ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 616
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
АРХИТЕКТУРЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ
3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ
4. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДСИСТЕМЫ ПАМЯТИ ЭВМ И ВС
ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ИНТЕРФЕЙСА И ВВОДА/ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ И МНОГОМАШИННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
20 Гбит/с в каждом направлении.
Чипсеты 9-й серии поддерживают возможность одновременного подключения до трех мониторов к процессорному графическому ядру, как и в случае чипсетов 8-й серии. Для этого используется шина Intel FDI (Flexible Display Interface), по которой процессорное графическое ядро соединяется с блоком дисплейного вывода в чипсете. Как и преж- де, шина FDI использует две линии с пропускной способностью 2,7 Гбит/с каждая. Для реализации аналогового интерфейса VGA в чипсете есть интегрированный RAMDAC (180 МГц) – часть графического кон- троллера ответственного за преобразование пиксельных значений из цифровой в аналоговую форму.
Чипсеты Intel 9-й серии поддерживают до 8 портов PCI Express 2.0 (с пропускной способностью 5,0 Гбит/с). Кроме того, имеется в новых чипсетах и интегрированный SATA-контроллер, который обеспечивает поддержку до шести портов SATA (6 Гбит/с), причем каждый из шести SATA-портов может быть реализован как порт eSATA. Естественно, поддерживается технология Intel RST (Rapid Storage Technology), кото- рая позволяет конфигурировать SATA-контроллер в режиме RAID- контроллера с поддержкой уровней 0, 1, 5 и 10.
Как и прежде, в чипсеты Intel 9-й серии интегрирован один USB- контроллер xHCI (eXtensible Host Controller Interface), который поддер- живает 14 логических портов USB 2.0 и 6 логических портов USB 3.0. В пересчете на физические порты, получаем 14 разъемов, до шести из ко- торых поддерживают USB 3.0, а остальные — только USB 2.0. Кроме того, имеется в чипсете и два контроллера EHCI (Enhanced Host Control- ler Interface), один из которых поддерживает 8 портов USB 2.0, а второй
— 6 портов USB 2.0 (в сумме опять-таки получаем, что имеется 14 ло- гических портов USB 2.0). Понятно, что имеются и программно- управляемые коммутаторы, которые позволяют переключать физиче- ские порты USB между контроллерами EHCI и xHCI. Говоря проще (без
привязки к контроллерам), чипсеты Intel 9-й серии, как и прежде, могут
организовать 14 USB-портов, из которых до 6 портов могут быть USB 3.0, а остальные — USB 2.0.
Опять же, как и в чипсетах 8-й серии, в чипсетах 9-й серии реали- зована поддержка технологии Flexible IO, которая позволяет конфигу- рировать высокоскоростные порты ввода/вывода (PCIe, SATA, USB 3.0), убирая одни порты и добавляя другие.
Работает это следующим образом. Всего в чипсете имеется 18 вы- сокоскоростных портов ввода/вывода. Причем конфигурация 14 портов строго фиксирована: 4 порта USB 3.0, 6 портов PCIe 2.0 и 4 порта SATA (6 Гбит/с). А еще 4 порта можно переконфигурировать: 2 из них могут работать либо как USB 3.0, либо как PCIe, а 2 других — как PCIe или SATA. При этом общее количество портов PCIе не может превышать восьми.
Собственно, именно поэтому мы говорим, что чипсет поддержива- ет до 8 портов PCIe, до 6 портов USB 3.0 и до 6 портов SATA (6 Гбит/с), но это не значит, что их можно реализовать одновременно. Всего высо- коскоростных портов ввода/вывода не может быть более 18. Поэтому если на плате реализовано 6 портов USB 3.0 и 6 портов SATA, то на ней может быть только 6 портов PCIe. Если же реализовано 6 портов SATA и 8 портов PCIe, то может быть только 4 порта USB 3.0.
