Экзамен сети. Блок 1 1 вопрос. История развития ЭВМ
 Скачать 1.08 Mb.
|
|
Обработка изображений В обработке цифровых изображений под 64-битным форматом обычно подразумевают 48-битные цветные изображения (Deep Color) дополненные 16 битным альфа-каналом. 11 вопрос Физическая и функциональная структура микропроцессора Физическая структура микропроцессора достаточно сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий и исполняющие модули — блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управляющим схемам относятся: блок плавающей запятой, модуль предсказания ветвлений, модуль преобразования CISC-инструкций во внутренний RISC-микрокод, регистры микропроцессорной памяти (в МП типа VLIW до 256 регистров), регистры кэш памяти 1-го уровня (отдельно для данных и инструкций), шинный интерфейс и многое другое. В состав микропроцессора Pentium обычно входят следующие физические компоненты: Core — ядро МП; Execution Unit — исполняющий модуль; Integer ALU — АЛУ для операций с целыми числами (с фиксированной запятой); Registers — регистры; Floating Point Unit — блок для работы с числами с плавающей запятой; Primary Cache — кэш первого уровня, в том числе кэш данных (Data Cache) и кэш команд (Code Cache); Instruction Decode and Prefetch Unit и Branch Predictor - блоки декодирования инструкций, опережающего их исполнения и предсказания ветвлений; Bus Interface — интерфейсные шины, в том числе 64- и 32-битовая, и выход на системную шину к оперативной памяти. операционную часть, содержащую устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) и микропроцессорную память (МПП) (за исключением нескольких адресных регистров); интерфейсную часть, содержащую адресные регистры МПП; блок регистров команд — регистры памяти для хранения кодов команд, выполняемых в ближайшие такты; схемы управления шиной и портами. Обе части МП работают параллельно, причем интерфейсная часть опережает операционную, так что выборка очередной команды из памяти (ее запись в блок регистров команд и предварительный анализ) выполняется во время выполнения операционной частью предыдущей команды. Современные микропроцессоры имеют несколько групп регистров в интерфейсной части, работающих с различной степенью опережения, что позволяет выполнять операции в конвейерном режиме. Такая организация МП позволяет существенно повысить его эффективное быстродействие. 12 вопрос ЧИПСЕТ Чипсет (chipset) — набор управляющих микросхем, устанавливаемый на системной плате IBM PC, который определяет ее архитектуру и существенно влияет на производительность персонального компьютера. Предназначен для выполнения совокупности операций, связанных с поддержкой работы центрального процессора и обеспечения более эффективного его взаимодействия с устройствами разнородных видов памяти, шинами, периферийными устройствами, операционными системами, различными приложениями и интерфейсами. Чипсет определяет не только логику функционирования компьютера, но также типы и характеристики устройств (процессора, оперативной памяти, видеокарты, шин, жесткого диска и т.д.), которые могут входить в конфигурацию данной системы. Широкое распространение чипсеты получили в эпоху 386-х и 486-х процессоров, а до этого чаще применялись наборы микросхем, состоявшие из множества контроллеров средней степени интеграции. Переход к чипсетам позволил уменьшить стоимость материнских плат и повысить взаимную совместимость компонентов, что облегчило задачу проектирования материнских плат. Современные чипсеты выполняются по интегированной технологии с ограниченным числом микросхем. Наиболее распространенная архитектура современных чипсетов построена на использовании двух микросхем, составляющих основу так называемых северного моста и южного моста. Микросхема северного моста обеспечивает работу с наиболее быстродействующими подсистемами ПК. Содержит контроллер системной шины, контроллер памяти, контроллер графической шины (AGP или