Шины ISA, EISA, VL-Bus и MCA в современных конструкциях системных плат не используются.

Мбайт/с - мегабайт в секунду.

ISA - Industry Standard Architecture, известная также как 8-разрядная PC/XT или 16-разрядная AT-Bus.

LPC - шина Low Pin Count.

DD Floppy - Double-Density (360/720 Кбайт) Floppy (гибкий диск с удвоенной плотностью записи).

HD Floppy - High-Density (1,2/1,44 Мбайт) Floppy (гибкий диск с высокой плотностью записи).

ED Floppy - Extra-high Density (2,88 Мбайт) Floppy (гибкий диск со сверхвысокой плотностью записи).

EISA - Extended Industry Standard Architecture (32-разрядная ISA).

VL-Bus - VESA (Video Electronics Standards Association) Local Bus (расширение ISA).

MCA - MicroChannel Architecture (системы IBMPS/2).

PC-Card - 16-разрядный интерфейс PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association).

CardBus - 32-разрядная PC-Card.

Hub Interface - шина набора микросхем Intel серии 8xx. PCI - Peripheral Component Interconnect. AGP - Accelerated Graphics Port.

RS-232 - стандартный последовательный порт, 115,2 Кбайт/с. RS-232 HS - высокоскоростной последовательный порт, 230,4 Кбайт/с. IEEE-1284 Parallel - стандартный двунаправленный параллельный порт. IEEE-1284 EPP/ECP - Enhanced Parallel Port/Extended Capabilities Port. USB - Universal Serial Bus.

IEEE-1394 - FireWire, называемая также i.Link.

ATA PIO - ATAttachment (известный также как IDE) Programmed I/O.

ATA-UDMA - ATAttachment Ultra DMA.

SCSI - Small Computer System Interface.

FPM - Fast Page Mode (быстрый постраничный режим).

EDO - Extended Data Out (ускоренный ввод-вывод).

SDRAM - Synchronous Dynamic RAM.

RDRAM - Rambus Dynamic RAM.

RDRAM Dual - двухканальная RDRAM (одновременное функционирование).

DDR-SDRAM - Double-Data Rate SDRAM.

CPU FSB - шина процессора (или Front-Side Bus).

Обратите внимание, что для повышения эффективности, во многих шинах в течение одного такта выполняется несколько циклов данных (передач данных). Это означает, что скорость передачи данных выше, чем это может показаться на первый взгляд. Существует достаточно простой способ повысить быстродействие шины с помощью обратно совместимых компонентов.

В следующих разделах речь пойдет о главных шинах ввода-вывода, шинах процессора и других компонентов системы, упомянутых в предыдущей таблице.

Шина процессора

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) показано 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. Например, в наиболее

Система Socket 7

Кэш-память L1 233 МГц

Шина процессора

CPU

533 Мбайт/с

Шина PCI

133 Мбайт/c

Шина ISA

8 Мбайт/с

Flash ROM BIOS

Процессор Pentium MMX, 233 МГц

О

Socket 7

Шина процессора

North Bridge

66 МГц

Кэш-память L2 66 МГц, 15 нс

533 Мбайт/с

EDO SDMMS 60 нс 16 МГц

Шина PCI

33 МГц

Разъемы PCI

(белые)

USB

South

Bridge

-f~J ATA1 -f~J ATA2

}

Видеоадаптер

16 Мбайт/с

Шина ISA

8 МГц

Разъемы ISA

(черные)

Клавиатура

-о-

Мышь

-о

Super

I/O

CMOS RAM и часы

I

-I I Дисковод -T~J Com1 -TJ Com2 -О LPT1

Рис. 4.34. Архитектура системы на базе процессора Pentium

(Socket 7)

L1

L2

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, например, систему Socket 7, использующую процессоры AMD K6-2 550, 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 P6, 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 A 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 показана архитектура типичной системы Slot 1 (или Slot А) со встроенной кэш-памятью второго уровня, частота которой 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 2x, быстродействие которого вдвое выше стандартного AGP, что приводит к повышению пропускной способности до 533 Мбайт/с. Кроме того, в этих системах обычно использовались модули памяти PC100 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 4x со скоростью передачи данных 1066 Мбайт/с. На рис. 4.36 показана архитектура типичной системы 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