Tipuri de magistrale i/o si sloturi de extensie

TIPURI DE MAGISTRALE I/O SI SLOTURI DE EXTENSIE

In cadrul unui sistem de calcul intalnim urmatoarele tipuri de sloturi de extensie (magistrale I/O):

- ISA pe 8, 16 si 32 biti

- MCA

- EISA

- VLBus

- PCI

- PCMCIA

3.1. TIPURI DE MAGISTRALE

1) Magistrala ISA pe 8 biti

Folosita la sistemele XT, are dimensiunile inaltime x lung. x gros. = 4.2 x

13.13 x 0.5. La sistemele XT al optulea slot este special pentru anumite tipuri de placi de extensie.

Conectorul magistralei ISA pe 8 biti are 31 de pini.

2) Magistrala ISA pe 16 biti

Folosita la sistemele AT, are dimensiunile inaltime x lung. x gros. = 4.8 x

13.13 x 0.5. Fata de ISA pe 8 biti au un conector suplimentar al slotului de extensie cu 18 pini.

3) Magistrala ISA pe 32 biti

Folosita la sistemele AT, au aparut in perioada cand nu existau procesoare pe 32 de biti, de aceea nu au avut o viata lunga.

4) Magistrala MCA

Aparuta odata cu procesoarele pe 32 de biti, utilizeaza 4 tipuri de sloturi:

- de 16 biti, slotul are 2 sectiuni una de 8 biti si a 2-a de 16 biti

- de 16 biti cu extensie video, de fapt un conector standard de 16 biti insotit de un conector pentru extensia video cu 10 pini

- de 16 biti cu extensie de memorie, permit utilizarea placilor de memorie

imbunatatite si transferuri de date cu aceste placi, au in plus 4 pini

- de 32 de biti, de fapt o extensie a modelului pe 16 biti, este prezent atat in varianta cu extensie marita de memorie cat si cu extensie video

5) Magistrala VESA Local Bus

A fost conceputa prin legarea pinilor procesorului 486 la un conector pentru placa de extensie, de aceea ofera maxim de performanta doar pe acest tip de procesor care nu suporta insa mai multe dispozitive cuplate in acelasi timp. Adauga un total de 112 contacte utilizand acelasi conector ca magistralele MCA.

6) Magistrala PCI

Solutia sistemelor bazate pe Pentium, adauga un alt nivel configuratiei

standard de magistrala, transfera datele la 33 MHz x 32 biti = 1,056 MB/s / 8 biti = 132 MB/s. Se poate alimenta la 3.3 sau 5 V si are conectori pe 32 si 64 de biti.

Conector PCI de 32 biti la 5 V. Conector PCI 64 biti la 5 V

Conector PCI de 32 biti la 3,3 V. Conector PCI 64 biti la 3,3 V

Magistrala universala PCI pe 32 biti Magistrala universala PCI pe 64 biti

7) Magistrala PCMCIA

A fost conceputa pentru a oferi calculatoarelor notebook si laptop aceeasi posibilitate de dezvoltare, au 68 pini si 2.1 x 3.4 inci.

Exista 3 variante constructive: PC Card, Card Bus si Miniature Card.

PcCard este pe 16 biti, cele mai cunoscute tipuri fiind:

- tip I de 3,3 mm grosime, doar pentru extensii de memorie

- tip II de 5 mm contin orice dispozitiv

- tip III de 10,5 mm in special pentru HDD amovibile

- tip IV pentru HDD mai groase de 10,5 mm

Card Bus sunt pe 32 biti si sunt identice fizic cu PC Card.

Miniature Card lansate in 1996, pot stoca pana la 64 Mb memorie, au 1,3 x 1,5 inci.

3.2. CIPSETUL, CREIERUL PLACII DE BAZA

Cel mai important Iucru care se afla pe o placa de baza este setul de cipuri, care face toata munca, inclusiv pe cea de a furniza procesorului informatiile pe care acesta le solicita. Chipset-ul are grija sa trimita date spre placa grafica, procesor si bus-ul PCI, sa sincronizeze transferurile de la memorie la periferice, sa faca reimprospatarea memoriei si multe altele.