PCI-Express) и контроллер шины связи с южным мостом, который обеспечивает работу с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами. В состав микросхемы южного моста обычно входят: двухканальный IDE (SATA)-контроллер, USB-контроллер и контроллер шины LCP (Low Pin Count Interface), пришедшей на смену устаревшей шине ISA, опционально встроенная аудиосистема (аудиокодек). С 2005 чипсеты разных производителей все чаще ориентируются на использование многоядерных микропроцессоров. На начало 2000-х наиболее известными производителями чипсетов были: Intel, AMD, VIA Technologies, nVidia, SiS, ALi. Обозначение чипсета чаще всего состоит из названия фирмы-производителя и номера (c указанием спецификации), например: Intel 965 (P965, G965), однако иногда производитель использует имена собственные для обозначения чипсета: nForce, Samurai, Triton, Alladin, Viper, Saturn. 13 вопрос Процессоры Itanium, Xeon, используемые чипсеты Itanium (Айтэниум) — микропроцессор с архитектурой IA-64, разработанный совместно компаниями Intel и Hewlett-Packard. Впервые был представлен 29 мая 2001 года. Производство Itanium прекращено в июле 2002 года одновременно с выходом Itanium 2. В ноябре 2007 года Intel переименовала серию процессоров Itanium 2 обратно в Itanium. По состоянию на весну 2011 года процессорам присваиваются четырёхзначные номера, подобно Intel Xeon. Чипсеты для Intel Itanium / Itanium 2 Для поддержки 64-разрядных процессоров Intel Itanium был разработан набор системной логики Intel 460GX. Этот чипсет является первым набором микросхем, осуществляющий поддержку 64-разрядной микроархитектуры семейства процессоров Intel Itanium. Данный многоконфигурационный набор микросхем оптимизирован для 1-, 2-, 3- и 4-процессорных серверов на базе процессоров Itanium и двухпроцессорных рабочих станций. Набор микросхем Intel 460GX поддерживает интерфейс контроллера памяти и соответствующие мосты шин PCI, AGP 4X и других стандартных шин устройств ввода/вывода. Контроллер концентратор памяти представлен микросхемой 82461GX или 82462GX. Осуществляет поддержку памяти PC100 SDRAM объемом до 64 Гбайт, AGP 4X/2X. Контроллер ввода/вывода - IFB осуществляет поддержку PCI 2.2, ATA33, 2 порта USB, AC'97 и т. п. Предусмотрено расширение подсистемы ввода/вывода: Мост PCI eXpander (PXB), высокоскоростной мост PCI eXpander (WXB). Как известно, развитие архитектуры Intel Itanium нашло свое продолжение в линейке процессоров Intel Itanium 2. Для поддержки новых процессоров был разработан специальный набор системной логики, получивший наименование Intel E8870. Набор микросхем Intel E8870 является первым в архитектуре нового поколения набором микросхем, специально разработанным для удовлетворения требований двух- и четырехпроцессорных серверных платформ высшего уровня. Набор микросхем Intel E8870, оптимизированный для процессора Intel Itanium 2, обеспечивает высокий уровень производительности и масштабируемости, а также предотвращения, обнаружения и исправления ошибок. К основным характеристикам чипсета Intel 8870 относятся: -400 МГц, 128-разрядная системная шина, что обеспечивает высокую скорость передачи данных - до 6,4 Гбайт/с, -Очень большой объем оперативной памяти - концентратор DMH предоставляет в сумме 32 разъема для установки памяти на каждый процессорный узел, максимальный объем - 128 Гбайт (с 4 DDR Memory Hubs), -Два высокопропускных масштабируемых порта, -Четыре соединения интерфейса Hub Interface 2.0 с пропускной способностью 1 Гбайт/с на каждое соединение, что позволяет использовать до четырех 64-разрядных контроллера PCI/PCI-X (P64H2) с интерфейсом HI 2.0, -Механизм предзагрузки данных и встроенная кэш-память системы ввода/вывода, -Поддержка высокопроизводительного моста PCI/PCI-X - поддержка всех устройств ввода/вывода PCI/PCI-X I/O, начиная от устаревших PCI и заканчивая высокопроизводительными PCI-X на частоте 133 МГц (каждый контроллер P64H2 содержит два независимых 