Если говорить о других функциях чипсетов 9-й серии, интересных с точки зрения пользователя, то стоит отметить наличие интегрирован- ного сетевого гигабитного контроллера (MAC-уровня). Естественно, имеется интегрированный аудиоконтроллер Intel HD Audio (как и ра- нее). Также поддерживаются все те же технологии, которые поддерживались чипсетами 8-й серии: Intel Trusted Execution Technology (Intel TXT), Intel Anti-Theft Technology
(Intel AT), Intel Virtualization Technology for Directed I/O (Intel VT-d) и пр.
И единственная новая функция, которой не было в чипсетах 8-й се- рии — это поддержка накопителей PCIe SSD (PCIE NAND Technology for PCIE SSD support). Собственно, речь идет о поддержке чипсетом ин- терфейса PCIe M.2. Причем в данном случае нет никакого отдельного контроллера — данная поддержка реализована на уровне конфигуриро- вания регистров чипсета. Отметим, что накопителей с интерфейсом PCIe M.2. пока еще на рынке очень мало, да и стоят они дорого.
Семейство чипсетов 100-й серии для настольных вариантов Skylake (шестое поколение Intel Core) включает в себя как минимум 6 модифи- каций: Q170, Q150, B150, Z170, H170, H110, различающихся по позици- онированию и характеристикам. Чипсеты распределены по трем катего- риям. Для корпоративного сегмента используеются чипсеты Q150 и Q170, которые заменили Q85 и Q87. Для сегмента малого и среднего бизнесса – чипсет B150 PCH, заменяющий южный мост B85. На потре- бительском уровне новый чипсет Z170 идет на смену предыдущего флагмана Z97 PCH, дополняя Q170. Вариант для массового рынка H170 заменит H97, а на начальном уровне чипсет H81 уступит место H110.
Одновременно с появлением 100-й серии чипсетов в обиход входит новый сокет – LGA 1151. По габбаритам, внешнему виду и числу кон- тактов он почти не отличатеся от предыдущей верии LGA 1150. Элек- трически, LGA 1151 имеет значительные отличия. Они связаны с появ- лением в Skylake поддержки памяти стандарта DDR4, удалением из процессора встроенного преобразователя питания (FIVR) и внедрением новой скоростной шины, связывающей CPU с набором системной логи- ки.
Прошлые интеловские чипсеты, применяющиеся с процессорами поколений Haswell и Broadwell, нередко вызывают нарекания из-за того, что они и сами не предоставляют достаточное число высокоскоростных интерфейсов, и серьёзно ограничивают
возможности по их добавлению в систему через внешние контроллеры. Корни этой проблемы — в шине DMI 2.0, связывающей CPU с набором логики. Её пропускная способ- ность составляет всего 2 Гбайт/с (в каждую сторону), что ограничивает полосу пропускания, которую могут получать в своё распоряжение под- ключаемые через чипсет устройства.
В процессорах Skylake для настольных систем Intel наконец реали- зовала новую версию этой шины – DMI 3.0, которая теперь базируется на протоколе PCI Express 3.0 и имеет увеличенную до 3,9 Гбайт/с (в каждую сторону) пропускную способность. Такое изменение стало хо- рошим фундаментом для пересмотра функциональности наборов логи- ки, и благодаря этому чипсеты для Skylake, имеющие кодовое имя Sunrise Point и относящиеся к сотой серии, получили заметно более ши- рокий набор возможностей.
В качестве примера рассмотрим системную организацию процес- соров на базе чипсета Intel Z170. Как видно из рисунка 5.4 этот набор
логики принцииально отличается от своих предшественников появле- нием поддержки шины PCI Express 3.0 (8 Гбит/с) и увеличением коли- чества портов USB 3.0. Однако, к сожалению, пока Intel воздержалась от интеграции в набор логики контроллера USB 3.1 и такие высокоско- ростные порты, очевидно, будут реализовываться на платах через до- полнительные чипы. Впрочем, в этом нет особой проблемы – число поддерживаемых линий PCI Express 3.0 в Intel Z170 выросло до 20, и этого должно с лихвой хватить и на всякие добавочные контроллеры, и на разветвлённые скоростные интерфейсы для подключения твердо- тельных накопителей.
