреки че има няколко подобрения спрямо 440VX, той продължава да носи недостатъците на старите FX и VX чипсети: липса на поддръжка на проверка по четност и ЕСС памет и ограничението от 64MB кешируема RAM памет. Положителните му страни са:

  • Поддръжка на 66MHz SDRAM

  • Поддръжка на Ultra-ATA, или Ultra-DMA 33 (UDMA) за прехвърляне на данни по IDE каналите

  • По-ниска консумация на енергия при използване в мобилни системи

На фиг. 2 е показана компютърна система с 430ТХ - последния чипсет за процесори Pentium.


фиг. 2 Блок-схема на компютърна система с чипсет 430ТХ и процесор Pentium


Компютърните системи с този чипсет поддържат процесори Pentium да 266 MHz, обикновено с цокъл Socket 7. Кешът от първо ниво L1 е вграден в процесора, а кешът от второ ниво L2 се намира на платката и работи на сравнително ниската честота на системната шина, която е 66 MHz. Едва в следващото, шесто поколение процесори, L2 кешът се вгражда в процесора, като работи с неговата честота, която е няколко пъти по-висока от честотата на системната шина (дънната платка).

Архитектурата на дънната платка е „Северен-южен мост”.

Северният мост се състои от един чип. Той свързва процесора с оперативната памет и кеша от второ ниво. Подобно на чипсета 430VХ е осигурена поддръжката на SDRAM, която е по-бърза от популярната EDO памет.

Графичната карта се поставя в PCI слот и работи със скоростта на PCI шината. Това е недостатък, причиняващ тясно място в системата. Този проблем е решен по-късно в компютърните системи с процесори Pentium II, в които за да се повиши бързодействието на видеосистемата, графичната карта се свързва с локалната шина (процесорната шина) чрез ускорения графичен порт AGP.

Северният мост се свързва с южния мост чрез 32-битовата шина PCI 33 MHz, осигуряваща пропускателна способност 133 MB/s.

Южният мост съдържа двата контролера за DMA, контролерите за прекъсванията, таймер-брояча, енергоспестяващите функции и двуканален IDE интерфейс. Към южния мост са свързани високоскоростни твърди дискове и оптични устройства (CD-ROM), до две на всеки IDE канал – общо 4. В разглежданата система с чипсет 430ТХ южният мост е PIIX4, който също като PIIX3 поддържа независима синхронизация на двата IDE канала, както и новата серийна шина USB с 1 контролер и два порта, но при него се поддържа по-бързия режим Ultra-DMA 33 за работа с дискови устройства и е вградена CMOS/RAM паметта. В по-старите системи CMOS-RAM паметта е вградена в Super I/O чипа, а не в южния мост. Южният мост се свързва чрез ISA шината (8 MHz, 8 MB/s) към входно-изходния контролер (супер I/O чипа).

Супер I/O чипът осъществява връзка с Flash ROM BIOS, наличните флопидискови устройства и бавните периферни устройства, свързани към PS/2 портовете (клавиатура и мишка), паралелния и серийния порт.

Локална шина PCI, основни характеристики.

PCI (Peripheral Component Interconnect – свързване на периферни компоненти) е стандарт за локална шина, дефиниран от фирмата Intel. Създаването на шината PCI цели да се преодолеят слабостите в ISA и EISA шините.

Спецификацията на PCI шината е публикувана през юни 1992 година като версия 1.0 и от тогава насам претърпява няколко изменения. Шината PCI се включва в компютърните системи от средата на 1993 г. и продължава да се използва и в съвременните системи. Много фирми, като AMD, ATI, Adaptec, NCR и Hewlett Packard ca ce организирали в група по интереси PCI (PCI Interest Group - PCISIG), които разработват съвместно стандарта PCI и публикуват съответните стандарти.

PCI e първата шина, която се използва на повече от една платформа - използва се в PC, в Power-PCs (Motorola, Apple) и работните станции Alpha на фирмата DEC.


Фиг. 3. Блокова схема на PCI шината


За разлика от VESA PCI не се разглежда като допълнение към съществуваща шинна архитектура, a като нов стандарт за компоненти. PCI препроектира традиционната PC шина чрез поставяне на друга шина между процесора и собствената входно/изходна шина, като това става чрез използване на мостове. Вместо да се свързва директно с процесорната шина, а и понеже притежава деликатни електрически изисквания, e разработен нов набор от управляващи чипове с цел разширяване на шината, както е показано на фиг. 3.

PCI добавя още един слой към традиционната конфигурация на шините. Тя заобикаля стандартната входно/изходна шина и използва системната шина, за да увеличи тактовата честота и да се възползва пълноценно от шината за данни на процесора.



