28.3. Архитектура персональных машин с объединенной памятью. Новая архитектура ibm-совместимых пк.

IBM - совместимые ПК используют в большинстве случаев фрейм-буфер для побитового отображения образа экрана, что является наследием первых IBM PC, появившихся в 1981 г. За 15 лет размеры буфера изображения выросли с первоначальных 2 Кб до сегодняшних 2...4 Мб, требуя на современных видеоадаптерах соответствующего количества дорогих микросхем памяти. Полный объем памяти требуется для реализации предельных характеристик видеоадаптеров. Но для большинства режимов функционирования видеоадаптеров, характерных для работы приложений в домашнем или офисном компьютере, используется от 300 КБ (640*480*256) до 480 Кб (800*600*256) из общего объема памяти, установленного на адаптере. С другой стороны, программные приложения не могут использовать тот "лишний" объем памяти, который остается незадействованным в различных режимах работы видеоадаптера.

Это привело к появлению схемотехнического решения, позволяющего графическому адаптеру ПК использовать для своих нужд часть имеющейся на материнской плате системной памяти. Такая архитектура получила название архитектура с объединенной памятью (UMA – United Memory Architecture или Shared Memory Architecture, от глагола share - делить, разделять что-то с кем-то). Сегодня это решение направлено в первую очередь на развитие рынка Pentium-систем начального уровня, предназначенных для малых офисов и дома (рынок SOHO). Оно позволяет снизить стоимость ПК и более рационально использовать память в видеоадаптерах IBM-совместимых ПК. Подобная архитектура используется уже многие годы в компьютерах Apple Macintoch.

28.4. Варианты развития архитектуры uma

В настоящее время существуют две конструкторские школы, разрабатывающие новые микросхемы для IBM-совместимых ПК с архитектурой UMA.

Подход первый: СБИС аппаратной логики поддержки процессора (core logic ICs) и графического контроллера объединяются в единый набор микросхем, на базе которого конструируется материнская плата. Основные разработчики таких наборов VLSI Technology и Weitec Inc., частично поддерживаемые известными поставщиками микросхем ChipandTechnologies,CirrusLogic,WesternDigital,TreidentMicrosystems.

Второй подход: разрабатываются наборы микросхем поддержки процессора, позволяющие объединить их на системной плате вместе с графическими контроллерами других фирм, также имеющими функцию поддержки UMA. Подобные разработки ведут фирмы Intel Corp., SiS Corp., Symphony Labs, Via Corp. в кооперации с поставщиками графических контроллеров - компаниями S3, ATI, AvanceLogic,OakTeechnology,TsengLabs.

У каждого подхода есть свои преимущества и недостатки.

Так, например, единый набор микросхем предоставляет больше возможности для реализации схемотехнических решений, направленных на дополнительное повышение производительности ПК. Уже разработаны и представлены на рынок последние версии наборов СБИС VL82C546 (VLSI Technology) и W564 (Weitec Inc.), включающих 64-разрядный графический контроллер и 135 МГц ЦАП (RAMDAC). Кроме того, в этих наборах СБИС использованы дополнительные меры по повышению производительности и реализованы новые технологии. Так, в наборе W564 за счет аппаратной компрессии удалось реализовать разрешение 1280*1024 пиксель при полноцветной цветовой палитре, используя лишь 1 Мб системной памяти. При традиционной архитектуре PC на это потребовался бы видеоадаптер с объемом памяти 4 Мб под выделенный фрейм-буфер.

Второй подход, по мнению фирм-разработчиков системных плат, позволяет использовать различные графические адаптеры совместно с различными микросхемами поддержки процессора, что обеспечивает необходимую гибкость, позволяя использовать лучшие компоненты, имеющиеся на рынке. Наиболее известными наборами микросхем для системных плат с архитектурой UMA являются SiS5511-5515 иIntel82430VXPCIset.

Производительность систем архитектуры UMA.

Современное состояние элементной базы для ПК с архитектурой UMA позволяет лишь приблизиться к тому уровню производительности, который могут обеспечить аналогично сконфигурированные "классические" PC. Особенно это заметно для ПК с ОЗУ 8 Мб, так как Windows 95, под которой работает большинство современных Pentium-систем, очень чувствительна к объему доступного ОЗУ и выделение части ОЗУ на нужды графического адаптера приводит к ухудшению скорости работы операционной системы. В связи с этим рекомендуется устанавливать Windows 95 на ПК с архитектурой UMA, укомплектованными ОЗУ объемом 12...16 Мб.

Повысить быстродействие ПК с архитектурой UMA можно за счет установки модулей памяти, имеющих повышенное быстродействие, например, EDO DRAM вместо Fast Page DRAM, что несколько удорожает конструкцию. Последние модели системных плат с архитектурой UMA стандартно поддерживают EDO DRAM и позволяют использовать комбинацию из разных типов памяти на одной системной плате. В этом случае можно установить модули EDO DRAM для той части ОЗУ, которая содержит буфер изображения графического контроллера, а для остальных операций использовать стандартную память типа Fast Page DRAM.

Тестирование образцов системных плат с архитектурой UMA показало, что их производительность с достаточной степенью достоверности будет на 8...15% ниже, чем аналогичного ПК. В то же время они быстрее многих "классических" машин, выпущенных в конце 1995 - начале 1996 гг.

Производство компьютеров данной архитектуры было начато в конце 1 квартала 1996 г., а в массовых количествах они ожидались во втором полугодии 1996 г. Но вследствие общего снижения цен на память в конце 1997 г. стоимость компьютеров с архитектурой UMA оказалась всего на $ 20...30 ниже, чем аналогичных "классических", и большого распространения данная архитектура не получила.