Рис. 5.4 Системная организация компьютера на базе чипсета Intel Z170 Исходя из потребностей современных интерфейсов, у типичной
материнской платы на базе Z170 отведено по четыре линии PCI Express
вочные слоты PCIe 3.0 x4 или даже PCIe 3.0 x8. Иными словами, благо- даря набору логики Intel Z170, производители LGA1151-плат могут придать им заметно более широкие возможности по сравнению с мате- ринскими платами, предназначенными для Haswell или Broadwell, не прибегая к ухищрениям вроде концентраторов PCI Express.
Кстати, не стоит забывать, что помимо 20 линий PCI Express 3.0, набор логики Z170 предлагает также шесть традиционных портов SATA (6 Гбит/с) и 10 портов USB 3.0, для реализации которых никакие допол- нительные чипы вообще не требуются.
Характеристики чипсетов 100-й серии приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Характеристики чипсетов 100-й серии
На этом преимущества новых наборов логики не заканчиваются. Важное обновление затронуло и технологию Intel Rapid Storage, возмож- ности которой в LGA1151-чипсетах существенно расширились. Так, в ней появилась поддержка NVMe-накопителей, а, кроме того, объединять в RAID-массивы теперь можно и SSD, подключенные в систему по шине PCI Express через разъёмы SATA Express, M.2, U.2 или напрямую.
Таким образом, процессоры Skylake привлекательны не только новой микроархитектурой с возросшей удельной производительностью и под- держкой более скоростной и прогрессивной памяти, но и тем, что вся платформа в целом стала заметно лучше и функциональнее.
Чипсеты 9-й серии поддерживают возможность одновременного подключения до трех мониторов к процессорному графическому ядру, как и в случае чипсетов 8-й серии. Для этого используется шина Intel FDI (Flexible Display Interface), по которой процессорное графическое ядро соединяется с блоком дисплейного вывода в чипсете. Как и преж- де, шина FDI использует две линии с пропускной способностью 2,7 Гбит/с каждая. Для реализации аналогового интерфейса VGA в чипсете есть интегрированный RAMDAC (180 МГц) – часть графического кон- троллера ответственного за преобразование пиксельных значений из цифровой в аналоговую форму.
Порты PCI Express, SATA и USB
Чипсеты Intel 9-й серии поддерживают до 8 портов PCI Express 2.0 (с пропускной способностью 5,0 Гбит/с). Кроме того, имеется в новых чипсетах и интегрированный SATA-контроллер, который обеспечивает поддержку до шести портов SATA (6 Гбит/с), причем каждый из шести SATA-портов может быть реализован как порт eSATA. Естественно, поддерживается технология Intel RST (Rapid Storage Technology), кото- рая позволяет конфигурировать SATA-контроллер в режиме RAID- контроллера с поддержкой уровней 0, 1, 5 и 10.
Как и прежде, в чипсеты Intel 9-й серии интегрирован один USB- контроллер xHCI (eXtensible Host Controller Interface), который поддер- живает 14 логических портов USB 2.0 и 6 логических портов USB 3.0. В пересчете на физические порты, получаем 14 разъемов, до шести из ко- торых поддерживают USB 3.0, а остальные — только USB 2.0. Кроме того, имеется в чипсете и два контроллера EHCI (Enhanced Host Control- ler Interface), один из которых поддерживает 8 портов USB 2.0, а второй
— 6 портов USB 2.0 (в сумме опять-таки получаем, что имеется 14 ло- гических портов USB 2.0). Понятно, что имеются и программно- управляемые коммутаторы, которые позволяют переключать физиче- ские порты USB между контроллерами EHCI и xHCI. Говоря проще (без
привязки к контроллерам), чипсеты Intel 9-й серии, как и прежде, могут
организовать 14 USB-портов, из которых до 6 портов могут быть USB 3.0, а остальные — USB 2.0.
Технология Flexible IO
Опять же, как и в чипсетах 8-й серии, в чипсетах 9-й серии реали- зована поддержка технологии Flexible IO, которая позволяет конфигу- рировать высокоскоростные порты ввода/вывода (PCIe, SATA, USB 3.0), убирая одни порты и добавляя другие.
Работает это следующим образом. Всего в чипсете имеется 18 вы- сокоскоростных портов ввода/вывода. Причем конфигурация 14 портов строго фиксирована: 4 порта USB 3.0, 6 портов PCIe 2.0 и 4 порта SATA (6 Гбит/с). А еще 4 порта можно переконфигурировать: 2 из них могут работать либо как USB 3.0, либо как PCIe, а 2 других — как PCIe или SATA. При этом общее количество портов PCIе не может превышать восьми.
Собственно, именно поэтому мы говорим, что чипсет поддержива- ет до 8 портов PCIe, до 6 портов USB 3.0 и до 6 портов SATA (6 Гбит/с), но это не значит, что их можно реализовать одновременно. Всего высо- коскоростных портов ввода/вывода не может быть более 18. Поэтому если на плате реализовано 6 портов USB 3.0 и 6 портов SATA, то на ней может быть только 6 портов PCIe. Если же реализовано 6 портов SATA и 8 портов PCIe, то может быть только 4 порта USB 3.0.
Если говорить о других функциях чипсетов 9-й серии, интересных с точки зрения пользователя, то стоит отметить наличие интегрирован- ного сетевого гигабитного контроллера (MAC-уровня). Естественно, имеется интегрированный аудиоконтроллер Intel HD Audio (как и ра- нее). Также поддерживаются все те же технологии, которые поддерживались чипсетами 8-й серии: Intel Trusted Execution Technology (Intel TXT), Intel Anti-Theft Technology
(Intel AT), Intel Virtualization Technology for Directed I/O (Intel VT-d) и пр.
И единственная новая функция, которой не было в чипсетах 8-й се- рии — это поддержка накопителей PCIe SSD (PCIE NAND Technology for PCIE SSD support). Собственно, речь идет о поддержке чипсетом ин- терфейса PCIe M.2. Причем в данном случае нет никакого отдельного контроллера — данная поддержка реализована на уровне конфигуриро- вания регистров чипсета. Отметим, что накопителей с интерфейсом PCIe M.2. пока еще на рынке очень мало, да и стоят они дорого.
-
Системная организация компьютеров на базе чипсетов Intel 100-й серии
Семейство чипсетов 100-й серии для настольных вариантов Skylake (шестое поколение Intel Core) включает в себя как минимум 6 модифи- каций: Q170, Q150, B150, Z170, H170, H110, различающихся по позици- онированию и характеристикам. Чипсеты распределены по трем катего- риям. Для корпоративного сегмента используеются чипсеты Q150 и Q170, которые заменили Q85 и Q87. Для сегмента малого и среднего бизнесса – чипсет B150 PCH, заменяющий южный мост B85. На потре- бительском уровне новый чипсет Z170 идет на смену предыдущего флагмана Z97 PCH, дополняя Q170. Вариант для массового рынка H170 заменит H97, а на начальном уровне чипсет H81 уступит место H110.
Одновременно с появлением 100-й серии чипсетов в обиход входит новый сокет – LGA 1151. По габбаритам, внешнему виду и числу кон- тактов он почти не отличатеся от предыдущей верии LGA 1150. Элек- трически, LGA 1151 имеет значительные отличия. Они связаны с появ- лением в Skylake поддержки памяти стандарта DDR4, удалением из процессора встроенного преобразователя питания (FIVR) и внедрением новой скоростной шины, связывающей CPU с набором системной логи- ки.
Прошлые интеловские чипсеты, применяющиеся с процессорами поколений Haswell и Broadwell, нередко вызывают нарекания из-за того, что они и сами не предоставляют достаточное число высокоскоростных интерфейсов, и серьёзно ограничивают
возможности по их добавлению в систему через внешние контроллеры. Корни этой проблемы — в шине DMI 2.0, связывающей CPU с набором логики. Её пропускная способ- ность составляет всего 2 Гбайт/с (в каждую сторону), что ограничивает полосу пропускания, которую могут получать в своё распоряжение под- ключаемые через чипсет устройства.
В процессорах Skylake для настольных систем Intel наконец реали- зовала новую версию этой шины – DMI 3.0, которая теперь базируется на протоколе PCI Express 3.0 и имеет увеличенную до 3,9 Гбайт/с (в каждую сторону) пропускную способность. Такое изменение стало хо- рошим фундаментом для пересмотра функциональности наборов логи- ки, и благодаря этому чипсеты для Skylake, имеющие кодовое имя Sunrise Point и относящиеся к сотой серии, получили заметно более ши- рокий набор возможностей.
В качестве примера рассмотрим системную организацию процес- соров на базе чипсета Intel Z170. Как видно из рисунка 5.4 этот набор
логики принцииально отличается от своих предшественников появле- нием поддержки шины PCI Express 3.0 (8 Гбит/с) и увеличением коли- чества портов USB 3.0. Однако, к сожалению, пока Intel воздержалась от интеграции в набор логики контроллера USB 3.1 и такие высокоско- ростные порты, очевидно, будут реализовываться на платах через до- полнительные чипы. Впрочем, в этом нет особой проблемы – число поддерживаемых линий PCI Express 3.0 в Intel Z170 выросло до 20, и этого должно с лихвой хватить и на всякие добавочные контроллеры, и на разветвлённые скоростные интерфейсы для подключения твердо- тельных накопителей.Рис. 5.4 Системная организация компьютера на базе чипсета Intel Z170 Исходя из потребностей современных интерфейсов, у типичной
материнской платы на базе Z170 отведено по четыре линии PCI Express
-
на каждый разъём M.2 или порт U.2, по две линии – на каждую пару USB 3.1-портов и по одной линии – для каждого гигабитного LAN- контроллера. Но даже исходя из этой арифметики понятно, что 20 ли- ний PCI Express 3.0 хватит не только на оснащение материнской платы всеми необходимыми дополнительными интерфейсами, но и на доба-
вочные слоты PCIe 3.0 x4 или даже PCIe 3.0 x8. Иными словами, благо- даря набору логики Intel Z170, производители LGA1151-плат могут придать им заметно более широкие возможности по сравнению с мате- ринскими платами, предназначенными для Haswell или Broadwell, не прибегая к ухищрениям вроде концентраторов PCI Express.
Кстати, не стоит забывать, что помимо 20 линий PCI Express 3.0, набор логики Z170 предлагает также шесть традиционных портов SATA (6 Гбит/с) и 10 портов USB 3.0, для реализации которых никакие допол- нительные чипы вообще не требуются.
Характеристики чипсетов 100-й серии приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Характеристики чипсетов 100-й серии
На этом преимущества новых наборов логики не заканчиваются. Важное обновление затронуло и технологию Intel Rapid Storage, возмож- ности которой в LGA1151-чипсетах существенно расширились. Так, в ней появилась поддержка NVMe-накопителей, а, кроме того, объединять в RAID-массивы теперь можно и SSD, подключенные в систему по шине PCI Express через разъёмы SATA Express, M.2, U.2 или напрямую.
Таким образом, процессоры Skylake привлекательны не только новой микроархитектурой с возросшей удельной производительностью и под- держкой более скоростной и прогрессивной памяти, но и тем, что вся платформа в целом стала заметно лучше и функциональнее.
- 1 ... 68 69 70 71 72 73 74 75 76