Marea majoritate a chipset-urilor au doua componente, numite Northbridge si Southbridge. Northbridge-ul este cel mai important, deoarece el determina majoritatea caracteristicilor setului de cipuri. El se ocupa de controlul procesorului si al cache-ului Level 2, al memoriei RAM, de curgerea corecta a informatillor pe magistrale si de multe alte asemenea job-uri de importanta majora. Southbridge este

componenta care se ocupa de partea de intrare/iesire. Ea are in grija interfetele spre tastatura, floppy, bus-urile EIDE SI USB, porturile seriale si paralele.

LUCRARE: Modelarea sistemelor LUCRARE: Proiect atestat tehnician mecatronist - microprocesoare- evolutii si tipuri

Practic, chipset-ul controleaza fiecare bit care trece spre procesor, memorie, harddisk, placa grafica etc. El este in centrul retelei de date care constituie un calculator. Tot setul de cipuri dicteaza si viteza procesorului si a bus-ului extern (Front Side Bus - FSB). Chipset-ul arbitreaza si bus-urile perifericelor, pe langa cele amintite pana acum mai ramanand PCI, ISA si AGP. Astfel, in cazul unui transfer de

date intre procesor si hard-disk, setul de cipuri blocheaza celelalte transferuri de pe magistrala PCI, de exemplu intre memorie si placa de retea.

Functiile principale ale cipseturilor sunt:

- controller de sistem

- controller de periferice

- controller de memorie.

Controllerul de sistem

Indeplineste urmatoarele functii:

- contoare de timp si oscilatoare

- controller de intreruperi

- controller DMA

- gestionarea energiei

Controllerul pentru dispozitive periferice

Are urmatoarele functii de baza:

- interfata cu magistrala

- interfata unitatilor de dischete

- interfata cu HDD

- controllerul de tastatura

- controllerul pentru porturile I/O

Controllerul de memorie

Are rolul de a asigura adresarea memoriei RAM, reimprospatarea memoriei, tratarea erorilor si lucrul cu memoria cache.

Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) va permite controlul power managementului prin intermediul sistemului de operare. TX este chipset-ul ideal pentru procesorul Intel cu instructiuni MMX, dar si utilizatorii profesionisti vor avea mult de castigat folosindu-l.

Intel produce si un chipset destinatcalculatoarelor Pentium portabile, denumit 430MX. Construit pe arhitectura lui 430FX, MX este primul din clasa seturilor de cipuri concepute pentru mobile computing. Fata de FX, sunt extinse functiile de power management, cea mai interesanta controland ceasul procesorului pentru evitarea creserii temperaturii acestuia, iar controlul consumului pentru fiecare slot PCI si modurile suspend si standby arata scopul existentei sale.

CHIPSET-URILE ASIATICE

Cronologic, primul chipset pentru Pentium II (sau pentru Slot 1) care nu a

venit de la Intel este VIA Apollo Pro, urmasul lul Apollo P6, care era dedicat procesoarelor Pentium Pro. Apollo Pro poate fi folosit atat in sistemele desktop cat si in cele mobile si atat la procesoare Pentium II (Slot 1) cat si la Pentium Pro (Socket 8). Apollo Pro este concurentul direct al lul 44OBX, fiind un chipset care suporta un FSB de 100 MHz. In toate caracteristicile sale este asemanator cu BX-ul, existand cateva mici diferente. Apollo Pro suporta versiunea 2x a bus-ului AGP, combina

memoria SDRAM la 100 MHz cu cea la 66 MHz), mai poate lucra si cu memorie EDO si Fast si ofera cinci slot-un PCI 2.1 bus master. Frecventele procesoarelor pot trece de 450 MHz. Operatiile pe bus-urile AGP, PCI si CPU pot avea loc sincron sau pseudo-sincron, doar timpul de acces la SDRAM fiind putin mai mare, 6-1-1-1 fata de rafala 5-1-1-1 a lui BX. Marimea maxima a memoriei folosite este 1 GB.

Southbridge-ul integreaza un controler USB si unul UltraDMA 33, dar care poate fi folosit la 66 MB/s.

