Компютърна система с процесор Pentium Pro и MMX

Компютърна система с процесор Pentium Pro и MMX

1. Блокова схема на ДП с процесор Intel Pentium Pro, Socket8, Chipset от серията 430хх.

2. Блокова схема на ДП с процесор INTEL Pentium  Pro

      ДП на Pentium  има следните основни блокове:

   v  Процесор PentiumPro socket 8

v  Чипсет 82440FX/ Natoma състои се от следните компоненти:

·      SB82441FX: PCI and Memory Controller (PMC)

PMC- съдържа DRAM контролер и поддържа до 1 GByte DRAM от типа FPM, EDO  и BEDO, които могат да бъдат изпълнени като SIMM или DIMM. PMC отговаря за трансфера на данни по PCI шината и за управлението на ускорителя на шината за данни DBX .

·      S82442FX: Data Bus Accelerator -  DBX  e 64  битова магистрала за връзка на CPU с паметта. Освен това той съдържа  една собствена 16 битова шина за данни, която отговаря  за управлението на обмена по шината PCI и за регистрите PMC;

·      S82371SB: PCI ISA IDE Xcelerator (PIIX3) – PIIX3 е така наречения PCI ISA Bridge. Управлява цялата комуникация по шина ISA. Съдържа двата контролера за DMA и прекъсванията, таймер/брояч, енергоспестяващите функции и интерфейс EIDE за включване на твърди дискове и/или CD-ROM устройства, портове USB.

Този чипсет не предлага контролер за кеш, тъй като процесорите Pentium Pro съдържат в себе си такъв - двете Cache памети L1 и L2 се намират в чипa.

v  RAM памет: EDO DIMM /SDRAM DIMM

Socket 8 е специален SPGA цокъл, съдържащ 378 извода. Той беше проектиран специално за Pentium Pro процесора с интегриран L2 кеш. Допълнителните изводи са предназначени да позволят на чипсета да контролира L2 кеша, интегриран в корпуса на процесора.

Chipset от серията 430LX е представен през март 1993г. Той се използва само от оригиналните Pentium-и, които работят на 60MHz и 66MHz. Те са 5-волтови и се използват на дънни платки с процесорни цокли тип Socket4. Чипсетът 430LX  се състои от общо три чипа, образуващи северния мост. Главният от тях е системният контролер 82434 LX. Той съдържа интерфейса между процесора и паметта, кеш контролера и контролера на PCI шината. Има и двойка чипове за ускоряване на интерфейса на PCI шината, които са два еднакви 82434 LX чипа.

Чипсета 430 LX се характеризира със следното:

-          един процесор;

-          поддръжка на до 512КВ, L2 кеш;

-          поддръжка на до 192МВ  стандартна DRAM памет.

Архитектура на Chipset- Северен- Южен мост: Повечето от ранните чипсети на Интел са разделени на многостепенна архитектура, включваща т. нар. северен мост (North Bridge) и южен мост (South Bridge).

-     Северният мост е наречен така, защото той осъществява връзката между високоскоростната процесорна шина и по-бавните AGP и PCI шини. Той е единствената схема (освен процесора), работеща на пълната честота на дъното.

-          Южен мост. Нарича се така, защото той е мостът между PCI шината и още по-бавната ISA шина. В известен смисъл той е взаимозаменяем компонент, тъй като различни чипсети често се проектират да използват един и същ южен мост. Обикновено включва в себе си два интерфейса към IDE контролери за дискови устройства, един или два USB интерфейса и часовник за реално време.

3. Директен достъп до паметта (DMA – Direct Memory Access)

За бързо въвеждане и извеждане на информацията и разтоварване на централното процесорно устройство от входно-изходни операции, свързани с основната памет се използва пряк достъп до паметта. Пряк достъп до паметта се нарича способът на обмяна на данни, извършван автономно (независимо) от процесора между основната памет и външни устройства. В режим на пряк достъп до паметта се използва специализирано устройство – контролер за пряк достъп до паметта. В началото на предаване на данните контролерът се програмира от централния процесор – в него се предават адресите в основната памет и количеството на трансферираната информация, след което DMA се оставя да свърши работата по прехвърляне на данните. Когато DMA приключи преноса на данни, изпраща сигнал до МП за извършения трансфер.        

