|
Автор: Евгений Музыченко (Eugene Muzychenko) 2:5000/14@FidoNet, music@spider.nstu.nsk.su
Copyright (C) 1996-97, Eugene V. Muzychenko
Все права в отношении данного текста принадлежат автору. При
воспроизведении текста или его части сохранение Copyright обяза-
тельно. Коммерческое использование допускается только с письмен-
ного разрешения автора.
Я хотел бы кое-что узнать о моей плате - как мне описать ее?
Прежде всего - привести ее фирменное название. Если его нет -
привести надписи на плате, которые могут быть похожи на название. Описать основные признаки платы (под какой процессор, какие
шины, сколько разъемов каждой шины, сколько каких разъемов под
кэш/память, что написано на больших микросхемах и т.п.). Если
плата не имеет фирменного названия, имеет смысл привести строку
идентификации BIOS, которая выводится при перезагрузке внизу экрана, и тип самого BIOS (AMI, AWARD, Phoenix, Acer и т.п.). Чем
больше информации - тем выше вероятность верного опознания платы
другими и получения ответов на заданные вопросы.
Что такое Chipset?
Chip Set - набор микросхем. Это одна или несколько микросхем,
таймеры, систему управления пспециально разработанных для "обвязки" микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти,амятью и шиной - все те компоненты,
которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных
чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для
интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств.
Внешне микросхемы Chipset'а выглядят, как самые большие после
процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух
сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной
микросхемы - OPTi495SLC, SiS471, UMC491, i82C437VX и т.п. При
этом используется только код микросхемы внутри серии: например,
полное наименование SiS471 - SiS85C471. Последние разработки используют и собственые имена; в ряде случаев это - фирменное наз-
вание (Neptun, Mercury, Triton, Viper), либо собственная маркировка чипов третьих фирм (ExpertChip, PC Chips).
Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживамых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п. На одном и том же наборе может выпускаться несколько
моделей системных плат, от простейших до довольно сложных с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т.п.
Что такое IRQ и DMA и как их распpеделять?
IRQ (Interrupt ReQuest - запрос прерывания) - сигнал от одного
из узлов компьютера, требующий внимания процессора к этом узлу.
Возникает при наступлении какого-либо события (например, нажатии
клавиши, завершении операции чтения/записи на диске и т.п.). На
PC AT предусмотрено 15 (на XT - 8) линий IRQ, часть которых используется внутренними контроллерами системной платы, а остальные заняты стандартными адаптерами либо не используются:
0 - системный таймер
1 - контроллер клавиатуры
2 - сигнал возврата по кадру (EGA/VGA), на AT соединен с IRQ 9
3 - обычно COM2/COM4
4 - обычно COM1/COM3
5 - контроллер HDD (XT), обычно свободен на AT
6 - контроллер FDD
7 - LPT1, многими LPT-контроллерами не используется
8 - часы реального времени с автономным питанием (RTC)
9 - параллельна IRQ 2
10 - не используется
11 - не используется
12 - обычно контроллер мыши типа PS/2
13 - математический сопроцессор
14 - обычно контроллер IDE HDD (первый канал)
15 - обычно контроллер IDE HDD (второй канал)
На AT и всех современных платах сигнал IRq 2 схемно поступает на
вход, соответствующий IRq 9 и вызывает запуск обработчика прерываний, связанного с IRq 9, который программно эмулирует прерывание по IRq 2. Таким образом, программы, работающие с IRq 9, будут работать всегда, а использующие IRq 2 - могут не работать,
если не установлен правильный обработчик IRq 9.
DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти) - способ обмена данными между внешним устройством и памятью без участия
процессора, что может заметно снизить нагрузку на процессор и
повысить общую производительность системы. Режим DMA позволяет
освободить процессор от рутинной пересылки данных между внешними
устройствами и памятью, отдав эту работу контроллеру DMA; процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую
задачу в многозадачной системе. На PC AT есть 7 (на XT - 4) независимых каналов контроллера DMA:
0 - регенерация памяти на некоторых платах
1 - не используется
2 - контроллер FDD
3 - контроллер HDD на XT, на AT не используется
5 - не используется
6 - не используется
7 - не используется
Каналы 0-3 - восьмиразрядные, каналы 5-7 - шестнадцатиразрядные.
