Шина AGP (Accelerated Graphic Port)

Все хорошее когда-нибудь кончается. Обидно - но истинно. Сколько писали про то, что шина PCI наконец-то устранила "узкое место" РС - обмен с видеокартами - но не тут-то было! Прогресс, как известно, не стоит на месте. Появление разных там 3D ускорителей привело к тому, что ребром встал вопрос: что делать? Либо увеличивать количество дорогой памяти непосредственно на видеокарте, либо хранить часть информации в дешевой системной памяти, но при этом каким-нибудь образом организовать к ней быстрый доступ.

Как это практически всегда бывает в компьютерной индустрии, вопрос решен не был. Казалось бы, вот вам простейшее решение: переходите на 66-мегагерцовую 64-разрядную шину PCI с огромной пропускной способностью, так нет же. Intel на базе того же стандарта PCI R2.1 разрабатывает новую шину - AGP (R1.0, затем 2.0), которая отличается от своего "родителя" в следующем:

• шина способна передавать два блока данных за один 66 MHz цикл (AGP 2x);
• устранена мультиплексированность линий адреса и данных (напомню, что в PCI для удешевления конструкции адрес и данные передавались по одним и тем же линиям);
• дальнейшая конвейеризация операций чтения/записи, по мнению разработчиков, позволяет устранить влияние задержек в модулях памяти на скорость выполнения этих операций.

В результате пропускная способность шины была оценена в 500 МВ/сек, и предназначалась она для того, чтобы видеокарты хранили текстуры в системной памяти, соответственно имели меньше памяти на плате, и, соответственно, дешевели (рис.2.5).

Рис. 2.5 Архитектура компьютера с шиной AGP

 

Парадокс в том, что видеокарты все-таки предпочитают иметь БОЛЬШЕ памяти, и ПОЧТИ НИКТО не хранит текстуры в системной памяти, поскольку текстур такого объема пока (подчеркиваю - пока) практически нет. При этом в силу удешевления памяти вообще, карты особенно и не дорожают. Однако практически все считают, что будущее - за AGP, а бурное развитие мультимедиа-приложений (в особенности - игр) может скоро привести к тому, что текстуры перестанут влезать и в системную память. Поэтому имеет смысл, особо не вдаваясь в технические подробности, рассказать, как же это все работает.

Итак, начнем с начала, то есть с AGP 1.0. Шина имеет два основных режима работы: Execute и DMA. В режиме DMA основной памятью является память карты. Текстуры хранятся в системной памяти, но перед использованием (тот самый execute) копируются в локальную память карты. Таким образом, AGP действует в качестве "тыловой структуры", обеспечивающей своевременную "доставку патронов" (текстур) на передний край (в локальную память). Обмен ведется большими последовательными пакетами.

В режиме Execute локальная и системная память для видеокарты логически равноправны. Текстуры не копируются в локальную память, а выбираются непосредственно из системной. Таким образом, приходится выбирать из памяти относительно малые случайно расположенные куски. Поскольку системная память выделяется динамически, блоками по 4К, в этом режиме для обеспечения приемлемого быстродействия необходимо предусмотреть механизм, отображающий последовательные адреса на реальные адреса 4-х килобайтных блоков в системной памяти. Эта нелегкая задача выполняется с использованием специальной таблицы (Graphic Address Re-mapping Table или GART), расположенной в памяти.

При этом адреса, не попадающие в диапазон GART (GART range), не изменяются и непосредственно отображаются на системную память или область памяти устройства (device specific range). На рисунке в качестве такой области показан локальный фрейм-буфер карты (Local Frame Buffer или LFB). Точный вид и функционирование GART не определены и зависят от управляющей логики карты.

Шина AGP полностью поддерживает операции шины PCI, поэтому AGP-траффик может представлять из себя смесь чередующихся AGP и PCI операций чтения/записи. Операции шины AGP являются раздельными (split). Это означает, что запрос на проведение операции отделен от собственно пересылки данных.

Такой подход позволяет AGP-устройству генерировать очередь запросов, не дожидаясь завершения текущей операции, что также повышает быстродействие шины.

В 1998 году спецификация шины AGP получила дальнейшее развитие - вышел Revision 2.0. В результате использования новых низковольтных электрических спецификаций появилась возможность осуществлять 4 транзакции (пересылки блока данных) за один 66-мегагерцовый такт (AGP 4x), что означает пропускную способность шины в 1GB/сек! Единственное, чего не хватает для полного счастья, так это чтобы устройство могло динамически переключаться между режимами 1х, 2х и 4х, но с другой стороны, это никому и не нужно.

Однако потребности и запросы в области обработки видеосигналов все возрастают, и Intel готовит новую спецификацию - AGP Pro (в настоящее время доступен Revision 0.9) - направленную на удовлетворение потребностей высокопроизводительных графических станций. Новый стандарт не видоизменяет шину AGP. Основное направление - увеличение энергоснабжения графических карт. С этой целью в разъем AGP Pro добавлены новые линии питания (рис.2.6).

