Agrave;ðõèòåêòóðà North/South Bridge

Áîëüøèíñòâî ðàííèõ âåðñèé íàáîðîâ ìèêðîñõåì Intel (è ïðàêòè÷åñêè âñå íàáîðû ìèêðîñõåì äðóãèõ ïðîèçâîäèòåëåé) ñîçäàíû íà îñíîâå ìíîãîóðîâíåâîé àðõèòåêòóðû è ñîäåðæàò êîìïîíåíòû North Bridge è South Bridge, à òàêæå ìèêðîñõåìó Super I/O.

· North Bridge. Ýòîò êîìïîíåíò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîåäèíåíèå áûñòðîäåéñòâóþùåé øèíû ïðîöåññîðà (400/266/200/133/100/66 ÌÃö) ñ áîëåå ìåäëåííûìè øèíàìè AGP (533/266/133/66 ÌÃö) è PCI (33 ÌÃö).

· South Bridge. Ýòîò êîìïîíåíò ÿâëÿåòñÿ ìîñòîì ìåæäó øèíîé PCI (66/33 ÌÃö) è áîëåå ìåäëåííîé øèíîé ISA (8 ÌÃö).

· Super I/O. Ýòî îòäåëüíàÿ ìèêðîñõåìà, ïîäñîåäèíåííàÿ ê øèíå ISA, êîòîðàÿ ôàêòè÷åñêè íå ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ íàáîðà ìèêðîñõåì è çà÷àñòóþ ïîñòàâëÿåòñÿ ñòîðîííèì ïðîèçâîäèòåëåì, íàïðèìåð National Semiconductor èëè Standard Microsystems Corp. (SMSC). Ìèêðîñõåìà Super I/O ñîäåðæèò îáû÷íî èñïîëüçóåìûå ïåðèôåðèéíûå ýëåìåíòû, îáúåäèíåííûå â îäíó ìèêðîñõåìó.

Ðàñïîëîæåíèå âñåõ ìèêðîñõåì è êîìïîíåíòîâ òèïè÷íîé ñèñòåìíîé ïëàòû AMD Socket A, èñïîëüçóþùåé àðõèòåêòóðó North/South Bridge, ïîêàçàíû íà ðèñ. 11.

North Bridge èíîãäà íàçûâàþò êîíòðîëëåðîì PAC (PCI/AGP Controller).  ñóùíîñòè, îí ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì êîìïîíåíòîì ñèñòåìíîé ïëàòû è åäèíñòâåííîé, çà èñêëþ÷åíèåì ïðîöåññîðà, ñõåìîé, ðàáîòàþùåé íà ïîëíîé ÷àñòîòå ñèñòåìíîé ïëàòû (øèíû ïðîöåññîðà).  ñîâðåìåííûõ íàáîðàõ ìèêðîñõåì èñïîëüçóåòñÿ îäíîêðèñòàëüíàÿ ìèêðîñõåìà North Bridge; â áîëåå ðàííèõ âåðñèÿõ íàõîäèëîñü äî òðåõ îòäåëüíûõ ìèêðîñõåì, ñîñòàâëÿþùèõ ïîëíóþ ñõåìó North Bridge.

South Bridge - êîìïîíåíò â íàáîðå ìèêðîñõåì ñèñòåìíîé ëîãèêè ñ áîëåå íèçêèì áûñòðîäåéñòâèåì; îí âñåãäà íàõîäèëñÿ íà îòäåëüíîé ìèêðîñõåìå. Îäíà è òà æå ìèêðîñõåìà South Bridge ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â ðàçëè÷íûõ íàáîðàõ ìèêðîñõåì ñèñòåìíîé ëîãèêè. South Bridge ïîäêëþ÷àåòñÿ ê øèíå PCI (33 ÌÃö) è ñîäåðæèò èíòåðôåéñ øèíû ISA (8 ÌÃö). Êðîìå òîãî, îáû÷íî îíà ñîäåðæèò äâå ñõåìû, ðåàëèçóþùèå èíòåðôåéñ êîíòðîëëåðà æåñòêîãî äèñêà IDE è èíòåðôåéñ USB (Universal Serial Bus - óíèâåðñàëüíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíàÿ øèíà), à òàêæå ñõåìû, ðåàëèçóþùèå ôóíêöèè ïàìÿòè CMOS è ÷àñîâ. South Bridge ñîäåðæèò òàêæå âñå êîìïîíåíòû, íåîáõîäèìûå äëÿ øèíû ISA, âêëþ÷àÿ êîíòðîëëåð ïðÿìîãî äîñòóïà ê ïàìÿòè è êîíòðîëëåð ïðåðûâàíèé.