С учетом этого, новые адаптеры следует настраивать прежде всего
на полностью свободные каналы IRQ (10, 11) и DMA (1, 5-7), а затем - на свободные в конкретной системе (например, IRQ 5 или 12,
DMA 3). Возможность использования одного IRQ несколькими адаптерами зависит от типа шины и требует поддержки со стороны драйверов этих адаптеров. Использование разными адаптерами одного канала DMA в принципе возможно, но связано со множеством проблем и
потому не рекомендуется.
Что такое BIOS и зачем он нужен?
Это Basic Input/Output System - основная система ввода/вывода,
зашитая в ПЗУ (отсюда название ROM BIOS). Она представляет собой
набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и
выполняет роль посредника между DOS и аппаратурой. BIOS получает
управление при включении и сбросе системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера - видеоадаптер, клавиатуру,
контроллеры дисков и портов ввода/вывода, настраивает Chipset
платы и загружает внешнюю операционную систему. При работе под
DOS/Windows BIOS управляет основными устройствами, при работе
под OS/2, UNIX, WinNT BIOS практически не используется, выполняя
лишь начальную проверку и настройку.
Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным
(Main, System) BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD,
HDD, портов и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда
входит System Setup - программа настройки системы. Видеоадаптеры
и контроллеры HDD с интерфейсом ST-506 (MFM) и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных ПЗУ; их также могут иметь и другие
платы - интеллектуальные контроллеры дисков и портов, сетевые
карты и т.п.
Обычно BIOS для современных системных плат разрабатывается одной
из специализирующихся на этом фирм - Award Software, American
Megatrends Inc. (AMI), реже - Phoenix Technology, Microid
Research; в данное время наиболее популярен Award BIOS 4.51G.
Некоторые производители плат (например, IBM, Intel, Acer) сами
разрабатывают BIOS'ы для них. Иногда для одной и той же платы
имеются версии BIOS от разных производителей - в этом случае допускается копировать прошивки или заменять микросхемы ПЗУ; в объем же случае каждая версия BIOS привязана к конкретной модели
платы.
Раньше BIOS зашивался в однократно программируемые ПЗУ либо в
ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием; сейчас в основном выпускаются
платы с электрически перепрограммируемыми ПЗУ (Flash ROM), которые допускают перешивку BIOS средствами самой платы. Это позволяет исправлять заводские ошибки в BIOS, изменять заводские
умолчания, программировать собственные экранные заставки и т.п.
Тип микросхемы ПЗУ обычно можно определить по маркировке: 27xxxx
- обычное ПЗУ, 28xxxx или 29xxxx - flash. Если на корпусе микросхемы 27xxxx есть прозрачное окно - это ПЗУ с ультрафиолетовым
стиранием, которое можно "перешить" программатором; если окна
нет - это однократно программируемое ПЗУ, которое в общем случае
можно лишь заменить на другое.
Что такое Bus Mastering?
Способность внешнего устройства самостоятельно, без участия процессора, управлять шиной (пересылать данные, выдавать команды и
сигналы управления). На время обмена устройство захватывает шину
и становится главным, или ведущим (master) устройством. Такой
подход обычно используется для освобождения процессора от операций пересылки команд и/или данных между двумя устройствами на
одной шине. Частным случаем Bus Mastering является режим DMA,
который осуществляет только внепроцессорную пересылку данных; в
классической архитектуре PC этим занимается контроллер DMA, общий для всех устройств. Каждое же Bus Mastering-устройство имеет
собственный подобный контроллер, что позволяет избавиться от
проблем с распределением DMA-каналов и преодолеть ограничения
стандартного DMA-контроллера (16-разрядность, способность адресовать только первые 16 Мб ОЗУ, низкое быстродействие и т.п.).
Чем отличаются шины XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, PCMCIA и MCA?
XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри
20-разрядного (1 Мб) адресного пространства (обозначается как
"разрядность 8/20"), работает на частоте 4.77 МГц. Совместное
использование линий IRQ в общем случае невозможно. Конструктивно
оформлена в 62-контактних разъемах.
ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного
стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT (другое
название - AT-Bus). Является расширением XT-Bus, разрядность -
16/24 (16 Мб), тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная
способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ также невозможно. Возможна нестандартная организация Bus Mastering, но для этого нужен запрограммированный 16-разрядный канал DMA. Конструктив -
62-контактный разъем XT-Bus с прилегающим к нему 36-контактным
разъемом расширения.