Рис. 2.6. Разъем AGP Pro

Предполагается, что будет существовать два типа карт AGP Pro - High Power и Low Power. Карты High Power могут потреблять от 50 до 110W. Естественно, такие карты нуждаются в хорошем охлаждении. С этой целью спецификация требует наличия двух свободных слотов PCI с component side (стороны, на которой размещены основные чипы) карты (рис.2.7.).

Рис.2.7. Расположение разъема AGP Pro на материнской плате

 

При этом данные слоты могут использоваться картой как дополнительные крепления, для подвода дополнительного питания и даже для обмена по шине PCI! При этом на использование этих слотов накладываются лишь незначительные ограничения.

При использовании слотов для подвода дополнительного питания:

• Не использовать для питания линии V I/O;
• Не устанавливать линию M66EN (контакт 49В) в GND (что вполне естественно, так как это переводит шину PCI в режим 33 MHz).

При использовании слота для обмена по шине:

• Подсистема PCI I/O должна разрабатываться под напряжение 3.3V c возможностью функционирования при 5 V.

· Поддержка 64-разрядного или 66 MHz режимов не требуется.

Карты Low Power могут потреблять 25-50W, поэтому для обеспечения охлаждения спецификация требует наличия одного свободного слота PCI.

При этом все retail-карты AGP Pro должны иметь специальную накладку шириной соответственно в 3 или 2 слота, при этом карта приобретает вид достаточно устрашающий.

При этом в разъем AGP Pro можно устанавливать и карты AGP.

 

ПРОЦЕССОРЫ

В IBM-совместимых ПК применяются процессоры (CPU — Central Processor Unit), совместимые с семейством 80х86 фирмы Intel. В оригинальной IBM PC использовался процессор 8088 с 16-разрядными регистрами. Все старшие мо­дели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486, Pentium, Pentium Pro) и с 64-разрядным расширением ММХ, включают в себя подмножество систе­мы команд и архитектуры нижестоящих моделей, обеспечивая совместимость с ранее написанным ПО. Несмотря на то что с 1995-96 годов «рядовым» про­цессором стал Pentium, обрастающий всякими расширениями, процессор 8088 заслуживает отдельного внимания, по крайней мере, по двум причинам. Во-пер­вых, с него-то и началось массовое PC-строение, в том числе и в нашей стране (хотя всемирный «бум» пришелся на процессоры 80286). Во-вторых, из знания его характерных свойств приходит понимание ряда особенностей процессоров, в том числе пятого и шестого поколения.

Процессоры от 8088 до Pentium, применяемые в PC, являются однокрис­тальными микропроцессорами — собственно процессор располагается на одном кристалле в одном корпусе (микросхеме). Процессоры Pentium II-IV, строго говоря, однокристальным не является — здесь кристалл процессора и несколько крис­таллов вторичного кэша собраны на общем картридже, хотя для потребителя это не так и существенно — все функции выполняет одно изделие. В зависи­мости от сложности процессора (числа выводов), его рассеиваемой мощности и назначения применяются различные типы корпусов:

• DIP — Dual In-line Package, корпус с двухрядным расположением штырь­ковых выводов;
• PGA — Pin Grid Array, керамический корпус с матрицей штырьковых выводов;
• PQFP — Plastic Quad Flat Pack, пластиковый корпус с выводами по сто­ронам квадрата;
• SPGA — Staggered PGA, корпус с шахматным расположением выводов;
• SQFP — Small Quad Flat Pack, миниатюрный корпус с выводами по сто­ронам квадрата;
• PPGA — Plastic Pin Grid Array, термоустойчивый пластмассовый корпус SPGA;
• TCP — Tape Carrier Package, миниатюрный корпус с расположенными по периметру ленточными выводами;
• S.E.C.C. — Single Edge Connector Cartridge, картридж процессора Penti­um II — печатная плата с краевым разъемом, на которой смонтированы кристаллы процессора, кэш-памяти, охлаждающий радиатор и вентилятор.

Процессоры в корпусах DIP занимали много места, на их смену пришли компактные корпуса PGA, PPGA и SPGA, которые обычно устанавливаются в ZIF socket (Zero Insertion Force) — колодка (сокет) с нулевым усилием вставки. Корпуса PQFP, SQFP предназначены для установки в специальные колодки или припаивания к плате. Самые компактные из многоконтактных, корпуса TCP предназначены для припаивания к системной плате портативных систем.

Процессоры, установленные в компьютерах XT, AT-286 и AT-386, обычно за­менять не приходится: выходят из строя они сами по себе крайне редко — скорее откажут другие компоненты системной платы. Их замена на более про­изводительные может потребовать радикальных изменений в остальных компо­нентах или же просто не поддерживаться. В этих компьютерах чаще приходится сталкиваться с установкой математического сопроцессора. Для этого микросхему достаточно установить в соответствующую колодку (обратив внимание на ключ) и включить опцию сопроцессора в BIOS Setup. Некоторые версии BIOS не имеют специальной опции разрешения и автоматически обнаруживают его присутствие во время POST. В XT для включения сопроцессора необходимо переключить соответствующий DIP-переключатель конфигурации.