64-разрядных канала PCI-X с максимальной частотой 133 МГц). Кроме того, комбинация таких характеристик, как модули "hot-plug" для процессора и памяти, обнаружение и коррекция ошибок, восстановление сбоев устройств памяти (MDFR), резервные пути ввода/вывода и ведение журнала записи ошибок, предоставляет более надежную платформу, уменьшает время простоев для ремонта и обеспечивает целостность передачи данных по всем соединениям и шинам. Набор микросхем Intel E8870 состоит из следующих компонентов: Intel E8870IO (SIOH), Intel E8870 (SNC), Intel E8870DH (DMH), Intel 82870P2 PCI/PCI-X (P64H2), Intel 82801DB (ICH4). Использование Intel E8870SP - E8870SP Scalability Port Switch (SPS), позволяет расширить возможности чипсета Intel E8870 и создавать системы с восьмью процессорами Intel Itanium. В заключение данного краткого обзора следует напомнить, что процессоры новых архитектур, разрабатываемые специалистами фирмы Intel, потребуют новых чипсетов. Поэтому уже в ближайшем будущем нас ожидают новые еще более производительные и функционально насыщенные наборы системной логики, предназначенные для серверных систем. Xeon (англ. МФА: [ˈziːɒn], в русской транслитерации Ксеон) — линейка серверных микропроцессоров производства Intel. Название остаётся неизменным для нескольких поколений процессоров. Название ранних моделей состояло из соответствующего названия из ряда настольных процессоров и слова Xeon, современные модели имеют в названии только Xeon. В общих чертах серверная линейка процессоров отличается от настольной увеличенным кэшем и поддержкой больших многопроцессорных систем. Также Pentium II Xeon в отличие от «десктопного» Pentium II имел кэш второго уровня, работающий на полной частоте ядра, а не на половине. Чипсет i450NX PCIset предназначен для мощных серверов. Две конфигурации: 450NX - 8 Гбайт памяти, 4ґ32 бит/2ґ64 бит, 33 МГц PCI и 450NX Base - 4 Гбайт памяти 2x32 бит, 33 МГц PCI. Поддерживает до четырех процессоров Intel Pentium II Xeon (36 бит адреса, 64 бит данных) частоту процессорной шины - 100 МГц, объем памяти до 8 Гбайт (шина 64 бита, контроль четности и ECC, 16 и 64 Мбит, 60 нс и 50 нс, 3,3 В EDO DRAM, до 1 Гбайт/c) и другие функции и устройства. Данный чипсет также поддерживает PIIX3 и PIIX4E South Bridges (south-мосты), которые поддерживают: PCI-to-ISA Bridge, USB, контроллер enhanced DMA, системный таймер, контроллер IDE. Поскольку чипсет Intel 450NX PCIset ориентирован на рынок мощных серверов, он не поддерживает шину AGP, так как в серверах не требуются мощные средства поддержки графики. Состоит из четырех микросхем: 82451NX Memory and I/O Bridge Controller (MIOC), 82454NX PCI Expander Bridge (PXB), 82452NX RAS/CAS Generator (RCG), 82453NX Data Path Multiplexor (MUX). Каждый PXB поддерживает интерфейс шин: двух независимых 32 бита, 33 МГц Rev.2.1 Compliant PCI bus или одной 64 бита, 33 МГц Rev.2.1 Compliant PCI bus. Каждый RCG поддерживает до четырех банков памяти. Чипсет Intel 440GX AGPset включает в себя Quad Port Acceleration (QPA), двухскоростной порт AGP, шину PCI и т. п. Поддерживает все процессоры Intel Pentium II и Intel Pentium III с разъемом Slot 1 и Slot 2, включая процессоры Intel Pentium II Xeon и Intel Pentium III Xeon, частоту процессорной шины (64-бит Host Bus GTL+ и AGL+) - 100 МГц, шину памяти 64 бита, контроль четности и ECC, память PC100 SDRAM с объемом от 16 Мбайт до 2 Гбайт с 64/72 бит (64 + 8 ECC) конфигурацией DRAM, микросхемы памяти 16, 64, 128, 256 Мбит, Bus Mastering, UltraDMA/33, Power Management, ACPI, PCI 2.1, AGP 1.0 с режимами 1x/2x, USB и другие функции и устройства. Состоит Intel 440GX AGPset из двух микросхем: 82443GX и 82371EB (PIIX4E). В дополнение к рассмотренным серверным наборам системной логики необходимо упомянуть чипсет Intel 840. Хотя этот набор скорее был ориентирован для сектора мощных рабочих станций, на основе Intel 840 выпускались серверы. Чипсет Intel 840 (i840 Сhipset) специально