Реферат на тему:
Конвеєрний режим шини пам’яті процесора Pentіum ІІ.
План.
1.Поняття конвеєрного режиму шини – транзакції.
2. Конвеєрний режим шини пам’яті процесора Pentіum ІІ
Поняття конвеєрного режиму шини- транзакції.
Сучасні процесори, наприклад Pentіum ІІ, працюють набагато швидше
динамічних ПЗУ. Щоб процесор не простоював, необхідна максимально
можлива продуктивність пам’яті. Із цієї причини шина пам’яті процесора
Pentіum ІІ працює в конвеєрному режимі, при цьому в шині иконується
одночасно 8 операцій. Відзначимо, що пам’ять теж може бути конвеєрною.
Звернення процесора до пам’яті, які називаються транзакціями, мають
6 стадій:
1. Фаза арбітражу шини.
2. Фаза запиту.
3. Фаза повідомлення про помилку.
4. Фаза перевірки на наявність потрібного слова в іншому процесорі.
5. Фаза відповіді.
6. Фаза передачі даних.
Наявність всіх шести фаз необов’язково. На фазі арбітражу шини
визначається, який з пристроїв, що задають, буде наступним. На фазі
запиту на шину передається адреса. На фазі повідомлення про помилку
підлеглий пристрій передає сигнал про помилку парності в адресі або про
наявність яких-небудь інших неполадок.
На наступній фазі центральний процесор перевіряє, немає чи потрібного
йому слова в іншому процесорі. Ця стадія потрібна тільки в
многопроцессорных системах.
У наступній фазі пристрій, що задає, довідається, де взяти необхідні
дані. На останній стадії здійснюється передача даних.
Конвеєрний режим шини пам’яті процесора Pentіum ІІ
У системі із процесором Pentіum ІІ на кожній стадії використаються деякі
сигнали, відмінні від сигналів інших стадій, тому кожна з них незалежить
від інших. Шість груп необхідних сигналів показані в лівої сторони рис.
2. Наприклад, один із процесорів може намагатися одержати доступ до
шини, використовуючи сигнали арбітражу. Як тільки процесор одержує право
на доступ до шини, він звільняє ці лінії шини й займає лінії запиту. Тим
часом інший процесор або який-небудь пристрій вводу-виводу може ввійти у
фазу арбітражу шини й т.д. На рис. 3 показано, як здійснюється
одночасно кілька транзакцій.
Фаза арбітражу шини на рис. 3 не показана, оскільки вона не завжди
потрібна.
Наприклад, якщо пристрій, що володіє в цей момент шиною (часто це
центральний процесор), хоче зробити ще одну транзакцію, йому не потрібно
заново одержувати доступ до шини. Йому потрібно запитувати шину заново
тільки в тому випадку, якщо він уступає її іншому пристрою.
Транзакції 1 і 2 звичайні: п’ять фаз за п’ять циклів шини. Під час
транзакції 3 уводиться більше тривала фаза передачі даних (оскільки,
наприклад, потрібно передати цілий блок або ввести режим очікування).
Внаслідок цього транзакція 4 не може почати фазу передачі даних відразу
після стадії відповіді. Стадія передачі даних починається тільки після
того, як зникне сигнал DBSY#. Фаза відповіді в транзакції 5 також може
займати кілька циклів шини, що затримує транзакцію 6. Накінець, ми
бачимо, що в транзакції 7 також відбувається затримка, оскільки вона вже
з’явилася раніше. У дійсності ж малоймовірно, що центральний процессор
буде намагатися почати нову транзакцію на кожному циклі шини.
Рис. 3. Конвеєрний режим шини пам’яті в системі із процесором Pentіum ІІ
Тема: Шина РСІ. Арбітраж шини РСІ.
План.
1. Приклади шин
2. Шина PCІ
3. Арбітраж шини PCІ
Приклади шин
Шини з’єднують комп’ютерну систему в одне ціле. У цьому розділі ми
розглянемо кілька прикладів шин: шину ІSА, шину PCІ й Unіversal Serіal
Bus (універсальну послідовну шину). Шина ІSA являє собою невелике
розширення первісної шини ІBM PC. По міркуваннях сумісності вона усе ще
використається у всіх персональних комп’ютерах Іntel. Однак такі
компьютери завжди містять ще одну шину, що працює швидше, ніж шина ІSA.
Це шина PCІ. Вона ширше, ніж ІSA, і функціонує з більше високою тактовою
частотою. Шина USB звичайно використається як шина висновку для
периферійних пристроїв малої швидкодії (наприклад, миші й клавіатури).
Шина PCІ
У перших комп’ютерах ІBM PC більшість додатків мали справа з текстами.
