Центральный процессор, платформы, чипсеты (наборы микросхем)

Центральный процессор. В таблице 7 показано хроноло­гическое усложнение центрального процессора и улучшение его характеристик.

Например, шина процессора Pentium Pro отличается от шины процессора Pentium, так что он несовместим с его разъемом. Компонентная шина процессора Pentium разра­ботана для взаимодействия с внешней шиной.

При изготовлении процессора Pentium Pro используются те же самые технологические этапы изготовления и корпу-сирования, что и при изготовлении процессора Pentium. Корпус имеет две полости, что делает его размеры на 40% больше, чем корпус процессора Pentium.

Оба кристалла укреплены в соответствующих полостях корпуса, и сигналы передаются между ними при помощи стандартной техники корпусирования PGA.

Рассеиваемая мощность пропорциональна тактовой час­тоте процессора и квадрату напряжения питания. Первый процессор Pentium Pro работал на частоте 150-200 мгц с напряжением 2.9 вольт и имел пиковую мощность рассея­ния 20 ватт. Рассеиваемая мощность для всех процессоров зависит и от выполняемого программного обеспечения. Для обычных кодов на процессоре PentiumPro она составляет в среднем около 14 ватт.

Система кэширования процесора Pentium Pro не только упрощает разработку системы, но также и экономит место. Ядро процессора может связываться с этим кэшем на мак­симальной скорости. К тому же эта кэш не блокируемая, что означает, что обработка запроса на шине процессора Pentium Pro не останавливает процессор и не блокирует пос­ледующие запросы на шине. Например, когда необходимые данные отсутствуют в кэш, процессор Pentium Pro продол­жает обрабатывать другие инструкции одновременно с ини­циированием транзакции (пересылки) на шине для получе­ния необходимых данных. Эти исполняемые инструкции могут вызвать очистку кэш, что вызовет дальнейшие тран­закции на шине. Процессор Pentium Pro может обслуживать до четырех таких незапланированных транзакций.

Что касается мультипроцессорной конфигурации с Pentium Pro, то здесь можно сказать следующее. Шина процессора Pentium Pro была разработана для поддержки нескольких про­цессоров PentiumPro, связанных параллельно. Компонент­ная шина процессора Pentium Pro — это симметричная муль­типроцессорная шина, и полностью поддерживает протокол MESI. Поддерживается естественная многопроцессорность при проектировании систем на процессоре Pentium Pro; это означает отсутствие необходимости в дополнительной систем­ной логике, т. к. процессор PentiumPro уже включает всю логику, необходимую для поддержки до четырех процессоров Pentium Pro. Это является легким и рентабельным для про­ектировщиков систем, нужно только установить разъемы для дополнительных процессоров Pentium Pro.

Процессор Pentium Pro не является 64-битным. Подоб­но всем процессорам фирмы Intel начиная с процессора Intel386 (TM), Pentium Pro — 32-битный процессор. Регис­тры общего назначения — те же самые, что у предыдущих поколений процессоров архитектуры Intel с тем же набором инструкций, лишь только с одной новой инструкцией.

Таблица 7

Окончание табл. 7

Однако внутри и снаружи процессора имеются участки с бо­лее широким форматом представления данных. Одна видимая особенность, которая иногда неверно истолковывается, — это то, что процессор Pentium Pro, подобно процессору Pentium, имеет внешнюю 64-битную шину. Однако это сделано для того, чтобы более эффективно связываться с системной памя­тью. Этот более широкий внешний формат данных увеличи­вает пропускную способность между процессором Pentium Pro и системой, но не делает процессор Pentium Pro 64-битным.

К набору инструкций процессора была добавлена инст­рукция условного перехода. Это позволяет исключить зави­симые от данных операции ветвления. Таким образом, ре­зультирующий кодявляется более предсказуем, что позво­лит получать высокую производительность.

Процессор Pentium Pro имеет приблизительно 21 миллион транзисторов. Ядро процессора Pentium Pro имеет 5,5 миллио­нов транзисторов, кэш-память 2-го уровня содержит 15,5 мил­лионов. Так как кэш-память — достаточно однородная струк­тура, транзисторы могут быть размещены более плотно, что приводит к уменьшению размера структуры. Несмотря на то что кэш-память содержит почти столько же транзисторов, сколько три ядра CPU, конечный размер фактически мень­ше, чем CPU процессора Pentium Pro.

Для нормальной и высокопроизводительной работы ПК ему нужна память, соответствующая решаемым задачам, производительности и скорости процессора.

Платформа. Платформой обычно называют системную плату, но в более широком смысле.

Например, платформа Slotl объединяет процессоры Pentium II, Pentium III и Celeron, выполненные в конструк­тивном варианте Slotl. Они включают дополнительные встроенные устройства SCSI и сетевые адаптеры. Платфор­ма Super7 — это платформа с процессором, имеющим разъем Socket7, но отличающаяся от платформы Socket7 наличием поддержки 100 мегагерцевой шины и улучшенным графичес­ким адаптером AGP.

Платформы включают следующие компоненты:

• системная шина PCI 2,1;

• системная шина ISA;

• ускоренный графический порт AGP;

• интегрированные IDE-контроллеры;

• интегрированные контроллеры ввода/вывода. Чипсет (набор микросхем) реализует все основные функ­ции системной платы. К этим функциям относятся органи-

зация взаимодействия процессора, памяти, шины и пери­ферийных устройств.

В таблице 8 для примера показаны параметры и обозна­чения некоторых чипсетов, применяемых в современных компьютерах.

Динамическая память ПК (ОЗУ — RAM)

В последнее время микросхемы динамической памяти приобрели ярко выраженную аббревиатуру, способствующую их быстрой идентификации.

Вот некоторые наиболее часто используемые типы дина­мической памяти:

1. DRAM — Dynamic RAM — динамическая память с про-звольной выборкой. Стандартной является память со страничной организацией (Fast Page Mode — FPM).

2. FPM DRAM — Fast Page Mode — FPM — динамичес­кая память со страничной организацией.

3. VRAM — Video RAM — видеопамять динамическая, двухпортовая. Наличие второго порта позволяет осу­ществлять произвольный доступ к памяти в то время, когда идет вывод данных на экран.

4. CDRAM — Cached DRAM — динамическая память фирмы Mitsubishi, содержащая 16 Kb быстрой памяти на каждые 4 или 16 Mb.

5. EDRAM — Enhanced DRAM — динамическая память фирмы Ramtron, содержащая 8 Kb быстрой кэш-памя­ти на каждые 4 Mb.

6. EDO DRAM — Extended Data Output DRAM — дина­мическая память со страничной организацией. Благо­даря дополнительным регистрам данные на выходе со­храняются в течение большого интервала времени, практически от одного сигнала CAS# до другого.

Кроме надежности микросхем динамической памяти сле­дует обратить внимание на надежность и фирму-изготовите­ля самих системных плат. Некоторые фирмы производят пла­ты, отличающиеся типом и цветом фольгированного гети-накса.

Кстати, прямой зависимости между надежностью рабо­ты и цветом проводников или цветом покрытия платы не установлено. Весьма надежны СП в ПК корпорации Dell, а также микропроцессоры и СБИС корпорации Intel, oco бенно в керамических корпусах. К наиболее распространен­ным неисправностям СП можно отнести выход из строя бу­ферных микросхем типаSN74244, SN74245, SN74373 и дру­гих; линий задержки типа РЕ21213; отдельных микросхем ди­намического или статического ОЗУ; таймеров; СБИС; клавиатурных контроллеров прерываний; шинных контрол­леров.

В настоящее время эти микросхемы ИНТЕГРИРОВАНЫ В СБИС БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ИНТЕГРАЦИИ.

Причинами неисправности чаще всего бывают:

• пробой на землю или питание вывода микросхемы;

• отсутствие контакта или обрыв печатного проводника;

• неполноценные логические уровни;

• уход параметров транзисторов, резисторов, конденса­торов.

Следует отметить, что при нарушении работы блока пи­тания (например, системы блокировки источника при повы­шении напряжений на его выходе), как правило, выходят из строя микропроцессор, СБИС ПЗУ BIOS, СБИС ОЗУ.

О проблеме редких, эпизодических отказов, вызываемых неисправностью системной платы