EISA (Enhanced ISA - расширенная ISA) - функциональное и
конструктивное расширение ISA. Внешне разъемы имеют такой же
вид, как и ISA, и в них могут вставляться платы ISA, но в глубине разъема находятся дополнительные ряды контактов EISA, а платы
EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными
рядами контактов. Разрядность - 32/32 (адресное пространство - 4
Гб), работает также на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему
арбитража для управления доступом устройств у шине, позволяет
автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA.
MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура) -
шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной дру-
гой, разрядность - 32/32, (базовая - 8/24, остальные - в качестве расширений). Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и
автоматическую конфигурацию, синхронная (жестко фиксирована длительность цикла обмена), предельная пропускная способность - 40
Мб/с. Конструктив - одно-трехсекционный разъем (такой же, как у
VLB). Первая, основная, секция - 8-разрядная (90 контактов),
вторая - 16-разрядное расширение (22 контакта), третья - 32-разрядное расширение (52 контакта). В основной секции предусмотрены
линии для передачи звуковых сигналов. Дополнительно рядом с одним из разъемов может устанавливаться разъем видеорасширения (20
контактов). EISA и MCA во многом параллельны, появление EISA было обусловлено собственностью IBM на архитектуру MCA.
VLB (VESA Local Bus - локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное дополнение к шине ISA. Конструктивно представляет собой
дополнительный разъем (116-контактный, как у MCA) при разъеме
ISA. Разрядность - 32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130 Мб/с. Электрически выполнена в виде расширения локальной шины процессора - большинство входных и
выходных сигналов процессора передаются непосредственно VLB-платам без промежуточной буферизации. Из-за этого возрастает нагрузка на выходные каскады процессора, ухудшается качество сигналов на локальной шине и снижается надежность обмена по ней. Поэтому VLB имеет жесткое ограничение на количество устанавливаемых устройств: при 33 МГц - три, 40 МГц - два, и при 50 МГц -
одно, причем желательно - интегриpованное в системную плату.
PCI (Peripheral Component Interconnect - соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с
какими другими, разрядность - 32/32 (расширенный вариант -
64/64), тактовая частота - до 33 МГц (PCI 2.1 - до 66 МГц), пропускная способность - до 132 Мб/с (264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц
и 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц), поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. Количество разъемов шины на одном сегменте ограничего четырьмя. Сегментов может быть несколько, они соединяются
друг с другом посредством мостов (bridge). Сегменты могут объединяться в различные топологии (дерево, звезда и т.п.). Самая
популярная шина в настоящее время, используется также на других
компьютерах. Разъем похожа на MCA/VLB, но чуть длиннее (124 контакта). 64-разрядный разъем имеет дополнительную 64-контактную
секцию с собственным ключом. Все разъемы и карты к ним делятся
на поддерживающие уровни сигналов 5 В, 3.3 В и универсальные;
первые два типа должны соответствовать друг другу, универсальные
карты ставятся в любой разъем.
Существует также расширение MediaBus, введенное фирмой ASUSTek -
дополнительный разъем содержит сигналы шины ISA.
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association
- ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Другое название модуля PCMCIA - PC Card. Предельно проста, разрядность -
16/26 (адресное пространство - 64 Мб), поддерживает автоконфигурацию, возможно подключение и отключение устройств в процессе
работы компьютера. Конструктив - миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны более длинными, что позволяет
вставлять и вынимать карту при включенном питании компьютера.
Какие типы микросхем памяти используются в системных платах?
Из микросхем памяти (RAM - Random Access Memory, память с произвольным доступом) используется два основных типа: статическая
(SRAM - Static RAM) и динамическая (DRAM - Dynamic RAM).
В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных
вариантах триггеров - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. При
обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный
адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется
в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки статической памяти
имеют малое время срабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность
данных (порядка единиц Мбит на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буферной (кэш-память).
В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели
триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении.
При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический
заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для
постоянного сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать -
перезаписывать содержимое для восстановления зарядов. Ячейки
микросхем динамической памяти организованы в виде прямоугольной
(обычно - квадратной) матрицы; при обращении к микросхеме на ее
входы вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe - строб адреса строки), затем, через некоторое время - адрес столбца, сопровождаемый сигналом CAS
(Column Address Strobe - строб адреса столбца). При каждом обращении к ячейке регенерируют все ячейки выбранной строки, поэтому
для полной регенерации матрицы достаточно перебрать адреса
строк. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность
(порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление.