Ìèêðîñõåìà Super I/O, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ òðåòüèì êîìïîíåíòîì ñèñòåìíîé ïëàòû, ñîåäèíåíà ñ øèíîé ISA (8 ÌÃö) è ñîäåðæèò âñå ñòàíäàðòíûå ïåðèôåðèéíûå óñòðîéñòâà, âñòðîåííûå â ñèñòåìíóþ ïëàòó. Íàïðèìåð, áîëüøèíñòâî ìèêðîñõåì Super I/O ïîääåðæèâàþò ïàðàëëåëüíûé ïîðò, äâà ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïîðòà, êîíòðîëëåð ãèáêèõ äèñêîâ, èíòåðôåéñ êëàâèàòóðà/ìûøü. Ê ÷èñëó äîïîëíèòåëüíûõ êîìïîíåíòîâ ìîãóò áûòü îòíåñåíû CMOS RAM/Clock, êîíòðîëëåðû IDE, à òàêæå èíòåðôåéñ èãðîâîãî ïîðòà. Ñèñòåìû, ñîäåðæàùèå ïîðòû IEEE-1394 è SCSI, èñïîëüçóþò äëÿ ïîðòîâ ýòîãî òèïà îòäåëüíûå ìèêðîñõåìû.

В новых системных платах с микросхемами North Bridge и South Bridge представлена микросхема Super-South Bridge, которая включает в себя функциональные возможности сразу двух микросхем – собственно South Bridge и Super I/O.

Ðèñ. 11.Ðàñïîëîæåíèå êîìïîíåíòîâ òèïè÷íîé ñèñòåìíîé ïëàòû Socket A (AMD Athlon/Duron)

Hub-àðõèòåêòóðà

 íîâîé ñåðèè 800 íàáîðà ìèêðîñõåì èñïîëüçóåòñÿ hub-àðõèòåêòóðà, â êîòîðîé êîìïîíåíò North Bridge ïîëó÷èë íàçâàíèå Memory Controller Hub (MCH), à êîìïîíåíò South Bridge - I/O Controller Hub (ICH).  ðåçóëüòàòå ñîåäèíåíèÿ êîìïîíåíòîâ ïîñðåäñòâîì øèíû PCI îáðàçóåòñÿ ñòàíäàðòíàÿ êîíñòðóêöèÿ North/South Bridge.  hub-àðõèòåêòóðå ñîåäèíåíèå êîìïîíåíòîâ âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ âûäåëåííîãî hub-èíòåðôåéñà, ñêîðîñòü êîòîðîãî âäâîå âûøå ñêîðîñòè øèíû PCI. Hub-àðõèòåêòóðà îáëàäàåò íåêîòîðûìè îïðåäåëåííûìè ïðåèìóùåñòâàìè ïî îòíîøåíèþ ê òðàäèöèîííîé êîíñòðóêöèè North/South Bridge.

· Óâåëè÷åííàÿ ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü. Hub-èíòåðôåéñ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé 8-ðàçðÿäíûé èíòåðôåéñ 4X (÷åòûðåõòàêòíûé) ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé 66 ÌÃö (4´66 ÌÃö´1 áàéò = 266 Ìáàéò/ñ), èìåþùèé óäâîåííóþ ïî îòíîøåíèþ ê PCI ïðîïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü (33 ÌÃö´32 áàéò = 133 Ìáàéò/ñ).

· Óìåíüøåííàÿ çàãðóçêà PCI. Hub-èíòåðôåéñ íå çàâèñèò îò PCI è íå ó÷àñòâóåò â ïåðåðàñïðåäåëåíèè èëè çàõâàòå ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ øèíû PCI ïðè âûïîëíåíèè òðàôèêà íàáîðà ìèêðîñõåì èëè Super I/O. Ýòî óëó÷øàåò ýôôåêòèâíîñòü îñòàëüíûõ óñòðîéñòâ, ïîäñîåäèíåííûõ ê øèíå PCI, ïðè âûïîëíåíèè ãðóïïîâûõ îïåðàöèé.

· Óìåíüøåíèå ìîíòàæíîé ñõåìû. Íåñìîòðÿ íà óäâîåííóþ ïî ñðàâíåíèþ ñ PCI ïðîïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü, hub-èíòåðôåéñ èìååò øèðèíó, ðàâíóþ 8 ðàçðÿäàì, è òðåáóåò äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñ ñèñòåìíîé ïëàòîé âñåãî ëèøü 15 ñèãíàëîâ. Øèíå PCI, íàïðèìåð, äëÿ âûïîëíåíèÿ ïîäîáíîé îïåðàöèè òðåáóåòñÿ íå ìåíåå 64 ñèãíàëîâ, ÷òî ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ãåíåðàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîìåõ, óõóäøåíèþ ñèãíàëà, ïîÿâëåíèþ "øóìà" è â êîíå÷íîì èòîãå ê óâåëè÷åíèþ ñåáåñòîèìîñòè ïëàò.

Êîíñòðóêöèÿ hub-èíòåðôåéñà ïðåäóñìàòðèâàåò óâåëè÷åíèå ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè óñòðîéñòâ PCI, ÷òî ñâÿçàíî ñ îòñóòñòâèåì êîìïîíåíòà South Bridge, ïåðåäàþùåãî ïîòîê äàííûõ îò ìèêðîñõåìû Super I/O è çàãðóæàþùåãî òåì ñàìûì øèíó PCI. Òàêèì îáðàçîì, hub-àðõèòåêòóðà ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ïðîïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü óñòðîéñòâ, íåïîñðåäñòâåííî ñîåäèíåííûõ ñ I/O Controller Hub (ðàíåå South Bridge), ê êîòîðûì îòíîñÿòñÿ áûñòðîäåéñòâóþùèå èíòåðôåéñû ATA-100 è USB 2.0.

Íàçíà÷åíèå øèí

Îñíîâîé ñèñòåìíîé ïëàòû ÿâëÿþòñÿ ðàçëè÷íûå øèíû, ñëóæàùèå äëÿ ïåðåäà÷è ñèãíàëîâ êîìïîíåíòàì ñèñòåìû. Øèíà (bus) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îáùèé êàíàë ñâÿçè, èñïîëüçóåìûé â êîìïüþòåðå è ïîçâîëÿþùèé ñîåäèíèòü äâà èëè áîëåå ñèñòåìíûõ êîìïîíåíòà.

Ñóùåñòâóåò îïðåäåëåííàÿ èåðàðõèÿ øèí PC, êîòîðàÿ âûðàæàåòñÿ â òîì, ÷òî êàæäàÿ áîëåå ìåäëåííàÿ øèíà ñîåäèíåíà ñ áîëåå áûñòðîé øèíîé. Ñîâðåìåííûå êîìïüþòåðíûå ñèñòåìû âêëþ÷àþò â ñåáÿ òðè, ÷åòûðå èëè áîëåå øèí. Êàæäîå ñèñòåìíîå óñòðîéñòâî ñîåäèíåíî ñ êàêîé-ëèáî øèíîé, ïðè÷åì îïðåäåëåííûå óñòðîéñòâà (÷àùå âñåãî ýòî íàáîðû ìèêðîñõåì) âûïîëíÿþò ðîëü ìîñòà ìåæäó øèíàìè.