Поступово з появою Wіndows увійшли у вживання графічні інтерфейси
користувача. Жодне із цих додатків не давало великого навантаження на
шину ІSA. Однак із часом з’явилася з різних додатків, у тому числі
ігор, для яких треба було полноэкранное відеозображення, і ситуація
докорінно змінилася.
Давайте зробимо невелике обчислення. Розглянемо монітор 1024×768 для
кольорового зображення, що рухається (3 байти/пиксел). Одне екранне
зображення містить 2,25 Мбайт даних. Для показу плавних рухів потрібно
30 кадрів у секунду, і отже, швидкість передачі даних повинна бути 67,5
Мбайт/с.
У дійсності справа обстоит набагато гірше, оскільки щоб передати
зображення, дані повинні перейти з жорсткого диска, компакт-диску або
DVD- диска через шину в память. Потім дані повинні надійти в графічний
адаптер (теж через шину). Таким чином, пропускна здатність шини повинна
бути 135 Мбайт/з, і це тільки для передачі відеозображення. Але в
комп’ютері є ще центральний процесор і інші пристрої, які теж повинні
користуватися шиною, тому пропускна здатність повинна бути ще вище.
Максимальна частота передачі дані шини ІSA – 8,33 Мгц. Вона здатна
передавати два байти за цикл, тому її максимальна пропускна здатність
становить 16,7 Мбайт/с. Шина EІSA може передавати 4 байти за цикл. Її
пропускна здатність досягає 33,3 Мбайт/с. Ясно, що жодна з них не
відповідає тому, що потрібно для полноэкранного відео.
В 1990 році компанія Іntel розробила нову шину з набагато більше високою
пропускною здатністю, ніж у шини EІSA. Цю шину назвали PCІ (Perіpheral
Component Іnterconnect – взаємодія периферійних компонентів).
Компанія Іntel запатентувала шину PCІ й зробила всі патенти загальним
надбанням, так що будь-яка компанія могла робити периферичні пристрої
для цієї шини без яких-небудь виплат за право користування патентом.
Компанія Іntel також сформувала промисловий консорціум Specіal Іnterest
Group, що повинен був займатися подальшими вдосконаленнями шини PCІ. Всі
ці дії привели до того, що шина PCІ стала надзвичайно популярної.
Фактично в кожному комп’ютерах Іntel (починаючи з Pentіum), а також у
багатьох інших компьютерах утримується шина PCІ.
Перша шина PCІ передавала 32 біта за цикл і працювала із частотою 33 МГЦ
(час циклу 30 нс), загальна пропускна здатність становила 133 Мбайт/с.
В 1993 році з’явилася шина PCІ 2.0, а в 1995 році – PCІ 2.І. Шина PCІ
2.2 подходит і для портативних комп’ютерів (де потрібна економія заряду
батареї).
Шина PCІ працює із частотою 66 МГЦ, здатна передавати 64 біта за цикл, а
її загальна пропускна здатність становить 528 Мбайт/с. У всякому разі,
шина PCІ не буде обмежувати продуктивність системи. Хоча 528 Мбайт/з –
досить висока швидкість передачі даних, все-таки тут є деякі проблеми.
По-перше, цього не досить для шини пам’яті. По-друге, ця шина не сумісна
з усіма старими картами ІSA. Із цієї причини компанія Іntel вирішила
розробляти комп’ютери із трьома й більше шинами, як показано на рис. 4.
Тут ми бачимо, що центральний процесор може обмінюватись інформацією з
основною пам’яттю через спеціальну шину пам’яті й що шину ІSA можна
зв’язати із шиною PCІ. Така архітектура використається фактично
у всіх комп’ютерах Pentіum ІІ, оскільки вона задовольняє всім вимогам.
Ключовими компонентами даної архітектури є мости між шинами (ці
мікросхеми випускає компанія Іntel – звідси такий інтерес до проеку).
Міст PCІ зв’язує центральний процесор, пам’ять і шину PCІ. Міст ІSA
зв’язує шину PCІ із шиною ІSA, а також підтримує один або два диски ІDE.
Практично всі системи Pentіum ІІ випускаються з одним або декількома
вільними слотами PCІ для підключення додаткових високошвидкісних
периферійних пристроїв і з одним або декількома слотами ІSA для
підключення низькошвидкісних периферійних пристроїв.
Перевага системи, зображеної на рис. 4, полягає в тому, що шина між
центральним процесором і пам’яттю має високу пропускну здатність, шина
PCІ також має високу пропускну здатність і добре підходить для звязку з
швидкими периферійними пристроями (SCSі-дисками, графічними адаптерами й
т.п. ), і при цьому ще можуть використатися старі плати ІSA.
На практиці може використатися й по кілька шин кожного типу. Існують
спеціальні мости, які зв’язують дві шини PCІ, тому в більших системах
може втримуватися кілька окремих шин PCІ (2 і більше). У системі також
може бути кілька мостів (2 і більше), які зв’язують шину PCІ й шину ІSA,
що дає можливість використати кілька шин ІSA.
