Подробно о Северном и Южном мостах

Версия для печати
Комментарии: (0)   Рейтинг:
Средняя оценка участников (от 1 до 10): Пока не оценено   
Проголосовавших: 0
Северный мост

Существует небольшое функциональное различие между Северными мостами шин EV6 и P6 (о которых мы говорили в первой части этого материала), заключающее в различной реализации работы с памятью, но основной принцип действия и назначение - одинаковы. Функция чипсета Северного моста - контролировать и направлять поток данных из 4-х шин (память, AGP, системная шина процессора и шина связи с Южным мостом). Причем он должен быть настолько сбалансирован, чтобы как можно больше сократить простои при попытке доступа к памяти, ведь каждому устройству необходим быстрый и простой путь к ней. Именно в этом и заключается основная задача разработчика чипсета - он должен грамотно и быстро распределять все запросы к памяти, расставлять приоритеты и создавать, если это необходимо, очередность.
В ранних исполнениях чипсетов контроллеры памяти в них были очень сильно подчинены процессору, а ему из-за этого приходилось обрабатывать большое количество данных и запросов на запись в память. К современным же компьютерам такой подход просто неприменим: многим задачам требуется огромная вычислительная мощь, которая будет недоступна по причине обработки запросов на доступ к памяти. Поэтому в современных чипсетах контроллеры памяти - вполне самостоятельные устройства, обеспечивающие прямой доступ к памяти почти всех устройств компьютера.

Использование буферов для обеспечения одновременного доступа к памяти

Так как для связи между чипсетами все еще используются довольно устаревшие и медленные технологии передачи данных, может возникнуть проблема при передачи данных по прямому каналу к памяти. К примеру, прямой доступ к памяти (ПДП, или DMA-Direct Memory Access) стараются получить одновременно жесткий диск и, скажем, шину AGP. В таких случаях естественно задержки - недопустимы, а память физически не может принять данные одновременно с нескольких устройств. В таком случае канал передачи данных работает в режиме разделения времени, а данные, ожидающие освобождения канала, хранятся в специальных буферах Северного Моста.

Итак, хороший чипсет должен обеспечивать нормальную буферизацию, а также комплекс обеспечивающих общий доступ к шине процедур для того, чтобы память и сам канал передачи использовались эффективно. Для примера, можно назвать один из лучших чипсетов - это Северный мост VIA KT133A, обеспечивающий 16 уровней (по 64 бита каждый) буферизации данных для передачи данных от шины PCI (которая пока как уже говорилось, является шиной для всех устройств, управляемых Южным мостом) к памяти. Такой параллельный буфер очень важен для передачи данных с высокой скоростью к таким устройствам, как жесткий диск.

К сожалению, очень сложно подобрать идеальный размер буфера, ведь его эффективность зачастую зависит от того программного обеспечения, которое установлено на компьютере. К примеру, эффективность буферов различных производителей может быть различной.

Интерфейс Южного моста: от PCI к соединению "один-к-одному"

Использование шины PCI для связи Северного и Южного мостов довольно часто провоцирует простои, т.к. шина PCI - все еще 32-битная шина, работающая на 33 МГц. Теоретически, шина PCI способна передавать данные с пропускной способностью 133 Мб/сек. Но это пиковая пропускная способность, реальное же ее значение - около 40 Мб/сек. В последнее время периферийные устройства значительно ускорили свою работу. К примеру, стандартный жесткий диск теоретически способен передавать данные со скоростью 100 Мб/сек. Но кроме жестких дисков существуют и другие достаточно быстрые устройства: это и различные SCSI-устройства (которые, как правило, работают даже быстрее жестких дисков), и устройства USB (USB 1.1 способна обеспечивать пропускную способность в 12 Мб/сек, а USB 2.0 - 480 Мб/сек) и т.п. Рост количества таких устройств и возрастающая их популярность, а также недостаточная в связи с этим пропускная способность шины PCI, которая используется для связи Южного и Северного мостов - вот те причины, из-за которых необходимо менять интерфейс связи между мостами.

Все это заставляет производителей чипсетов изобретать свой собственный интерфейс связи между мостами, ведь для чего нужны быстрые чипсеты, если связь между ними медленная? К сожалению, различные производители чипсетов зачастую используют свои собственные разработки, которые абсолютно несовместимы с разработками других производителей. Это вносит некоторые сложности для производителей материнских плат, у которых пропадает возможность комплектовать плату мостами от разных производителей.

Корпорация Intel не стала изобретать велосипед, и применила уже спроектированную шину (которую она назвала "hub link") для связи между хабами. Это 8-битный порт, работающий на частоте 66 МГц и передающий 4 байта за такт. Это дает теоретическую пиковую пропускную способность 266 Мб/сек. Кроме того, использование такого интерфейса связи лучше использует такую пропускную способность, т.к. технология Intel объединяет все различные периферийные запросы в взаимосвязанный список запросов на ПДП. Движок ПДП Южного моста в это время оставляет соединение с Северным мостом и памятью открытым для прямого доступа к памяти.