Начиная с процессоров 486 ситуация существенно изменилась: сопроцессор стал частью основного процессора (включая и микросхему Intel487, которая является комбинацией CPU+FPU). В то же время замена процессора на более мощный стала возможной благодаря применению внутреннего умножения частоты, прогрессу архитектуры процессоров и гибкой конфигурируемости систем­ных плат. Процессоры стали устанавливать в стандартизованные ZIF-сокеты — контактные колодки с нулевым усилием вставки. Назначение их выводов обыч­но определяется процессорами-первопроходцами от фирмы Intel, а другие фирмы в своих процессорах выдерживают совместимость с этими сокетами. В настоящее время определены сокеты типов с 1 по 8, а для процессоров Реntium II/III — слот 1, их параметры приведены в табл. 6.

 

Таблица 6 Типы сокетов для процессоров 4, 5 и 6 поколений

Тип	Кол-во выводов	Матрица	Питание, В	Поддерживаемые процессоры
Сокет 1	168/169	17х17 PGA		486 SX/SX2, DX/DX2*
Сокет 2		19х19 PGA		486 SX/SX2, DX/DX2, PODP
Сокет 3		19х19 PGA	5/3	486 SX/SX2, DX/DX2, DX4, PODP, DX4ODP
Сокет 4		21х21 PGA		Р5 Pentium 60/66, Pentium 60/660DP
Сокет 5		37х37 SPGA	3,3	Р54 Pentium 75/100, Pentium 75/1000DP
Сокет 6		19х19 PGA	3,3	486 +SX/SX2, DX4, DX4PODP
Сокет 7		37х37 SPGA	2,9-3,3	Pentium 75-233, Р55С, Р55СТ
Сокет 8		Модифицированный SPGA	2,9-3,3	Р6 Pentium Pro, Pentium Pro ODP
Слот 1		Двухрядный слот 2х121	2,9-3,3	P6 Pentium II

 

* Возможна установка DX4 с дополнительным стабилизатором напряжения 3,3 В. ODP — Overdrive Processor. PODP — Pentium Overdrive Processor

К сожалению, полной совместимости между всеми процессорами, устанав­ливаемыми в сокет одного типа, нет. Возможный тип устанавливаемого процес­сора определяется следующими свойствами системной платы:

• Тип сокета.
• Наличие возможности установки требуемого напряжения (одного или двух раздельных) питания процессора и его допустимой мощности.
• Поддержкой процессора конкретной версией BIOS.
• Указанием на применимость данного процессора, сделанным разработчи­ком системной платы в ее описании (или указанием конкретного типа системной платы в списке совместимости, публикуемой разработчиком процессора).

Если первые два пункта определяются однозначно, то для последних воз­можны варианты. Версию BIOS (особенно если применяется флэш-память) можно и обновить (временно установив хоть какой-нибудь из поддерживаемых процессоров). Что касается списков совместимости, то они условны. Разработчик платы может заранее заявить о совместимости с будущим процессором, но будут ли они работать вместе — вопрос. Напротив, разработчик процессоров может и не включить конкретную системную плату в свой список совместимости, но они смогут нормально работать в паре. Типов системных плат гораздо больше, чем типов процессоров, и если производитель платы не позаботился о доставке образцов своих изделий для тестирования с конкретным процессором, такая плата может и не попасть в список. Существуют и «черные списки», заполняемые сборщиками компьютеров. Что касается ряда системных плат для процессоров Pentium, то практика показывает, что не заявленные в документации процессоры AMD в них работают со странностями, часто не выявляемыми ди­агностическими программами. Эти странности могут проявляться в работе со вторичным кэшем, а также в генерации ложных прерываний от клавиатуры в процессе загрузки.

Платы для симметричных мультипроцессорных систем должны иметь пару слотов. В них устанавливают процессоры фирмы Intel, пригодные для исполь­зования в таких конфигурациях. Сведений о поддержке мультипроцессорных конфигураций изделиями фирм AMD, Cyrix и IBM автору пока не попадалось. Архитектура Pentium Pro поддерживает непосредственное объединение до че­тырех процессоров, но на системных платах больше двух слотов обычно не размещают (не хватает места). В четырехпроцессорных системах чаще приме­няют двухпроцессорные модули, устанавливаемые в общую системную или кросс-плату. Однако это уже выходит за рамки обсуждения рядовых PC-совместимых компьютеров. Шина Pentium II допускает объединение не более двух процессоров.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Читайте также:

England’s Advance to world Power. Geographic discoveries. Spanish, Indian, Arabic, Russian etc. borrowings.
List-style-image: url(graphics/marker.gif)
Stratigraphic Problems When Drilling

Воспользуйтесь поиском по сайту: