Arhitecturi folosite in calculatoarele "Pentium"

Arhitecturi folosite in calculatoarele "Pentium"

La primele sisteme Pentium, structura de principiu a ramas aceeasi ca la sistemele 486 (Fig. 1.6.). Cel mai rapid BUS este cel care conecteaza procesorul de primul nivel de memorie CACHE, care se gaseste chiar pe cipul procesorului.(la procesoarele Intel).

Al doilea BUS este SYSTEM BUS ce conecteaza procesorul de memoriile:

Rapida de nivel 2 (Cache Level 2),care este de tip SRAM (Static RAM).

Memoria pincipala RAM, care este de tip DRAM (Dynamic RAM) sau mai precis SDRAM (Synchronous Dynamic RAM).

Larginea acestei magistrale este de 64 biti si frecventa de 66 Mhz (pana la inceputul lui 1998).

Pentium II a crescut aceasta frecventa la 100Mhz.

In continuare odata cu cresterea vitezei de lucru a procesoarelor, si in special a memoriei CACHE L2, SYSTEM BUS s-a despartit in doua (Fig.1.7):

• Backside Bus legatura dintre processor si CACHE 2
• Frontsize Bus legatura dintre processor si memoria RAM

Fig. 1.7. Structura magistralei "SYSTEM", introdusa de "Pentium II"

Evolutia frecventei de lucru a magistralei sistemului este dependenta de realizarea unor memorii RAM capabile sa lucreze sincron cu aceasta. Astfel au aparut doua noi standarde pentru frecventa magistralei (doar pentru calculatoarele IBM), denumite PC100 (frecventa de 100 MHz) si PC 133 (frecventa de 133 MHz). Standardul PC 133 a aparut ca urmare a intrarii pe piata a unor noi memorii numite DDR RAM (Double Data Rate RAM), capabile sa faca transferuri de date pe ambele fronturi ale semnalului de tact.

In tabelul de mai jos este prezentata evolutia frcventei de lucru a "System Bus" pentru principalele tipuri de procesoare.

Fig. 1.8. Structura unui calculator IBM Pentium II

Dupa mai multe incercari, arhitectura ce s-a cristalizat pentru calculatoarele echipate cu procesoare Pentium II sau compatibile, este prezentata in Fig. 1.8.

Din Fig. 1.8., se observa ca structura unui calculator Pentium II se bazeaza pe doua cipuri adaptoare denumite "North Bridge"(Puntea din nord-de sus-) si "South Bridge" (Puntea din sud-de jos-). Primul chip contine circuitele de control necesare memoriei principale SDRAM, si cele necesare legaturii dintre magistrala sistem (Sistem Bus) si magistrala Asincrona PCI (PCI Bus), precum si circuitele de legatura dintre magistrala sistem si o noua magistrala asincrona, de viteza mai mare ca magistrala PCI, denumita magistrala AGP (Accelerated Graphics Port). Initial aceasta magistrala avea un singur conector de extensie, ce era folosit de placa adaptorului video. Rata maxima de transfer era de 264 MBps la un tact de 66 MHz.

Al doilea chip (Southern Bridge) cuprinde circuitele adaptoare ale porturilor EIDE (Enhanced Inteligent Drive Electronics), folosite pentru cuplarea unitatilor de memorie auxiliare (harddisk-uri, CD-romuri, unitati ZIP, etc.), si circuitele de legatura dintre magistrala PCI si magistrala ISA, precum si cele dintre magistrala PCI si o noua magistrala seriala denumita USB (Universal Serial Bus).

Aparitia procesorului Pentium III, a insemnat renuntarea la arhitectura standard de 2 cipseturi (North Bridge/South Bridge). Noua arhitectura este denumita " Accelerated Hub Arhitecture" (Arhitectura cu conector de accelerare). System Bus are frecventa de 133Mhz. Noua arhitectura a putut fi realizata si ca urmare a adoptarii unei noi tehnologii de realizare a memoriilor dinamice (Rambus technology) pe baza careia au fost realizate un nou tip memorii DRAM, cunoscute sub denumirea RDRAM (Rambus Direct RAM) sau RIMM (Rambus Inline Memory Modules). Aceste unitati de memorie extrag in avans datele ("prefetch"), diminuand sarcina procesorului, datele putand fi citite de acesta in "pachete" mici la viteza foarte mare. De exemplu modulele PC800 RIMM (800/400 MHz) transfera datele la o frecventa a tactului de 400 MHz si cum transferul se face pe ambele fronturi ale impulsurilor de tact, frecventa de transfer este de fapt 800 MHz. Mai sunt cunoscute memoriile PC700 RIMM (712.366 MHz) si PC600 Rimm (532/266 MHz). Noul tip de memorii RDRAM asigura o rata maxima de transfer de 1,6GBps, ele fiind construite cu o largime a magistralei de date de 16 biti.

Deocamdata (anul 2000-2001) tehnologia Rambus inca nu s-a impus, calculatoarele dotate cu alte tipuri de memorii (DDRAM, SDRAM) oferind performante asemanatoare la un pret mai mic. Pentru a oferi posibilitatea de a utiliza orice tip de memorie principala, unele arhitectur de Pentium III, prevad un circuit de control si adaptare a memoriei (Memory Translator Hub - Fig. 1.9.), care asigura adaptarea dintre magistrala memoriei (Frontside Bus) si modulele de memorie utilizate.

In tabelul de mai jos sunt prezentate principalele tipuri de memorii utilizate in calculatoarele Pentium, specificanduse frecventa de transfer si rata maxima de transfer a acestora.

Fig. 1.9. Arhitectura unui calculator Pentium III, cu adaptor pentru blocul de memorie

In acelasi timp magistrala AGP a fost imbunatatita, asigurand placi adaptoare video de tip AGPX4 cu o rata max de transfer de 1.0GBPS.

Fig. 1.10. Structura de calculator Pentium III fara circuitul "Memory Translator Hub"

"Memory Controller Hub" face legatura dintre procesor, magistrala AGP si memoria principala a sistemului. Acest circuit asigura functionarea concurentiala a procesorului. Magistrala interna a lui are o rata maxima de transfer de 1,6GB/sec.

"I/O Controller Hub" asigura o adaptare la magistrala sistem (prin intermediul si a circuitului "Memory Controller Hub") a magistralelor PCI, USB si X precum si a porturilor I/O standard si EIDE. Din figura se observa lipsa conectorilor de extensie ai magistralei ISA.

La variantele mai noi (Fig. 1.10), circuitul "Memory Translator Hub" lipseste, iar "I/O Controller Hub" are inclus si adaptorul audio. De asemeni, magistrala X, BIOS-ul generatorul de numere aleatoare si ceasul de timp real sunt incluse intr-un nou circuit numit "Firmware Hub".