Архітектура системи на базі процесора Pentium (Socket 7) (стр. 1 из 2)

Реферат

Архітектура системи на базі процесора Pentium (Socket 7)

Архітектура системи

Під шиною комп’ютера розуміють загальний канал зв’язку, котрий використовується для організації взаємодії між двома і більше компонентами системи. Комп’ютер має кілька типів шин. Основними з них є шина процесора, шини адреси, шина вводу/виводу. В комп’ютері реалізовано декілька типів шин.

Основні типи шин:

- шина процесора;

- шина пам’яті;

- шина введення/виведення;

Шина процесора – шина, що з’єднує мікропроцесор (CPU) з декількома безпосередньо зв’язаними з ним мікросхемами. Шина процесора використовується в основному для передачі даних між процесором та основною системною шиною або між процесором і зовнішнім кешем.

Шина пам’яті призначена для передачі інформації між процесором і основною пам’яттю (RAM). Дана шина – це або продовження шини процесора, або незалежний набір спеціальних мікросхем для передачі інформації між процесором та пам’яттю. Системи, основані на процесорі з тактовою частотою вище 16 МГц, мають швидкість обміну даними, що перевищує можливості стандартних динамічних мікросхем RAM. У всіх системах з тактовою частотою процесора вище 16 МГц для усунення невідповідностей між швидкою шиною процесора і повільною оперативною пам’яттю комп’ютера використовуються спеціальні мікросхеми контролера пам’яті.

Шина введення/виведення забезпечує взаємодію процесора і периферійні пристроїв. Ця шина і під’єднані до неї роз’єми призначені для того, щоб комп’ютер міг виконувати всі подані запити. Шина введення/виведення дозволяє підключити до комп’ютера додаткові пристрої для розширення його можливостей. В роз’єми встановлюється такі важливі вузли, як контролери накопичувачів на жорстких дисках, плати відеоадаптерів, звукові плати, мережеві плати, адаптери SCSI і т.д. Основні типи шин введення виведення: шина ISA (Indastry Standart Architecture – промислова стандартна шина архітектура) – це 16-розрядна шина, працює на частоті 8 МГц; шина PCI (Peripheral Component Interconnect – шина взаємодії периферійних компонентів) – це 32-розрядна шина працює на частоті 33 МГц; шина AGP (Accelerated Grafics Port – прискорений графічний порт) – це 32-розрядна шина працює на частоті 66 МГц і призначена для під’єднання відеоадаптера.

Взаємодія шин в типовому комп’ютері на базі процесора Pentium (Socet 7) зображено на рис.1.1.

Рис.1.1. Архітектура системи на базі процесора Pentium (Socet 7).

North Bridge, South Bridge та Super I/O – блоки наборів мікросхем системної логіки

Основним блоком набору мікросхем системної логіки є North Bridge, він забезпечує інтерфейс між процесором та іншою частиною системної плати. North Bridge містить контролери кеш - пам’яті і оперативної пам’яті, інтерфейс між швидкодіючою шиною процесора (33, 50, 66 або 100 МГц), шиною PCI (Peripheral Component Interconnect, 33 МГц) та шиною прискореного графічного порту AGP (Accelerated Grafics Port, 66 МГц). North Bridge, по суті, головний компонент системної плати. Це єдина схема (крім процесора), яка, як правило, працює на повній тактовій частоті системної плати (на частоті шини процесора). В самих сучасних наборах мікросхем системної логіки схема North Bridge реалізована на одному кристалі, раніше для реалізації схем North Bridge необхідно було до трьох мікросхем.