Динамическая память используется в качестве основной.
Обычные виды SRAM и DRAM называют также асинхронными - потому,
что установка адреса, подача управляющих сигналов и чтение/запись данных могут выполняться в произвольные моменты времени -
необходимо только соблюдение временнЫх соотношений между этими
сигналами. В эти временные соотношения включены так называемые
охранные интервалы, необходимые для стабилизации сигналов, которые не позволяют достичь теоретически возможного быстродействия
памяти. Существуют также синхронные виды памяти, получающие
внешний синхросигнал, к импульсам которого жестко привязаны моменты подачи адресов и обмена данными; помимо экономии времени
на охранных интервалах, они позволяют более полно использовать
внутреннюю конвейеризацию и блочный доступ.
FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - динамическая память с быстрым
страничным доступом) активно используется в последние несколько
лет. Память со страничным доступом отличается от обычной динамической памяти тем, что после выбора строки матрицы и удержании
RAS допускает многократную установку адреса столбца, стробируемого CAS, а также быструю регенерацию по схеме "CAS прежде
RAS". Первое позволяет ускорить блочные передачи, когда весь
блок данных или его часть находятся внутри одной строки матрицы,
называемой в этой системе страницей, а второе - снизить накладные расходы на регенерацию памяти.
EDO (Extended Data Out - расширенное время удержания данных на
выходе) фактически представляют собой обычные микросхемы FPM, на
выходе которых установлены регистры-защелки данных. При страничном обмене такие микросхемы работают в режиме простого конвейера: удерживают на выходах данных содержимое последней выбранной
ячейки, в то время как на их входы уже подается адрес следующей
выбираемой ячейки. Это позволяет примерно на 15% по сравнению с
FPM ускорить процесс считывания последовательных массивов данных. При случайной адресации такая память ничем не отличается от
обычной.
BEDO (Burst EDO - EDO с блочным доступом) - память на основе
EDO, работающая не одиночными, а пакетными циклами чтения/записи. Современные процессоры, благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных, обмениваются с основной памятью преимущественно блоками слов максимальной ширины. В случае памяти
BEDO отпадает необходимость постоянной подачи последовательных
адресов на входы микросхем с соблюдением необходимых временных
задержек - достаточно стробировать переход к очередному слову
отдельным сигналом.
SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная динамическая память) - память с синхронным доступом, работающая быстрее обычной асинхронной (FPM/EDO/BEDO). Помимо синхронного метода доступа, SDRAM использует внутреннее разделение массива памяти на два независимых
банка, что позволяет совмещать выборку из одного банка с установкой адреса в другом банке. SDRAM также поддерживает блочный
обмен. Основная выгода от использования SDRAM состоит в поддержке последовательного доступа в синхронном режиме, где не требуется дополнительных тактов ожидания. При случайном доступе SDRAM
работает практически с той же скоростью, что и FPM/EDO.
PB SRAM (Pipelined Burst SRAM - статическая память с блочным
конвейерным доступом) - разновидность синхронных SRAM с внутренней конвейеризацией, за счет которой примерно вдвое повышается
скорость обмена блоками данных.
Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики - тип,
объем, структуру и время доступа. Тип обозначает статическую или
динамическую память, объем показывает общую емкость микросхемы,
а структура - количество ячеек памяти и разрядность каждой ячейки. Например, 28/32-выводные DIP-микросхемы SRAM имеют восьмиразрядную структуру (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш
для 486 объемом 256 кб будет состоять из восьми микросхем 32k*8
или четырех микросхем 64k*8 (речь идет об области данных - дополнительные микросхемы для хранения признаков (tag) могут иметь
другую структуру). Две микросхемы по 128k*8 поставить уже нельзя, так как нужна 32-разрядная шина данных, что могут дать только четыре параллельных микросхемы. Распространенные PB SRAM в
100-выводных корпусах PQFP имеют 32-разрядную структуру 32k*32
или 64k*32 и используются по две или по четыре в платах для
Pentuim.
Аналогично, 30-контактные SIMM имеют 8-разрядную структуру и
ставятся с процессорами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX,
486DLC и обычными 486 - по четыре. 72-контактные SIMM имеют
32-разрядную структуру и могут ставиться с 486 по одному, а с
Pentium и Pentium Pro - по два. 168-контактные DIMM имеют
64-разрядную структуры и ставятся в Pentium и Pentium Pro по одному. Установка модулей памяти или микросхем кэша в количестве
больше минимального позволяет некоторым платам ускорить работу с
ними, используя принцип расслоения (Interleave - чередование).