Основните функции които се реализират с DMA могат да се формулират по следния начин:

- освобождава централния процесор от управление на бавните входно - изходните операции между основната памет и външните устройства;

         - осигурява възможност за паралелно изпълнение на програми от централния процесор и обмен на данни между паметта и външните устройства;

Трансферът на данни, които извършва DMA е ограничаван единствено от пропускателната способност на основната шина и шината към външните устройства.

PCI шина. Обикновено това е 32-битова шина на 33MHz, която се среща в прак­тически всички системи от по-новите 486 PC-та насам. Някои по-нови системи включват официална 64-битова версия, работеща на 66MHz - това обикновено са работни станции или сървъри. Тази шина се генерира или от северния мост при чипсегите с архитектура северен/южен мост, или от хъба на контролера за вход/изход при чипсетите с хъбова архитектура. PCI шината в една сисчема се представя от 32-битови слотове, които обикновено са бели на цвят, а броят им при повечето дънни платки варира от четири до шест. В тези слотове могат да се инсталират най-различни високоскоростни периферни компоненти, като SCSI адаптери, мрежови карти, видеокарти и др.                                                                      Характеристика на Pentium Pro и MMX

Процесор	Размер на вътр. регистри	Шина данни	Адресна шина	Максимално адресируема памет	Кеш памет	Работна честота	Видове RAM памет
Pentium Pro	32 bit	64 bit	36 bit	64 GB	Level 1 – DATA Cache и Code Cache Level 2 на ДП	От 60 до 233 MHz	EDO DRAM Модули DIMM – 168 pins
Pentium MMX	32 bit	64 bit	36 bit	64 GB	Level 1 – DATA Cache и Code Cache Level 2 на ДП	От 60 до 233 MHz	EDO DRAM Модули DIMM – 168 pins

Режими на работа: Реален, със защита и със системно управление.

Регистри с общо предназначение: Регистрите на централния процесор представляват свръх бърза памет, която се използва за извършване на логическите и аритметичните операции (конюнкция, дизюнкция, изместване наляво или надясно, сума по модул две, събиране, изваждане). Информацията в регистрите се съхранява в битове с две значения – нула и едно, и се съхранява само, докато процесорът е под напрежение или докато някоя машинна команда не измени съдържанието на регистъра. Броят битове в регистрите е еднакъв и определя разрядността на персоналния компютър – 16, 32, 64-битови.

В регистрите с общо предназначение  се записват междинни резултати или се използват за адресация. Те могат да се разделят на:

a)      регистри за данни (EAX, EBX, ECX, EDX);

b)      регистри указатели (SP, BP, IP);

c)      индексни регистри (SI, DI);

d)     сегментни регистри (CS, DS, SS, ES).

Суперскаларна архитектура В суперскаларните процесори се прави опит в рамките на последователна програма да се реализира паралелно изпълнение на командите на тази програма. След извличане на последователният поток от команди между тях се установяват само действително необходимите зависимости по данни. При това задължиелно се запазва достатъчно информация за подреждането им в първоначалната програма, така че да е възможно запазването на този ред и при прекъсване.

Ефективността на суперскаларните архитектури се ограничава от следните обстоятелства:

1. Съществуват ограничения върху степента на паралелизъм на ниво команди. Това произтича от наличието на разклонения в програмите и от ограничения на крайното количество инструкции, които могат да се изпълняват паралелно.
2. Сложността на проектираните и произвеждани суперскаларни микропроцесори нараства по-бързо от количеството на паралелно изпълняваните команди.

Предимства на Socket7- наличие на модул за регулиране на напрежение VMR и възможността му за използване от останалите производители на процесори.

Характеристика на RISC( Reduced Instruction Set Computer) са процесори с разширен набор от инструкции. В зависимост от архитектурата си микропроцесорите  се делят на RISC и CISC:

HARVARD ахитектура – чрез нея се подобрява бързодействието; при нея програмата и данните са в отделни памети и достъпа до тях става по различни магистрали; микропроцесорите използващи тази архитектура се наричат RISC /със съкратен набор от инструкции/.

CPU Pentium MMX

CPU Pentium Pro