Svinkovod.ru

Бытовая техника
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интерфейсы связи с процессором

Интерфейсы связи с процессором

На данный момент существуют следующие интерфейсы связи процессора с северным мостом: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

FSB (Front Site Bus) — системная шина, используемая для связи центрального процессора с северным мостом в 1990-х и 2000-х годах. FSB разработана компанией Intel и впервые использовалась в компьютерах на базе процессоров Pentium.

Частота работы шины FSB является одним из важнейших параметров работы ЭВМ и во многом определяет производительность всей системы. Обычно она — в несколько раз меньше частоты работы процессора.

Частоты, на которых работают центральный процессор и системная шина, имеют общую опорную частоту и в упрощенном виде рассчитываются, как Vп = Vo*k, где Vп – частота работы процессора, Vo-опорная частота, k – множитель. Обычно в современных системах опорная частота равняется частоте шины FSB.

Большинство материнских плат позволяют вручную увеличивать частоту системной шины или множитель, изменяя настройки в BIOS. В старых материнских платах подобные настройки изменялись с помощью перестановки перемычек. Увеличение частоты системной шины или множителя увеличивает производительность ЭВМ. Однако в большинстве современных процессоров средней ценовой категории множитель заблокирован, и единственный способ поднять производительность вычислительной системы – это увеличить частоту системной шины.

Частота системной шины FSB постепенно возрастала с 50 МГц, для процессоров класса Intel Pentium и AMD K5 в начале 1990-х годов, до 400 МГц, для процессоров класса Xeon и Core 2 в конце 2000-х. При этом пропусканная способность возрастала с 400 Мбит/с до 12800 Мбит/с.

Шина FSB использовалась в процессорах типа Атом, Celeron, Pentium, Core 2, и Xeon вплоть до 2008 года. На данный момент эта шина вытеснена системными шинами DMI, QPI и Hyper Transport.

HyperTransport – универсальная высокоскоростная шина типа точка-точка с низкой латентностью, используемая для связи процессора с северным мостом. Шина HyperTransport — двунаправленная, то есть для обмена в каждую сторону выделена своя линия связи. К тому же она работает по технологии DDR (Double Data Rate), передавая данные, как по фронту, так и по спаду тактового импульса.

Технология разработана консорциумом HyperTransport Technology во главе с компанией AMD. Стоит отметить, что стандарт HyperTransport — открытый, что позволяет использовать его в своих устройствах различным компаниям.

Первая версия HyperTransport была представлена в 2001 году, и позволяла производить обмен со скоростью 800 МТр/с (800 Мега Транзакций в секунду или 838860800 обменов в секунду) с максимальной пропускной способностью — 12.8 ГБайт/с. Но уже в 2004 году была выпущена новая модификация шины HyperTransport (v.2.0), обеспечивающая 1.4 ГТр/с с максимальной пропускной способностью — 22.4 ГБайт/с, что почти в 14 раз превышало возможности шины FSB.

18 августа 2008 года была выпущена модификация 3.1, работающая со скоростью 3.2 ГТр/с, с пропускной способностью — 51.6 Гбайт/с. На данный момент это — самая быстрая версия шины HyperTransport.

Читайте так же:
Модернизация системы охлаждения ноутбука

Технология HyperTransport — очень гибкая, и позволяет варьировать, как частоты шины, так и ее разрядность. Это позволяет использовать ее не только для связи процессора с северным мостом и ОЗУ, но и в медленных устройствах. При этом возможность уменьшения разрядности и частоты ведет к экономии энергии.

Минимальная тактовая частота шины – 200 МГц, при этом данных будут передоваться со скоростью — 400 МТр/с, из-за технологии DDR, а минимальная разрядность — 2 бита. При минимальных параметрах максимальная пропускная способность составит 100 Мбайт/с. Все следующие поддерживаемые частоты и разрядности — кратны минимальной тактовой частоте и разрядности вплоть до скорости — 3.2 ГТр/с, и разрядности — 32 бита, для ревизии HyperTransport v 3.1.

DMI (Direct Media Interface) – последовательная шина типа точка-точка, используемая для связи процессора с чипсетом и для связи южного моста чипсета с северным. Разработана компанией Intel в 2004 году.

Для связи процессора с чипсетом обычно используется 4 канала DMI, обеспечивающих максимальную пропускную способность до 10 Гбайт/с, для ревизии DMI 1.0, и 20 Гбайт/с, для ревизии DMI 2.0, представленной в 2011 году. В бюджетных мобильных системах может использоваться шина с двумя каналами DMI, что в два раза снижает пропускную способность по сравнению с 4-х канальным вариантом.

Часто в процессоры, использующие связь с чипсетом по шине DMI, встраивают, наряду с контроллером памяти, контроллер шины PCI Express, обеспечивающий взаимодействие с видеокартой. В этом случае надобность в северном мосте отпадает, и чипсет выполняет только функции взаимодействия с платами расширения и периферийными устройствами. При такой архитектуре материнской платы не требуется высокоскоростного канала для взаимодействия с процессором, и пропускной способности шины DMI хватает с избытком.

QPI (QuickPath Interconnect) – последовательная шина типа точка-точка, используемая для связи процессоров между собой и с чипсетом. Представлена компанией Intel в 2008 году и используется в HiEnd процессорах типа Xeon, Itanium и Core i7.

Шина QPI — двунаправленная, то есть для обмена в каждую сторону предусмотрен свой канал, каждый из которых состоит из 20 линий связи. Следовательно, каждый канал – 20-разрядный, из которых на полезную нагрузку приходится только 16 разрядов. Работает шина QPI со скоростью — 4.8 и 6.4 ГТр/с, при этом максимальная пропускная способность составляет 19,2 и 25,6 ГБайт/с соответственно.

Мы с вами кратко рассмотрели основные интерфейсы связи процессора с чипсетом. Далее рассмотрим интерфейсы связи Северного моста с графическим адаптером.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

При использовании блочных микропроцессоров обычно на одной плате удается разместить только процессор, а другие устройства размещаются на отдельных платах, вставляемых в разъемы панели. Шины интерфейса процессора одинаково разведены по контактам всех разъемов панели. Заданная конфигурация микроЭВМ образуется платой процессора и необходимым набором плат ЗУ, контроллеров ПУ, а также контроллеров подключаемой аппаратуры пользователя.  [16]

Читайте так же:
Запись на флешку с компьютера видео

В зависимости от структуры комплексов ( часто определяемой требованиями объекта управления и АСУ) средства связи могут быть двух типов. Быстродействующие средства связи между интерфейсами процессоров , находящимися в одном помещении и образующими единый комплекс, относятся к внутрисистемным связям, а средства связи между отдельными комплексами, образующими систему, но удаленными друг от друга ( от сотен метров до километров и более) — к дистанционным связям.  [17]

Для управления малогабаритными накопителями на магнитных лентах в режиме обмена информацией с устройствами УВК служит устройство управления ( контроллер) СМ-5001. Через контроллер осуществляется подключение накопителен к магистралям интерфейса ОШ процессоров СМ-ЗП и СМ-4П.  [18]

Управление работой накопителей на сменных магнитных дисках в режиме обмена информацией с устройствами УВК осуществляется устройством управления ( контроллером) СМ-5102. С его помощью накопители подключаются к магистралям интерфейса ОШ процессоров СМ-ЗП и СМ-4П.  [19]

Микросхемы представляют собой системный контроллер и предназначены совместно с К588ВУ2 и К588ВС2 для применения в процессоре 16 — разрядной микро — ЭВМ. ИС являются микропрограммно управляемым асинхронным модулем, обеспечивающим взаимосвязь микросхем процессора на базе микропроцессорного комплекта и организующим интерфейс процессора , и выполняют ввод, вывод 16-разрядного. В состав ИС входят: блок прерываний; блок управления приемопередатчиками; блок ввода / вывода; блок внутреннего управления; блок прямого доступа к памяти.  [20]

Очередная микрокоманда считывается из ПЗУ в регистр микрокоманды. Дешифратор микроопераций дешифрует код операции выполняемой микрокоманды и возбуждает соответствующие формирователи функциональных сигналов, которые управляют работой АЛУ, регистров и интерфейса процессора , а также осуществляют необходимые подключения к входной и выходной магистрали процессора.  [21]

Выполнение команд в процессоре осуществляется следующим образом. Содержимое счетчика команд передается в адресный регистр ОЗУ. Интерфейс процессора считывает команду из ОЗУ и передает ее на входную магистраль, с которой она принимается в регистр команды. После этого к счетчику команд добавляется единица.  [22]

Выполнение команд в процессоре осуществляется следующим образом. Содержимое счетчика команд передается в адресный регистр ОЗУ. Интерфейс процессора считывает команду из ОЗУ и передает ее на входную магистраль, с которой она принимается в регистр команды. После этого к счетчику команд добавляется единица.  [23]

Система прерываний процессора предназначена для организации оперативной реакции процессора на события в самой ВС или ЭВМ и во внешней среде. Система прерываний позволяет исключить из программы команды опроса готовности или состояния периферийных устройств и обеспечивает возможность параллельной работы процессора по выполнению программы и периферийных устройств по выполнению операций ввода и вывода данных. С этой целью в интерфейс процессора вводятся специальные шины, по которым передаются запросы прерывания от устройств. Запросы возникают при завершении операций по вводу — выводу ( готовности устройств), при возникновении аварийных ситуаций, периодически ( например, по синхроимпульсам системных часов), асинхронно по событиям во внешней среде.  [24]