Время доступа характеризует скорость работы микросхемы и обычно
указывается в наносекундах через тире в конце наименования. На
более медленных динамических микросхемах могут указываться только первые цифры (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстрых статических "-15" или "-20" обозначают реальное время доступа к ячейке. Часто на микросхемах указывается минимальное из
всех возможных времен доступа - например, распространена маркировка 70 нс EDO DRAM, как 50, или 60 нс - как 45, хотя такой
цикл достижим только в блочном режиме, а в одиночном режиме микросхема по-прежнему срабатывает за 70 или 60 нс. Аналогичная ситуация имеет место в маркировке PB SRAM: 6 нс вместо 12, и 7 -
вместо 15. Микросхемы SDRAM обычно маркируются временем доступа
в блочном режиме (10 или 12 нс).
Ниже приведены примеры типовых маркировок микросхем памяти; в
обозначении обычно (но не всегда) присутствует объем в килобитах
и/или структура (разрядность адреса и данных).
Статические:
61256 - 32k*8 (256 кбит, 32 кб)
62512 - 64k*8 (512 кбит, 64 кб)
32C32 - 32k*32 (1 Мбит, 128 кб)
32C64 - 64k*32 (2 Мбит, 256 кб)
Динамические:
41256 - 256k*1 (256 кбит, 32 кб)
44256, 81C4256 - 256k*4 (1 Мбит, 128 кб)
411000, 81C1000 - 1M*1 (1 Мбит, 128 кб)
441000, 814400 - 1M*4 (4 Мбит, 512 кб)
41C4000 - 4M*4, (16 Мбит, 2 Мб)
MT4C16257 - 256k*16 (4 Мбит, 512 кб)
MT4LC16M4A7 - 16M*8 (128 Мбит, 16 Мб)
MT4LC2M8E7 - 2M*8 (16 Мбит, 2 Мб, EDO)
MT4C16270 - 256k*16 (4 Мбит, 512 кб, EDO)
Микросхемы EDO часто (но далеко не всегда) имеют в обозначении
"некруглые" числа: например, 53C400 - обычная DRAM, 53C408 - EDO
DRAM.
Что такое DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST?
Это обозначения корпусов микросхем и типов модулей памяти. DIP
(Dual In line Package - корпус с двумя рядами выводов) - классические микросхемы, применявшиеся в блоках основной памяти XT и
ранних AT, а сейчас - в блоках кэш-памяти. SIP (Single In line
Package - корпус с одним рядом выводов) - микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально. SIPP (Single In line
Pinned Package - модуль с одним рядом проволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микросхем DIP/SIP;
применялся в ранних AT.
SIMM (Single In line Memory Module - модуль памяти с одним рядом
контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем;
применяется во всех современных платах, а также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с
двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя
как бы один ряд контактов.
DIMM (Dual In line Memory Module - модуль памяти с двумя рядами
контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными
контактами (обычно 2 x 84), за счет чего увеличивается разрядность или число банков памяти в модуле. Применяется в основном в
компьютерах Apple и новых платах P5 и P6.
На SIMM в настоящее время устанавливаются преимущественно микросхемы FPM/EDO/BEDO, а на DIMM - EDO/BEDO/SDRAM.
CELP (Card Egde Low Profile - невысокая карта с ножевым разъемом
на краю) - модуль внешней кэш-памяти, собранный на микросхемах
SRAM (асинхронный) или PB SRAM (синхронный). По внешнему виду
похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Другое название - COAST (Cache On A STick - буквально "кэш на палочке").
Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут
иметь дополнительную память для хранения битов четности (Parity)
для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-разрядными модулями (по одному биту четности на байт данных). Биты четности служат для контроля правильности считывания данных из модуля, позволяя обнаружить часть ошибок (но не все ошибки). Модули с четностью имеет смысл применять лишь там, где нужна очень
высокая надежность - для обычных применений подходят и тщательно
проверенные модули без четности, при условии, что системная плата поддерживает такие типы модулей.
Проще всего определить тип модуля по маркировке и количеству
микросхем памяти на нем: например, если на 30-контактном SIMM
две микросхемы одного типа и одна - другого, то две первых содержат данные (каждая - по четыре разряда), а третья - биты четности (она одноразрядная). В 72-контактном SIMM с двенадцатью
микросхемами восемь из них хранят данные, а четыре - биты четности. Модули с количеством микросхем 2, 4 или 8 не имеют памяти
под четность.
Иногда на модули ставится так называемый имитатор четности -
микросхема-сумматор, выдающая при считывании ячейки всегда правильный бит четности. В основном это предназначено для установки
таких модулей в платы, где проверка четности не отключается; однако, существуют модули, где такой сумматор маркирован как "честная" микросхема памяти - чаще всего такие модули производятся в
Китае.
72-контактные SIMM имеют четыре специальных линии PD (Presence
Detect - обнаружение наличия), на которых при помощи перемычек
может быть установлено до 16 комбинаций сигналов. Линии PD используются некоторыми "Brand name"-платами для определения наличия модулей в разъемах и их параметров (объема и быстродействия). Большинство универсальных плат производства "третьих
фирм", как их выпускаемые ими SIMM, не используют линий PD.
В модулях DIMM, в соответствии со спецификацией JEDEC, технология PD реализуется при помощи перезаписываемого ПЗУ с последовательным доступом (Serial EEPROM) и носит название Serial
Presence Detect (SPD). ПЗУ предствляет собой 8-выводную микросхему, размещенную в углу платы DIMM, а его содержимое описывает
конфигурацию и параметры модуля. Системные платы с chiset'ами
440LX/BX могут использовать SPD для настройки системы управления
памятью. Некоторые системные платы могут обходиться без SPD, определяя конфигурацию модулей обычным путем - это стимулирует выпуск рядом производителей DIMM без ПЗУ, не удовлетворяющих спецификации JEDEC.
Что такое кэш и зачем он нужен?
Cache (запас) обозначает быстродействующую буферную память между
процессором и основной памятью. Кэш служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и основной памяти - туда попадают наиболее часто используемые данные. Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно
копируется в кэш, и в случае повторного обращения в скором времени может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша. При
записи в память значение попадает в кэш, и либо одновременно копируется в память (схема Write Through - прямая или сквозная запись), либо копируется через некоторое время (схема Write Back -
отложенная или обратная запись). При обратной записи, называемой
также буферизованной сквозной записью, значение копируется в память в первом же свободном такте, а при отложенной (Delayed
Write) - когда для помещения в кэш нового значения не оказывается свободной области; при этом в память вытесняются наименее используемая область кэша. Вторая схема более эффективна, но и более сложна за счет необходимости поддержания соответствия содержимого кэша и основной памяти.
Сейчас под термином Write Back в основном понимается отложенная
запись, однако это может означать и буферизованную сквозную.
Память для кэша состоит из собственно области данных, разбитой
на блоки (строки), которые являются элементарными единицами информации при работе кэша, и области признаков (tag), описывающей
состояние строк (свободна, занята, помечена для дозаписи и
т.п.). В основном используются две схемы организации кэша: с
прямым отображением (direct mapped), когда каждый адрес памяти
может кэшироваться только одной строкой (в этом случае номер
строки определяется младшими разрядами адреса), и n-связный ассоциативный (n-way associative), когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен,
однако позволяет более гибко кэшировать данные; наиболее распространены 4-связные системы кэширования.
Процессоры 486 и выше имеют также внутренний (Internal) кэш объемом 8-16 кб. Он также обозначается как Primary (первичный) или
L1 (Level 1 - первый уровень) в отличие от внешнего (External),
расположенного на плате и обозначаемого Secondary (вторичный)
или L2. В большинстве процессоров внутренний кэш работает по
схеме с прямой записью, а в Pentium и новых 486 (Intel P24D и
последние DX4-100, AMD DX4-120, 5x86) он может работать и с отложенной записью. Последнее требует специальной поддержки со
стороны системной платы, чтобы при обмене по DMA можно было поддерживать согласованность данных в памяти и внутреннем кэше.
Процессоры Pentium Pro имеют также встроенный кэш второго уровня
объемом 256 или 512 кб.
В платах 386 чаще всего использовался внешний кэш объемом 128
кб, для 486 - 128..256 кб, для Pentium - 256..512 кб. На платах
386, 486 и ранних Pentium весь кэш набирался из асинхронных микросхем SRAM. Сейчас в последних используется конвейерный кэш с
блочным д
|
