Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 55

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 55)

В целях поддержания согласованности данных в памяти каждый ЦП в мультипроцессорной системе следит за шиной памяти на предмет поиска запросов на кэшированные слова. В случае обнаружения подобного рода запроса процессор предоставляет необходимые данные до того, как память передаст их другим потребителям. Технологию слежения мы рассмотрим в главе 8. В системах с процессором Репйцш П используются две внешние шины, обе они синхронные.

Шина памяти служит для доступа к главному динамическому ОЗУ; шина РС1 — для взаимодействия с устройствами ввода-вывода. Иногда к шине РС1 подсоединяется унаследованная (то есть прежняя) шина, чтобы можно было подключать устаревшие периферийные устройства. Репг1цш 4 существенно отличается от своих предшественников компоновкой. Основная проблема всех современных микросхем заключается в объемах потребляемой мощности и выделяемого тепла.

Процессоры Реп1шш 4, в зависимости от частоты, потребляют от 63 до 82 Вт. Поэтому 1пге1 пребывает в постоянном поиске новых решений, которые позволили бы урегулировать проблему тепловыделения. Микросхемы Репгшш 4 поставляются в квадратном корпусе с длиной стороны 35 мм. На нижней плоскости микросхемы находится 478 выводов, из которых 85 используются для подачи питания, а 180 заземляются в целях шумоподавления. Выводы размещены в виде матрицы 26 х 26, причем ее центральный сегмент 14 х 14 не заполнен. Кроме того, отсутствуют два вывода в одном из углов микросхемы, за счет чего исключается возможность ее неправильной установки в гнезде.

Физическую компоновку Репгшш 4 иллюстрирует рис. 3.41. ° еееееееееееееееееееееееее ° 11$$$ $$1$$$ ° еееее ° ФФФФФ ° $$$$$ ° еееее $1$$$$ ° ФФФФФ ° Ф $$ ° $$$$$ ° $$$$$ ° $$$$$ ° $$1$$ ° $$$$$ ° еееее ° Фее ° еееееееееееееееееееееееее угад-а агаЬг ° еееееееееееееееееееееееееееееее Рис. 3.41. Компоновка Реппое 4 Микросхема снабжена креплением для радиатора, который рассеивает тепло, и вентилятора, который охлаждает процессор. Чтобы получить некоторое представление о том, что собой представляет величина 60 Вт, поднесите руку к вклю- 220 Глава 3. Цифровой логический уровень ченной электрической лампочке мощностью 60 Вт (только не дотрагивайтесь до нее). Вот такое количество тепла нужно рассеивать постоянно.

У всей этой ситуации только один плюс: когда Реп1шш 4 потеряет свои рабочие характеристики как процессор, он вполне сгодится в качестве нагревателя. В соответствии с законами физики все, что выделяет большое количества тепла, должно потреблять большое количество энергии. В случае с портативным компьютером, который работает от батареи с ограниченным зарядом, потребление большого количества энергии нежелательно.

Чтобы решить эту проблему, компания 1пге1 нашла способ переводить центральный процессор в режим пониженного энергоснабжения (состояние «сна»), если он не выполняет никаких действий, и вообще отключать его (вводить в состояние «глубокого сна»), если есть вероятность, что он не будет выполнять никаких действий некоторое время. Всего предусмотрено пять различных состояний — от полной активности до глубокого сна. В промежуточных состояниях одни функции работают (например, функция слежения каша, обработка прерываний), другие — отключаются. В состоянии «глубокого сна» значения кэш-памяти и регистров сохраняются, а тактовый генератор и все внутренние блоки отключаются. Видит ли Репошп 4 сны во время «глубокого сна», науке пока не известно. 4околевка процессора Репбот 4 Из 478 контактов Репгшш 4 для сигналов используются 198, для питания (с различным напряжением) — 85, для «земли» вЂ” 180; еще 10 зарезервированы на перспективу.

Для некоторых логических сигналов требуется два и более вывода (например, для запроса адреса памяти), поэтому существует только 56 вариантов сигналов. Цоколевка Реванш 4 в несколько упрощенном виде представлена на рис. 3.42. С левой стороны рисунка показано 5 основных групп сигналов шины памяти; с правой стороны расположены прочие сигналы. Прописными буквами обозначены названия самих сигналов по версии 1пге1, строчными — общеупотребительные названия для групп связанных сигналов (в последнем случае только первая буква прописная). Компания 1пге! использует одно соглашение, о котором важно знать.