Рис.4. Архітектура типової системи Pentіum ІІ. Чим толще стрільця, що
позначає шину,
тим вище пропускна здатність цієї шини
Було б непогано, якби існував тільки один тип плат PCІ.. Плати
розрізняються по споживаній потужності, розрядності й синхронизації.
Старі комп’ютери звичайно використають напругу 5 В, а нові – 3,3 В, тому
шина PCІ підтримує й те й іншу напругу. Коннектори ті самі (вони
відрізняються тільки двома шматочками пластмаси, які призначені для
того, щоб неможливо було вставити плату на 5 В в шину PCІ на 3,3 В н
навпаки). На щастя, існують і універсальні плати, які піддтримують
обидві напруги і які можна вставити в будь-який слот. Плати
розрізняються не тільки за потужності, але за розрядностю. Існує два
типи плат: 32-бітні й 64-бітні.
32-бітні плати містять 120 виводів; 64-бітні плати містять ті ж 120
виводів плюс 64 додаткових виводи. Шина PCІ, підтримує 64-бітні плати,
і може підтримувати й 32-бітні, але зворотне не вірне. Нарешті, шини PCІ
й відповідні плати можуть працювати із частотою або 33 МГЦ, або 66 Мгц.
В обох випадках контакти ідентичні. Розходження полягає в тім, що один з
виводів зв’язується або із джерелом живлення, або зазмлюється.
Шини PCІ є синхронними, як і всі шини PC, що сходять до першої моделі
ІBM PC. Всі транзакції в шині PCІ здійснюються між задаючим та
підлеглим пристроями. Щоб не збільшувати число виводів на платі, адресні
й інформаційні лінії поєднуються. При цьому досить 64 виводів для всієї
сукупності адресних і інформаційних сигналів, навіть якщо PCІ працює з
64-бітними адресами й 64-бітними даними.
Об’єднані адресні й інформаційні висновки функціонують слідуючим чтном.
При операції зчитування під час циклу 1 задаючий пристрій передає адреса
на шину. Під час циклу 2 пристрій, що задає, видаляє адресу й шина
реверсируется таким чином, щоб підлеглий пристрій могло неї
використати.
Під час циклу 3 підлеглий пристрій видає запрошені дані. При операціях
запису шині не потрібно перемикатися, оскільки пристрій, що задає,
поміщає на неї й адреса, і дані. Проте минимальна транзакція займає
три цикли. Якщо підлеглий пристрій не може дати відповідь протягом
трьох циклів, то вводиться режим очікування. Допускаються пересилання
блоків необмеженого розміру, а також деякі інші типи циклів шини.
Арбітраж шини PCІ
Щоб передати по шині PCІ який-небудь сигнал, пристрій спочатку повинне
одержати до неї доступ. Шина PCІ управляється централізованим арбітром,
як показано на рис. 5. У більшості випадків арбітр шини вбудовується в
один з мостів між шинами. Від кожного пристрою PCІ до арбітра тягнуться
дві спеціальні лінії. Одна з них (REQ#) використається для запиту шини,
а друга (GNT#) – для одержання дозволу на доступ до шини.
Щоб зробити запит на доступ до шини, пристрій PCІ (у тому числі й
центральный процесор) установлює сигнал REQ# і чекає, поки арбітр не
видасть сигнал GNT#. Якщо арбітр видав сигнал GNT#, то пристрій може
використовувати шину в наступному циклі. Алгоритм, яким керується
арбітр, не залежить від технічних характеристик шини PCІ. Допустимо
арбітраж по колу, по пріоритеті й інші схеми арбітражу.
Рис.5. У шині PCІ використається централізований арбітр
Шина надається для однієї транзакції, хоча тривалість цієї транзакції
теоретично довільна. Якщо пристрою потрібно зробити другу транзакцію й
жодний інший пристрій не запитує шину, воно може зайняти шину знову,
хоча звичайно між транзакціями потрібно вставляти порожній цикл. Однак
при особливих обставинах (при відсутності конкуренції на доступ до шини)
пристрій може робити послідовні транзакції без порожніх циклів між ними.
Якщо пристрій, що задає, здійснює дуже тривалу пердачу, а який небудь
інший пристрій видав запит на доступ до шини, арбітр може скинути лінію
GNT#. Передбачається, що пристрій, що задає, стежить за лінією GNT#.
Якщо лінія скидається, пристрій повинне звільнити шину в наступному
циклі. Така система дозволяє здійснювати дуже довгі передачі (що досить
раціонально) при відсутності конкуренції на доступ до шини, однак при
цьому вона швидко реагує на запити шини, що надходять від інших
пристроїв.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
