Система шин

Чипсет

Чипсет задает архитектуру системной платы и является связующим звеном между ее компонентами (рис. 2.1).

Центральную роль в архитектуре играет процессор. К его локальной шине (Host Bus) подключаются модули вторичного кэша. Основная динамическая память имеет собственную мультиплексированную шину адреса и шину данных, обычно изолированную от локальной шины процессора. На этом «этаже» архитектуры чипсет решает следующие задачи:

Обслуживание управляющих и конфигурационных сигналов процессора.

- Мультиплексирование адреса и формирование управляющих сигналов динамической памяти, связь шины данных памяти с локальной шиной.

- Формирование управляющих сигналов вторичного кэша, сравнение его тегов текущим адресом обращения на локальной шине.

Рисунок 2.1 - Архитектура системной платы

- Обеспечение когерентности (согласованности) данных в обоих уровнях кэш-памяти и основной памяти при обращении как со стороны процессора (процессоров), так и от контроллеров шины РС1.

- Связь мультиплексированной шины адреса и данных шины РС1 с локальной шиной процессора и шиной динамической памяти.

- Формирование управляющих сигналов шины PCI, арбитраж контроллеров шины.

Приведенная структура реализуется на трех микросхемах чипсета Intel82430FX - системном контроллере (TSC 82437FX) и двух корпусах коммутаторов данных (TDP 82371FB).

Следующий (вниз) этаж архитектуры - устройства, подключенные к шине PCI. Эта шина является центральной в современных системных платах, и все интерфейсные адаптеры, а также системные средства ввода/вывода в конечном счете общаются с ядром системы (процессором и памятью) через шину PCI. Кроме плат расширения, устанавливаемых в слоты шины PCI, ее абонентом является и мост PIIX - практически неотъемлемая часть современных плат.

PIIX (PCI ШЕ ISA aXcelerator) представляет собой многофункциональное устройство, на которое возлагаются следующие функции:

- Организация моста между шинами PCI и ISA/EISA с согласованием частот синхронизации этих шин.

Реализация высокопроизводительного, обычно двухканального интерфейса накопителей внешней памяти ATA (IDE).

- Реализация стандартных системных средств ввода/вывода - двух контроллеров прерываний (PIC), двух контроллеров прямого доступа к памяти (DMA), трехканального системного таймера, канала управления динамиком, логики немаскируемого прерывания.

- Коммутация линий запросов прерывания и каналов прямого доступа к памяти шин PCI и ISA.

Поддержка режимов энергосбережения - обработка SMM, программирование событий управления потреблением, управление частотой процессора, переключение режимов.

- Реализация моста с внутренней шиной X-Bus, используемой для подключения микросхем контроллера клавиатуры, BIOS, CMOS RTC, контроллеров гибких дисков и интерфейсных портов (СОМ и LPT). Перечисленные контроллеры (кроме микросхемы BIOS) могут быть реализованы внутри микросхемы чипсета).

- Реализация контроллера USB.

Основная задача шин - объединить в единую систему разнообразную номенклатуру модулей, обеспечив их высокопроизводительную надлежащую работу. Под надлежащей работой следует понимать выполнение условий открытости (extensibility), совместимости (compatibility), однотипности (repeatability), гибкости flexibility), надежности (reliability),

ремонтопригодности (repairability), эффективности и других, общесистемных требований.

Выполнение данных условий означает:

- открытость - возможность расширять, модернизировать одни уровни системы без нарушения других;

- совместимость - системы с различным выполнением отдельных подсистем должны быть взаимозаменяемы, совместимость должна выполняться на уровне hardware и software;

- однотипности - модернизация системы не должна приводить к необходимости заменять используемые ранее типы устройств;

- гибкость - возможность подключения различных подсистем, устройств без нарушения функционирования существующих систем;

- надежность- любая модернизация системы не должна приводить к снижению надежности, т.е. при модернизации следует предусматривать определенную структурную избыточность;

- ремонтопригодность - модернизация системы не должна приводить к конструктивным изменениям, усложняющим ее эксплуатацию;

- эффективность - выполнение перечисленных выше условий должно быть экономически оправдано.

Суть всех этих требований можно сформулировать так: замена одних шин другими не должна сопровождаться появлением архитектурных ограничений. На практике такое бывает редко. Для ПК одной из существенных неприятностей является необходимость применять другую периферию при использовании других шин расширения.

Шины можно рассматривать как "позвоночник" вычислительной среды. Практически о компьютере, как об эффективной вычислительной системе, можно говорить только при наличии надлежащего согласования между микропроцессором, памятью и коммуникационными магистралями.

Наличие существенных различий в производительности между различными модулями привело к необходимости использовать в современных ПК систему шин, вместо одной "общей" шины.

Дата добавления: 2014-01-07