ALi, firma de semiconductoare a grupului Acer (A cer Laboratories Inc.),

ofera un chipset pentru Pentium II numit Aladdin Pro II (M1621/M15X3), destinat PC-urilor ieftine. Northbridge-ul Ml621 are toate facilitatile lui 440BX, cum ar fi suport AGP 1 x/2x si ECC pentru memorie, dar prezinta si diferentle mari, fiind capabil sa lucreze cu memoni FPM si pe langa frecventele de 66 si 100 MHz, mai poate folosi si 60 MHz pentru FSB, dar nu are facilitati de multiprocesare. Cu EDO sau FPM memoria maximA este de 2 GB, iar cu SDRAM, 1 GB. Pe placile de baza

cu Aladdin Pro II se pot folosi si placi PCI Ia 66 MHz. Southbridge-ul Ml543 ofera si un bus USB cu doua porturi, in rest dotarea sa flind aceeasi cu a southbridge-ului,dinBX.
                       

A treia firma taiwaneza furnizoare de chipset-uri Pentium II este SiS (Silicon Integrated Systems), ea flind si cea mai noua pe aceasta piata, produsul sau, SiS 5600 (si southbridge-ul SiS 5595) fiind lansat in august 1999. 5600 suporta pana la 1,5 GB RAM, 100 MHz pe FSB, AGP lx si 2x, iar 5595 este un controler I/O avansat, cu facilitati de monitorizare a PC-ului. El are posibilitatea de a masura cinci tensiuni, doua viteze de rotatii (pentru ventilatoare) si o temperatura (pentru procesor). Setarea

vitezelor bus-ului si a procesorului se face prin software (BIOS), fara a mai fi nevoie de jumperi.

SiS a anuntat cel mai avansat chipset nonIntel pentru Pentium II: SiS 620.

Noutatea pe care o aduce acesta este integrarea cipului grafic. Acceleratorul folosit de SiS pentru 620 are un motor 2D pe 64 de biti si unul 3D care cunoaste cele mai avansate functii folosite in grafica tridimensionala. Memoria grafica are valoarea maxima de 8 MB poate fi atat parte a memoriei principale (Unified Memory Access)

cat si separata, caz in care se recomanda fobsirea rapidului SGRAM. SiS ofera drivere OpenGL 5i Direct3D. In rest, caracteristicile sunt aproape aceleasi cu ale lui 5600.

CIPSETURI PENTRU SOCKET 7 SI SUPER 7

Principalul competitor al lui TX a fost VIA VP3, cu caracteristici mult superioare, dar care a suferit de ,,boli ale copilariei', cum ar fi drivere cu bug-uri. Setul de cipuri proiectat de VIA lucreaza cu o memorie maxima de 1 GB, toata cacheabila.

Cache-ul L2 poate atinge 2 MB, iar timpii rafalei de citire din memoria

SDRAM este 6-1-1-1, fata de 5-1-1-1, la TX. VP3 supora ECC Si AGP, dar frecventa, sa maxima de bus este de 66 MHz. Acest lucru a facut ca VIA sa revina cu modelul MVP3, care lucreaza si la 75, 83 Si 100 MHz si care formeaza grosul livrarilor de chipset-uri pentru Super 7. Singura scadere a lui MVP3 fata de VP3 este reducerea cantitatii maxime de memorie cache-abila la 512 MB.

Chipsetul MVP4 (VT82C501), care il imbunatatateste pe MVP3 caruia ii

aduce o imbunatatire majora: un controler grafic AGP integrat. Acesta din urma este un accelerator 2D/3D cu decoder DVD (MPEG 2) si iesire TV (optionala), care suporta standardul AGP 2x si foloseste o parte din memoria sistemului ca memone grafica. ALi are mai multe chipset-uri pentru Socket 7 si doua pentru Super 7, Aladdin IV+ Si Aladdin V. Aladdin IV+ (M1531/M1543) are frecventa maxima abus-ului

FSB de 83 MHz, suportA 1 GB memorie, din care cache-abila este 512 MB, 1 MB L2 cache, cinci slot-uri PCI, USB si DMA-33. Aladdin V (M1541), a cincea generatie de seturi de cipuri produse de ALi, a crescut memoria cache-abila la 1 GB Si, cel mai important, are suport pentru AGP. El foloseste ca partener tot southbridge-ul Ml543. Aladdin V este unul dintre primele chipset-uri AGP pentro Socket 7 aparute.