South Bridge – компонент в наборі мікросхем системної логіки із нижчою швидкодією, він завжди знаходився на окремій мікросхемі. Одна і та ж мікросхема South Bridge може використовуватися в різних наборах мікросхем системної логіки. South Bridge під’єднується до шини PCI (33 МГц) і містить інтерфейс шини ISA ((Indastry Standart Architecture, 8 МГц). Крім того, вона містить дві схеми, що реалізують інтерфейс контролера жорсткого диску IDE (Integrated Drive Electronics) та інтерфейс USB (Universal Serial Bus – універсальна послідовна шина), а також схеми, що реалізують функції пам’яті CMOS та годинника. South Bridge також містить всі компоненти, необхідні для шини ISA, включаючи контролер прямого доступу до пам’яті та контролер переривань.

Super I/O – схема, що реалізує функції пристроїв, які раніше розміщувались на окремих платах розширення. Більшість мікросхем як мінімум наступні компоненти: контролер гнучких дисків, контролери послідовних портів, контролер паралельного порту. Крім цього мікросхема Super I/O часто містить контролер клавіатури та миші. Останнім часом збільшились тенденції переміщення функцій схеми Super I/O в схему South Bridge.

Оскільки шина процесора повинна обмінюватися інформацією з CPU на максимально високій швидкості, в комп’ютері вона функціонує набагато швидше будь-якої іншої шини. Сигнальні лінії (лінії електричного зв’язку), що утворюють шину, призначені для передачі даних, адреси та сигналів керування між окремими компонентами комп’ютера. Наприклад, в комп’ютері з процесором 486 шина процесора містить 32 лінії адреси, 32 лінії даних і кілька ліній керування, в комп’ютері Pentium – з 64 ліній даних, 32 ліній адреси і відповідних ліній керування. Комп’ютери з процесорами Pentium Pro та Pentium ІІ шина процесора містить 36 ліній адреси.

Тактова частота, що використовується для передачі даних по шині процесора, відповідає зовнішній частоті процесора. Шина процесора, під’єднана до процесора, по кожній лінії даних може передавати один біт даних протягом одного або двох періодів тактової частоти. Для визначення швидкості передачі даних по шині процесора необхідно помножити розрядність шини даних на тактову частоту шини. Наприклад, для визначення швидкості передачі даних шини процесора, в якої 16 ліній даних і тактова частота 33 МГц, потрібно 33 МГц х 16 біт = 528 Мбіт/с = 66 Мбайт/с. Дана величина характеризує швидкість передачі даних, її також називають смугою пропускання шини.

В таблицях 1.1-1.6 перераховані набори мікросхем системної інформації із системної логіки для різних поколінь процесорів та наведені їх технічні характеристики.

Таблиця 1.1. Набори мікросхем системної логіки для системної плати Intel 486.

Набір мікросхем системної логіки	420ТХ	420ЕХ	420ZX
Дата подання	Листопад 1992	Березень 1994	Березень 1994
Процесори	5B, 486	5B/3, 3B, 486
Тактова частота шини, МГц	До 33	До 50	До 60
Тип пам’яті	FPM	FPM	FPM
Максимальний об’єм пам’яті, Мбайт	128	128	160

Таблиця 1.2. Набори мікросхем системної логіки Intel для системних плат Pentium.

Набір мікросхем системної логіки	430 LX	430 NX	430 FX	430 HX	430 VX	430 TX
Дата подання	Березень 1993	Березень 1994	Січень 1995	Лютий 1996	Лютий 1996	Лютий 1997
Процесори	P 60/66	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+
Тактова частота шини, МГц	66	66	66	66	66	66
Тип пам’яті	FPM	FPM	FPM/EDO	FPM/EDO	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM
Максимальний об’єм пам’яті, Мбайт	192	512	128	512	128	256
North Bridge	82433 LX 82434 LX	82433 NX 82434 NX	82437 FX 82438 FX	8243 xHX	8243xVX	8243 xTX
South Bridge	823781B/ZB	823781B/ZB	82371 FB	82371 SB	82371 SB	82371 AB

Таблиця 1.3. Набори мікросхем системної логіки VIA Technologies для системних плат п’ятого покоління процесорів.