В блочных микропроцессорах центральный процессор собирается из нескольких БИС, выполняющих функции арифметическо-логи-ческого устройства, устройства управления, контроллера шин и прерываний. Структура и система команд процессора в этом случае жестко не фиксированы. Пользователь может сам определить систему команд, разрядность и интерфейс процессора .  [25]

Читайте так же:
Запись видео с кассеты на компьютер

В однокристальных микропроцессорах процессор полностью собран на одном кристалле и представляет собой законченное устройство с жесткой системой команд и интерфейсом. В состав комплекта БИС для микропроцессоров этого типа входят БИС устройств памяти и операционных устройств. Интерфейс всех БИС ( за исключением обычно БИС памяти) допускает их непосредственное подключение к шинам интерфейса процессора .  [26]

Данное действие производится для большинства адресных команд арифметическо-логической группы. При выполнении команд пересылочной группы для операнда-приемника вместо выборки производится запись. Операндом-приемником считается ячейка памяти или регистр процессора, куда записывается результат операции. По отношению к интерфейсу процессора выполняется последовательность операций ввод — пауза — вывод. Пауза необходима для модификации операнда при выполнении операции в АЛУ.  [27]

ЭВМ строятся на основе модульного принципа, по которому отдельные модули ( процессоры, запоминающие и внешние устройства) могут быть связаны в необходимую конфигурацию без изменения схем модулей. Чтобы достичь этого, необходимо стандартизовать интерфейсы — установить единые правила сопряжения определенного класса устройств. Если внешние устройства имеют стандартный интерфейс, ЭВМ можно укомплектовать необходимой для конкретной цели номенклатурой внешних запоминающих устройств и устройств ввода — вывода без каких-либо схемотехнических доработок — простым подключением кабелей. Такой же эффект достигается стандартизацией интерфейсов оперативной памяти и интерфейсов процессоров , посредством которых несколько процессоров могут быть связаны в вычислительный комплекс.  [28]

Иногда удобно считать, что регистр операнда, вспомогательный регистр и аккумулятор входят в АЛУ. Информация в процессоре передается по двум магистралям. Информация из любого регистра может быть передана через выходную магистраль на вход АЛУ и в интерфейс процессора .  [30]

Основные интерфейсы материнской платы

Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или частей.

В интерфейсе обычно предусмотрено сопряжение на двух уровнях:

— механическом (провода, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов ит.д.)

— логическом (сигналы, их длительность, полярности, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия).

Все интерфейсы ЭВМ можно разделить на внутренние и внешние:

— внутренние – система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой;

— внешние – обеспечивают связь ПК с внешними (периферийными) устройствами и другими компьютерами.

Внутренние интерфейсы ПК.

Существуют два варианта организации внутреннего интерфейса:

— многосвязный интерфейс: каждый блок ПК соединен с прочими блоками своими локальными проводами; многосвязный интерфейс иногда применяется в качестве периферийного интерфейса (для связи с внешними устройствами ПК);

— односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую, или системную шину.

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина (совокупность линий связи, по которым информация передается одновременно). Под системной шиной обычно понимается шина между процессором и подсистемой памяти. Шины характеризуются разрядностью (количество линий связи в шине, т.е. число битов, которое может быть передано по шине одновременно) и частотой (частота, с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи).

Читайте так же:
Запишите доменное имя компьютера зарегистрированного в домене

Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Основные интерфейсы материнской платы

Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате. К важнейшим внутренним интерфейсам относятся:

• системная шина с разъемом процессора;

• шина памяти с разъемами модулей памяти;

• шина и слот видеокарты;

• шины и слоты плат расширения;

• шины и порты накопителей (жесткий диск, дисковод, DVD);

• шина и разъемы электропитания;

• линии и порты интерфейса управления питанием;

• порты и панели индикации.

Интерфейс ISA (IndustryStandardArchitectureComputing) разрешает связать между собой все устройства системного блока, а также обеспечивает простое подключение новых устройств через стандартные слоты. Пропускная способность составляет до 5,5 Мбайт в секунду. В компьютерах может использоваться лишь для подсоединения внешних устройств, которые не требуют большой пропускной способности (звуковые карты, модемы), в настоящее время не используется.

EISA (Extended ISA) – расширение стандарта ISA до 32 разрядов, пропускная способность возросла до 32х Мбайт в секунду, позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Как и стандарт ISA этот стандарт исчерпал свои возможности и в будущем выпуск плат, которые поддерживают эти интерфейсы прекратиться.

VLB (VESA localBus) – интерфейс локальной шины стандарта VESA. Локальная шина соединяет процессор с оперативной памятью в обход основной шины. Она работает на большей частоте, чем основная шина и позволяет увеличить скорость передачи данных. Пропускная способность до 130 Мбайт в секунду, рабочая тактовая частота 50 МГц, но она зависит от кол-ва устройств, подсоединенных к шине. Что является главным недостатком интерфейса VLB.

VLB SVGA-карта Слоты VLB и ISA на материнской карте

PCI (Peripheral Component Interconnect) – стандарт подключения внутренних устройств, введенный в ПК на базе процессора Pentium; по своей сути это интерфейс локальной шины с разъемами для подсоединения внешних устройств. Данный интерфейс поддерживает частоту шины до 66 МГц и обеспечивает быстродействие до 264 Мбайт в секунду. Независимо от кол-ва подсоединенных устройств, важным нововведением этого интерфейса является поддержка механизма (plug – and — play), суть которого состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит автоматическая конфигурация этого устройства.

Белые разъемы на материнской плате — 32-разрядные PCI. Разъем 64-разрядной PCI в PowerMacintosh G4

FSB (Front Side Bus) – начиная с процессора PentiumPro, для связи с оперативной памятью используется специальная шина FSB.

AGP (AdvancedGraphicPort) – специальный шинный интерфейс для подключения видеоадаптеров. Разработан в связи с тем, что параметры шины PCI не отвечают требованиям видеоадаптеров по быстродействию. Частота от 33 до 66 МГц, пропускная способность до 1066 Мбайт в секунду.

Читайте так же:
Зависает мой компьютер при открытии
AGP-слот с защелкой для графической карты

Дата добавления: 2019-09-30 ; просмотров: 438 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

QuickPath Interconnect

Intel QuickPath Interconnect (QuickPath, сокр. QPI, ранее Common System Interface, CSI) — последовательная кэш-когерентная шина типа точка-точка разработанная фирмой Intel для соединения процессоров в многопроцессорных системах и для передачи данных между процессором и чипсетом. QPI создавалась в ответ на разработанную ранее консорциумом во главе с фирмой AMD шину HyperTransport [1] [2] .

Шина QuickPath была создана для замены применявшейся ранее шины Front Side Bus, которая осуществляла связь между центральным процессором и северным мостом материнской платы. Первые процессоры с интерфейсом QuickPath были выпущены на рынок в 2008 году. По состоянию на начало 2010 года, внешний интерфейс QuickPath используется только в сериях процессоров Xeon и Core i7 с ядром Nehalem для разъема LGA 1366, а также будет использоваться в следующем поколении Itanium (ядро Tukwila) [3] . При этом чипсеты для разъёма LGA 1366 используют шину DMI для связи между северным и южным мостом. Процессоры для разъёма LGA 1156 не имеют внешнего интерфейса QuickPath, поскольку чипсеты для данного разъёма поддерживают только однопроцессорную конфигурацию, а функциональность северного моста встроена в сам процессор (и, следовательно, для связи процессора с аналогом южного моста используется шина DMI). Однако внутри процессора LGA 1156 связь между ядрами и встроенным контроллером PCIe осуществляется через встроенную шину QuickPath [4] [5] .

Каждое соединение шины QuickPath состоит из пары односторонних каналов, каждый из которых физически реализован как 20 дифференциальных пар проводов. Данные передаются в виде пакетов (дейтаграмм). Пропускная способность одного канала составляет от 4,8 до 6,4 GT/s (гигатранзакций в секунду). Одна передача содержит 16 бит полезной нагрузки, следовательно, теоретическая суммарная пропускная способность одного соединения (в двух направлениях) — от 19,2 до 25,6 гигабайт в секунду (то есть от 9,6 до 12,8 гигабайт/с в каждую сторону); при этом один процессор может иметь несколько соединений.

Содержание

Похожие интерфейсы [ править | править код ]

Идея подобных интерфейсов не нова, и, например, издание THG так описывает происхождение этой шины: [6]

Решение, выбранное Intel под названием QuickPath Interconnect (QPI), не является чем-то новым; оно представляет собой встроенный контроллер памяти и очень быструю последовательную шину «точка-точка». Подобная технология была представлена пять лет назад в процессорах AMD, но на самом деле она ещё старше. Подобные принципы, которые заметны в продуктах AMD и теперь Intel, представляют собой результат работы, проделанной десять лет назад инженерами DEC во время разработки Alpha 21364 (EV7). Поскольку многие бывшие инженеры DEC перешли в компанию из Санта-Клары, неудивительно, что подобные принципы выплыли в последней архитектуре Intel.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector