На рис. 5.1 на примере набора микросхем 440ВХ показана типичная архитектура North/South Bridge. Этот набор микросхем и системная архитектура были популярны I ноутбуках на основе процессоров Pentium II и Pentium III.

ii

Клавиатура PS/2

Мышь PS/2

Параллельный

Рис. 5.1. Диаграмма типичного набора микросхем 440ВХ для системной платы портативного компьютера

Hub-архитектура

В новой серии 800 набора микросхем используется hub-архитектура, в которой компонент North Bridge получил название Memory Controller Hub (MCH), а компонент South Bridge - I/O Controller Hub (ICH). В результате соединения компонентов посредством шины PCI образуется стандартная конструкция North/South Bridge, В hub-архитектуре соединение компонентов выполняется с помощью выделенного hub-интерфейса, скорость которого вдвое выше скорости шины РС1. Hub-архитектура обладает определенными преимуществами по сравнению с традиционной конструкцией North/South Bridge.

Увеличенная пропускная способность. Hub-интерфейс представляет собой 8-разрядный интерфейс 4Х (четырехтактный) с тактовой частотой 66МГц (4х66МГцх 1 байт = 266 Мбайт/с), имеющий удвоенную по отношению к PCI пропускную способность (33 МГцх32байт= 133 Мбайт/с).

Уменьшенная загрузка PCI. Hub-интерфейс не зависит от РС1 и не участвует в перераспределении или захвате полосы пропускания шины РС1 при выполнении трафика набора микросхем или Super I/O. Это повышает эффективность остальных устройств, подсоединенных к шине PCI, при выполнении групповых операций.

Уменьшение монтажной схемы. Несмотря на удвоенную по сравнению с РС1 пропускную способность, hub-интерфейс имеет ширину, равную 8 разрядам, и требует для соединения с системной платой всего лишь 15 сигналов. Шине PCI, например, для вы-

полнекия подобной операции требуется не менее 64 сигналов, что приводит к повышению генерации электромагнитных помех, ухудшению сигнала, появлению "шума" и в конечном итоге к увеличению себестоимости плат.

Конструкция hub-интерфейса предусматривает увеличение пропускной способности устройств РС1, что связано с отсутствием компонента South Bridge, передающего поток данных от микросхемы Super I/O и загружающего тем самым шину PCI, Таким образом, hub-архитектура позволяет увеличить пропускную способность устройств, непосредственно соединенных с I/O Controller Hub (ранее South Bridge), к которым относятся новые быстродействующие интерфейсы АТА-100 и USB 2.0.

Конструкция hub-интерфейса, ширина которого равна 8 бит, довольно экономична. Ширина интерфейса может показаться недостаточной, но такая конструкция полностью себя оправдывает. При ширине интерфейса 8 бит достаточно только 15 сигналов, в то время как 32-разрядный интерфейс шины PCI, используемый в традиционной конструкции North/South Bridge, требует 64 сигналов. Меньшее число выводов говорит о более упрощенной схеме маршрутизации платы, снижении количества помех и повышении устойчивости сигнала. Это сокращает число выводов используемых микросхем, уменьшает их размеры и себестоимость.

Несмотря на то что одновременно может быть передано только 8 бит информации, hub-интерфейс позволяет выполнить четыре передачи за один такт, чем и достигается рабочая частота 66 МГц. В результате фактическая пропускная способность составляет 266 Мбайт/с (4x66 Мгцх 1 байт). Это вдвое больше полосы пропускания шины PCI, имеющей ширину 32 бит, но выполняющей только одну передачу с частотой 33 МГц при общей пропускной способности 133 Мбайт/с. Благодаря уменьшению ширины и увеличению скорости конструкции hub-интерфейс позволяет достичь высокой эффективности при снижении себестоимости и повышении устойчивости сигнала.

Компонент МСН осуществляет соединение быстродействующей шины процессора (400/133/100/66 МГц) и hub-интерфейса (66 МГц) с шиной AGP (533/266/133/66 МГц); компонент ICH, в свою очередь, связывает hub-интерфейс (66 МГц) с портами АТА (IDE) (66/100 МГц) и шиной PCI (33 МГц).

Кроме того, в ICH содержится новая шина Low-Pin-Count (LPC), представляющая собой 4-разрядную версию шины PCI, которая была разработана в первую очередь для поддержки микросхем системной платы ROM BIOS и Super I/O. Вместе с четырьмя сигналами функций данных, адресов и команд для функционирования шины требуется девять дополнительных сигналов, что составит в общей сложности 13 сигналов. Это позволяет сократить количество линий, соединяющих ROM BIOS с микросхемами Super I/O. Для сравнения: в ранних версиях наборов микросхем North/South Bridge в качестве интерфейса использовалась шина ISA, количество сигналов которой равно 96. Максимальная пропускная способность шины LPC достигает 6,67 Мбайт/с, что примерно соответствует параметрам ISA и чего вполне достаточно для поддержки таких устройств, как ROM BIOS и микросхемы Super I/O.

На рис, 5.2 на примере набора микросхем 855РМ показана типичная hub-архитектура. Это самые популярные набор микросхем и системная архитектура для ноутбуков на базе процессора Pentium М.

Замечание

Хотя многие производители наборов микросхем используют обозначения Norm Bridge/South Bridge, некоторые из них разработали собственные высокоскоростные соединения между микросхемами, аналогично hub-apxwTeiaype Intel, Например, в наборах микросхем VIA применяется hub-архитектура V-Link, предоставляющая выделенную шину с частотой 266 МГц между микросхемами North и South Bridge. Еще одна высокоскоростная шина между этими микросхемами - HyperTransport - была изначально разработана в AMD и затем лицензирована про изводите лями наборов микросхем NVIDIA, VIA и AU Corporation Кроме того, в новых наборах микросхем компании SiS внедрена шина MuTIOL Connect.

АйРвищео-

ЙДЯПТвр

Jul и

\-f- RAM

Pajs,™ 4-i Шина FSB 400 МГц mP GAH79M у 3200 Мбайт/с

Hub-канТроллер памяти 855PM

USB

USSE

накопитель

60 Мл ui/i

асвт 1

3*r i*c г

мбайт/с

ПОЙ 2Ь6

213 Мбайт/с

1ы

НиЬ-ннтерфенс 26S Мбвйт/с

82в01овм FlCH4-M

as©

atisy

kumntiUQC

133Мо»ат/с

ю1№

ЯМБ

Разъем Wllni-PCI

hlEiД

Intel имя

FWH

Super i/O

Последовательный

Клавиатура PS/2

пл Дисковод

MULUbPS/J

Параллольпь£

Рис. 3.2. Диаграмма типичного набора микросхем 855РМ для системной платы ноутбука

Высокоскоростные соединения между микросхемами North Bridge и South Bridge

Как отмечалось ранее в главе, Intel разработала замену традиционной hub-архитектуре, основанной на микросхемах North Bridge и South Bridge. Интерфейс с частотой 266 МГц обеспечивает работу высокоскоростного соединения между контроллером системной памяти, контроллером памяти графического адаптера (альтернатива North Bridge) и микросхемой I/O Controller Hub (замена South Bridge) в наборах микросхем семейства Intel Sxx, предназначенных для процессоров Pentium Ш/4.

Компания Intel не единственная, кто стремится заменить медленное соединение по шине PCI между микросхемами North/South Bridge более производительной альтернативой, не основанной на шине PCI, Далее описываются подобные архитектуры, созданные несколькими компаниями.

VIA. Архитектура V-Link обеспечивает взаимодействие микросхем North/South Bridge со скоростью, равной или превышающей быстродействие hub-архитектуры Intel. В интерфейсе V-Link применяется 8-разрядная шина данных, внедренная в двух версиях этой архитектуры - V-Link 4х и V-Link 8х. Интерфейс V-Link 4х передает данные с частотой 266 МГц (4x66 МГц), в два раза превышающей частоту шины РС1 и соответствующей частоте hub-архитектуры Intel. В свою очередь, интерфейс V-Link 8х передает данные с частотой 533 Мбайт/с (4x133 МГц), которая в два раза превышает аналогичные показатели hub-архитектуры. В наборах микросхем семейства VT82xx интерфейс V-Link поддерживается всеми микросхемами South Bridge, Впервые технология V-Link была использована в наборах микросхем семейства VIA 266 для процессоров Pentium Ш/4 и Athbn. Кроме того, У-Ыпкирименяется в наборах микросхем моделей VIA 333/400,