· Øèíà ïðîöåññîðà. Ýòà âûñîêîñêîðîñòíàÿ øèíà ÿâëÿåòñÿ ÿäðîì íàáîðà ìèêðîñõåì è ñèñòåìíîé ïëàòû. Èñïîëüçóåòñÿ â îñíîâíîì ïðîöåññîðîì äëÿ ïåðåäà÷è äàííûõ ìåæäó êýø-ïàìÿòüþ èëè îñíîâíîé ïàìÿòüþ è êîìïîíåíòîì North Bridge íàáîðà ìèêðîñõåì.  ñèñòåìàõ íà áàçå ïðîöåññîðîâ Pentium ýòà øèíà ðàáîòàåò íà ÷àñòîòå 66, 100, 133, 200, 266, 400, 533, 800 ÌÃö è èìååò øèðèíó 64 ðàçðÿäà (8 áàéò).

· Øèíà AGP. Ýòà 32-ðàçðÿäíàÿ øèíà ðàáîòàåò íà ÷àñòîòå 66 (AGP 1õ), 133 (AGP 2õ), 266 (AGP 4õ) èëè 533 ÌÃö (AGP 8x) è ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ âèäåîàäàïòåðà. Îíà ïîäêëþ÷àåòñÿ ê êîìïîíåíòó North Bridge èëè Memory Controller Hub (MCH) íàáîðà ìèêðîñõåì ñèñòåìíîé ëîãèêè.

· Øèíà PCI. Ýòà 32-ðàçðÿäíàÿ øèíà ðàáîòàåò íà ÷àñòîòå 33 ÌÃö; èñïîëüçóåòñÿ íà÷èíàÿ ñ ñèñòåì íà áàçå ïðîöåññîðîâ 486.  íàñòîÿùåå âðåìÿ åñòü ðåàëèçàöèÿ ýòîé øèíû ñ ÷àñòîòîé 66 ÌÃö. Íàõîäèòñÿ ïîä óïðàâëåíèåì êîíòðîëëåðà PCI - ÷àñòè êîìïîíåíòà North Bridge èëè Memory Controller Hub (MCH) íàáîðà ìèêðîñõåì. Íà ñèñòåìíîé ïëàòå óñòàíàâëèâàþòñÿ ðàçúåìû, îáû÷íî ÷åòûðå èëè áîëåå, â êîòîðûå ìîæíî ïîäêëþ÷àòü ñåòåâûå, SCSI- è âèäåîàäàïòåðû, à òàêæå äðóãîå îáîðóäîâàíèå, ïîääåðæèâàþùåå ýòîò èíòåðôåéñ. Ê øèíå PCI ïîäêëþ÷àåòñÿ êîìïîíåíò South Bridge íàáîðà ìèêðîñõåì, êîòîðûé ñîäåðæèò ðåàëèçàöèè èíòåðôåéñà IDE è USB.

· Øèíà ISA. Ýòî 16-ðàçðÿäíàÿ øèíà, ðàáîòàþùàÿ íà ÷àñòîòå 8 ÌÃö; âïåðâûå ñòàëà èñïîëüçîâàòüñÿ â ñèñòåìàõ AT â 1984 ãîäó (áûëà 8-ðàçðÿäíîé è ðàáîòàëà íà ÷àñòîòå 5 ÌÃö). Èìåëà øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå, íî èç ñïåöèôèêàöèè PC99 èñêëþ÷åíà. Ðåàëèçóåòñÿ ñ ïîìîùüþ êîìïîíåíòà South Bridge. ×àùå âñåãî ê ýòîé øèíå ïîäêëþ÷àåòñÿ ìèêðîñõåìà Super I/O.