Frecuencia del bus de la CPU. Autobuses de computadoras personales

autobús de la CPU- conecta el procesador al puente norte o al controlador de memoria MCH. ella trabaja para frecuencias 66–200 MHz y se utiliza para transferir datos entre el procesador y el bus principal del sistema o entre el procesador y la memoria caché externa en sistemas basados ​​en procesadores de quinta generación. En la figura se muestra el diagrama de interacción del bus en una computadora típica basada en un procesador Pentium (Socket 7).

Esta figura muestra claramente una arquitectura de tres niveles, en la que en el nivel más alto de la jerarquía se encuentra el bus PCI, seguido del bus ISA. La mayoría de los componentes del sistema se conectan a uno de estos tres buses.

En sistemas basados ​​en procesadores Socket 7, la caché L2 externa se instala en la placa del sistema y se conecta al bus del procesador, que funciona a la frecuencia de la placa del sistema (normalmente de 66 a 100 MHz). Así, con la llegada de los procesadores Socket 7 con velocidades de reloj más altas, la frecuencia de funcionamiento de la memoria caché se mantuvo igual a la frecuencia relativamente baja de la placa base. Por ejemplo, en los sistemas Intel Socket 7 más rápidos, la frecuencia del procesador es 233 MHz y frecuencia del bus del procesador con un multiplicador de 3,5x alcanza sólo 66 MHz. En consecuencia, la caché L2 también funciona a 66 MHz. Tomemos, por ejemplo, un sistema Socket 7 que utiliza procesadores AMD K6-2 550 que funcionan a 550 MHz: con un multiplicador de 5,5x hvelocidad del bus de la CPU igual a 100MHz. En consecuencia, en estos sistemas la frecuencia de la caché L2 alcanza sólo los 100 MHz.

El problema de la lentitud de la caché L2 se resolvió en procesadores de clase P6 como Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, así como AMD Athlon y Duron. Estos procesadores usaban Socket 8, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket A o Socket 370. Además, el caché L2 se movió de la placa base directamente al procesador y se conectó a él mediante un bus en el chip. Ahora este bus se conoce como bus frontal (FSB), pero, según la tradición establecida, sigo llamándolo bus de procesador.

La inclusión de caché L2 en el procesador aumentó significativamente su velocidad. En los procesadores modernos, la memoria caché se encuentra directamente en el chip del procesador, es decir. Funciona con la frecuencia del procesador. En versiones anteriores, la caché L2 estaba ubicada en un chip separado integrado en la carcasa del procesador y funcionaba a 1/2, 2/5 o 1/3 de la frecuencia del procesador. Sin embargo, incluso en este caso, la velocidad del caché integrado fue significativamente mayor que la velocidad del caché externo limitado por la frecuencia de la placa base Socket 7.

En los sistemas con ranura 1, la caché L2 estaba integrada en el procesador, pero sólo funcionaba a la mitad de su frecuencia. El aumento de la frecuencia del bus del procesador de 66 a 100 MHz dio como resultado un aumento en el rendimiento a 800 MB/s. Cabe señalar que la mayoría de los sistemas incluían soporte AGP. La interfaz AGP estándar funciona a 66 MHz (el doble de la velocidad de PCI), pero la mayoría de los sistemas admiten AGP 2x, que es dos veces más rápido que el AGP estándar, lo que resulta en un mayor rendimiento de hasta 533 MB/s. Además, estos sistemas suelen utilizar módulos de memoria PC100 SDRAM DIMM, que tienen una velocidad de transferencia de datos de 800 MB/s.

En los sistemas Pentium III y Celeron, la ranura 1 dio paso al zócalo 370. Esto se debió principalmente al hecho de que los procesadores más modernos incluyen caché L2 en el chip (que funciona a la frecuencia central completa), lo que significa que no se necesita una carcasa costosa. que contiene varios chips. La velocidad del bus del procesador aumentó a 133 MHz, lo que resultó en un aumento en el rendimiento a 1066 MB/s. Los sistemas modernos ya utilizan AGP 4x con una velocidad de transferencia de datos de 1066 MB/s.

Bus de procesador basado en arquitectura hub

Tenga en cuenta la arquitectura del concentrador Intel utilizada en lugar de la arquitectura tradicional de puente norte/sur. Este diseño trasladó la conexión principal entre los componentes del chipset a una interfaz hub dedicada con una velocidad de transferencia de datos de 266 MB/s (el doble que la del bus PCI), permitiendo que los dispositivos PCI utilicen todo el ancho de banda del bus PCI, excluyendo el puente sur. . Además, el chip Flash ROM BIOS, ahora llamado Firmware Hub, se comunica con el sistema a través del bus LPC. Como ya se ha indicado, en la arquitectura del puente norte/sur se utilizó para ello un chip Super I/O. La mayoría de los sistemas ahora utilizan el bus LPC en lugar del bus ISA para conectar el chip Super I/O. Al mismo tiempo, la arquitectura del hub le permite abandonar el uso de Super I/O. Los puertos admitidos por el chip Super I/O se denominan puertos heredados, por lo que el diseño sin Super I/O se denomina sistema libre de legado. En dicho sistema, los dispositivos que utilizan puertos estándar deben conectarse a la computadora mediante el bus USB. Estos sistemas suelen utilizar dos controladores y hasta cuatro puertos comunes (se pueden conectar puertos adicionales a hosts USB).

