Rudometov.COM

Чипсет для Pentium 4

В конкурентной борьбе лидер компьютерной индустрии фирма Intel наконец-то реализовала свой проект по разработке и выпуску 32-разрядного процессора с принципиально новой архитектурой. Не желая отказываться от разрекламированной марки и в соответствии с установившимися традициями, новое изделие получило имя Pentium 4. Оправдает ли новый любимец ожидания разработчиков и пользователей — покажет время и … тщательное тестирование, которое, кстати, уже началось.

В результате проведенного тестирования появились первые оценки и критические замечания. Но это тема отдельного исследования и не является задачей данной статьи. Здесь же следует отметить, что реализация амбициозных планов разработчиков потребовала не только коренной переработки внутренней структуры процессора, но и внесение соответствующих изменений в архитектуру компьютера и разработки соответствующих элементов окружения — чипсетов.

Прежде всего изменения коснулись шины процессора. Никому не секрет, что именно этот элемент архитектуры системы часто является узким местом в достижении высоких значений производительности компьютера. Недостаточная пропускная способность этой шины нередко сопровождается недозагрузкой процессора за счет появления дополнительных циклов ожидания готовности шины. В результате снижается эффективность работы процессора. Особенно это касается высокопроизводительных процессоров с высокими значениями внутренних рабочих частот. Данное обстоятельство хорошо известно специалистам. Именно поэтому с ростом производительности процессоров в архитектуре произошло увеличение разрядности шины процессора до 64-разрядов и frequency ее работы до 133 МГц. Однако дальнейший рост тактовой frequency затруднителен и разработчики избрали другой путь повышения пропускной способности шины процессора. Первой стала фирма AMD. Начиная с процессоров AMD Athlon, эта фирма использует шину Alpha EV6, разработанную фирмой DEC и не совместимую с традиционными GTL+ и AGTL+. Шина Alpha EV6 осуществляет передачу данных по переднему и заднему фронтам тактовых импульсов. Это позволяет при тактовой частоте 100 МГц обеспечить передачу данных с частотой 200 МГц, а при 133 МГц — 266 МГц. Не осталась в стороне от данных тенденций и фирма Intel. Совместно с процессором Pentium 4 она внедряет шину, которая при тактовой частоте 100 МГц осуществляет передачу данных с частотой 400 МГц.

Такое нововедение потребовало внесение соответствующих коррективов в архитектуру компьютера и разработку соответствующих элементов окружения процессора.

Как известно, реализация значительных потенциальных возможностей современных высокопроизводительных процессоров в большой степени зависит от их электронного окружения, например, от окружающих процессор интегральных микросхем и других радиоэлементов. Данные микросхемы и элементы задают необходимые рабочие режимы электропитания и передачи данных, то есть обеспечивают эффективную работу центрального процессора. Они также осуществляют электрическую и логическую связи процессора и остальных частей всей системы компьютера, оказывая влияние на общую производительность. Данные микросхемы окружения процессора в настоящее время представлены специализированным набором микросхем системной логики, называемым чипсетом (chipset).

Чипсет, его внутренняя структура и функциональные возможности должны быть тесно увязаны с особенностями архитектуры конкретных вариантов процессоров, на работу с которыми они ориентированы. Для процессора Pentium 4 таким чипсетом стал i850.

Чипсет i850 (i850 Сhipset) является продолжением линии специализированных наборов микросхем системной логики фирмы Intel, родоначальником которой послужил i810 (i810 Chipset). Оптимизирован для процессоров Intel Pentium 4, работающих при тактовой частоте шины процессора Host Bus (FSB) 100 МГц (400 МГц Data Bus).

Структура чипсета i820, как и его предшественников, базируется на использовании хабовой архитектуры, которая позволяет оптимизировать структуру компьютера и ускорить информационный обмен между устройствами с минимальной загрузкой процессора для подобных операций. Кроме того, данная структура позволяет легко изменять функциональные возможности системы за счет изменения набора микросхем (хабов).

В качестве основной шины для соединения хабов, входящих в состав чипсета, применяется специально разработанная, закрытая, 8-разрядная шина, обеспечивающая пропускную способность до 266 Мбайт/с.

Встроенный интерфейс работы с памятью (DRAM interface) поддерживает два канала памяти технологии Direct Rambus. Тактовая частота канала — 300 и 400 МГц. Частота передачи данных, осуществляемая по переднему и заднему фронтам тактового сигнала, при тактовой частоте канала 400 МГц в результате такой технологии достигает 800 МГц. Это обеспечивает скорость передачи данных 1,6 Гбайт/с для каждого канала, что при использовании двухканальной структуры подсистемы памяти чипсета i850 позволяет достичь 3,2 Гбайт/с.

Максимальный объем памяти DRDRAM (Direct Rambus DRAM), представленной модулями RIMM, может достигать величины 1 Гбайт при использовании микросхем 128 бит и 2 Гбайт — при 256 бит.

Встроенный в состав чипсета интерфейс AGP обеспечивает работу одного устройства AGP с поддержкой режимов 1X/2X/4X. AGP-устройство может быть внешним или интегрированным в архитектуру материнской платы.

Управление периферийными устройствами осуществляет хаб ввода-вывода (I/O) — I/O Controller Hub (ICH2). В состав ICH2 входят следующие контроллеры: интерфейса с MCH, 2-канального UltraDMA/100 IDE (4 устройства IDE, чтение до 100 Мбайт/с, запись до 89 Мбайт/с), 2 USB (всего 4 порта), I/O APIC, SMBus, интерфейса с FWH, LPC (позволяет подключать устройства ISA и X-Bus, такие, как Super I/O, контроллеры клавиатуры, гибкого дисковода, параллельного, последовательного портов), AC’97 2.1 (до 6 каналов аудио), PCI 2.2 (до 6 устройств PCI), LAN (c Intel 82562EH — 1 Мбит/с HomePNA, Intel 82562ET — 10/100 Мбит/с Ethernet), System и Power Management.

Базовый вариант чипсета i850 состоит из трех микросхем: 82850 Memory Controller Hub (MCH) в конструктиве 615 OLGA (13x35 мм), 82801BA I/O Controller Hub (ICH2), 82802 Firmware Hub (FWH).

Системы на основе чипсета i850 обладают высокой производительностью и широкими функциональными возможностями. Данный чипсет, по-видимому, предназначен постепенно заменить непопулярный и менее производительный i820, а также привлечь внимание и возродить угасающий интерес к технологии памяти Rambus.