Евгений Рудометов 
 

В мероприятии, проведенном в Москве и посвященном этому событию, приняли участие руководители и технические специалисты российского представительства Intel, представители IT-компаний, журналисты и многочисленные гости.

Открыл мероприятие Дмитрий Конаш, региональный директор корпорации Intel в странах СНГ (фото 1)

Рис. 1. Выступление Дмитрия Конаша, регионального директора корпорации Intel в странах СНГ

Выпуск очередного процессора — всегда важное событие не только для создавшей его компании, но и для всей отрасли, тем более, когда оно связано с новой микроархитектурой ядра. Этому предшествует большая работа большого количества разных специалистов: от ученых, инженеров, технологов, связанных с проектированием, выпуском и реализацией процессоров, до специалистов, связанных с выпуском готовых систем.

Отдавая должное ученым, инженерам и технологам, создавшим очередной процессор, следует понимать, что все новейшие разработки основаны на достижениях многочисленных предшественников.

Так было всегда, когда речь идет о новейших изделиях, чья сложность и совершенство находятся на пределе возможностей современных технологий. И конечно, так и будет, бесспорно, и в дальнейшем. 

Необходимо отметить, что данное мероприятие во многом пересекается с 40-летним юбилеем Intel, который компания отметила в 2008 г.

Учитывая это, целесообразно вспомнить историю микроэлектроники и важнейшие вехи на пути создания нового процессора, который со временем сменит существующие модели и займет их место в компьютерах, чтобы с еще большей скоростью обрабатывать цифровые данные.

Здесь следует напомнить, историю компьтеров, принято исчислять со времени появления в 1945 г. первой электронно-вычислительной машины (ЭВМ). Данная ЭВМ получила наименование ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный числовой интегратор и калькулятор) и построена была на лампах — основных строительных “кирпичиков” электронных устройств того времени.

Содержала данная машина 178468 ламповых триодов и 7200 кристаллических диодов, а также  4100 магнитных элементов. Данная ЭВМ занимала площадь в 300 кв. м.      

Однако лампы не могли обеспечить необходимую надежность и требуемое быстродействие стремительно усложняющимся вычислительным устройствам, которые становились все больше и требовали все большей энергии.

Именно поэтому ученые и инженеры обратили внимание на альтернативные элементы, способные заменить лампы в электронных устройствах. Ими стали полупроводниковые транзисторы и созданные на их основе более сложные элементы.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые факты из истории развития полупроводниковых элементов.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов
          

 Часть 3  
  

Функциональная схема  CY7C68013  (FX2)  представлена на Рис. 8.
  

Рис. 8. Функциональные схемы CY7C68013 (FX2)
   

Второй в приведенном списке приведена микросхема OXFW911-TQ-A (Oxford Semiconductor OXFW911-TQ-A, OXFW911). Эта микросхема является контроллером периферии для шины IEEE 1394a, обеспечивающим в соответствии со стандартом скорость обмена данными до 400 Мбит/сек. Необходимо отметить, что в наименовании микросхемы TQ означает конструктив — 128 TQFP, A – ревизию. 

Данная микросхема поддерживает протокол SBP-2. Является мостом между IEEE 1394a и ATA/ATAPI (IDE). Поддерживает UDMA5 (ATA100), PIO modes 0 to 4, DMA modes 0 to 2 и Ultra DMA modes 0 to 5.

Имеет в своем составе довольно мощный 32-разрядный процессор ARM7TDMI,  а также Scratch RAM, 512 Кбайт Flash memory, средства интерфейса внешнего Serial ROM и другие компоненты.

Микросхема OXFW911 используется во многих устройствах и контроллерах, обслуживающих накопители. К числу таких устройств относятся внешние накопители и различные внешние контейнеры (storage drive case) для эксплуатации HDD, дисководов CD и DVD.

Функциональная схема OXFW911 представлена на Рис. 9.
  

Рис. 9. Функциональная схема OXFW911
    

Последней из списка основных микросхем приведена FW802B (AGERE FW802B). Эта микросхема является  контроллером шины IEEE 1394a: FW802B Low-Power PHY 1394a-2000 Two-Cable Transceiver/Arbiter Device. Поддерживает три скорости передачи данных: 100, 200, 400 Мбит/с. Это второй контроллер стандарта IEEE 1394a, необходимость которого следует из архитектуры рассматриваемого внешнего накопителя. Действительно, как это можно видеть на Рис. 1, Рис. 3 и Рис. 4, предоставленная модель внешнего накопителя External Hard Drive имеет два разъема IEEE 1394a. Вероятно, поэтому используется два контроллера, поддерживающих данный высокоскоростной интерфейс. Правда, при этом остается загадкой, почему для реализации двух портов IEEE 1394a конструкторы выбрали разные микросхемы контроллеров. Вероятно, это связано с чисто экономическими соображениями и возможно удобством проектирования. Кстати, указанная микросхема AGERE FW802B встречается в качестве контроллера IEEE 1394a в составе некоторых моделей материнских плат ряда известных производителей.