Los sistemas basados ​​en procesadores AMD utilizan el diseño Socket A, que utiliza procesadores y buses de memoria más rápidos que el Socket 370, pero aún conserva el diseño del puente norte/sur. Preste atención al bus del procesador de alta velocidad, cuya frecuencia alcanza los 333 MHz (ancho de banda - 2664 MB/s), así como a los módulos de memoria DDR SDRAM DIMM utilizados, que admiten el mismo ancho de banda (es decir, 2664 MB/s). También cabe señalar que la mayoría de los puentes sur incluyen funciones típicas de los chips Super I/O. Estos chips se llaman Super South Bridge.

El sistema Pentium 4 (Socket 423 o Socket 478), basado en la arquitectura hub, se muestra en la siguiente figura. Una característica especial de este diseño es que tiene una frecuencia de reloj de 400/533/800 MHz y un ancho de banda de 3200/4266/6400 MB/s, respectivamente. Hoy es el neumático más rápido. También preste atención a los módulos PC3200 (DDR400) de doble canal, cuyo ancho de banda (3200 MB/s) coincide con el ancho de banda del bus del procesador, lo que le permite maximizar el rendimiento del sistema. Los sistemas de gama alta que incluyen un bus de 6400 MB/s utilizan módulos DDR400 de doble canal con frecuencia de 400 MHz, lo que da como resultado un ancho de banda total del bus de memoria de 6400 MB/s. Los procesadores con una velocidad de bus de 533 MHz pueden utilizar módulos de memoria emparejados (PC2100/DDR266 o PC2700/DDR333) en modo de doble canal para lograr un ancho de banda del bus de memoria de 4266 MB/s. Hacer coincidir el ancho de banda del bus de memoria con los parámetros operativos del bus del procesador es una condición para un funcionamiento óptimo.

El núcleo del procesador está definido por las siguientes características:

• proceso;
• volumen de caché interno L1 y L2;
• Voltaje;
• disipación de calor

Antes de comprar un procesador central, debe asegurarse de que la placa base que elija pueda funcionar con él.

Cabe destacar que una línea de procesadores puede contener CPU equipadas con diferentes núcleos. Por ejemplo, la línea Intel Core i5 incluye procesadores con núcleos. Lynnfield, Clarkdale, Arrandale y Sandy Bridge.

¿Cuál es la frecuencia del bus de datos?

Indicador frecuencia del bus de datos también denotado como Autobús frontal (o para abreviar FSB) .

Autobús de datos- un conjunto de líneas de señal diseñadas para transmitir datos V Y de procesador.

Frecuencia de autobuses- esta es la frecuencia de reloj a la que se intercambian datos entre el procesador y el bus del sistema.

Cabe señalar que los procesadores Utilice la tecnología de bombeo cuádruple. Permite transferir 4 bloques de datos en un ciclo. La frecuencia efectiva de los autobuses, en este caso, se cuadriplica. Debe recordarse que para los procesadores mencionados anteriormente, la columna "frecuencia del bus" indica un indicador aumentado en 4 veces.

Procesadores AMD Atlón 64 Y Opterón Utilice la tecnología HyperTransport, que permite que el procesador y la RAM interactúen de manera efectiva. Este sistema mejora significativamente la productividad general.

¿Qué es la velocidad del reloj del procesador?

velocidad del reloj de la CPU es el número de operaciones del procesador por segundo. Operaciones, en este caso, significan ciclos. La velocidad del reloj es proporcional a la frecuencia del bus (FSB).

Normalmente, cuanto mayor sea la velocidad del reloj, mejor será el rendimiento. Sin embargo, esta regla sólo funciona para modelos de procesadores que pertenecen a la misma línea. ¿Por qué? En ellos, el rendimiento del procesador, además de la frecuencia, también se ve afectado por parámetros como:

• tamaño de caché de segundo nivel (L2);
• presencia y frecuencia de caché de tercer nivel (L3);
• presencia de instrucciones especiales etcétera...

Rango de reloj del procesador: de 900 a 4200MHz.

¿Qué es un proceso técnico?

Proceso técnico- esta es la escala de la tecnología que determina las dimensiones de los elementos semiconductores que forman la base de los circuitos internos del procesador. Los circuitos están formados por transistores interconectados.

La reducción proporcional de las dimensiones de los transistores, a medida que se desarrollan las tecnologías modernas, conduce a un mejor rendimiento del procesador. Por ejemplo, el núcleo Willamette, fabricado según la tecnología del proceso de 0,18 micrones, tiene 42 millones de transistores; El núcleo Prescott con tecnología de proceso de 0,09 micrones ya cuenta con 125 millones de transistores.

¿Cuál es el valor de disipación de calor de un procesador?

Disipación de calor- este es un indicador de la potencia asignada por el sistema de enfriamiento para garantizar el funcionamiento normal del procesador. Cuanto mayor sea el valor de este parámetro, más se calienta el procesador durante su funcionamiento.

Es extremadamente importante tener en cuenta este indicador en caso de sobreestimar la frecuencia del procesador central. Un procesador con baja disipación de calor se enfría más rápido y, en consecuencia, se puede overclockear más.

También hay que tener en cuenta que los fabricantes de procesadores miden la disipación de calor de diferentes formas. Por lo tanto, las comparaciones basadas en esta característica sólo son apropiadas dentro de una empresa fabricante.

Rango térmico del procesador: 10 a 165 W.

Soporte de tecnología de virtualización

Tecnología de virtualización- tecnología que permite el funcionamiento simultáneo de varios sistemas operativos en una PC.