SiS are o multime de chipset-uri pentru Socket 7/Super 7, dintre care cel mai raspandit este SiS5591. 5595 este un model tipic pentra Super 7: 768 MB memorie EDO sau SDRAM (cache-abila 256 MB), 1 MB cache L2, lucreaza Ia toate frecventele Super 7 cu exceptia celei de 100 MHz (deci nu poate fi folosit in placile de baza pentru noile procesoare K6-2 300 MHz), suportA AGP 2x si poseda un Southbridge (5595) care are cinci slot-uri PCI bus master si doua porturi EIDE UItraDMA 33. Mai bun decat el este SiS 530 care dubleazA memoria maxima, adauga frecventa, de bus de 100 MHz si integreaza un adaptor grafic 2D/3D AGP, produs tot de SiS (6326). Acest adaptor poseda un RAMDAC cu frecventa, maxima de 230 MHz, ceca ce asigura frecvente ergonomice de reimprospatare a ecranului chiar si la rezolutia de 1280 x 1024 pixeli. Se mai remarca cele doua porturi EIDE Ultra-DMA 66.

CELE MAI NOI CIPSETURI

Prin diminuarea numarului de BX-uri si ZX-uri Intel a urmarit crearea de

spatiu PC piata pentru i820. Lansarea lui i810e coincide cu a versiunilor de Penfium III: PIll 533 B si PIll 600 B cu FSB 133. i810e este varianta extinsa a lui i810 avand suport si pentru FSB de 133 si completeaza familia Whitney care este alcatuita din i810L, i810, i810 DCl00 si i810E.

Functionarea seriei 810, la fel ca si 820, este diferita de cea a lui i44OBX. Ea se bazeaza pe un MCH (Memory Controller Hub) ce permite lucrul proccsorului asincron cu memoria. Astfel este posibil ca memoria sa mearga la 100 MHz iar procesorul sa aiba o viteza de bus de 66 sau 133 MHz datorita medierii realizate de MCH. Strict pentru cazul i810 avem dc-a face cu Un GMCH (Graphics and Memory controller Hub) pe post de northbridge care, pe langa transferul de informatii din si catre memoria sistemului (cc lucreaza conform specificatulor strict la 100 MHz) si dinspre respectiv catre ICH (I/O Controller Hub, PC post de south bridge) asigura si engine-ul grafic precum si comunicarea cu monitorul. Varianta DC 100 are suplimentar si un Display Cache Controller care suporta pana la 4 MB de memoric la 100 MHz.

In ultima vreme, in designul placilor de baza a aparut o noutate si anume slotul AMR (Audio Modem Riser). Ce este Cu acesta? ICH-ul are o legatura separata ce permite accesul direct la un codec Modem/Audio integrat pe mainboard. Astfel sunt asigurate flunctiile de baza ale unui modem. In cazul in care sunt apelate functii mai complexe, acestea sunt emulate prin software, hardware-ul necesar rezumandu-se la AMR Card, care face doar translatia scmnalului provenit din exterior. Practic se elimina necesitatea unui modem, acelasi mecanism fiind implementat in southbridgeul de la VIA.

Constienta de faptul ca GTL+ (busul lui Slot 1) castiga din ce in ce mai mult teren a pus la punct si o serie de chipset-uri pentru aceasta platforma, mai intai flind vorba de Apollo Pro, care a suferit ulterior imbunatatiri si care a dat nastere noilor Apollo Pro+, Apollo Pro l33 sau cel mai recent Apollo Pro 133A.

Foarte interesanta este politica accstci companici taiwaneze in privinta, south bridge-urilor. Acesta este unul singur pentru toate familiile, VT82C686A fiind pus in tandem cu oricare dintre northbridge-uri. Exista si o varianta pentru sisteme mobile.

O asemenca modalitate de lucru, desi s-ar putea sa aduca o anume scadere a vitezei in unele situatii, ofera companiei o mult mai mare flexibilitate, permitandu-i sa prezinte pe piata, foarte rapid serii noi de chipset-uri. Este cazul lui Apollo Pro 133A care-i primul ce ofeta suport pentru AGP 4x.

Standardul PC133 care in cea mai mane masura extinde PC 100, in loc sa sustina memoria Rambus care este considembil mai scumpa si de care sistemele actuale oricum nu pot profita in totalitate. Primul chipset care a suportat PC 133 a fost bineinteles Apollo Pro l33 urmat acum de Apollo Pro l33A care apare odata cu noile PIll B pe care le poate pune in valoare. VT82C694X poate lucra atat sincron FSB-mcmorie la 66, 100 san 133 MHz cat si asincron cu un decalaj de 33 MHz intre bus si memorie.