разработан для высокопроизводительных мультипроцессорных систем на базе процессоров Intel Pentium III и Intel Pentium III Xeon. Данный чипсет имеет хабовую архитектуру, сходную с архитектурой родоначальника подобных чипсетов - i810. Основные отличительные признаки чипсета i840 от традиционных наборов, предусматривающих использование двух микросхем, реализующих функции North Bridge и South Bridge, - это поддержка: частоты системной шины 133 МГц, AGP 4X, PCI 2.2 и памяти RDRAM. Максимальный объем памяти - 8 Гбайт. Поддерживается память PC100 (SDRAM), PC600 и PC800 (RDRAM). Кроме того, организована поддержка двойной шины памяти RDRAM - dual RDRAM channels, позволяющая достичь скорости до 3,2 Гбайт/с, что в два раза выше, чем в случае использования чипсета i820. Состоит чипсет i840 из следующих основных микросхем: 82840 Graphics and Memory Controller Hub (GMCH), 82801 Integrated I/O Controller Hub (ICH), 82802 Firmware Hub (FWH), а также из дополнительных микросхем: 82806 64-bit PCI Controller Hub (P64H) (поддержка 64-битной шины PCI с частотой 33 или 66 МГц), 82803 RDRAM-based memory repeater hub (MRH-R), 82804 SDRAM-based memory repeater hub (MRH-S). Чипсет Intel E7500 ориентирован на архитектуру серверов в одно- или двухпроцессорных конфигурациях. Поддерживает системы с процессорами Intel Xeon. Данные процессоры работают с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus), тактовая частота которой для данного чипсета составляет 100 МГц, что обеспечивает скорость передачи данных с частотой 400 МГц (4х - данных и 2х - адреса). Пропускная способность шины процессора - до 3,2 Гбайт/с). Чипсет поддерживает адресацию 36 бит, Symmetric Multiprocessing Protocol (SMP) для двух процессоров, контроль по четности (Parity protection) и т. п. Чипсет Intel E7500 состоит из трех компонентов - контроллер-концентратор памяти набора микросхем (Memory Controller Hub - MCH), контроллер-концентратор ввода/вывода (I/O Controller Hub 3-S - ICH3-S), контроллер-концентратор 64-разрядной шины PCI/PCI-X (PCI/PCI-X 64-bit Hub 2 - P64H2). Компонент MCH представлен микросхемой Intel E7500 MCH, содержащей средства интерфейсов работы с процессором, модулями оперативной памяти, а также с микросхемами I/O Controller Hub и PCI/PCI-X 64-bit Hub 2 Встроенный в микросхему Intel E7500 MCH контроллер памяти предусматривает поддержку: двухканального режима работы памяти DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM - SDRAM с передачей данных по передним и задним фронтам тактовых импульсов шины памяти), DDR200, максимального объема памяти - до 16 Гбайт, микросхем 64, 128, 256, 512 Мбит DDR SDRAM, шины памяти 144 бит, модулей регистровой памяти ECC DDR. Связь с компонентами I/O Controller Hub 3-S и PCI/PCI-X 64-bit Hub 2 осуществляется с помощью хабовых интервейсов (hub interface) - обозначаемые, как HI 1.5 и HI 2.0, соответственно. При этом HI 1.5 - 8 бит, 66 МГц 4x hub interface (256 Мбайт/с), HI 2.0 - 16 бит, 66 МГц 4x hub interface (1 Гбайт/c). Компонент Р64Н2 представлен микросхемой Intel 82870P2. Он соединяется с контроллером-концентратором MCH через поточечное соединение интерфейса Hub Interface 2.0. К MCH можно подключить до трех устройств P64H2, обеспечивая каждое пропускной способностью свыше 1 Гбайт/с, так что пропускная способность всех устройств ввода/вывода в сумме составит 3,2 Гбайт/с. Каждое устройство P64H2 содержит два независимых 64-разрядных интерфейса PCI-X и два контроллера PCI (по одному на каждый интерфейс PCI-X). Каждый 64-разрядный сегмент PCI-X поддерживает несколько разъемов PCI-X, обеспечивая весьма пропускное соединение для высокоскоростных компонентов, например, таких, как адаптеры Intel Gigabit Ethernet и процессоры ввода/вывода Intel. Чипсет Intel E7505 ориентирован для систем одно или двухпроцессорных конфигураций. Поддерживает до двух процессоров Intel Xeon (ядро Prestonia), процессорную шину с тактовыми частотами 133 и 100 МГц (частоты передачи данных - 533 и 400 МГц) и двухканальную конфигурацию оперативной памяти DDR266 или DDR200. В отличие от серверных наборов системной логики Intel E7500 и Intel E7501, вместо микросхемы ICH3-S, отвечающей за ввод/вывод, в составе чипсета Intel E7505 используется традиционный компонент ICH4. Кроме того, в архитектуре компонента MCH используется порт AGP 8Х, а в вместо трех микросхем P64H2 в составе чипсета используется одна микросхема данного типа. Рассмотренные наборы семейства Intel E75xx предназначены для процессоров Intel Xeon архитектуры NetBurst, однако топовыми моделями серверных процессоров этой фирмы являются высокопроизводительные 64-разрядные процессоры Intel Itanium и Intel Itanium 2. 14 вопрос. Процессор Atom, используемые чипсеты Процессор Atom построен на другой архитектуре, он изначально был разработан для минимизации энергопотребления, поэтому дизайн процессора полностью новый. Это не адаптация старой архитектуры. Сегодня Intel может предложить процессоры, которые потребляют очень мало энергии: high-end версии Atom потребляют меньше энергии, чем обычно медленные ULV-версии процессоров стандартных архитектур. Чип SCH (System Controller Hub) является "одночиповым чипсетом", то есть сочетает на одном кристалле северный и южный мосты. Чипсет предназначен для процессоров Atom, причём, только он совместим с такими новыми функциями, как использование шины в режиме CMOS (мы поговорим об этом чуть позже). SCH функционально насыщенный - он содержит встроенное графическое ядро GMA (на основе архитектуры PowerVR), звук HD Audio (упрощённый, с поддержкой всего двух каналов), контроллер PATA (Ultra DMA 5, 100 Мбайт/с), а также поддерживает две линии PCI Express (для карты Wi-Fi, например). Есть три контроллера SDIO/MMC и поддержка восьми портов USB с возможностью использовать один в клиентском режиме. Выбор интерфейса PATA вполне логичен: контроллеры флэш-карт памяти обычно используют этот формат, например, Compact Flash. Три контроллера SD могут показаться странным выбором, но некоторая память использует именно такой интерфейс (OneNAND, например). Контроллер DDR2 в чипе SCH поддерживает память с напряжением 1,5 В вместо 1,8 В по спецификациям JEDEC. Эта небольшая деталь тоже помогает снизить энергопотребление. Atom N200 и i945 Для Atom, нацеленных на стандартные компьютеры, Intel предлагает другую линейку (Diamondville). Процессоры Atom линеек N200 и 200 как раз нацелены на стандартные компьютеры, но больше, конечно, на дешёвые портативные ПК, такие, как Eee PC и конкурирующие решения. Процессоры Atom N200 аналогичны Atom Z500, единственным отличием является поддержка 64-битных расширений EMT64, которая присутствует в N200 и 200, а также отсутствие поддержки EIST. Таким образом, процессоры Atom 200 не могут изменять частоту "на лету". Цены весьма привлекательные: Atom N270, с частотой 1,6 ГГц (шина 533 МГц) и 2-Вт TDP стоит всего $44. А версия 230, с 4-Вт TDP, обойдётся всего в $29 (на той же частоте). Чипсет-ветеран: i945 Основная проблема процессора Atom N200 связана с чипсетом: Intel предлагает только варианты i945. Этот чипсет, мало того что устарел (он выпущен в 2005 году), отличается крупным недостатком: он потребляет немало энергии (22 Вт в версии GC). Чипсет i945 поддерживает современные технологии: SATA (2), PCI-Express (1 линия через ICH7), HD Audio и т.д. Вполне понятно, что он работает с памятью DDR2 (два канала) и использует встроенное графическое ядро GMA 950. Как вы можете догадаться, использовать старый чипсет (от платформы Napa) с TDP, который в 10 раз превышает тепловой пакет процессора, идея не лучшая. Но ничего более интересного пока не предложено. Портативные ПК используют чипсет i945GSE, который потребляет всего 5,5 Вт (4 Вт северный мост и 1,5 Вт южный мост). Понятно, что его производительность далеко не такая же - особенно в 3D-графике, поскольку Intel снизила частоту GMA (с 400 до 133 МГц). |