Así, gracias a la tecnología de virtualización, un sistema informático puede funcionar como varios virtuales.

Soporte de tecnología SSE4

SSE4- una tecnología que incluye un paquete que consta de 54 nuevos comandos destinados a mejorar el rendimiento del procesador mientras se realizan diversas tareas que consumen muchos recursos.

Soporte de tecnología SSE3

SSE3- tecnología que incluye un paquete compuesto por 13 nuevos comandos. Su introducción en la nueva generación tiene como objetivo mejorar el rendimiento del procesador en términos de operaciones de procesamiento de datos continuos.

Soporte de tecnología SSE2

SSE2 es una tecnología que incluye un paquete de comandos que complementa las tecnologías de sus “predecesores”: ESS Y mmx. Está desarrollado por Intel Corporation. Los comandos incluidos en el conjunto le permiten lograr importantes mejoras de rendimiento en aplicaciones optimizadas para SSE2. Esta tecnología es compatible con casi todos los modelos de procesadores modernos.

Soporte de tecnología NX Bit

Bit NX- tecnología que puede impedir la introducción y ejecución de código malicioso de algunos virus.

Compatible con el sistema operativo Windows XP SP2, así como con todos los sistemas operativos de 64 bits.

Soporte de tecnología HT (Hyper-Threading)

Hyper-Threading es una tecnología que permite al procesador procesar dos flujos de comandos en paralelo, lo que aumenta significativamente la eficiencia de determinadas aplicaciones que consumen muchos recursos y están asociadas con la multitarea (edición de audio y vídeo, modelado 3D, etc.). Sin embargo, en algunas aplicaciones el uso de esta tecnología puede tener el efecto contrario. Así, la tecnología Hyper-Threading es opcional y, si es necesario, el usuario puede desactivarla en cualquier momento. El autor del desarrollo es Intel.

Soporte de tecnología AMD64/EM64T

Los procesadores integrados en una arquitectura de 64 bits pueden funcionar con aplicaciones de 32 y 64 bits y con absolutamente la misma eficiencia.

Ejemplos de líneas de procesadores x-64: AMD Athlon 64, AMD Opteron, Core 2 Duo, Intel Xeon 64 y otros.

La cantidad mínima de RAM para procesadores que admiten direccionamiento de 64 bits es 4GB. Estas opciones no están disponibles para los procesadores tradicionales de 32 bits. Para habilitar procesadores de 64 bits es necesario que el sistema operativo esté adaptado a ellos, es decir, que también tenga arquitectura x64.

Nombres de implementación de extensiones de 64 bits en procesadores:

• Intel - EM64T.

¡Soporte para la tecnología 3DNow!

¡3DAhora!- una tecnología que contiene un paquete que consta de 21 comandos adicionales para procesamiento multimedia. El principal objetivo de esta tecnología es mejorar el procesamiento de aplicaciones multimedia.

Tecnología ¡3DAhora! implementado exclusivamente en procesadores AMD.

¿Qué es el tamaño de la caché L3?

El tamaño de la caché L3 se refiere a la memoria caché de tercer nivel.

Equipada con un bus del sistema de alta velocidad, la memoria caché L3 forma un canal de alta velocidad para el intercambio de datos con la memoria del sistema.

Normalmente, sólo los mejores procesadores y sistemas de servidores están equipados con memoria caché L3. Por ejemplo, líneas de procesadores como AMD Opteron, AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon.

Rango de tamaño de caché L3: de 0 a 30720 KB.

¿Cuál es el tamaño de la caché L2?

El tamaño de la caché L2 se refiere a la memoria caché de segundo nivel.

caché L2 Es un bloque de memoria de alta velocidad que realiza funciones similares a la caché L1. Esta unidad tiene una velocidad más baja y también tiene un volumen mayor.

Si el usuario necesita un procesador para realizar tareas que consumen muchos recursos, entonces debe elegir un modelo con una gran caché L2.

Para los modelos de procesador con múltiples núcleos, se indica la cantidad total de memoria caché L2.

Rango de tamaño de caché L2: de 128 a 16384 KB.

¿Cuál es el tamaño de la caché L1?

El tamaño de la caché L1 se refiere a la memoria caché de primer nivel.

caché L1 es un bloque de memoria de alta velocidad ubicado directamente en el núcleo del procesador. Los datos extraídos de la RAM se copian en este bloque. Procesar datos desde la memoria caché es muchas veces más rápido que procesar datos desde la RAM.

La memoria caché permite aumentar el rendimiento del procesador debido a una mayor velocidad de procesamiento de datos. La caché de nivel 1 se mide en kilobytes y es bastante pequeña. Como regla general, los modelos de procesadores "más antiguos" están equipados con una memoria caché L1 más grande.

En los modelos de procesador con varios núcleos, la cantidad de caché de primer nivel siempre se especifica para un núcleo.

Rango de tamaño de caché L1: de 8 a 128 KB.

Voltaje de suministro nominal del núcleo del procesador

Este parámetro indica el voltaje requerido por el procesador para funcionar. Caracteriza el consumo de energía del procesador. Es especialmente importante tener en cuenta este parámetro al elegir un procesador para un sistema móvil y no estacionario.

La unidad de medida es Voltios.

Rango de voltaje del núcleo: 0,45 a 1,75 V.

Temperatura máxima de funcionamiento

Este es un indicador de la temperatura superficial máxima permitida del procesador a la que puede funcionar. La temperatura de la superficie depende de la carga del procesador, así como de la calidad de la disipación de calor.

• Con refrigeración normal, la temperatura del procesador está en el rango de 25-40°C (modo inactivo);
• Cuando la carga de trabajo es pesada, la temperatura puede alcanzar los 60-70 °C.

Los procesadores con altas temperaturas de funcionamiento requieren la instalación de potentes sistemas de refrigeración.

Rango de temperatura máxima de funcionamiento del procesador: 54,8 a 105,0 °C.

¿Qué es una línea de procesador?

Cada procesador pertenece a una serie o línea de modelo específica. Dentro de una misma línea, los procesadores pueden diferir seriamente entre sí en una serie de características. Cada fabricante tiene una línea de procesadores económicos. Digamos que Intel tiene esto Celeron Y Solo central; para AMD - Semprón.

Los procesadores de línea presupuestaria, a diferencia de sus "hermanos" más caros, no tienen algunas funciones y sus parámetros tienen valores más bajos. Por lo tanto, los procesadores económicos pueden tener una memoria caché significativamente reducida o, además, puede estar completamente ausente.

Las líneas de procesadores económicos son adecuadas para computadoras de oficina que no requieren cargas pesadas ni tareas a gran escala. Las tareas que requieren más recursos (procesamiento de vídeo/audio) requieren la instalación de líneas "senior". Por ejemplo, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core i3, Core i5, Core i7, Phenom X3, Phenom X4, Phenom II X4, Phenom II X6, etc.

Las placas base de servidor suelen utilizar líneas de procesadores especializadas: Opterón, Xeón y similares.

¿Qué es el multiplicador del procesador?

A partir del factor de multiplicación del procesador, se calcula la frecuencia de reloj final de su funcionamiento.

Velocidad del reloj del procesador = frecuencia del bus (FSB) * factor de multiplicación.

Por ejemplo, la frecuencia del bus (FSB) es 533 Mhz y el factor de multiplicación es 4,5. Entonces, 533 * 4,5 = 2398,5 MHz. Obtenemos la velocidad del reloj del procesador.

En la mayoría de los procesadores modernos, este parámetro está bloqueado en el nivel del kernel y no se puede cambiar.

También cabe señalar que los procesadores como Intel Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Core y Core 2 aplicar tecnología Bombeo cuádruple(transferencia de 4 bloques de datos en un ciclo de reloj). En este caso, la frecuencia efectiva del autobús aumenta en consecuencia 4 veces. En el campo "Frecuencia del bus", en el caso de los procesadores anteriores, la frecuencia del bus se indica cuatro veces mayor. Para obtener la frecuencia física del autobús, es necesario dividir la frecuencia efectiva por 4.

Rango de factores multiplicadores: de 6,0 a 37,0.

Número de núcleos en el procesador.

Las tecnologías de procesador modernas permiten colocar varios núcleos en un solo paquete. Cuantos más núcleos tenga un procesador, mayor será su rendimiento. Por ejemplo, la serie Core 2 Duo utiliza procesadores de 2 núcleos y la línea Core 2 Quad utiliza procesadores de 4 núcleos.

Rango de número de núcleos en el procesador: de 1 a 16.

¿Qué es un enchufe?

Cada placa base está equipada con un determinado tipo de zócalo diseñado para instalar un procesador. Este conector se llama enchufe. Normalmente, el tipo de zócalo está determinado por la cantidad de pines, así como por el fabricante del procesador. Diferentes sockets corresponden a diferentes tipos de procesadores.

Actualmente, los fabricantes de procesadores utilizan los siguientes tipos de sockets:

Intel

• LGA1155;
• LGA2011.

AMD

• AM3+;
• FM1.

Las temperaturas de la CPU aumentan gradualmente con el tiempo. ¿Cuáles son las medidas más efectivas para reducir las temperaturas de la CPU?

Dependiendo de las condiciones de funcionamiento del equipo, a menudo surge una situación en la que los radiadores se obstruyen con polvo y suciedad, la interfaz térmica cambia sus propiedades de conductividad térmica y los soportes del radiador se debilitan, a veces de manera desigual.

En este caso, si se sospecha de sobrecalentamiento, es necesario quitar el sistema de enfriamiento, limpiar los radiadores, arreglar los sujetadores, reemplazar la pasta térmica, también reducir la temperatura en la carcasa, cambiar el ventilador del refrigerador del procesador por uno más potente. o si el diseño lo permite cambiar el enfriador, agregar un enfriador de caja para soplar y/o soplar.

¿Cómo determinar que la protección térmica está vigente?

Hay dos maneras. El primero es el software. Lanzamos TAT ​​(Intel Thermal Analysis Tool) para procesadores de la familia Core, RMClock para todos los demás y seguimos los mensajes en TAT y el gráfico en el segundo. Tan pronto como se active la protección térmica, TAT emitirá una advertencia y el gráfico de aceleración de la CPU aparecerá en el monitoreo de RMClock.

La segunda forma es indirecta. Partiendo de que la inclusión de protección térmica, especialmente
La aceleración va necesariamente acompañada de una fuerte caída en el rendimiento del procesador.

La temperatura del primer núcleo en un procesador X-core es varios °C más alta que la del segundo. ¿Cómo podemos explicar esto?

Esto está bien. El núcleo que se utiliza primero suele estar más cargado, por lo que
y se calienta en consecuencia.