Anul 1999 a fost unul deosebit de activ pentru VIA. PC 133 ridica frecventa de functionare a lui PC 100 de Ia 100 MHz la 133 MHz, astfel incat proaspat lansatele procesoare Intel cu FSB Ia 133 MHz (recentul Coppermine) pot lucra extern in mod sincron cu memoria pe chipset-urile Apollo Prol33A. Totusi, exista practic doua variante de PC 133, ambele sustinute de VIA: PC 133 propriu-zis si VCM (Virtual Channel Memory sau Virtual Channel SDRAM). Aceasta din urma a fost fabricata mai intai de NEC, Infineon si Hyundai si aduce cu sine o latenta mai redusa.

Rambus aduce o latime de banda mai mare, in schimb are o latenta chiar mai mare decat SDRAM-ul de astazi, la 100 MHz, ceea ce justifica rezultatele obtinute de Rambus, cu doar 2-5% mai mari decat PC 100 in benchmark-urile high level.

Cumva la polul opus, spuneam ca VIA urmareste si intrarea in segmentul

middle-range si chiar high-end prin doua chipset-uri: Apollo Pro 133A si Apollo KX133.

Apollo Pro 133A este un chipset, care suporta Ultra ATA66, AGP 4x, PC133, sase sloturi PCI pe care unii producatori de motherboard-uri, de exemplu Tyan, chiar le implementeaza in intregime si se pare ca si performanta este imbunatatita fata de Apollo Pro l33.

Apollo KX 133 vine cu o serie imbunatatiri si dotari suplimentare fata de AMD 750 chipset-ul initial pentru platforma Slot A a lui Athlon. Pe langa o serie de optimizari ale lucrului cu procesorul ofera suport pentra AGP 4X fata de doar AGP 2X la Irongate (AMD750), sau PC133 fata de PC100.

Designul lui KX133 se bazeaza in principal pe cel al lui Apollo Pro 133 cu diferenta ca foloseste protocolul EV6 pentru front side bus.

Pentru moment, un mainboard de Slot A inseamna o placa bazata pe chipset-ul original al lui AMD si anume 750 cunoscut si ca Irongate. De fapt, Irongate este AMD numele northbridge-ului AMD 751, southbridge-ul 756 avand Si ci un nume de cod, Viper. Fiind proiectat in prima jumatate a anului, cum spuneam, nu include suport pentru PC 133 sau AGP4X, pe care KX133 le sustine.

ALi a adoptat aceeasi politica flexibila in privinta, southbridgeurilor ca si VIA, astfel incat oricare asemenea element poate fi pus in tandem cu oricare northbridge.

Dintre toate southbridge-urile, eel mai interesant este M1535D un cip care are pe langa suportul pentru UltraDMA/66 si link-ul AC97 (Ce permite indirect, in designul placii de baza, prezenta slotului AMR si emularea soft a unui modem si un engine de sunet.

Pentru domeniul chipset-urilor fara grafica sau sunet, ALi are pregatit de ceva vreme M l621, cu suport doar pentru FSB 60, 66 si 100 MHz si AGP doar 1x si 2x.

Cel mai recent chipset de Slot 1 de la SIS, modelul 630, are un mare numar de dotari incluse printre Ethernet 10/100 sau suport pentru TV-Out, un engine de sunet si unul grafic. Partea de sunet este un Vortex 2 sau un SB Live!. SiS 630 are implementata o arhitectura de tip UMA (UnifiedMemory Arch itecure), in care o parte din memoria sistemulul (2/4/8/32 sau 64MB) va fi impartita intre acesta si engine-ul grafic. Optional, pentru performante ceva mai ridicate de baza poate fi

dotata cu o anumita cantitate de EGM (Extended Graphics Memory), adica Display Cache.

Intalnim si aici, la fel ca la Apollo Prol33A de laVIA, suport pentru VCM (Virtual Channel Memory) precum si posibilitatea ca viteza de bus a procesorulul sa  difere de viteza memoriei. Bineinteles, nu putea lipsi Ultra ATA66.