Архитектура систем на базе Pentium 4

Практическая реализация потенциальных возможностей нового процессора обеспечивается при использовании набора специализированных микросхем (чипсета), необходимых для построения на его основе цифровых систем различного назначения.

Как известно, внутренняя структура и функциональные возможности чипсетов должны быть тесно связаны с особенностями архитектуры конкретных вариантов процессоров, на работу с которыми они ориентированы. От этих элементов в значительно зависит реализация потенциальных возможностей комплектующих, к которым относятся процессы, видеоадаптеры, модули оперативной памяти, жесткие диски и т. д.

От эффективной работы компонентов чипсета, как правило, зависит и такой важный параметр компьютера, как производительность.

Для реализации систем на базе Pentium 4 компания Intel выпустила в 2002 году набор микросхем Chipset 850, в который входят:

• контроллер-концентратор памяти MCH (Memory Controller Hub) типа Intel 82850;

• контроллер-концентратор для устройств ввода/вывода ICH2 (I/O Controller Hub) типа Intel 82801BA;

• контроллер микрокода FWH (FirmWare Hub) типа Intel 82802AB.

По расположению на материнской плате контроллер-концентратор памяти MCH называют северным мостом, контроллер-концентратор для устройств ввода/вывода - южным мостом.

В дальнейшем чипсеты для Pentium 4 совершенствовались, изменилась система шин и тип памяти, но типовая архитектура осталась прежней. Рассмотрим ее.

Типовая архитектура систем, реализованных на базе процессора Pentium 4 с использованием набора Chipset 850, показана на рис. 1.

Как видите, эта архитектура значительно отличается от архитектуры процессора с общей шиной.

Основной особенностью этой архитектуры является использование контроллеров - концентраторов. Это признак сетевой организации системы.

Соединение двух устройств напрямую (точка - точка).

Введена новая системная шина FSB, обеспечивающая обмен со скоростью 3,2 Гбайт/c, что соответствует частоте передачи данных 400 МГц. Такая скорость реализуется путём применения нового типа сверхбыстродействующей двухканальной памяти RDRAM ( эта память оказалась слишком дорогой и в дальнейшем осуществился переход на менее быструю, но более дешевую память DDRRAM). Высокую скорость обмена с памятью обеспечивает контроллер-концентратор MCH, при помощи 4-х канального обмена с памятью этого типа.

Рис. 1. Типовая архитектура систем на базе Pentium 4

Контроллер MCH выполняет обмен с оперативной памятью типа Direct RAMBUS ёмкостью от 128 Мбайт (минимально допустимый объём) до 2 Гбайт с помощью сдвоенных каналов.

Память реализуется на основе микросхем быстродействующей двухканальной RDRAM-памяти, выпускаемых компанией RAMBUS. Таким образом общий доступ к оперативной памяти осуществляется с использованием четырёх каналов обмена. При тактовой частоте канала 100 МГц обеспечивается общая частота обмена, эквивалентная 400 МГц, что в 3 раза выше, чем для наиболее быстродействующих современных системных плат, работающих на частоте 133 МГц.

К контроллеру MCH подключается также универсальный разъём AGP4X (в дальнейшем PCI Express), используемый для связи с графическим адаптером при скорости передачи данных более 1 Гбайт/с.

Контроллер ICH2 служит для подключения различных внешних устройств.

Интерфейс ULTRA ATA/66/100 (в дальнейшем Serial ATA), реализует обмен с жёстким диском со скоростью 66 или 100 Мбайт/c.

Контроллер ICH2 также обеспечивает прямой доступ внешних устройств к памяти со скоростью 33 Мбайт/с при помощи интерфейса ULTRA DMA/33.

Контроллер служит для подключения последовательных портов с шиной USB, связи с локальной сетью Ethernet и параллельного обмена по шине PCI.

Обеспечивается возможность реализации каналов для передачи аудиоданных.

Для создания систем на базе Pentim 4 компания Intel выпустила системные (“материнские”) платы типа D850GB. На плате размером 30,5 х 24,4 см2 монтируется микропроцессор и другие необходимые микросхемы, имеются 4 разъёма для включения RIMM-модулей памяти RDRAM.

На плате размещаются также:

• флэш-память ёмкостью 4 Мбит, хранящая систему ввода/вывода BIOS,

• 5 слотов шины PCI,

• 2 контроллера последовательной шины USB, обслуживающих 4 USB-порта,

• порты для подключения клавиатуры

• порт для подключения мыши,

• 2 интерфейса для подключения жёстких дисков,

• один интерфейс для гибких дисков,

• один последовательный (COM) порт,

• один параллельный (LPT) порт.

Рис. 2. Вид материнской платы