La principal responsabilidad del bus del sistema es transferir información entre el microprocesador central y el resto de los componentes electrónicos de la computadora. A través de este bus también se accede a los dispositivos y se intercambian señales de servicio especiales. Así, de forma simplificada, el bus del sistema se puede representar como un conjunto de líneas de señal, combinadas según su finalidad (datos, direcciones, control). La transmisión de información a través del bus está controlada por uno de los dispositivos conectados al mismo o por un nodo especialmente dedicado a este fin, llamado árbitro de bus.

Se diseñó el bus del sistema de IBM PC e IBM PC/XT. Para transmitir sólo 8 bits de información a la vez, ya que el microprocesador 18088 utilizado en las computadoras tenía 8 líneas de datos. Además, el bus del sistema incluía 20 líneas de direcciones, lo que limitaba el espacio de direcciones a 1 MB. Para trabajar con dispositivos externos, este bus también proporcionó 4 líneas de interrupción de hardware (IRQ) y 4 líneas para dispositivos externos que requieren acceso directo a la memoria (DMA, Direct Memory Access). Para conectar tarjetas de expansión se utilizaron conectores especiales de 62 pines. Tenga en cuenta que el bus del sistema y el microprocesador están sincronizados desde un generador de reloj con una frecuencia de 4,77 MHz. Así, en teoría, la velocidad de transferencia de datos podría alcanzar más de 4,5 MB/s.

1. isa autobús

Por primera vez, las computadoras PC/AT que utilizan el microprocesador i80286 comenzaron a utilizar el nuevo bus de sistema ISA (Arquitectura estándar industrial), que aprovecha plenamente las capacidades del microprocesador mencionado. Se distinguió por la presencia de un conector adicional de 36 pines para las tarjetas de expansión correspondientes. Debido a esto, el número de líneas de dirección se incrementó en cuatro y el número de líneas de datos en ocho. Ahora era posible transmitir 16 bits de datos en paralelo y, gracias a 24 líneas de dirección, acceder directamente a 16 MB de memoria del sistema. El número de líneas de interrupción de hardware en este bus se incrementó de 7 a 15, y los canales DMA, de 4 a 7. Cabe señalar que el nuevo bus del sistema ISA incluía completamente las capacidades del antiguo bus de 8 bits, es decir, todos los dispositivos utilizados en el PC /XT, se podían utilizar sin problemas en el PC/AT 286. Las placas base con bus ISA ya permitían la posibilidad de sincronizar el funcionamiento del propio bus y el microprocesador a diferentes frecuencias de reloj, lo que permitía dispositivos integrados en Las tarjetas de expansión funcionan más lentamente que el microprocesador base. Esto se volvió especialmente relevante cuando las velocidades de reloj del procesador superaron los 10-12 MHz. Ahora el bus del sistema ISA comenzó a funcionar de forma asíncrona con el procesador a una frecuencia de 8 MHz. Por tanto, la velocidad máxima de transferencia puede alcanzar teóricamente los 16 MB/s.

3.1.2. neumático eisa

Con la llegada de nuevos microprocesadores, como el i80386 y el i486, se hizo evidente que uno de los obstáculos más superables para aumentar el rendimiento de las computadoras con estos microprocesadores es el bus del sistema ISA. El caso es que las posibilidades de este autobús para construir sistemas potentes de próxima generación están prácticamente agotadas. Se suponía que el nuevo bus del sistema proporcionaría la mayor cantidad posible de memoria direccionable, transferencia de datos de 32 bits, incluso en modo DMA, un sistema de interrupción mejorado y arbitraje DMA, configuración automática del sistema y tarjetas de expansión. Un autobús así para IBM ORDENADOR PERSONAL- Las computadoras compatibles se convirtieron en EISA (Arquitectura estándar industrial extendida). Tenga en cuenta que las placas base con bus EISA estaban inicialmente dirigidas a un área de aplicación muy específica de la nueva arquitectura, es decir, computadoras equipadas con subsistemas de memoria externa de alta velocidad en discos magnéticos duros con memoria caché buffer. Estos ordenadores todavía se utilizan principalmente como potentes servidores de archivos o estaciones de trabajo.

Además, por supuesto, de las tarjetas EISA especiales, en el conector EISA de la placa base del ordenador se puede insertar una tarjeta de expansión de 8 o 16 bits diseñada para un PC/AT normal con bus ISA. De ello se encarga una solución de diseño sencilla pero verdaderamente ingeniosa. Los conectores EISA tienen dos filas de contactos, una de las cuales (arriba) usa señales de bus ISA y la segunda (abajo) usa señales de bus EISA. Los pines de los conectores EISA están dispuestos de modo que haya un pin de tierra al lado de cada pin de señal. Esto minimiza la probabilidad de generar interferencias electromagnéticas y reduce la susceptibilidad a dichas interferencias.

El bus EISA permite direccionar el espacio de direcciones de 4 GB disponible para los microprocesadores 180386/486. Sin embargo, no solo el procesador central puede acceder a este espacio, sino también los tableros de dispositivos de control del tipo maestro de bus: el abonado principal (es decir, dispositivos capaces de gestionar la transferencia de datos en el bus), así como los dispositivos. capaz de organizar el modo DMA. El estándar EISA admite arquitectura multiprocesador para dispositivos inteligentes (placas) equipados con sus propios microprocesadores. Por lo tanto, los datos de, por ejemplo, controladores de disco duro, controladores de gráficos y controladores de red se pueden procesar de forma independiente sin cargar el procesador principal. Velocidad de transferencia de autobús teóricamente máxima

EISA en el llamado modo ráfaga puede alcanzar los 33 MB/s. En modo normal (estándar), no supera, por supuesto, los valores conocidos de ISA.