PCI е паралелна локална входно-изходна шина. Паралелна означава, че се прехвърлят по 32 или 64 бита ед­новременно, а локална – че се свързва към процесорната шина, като по този начин стои близо до процесора от гледна точка на архитектурата на системата.

Обикновено PCI шината е с ширина 32 бита и работи при 33 МHz, като пропускателната способност е 133МВ/сек, както се вижда от след­ната формула:

33.33MHz х 4 байта (32 бита) = 133 МВ/сск.

Важно предимство на PCI е, че подпомага работата на системата. Това е поради факта, че PCI шината може да работи едновременно с процесорната шина; тя не я измества. Процесорът може да обработва данни от външния кеш, докато PCI шината е заета с прехвърляне на информация между други части от системата.

Подобно на шините MCA, EISA и VESA, шината PCI осигурява Bus Mastering - възможност не само намиращият се на дънната платка централен процесор или контролерът за DMA да поемат управлението на шината, но това да се извършва и от различни устройства, наречени главни устройства (Bus master). Например, възможно е процесор, намиращ се на разширителна карта, да изиска и поеме управлението на всички компоненти на PC. Типичен пример за това са SCSI контролерите. Шината PCI позволява множество главни устройства и за да се определи кое главно устройство има право на достъп до шината, PCI използва централно арбитриране. Главното устройство подава заявка към арбитриращото устройство и когато получи потвърждение от него, може да поеме управлението на шината.

Важна характеристика на PCI е поддръжката на Plug and Play (PnP) – включи и задействай. Plug and Play системите са способни автоматично да конфигурират адаптерите. PCI картите не притежават джъмпери и превключватели - вместо това те се конфигурират софтуерно. За разлика от шините EISA и МСА, при PCI не е необходимо конфигуриране с допълнителен софтуер (ECU, ADF), а тези функции се поемат автоматично от Plug&Play-BIOS - едно разширение на обичайната системна BIOS.



Видове PCI шини и техните характеристики.

Въпреки че 32-битовата 33MHz PCI шина е стандарт за повечето PC-та, в момента има няколко вариации, както е показано по-долу



Табл. 3 Типове PCI шини

PCI тип

на шината

Широчина

(Bits)

Скорост на шината

(MHz)

Цикли на данните

за такт

Пропускателна

способност (MBps)

PCI

32

33

1

133

PCI 66MHz

32

66

1

266

PCI 64-bit

64

33

1

266

PCI 66MHz/64-bit

64

66

1

533

PCI-X 64

64

66

1

533

PCI-X 133

64

133

1

1066

PCI-X 266

64

133

2

2132

PCI-X 533

64

133

4

4266


PCI слотове и адаптерни (разширителни) карти.

Спецификацията на PCI определя три конфигурации на адаптерни карти:



  • 5-волтова - за стационарни компютърни системи;

  • 3,3-волтова - за преносими системи;

  • универсалната спецификация (5 V/ 3.3 V) е за дънни платки и карти, които работят и в двата вида системи.

Всяка спецификация има 32-битова версия и по-дълга 64-битова версия. 64-битовите версии на 5-волтовите и универсалните PCI слотове се срещат главно в сървърните дънни платки.

За PCI се възприема конструктивното решение за слота, което за първи път се използва при MicroChannel. Тези слотове лесно се разпознават на дънната платка по белия си цвят. Фигура 4 сравнява 32-битовите и 64-битовите версии на стандартния 5V PCI слот с 64-битов универсален PCI слот.


фиг. 4 PCI слотове




1 PIIX означава PCI-ISA-IDE Xcelerator (ускорител)

i Таговете са малки чипове с кеш памет, използвани за съхраняване на адресите за данните, намиращи се в кеша. Когато кеш-контролерът проверява дали нужните данни се намират в кеш паметта, той сравнява адресите на DRAM паметта с адресите, съхранени в таг паметта. Ако открие адресите в таг паметта, тогава има попадение (hit) и данните се четат от бързия кеш, а не от бавната DRAM памет.

Каталог: DIP -> lessons -> pr pam
pr pam -> Компютърна система с процесор Intel Pentium ІІ компютърните системи с процесор Intel Pentium ІІ използват архитектура „северен-южен мост”
pr pam -> 3. 15 Дънна платка с Chipset Intel 965 за процесор Intel Pentium Чипсети от серията 96x
pr pam -> 1. 1Структура на микропроцесорна система. Характеристики на процесор Intel 8088, функции на изпълнителното устройство, формат на инструкциите. Входно – изходни сигнали. Режими на работа
pr pam -> Интерфейсите usb и ieee-1394


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница