Чим більше частота шини fsb. Достатня швидкість шини материнської плати. Системна шина - що це

Центральний процесор комп'ютера має ряд технічних характеристик, які визначають найголовнішу характеристику будь-якого процесора - його продуктивність і про значення кожної з них корисно знати. Чому? Щоб в подальшому добре орієнтуватися в оглядах і тестуваннях, а також маркуваннях ЦП. У даній статті я спробую розкрити основні технічні характеристики процесора в зрозумілому для новачків викладі.

Основні технічні характеристики центрального процесора:

• Тактова частота;

• Розрядність;

• Кеш-пам'ять;

• Кількість ядер;

• Частота і розрядність системної шини;

Розглянемо докладніше ці характеристики

Тактова частота

Тактова частота -показник швидкості виконання команд центральним процесором.
Такт - проміжок часу, необхідний для виконання елементарної операції.

В недалекому минулому тактову частоту центрального процесора ототожнювали безпосередньо з його продуктивністю, тобто чим вище тактова частота ЦП, тим він продуктивніше. На практиці маємо ситуацію, коли процесори з різною частотою мають однакову продуктивність, тому що за один такт можуть виконувати різну кількість команд (в залежності від конструкції ядра, пропускної здатності шини, кеш-пам'яті).

Тактова частота процесора пропорційна частоті системної шини ( див. нижче).

Розрядність

Розрядність процесора - величина, яка визначає кількість інформації, яке центральний процесор здатний обробити за один такт.

Наприклад, якщо розрядність процесора дорівнює 16, це означає, що він здатний обробити 16 біт інформації за один такт.

Думаю, всім зрозуміло, що чим вище розрядність процесора, тим більші обсяги інформації він може обробляти.

Зазвичай, чим більше розрядність процесора, тим його продуктивність вище.

В даний час використовуються 32- і 64-розрядні процесори. Розрядність процесора не означає, що він зобов'язаний виконувати команди з такої самої розрядністю.

Кеш-пам'ять

Насамперед відповімо на питання, що таке кеш-пам'ять?

Кеш-пам'ять - це швидкодіюча пам'ять комп'ютера, призначена для тимчасового зберігання інформації (коду виконуваних програм і даних), необхідних центрального процесора.

Які дані зберігаються в кеш-пам'яті?

Найбільш часто використовувані.

Яке призначення кеш-пам'яті?

Справа в тому, що продуктивність оперативної пам'яті, порівняно з продуктивністю ЦП набагато нижче. Виходить, що процесор чекає, коли надійдуть дані від оперативної пам'яті - що знижує продуктивність процесора, а значить і продуктивність всієї системи. Кеш-пам'ять зменшує час очікування процесора, зберігаючи в собі дані і код виконуваних програм, до яких найбільш часто звертався процесор (відміну кеш-пам'яті від оперативної пам'яті комп'ютера - швидкість роботи кеш-пам'яті в десятки разів вище).

Кеш-пам'ять, як і звичайна пам'ять, має розрядність. Чим вище розрядність кеш-пам'яті тим з великими обсягами даних може вона працювати.

Розрізняють кеш-пам'ять трьох рівнів: кеш-пам'ять першого (L1), другого (L2) і третього (L3). Найбільш часто в сучасних комп'ютерах застосовують перші два рівня.

Розглянемо докладніше всі три рівні кеш-пам'яті.

Кеш-пам'ять першого рівня є найшвидшою і найдорожчою пам'яттю.

Кеш-пам'ять першого рівня розташована на одному кристалі з процесором і працює на частоті ЦП (звідси і найбільшу швидкодію) та використовується безпосередньо ядром процесора.

Ємність кеш-пам'яті першого рівня невелика (в силу дорожнечі) і обчислюється кілобайтами (зазвичай не більше 128 Кбайт).

Кеш-пам'ять другого рівня - це високошвидкісна пам'ять, що виконує ті функції, що і кеш L1. Різниця між L1 і L2 в тому, що остання має більш низьку швидкість, але більший обсяг (від 128 Кбайт до 12 Мбайт), що дуже корисно для виконання ресурсоємних завдань.

Кеш-пам'ять третього рівня розташована на материнській платі. L3 значно повільніше L1і L2, але швидше оперативної пам'яті. Зрозуміло, що обсяг L3 більше обсягу L1і L2. Кеш-пам'ять третього рівня зустрічається в дуже потужних комп'ютерах.

кількість ядер

Сучасні технології виготовлення процесорів дозволяють розмістити в одному корпусі більше одного ядра. Наявність декількох ядер значно збільшує продуктивність процесора, але це не означає що присутність n ядер дає збільшення продуктивності в n раз. Крім цього, проблема багатоядерності процесорів полягає в тому, що на сьогоднішній день існує порівняно небагато програм, написаних з урахуванням наявності у процесора декількох ядер.

Головними характеристиками шини є її розрядність і частота роботи. Частота шини - це тактова частота, з якою відбувається обмін даними між процесором і системною шиною комп'ютера.

Природно, чим вище розрядність і частота системної шини, тим вища продуктивність процесора.

Висока швидкість передачі даних шини забезпечує можливість швидкого отримання процесором і пристроями комп'ютера необхідної інформації і команд.

Частота роботи всіх сучасні процесорів в кілька разів перевищує частоту системної шини, тому процесор працює на стільки, на скільки йому це дозволяє системна шина. Величина, на яку частота процесора перевищує частоту системної шини, називається множником.

Сьогодні ми разом з фахівцями компанії «ІТ Експерт» розбираємося в тому, що таке розблокований множник (коефіцієнт множення), і для чого він буває потрібен.

Досить часто ми стикаємося в новинах з тим, що компанія Intel або AMD випустила такий-то процес з розблокованим множником на радість ентузіастам і оверклокерам. Зрозуміло, що множник буває тільки у процесорів, і що він може бути заблокованим і розблоковані (дозволений для зміни) виробником процесора.

Оверклокінг процесора з розблокованим множником, оперативної пам'яті і системної плати - це спосіб індивідуальної настройки комп'ютера. Ви можете налаштувати потужність, параметри напруги, ядер, пам'яті та інші важливі системні показники для максимального підвищення продуктивності. Оверклокінг прискорює роботу компонентів - і геймплей. Також він дозволяє оптимізувати завдання, що вимагають великої кількості ресурсів процесора, наприклад обробку зображень і транскодирование.

«Розблокований множник» означає, що в BIOS персонального комп'ютера можна змінювати множник процесора вниз або вгору. Так що ж таке цей множник? Перед тим, як відповісти на це питання, давайте з'ясуємо, яким чином виходить частота процесора.

візьмемо материнську плату з певною частотою шини (FSB), наприклад 533 Mhz (мегагерц), і процесор з множником 4.5. В результаті (533 x 4.5) ми отримуємо шукану тактову частоту процесора в 2398,5 Mгц. Тепер, якщо підняти множник до 7.5, то на виході ми отримаємо приріст швидкості в 1599 мегагерц. Якщо зменшимо до 3.5 - частота процесора опуститься до 1,8 ГГц.

Формула прорахунку множника має подібний вигляд:

• FSB (частота шини системної плати - материнки)
• CPU Multiplier (множник ЦП)
• DDR Multiplier (воно ж 400/533/667/800 aka 1 / 1.33 / 1.66 / 2.0)

наприклад, DDR2 \u003d FSB * multuplier * 2 (уточнено)

Звичайні процесори надходять у продаж з множником, заблокованим на підвищення. Виробника можна зрозуміти. Адже виходить, що навіщо нам купувати процесор за умовні 200 доларів, коли можна купити модель простіше за 100 доларів, поміняти один параметр в BIOS і отримати той же процесор за 200 доларів? Знижувати множник можна у будь-якого процесора.

Втім, заблокований множник не означає, що розганяти процесор, тобто підвищувати його частоту, можна. Адже процесор бере за основу частоту материнської плати. Тому ентузіаст просто збільшує частоту материнської плати (системної шини) і отримує більш високу частоту процесора без підвищення множника.

Процесори Extreme Edition у компанії Intel і Black Edition - у AMD надходять у продаж з розблокованими множителями. Також процесор Intel з розблокованим множником можна впізнати по букві K в назві. Наприклад, 3570 і 3570К. Другий - розблокований.

Ці процесори помітно дорожче своїх заблокованих побратимів і орієнтовані на комп'ютерних ентузіастів і оверклокерів - людей, що займаються розгоном комп'ютерного заліза заради результату, який можна зафіксувати і продемонструвати спільноті. Звичайній людині розблокований множник може дати запас міцності по апгрейду системи на пару років. Коли здасться, що комп'ютер перестав «тягнути», можна просто розігнати його частоту

Компоненти всередині РС взаємодіють один з одним різними способами. Більшість внутрішніх компонентів, включаючи процесор, кеш, пам'ять, карти розширення і запам'ятовують пристрої з'єднуються один з одним за допомогою однієї або декількох шин (Buses).

Шина в комп'ютерах є канал, по якому передається інформація між двома або кількома пристроями (зазвичай шина, що з'єднує тільки два пристрої, називається портом - port). Шина зазвичай має точки доступу, або місця, до яких може підключитися пристрій для перетворення себе в частину шини, а пристрої на шині можуть надсилати інформацію іншим пристроям і приймати інформацію від інших пристроїв. Поняття шини є досить загальним як для "нутрощі" РС, так і для зовнішнього світу. Наприклад, телефонне з'єднання в будинку можна вважати шиною: інформація передається по провідникам в будинку і можна підключитися до "шині", встановивши телефонну розетку, підключивши до неї телефон і піднявши трубку телефону. Всі телефони на шині можуть розділяти (share) інформацію, тобто мова.

Цей матеріал присвячений шинам сучасних РС. Спочатку обговорюються шини і їх характеристики, а потім детально розглядаються найбільш поширені в світі РС шини введення-виведення (Input / Output bus), звані також шинами розширення (Expansion buses).

Функції та характеристики шин

Шини РС є основними "трактами" даних на материнській платі. Головною з них є системна шина (System bus), яка з'єднує процесор і основну пам'ять RAM. Раніше ця шина називалася локальної, а в сучасних РС називається передній шиною (Front Side Bus - FSB). Характеристики системної шини визначаються процесором; сучасна системна шина має ширину 64 біта і працює на частоті 66, 100 або 133 МГц. Сигнали такої високої частоти створюють електричні перешкоди і ставлять інші проблеми. Отже, частоту необхідно знизити, щоб дані досягали карт розширення (Expansion card), або адаптерів (Adapters), і інших більш віддалених компонентів.

Однак перші РС мали тільки одну шину, яка була спільною для процесора, пам'яті RAM і компонентів введення-виведення. Процесори першого і другого поколінь працювали з низькою частотою синхронізації і всі компоненти системи могли підтримувати таку частоту. Зокрема, така архітектура дозволяла розширювати ємність RAM за допомогою карт розширення.

У 1987 р розробники компанії Compaq вирішили відокремити системну шину від шини введення-виведення з тим, щоб вони могли працювати з різною швидкістю. З тих пір така многошінная архітектура стала промисловим стандартом. Більш того, сучасні РС мають кілька шин вводу-виводу.

ієрархія шин

У РС є ієрархічна організація різних шин. Більшість сучасних РС має, як мінімум, чотири шини. Ієрархія шин пояснюється тим, що кожна шина все більше віддаляється від процесора; кожна шина підключається до що знаходиться вище її рівня, об'єднуючи різні компоненти РС. Кожна шина зазвичай повільніше шини, що знаходиться вище її (з очевидної причини - процесор є найбільш швидким пристроєм в РС):

• Шина внутрішнього кеша: Це найшвидша шина, яка з'єднує процесор і внутрішній L1-кеш.
• Системна шина: Це системна шина другого рівня, яка з'єднує підсистему пам'яті з чіпсетом і процесором. У деяких системах шини процесора і пам'яті є одне й те саме. Ця шина до 1998 р працювала зі швидкістю (частотою синхронізації) 66 МГц, а потім вона була підвищена до 100 МГц і навіть 133 МГц. В процесорах Pentium II і вище реалізована архітектура з подвійний незалежної шиною (Dual Independent Bus - DIB) - єдина системна шина замінена на дві незалежні шини. Одна з них призначена для доступу до основної пам'яті і називається передній шиною (Frontside bus), а друга - для доступу до L2-кеша і називається задньої шиною (Backside bus). Наявність двох шин підвищує продуктивність РС, так як процесор може одночасно отримувати дані з обох шин. У материнських платах і чіпсетах п'ятого покоління L2-кеш підключений до стандартної шині пам'яті. Відзначимо, що системну шину називають також основною шиною (Main bus), шиною процесора (Processor bus), шиною пам'яті (Memory bus) і навіть локальної шиною (Local bus).
• Локальна шина вводу-виводу: Ця швидкодіюча шина вводу-виводу використовується для підключення швидких периферійних пристроїв до пам'яті, чіпсета і процесору. Таку шину використовують відеокарти, дискові накопичувачі і мережеві інтерфейси. Найбільш поширеними локальними шинами введення-виведення є VESA Local Bus (VLB) і шина Peripheral Component Interconnect (PCI).
• Стандартна шина вводу-виводу: До розглянутих трьох шинам підключається "заслужена" стандартна шина вводу-виводу, яка застосовується для повільних периферійних пристроїв (миша, модем, звукові карти та ін.), А також для сумісності зі старими пристроями. Майже у всіх сучасних РС такої шиною є шина ISA (Industry Standard Architecture - стандартна промислова архітектура).
• Універсальна послідовна шина (Universal Serial Bus - USB), що дозволяє підключати до 127 повільних периферійних пристроїв з використанням хаба (Hub) або шлейфного з'єднання (daisy-chaining) пристроїв.
• Швидкісна послідовна шина IEEE 1394 (FireWire), Призначена для підключення до РС цифрових камер, принтерів, телевізорів і інших пристроїв, що вимагають виключно високої пропускної здатності.

Кілька шин вводу-виводу, що з'єднують різні периферійні пристрої з процесором, підключаються до системної шини за допомогою моста (Bridge), реалізованого в чіпсеті. Системний чіпсет управляє всіма шинами і забезпечує, що кожен пристрій в системі правильно взаємодіє з кожним іншим пристроєм.

У нових РС є додаткова "шина", яка спеціально призначена тільки для графічного взаємодії. Фактично це не шина, а порт - прискорений графічний порт (Accelerated Graphics Port - AGP). Різниця між шиною і портом полягає в тому, що шина зазвичай розрахована на поділ носія кількома пристроями, а порт призначений тільки для двох пристроїв.

Як показано раніше, шини введення-виведення фактично є розширенням системної шини. На материнській платі системна шина закінчується мікросхемою чіпсета, яка утворює міст до шини введення-виведення. Шини грають найважливішу роль в обміні даними в РС. Фактично всі компоненти РС, за винятком процесора, взаємодіють один з одним і системною пам'яттю RAM через різні шини введення-виведення, як показано на малюнку зліва.

Шини адреси і даних

Кожна шина складається з двох різних частин: шина даних (Data bus) і шина адреси (Address bus). Говорячи про шину, більшість людей розуміє саме шину даних; по лініях цієї шини передаються власне дані. Шина адреси являє собою набір ліній, сигнали на яких визначають, куди передавати або звідки брати дані.

Звичайно, є сигнальні лінії для управління функціонуванням шини та сигналізації про доступність даних. Іноді ці лінії називаються шиною управління (Control bus), хоча часто вони і не згадуються.

Ширина шини

Шина - це канал, по якому "тече" інформація. Чим ширше шина, тим більше інформації може "текти" по каналу. Перша шина ISA в IBM PC мала ширину 8 бітів; використовувана зараз універсальна шина ISA має ширину 16. Інші шини введення-виведення, включаючи VLB і PCI, мають ширину 32 біта. Ширина системної шини в РС з процесорами Pentium становить 64 біта.

Ширину шини адреси можна визначати незалежно від ширини шини даних. Ширина шини адреси показує, скільки елементів пам'яті можна адресувати при передачі даних. В сучасних РС ширина шини адреси складає 36 бітів, що забезпечує адресацію пам'яті ємністю 64 ГБ.

Швидкість (швидкодія) шини

швидкість шини (Bus speed) показує, скільки бітів інформації можна передавати по кожному провіднику шини в секунду. Більшість шин передають по одному провіднику один біт в такті синхронізації, хоча нові шини, наприклад AGP, можуть передавати два біта даних в такті синхронізації, що подвоює продуктивність. У старій шині ISA для передачі одного біта потрібні два такту синхронізації, що знижує продуктивність вдвічі.

Ширина смуги пропускання шини

Ширина (бітів) Швидкість (МГц) Пропускна здатність (МБ / с) 8-бітова ISA 16-бітова ISA 64-бітова PCI 2.1 AGP (режим x2) AGP (режим x4)

Ширина смуги пропускання (Bandwidth) називається також пропускною спроможністю (Throughput) і показує загальний обсяг даних, який можна передати по шині за дану одиницю часу. У таблиці наведено теоретичні пропускні спроможності сучасних шин вводу-виводу. Фактично шини не досягають теоретичного показника через службових втрат на виконання команд та інших факторів. Більшість шин може працювати з різною швидкістю; в наступній таблиці наведені найбільш типові значення.

Зробимо зауваження щодо чотирьох останніх рядків. Теоретично шину PCI можна розширити до 64 бітів і швидкості 66 МГц. Однак з причин сумісності майже всі шини PCI і пристрої на шині розраховані тільки на 33 МГц і 32 біта. AGP спирається на теоретичний стандарт і працює на 66 МГц, але зберігає ширину 32 біта. AGP має додаткові режими x2 і x4, які дозволяють порту виконувати передачі даних два або чотири рази на такті синхронізації, що збільшує ефективну швидкість шини до 133 або 266 МГц.

інтерфейс шин

В системі з декількома шинами чіпсет повинен забезпечити схеми для об'єднання шин і взаємодії пристрою на одній шині з пристроєм на інший шині. Такі схеми називаються мостом (Bridge) (відзначимо, що мостом називається також мережеве пристрій для з'єднання двох різнотипних мереж). Найбільш поширений міст PCI-ISA, який є компонентом системного чіпсета для РС з процесорами Pentium. Шина PCI також має міст до системної шини.

мастеринг шини

У шинах з великою пропускною здатністю кожну секунду по каналу передається величезний обсяг інформації. Зазвичай для управління цими передачами потрібно процесор. Фактично процесор діє як "посередник" і, як це часто буває в реальному світі, набагато ефективніше прибрати посередника і прямо виконувати передачі. Для цього розроблені пристрої, які можуть керувати шиною і діяти самостійно, тобто передавати дані безпосередньо в системну пам'ять RAM; такі пристрої називаються провідними шини (Bus masters). Теоретично процесор одночасно з передачами даних по шині може виконувати і іншу роботу; на практиці ситуація ускладнюється декількома факторами. Для правильної реалізації мастерингу шини (Bus mastering) необхідний арбітраж запитів шини, який забезпечується чіпсетом. Мастеринг шини називається також "first party" DMA, так як роботою керує пристрій, що виконує передачу.

Зараз мастеринг шини реалізований на шині PCI; додана також підтримка для жорстких дисків IDE / ATA реалізації мастерингу шини на PCI за певних умов.

Принцип локальної шини

Початок 90-х років характеризується переходом від текстових додатків до графічних і зростанням популярності операційної системи Windows. А це призвело до величезного збільшення обсягу інформації, який повинен передаватися між процесором, пам'яттю, відео і жорсткими дисками. Стандартний екран монохроматичного (чорно-білого) тексту містить всього 4000 байтів інформації (2000 для кодів символів і 2000 для екранних атрибутів), а стандартний 256-кольоровий екран Windows вимагає понад 300 000 байтів! Більш того, сучасна роздільна здатність 1600x1200 при 16 млн квітів вимагає 5.8 млн байтів інформації на екран!

Перехід програмного світу з тексту на графіку означав також збільшення розмірів програм і підвищені вимоги пам'яті. З точки зору введення-виведення для обробки додаткових даних для відеокарти і жорстких дисків величезної ємності потрібно набагато більша пропускна здатність введення-виведення. З цією ситуацією довелося зіткнутися при появі процесора 80486, продуктивність якого була набагато вище колишніх процесорів. Шина ISA перестала задовольняти збільшеним вимогам і стала вузьким місцем в справі підвищення продуктивності РС. Підвищення швидкості процесора мало що дає, якщо він повинен очікувати повільної системної шини для передачі даних.

Рішення було знайдено в розробці нової більш швидкої шини, яка повинна була доповнити шину ISA і застосовуватися спеціально для таких швидкодіючих пристроїв як відеокарти. Ця шина повинна була розміщуватися на (або поблизу) набагато більш швидкої шини пам'яті і працювати приблизно з зовнішньої швидкістю процесора, щоб передавати дані набагато швидше стандартної шини ISA. При розміщенні таких пристроїв поблизу ( "локально") процесора з'явилася локальна шина. Першою локальної шиною була VESA Local Bus (VLB), а сучасної локальної шиною в більшості РС є шина Peripheral Component Interconnect (PCI).

системна шина

системна шина (System bus) з'єднує процесор з основною пам'яттю RAM і, можливо, з L2-кешем. Вона є центральною шиною комп'ютера і інші шини "відгалужуються" від неї. Системна шина реалізована як набір провідників на материнській платі і повинна відповідати конкретному типу процесора. Саме процесор визначає характеристики системної шини. Разом з тим, чим швидше системна шина, тим швидше повинні бути інші електронні компоненти РС.

старі ЦП Ширина шини швидкість шини 8088 8 бітів 4.77 МГц 8086 16 бітів 8 МГц 80286-12 16 бітів 12 МГц 80386SX-16 16 бітів 16 МГц 80386DX-25 32 біта 25 МГц

Розглянемо системні шини РС з процесорами кількох поколінь. У процесорах першого, другого і третього поколінь частота системної шини визначалася робочою частотою процесора. У міру підвищення швидкості процесора збільшувалася і швидкість системної шини. Одночасно збільшувалася і адресний простір: в процесорах 8088/8086 воно становило 1 МБ (20-бітову адресу), в процесорі 80286 адресний простір збільшено до 16 МБ (24-бітову адресу), а починаючи з процесора 80386 адресний простір складає 4 ГБ (32 -бітовий адреса).

сімейство 80486 Ширина шини швидкість шини 80486SX-25 32 біта 25 МГц 80486DX-33 32 біта 33 МГц 80486DX2-50 32 біта 25 МГц 80486DX-50 32 біта 50 МГц 80486DX2-66 32 біта 33 МГц 80486DX4-100 32 біта 40 МГц 5X86-133 32 біта 33 МГц

Як видно з таблиці для процесорів четвертого покоління, швидкість системної шини спочатку відповідала робочій частоті процесора. Однак технологічні досягнення дозволяли підвищувати частоту процесора, а відповідність швидкості системної шини вимагало підвищення швидкодії зовнішніх компонентів, в основному, системної пам'яті, що було пов'язане зі значними труднощами і вартісними обмеженнями. Тому в процесорі 80486DX2-50 було вперше використано подвоєння частоти (Clock doubling): процесор працював з внутрішньої частотою синхронізації 50 МГц, а зовнішня швидкість системної шини становила 25 МГц, тобто тільки половину робочої частоти процесора. Цей прийом значно підвищує продуктивність комп'ютера, особливо завдяки наявності внутрішнього L1-кеша, який задовольняє більшість звернень процесора до системної пам'яті. Відтоді множення частоти (Clock multiplying) стало стандартним способом підвищення продуктивності комп'ютера і застосовується у всіх сучасних процесорах, причому множник частоти доведений до 8, 10 і більше.

сімейство Pentium Ширина шини швидкість шини Intel P60 64 біта 60 Мгц Intel P100 64 біта 66 МГц Cyrix 6X86 P133 + 64 біта 55 МГц AMD K5-133 64 біта 66 МГц Intel P150 64 біта 60 Мгц Intel P166 64 біта 66 МГц Cyrix 6X86 P166 + 64 біта 66 МГц Pentium Pro 200 64 біта 66 МГц Cyrix 6X86 P200 + 64 біта 75 МГц Pentium II 64 біта 66 Мгц

Тривалий час системні шини РС з процесорами п'ятого покоління працювали зі швидкістю 60 МГц і 66 МГц. Значним кроком вперед стало збільшення ширини даних до 64 бітів і розширення адресного простору до 64 ГБ (36-бітову адресу).

Швидкість системної шини була підвищена до 100 МГц в 1998 р завдяки освоєнню виробництва мікросхем PC100 SDRAM. Мікросхеми пам'яті RDRAM дозволяють ще більш підвищити швидкість системної шини. Однак перехід від 66 МГц до 100 МГц справив значний вплив на процесори і материнські плати з Socket 7. У модулях Pentium II до 70-80% трафіку (передач інформації) здійснюється всередині нового картриджа SEC (Single Edge Cartridge), в якому знаходяться процесор і обидва кеша L1-кеш і L2-кеш. Цей картридж працює зі своєю швидкістю, незалежною від швидкості системної шини.

процесор чіпсет швидкість шини швидкість ЦП Intel Pentium II 82440BX 82440GX 100 МГц 350,400,450 МГц AMD K6-2 Via MVP3, ALi Aladdin V 100 МГц 250,300,400 МГц Intel Pentium II Xeon 82450NX 100 МГц 450,500 МГц Intel Pentium III i815 i820 133 МГц 600,667+ МГц AMD Athlon VIA KT133 200 МГц 600 - 1000 МГц

Чіпсети i820 і i815, розроблені для процесора Pentium III, розраховані на системну шину 133 МГц. Нарешті, в процесорі AMD Athlon введені значні зміни в архітектуру і поняття системної шини виявилося непотрібним. Цей процесор може працювати з різними типами RAM на максимальній частоті 200 МГц.

Типи шин вводу-виводу

У цьому розділі мова піде про різні шинах введення-виведення, причому більша частина його присвячена сучасним шинам. Загальне уявлення про використання шин вводу-виводу дає наступний малюнок, наочно показує призначення різних шин вводу-виводу сучасного РС.

У наступній таблиці наведено сумарні відомості про різні шинах введення-виведення, які застосовуються в сучасних РС:

шина	рік	Ширина	швидкість	Макс. пропускна здатність
PC і XT	1980-82	8 бітів	Синхронна: 4.77-6 МГц	4-6 МБ / с
ISA (AT)	1984	16 бітів	Синхронна: 8-10 МГц	8 МБ / с
MCA	1987	32 біта	Асинхронна: 10.33 МГц	40 МБ / с
EISA (для серверів)	1988	32 біта	Синхронна: макс. 8 МГц	32 МБ / с
VLB, для 486	1993	32 біта	Синхронна: 33-50 МГц	100-160 МБ / с
PCI	1993	32/64 біта	Асинхронна: 33 МГц	132 МБ / с
USB	1996	послідовна		1.2 МБ / с
FireWire (IEEE1394)	1999	послідовна		80 МБ / с
USB 2.0	2001	послідовна		12-40 МБ / с

старі шини

нові сучасні шина PCI і порт AGP "народилися" зі старих шин, які до сих пір можна зустріти в РС. Більш того, сама стара шина ISA досі використовується навіть в новітніх РС. Далі ми розглянемо трохи докладніше старі шини РС.

Шина Industry Standard Architecture (ISA)

Це найпоширеніша і дійсно стандартна шина для РС, яка використовується навіть в новітніх комп'ютерах незважаючи на те, що практично не змінилася з моменту свого розширення до 16 бітів в 1984 р Звичайно, зараз вона доповнена більш швидкими шинами, але "виживає" завдяки наявності величезної бази периферійного обладнання, розрахованого на цей стандарт. Крім того, є багато пристроїв, для яких швидкості ISA більш ніж достатньо, наприклад для модемів. На думку деяких експертів до "вмирання" шини ISA пройде не менше 5-6 років.

Вибір ширини і швидкості шини ISA визначився процесорами, з якими вона працювала в перших РС. Оригінальна шина ISA в IBM PC мала ширину 8 бітів, відповідаючи 8 бітам зовнішньої шини даних процесора 8088, що і працювала на частоті 4.77 МГц, що також відповідає швидкості процесора 8088. У 1984 р з'явився комп'ютер IBM AT з процесором 80286 і ширина шини була подвоєна до 16 бітів, як у зовнішньої шини даних процесора 80286. Одночасно була підвищена до 8 МГц швидкість шини, що також відповідало швидкості процесора. Теоретично пропускна здатність шини становить 8 МБ / с, але практично вона не перевищує 1-2 МБ / с.

В сучасних РС шина ISA діє як внутрішня шина, Яка використовується для клавіатури, гнучкого диска, послідовних і паралельних портів, і як зовнішня шина розширення, До якої можна підключити 16-бітові адаптери, наприклад звукову карту.

Згодом процесори AT стали швидше, а потім була збільшена і їх шина даних, але тепер вимога сумісності з існуючими пристроями змусило виробників дотримуватися стандарту і шина ISA з того часу практично не змінилася. Шина ISA забезпечує достатню пропускну здатність для повільних пристроїв і напевно гарантує сумісність майже з кожним випущеним РС.

Багато карти розширення, навіть сучасні, до сих пір є 8-бітовими (про це можна дізнатися по роз'єму картки - 8-бітові карти використовують тільки першу частину роз'єму ISA, а 16-бітові карти використовують обидві частини). Для цих карт невисока пропускна здатність шини ISA не грає ролі. Однак доступ до переривань від IRQ 9 до IRQ 15 забезпечується через провідники в 16-бітової частини роз'ємів шини. Саме тому більшість модемів можна підключити до IRQ з великими номерами. Лінії IRQ між пристроями ISA не можна розділяти.

документ The PC99 System Design Guide, Підготовлений компаніями Intel і Microsoft, категорично вимагає видалення слотів шини ISA з материнських плат, тому можна очікувати, що дні цієї "заслуженою" шини полічені.

Шина MicroChannel Architecture (MCA)

Ця шина стала спробою компанії IBM зробити шину ISA "більше і краще". При появі в середині 80-х років процесора 80386DX з 32-бітової шиною даних компанія IBM вирішила розробити шину, відповідну такій ширині шини даних. Шина MCA мала ширину 32 біта і мала кілька переваг у порівнянні з шиною ISA.

Шина MCA мала кілька прекрасних можливостей з урахуванням того, що вона з'явилася в 1987 р, тобто за сім років до появи шини PCI з аналогічними можливостями. У деяких відносинах шина МСА просто випередила свій час:

• Ширина 32 біта: Шина мала ширину 32 біта, як і локальні шини VESA і PCI. Її пропускна здатність була набагато вище в порівнянні з шиною ISA.
• Мастеринг шини: Шина MCA ефективно підтримувала адаптери з мастерингом шини, включаючи правильний арбітраж шини.
• Шина MCA автоматично конфігурувати карти адаптерів, тому перемички стали непотрібними. Це сталося за 8 років до того, як Windows 95 перетворила технологію PnP в загальноприйняту для РС.

Шина MCA мала величезні потенційні можливості. На жаль, компанія IBM прийняла два таких рішення, які не сприяли поширенню цієї шини. По-перше, шина МСА була несумісною з шиною ISA, тобто карти ISA взагалі не працювали в РС з шиною МСА, а комп'ютерний ринок дуже чутливий до проблеми забезпечення сумісності. По-друге, компанія IBM вирішила зробити шину МСА своєю власністю, не продаючи ліцензію на її застосування.

Ці два фактори разом з більш високою вартістю систем з шиною МСА привели до забуття шини МСА. Оскільки комп'ютери PS / 2 більше не випускаються, шина МСА "померла" для ринку РС, хоча компанія IBM досі використовує її в своїх серверах RISC 6000 UNIX. Історія з шиною МСА є одним з класичних прикладів того, як в світі комп'ютерів нетехнічних аспектів часто домінують над технічними.

Шина Extended Industry Standard Architecture (EISA)

Ця шина ніколи не стала таким стандартом, яким є шина ISA, і не набула широкого поширення. Фактично вона була відповіддю компанії Compaq на шину МСА і привела до аналогічних результатів.

Компанія Compaq при розробці шини EISA уникла двох найважливіших помилок компанії IBM. По-перше, шина EISA була сумісною з шиною ISA і, по-друге, було дозволено використовувати її всім виробникам РС. Загалом, шина EISA мала значні технічні переваги над шиною ISA, але ринок її не сприйняв. Основні особливості шини EISA:

• Сумісність з шиною ISA: Карти ISA могли працювати в слотах EISA.
• Ширина шини 32 біта: Ширина шини збільшена до 32 бітів.
• Мастеринг шини: Шина EISA ефективно підтримувала адаптери з мастерингом шини, включаючи правильний арбітраж шини.
• Технологія Plug and Play (PnP): Шина EISA автоматично конфігурувати карти адаптерів аналогічно стандарту PnP сучасних систем.

Системи на базі EISA зараз іноді зустрічаються в мережевих файлових серверах, а в настільних РС вона не застосовується через більш високу вартість і відсутності широкого вибору адаптерів. Нарешті, пропускна здатність її значно поступається локальним шинам VESA Local Bus і PCI. Практично шина зараз EISA близька до "вмирання".

Шина VESA Local Bus (VLB)

Перша досить популярна локальна шина VESA Local Bus (VL-Bus або VLB) з'явилася в 1992 р Абревіатура VESA означає Video Electronics Standards Association, а ця асоціація була створена в кінці 80-х років для вирішення проблем відеосистем в РС. Основною причиною розробки шини VLB було поліпшення продуктивності відеосистем РС.

Шина VLB є 32-бітову шину, яка є прямим розширенням шини пам'яті процесора 486. Слот шини VLB - це 16-бітовий слот ISA з доданими наприкінці третім і четвертим роз'ємами. Шина VLB зазвичай працює на частоті 33 МГц, хоча в деяких системах можлива і велика швидкість. Оскільки вона є розширенням шини ISA, карту ISA можна використовувати в слоті VLB, але має сенс спочатку зайняти звичайні слоти ISA і залишити невелике число слотів VLB для карт VLB, які, звичайно, не працюють в слотах ISA. Застосування відеокарти VLB і контролера вводу-виводу значно підвищує продуктивність системи в порівнянні з системою, що має тільки одну шину ISA.

Незважаючи на те, що шина VLB була дуже популярна в РС з процесором 486, поява в 1994 р процесора Pentium і його локальної шини PCI призвело до поступового "забуттю" шини VLB. Однією з причин цього стали зусилля фірми Intel з просування шини PCI, але було і кілька технічних проблем, Пов'язаних з реалізацією VLB. По-перше, конструкція шини дуже сильно "прив'язана" до процесора 486, а перехід до Pentium викликав проблеми сумісності і інші проблеми. По-друге, сама шина мала технічні недоліки: невелика кількість карт на шині (часто дві або навіть одна), проблеми синхронізації при використанні декількох карт і відсутність підтримки мастерингу шини і технології Plug and Play.

Зараз шина VLB вважається застарілою і навіть в останніх материнських платах з процесором 486 використовується шина PCI, а з процесорами Pentium - тільки PCI. Однак РС з шиною VLB недорогі і їх іноді можна ще зустріти.

Шина Peripheral Component Interconnect (PCI)

Найбільш популярна зараз шина вводу-виводу взаємодії периферійних компонентів (Peripheral Component Interconnect - PCI) розроблена фірмою Intel в 1993 р Вона орієнтувалася на системи п'ятого і шостого поколінь, але застосовувалася і в останньому поколінні материнських плат з процесором 486.

Як і шина VESA Local Bus, шина PCI має ширину 32 біта і зазвичай працює на частоті 33 МГц. Головна перевага PCI над шиною VESA Local Bus криється в чіпсеті, який управляє шиною. Шиною PCI управляють спеціальні схеми в чіпсеті, а шина VLB була, в основному, просто розширенням шини процесора 486. Шина PCI в цьому відношенні не "прив'язана" до процесора 486 і її чіпсет забезпечує правильні управління шиною і арбітраж шини, дозволяючи PCI робити набагато більше , ніж могла шина VLB. Шина PCI також застосовується і поза платформи РС, забезпечуючи універсальність і скорочуючи вартість розробки систем.

В сучасних РС шина PCI діє як внутрішня шина, Яка підключається до каналом EIDE на материнській платі, і як зовнішня шина розширення, Яка має 3-4 слота розширення для PCI-адаптерів.

Шина PCI з'єднується з системною шиною через спеціальний "міст" (bridge) і працює на фіксованій частоті незалежно від частоти синхронізації процесора. Вона обмежена п'ятьма слотами розширення, але кожен з них можна замінити двома пристроями, вбудованими в материнську плату. Процесор може також підтримувати кілька мікросхем мостів. Шина PCI більш строго специфікована в порівнянні з шиною VL-Bus і надає кілька додаткових можливостей. Зокрема, вона підтримує карти, які мають напруга живлення +3.3 В і 5 В, за допомогою спеціальних ключів, які не дозволяють вставити карту в невідповідний слот. Далі функціонування шини PCI розглянуто більш докладно.

Продуктивність шини PCI

Шина PCI фактично має найбільшу продуктивність серед загальних шин вводу-виводу в сучасних РС. Це пояснюється декількома факторами:

• Пакетний режим (burst mode): Шина PCI може передавати інформацію в пакетному режимі, коли після початкової адресації можна поспіль передавати кілька наборів даних. Цей режим схожий на пакетізацию кеша (cache bursting).
• Мастеринг шини: Шина PCI підтримує повний мастеринг, що сприяє підвищенню продуктивності.
• Опції високої смуги пропускання: Версія 2.1 специфікації шини PCI допускає розширення до 64 бітів і 66 МГц, що підвищує поточну продуктивність в чотири рази. На практиці 64-бітова шина PCI поки в РС не реалізована (хоча вже застосовується в деяких серверах) і швидкість зараз обмежена 33 МГц, в основному, через проблеми сумісності. Деякий час доведеться обмежуватися 32 бітами і 33 МГц. Однак завдяки AGP в дещо зміненій формі буде реалізована і більш висока продуктивність.

Швидкість шини PCI в залежності від чіпсета і материнської плати можна встановити як синхронну або асинхронну. При синхронної налаштування (використовуваної в більшості РС) шина PCI працює з половинною швидкістю шини пам'яті; оскільки шина пам'яті зазвичай працює на 50, 60 або 66 МГц, шина PCI працює на частоті 25, 30 або 33 МГц. При асинхронної налаштування швидкість шини PCI можна задавати незалежно від швидкості шини пам'яті. Цим зазвичай керують за допомогою перемичок на материнській платі або параметрами BIOS. "Розгін" (overclocking) системної шини в РС, який використовує синхронну шину PCI, викличе "розгін" і периферійних пристроїв PCI, часто викликаючи проблеми нестійкої роботи системи.

У початковій реалізації шина PCI працювала на частоті 33 МГц, а подальша специфікація PCI 2.1 визначила частоту 66 МГц, що відповідає пропускній здатності 266 МБ / с. Шину PCI можна конфігурувати на ширину даних 32 і 64 біта і допускається застосовувати 32- і 64-бітові карти, а також розділяти переривання, що зручно в високопродуктивних системах, в яких не вистачає ліній IRQ. З середини 1995 всі швидкісні пристрої РС взаємодіють один з одним по шині PCI. Найчастіше вона застосовується для контролерів жорстких дисків і графічних контролерів, які монтуються безпосередньо на материнській платі або на картах розширення в слотах шини PCI.

Слоти розширення шини PCI

Шина PCI допускає більше слотів розширення, ніж шина VLB, не викликаючи технічних проблем. Більшість систем з PCI підтримують 3 або 4 слота PCI, а деякі і значно більше.

Примітка: У деяких системах не всі слоти забезпечують мастеринг шини. Зараз це зустрічається рідше, але все ж рекомендується подивитися керівництво по материнській платі.

Шина PCI допускає більшу різноманітність карт розширення в порівнянні з шиною VLB. Найчастіше зустрічаються відеокарти, хост-адаптери SCSI і швидкісні мережеві карти. (Жорсткі диски також працюють на шині PCI, але вони зазвичай підключаються безпосередньо до материнської плати.) Однак зазначимо, що шина PCI не реалізує деякі функції, наприклад послідовні і паралельні порти повинні залишатися на шині ISA. На щастя, навіть зараз шина ISA залишається більш ніж достатньою для цих пристроїв.

Внутрішні переривання шини PCI

Шина PCI використовує свою внутрішню систему переривань для обробки запитів від карт на шині. Ці переривання часто називаються "#A", "#B", "#C" і "#D", щоб уникнути плутанини з зазвичай пронумерованими системними IRQ, хоча іноді вони називаються також від "# 1" до "# 4". Ці рівні переривань зазвичай невидимі користувачеві за винятком екрану настройки BIOS для PCI, де їх можна використовувати для управління роботою карт PCI.

Ці переривання, якщо вони потрібні картками в слотах, відображаються на звичайні переривання, найчастіше на IRQ9 - IRQ12. Слоти PCI в більшості систем можна відобразити на більшість чотири звичайних IRQs. У системах, що мають більше чотирьох слотів PCI або мають чотири слота і контролер USB (який використовує PCI), два або більше пристроїв PCI поділяють IRQ.

Мастеринг шини PCI

Нагадаємо, що мастеринг шини (bus mastering) являє собою здатність пристроїв на шині PCI (що відрізняються, звичайно, від системного чіпсета) брати на себе керування шиною і безпосередньо виконувати передачі. Шина PCI стала першою шиною шиною, яка привела до популярності мастерингу шини (напевно, тому що операційна система і програми змогли використати його переваги).

Шина PCI підтримує повний мастеринг шини і забезпечує засоби арбітражу шини через системний чіпсет. Конструкція PCI допускає одночасний мастеринг шини декількох пристроїв, а схема арбітражу гарантує, що жоден пристрій на шині (включаючи процесор!) Не заблокує ніяке інший пристрій. Однак дозволяється одному пристрою використовувати повну пропускну здатність шини, якщо іншим пристроям нічого не передають. Іншими словами, шина PCI діє як крихітна локальна мережа всередині комп'ютера, в якій кілька пристроїв можуть взаємодіяти один з одним, розділяючи комунікаційний канал, і якою управляє чіпсет.

Технологія Plug and Play для шини PCI

Шина PCI є частиною стандарту Plug and Play (PnP), розробленого компаніями Intel, Microsoft і багатьма іншими. Системи з шиною PCI першими популяризували застосування PnP. Схеми чіпсета PCI керують ідентифікацією карт і спільно з операційною системою і BIOS автоматично виробляють розподіл ресурсів для сумісних карт.

Шина PCI постійно вдосконалюється і розробками керує Група PCI Special Interest Group, в яку входять компанії Intel, IBM, Apple і ін. Результатом цих розробок стало підвищення частоти шини до 66 МГц і розширення даних до 64 бітів. Однак створюються і альтернативні варіанти, Наприклад прискорений графічний порт (AGP) і швидкісна послідовна шина FireWire (IEEE 1394). Фактично AGP є шину PCI 66 МГц (версія 2.1), в яку введені деякі удосконалення, орієнтовані на графічні системи.

Ще однією ініціативою є шина PCI-X, Звана також "Project One" і "Future I / O". Компанії IBM, Mylex, 3Com, Adaptec, Hewlett-Packard і Compaq хочуть розробити спеціальну високошвидкісну серверну версію шини PCI. Ця шина буде мати пропускну здатність 1 ГБ / с (64 біта, 133 МГц). Компанії Intel і Dell Computer не беруть участі в цьому проекті.

Компанії Dell Computer, Hitachi, NEC, Siemens, Sun Microsystems і Intel у відповідь на Project One виступили з ініціативою розробки шини Next-Generation I / O ( NGIO), Орієнтованої на нову архітектуру вводу-виводу для серверів.

У серпні 1999 р сім лідируючих компаній (Compaq, Dell, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Microsoft, Sun Microsystems) оголосили про намір об'єднати кращі ідеї шин Future I / O і Next Generation I / O. Нова відкрита архітектура введення-виведення для серверів повинна забезпечити пропускну здатність до 6 ГБ / с. Очікується, що новий стандарт NGIO буде прийнятий в кінці 2001 р

Прискорений графічний порт

Необхідність підвищення смуги пропускання між процесором і відеосистемою спочатку привела до розробки в РС локальної шини введення-виведення, починаючи з VESA Local Bus і закінчуючи сучасною шиною PCI. Ця тенденція продовжується, причому вимога підвищеної смуги пропускання для відео вже не задовольняє навіть шина PCI з її стандартної пропускною спроможністю 132 МБ / с. тривимірна графіка (3D graphics) дозволяє моделювати на екрані віртуальні і реальні світи з найдрібнішими деталями. Відображення текстур і переховування об'єктів вимагають величезних обсягів даних і відеокарта повинна мати швидкий доступ до цих даних, щоб підтримати високу частоту регенерації.

Трафік на шині PCI стає дуже напруженим в сучасних РС, коли відео, жорсткі диски та інші периферійні пристрої конкурують між собою за єдину смугу пропускання введення-виведення. Щоб запобігти насичення шини PCI відеоінформацією, фірма Intel розробила новий інтерфейс спеціально для відеосистеми, який називається прискорений графічний порт (Accelerated Graphics Port - AGP).

Порт AGP розроблений у відповідь на вимогу все більшої продуктивності для відео. У міру використання програмами і комп'ютерами таких областей, як тривимірна акселерація і відтворення відеофільмів (full-motion video playback), процесор і відео-чіпсет повинні обробляти все більше і більше інформації. У таких додатки шина PCI досягла своєї межі тим більше, що її використовують ще і жорсткі диски і інші периферійні пристрої.

Крім того, потрібно все більше і більше відеопам'яті. Для тривимірної графіки потрібно більше пам'яті і не тільки для екранного зображення, але і для виробництва обчислень. Традиційно ця проблема вирішується розміщенням все більше пам'яті на відеокарті, але при цьому виникають дві проблеми:

• вартість: Відеопам'ять дорожча за звичайну пам'яті RAM.
• Обмежена ємність: Ємність пам'яті на відеокарті обмежена: якщо розмістити на карті 6 МБ і для буфера кадру потрібно 4 МБ, то для обробки залишається всього 2 МБ. Цю пам'ять розширити непросто і її не можна використовувати для чогось іншого, якщо відеообробка не потрібна.

AGP вирішує ці проблеми, дозволяючи видеопроцессору звертатися до основної системної пам'яті для виробництва обчислень. Цей прийом набагато ефективніше, так як цю пам'ять можна динамічно розділяти між системним процесором і відеопроцесором в залежності від потреб системи.

Ідея реалізації AGP досить проста: створити швидкий спеціалізований інтерфейс між відео-чіпсетом і системним процесором. Інтерфейс реалізується тільки між цими двома пристроями, що забезпечує три основних переваги: \u200b\u200bпростіше реалізувати порт, простіше підвищити швидкість AGP і можна ввести в інтерфейс специфічні для відео удосконалення. AGP-чіпсет діє як посередник між процесором, L2-кешем Pentium II, системної пам'яттю, відкритий і шиною PCI, реалізуючи так званий счетверенний порт (Quad Port).

AGP вважається портом, а не шиною, так як він об'єднує тільки два пристрої (процесор і відеокарту) і не допускає розширення. Одне з головних достоїнств AGP полягає в тому, що він ізолює відеосистему від інших компонентів РС, виключаючи конкуренцію за смугу пропускання. Оскільки відеокарта видаляється з шини PCI, інші пристрої можуть працювати швидше. Для AGP на материнській платі передбачений спеціальний сокет, який схожий на сокет шини PCI, але розміщується в іншому місці плати. На наступному малюнку зверху видно два сокета шини ISA (чорні), потім два сокета шини PCI (білі) і сокет ADP (коричневий).

AGP з'явився в кінці 1997 року та першої його підтримав чіпсет 440LX Pentium II. Уже в наступному році з'явилися AGP-чіпсети інших компаній. Детальніше про AGP см. Сайт http://developer.intel.com/technology/agp/.

інтерфейс AGP

Інтерфейс AGP у багатьох відношеннях схожий на шину PCI. Сам слот має такі ж фізичні форму і розміри, але зміщений від краю материнської плати далі, ніж слоти PCI. Специфікація AGP фактично спирається на специфікацію PCI 2.1, яка допускає швидкість 66 МГц, але ця швидкість не реалізована в РС. Материнські плати AGP мають один слот розширення для відеокарти AGP і на один слот PCI менше, а в іншому схожі на материнські плати PCI.

Ширина, швидкість і смуга пропускання шини

Шина AGP має ширину 32 біта, як і шина PCI, але замість роботи з половинною швидкістю шини пам'яті, як це робить PCI, вона працює з повною швидкістю. Наприклад, на стандартній материнської плати Pentium II шина AGP працює на 66 МГц замість 33 МГц шини PCI. Це відразу ж подвоює смугу пропускання порту - замість межі в 132 МБ / с для PCI порт AGP має в режимі найменшої швидкості смугу 264 МБ / с. Крім того, він не поділяє смугу з іншими пристроями шини PCI.

На додаток до подвоєння швидкості шини в AGP визначено режим 2X, В якому використовуються спеціальні сигнали, що дозволяють передавати через порт вдвічі більше даних при одній і тій же частоті синхронізації. У цьому режимі інформація передається по наростаючому і спадающему фронтах сигналу синхронізації. Якщо шина PCI передає дані тільки по одному фронту, AGP передає дані по обох фронтах. В результаті продуктивність ще подвоюється і теоретично доходить до 528 МБ / с. Планується також реалізувати режим 4X, В якому в кожному такті синхронізації здійснюються чотири передачі, що підвищить продуктивність до 1056 МБ / с.

Звичайно, все це вражає і для відеокарти ширина смуги в 1 ГБ / с дуже хороша, але виникає одна проблема: в сучасному РС є кілька шин. Нагадаємо, що в процесорах класу Pentium ширина шини даних 64 біта і вона працює на 66 МГц, що забезпечує теоретичну пропускну здатність 524 МБ / с, тому смуга в 1 ГБ / с не дає значного виграшу, якщо не підвищити швидкість шини даних понад 66 МГц . У нових материнських платах швидкість системної шини підвищена до 100 МГц, що збільшує пропускну здатність до 800 МБ / с, а й цього недостатньо для того, щоб виправдати передачі режиму 4X.

Крім того, процесор повинен звертатися до системної пам'яті, а не тільки до відеосистеми. Якщо вся системна смуга 524 МБ / с зайнята відео через AGP, що ж залишається робити процесору? У цьому випадку перехід до системної швидкості 100 МГц дасть певний виграш.

Відео-конвейеризация порту AGP

Одна з переваг AGP полягає в можливості конвейерізовать запити даних. Конвейеризация вперше використовувалася в сучасних процесорах як спосіб підвищення продуктивності за рахунок перекриття послідовних фрагментів завдань. Завдяки AGP відео-чіпсет може використовувати аналогічний прийом при запиті інформації з пам'яті, що значно підвищує продуктивність.

Доступ AGP до системної пам'яті

Найважливіша особливість AGP полягає в можливості розділяти основну системну пам'ять з відео-чіпсетом. Це забезпечує відеосистеми доступ до більшої пам'яті для реалізації тривимірної графіки та іншої обробки, не вимагаючи розміщення на відеокарті великий відеопам'яті. Пам'ять на відеокарті розділяється між буфером кадру (frame buffer) і іншими застосуваннями. Оскільки для буфера кадру потрібно швидкодіюча і дорога пам'ять, наприклад VRAM, в більшості карт вся пам'ять виконується на VRAM, хоча цього і потрібно для областей пам'яті крім буфера кадру.

Відзначимо, що AGP нЕ відноситься до уніфікованої архітектурі пам'яті (Unified Memory Architecture - UMA). У цій архітектурі вся пам'ять відеокарти, включаючи і буфер кадру, береться з основної системної пам'яті. У AGP буфер кадру залишається на відеокарті, де він і розміщується. Буфер кадру є найбільш важливим компонентом відеопам'яті і вимагає найвищої продуктивності, тому доцільніше залишити його на відеокарту і використовувати для нього VRAM.

AGP дозволяє видеопроцессору звертатися до системної пам'яті для вирішення інших завдань, що вимагають пам'яті, наприклад текстурирования і інших операцій тривимірної графіки. Ця пам'ять не настільки критична, як буфер кадру, що дозволяє здешевити відеокарти за рахунок зменшення ємності пам'яті VRAM. Звернення до системної пам'яті називається прямим виконанням з пам'яті (DIrect Memory Execute - DIME). Спеціальний пристрій, зване таблицею переотображенія графічної апертури (Graphics Aperture Remapping Table - GART), оперує адресами RAM таким чином, що їх можна розподілити в системній пам'яті невеликими блоками, а не однієї великої секції, і надає їх відеокарти як би частиною відеопам'яті. Наочне уявлення про функції AGP дає наступний малюнок:

вимоги AGP

Щоб використовувати в системі AGP, необхідно виконати кілька вимог:

• Наявність відеокарти AGP: Ця вимога цілком очевидно.
• Наявність материнської плати з чіпсетом AGP: Зрозуміло, чіпсет на материнській платі повинен підтримувати AGP.
• Підтримка операційної системи: Операційна система повинна підтримувати новий інтерфейс за допомогою своїх внутрішніх драйверів і процедур.
• Підтримка драйверів: Звичайно, відеокарти потрібні спеціальні драйвери, щоб підтримувати AGP і використовувати його спеціальні можливості, наприклад режим 3X.

Нові послідовні шини

Уже 20 років багато периферійних пристроїв підключаються до тих же паралельним і послідовним портам, які з'явилися в першому РС, і за винятком стандарту Plug and Play "технологія введення-виведення" з 1081 р мало змінилася. Однак до кінця 90-х років минулого століття користувачі все сильніше стали відчувати обмеження стандартних паралельних і послідовних портів:

• Пропускна спроможність: Послідовні порти мають максимальну пропускну здатність 115.2 Кб / с, а паралельні порти (в залежності від типу) близько 500 Кб / с. Однак для таких пристроїв, як цифрові відеокамери потрібно значно вища пропускна спроможність.
• Простота використання: Підключати пристрої до старих портів дуже незручно, особливо через перехідні роз'єми паралельних портів. Крім того, всі порти розташовані ззаду РС.
• апаратні ресурси: Для кожного порту потрібно своя лінія IRQ. РС має всього 16 ліній IRQ, більшість з яких вже зайнято. Деякі РС для підключення нових пристроїв мають всього п'ять вільних ліній IRQ.
• Обмежене число портів: Багато РС мають два послідовних порту СОМ і один паралельний порт LPT. Допускається додати більше портів але за рахунок використання цінних ліній IRQ.

В останні роки технологія введення-виведення перетворилася в одну з найбільш динамічних областей розвитку настільних РС і два розроблених стандарту послідовних передач даних сильно змінили способи підключення периферійних пристроїв і підняли концепцію Plug and Play на нову висоту. Завдяки новим стандартам будь-який користувач зможе підключити до РС майже необмежену безліч пристроїв буквально за кілька секунд, не маючи спеціальних технічних знань.

Універсальна послідовна шина

Розроблений компаніями Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC і Northern Telecom стандарт універсальної послідовної шини (Universal Serial Bus - USB) надає новий роз'єм для підключення всіх поширених пристроїв введення-виведення, усуваючи безліч сучасних портів і роз'ємів.

Шина USB допускає підключення до 127 пристроїв за допомогою шлейфного з'єднання (Daisy-chaining) або використання USB-хаба (USB hub). Сам хаб, або концентратор, Має кілька гнізд і вставляється в РС або інший пристрій. До кожного USB-хабу можна підключити сім периферійних пристроїв. Серед них може бути і другий хаб, до якого можна підключити ще сім периферійних пристроїв, і т.д. Разом з сигналами даних шина USB передає і напруга живлення +5 В, тому невеликі пристрої, Наприклад ручні сканери, можуть не мати власного блоку живлення.

Пристрої підключаються безпосередньо в 4-контактний сокет (розетку) на РС або хабі в вигляді прямокутного сокета Типу А. Всі кабелі, які постійно підключені до пристрою, мають вилку Типу А. Пристрої, які використовують окремий кабель, мають квадратний сокет Типу В, а кабель, який підключає їх, має вилку Типу А чи Типу В.

Шина USB знімає обмеження швидкості послідовних портів на базі UART. Вона працює зі швидкістю 12 Мб / с, що відповідає мережних технологій Ethernet і Token Ring і забезпечує достатню пропускну здатність для всіх сучасних периферійних пристроїв. Наприклад, пропускної здатності шини USB досить для підтримки таких пристроїв, як зовнішні накопичувачі CD-ROM і стрічкові накопичувачі, а також інтерфейсів ISDN звичайних телефонів. Її також досить для передачі сигналів цифрового звуку безпосередньо в динаміки, оснащені цифроаналоговими перетворювача, що усуває необхідність мати звукову карту. Однак шина USB не призначена замінити мережі. Щоб отримати прийнятно низьку вартість, відстань між пристроями обмежена 5 м. Для повільних пристроїв типу клавіатури і миші можна встановити швидкість передачі даних 1.5 Мб / с, економлячи пропускну здатність для більш швидких пристроїв.

Шина USB повністю підтримує технологію Plug and Play. Вона усуває необхідність установки карт розширення всередині РС і подальшого реконфигурирования системи. Шина дозволяє підключати, конфігурувати, використовувати і при необхідності відключати периферійні пристрої в той час, коли РС і інші пристрої працюють. Не потрібно інсталювати драйвери, вибирати послідовні і паралельні порти, а також визначати лінії IRQ, DMA-канали та адреси введення-виведення. Все це досягається шляхом управління периферійними пристроями за допомогою хост-контролера на материнській платі або на карті PCI. Хост-контролер і підлеглі контролери в хабах управляють периферійними пристроями, знижуючи навантаження на процесор і підвищуючи загальну продуктивність системи. Самим хост-контролером управляє системне програмне забезпечення в складі операційної системи.

Дані передаються по двонаправленим каналу, яким керують хост-контролер і підлеглі контролери хабів. Покращений мастеринг шини дозволяє постійно зарезервувати для конкретних периферійних пристроїв частини загальної пропускної спроможності; такий спосіб називається ізохронної передачею даних (Isochronous data transfer). Інтерфейс шини USB містить два основних модуля: машину послідовного інтерфейсу (Serial Interface Engine - SIE), що відповідає за протокол шини, і кореневої хаб (Root Hub), який використовується для розширення числа портів шини USB.

Шина USB виділяє кожному порту 500 мА. Завдяки цьому малопотужні пристрої, які зазвичай вимагають окремий перетворювач змінного струму (AC adapter), можна живити через кабель - USB дозволяє РС автоматично визначати необхідну потужність і доставляти її в пристрій. Хаби допускають повне харчування від шини USB (bus powered), але можуть мати свій перетворювач змінного струму. Хаби з власним харчуванням, надають 500 мА на порт, забезпечують максимальну гнучкість для майбутніх пристроїв. Хаби з перемиканням портів ізолюють всі порти один від одного, тому одне "закороченими» не порушує роботу інших.

Шина USB обіцяє створення РС з єдиним портом USB замість сучасних чотирьох або п'яти різних роз'ємів. До нього можна підключити одне велике потужний пристрій, наприклад монітор або принтер, яке буде діяти як хаб, забезпечуючи підключення інших менших пристроїв, наприклад миші, клавіатури, модему, сканера, цифрової камери і т.д. Однак для цього потрібно розробка спеціальних драйверів пристроїв. Однак у такій конфігурації РС є недоліки. Деякі фахівці вважають, що архітектура USB досить складна, а необхідність підтримки багатьох різнотипних периферійних пристроїв вимагає розробки цілого набору протоколів. Інші вважають, що принцип хаба просто зміщує вартість і складність з системного блоку в клавіатуру або монітор. Але головною перешкодою успіху USB є стандарт IEEE 1394 FireWire.

Шина IEEE 1394 FireWire

Цей стандарт швидкодіючої периферійної шини розроблений компаніями Apple Computer, Texas Instruments і Sony. Він розроблявся як доповнення шини USB, а не як альтернатива їй, оскільки в одній системі можуть використовуватися обидві шини, аналогічно сучасним паралельним і послідовним портам. Однак великі виробники цифрових камер і принтерів зацікавлені в шині IEEE 1394 більше, ніж у шині USB, тому що для цифрових камер краще підходить сокет 1394, а не порт USB.

Шина IEEE 1394 (зазвичай звана FireWire - "Вогняний провід") багато в чому схожа на шину USB, також будучи послідовною шиною з гарячою заміною, але набагато швидше. В IEEE 1394 є два рівня інтерфейсу: один для шини на материнській платі комп'ютера і другий для інтерфейсу типу "точка-точка" між периферійним пристроєм і комп'ютером по послідовному кабелю. Простий міст об'єднує ці два рівня. Інтерфейс шини підтримує швидкості передачі даних в 12.5, 25 або 50 МБ / с, а інтерфейс кабелю - 100, 200 і 400 Мб / с, що набагато більше швидкості шини USB - 1.5 МБ / с або 12 Мб / с. Специфікація 1394b визначає інші способи кодування і передачі даних, що дозволяє підвищити швидкість до 800 Мб / с, 1.6 Гб / с і більше. Така висока швидкість дозволяє застосовувати IEEE 1394 для підключення до РС цифрових камер, принтерів, телевізорів, мережевих карт і зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв.

Роз'єми кабелю IEEE 1394 зроблені так, що електричні контакти знаходяться всередині корпусу роз'єму, що запобігає можливості ураження електричним струмом користувача і забруднення контактів руками користувача. Ці невеликі і зручні роз'єми аналогічні ігровому роз'єму Nintendo GameBoy, який показав відмінну довговічність. Крім того, ці роз'єми можна вставляти наосліп ззаду РС. Не потрібно ніяких кінцевих пристроїв (термінаторів - terminators) і ручного регулювання ідентифікаторів.

Шина IEEE 1394 розрахована на 6-провідний кабель довжиною до 4.5 м, який містить дві пари провідників для передачі даних і одну пару для живлення пристрою. Кожна сигнальна пара екранована і весь кабель також екранований. Кабель допускає напруга від 8 В до 400 В і струм до 1.5 А і зберігає фізичну безперервність пристрою, коли пристрій вимкнений або несправне (що дуже важливо для послідовної топології). Кабель забезпечує харчування для підключених до шини пристроїв. У міру вдосконалення стандарту очікується, що шина забезпечить великі відстані без повторювачів і ще більшу пропускну здатність.

Основою будь-якого з'єднання IEEE 1394 служить мікросхема фізичного рівня і комунікаційного рівня, причому для пристрою необхідні дві мікросхеми. Фізичний інтерфейс (PHY) одного пристрою з'єднується з PHY іншого пристрою. Він містить схеми, необхідні для виконання функцій арбітражу та ініціалізації. Комунікаційний інтерфейс з'єднує PHY, а також внутрішні схеми пристрою. Він передає і приймає пакети в форматі IEEE 1394 і підтримує асинхронні або ізохронний передачі даних. Можливість підтримки асинхронних і ізохронних форматів в одному і тому ж інтерфейсі допускає роботу на шині некритичних до часу додатків, наприклад сканерів або принтерів, а також додатків реального часу, наприклад відео і звук. Всі мікросхеми фізичного рівня використовують одну і ту ж технологію, а мікросхеми комунікаційного рівня специфічні для кожного пристрою. Такий підхід дозволяє шині IEEE 1394 діяти як система "вузол-вузол" (peer-peer) на відміну від підходу клієнт-сервер в шині USB. В результаті системі IEEE 1394 не потрібно ні обслуговуючий хост, ні РС.

Асинхронна передача є традиційним способом передач даних між комп'ютерами і периферійними пристроями. Тут дані передаються в одному напрямку і супроводжуються подальшим підтвердженням джерела. У асинхронної передачі даних упор зроблений на доставку, а не на продуктивність. Передача даних гарантована і підтримуються повторні передачі (retries). Ізохронна передача даних забезпечує потік даних з визначеною швидкістю, тому додаток може обробляти їх з урахуванням тимчасових співвідношень. Це особливо важливо для відповідальних у часі мультимедійних даних, коли доставка точно в часі (just-in-time delivery) усуває необхідність в дорогому буферізуванні. Ізохронні передачі даних працюють за принципом широкого мовлення (broadcast), коли один або декілька пристроїв можуть "прослуховувати" (listen) передаються дані. По шині IEEE 1394 можна одночасно передавати кілька каналів (до 63) ізохронних даних. Так як ізохронні передачі можуть займати максимум 80% пропускної здатності шини, залишається достатня смуга пропускання і для додаткових асинхронних передач.

Масштабна архітектура шини IEEE 1394 і гнучка топологія роблять її ідеальною для підключення високошвидкісних пристроїв: від комп'ютерів і жорстких дисків до цифрового аудіо- та відеообладнання. Пристрої можна підключати у вигляді шлейфного або деревовидної топології. Малюнок зліва показує дві окремі робочі області, з'єднані мостом шини IEEE 1394. Робоча область # 1 складається з відеокамери, РС і відеомагнітофона, які все з'єднані через IEEE 1394. РС також підключений до фізично віддаленого принтера через повторювач 1394, який збільшує відстань між пристроями, посилюючи сигнали шини. На шині IEEE 1394 допускається до 16 "стрибків" (hops) між будь-якими двома пристроями. Розмножувач (splitter) 1394 використовується між мостом і принтером, щоб надати ще один порт для підключення моста шини IEEE 1394. размножителями забезпечують для користувачів більшу гнучкість топології.

Робоча область # 2 містить на сегменті шини 1394 тільки РС і принтер, а також з'єднання з мостом шини. Міст ізолює трафік даних всередині кожної робочої області. Мости шини IEEE 1394 допускають передавати вибрані дані з одного сегмента шини в інший. Тому PC # 2 може запросити зображення від відеомагнітофона в робочій області # 1. Так як кабель шини передає і харчування сигнальний інтерфейс PHY завжди з харчуванням і дані передаються навіть у тому в тому разі, якщо PC # 1 вимкнений.

Кожен сегмент шини IEEE 1394 допускає підключення до 63 пристроїв. Зараз кожен пристрій може перебувати на відстані до 4.5 м; великі відстані можливі як з повторювачами, так і без них. Удосконалення кабелів дозволять розносити пристрої на великі відстані. За допомогою мостів можна об'єднувати більше 1000 сегментів, що забезпечує значний потенціал для розширення. Ще одна перевага полягає в можливості виконувати транзакції з різними швидкостями по одному носію для пристрою. Наприклад, деякі пристрої можуть працювати зі швидкістю 100 Мб / с, а інші - зі швидкостями 200 Мб / с і 400 Мб / с. Дозволяється гаряча заміна (підключення або відключення пристроїв) на шині навіть тоді, коли шина повністю працює. Автоматично розпізнаються зміни в топології шини. Завдяки цьому стають непотрібними комутатори адрес і інші втручання користувача для реконфигурирования шини.

Завдяки технології передачі пакетів шину IEEE 1394 можна організувати так, як якщо б між пристроями розподілено простір пам'яті, або як ніби пристрої знаходяться в слотах на материнській платі. Адреса пристрою складається з 64 бітів, причому 10 бітів відводяться для ідентифікатора мережі, 6 бітів для ідентифікатора вузла і 48 бітів для адрес пам'яті. В результаті можна адресувати +1023 мережі з 63 вузлів, причому кожен має пам'ять 281 ТБ. Адресація пам'яті, а не каналів, вважає ресурси регістрами або пам'яттю, до яких можна звернутися за допомогою транзакцій процесор-пам'ять. Все це забезпечує просту мережеву організацію; наприклад, цифрова камера може легко передати зображення прямо в цифровий принтер без комп'ютера-посередника. Шина IEEE 1394 показує, що РС втрачає свою домінуючу роль по об'єднанню середовища і його можна вважати дуже інтелектуальним вузлом.

Необхідність використання двох мікросхем замість однієї робить периферійні пристрої для шини IEEE 1394 дорожчими в порівнянні з пристроями для SCSI, IDE або USB, тому вона не годиться для повільних пристроїв. Однак її гідності для високошвидкісних додатків, наприклад цифрового відеоредагування, перетворює шину IEEE 1394 в основний інтерфейс для побутової електроніки.

Незважаючи на достоїнства шини IEEE 1394 і поява в 2000 р материнських плат з вбудованими контролерами цієї шини, майбутній успіх FireWire не гарантований. Поява специфікації USB 2.0 значно ускладнило ситуацію.

Специфікація USB 2.0

У розробці цієї специфікації, орієнтованої на підтримку високошвидкісних периферійних пристроїв, брали участь компанії Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC і Philips. У лютому 1999 р було оголошено про підвищення існуючої продуктивності в 10 - 20 разів, а у вересні 1999 р за результатами інженерних досліджень оцінки були підвищені до 30 - 40 разів у порівнянні з USB 1.1. Висловлювалися побоювання, що при такій продуктивності шина USB назавжди "поховає" шину IEEE 1394. Однак на загальну думку ці дві шини орієнтуються на різні застосування. Мета USB 2.0 полягає в тому, щоб забезпечити підтримку всіх сучасних і майбутніх популярних периферійних пристроїв РС, а шина IEEE 1394 орієнтована на підключення побутових аудіо- та відео-пристроїв, наприклад цифрових відеомагнітофонів, DVD і цифрових телевізорів.

Згідно USB 2.0 пропускна здатність підвищується з 12 Мб / с до 360-480 Мб / с. Очікується, що шина USB 2.0 буде сумісна з USB 1.1, що забезпечить користувачам безболісний перехід до нової шині. Для неї будуть розроблені нові швидкісні периферійні пристрої, які розширять діапазон застосувань РС. Швидкості 12 Мб / с цілком достатньо для таких пристроїв, як телефони, цифрові камери, клавіатура, миша, цифрові джойстики, стрічкові накопичувачі, накопичувачі на гнучкому диску, цифрові динаміки, сканери і принтери. Підвищена пропускна здатність USB 2.0 розширить функціональність периферійних пристроїв, забезпечуючи підтримку камер з високою роздільною здатністю для відеоконференцій, а також швидкісних сканерів і принтерів наступного покоління.

Існуючі периферійні пристрої для USB будуть без змін працювати в системі з шиною USB 2.0. Таким пристроїв, як клавіатура і миша, не потрібно підвищена пропускна здатність USB 2.0 і вони будуть працювати як пристрої USB 1.1. Підвищена пропускна здатність USB 2.0 розширить діапазон периферійних пристроїв, які можна буде підключати до РС, а також дозволить більшій кількості USB-пристроїв розділяти наявну пропускну здатність шини аж до архітектурних меж шини USB. Зворотня сумістність USB 2.0 з USB 1.1 може стати вирішальним перевагою в боротьбі з шиною IEEE 1394 за інтерфейс споживчих приладів.

стандарт DeviceBay

DeviceBay являє собою новий стандарт, який розроблений слідом за стандартами шин IEEE 1394 і USB. Ці шини допускають підключення і відключення пристроїв "на льоту", тобто в процесі роботи РС. така можливість гарячої заміни (Hot swap, hot plug) зажадала нового спеціального з'єднання між пристроями і відповіддю на це вимога став стандарт DeviceBay. Він стандартизує відсіки, в які можна вставляти жорсткі диски, накопичувачі CD-ROM і інші пристрої. Монтажна рама встановлюється без інструментів і в процесі роботи РС. Якщо стандарт DeviceBay отримає широке поширення, він покінчить з плоскими кабелями всередині корпусу РС. Весь РС можна оформити у вигляді модульної конструкції, в якій всі модулі підключаються до шин USB або FireWire як пристрої DeviceBay. При цьому пристрій можна буде вільно переміщувати між РС та іншими домашніми приладами.

Стандарт DeviceBay розрахований на підключення таких пристроїв, як накопичувачі Zip, накопичувачі CD-ROM, стрічкові накопичувачі, модеми, жорсткі диски, зчитувачі PC-карт і ін.

Михайло Стусанів aka Hard

Доброго вам дня.

Якщо процесор - це серце персонального комп'ютера, то шини - це артерії та вени по яких течуть
електричні сигнали. Строго кажучи, це канали зв'язку, що застосовуються для організації взаємодії між пристроями
комп'ютера. До речі, якщо Ви думаєте, що ті роз'єми, куди вставляються плати розширення і є шини, то Ви жорстоко
помиляєтеся. Це інтерфейси (слоти, роз'єми), з їх допомогою здійснюється підключення до шин, яких, найчастіше, взагалі
не видно на материнських платах.

Існує три основні показники роботи шини. Це тактова частота, розрядність і швидкість передачі
даних. Почнемо по порядку.

Тактова частота

Робота будь-якого цифрового комп'ютера залежить від тактової частоти, яку визначає
кварцовий резонатор. Він являє собою олов'яний контейнер в який поміщений кристал кварцу. Під впливом
електричної напруги в кристалі виникають коливання електричного струму. Ось ця сама частота коливання і
називається тактовою частотою. Всі зміни логічних сигналів в будь-який мікросхемі комп'ютера відбуваються через
певні інтервали, які називаються тактами. Звідси зробимо висновок, що найменшою одиницею виміру часу для
більшості логічних пристроїв комп'ютера є такт або ще інакше - період тактової частоти. Простіше кажучи - на
кожну операцію потрібно мінімум один такт (хоча деякі сучасні пристрої встигають виконати кілька операцій
за один такт). Тактова частота, стосовно до персональних комп'ютерів, вимірюється в МГц, де Герц - це одне коливання
в секунду, відповідно 1 МГц - мільйон коливань в секунду. Теоретично, якщо системна шина Вашого комп'ютера
працює на частоті в 100 МГц, то значить вона може виконувати до 100 000 000 операцій в секунду. До слова сказати,
зовсім не обов'язково, що б кожен компонент системи обов'язково що-небудь виконував з кожним тактом. існують так
звані порожні такти (цикли очікування), коли пристрій знаходиться в процесі очікування відповіді від будь-якого іншого
пристрою. Так, наприклад, організовано роботу оперативної пам'яті і процесора (СPU), тактова частота якого значно
вище тактової частоти ОЗУ.

Розрядність

Шина складається з декількох каналів для передачі електричних сигналів. Якщо говорять,
що шина трідцатідвухразрядная, то це означає, що вона здатна передавати електричні сигнали по тридцяти двох каналах
одночасно. Тут є одна фішка. Справа в тому, що шина будь заявленої розрядності (8, 16, 32, 64) має, на самому
справі, велика кількість каналів. Тобто, якщо взяти ту ж трідцатідвухразрядную шину, то для передачі власне даних
виділено 32 каналу, а додаткові канали призначені для передачі специфічної інформації.

Швидкість передачі даних

Назва цього параметра говорить сама за себе. Він вираховується за формулою:

тактова частота * розрядність \u003d швидкість передачі даних

Зробимо розрахунок швидкості передачі даних для 64 розрядної системної шини, що працює на тактовій частоті
в 100 МГц.

100 * 64 \u003d 6400 Мбіт / сек

6400/8 \u003d 800 Мбайт / сек

Але отримане число не є реальним. У житті на шини впливає купа всіляких чинників:
неефективна провідність матеріалів, перешкоди, недоліки конструкції і складання а також багато іншого. за деякими
даними, різниця між теоретичною швидкістю передачі даних і практичної може становити до 25%.

За роботою кожної шини стежать спеціально для цього призначені контролери. Вони входять до складу
набору системної логіки (чипсет).

Тепер поговоримо конкретно про тих шинах, які присутні на материнській платі. Основний
вважається системна шина FSB (Front Side Bus). По цій шині передаються дані між процесором і оперативною пам'яттю,
а також між процесором і іншими пристроями персонального комп'ютера. Ось тут ось є один підводний камінь.
Справа в тому, що працюючи над матеріалом цієї статті, я зіткнувся з однією плутаниною - існує така фігня, як шина
процесора. За одними даними системна шина і шина процесора це є одне і теж, а за іншими - немає. Я перерив купу книг
і переглянув купу схем. Висновок: спочатку процесор підключався до основної системної шини через власну, процессорную,
шину, в сучасних же системах ці шини стали одним цілим. Ми говоримо - системна шина, а маємо на увазі процессорную, ми
говоримо - процесорна шина, а маємо на увазі системну. Рушимо далі. Фраза: «Моя материнська плата працює на частоті
100 МГц »означає, що саме системна шина працює на тактовій частоті в 100 МГц. Розрядність FSB дорівнює розрядності
CPU. Якщо Ви використовуєте 64 розрядний процесор, а тактова частота системної шини 100 МГц, то швидкість передачі даних
буде дорівнює 800 Мбайт / сек.

Крім системної шини на материнській платі є ще шини введення / виводу, які відрізняються один від одного
по архітектурі. Перерахую деякі з них:

Ядро процесора визначається наступними характеристиками:

• технологічний процес;
• обсяг внутрішнього кеша L1 і L2;
• напруга;
• тепловіддача.

Перед покупкою центрального процесора, необхідно упевнитися, що обрана вами материнська плата зможе з ним працювати.

Примітно, що одна лінійка процесорів може містити в собі ЦП, оснащені різними ядрами. Наприклад, в лінійці Intel Core i5 є процесори з ядрами Lynnfield, Clarkdale, Arrandale і Sandy Bridge.

Що таке частота шини даних?

показник частоти шини даних також позначається як Front Side Bus (або скорочено FSB) .

шина даних - це набір сигнальних ліній, призначених для передачі даних в і з процесора.

частота шини - це тактова частота, з якою здійснюється обмін даними між процесором і системною шиною.

Слід зазначити, що процесори застосовують технологію Quad Pumping. Вона дає можливість здійснювати передачу 4 блоків даних за один такт. Ефективна частота шини, при цьому, зростає вчетверо. Слід пам'ятати, що для вище-зазначених процесорів, в графі "частота шини" вказується збільшений в 4 рази показник.

Процесори компанії AMD Athlon 64і Opteron застосовують технологію HyperTransport, яка дає можливість процесору і ОЗУ здійснювати ефективну взаємодію. Дана система істотно підвищує загальну продуктивність.

Що таке тактова частота процесора?

Тактова частота процесора - це число операцій процесора в секунду. Під операціями, в даному випадку, маються на увазі такти. Показник тактової частоти пропорційний частоті шини (FSB).

Зазвичай, чим вище тактова частота, тим вище продуктивність. Однак, це правило працює тільки для моделей процесорів, що належать одній лінійці. Чому? У них, на продуктивність процесора, крім частоти, впливають також такі параметри, як:

• розмір кеша другого рівня (L2);
• присутність і частота кеша третього рівня (L3);
• присутність спеціальних інструкцій та інше...

Діапазон тактової частоти процесора: від 900 до 4200 МГц.

Що таке техпроцес?

техпроцес - це масштаб технології, визначальною габарити напівпровідникових елементів, що є основою внутрішніх ланцюгів процесора. Ланцюги утворюють з'єднані між собою транзистори.

Пропорційне скорочення габаритів транзисторів, у міру розвитку сучасних технологій, призводить до поліпшення характеристик процесорів. Наприклад, ядро \u200b\u200bWillamette, виконане згідно техпроцесу 0.18 мкм, володіє 42 млн. Транзисторів; ядро Prescott з техпроцесом 0.09 мкм, має вже 125 млн. транзисторів.

Що таке величина тепловиділення процесора?

тепловиділення - це показник відведеної системою охолодження потужності для забезпечення нормального функціонування процесора. Чим вище значення даного параметра, тим сильніше гріється процесор в ході своєї роботи.

Даний показник вкрай важливо враховувати в разі завищення частоти центрального процесора. Процесор, що володіє низьким виділенням тепла, охолоджується швидше, і, відповідно, розігнати його можна сильніше.

Слід також враховувати, що виробники процесорів вимірюють показник тепловиділення по-різному. Тому порівняння по цій характеристиці доречно тільки в рамках однієї компанії-виробника.

Діапазон тепловиділення процесора: від 10 до 165 Вт.

Підтримка технології Virtualization Technology

Virtualization Technology - технологія, що дозволяє одноразову роботу декількох операційних систем на одному ПК.

Так, завдяки технології віртуалізації, одна комп'ютерна система може функціонувати у вигляді декількох віртуальних.

Підтримка технології SSE4

SSE4 - технологія, що включає в себе пакет, що складається з 54 нових команд, спрямованих на поліпшення показників продуктивності процесора в ході виконання ним різних ресурсоємних завдань.

Підтримка технології SSE3

SSE3 - технологія, що включає в себе пакет, що складається з 13 нових команд. Їх введення в нову генерацію направлено на поліпшення показників продуктивності процесора в частині операцій потокової обробки даних.

Підтримка технології SSE2

SSE2 - технологія, що включає в себе пакет команд, що доповнює технології своїх "попередників": SSE і MMX. Є розробкою корпорації Intel. Включені в набір команди дозволяють домогтися істотного приросту продуктивності в додатках, оптимізованих під SSE2. Дану технологію підтримують практично всі сучасні моделі процесорів.

Підтримка технології NX Bit

NX Bit - технологія, здатна запобігати впровадження і виконання шкідливого коду деяких вірусів.

підтримується операційної системою Windows XP SP2, а також всіма 64-бітними ОС.

Підтримка технології HT (Hyper-Threading)

Hyper-Threading - технологія, що дозволяє процесору обробляти два потоки команд паралельно, що істотно підвищує ефективність виконання певних ресурсоємних додатків, пов'язаних з багатозадачністю (редагування аудіо і відео, 3D-моделювання та інше). Втім, в деяких додатках застосування даної технології може призвести зворотний ефект. Так, технологія Hyper-Threading має опціональний характер, і в разі необхідності, користувач може в будь-який час відключити її. Автором розробки є компанія Intel.

Підтримка технології AMD64 / EM64T

Процесори, побудовані на 64-бітної архітектури, можуть працювати як з 32-бітними додатками, так і з 64-бітними, причому, з абсолютно однаковою ефективністю.

Приклади лінійок x-64 процесорів: AMD Athlon 64, AMD Opteron, Core 2 Duo, Intel Xeon 64 та інші.

Мінімальний обсяг оперативної пам'яті для процесорів, що підтримують 64-бітну адресацію, становить 4 Гб. Такі параметри недоступні для традиційних 32-бітових процесорів. Щоб активувати роботу 64-бітових процесорів, необхідно, щоб операційна система була під них адаптована, тобто, теж мала x64-архітектуру.

Назви реалізації 64-бітових розширень в процесорах:

• Intel - EM64T.

Підтримка технології 3DNow!

3DNow! - технологія, що вміщає в себе пакет, що складається з 21 додаткової команди для обробки мультимедіа. Головною метою даної технології є поліпшення процесу обробки мультимедійних додатків.

технологія 3DNow! реалізована виключно в процесорах компанії AMD.

Що таке обсяг кеша L3?

Під обсягом кешу L3 мається на увазі кеш-пам'ять третього рівня.

Оснащуючись швидкодіючої системною шиною, кеш-пам'ять L3 утворює високошвидкісний канал для обміну даними з системною пам'яттю.

Зазвичай, кеш-пам'яттю L3 комплектуються лише топові процесори і серверні системи. Наприклад, такі лінійки процесорів, як AMD Opteron, AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon.

Діапазон обсягу кешу L3: від 0 до 30720 Кб.

Що таке обсяг кеша L2?

Під обсягом кешу L2 мається на увазі кеш-пам'яті другого рівня.

Кеш-пам'ять другого рівня являє собою блок високошвидкісної пам'яті, що виконує аналогічні кешу L1 функції. Даний блок має більш низькою швидкістю, а також відрізняється більшим обсягом.

Якщо користувачеві необхідний процесор для виконання ресурсномістких завдань, то слід вибирати модель з великим об'ємом кеша L2.

У моделях процесорів, що володіють декількома ядрами, вказується загальний об'єм кеш-пам'яті другого рівня.

Діапазон обсягу кешу L2: від 128 до 16384 Кб.

Що таке обсяг кеша L1?

Під обсягом кешу L1 мається на увазі кеш-пам'ять першого рівня.

Кеш-пам'ять першого рівня являє собою блок високошвидкісної пам'яті, що знаходиться безпосередньо на ядрі процесора. У цей блок виробляється копіювання витягнутих з оперативної пам'яті даних. Обробка даних з кеша здійснюється в рази швидше, ніж обробка даних з оперативної пам'яті.

Кеш пам'ять дає можливість підвищити продуктивність процесора за рахунок більш високої швидкості обробки даних. Кеш-пам'ять першого рівня обчислюється кілобайтами, вона досить невелика. Як правило, "старші" моделі процесорів оснащені кеш-пам'яттю L1 більшого обсягу.

У моделях процесорів, що володіють декількома ядрами, об'єм кеш-пам'яті першого рівня вказується завжди для одного ядра.

Діапазон обсягів кеша L1: від 8 до 128 Кб.

Номінальна напруга живлення ядра процесора

Даний параметр позначає напругу, необхідне процесору для його роботи. Їм характеризується енергоспоживання процесора. Цей параметр особливо важливо враховувати при виборі процесора для мобільного і нестаціонарної системи.

Одиниця виміру - Вольти.

Діапазон напруги ядра: від 0.45 до 1.75 В.

Максимальна робоча температура

Це показник максимально допустимої температури поверхні процесора, при якій можлива його робота. Температура поверхні залежить від завантаженості процесора, а також від якості відводу тепла.

• При нормальному охолодженні, температура процесора знаходиться в діапазоні 25-40 ° C (холостий режим);
• При велику завантаженість температура може досягати 60-70 ° C.

Процесори з високою робочою температурою вимагають установки потужних систем охолодження.

діапазон максимальної робочої температури процесора: від 54.8 до 105.0 ° C.

Що таке лінійка процесора?

Кожен процесор відноситься до певного модельному ряду або лінійці. В рамках однієї лінійки, процесори можуть серйозно відрізнятися один від одного за цілою низкою характеристик. Кожен виробник має лінійку недорогих процесорів. Скажімо, у Intel це Celeron і Core Solo; у AMD - Sempron.

Процесори бюджетних лінійок, на відміну від більш дорогих "побратимів", не мають деяких функцій, а їх параметри - є значно меншими значеннями. Так, в недорогих процесорах може бути істотно зменшена кеш-пам'ять, більш того, вона може і зовсім відсутні.

Бюджетні лінійки процесорів підходять для офісних комп'ютерів, що не припускають роботи з великими навантаженнями і масштабними завданнями. Більш ресурсомісткі завдання (обробка відео / аудіо) вимагають установки "старших" лінійок. Наприклад, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core i3, Core i5, Core i7, Phenom X3, Phenom X4, Phenom II X4, Phenom II X6 і т.д.

Серверні материнські плати, зазвичай, використовують спеціалізовані лінійки процесорів: Opteron, Xeon і їм подібні.

Що таке коефіцієнт множення процесора?

На підставі коефіцієнта множення процесора здійснюється підрахунок підсумкової тактової частоти його роботи.

Тактова частота процесора \u003d частота шини (FSB) * коефіцієнт множення.

Наприклад, частота шини (FSB) становить 533 Mhz, а коефіцієнт множення - 4.5. Так, 533 * 4.5 \u003d 2398,5 Mгц. Отримуємо тактову частоту роботи процесора.

У більшості сучасних процесорів цей параметр заблокований на рівні ядра, він не підлягає зміні.

Слід також зазначити, що процесори типу Intel Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Core і Core 2 застосовують технологію Quad Pumping (Передача 4-х блоків даних за один такт). В даному випадку, ефективна частота шини зростає, відповідно, в 4 рази. В поле "Частота шини", у випадку з вище-наведені процесорами, вказується збільшена в чотири рази частота шини. Щоб отримати показник фізичної частоти шини, необхідно ефективну частоту розділити на 4.

Діапазон коефіцієнта множення: від 6.0 до 37.0.

Число ядер в процесорі

Сучасні технології виробництва процесорів дозволяють розміщувати декілька ядер в одному корпусі. Чим більше ядер має процесор, тим вище його продуктивність. Наприклад, в серії Core 2 Duo застосовуються 2-ядерні процесори, а в лінійці Core 2 Quad - 4-ядерні.

Діапазон кількості ядер в процесорі: від 1 до 16.

Що таке Socket (сокет)?

Кожна материнська плата оснащена роз'ємом певного типу, призначеним для установки процесора. Цей роз'єм і називається сокетом. Зазвичай, тип сокета визначається числом ніжок, а також компанією-виробником процесора. Різні сокети відповідають різним типам процесорів.

В даний час, виробники процесорів застосовують такі типи сокетів:

Intel

• LGA1155;
• LGA2011.

AMD

• AM3 +;
• FM1.

Температура процесора поступово зростає зі временем.Какіе заходи найбільш ефективні для зниження температури процесора?

Залежно від умов експлуатації техніки, часто виникає ситуація що радіатори і забиваються пилом, брудом, термоінтерфейс змінює свої властивості теплопровідності, кріплення радіатора слабшають, іноді не рівномірно.

В цьому випадку, необхідно, при підозрі на перегрів, зняти систему охолодження, відчистити радіатори, поправити кріплення, замінити термопасту.Также знизити температуру в корпусі, змінити вентилятор процесорного кулера на більш потужний або, якщо конструкція дозволяє, змінити кулер, додати корпусний кулер на вдув і \\ або на видув.

Як визначити, що термозахист в дії?

Існує два способи. Перший - програмний. Запускаємо TAT (Intel Thermal Analysis Tool) для процесорів сімейства Core, RMClock для всіх інших і стежте за повідомленнями в TAT і за графіком у другій. Як тільки спрацює термозахист, TAT видасть попередження, а в моніторингу RMClock з'явиться графік CPU Throttle.

Другий спосіб - опосередкований. Заснований на тому, що включення термозахисту, особливо
троттлінга, обов'язково супроводжується сильним падінням продуктивності процесора.

Температура першого ядра в Х-ядерному процесорі вище на кілька ° C, в порівнянні з другим. Чим це пояснити?

Це нормально. Ядро, що використовується в першу чергу, завантажено типово більше, тому
і нагрівається відповідно більше.