El bus EISA proporciona un método de control centralizado, organizado a través de un dispositivo especial: un árbitro del sistema. Esto admite el uso de dispositivos maestros en el bus, pero también es posible proporcionar el bus a los dispositivos solicitantes de forma cíclica.

Al igual que el bus ISA, el sistema EISA tiene 7 canales DMA. La ejecución de funciones DMA es totalmente compatible con operaciones similares en el bus ISA, aunque pueden ser algo más rápidas. Los controladores DMA tienen la capacidad de admitir modos de transferencia de datos de 8, 16 y 32 bits. En general, es posible realizar uno de los cuatro ciclos de intercambio entre el dispositivo DMA y la memoria del sistema. Estos son bucles compatibles con ISA que utilizan 8 ciclos de reloj de bus para transferir datos; ciclos de tipo A, ejecutados en 6 ciclos de bus; ciclos de tipo B, ejecutados en 4 ciclos de reloj del bus, y ciclos de tipo C (o DMA en ráfaga), en los que la transferencia de datos se produce en un ciclo de reloj del bus. Los tipos de bucle A, B y C son compatibles con dispositivos de 8, 16 y 32 bits y pueden cambiar automáticamente el tamaño (ancho) de los datos cuando se transfieren a una memoria fuera de tamaño. La mayoría de los dispositivos compatibles con ISA que usan DMA pueden funcionar hasta 2 veces más rápido si están programados para usar bucles A o B en lugar de los bucles ISA estándar (y comparativamente lentos). Este rendimiento se logra únicamente mejorando el arbitraje del bus y no sacrificando la compatibilidad con ISA. Las prioridades de DMA en un sistema pueden ser "rotativas" (variables) o codificadas. Las líneas de interrupción del bus ISA, que transportan solicitudes de interrupción como flancos de voltaje, son altamente susceptibles al ruido de pulso. Por lo tanto, además de las habituales señales de interrupción activas por flanco en el bus ISA, el sistema EISA también proporciona señales de interrupción activas por nivel. Además, para cada interrupción se puede programar previamente la elección de uno u otro patrón de actividad. Las interrupciones activas en el borde se conservan en EISA solo por compatibilidad con adaptadores ISA "antiguos", cuyas solicitudes de interrupción son atendidas por un circuito sensible al borde. Está claro que las interrupciones activas por nivel son menos susceptibles al ruido y las interferencias que las normales. Además, (teóricamente) se puede transmitir un número infinito de niveles de interrupción a través de la misma línea física. Por lo tanto, se puede utilizar una línea de interrupción para múltiples solicitudes.

Para computadoras con bus EISA, se proporciona la configuración automática del sistema. Cada fabricante de tarjetas de expansión para ordenadores con bus EISA suministra archivos de configuración especiales con estas tarjetas. La información de estos archivos se utiliza durante la fase de preparación del sistema.

trabajo, que consiste en dividir los recursos informáticos entre tableros separados. Para placas adaptadoras "antiguas", el usuario debe seleccionar la posición correcta de los interruptores DIP (Fig. 25) y los puentes; sin embargo, el programa de servicio en las computadoras EISA le permite mostrar las posiciones configuradas de los interruptores correspondientes en la pantalla del monitor y da algunas recomendaciones para su correcta instalación. Además, la arquitectura EISA prevé la asignación de ciertos grupos de direcciones de E/S para ranuras de bus específicas: a cada ranura de expansión se le asigna un rango de direcciones de 4 KB, lo que también evita conflictos entre tarjetas EISA individuales.

Tenga en cuenta que los ordenadores que utilizan placas base con bus EISA son bastante caros. Además, el bus todavía funciona a una frecuencia de aproximadamente 8-10 MHz y la velocidad de transferencia aumenta principalmente debido al aumento en el ancho del bus de datos.

El bus del sistema está diseñado para comunicarse entre el procesador y los dispositivos externos de la computadora mediante dispositivos de control especiales: adaptadores o controladores. Todos estos últimos se conectan al bus del sistema mediante conectores estándar. Los autobuses se suelen dividir en tres categorías según su finalidad funcional: dirección, información y control, que se diferencian en la profundidad de bits, es decir, en la cantidad de datos que pasan a través de ellos. El tipo de dispositivo utilizado está determinado en gran medida por la velocidad de la computadora.

El bus del sistema puede funcionar en los siguientes estándares principales: MCA, ISA, VESA, EISA, PCI. Durante mucho tiempo, el bus ISA se consideró un estándar definitivo en el campo de los ordenadores personales. Fue desarrollado sobre la base del bus del sistema XT de ocho bits y del PC IBM. Proporcionó ocho líneas de interrupción para interactuar con dispositivos externos, así como cuatro líneas para acceso directo a la memoria.

El bus del sistema y el microprocesador funcionaron a una frecuencia de 4,77 MHz. Y la velocidad podría ser de aproximadamente 4,5 MB por segundo. La próxima generación de computadoras ya utilizaba un bus de dieciséis bits que, gracias a líneas de 24 direcciones, permitía el acceso directo a la RAM, en ese momento su volumen era de 16 MB.

Este bus ya utilizaba dieciséis interrupciones de hardware en lugar de ocho, y el número de canales para el acceso directo a la información ya era ocho, no cuatro. Ahora el bus funciona de forma asíncrona con el microprocesador a una frecuencia de 6 MHz, lo que ha provocado que la velocidad de transferencia aumente hasta 16 MB por segundo. Ahora ya ofrecía la posibilidad de trabajar con dispositivos de baja velocidad, pero no podía garantizar el funcionamiento eficaz de los dispositivos modernos. Esto ha influido en nuevos tipos de buses de sistema.

En 1987 se desarrolló el bus del sistema MCA, que se convirtió en el primero de alto rendimiento. Se diferenciaba en que su velocidad de funcionamiento era de 10 MHz y el bus en sí ya era de 32 bits, lo que aumentaba la velocidad de transferencia a 20 MB por segundo. Sin embargo, debido a la incompatibilidad de los buses entre sí, no fue posible utilizar controladores diseñados para el bus ISA, por lo que la arquitectura no tuvo una amplia utilización.

El bus del sistema EISA se desarrolló en 1989 como una versión mejorada de ISA. Sus conectores permitían insertar no sólo los propios controladores, sino también los de ISA. Funcionó con una frecuencia de 8-10 MHz, mientras que su ancho de bits era de 32, lo que le permite enviar hasta 4 GB, logrando una velocidad de intercambio de información de 33 MB por segundo. La desventaja de este bus es la baja velocidad de intercambio de información al procesar gráficos e imágenes, así como el precio relativamente alto de los controladores.

Fue desarrollado para el nuevo procesador Pentium, pero también se puede utilizar en otras plataformas. Te permite conectar hasta diez dispositivos diferentes. Este bus utiliza 32 o 64 bits y la velocidad de transferencia fue de 132 y 264 MB por segundo.

Hoy en día, las placas base se conectan a otros dispositivos a través del bus AGP, lo que permite que la tarjeta gráfica utilice la RAM de una computadora personal. Ha demostrado ser capaz de manejar gráficos modernos que deben moverse por el monitor a altas velocidades, lo cual es difícil de manejar para PCI. Al utilizar PCI, resultó poco práctico aumentar la memoria en el adaptador de vídeo debido a la velocidad de funcionamiento y el ancho de banda del bus limitados. La frecuencia del bus del sistema AGP permite el intercambio de información directamente entre la memoria de video y la RAM, lo que no se puede lograr cuando se utilizan otros estándares para estos dispositivos.

Tema: Dispositivos PC.

preguntas de estudio:

1. Dispositivos que integran la arquitectura del PC.

2. Dispositivos internos de la PC.

3. Dispositivos PC externos.

Las computadoras modernas son muy diversas tanto en su estructura como en las funciones que realizan.

Si consideramos las computadoras según su funcionalidad, podemos clasificarlas a grandes rasgos:

1. Computadoras “domésticas” (PC);

2. Computadoras de “entrenamiento” (arquitectura simplificada);

3. Computadoras “profesionales” (estaciones de trabajo en producción, en la oficina, etc.);

4. Servidores informáticos (control de estaciones de trabajo conectadas en redes, almacenamiento de grandes cantidades de información, etc.), etc.

Dependiendo de las funciones realizadas y, gracias a la arquitectura abierta, el diseño de la computadora es muy diverso. Como resultado del desarrollo científico y tecnológico, la arquitectura de la computadora se mejora (evoluciona) constantemente.

Arquitectura abierta de las PC modernas:

Sistema de interfaz

La arquitectura de la computadora son los principios de construcción más generales que implementan el control por software de la interacción de sus componentes principales. La arquitectura informática son, ante todo, bloques y dispositivos, así como la estructura de conexiones entre ellos.

Los bloques y dispositivos que componen la arquitectura del PC también se dividen en dos grupos:

· dispositivos internos;

· dispositivos externos (periféricos).

Los dispositivos internos probablemente recibieron un nombre tan general porque están combinados V uno cuerpo, llamado unidad del sistema de computadora .

La apariencia y las dimensiones de las cajas unitarias del sistema son variadas. Sin embargo, un elemento obligatorio para todos los edificios es Conectores para conectar dispositivos externos. Y interfaz de control.

Con una gran variedad de opciones formadas por dispositivos y sistemas colocados en la caja de la unidad del sistema, es imperativo presencia de un mínimo su configuración.

Los “obligatorios” incluyen:

· unidad de potencia. En promedio, su potencia es de 100 a 400 W. Cuantos más dispositivos haya en el sistema, más potencia debe tener la fuente de alimentación. (Potencia media 200 – 300 W).

· Placa del sistema (placa base). Este dispositivo multifuncional es fundamental para una computadora con una arquitectura abierta. En cuanto a su estructura física, se trata de una placa de circuito impreso multicapa organizada de forma muy compleja.

En términos de funcionalidad, la placa base realiza un conjunto de funciones para integrar dispositivos y asegurar su interacción.

A medida que los elementos de configuración de la arquitectura del ordenador están estandarizados, la tendencia es incluirlos en la placa base.

La primera placa base fue desarrollada por IBM en agosto de 1981 (PC-1). Desde el principio, la placa base pretendía ser el componente que proporcionara la conexión mecánica y eléctrica entre todo el resto del hardware. Además de estas funciones, también suministra electricidad (potencia) a los componentes de la computadora.

Arquitectura moderna de la placa base (generalizada).

