Ремонт и upgrade компьютеров своими руками

ШИНА ПРОЦЕССОРА

Если у вас появятся вопросы, не освещенные на нашем сайте, вы можете задать вопрос непосредственно нашим специалистам по электронной почте: upgradecomputer@yandex.ru

Эта шина соединяет процессор с компонентом набора микросхем North Bridge или Memory Controller Hub. Она работает на частотах 66–200 МГц. Используется для передачи данных между процессором и основной системной шиной или между процессором и внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения. Взаимодействие шин в типичном компьютере на базе процессора Pentium (Socket 7) отображено на рис. 4.34.

В системах, созданных на основе процессоров Socket 7, внешняя кэш-память второго уровня установлена на системной плате и соединена с шиной процессора, которая работает на частоте системной платы (обычно от 66 до 100 МГц). Таким образом, при появлении процессоров Socket 7 с более высокой тактовой частотой, рабочая частота кэш-памяти осталась равной сравнительно низкой частоте системной платы. к примеру, в наиболее

Рис. 4.34. Архитектура инфраструктуры на базе процессора Pentium

(Socket 7)

быстродействующих системах Intel Socket 7 частота процессора равна 233 МГц, а частота шины процессора при множителе 3,5х достигает только 66 МГц. Следовательно, кэшпамять второго уровня также работает на частоте 66 МГц. Возьмем, к примеру, систему Socket 7, использующую процессоры AMD К6–2 550, работающие на частоте 550 МГц, — при множителе 5,5х частота шины процессора равна 100 МГц. Следовательно, в этих системах частота кэш-памяти второго уровня достигает только 100 МГц.

Проблема медленной кэш-памяти второго уровня была решена в процессорах класса Р6, таких, как Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, а также AMD Athlon и Duron. В этих процессорах использовались разъемы Socket 8, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket А или Socket 370. Кроме того, кэш-память второго уровня была перенесена с системной платы непосредственно в процессор и соединена с процессором с помощью встроенной шины.

Включение кэш-памяти второго уровня в процессор позволило значительно повысить ее скорость. В современных процессорах кэш-память расположена непосредственно в кристалле процессора, т. е. работает с частотой процессора. В более ранних версиях, кэш-память второго уровня находилась в отдельной микросхеме, интегрированной в корпус процессора, и работала с частотой, равной 1/2,2/5 или 1/3 частоты процессора. Однако даже в этом случае скорость интегрированной кэш-памяти была значительно выше, чем скорость внешнего кэша, ограниченного частотой системной платы Socket 7.

На рис. 4.35 отображена архитектура типичной инфраструктуры Slot 1 (или Slot А) со встроенной кэш-памятью второго уровня, частота той равна половинной частоте процессора. Повышение частоты шины процессора с 66 до 100 Мгц привело, в свою очередь, к увеличению пропускной способности до 800 Мбайт/с. Обратите внимание, что в большинство систем была включена поддержка AGP Частота стандартного интерфейса AGP равна 66 МГц (т. е. вдвое больше скорости PCI), но большинство этих систем поддерживают AGP 2х, быстродействие того вдвое выше стандартного AGP, что приводит к повышению пропускной способности до 533 Мбайт/с. Кроме того, в этих системах обычно использовались модули памяти PC 100 SDRAM DIMM, скорость передачи данных которых равна 800 Мбайт/с.

В системах Pentium III и Celeron, разъем Slot 1 уступил место гнезду Socket 370. Это было связано, главным образом, с тем, что более современные процессоры содержат в себе встроенную кэш-память второго уровня (работающую на полной частоте ядра), а значит, исчезла потребность в дорогом корпусе, содержащем несколько микросхем. Скорость шины процессора увеличилась до 133 МГц, что повлекло за собой повышение пропускной способности до 1066 Мбайт/с. В современных системах используется уже AGP 4х со скоростью передачи данных 1066 Мбайт/с. На рис. 4.36 отображена архитектура типичной инфраструктуры Socket 370.

Обратите внимание на hub-архитектуру Intel, используемую вместо традиционной архитектуры North/South Bridge. В этой конструкции основное соединение между компонентами набора микросхем было перенесено в выделенный hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с (вдвое больше, чем у шины PCI), что позволило устройствам PCI использовать полную, без учета компонента South Bridge, пропускную способность шины PCI. Кроме того, микросхема Flash ROM BIOS, называемая теперь Firmware Hub, соединяется с системой через шину LPC. Как уже отмечалось, в архитектуре North/South Bridge для этого использовалась микросхема Super I/O. В большинстве систем для соединения микросхемы Super I/O вместо шины ISA теперь используется шина LPC. При этом hub-архитектура позволяет отказаться от использования Super I/O. Порты, поддерживаемые микросхемой Super I/O, называются стандартными (legacy) портами, поэтому

Рис. 4.35. Архитектура инфраструктуры на базе процессора Pentium II (Slot 1)

конструкция без Super I/O получила название нестандартной (legacy-free) инфраструктуры. В такой системе устройства, использующие стандартные порты, должны быть подсоединены к компьютеру с помощью шины USB. В этих системах обычно используется два контроллера и до четырех общих портов (дополнительные порты могут быть подключены к узлам USB).

В системах, созданных на базе процессоров AMD, применена конструкция Socket А, в той используются более быстрые, по сравнению с Socket 370, процессор и шины памяти, но все еще сохраняется конструкция North/South Bridge. Архитектура типичной инфраструктуры Socket A (Athlon/Duron) отображена на рис. 4.37. Обратите внимание на быстродействующую шину процессора, частота той достигает 266 МГц (пропускная способность 2 133 Мбайт/с), а также на используемые модули памяти DDR SDRAM DIMM, которые поддерживают аналогичную пропускную способность (т. е. 2 133 Мбайт/с). Также

Рис. 4.36. Архитектура инфраструктуры на базе процессора Pentium Ill/Celeron (Socket 370)

рекомендуется заметить, что большинство компонентов South Bridge включают в себя функции, свойственные микросхемам Super I/O. Эти микросхемы получили название Super South Bridge.

Система Pentium 4 (Socket 423 или Socket 478), созданная на основе hub-архитектуры, отображена на рис. 4.38. Основной особенностью этой конструкции является шина процессора с тактовой частотой 400 или 533 МГц и пропускной способностью соответственно 3 200 или 4266 Мбайт/с. Сегодня это самая быстродействующая шина. Также обратите внимание на двухканальные модули РС-800 RDRAM RIMM, пропускная способность которых (3 200 Мбайт/с) соответствует пропускной способности шины процессора, что позволяет максимально повысить производительность инфраструктуры. В более производительных системах, включающих в себя шину с пропускной способностью 4266 Мбайт/с, используются двухканальные модули RIM-4200 с тактовой частотой 1 066 МГц, благодаря

Рис. 4.37. Архитектура инфраструктуры на базе процессоров Athlon/Duron (Socket А)

чему общая пропускная способность шины памяти достигает 4 266 Мбайт/с. Соответствие пропускной способности шины памяти рабочим параметрам шины процессора является условием оптимальной работы.

Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально высокой скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. к примеру, в компьютере с процессором Pentium шина состоит из 64 линий данных, 32 линий адреса и соответствующих линий управления. Компьютеры с процессорами Pentium Pro и Pentium II имеют по 36 линий адреса.

Тактовая частота, используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это рекомендуется учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Так, к примеру, Celeron 766 имеет внутреннюю частоту процессора 766 МГц, в то время как внешняя частота составляет всего 66 МГц. Процессор

Рис. 4.38. Архитектура инфраструктуры на базе процессора Pentium 4 (Socket 423)

Pentium III 1 ГГц имеет внутреннюю частоту 1 ГГц, в то время как внешняя частота составляет всего 133 МГц. В большинстве современных компьютеров соотношение частоты процессора и частоты шины соответствует одному из коэффициентов: 1,5х, 2х, 2,5х, Зх и т. д.

Шина процессора, подключенная к процессору, по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с современными процессорами за один такт передается 64 бит.

Для определения скорости передачи данных по шине процессора необходимо умножить разрядность шины данных (64 для Celeron/Pentium Ш/4 или Athlon/Duron) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора).

к примеру, при использовании процессора Pentium III с тактовой частой 1,13 ГГц, установленного на системной плате, частота той равна 133 МГц, максимальная мгно—

венная скорость передачи данных будет достигать примерно 1066 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:

133,33 МГц х 8 байт (64 бит) = 1066 Мбайт/с. Для инфраструктуры Athlon (Socket А) получится следующее:

266,66 МГц х 8 байт (64 бит) = 2133 Мбайт/с.

И для инфраструктуры Pentium 4 (Socket 423/478):

400 МГц х 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с; 533,33 МГц х 8 байт (64 бит) = 4 266 Мбайт/с.

Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью шины (bandwidth) процессора, представляет собой максимальную скорость передачи данных. Параметры различных шин процессора, включая скорость передачи данных, приведены в табл. 4.22.

Вся информация собрана из открытых источников. При испльзовании материалов, размещайте ссылку на источник.