Чипсет. Сучасні чипсети та їх характеристики

Чипсет (Сhipset) — це набір мікросхем, встановлених на системній платі для забезпечення обміну даними між СРU та периферійними пристроями.

Сhipset визначає функціональні можливості системної плати:

· тип встановлюваних процесорів,

· тип та об'єм оперативної та кеш-пам'яті другого рівня,

· тактову частоту системної шини,

· підтримувані шини та ін.

 

чипсет розв'язує такі задачі:

^ обслуговування керуючих та конфігураційних сиг­налів процесора;

^ мультиплексовані адреси та формування керуючих сигналів динамічної пам'яті, зв'язок шини даних пам'яті з локальною шиною;

^ формування керуючих сигналів вторинного кеша, порівняння його тегів до поточних адрес звертання на локальній шині;

^ забезпечення когерентності (узгодженості) даних в обох рівнях кеш-пам'яті та основної пам'яті при звертанні як з боку процесора (процесорів), так і від контро­лерів шини РСІ;

^ зв'язок мультиплексованої шини адреси та даних шини РСІ з локальною шиною процесора та шиною динамічної пам'яті;

^ формування керуючих сигналів шини РСІ, арбітраж контролерів шини.

 

Контролери пристроїв введення-виведення.

Шина РСІ є центральною в сучасних системних платах, і всі інтерфейсні адаптери, а також системні засоби вводу/виводу в кінцевому результаті спілкуються з ядром системи (процесором та пам'яттю) через шину РСІ. Крім плат розширення, що встанов­люються в слоти шини РСІ, її абонентом є і міст РІІХ (РСІ IDE ІSА Хcelerator) — практично невід'ємна частина сучасних плат.

РІІХ є багатофункціональним пристроєм, на який покладаються такі функції:

^ організація мосту між шинами РСІ та (Е)ІSА з уз­годженням частот синхронізації цих шин;

^ реалізація високопродуктивного, звичайно дво­канального інтерфейса АТА (АТ Аttachment, інтерфейс підключення пристроїв ІDЕ до комп'ютера), підключеного до шини РСІ;

^ реалізація стандартних системних засобів вводу/ви­воду — двох контролерів переривань, двох контролерів прямого доступу до пам'яті, триканального системного лічильника-таймера, каналу керування динаміком, логіки немаскованого переривання;

^ комутація ліній запитів переривання шин РСІ та ІSА, а також вмонтованої периферії на лінії запитів контролерів переривань, керування їх чуттєвістю (за перепадом або рівнем), обслуговування переривання від співпроцесора;

^ комутація каналів прямого доступу до пам'яті;

^ підтримка режимів енергозбереження — обробка SMM, програмування подій керування споживанням, керування частотою процесора (використовуючи сигнал STPCLK#), перемикання режимів;

^ реалізація мосту з внутрішньої шини Х-Виз, що використовується для підключення мікросхем контролера клавіатури, ВІOS, СМOS RТС, контролерів гнучких дисків та інтерфейсних портів;

^ реалізація контролера USB.

 

    Контролери гнучких дисків, інтерфейсних портів, клавіатури, СМOS RТС можуть входити власне в чипсет, а можуть бути реалізовані і на окремих мікросхемах.

CMOS RTC - годиник календар

Від них залежать такі параметри системної плати:

 

^ типи підтримуваних дисководів (2,88 Мбайт підтримують тепер майже всі контролери, так що черга за розповсюдженням відповідних дисководів та дискет);

^ режими паралельного порту (стандартний, дво-направлений, ЕСР — Ехtended СараЬіlity Соmmunication Рогt, розширений LРТ-порт для підключення принтерів та сканерів з можливістю застосування RLЕ-компресії, DMА та FІFО-буферів, ЕРР — Еnhanced Рагаllеl Рогt, розширений LРТ-порт для підключення зовнішньої пам'яті та комунікаційних адаптерів з апаратною генерацією керуючих сигналів інтерфейса);

^ режими послідовних портів.

 

Словник

 

DMA- прямий доступ до памяті

CMOS - компліментарна МОП -технологія

EDO RAM - динамічна память з фіксацією даних у вихідному регістрі.

FIFO- дисципліна обслуговівання на основі послідовної черги ("першим прийшов - першим обслужили")

FPM DRAM - динамічна память зі швидким послідовним доступом у межах сторінок.

MMX - розширена систем CPU для мультимедійних додатків.

CISC - комп'ютер з повним набором команд

RISC - комп'ютер з скороченим набором команд

 

Способи адресації

 

Існує два різних принципи пошуку операндов у пам'яті: асоціативний й адресний.

Асоціативний пошук операнда (пошук по змісту комірки) припускає перегляд умісту всіх комірок пам'яті для виявлення кодів, що містять заданий командою асоціативну ознаку. Ці коди й вибираються з пам'яті в якості шуканих операндів.

Адресний пошук припускає, що шуканий операнд витягається з комірки, номер якої формується на основі інформації в адресному полі команди.

Варто розрізняти поняття виконавчої адреси й адресного коду.

Адресний код – це інформація про адресу операнда, що міститься в команді.

Виконавча адреса – це номер комірки пам'яті, до якої фактично виконується звернення.

У сучасних ЕОМ адресний код, як правило, не збігається з виконавчою адресою. Таким чином, спосіб адресації можна визначити як спосіб формування виконавчої адреси операнда А_и по адресному коді команди А_к.

У системах команд сучасних ЕОМ часто передбачається можливість використання декількох способів адресації операндів для однієї й тієї ж операції. Для вказівки способу адресації в деяких системах команд виділяється спеціальне поле в команді - «метод» (покажчик адресації). У цьому випадку будь-яка операція може виконуватися з будь-яким способом адресації, що значно спрощує програмування.

Адресуемі в командах операнди зберігаються в основній пам'яті (ОП) і регістрової пам'яті (РП).

Памяти для зберігання адресуемих операндов

Розглянемо способи адресації, застосовувані в сучасних ЕОМ.

По наявності адресної інформації в команді розрізняють явну й неявну адресацію.

При явній адресації операнда в команді є поле адреси цього операнда, у якому задається адресний код Ак.

При неявній адресації адресне поле в команді відсутнє, адреса операнда задається кодом операції.Код операції точно задає адресу операнда. Результат у цій команді розміщується на місце іншого операнда.

Безпосередня адресація операнда - операнд розташовується в адресному полі команди. Звертання до регістрової пам'яті (РП) або оперативної пам'яті (ОП) не виконується.

Пряма адресація операндів. При цьому способі адресації звернення за операндом у РП або ОП виконується по адресному коді в полі команди, тобто виконавча адреса операнда збігається з адресним кодом команди (А_и = А_к).

 

Рис.3.3. Схема прямої адресацій

Непряма адресація операндів - адресний код команди вказує адресу комірки пам'яті, у якій перебуває не сам операнд, а лише адреса операнда, що називається покажчиком операнда.

Адресація до операнду через коло покажчиків (непрямих адрес) називається непрямою.

Адрес указателя

Непряма адресація

Відносна адресація. При базуванні способом підсумовування адресний код А_к у команді розділяється на дві складові: АБ - адреса регістра в регістровій пам'яті, у якому зберігається база Б (базова адреса); З - код зсуву щодо базової адреси

Базування способом сполучення складових. Для збільшення ємності адресної ОП без збільшення довжини адресного поля команди можна використати для формування виконавчої адреси сполучення (конкатенацію) кодів бази й зсуви (мал. 3.6).

 

Рис. 3.5 Схема формування відносної адреси способом підсумовування кодів бази й зсуви.

СМ - суматор,

РАОП - регістр адреси ОП,

Б - база (базова адреса),

С - зсув,

Аб – адреса регістра бази

 

При індексній адресації адреса i-гo операнда в масиві визначається як сума початкової адреси масиву і індексу И, записаного в одному з регістрів РП(індексним регістром). Адреса індексного регістра задається в команді полем адреси індексу — А_ин (аналогічно АБ).

В кожному i-м циклі вміст індексного регістра змінюється на величину постійну (часто рівну 1). Використання індексної адресації значно спрощує програмування циклічних алгоритмів.

Для ефективної роботи при відносній адресації застосовується комбінована індексація з базуванням, при якій адреса операнда обчислюється як сума трьох величин (мал. 3.7):

 

А_и = Б + И + С.

Схема формування відносної адреси способом сполучення кодів бази й зсуви.

Рис. 3.7 Схема формування додаткової адреси при індексній адресації й базуванні: А_ИН - адреса індексного регістра.

 Cтек пам'яті (стек) є ефективним елементом сучасних ЕОМ, реалізує неявне завдання адреси операнда. Хоча адреса звернення до стеку відсутня у команді, вона формується схемою керування автоматично за спеціальним правилом.