Поскольку в наши дни микросхемы разрабатываются с помощью компьютеров, нужно каким-то образом представлять названия сигналов в виде АЯСП-текста. Использовать черту над обозначениями сигналов, запускаемых низким напряжением, слишком сложно, поэтому вместо этого компания 1пге1 помещает после названия сигнала знак решетки (№).

Например, вместо обозначения ВРК1 используется ВРК1№. Как видно из рисунка, большинство сигналов Репгшш 4 устанавливаются низким напряжением. Давайте рассмотрим различные типы сигналов. Начнем с сигналов шины. Первая группа сигналов требуется для запроса шины (то есть для арбитража). Непосредственно запрос осуществляется сигналом ВКО. Сигнал ВРК1№ позволяет устройству с высоким приоритетом получить доступ к шине раньше других устройств. Сигнал 1.0СК№ позволяет центральному процессору не предоставлять остальным устройствам доступ к шине, пока работа не будет закончена. Примеры центральных процессоров 221 ( ВРЕМ Арбитраж ~ ЬОСК№ шины ВЙО№ ВЕЗЕТ№ Прерывания А№ АОЗ№ Запросы ЯЕО№ Расту№ Управление электропитанием Управление температурным режимом Ошибки ) Мыс№ Тактовая частота из№ ТПОУ№ Четность№ ВМП№ Ответы див~пестика Инициализация О№ СНОУ№ Данные ОВЗУ№ Ратху№ М~зс№ Слежение Прочие сигналы Источник энергии Рис.

3.42. Цоколевка процессора Репбшп 4. Официальные названия отдельных сигналов даны прописными буквами; общепринятые названия групп связанных сигналов и описания сигналов — строчными Центральный процессор или другое задающее устройство шины может производить запрос на доступ к шине, используя следующую группу сигналов. Адреса состоят из 36 бит, но три последних бита должны всегда быть равны О, и, следовательно, они не имеют собственных выводов, поэтому группа А№ содержит только 33 вывода.

Все передачи состоят из 8 байт. Поскольку адрес содержит 36 бит, максимальный объем памяти составляет 2зе, то есть 64 Гбайт. Когда адрес передается на шину, устанавливается сигнал Ат)3№. Этот сигнал сообщает целевому объекту (например, памяти) о действительности адресных линий. На линиях ткЕ(1№ запускается цикл шины определенного типа (например, считывание слова или запись блока).

Два сигнала четности нужны для проверки А№ и КЕЯ№. По пяти специальным линиям передаются сообщения об ошибках в операциях с плавающей точкой, внутренних, машинных (аппаратных) и некоторых других ошибках. 222 Глава Э. Цифровой логический уровень Ответные сигналы передаются от подчиненного задающему устройству.

Сигнал КЗ№ содержит код состояния. Сигнал ТКГ)У№ показывает, что подчиненное устройство (целевой объект) готово принять данные от задающего устройства. Эти сигналы проверяются на четность. В случае, если целевой объект оказывается не в состоянии ответить вовремя, при помощи сигнала ВХВ№ устанавливается ожидание.

Последняя группа сигналов нужна для передачи данных. Сигнал О№ позволяет передать в шину 8 байт данных. Когда данные попадают в шину, выдается сигнал 1Ж1)У№ (сигнал наличия данных в шине). Он сообщает устройствам, что шина в данный момент занята. Здесь также применяется проверка данных по четности. Некоторые сигналы отвечают за фиксацию и другие операции с данными.

Сигнал ВЕЗЕТ№ нужен для перезагрузки процессора в случае сбоя или нажатия пользователем кнопки сброса на передней панели системного блока. Реп11пш 4 может осуществлять прерывания тем же способом, что и 8088 (это требуется в целях совместимости), или использовать новую систему прерывания с устройством АР1С (Адуапсес1 РгойгапипаЫе 1псеггпрг Сопсго11ег — усовершенствованный программируемый контроллер прерываний). Репйшп 4 может действовать на любом из нескольких предустановленных напряжений, но процессор должен знать, на каком именно напряжении ему предстоит работать.

Сигналы управления питанием используются для автоматического выбора напряжения источника питания, оповещения процессора о стабильности питания и ряда других родственных операций. С их же помощью осуществляется переход в различные состояния сна, которые, естественно, являются одними из инструментов управления питанием. Несмотря на сложный механизм управления питанием, температура Реп11пш 4 может достигать очень высоких значений.

Характеристики

Список файлов книги