Набір мікросхем системної логіки	VP-1	VP-2	VPX	VP3	MVP3
Дата подання	Жовтень 1995	Травень 1996	Грудень 1996	1997	Лютий 1996
Процесори	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+
Тактова частота шини, МГц	66	66	66/75	66	66/75/83/100
Тип пам’яті	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM
Максимальний об’єм пам’яті, Мбайт	128	512	512	512	512
North Bridge	VT82C585VP VT82C587VP	VT82C595	VT82C585VPX	VT82C597	VT82C598AT
South Bridge	VT82C586VP	VT82C586B	VT82C586B	VT82C586B	VT82C586B

Таблиця 1.4. Набори мікросхем системної логіки Acer Laboratories, Inc(Ali) та Silicon integrated System (SiS) для системних плат п’ятого покоління

Набір мікросхем системної логіки	Aladdin IV (ALi)	Aladdin V (ALi)	5581 (SiS)	5582 (SiS)	5591 (SiS)	5592 (SiS)
Процесори	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+	P 75+
Тактова частота шини, МГц	75/83	50/60/66/75/83/100	50/55/60/66/75	50/55/60/66/75	50/55/60/66/75	50/55/60/66/75
Тип пам’яті	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM
Максимальний об’єм пам’яті, Мбайт	256	512	256	256	256	256
North Bridge	M 1533	M 1541	SiS5581	SiS5582	SiS5591	SiS5592
South Bridge	M1533 або М1543	М 1543			SiS5595	SiS5595

Таблиця 1.5. Набори мікросхем системної логіки Intel для процесорів Pentium Pro.

Набір мікросхем системної логіки	450 КХ	450 GX	440 FX
Дата подання	Листопад 1995	Листопад 1995	Травень 1996
Тактова частота шини, МГц	66	66	66
Тип пам’яті	FPM	FPM	FPM/EDO/BEDO
Максимальний об’єм пам’яті, Гбайт	8	1	1
North Bridge	82451 KX82452 KX82453 KX82454 KX	82451 GX82452 GX82453 GX82454 GX	82441 FX82442 FX
South Bridge	Різний	Різний	82371 SB

Таблиця 1.6. Набори мікросхем системної логіки Intel для процесорів Pentium II/III

Набір мікросхем системної логіки	440 FX	440 LX	440 TX	440 BX	440 GX	440 NX	440 ZX	810
Дата подання	Травень 1996	Серпень 1997	Квітень 1998	Квітень 1998	Червень 1998	Червень 1998	Листопад 1998	Квітень 1999
Оптимальний процесор	Pentium II	Pentium II	Celeron	Celeron, Pentium II/III	Pentium II/III, Xeon	Celeron, Pentium II/III	Celeron, Pentium II/III	Celeron, Pentium II/III
Тактова частота шини, МГц	66	66	66	66/100	100	100	66/100	66/100
Тип пам’яті	FPM/EDO/BEDO	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	FPM/EDO/SDRAM	SDRAM	FPM/EDO	SDRAM	SDRAM
Максимальний об’єм пам’яті, Гбайт	1 Гбайт	1 Гбайт EDO/512 MбайтSDRAM	256 Mбайт	1 Гбайт	2 Гбайт	8 Гбайт	256 Mбайт	256 Mбайт
North Bridge	82441 FX82442 FX	82443 LX	82443 EX	82443 BX	82443 GX	82451 NX82452 NX82453 NX82454 NX	82443 ZX	82810/82810-DC 100,82802 AB/AC
South Bridge	82371 SB	82371 AB	82371 EB	82371 EB	82371 EB	82371 EB	82371 EB	82801AA/AB

Локальні шини (ISA, MCA та EISA) мають порівняно низьку швидкодію. Історично швидкодія шини процесора зростала, а характеристики шин вводу/виводу покращувались в основному за рахунок збільшення їх розрядності. Причиною обмеження швидкодії булла низька швидкодія адаптерів, розроблених для комп’ютерів молодших моделей. На рис.1.3. представлена схема підключення шин до пристроїв комп’ютера.