Un MP moderno contiene una gran cantidad de controladores (microprocesadores especializados) que aseguran la interacción de todos los dispositivos. Se implementan en dos conjuntos de chips, históricamente llamados “puente norte” y “puente sur” o conjuntos de chips.

· Concentrador controlador de memoria o “puente norte”(English North Bridge) asegura el funcionamiento del procesador, RAM y subsistema de video;

· Controlador-hub de E/S o “Puente Sur”(Inglés: South Bridge) proporciona trabajo con dispositivos externos.

Capacidad de autobuses.

La velocidad del procesador, la RAM y los dispositivos periféricos varía significativamente.

El rendimiento del dispositivo depende de:

· frecuencia del reloj de procesamiento de datos (normalmente medida en megahercios - MHz);

· y profundidad de bits, es decir el número de bits de datos procesados ​​por ciclo de reloj (el intervalo de tiempo entre el suministro de pulsos eléctricos que sincronizan el funcionamiento de los dispositivos de PC).

En consecuencia, la velocidad de transferencia de datos también debería diferir: el rendimiento de los autobuses que conectan estos dispositivos. El ancho de banda del bus es igual al ancho del bus (bits) multiplicado por la frecuencia del bus (Hz - hertz. 1 Hz = 1 tic por segundo).

Autobús del sistema(FSB del Front Side Bus) transfiere datos entre el Puente Norte y el microprocesador. En los PC modernos, el bus del sistema tiene un ancho de 64 bits y una frecuencia de 400 MHz - 1600 MHz.

El ancho de banda puede alcanzar los 12,5 GB/s.

Autobús de memoria transfiere datos entre el Puente Norte y la RAM de la PC. Tiene las mismas características que el bus del sistema.

bus pci expreso(Peripheral Component Interconnect Bus Express: bus acelerado para la interacción de dispositivos periféricos) transfiere datos entre el Puente Norte y la tarjeta de video (tarjeta de video). El ancho de banda de este bus puede alcanzar los 32 GB/s.

autobús SATA(Inglés: Accesorio de tecnología avanzada en serie - bus de conexión de unidad en serie) transfiere datos entre South Bridge y un dispositivo de memoria externo (discos duros, unidades de CD y DVD, disquetes). El ancho de banda puede alcanzar los 300 MB/s.

autobús USB(Inglés: Universal Serial Bus) transmite datos entre Southbridge y varios dispositivos externos (escáneres, cámaras digitales, etc.). Ancho de banda de hasta 60 MB/s. Proporciona conexión a una PC simultáneamente hasta 127 dispositivos periféricos.

Otras características importantes de la placa base– proporcionar conexión mecánica y comunicación eléctrica entre todos los demás equipos, así como suministrarles energía.

Existe una amplia variedad de soluciones de diseño para placas base.

Una de las características de la placa base es el factor de forma (AT/ATX). Determina las dimensiones de la placa base y la ubicación de los componentes de hardware en ella.

Disposición simplificada de los componentes SP.

Se considera que la unidad central de la PC es una unidad electrónica ubicada en un conector especial en la placa del sistema, llamado UPC o microprocesador.

Inicialmente, el microprocesador combinaba un dispositivo lógico aritmético (VLSI) VLSI en un solo chip de silicio ( ALU) y dispositivos de control ( UU.).

Los comandos ejecutados por el microprocesador suelen implicar operaciones aritméticas, operaciones lógicas, transferencia de control y movimiento de datos entre registros, RAM y puertos de E/S. El microprocesador se comunica con dispositivos externos gracias a sus buses de dirección, datos y control, conectados a contactos especiales del cuerpo del microcircuito.

El dispositivo de control genera señales de control que se envían a través de buses de instrucciones a todos los bloques de computadora.

Esquema simplificado de la unidad de control.

Registro de comando– un registro de almacenamiento en el que se almacena el código de comando: el código de la operación que se realiza y las direcciones de los operandos involucrados en la operación.

Memoria de sólo lectura del firmware– almacena en sus celdas las señales de control (pulsos) necesarias para realizar operaciones de procesamiento de información en bloques de PC. El decodificador de operación, al leer el código de operación de la grabadora de comandos, selecciona la secuencia requerida de señales de control en la ROM del microprograma: el código de comando.

Nodo de generación de direcciones– un dispositivo que calcula la dirección completa de una celda de memoria (registro) utilizando detalles provenientes del registro de comando.

Buses de datos, direcciones y códigos de instrucción.– partes del bus interno del microprocesador que transmiten señales entre el procesador y otros dispositivos de PC.

En general La unidad de control genera señales de control. realizar los siguientes procedimientos básicos:

· muestreo del registro - contador de la dirección de la celda RAM donde se almacena el siguiente comando del programa;

· muestreo de celdas RAM cuando se recibe el siguiente comando y recepción del comando de lectura en el registro de comando;

· descifrar el código de operación y las características del comando seleccionado;

· leer señales de control (pulsos) de las celdas del microprograma ROM correspondientes al código de operación descifrado, que determinan el procedimiento para realizar una operación determinada en todos los bloques de la computadora, y enviar señales de control a estos bloques;

· lectura del registro de comando y del registro MPP (memoria del microprocesador) de componentes individuales de direcciones de operandos;

· buscar operandos y realizar una operación determinada para procesarlos;

· registrar resultados en la memoria;

· formación de la dirección del siguiente comando del programa.

unidad lógica aritmética diseñado para realizar operaciones aritméticas y lógicas de transformación de información.