Система Socket 478

Кэш-память L1 1,7 ГГц

Шина процессора

CPU

Процессор Pentium 4 2,53 ГГц

Кэш-память L2 2,53 ГГц

Socket 478

4266 Мбайт/с

-О

Шина процессора

533 МГц

>- 3200 Мбайт/с

L1

L2

Hub-интерфейс 266 Мбайт/с

Memory

Hub

Шина памяти

4266 Мбайт/с

I- Двухканальный

RDRAM

RIMM 4200

133 Мбайт/с

Шина PCI

I/C Controller

Hub

CMOS RAM и часы

Flash

ROM

Firmware Hub (BIOS)

Шина Low Pin Count (LPC) 6 Мбайт/с

33 МГц

- J USB1

- J USB2

-□ ATA1 -□ ATA2

Разъемы . PCI

(белые)

}

100 Мбайт/с

Клавиатура Мышь

-о-о

Super

I/O

I

-I I Дисковод -fj Com1 -fj Com2 LPT1

Стандартные порты

Рис. 4.38. Архитектура системы 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, 3х 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 III/4 или Athlon/Duron) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора).

Например, при использовании процессора Pentium III с тактовой частой 1,13 ГГц, установленного на системной плате, частота которой равна 133 МГц, максимальная мгно-

венная скорость передачи данных будет достигать примерно l066 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:

133,33 МГц х 8 байт (64 бит) = l066 Мбайт/с.

Для системы Athlon (Socket A) получится следующее:

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

И для системы 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.

Шина памяти

Шина памяти предназначена для передачи информации между процессором и основной памятью системы. Эта шина соединена с набором микросхем системной платы North Bridge или микросхемой Memory Controller Hub. В зависимости от типа памяти, используемой набором микросхем (и, следовательно, системной платой), шина памяти может работать с различными скоростями. Наилучший вариант, если рабочая частота шины памяти совпадает со скоростью шины процессора. Пропускная способность систем, использующих память PC133 SDRAM, равна 1066 Мбайт/с, что совпадает с пропускной способностью шины процессора, работающей на частоте 133 МГц. Рассмотрим другой пример: в системах Athlon и некоторых Pentium III используется шина процессора с частотой 266 МГц и память PC2100 DDR SDRAM, имеющая пропускную способность 2133 Мбайт/с - такую же, как и у шины процессора. В системе Pentium 4 используется шина процессора с частотой 400 МГц, а также двухканальная память RDRAM со скоростью передачи данных для каждого канала 1 600 или 3 200 Мбайт/с при одновременной работе обоих каналов памяти, что совпадает с пропускной способностью шины процессора Pentium 4. В системах Pentium 4, содержащих шину процессора с тактовой частотой 533 МГц, могут использоваться модули RIMM4200, параметры которых соответствуют пропускной способности шины процессора, равной 4 266 Мбайт/с.

Память, работающая с той же частотой, что и шина процессора, позволяет отказаться от расположения внешней кэш-памяти на системной плате. Именно поэтому кэш-память второго и третьего уровней была интегрирована непосредственно в процессор. Некоторые мощные процессоры, к числу которых относятся новые версии Itanium и Itanium 2, содержат встроенную кэш-память третьего уровня объемом 2-4 Мбайт, работающую на полной частоте процессора. Со временем подобные изменения будут внесены в большинство серийно выпускаемых настольных систем.

Замечание

Обратите внимание, что разрядность шины памяти всегда равна разрядности шины процессора. Разрядность шины определяет размер банка памяти. Более подробно банки памяти описываются в главе 6, "Оперативная память".

Назначение разъемов расширения

Шина ввода-вывода позволяет процессору взаимодействовать с периферийными устройствами. Эта шина и подключенные к ней разъемы расширения предназначены для того, чтобы компьютер мог выполнить все предъявляемые запросы. Шина ввода-вывода позволяет подключать к компьютеру дополнительные устройства для расширения его возможностей. В разъемы расширения устанавливают такие жизненно важные узлы, как контроллеры накопителей на жестких дисках и платы видеоадаптеров; к ним можно подключить и более специализированные устройства, например звуковые платы, сетевые интерфейсные платы, адаптеры SCSI и др.

Замечание

В большинстве современных компьютеров некоторые устройства ввода-вывода установлены непосредственно на системной плате. Это может быть контроллер жесткого диска, порт с интерфейсом SCSI, последовательный порт, порт мыши, параллельные порты и сетевой интерфейс. Если эти устройства поддерживаются компонентами South Bridge или Super I/O, то дополнительные разъемы на шине ввода-вывода им уже не нужны. Тем не менее при взаимодействии с процессором эти встроенные котроллеры и порты используют ту же самую шину.

Типы шин ввода-вывода

За время, прошедшее после появления первого PC, особенно за последние годы, было разработано довольно много вариантов шин ввода-вывода. Объясняется это просто: для повышения производительности компьютера нужна быстродействующая шина ввода-вывода. Производительность определяется тремя основными факторами:

быстродействием процессора;

качеством программного обеспечения;

возможностями мультимедиа-компонентов.

Одной из главных причин, препятствующих появлению новых структур шин ввода-вывода, является их несовместимость со старым стандартом PC, который, подобно крепкому морскому узлу, связывает нас с прошлым. В свое время успех компьютеров класса PC предопределила стандартизация - многие компании разработали тысячи плат, соответствующих требованиям этого стандарта. Новая, более быстродействующая шина должна быть совместимой с прежним стандартом, иначе все старые платы придется просто выбросить. Поэтому технология производства шин эволюционирует медленно, без резких скачков.

Шины ввода-вывода различаются архитектурой. Основные типы шин были представлены ранее в этой главе.

Различия между этими шинами в основном связаны с объемом одновременно передаваемых данных (разрядностью) и скоростью передачи (быстродействием).

Дополнительные сведения

Информацию о шинах ISA, EISA и MCA можно найти в предыдущих изданиях книги, представленных на прилагаемом к книге компакт-диске.