Описывая указанные микросхемы, нельзя не упомянуть еще один чип, расположенный на управляющей плате внешнего накопителя External Hard Drive рядом с CY7C68013. На Рис. 7 этот чип расположен у правого нижнего угла CY7C68013 на печатной плате. Наименование этой небольшой микросхемы 24LC65. Ее суть выражена в ее техническом описании как 64K 2.5V I2C Smart Serial EEPROM (Serial Electrically Erasable PROM) и представляет собой память EEPROM объемом 8 Кбайт, подключаемую посредством последовательной шины I2C. Говоря о 24LC65, следует отметить, что последовательный интерфейс EEPROM применяется в широком спектре устройств. Прежде всего, этот тип памяти используется, чтобы хранить привилегированные данные и параметры конфигурации/установки. Последовательные EEPROM являются гибким и сравнительно недорогим типом энергонезависимой памяти, микросхемы которой характеризуются малым количеством контактов, низкими уровнями напряжения, а также низким расходом энергии. Данная микросхема 24LC65 здесь является сателлитом вышеописанного контроллера CY7C68013, подключаясь к нему именно через шину I2C, на работу с которой 24LC65 и рассчитана. Она хранит информацию, определяющую функционирование контроллера CY7C68013 (то есть выполняет в какой-то степени роль BIOS), а, следовательно, и последовательной шины USB 2.0. А это, в конечном счете, влияет на работу внешнего накопителя External Hard Drive и скорость передачи информации с компьютером при подключении через порт USB 2.0.

Остается отметить, что перечисленными микросхемами не исчерпывается набор элементов, расположенных на управляющей плате, входящей в состав внешнего накопителя External Hard Drive. На этой плате традиционно присутствуют также генераторы тактовых частот, компоненты преобразователей уровней напряжений электропитания, буферные схемы, резисторы, конденсаторы и т. п. Все они выполняют хотя и важные, но все-таки не основные функции. Поэтому эти элементы, их внутренняя структура и связанная с ними схемотехника особого интереса не вызывают и здесь не рассматриваются. Кроме того, они не имеют отношения к следующему разделу, некоторые положения которого явно заслуживают особого внимания.
  

Тенденция

Рассматривая архитектуру перечисленных микросхем, с помощью которых были реализованы интерфейсы IEEE1394а и USB 2.0, следует отметить, что они демонстрируют довольно любопытную тенденцию в проектировании сложных чипов.

Благодаря возможностям современных полупроводниковых технологий у конструкторов чипов появилась возможность встраивания в их структуру относительно мощных процессоров, а также оперативной и flash-памяти в состав массовых и сравнительно дешевых микросхем. Примером же таких высоко интегрированных элементов служат перечисленные микросхемы контроллеров последовательных интерфейсов. Основой данных микросхем являются ядра процессоров, родственные настольным и карманным аналогам. Эти ядра дополнены соответствующими шинами, а также элементами памяти, играющими роль оперативной (ОЗУ) и постоянной (флэш) с аналогом BIOS. Учитывая наличие нескольких таких наборов, рассматриваемую плату управления внешним накопителем можно считать не только многопроцессорной, но даже и многокомпьютерной  системой.

Кстати, нечто подобное можно обнаружить и в случае многих традиционных компонентов, типа HDD, дисководов DVD/CD, видеоадаптеров и т.п. Действительно каждое из этих устройств стандартно имеет в своем составе довольно сложные контроллеры, выполняющие функции процессоров, а также микросхемы оперативной памяти и элементы флэш-памяти, содержащие firmware (по сути BIOS компьютера). Дополнительные же контроллерами последовательных и параллельных интерфейсов, нередко содержащими собственные процессорные ядра, память и BIOS, превращают подобные устройства в многокомпьютерные системы с распределенными вычислениями. Впрочем, все это уже стало уже нормой и у специалистов не вызывают удивления подобные «открытия».

Для тех же, кто не является профессионалами в схемотехнике компьютерных компонентов, остается напомнить, что основой внешнего накопителя является именно стандартный HDD, в составе которого использованы все полагающиеся микросхемы, содержащие в своем составе перечисленные выше элементы. И именно это позволяет считать External Hard Drive многопроцессорной и даже мнококомпьтерной системой

Все это означает, что эра многопроцессорных систем и параллельных вычислений, о наступлении которой нас недавно известили компании Intel и AMD, уже наступила несколько лет назад. И это произошло без маркетингового шума.

Конечно, в случае Intel, AMD (а также IBM, SUN и т.п.) речь идет о мощных центральных процессорах. Однако не следует принижать и достижения конструкторов чипов, в составе которых уже несколько лет используются процессорные ядра, во многом совпадающие с внутренностями центральных процессоров, господствовавших сравнительно недавно в наших настольных и мобильных компьютерах. Конечно, речь идет о микросхемах, традиционно считающихся второстепенными, но без которых, вообще говоря, не могут быть созданы полноценные, многофункциональные, современные, высокопроизводительные компьютеры.     

В заключение следует добавить, что новые модели внешних накопителей Seagate, являющихся наследниками данной модели External Hard Drive, способны еще больше расширить функциональные возможности компьютеров. 

Часть 1