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Arquitetura de Chipset

Arquitetura de Chipset

Evolução das Tecnologias de Chipset (FSB e Intel* Quickpath interconnect)

Moises lopes ferreira

October 06, 2014
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Transcript

  1. Arquitetura de Chipset EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE CHIPSET (FSB E

    INTEL QUICKPATH INTERCONNECT) Moisés l. Ferreira TºB Jogos digitais
  2. Arquitetura "FSB" BARRAMENTO FRONTAL ("FRONT SIDE BUS" OU FSB EM

    INGLÊS) É A ATUAL TECNOLOGIA EMPREGADA NOS CHIPSETS. O FSB É O BARRAMENTO RESPONSÁVEL PELA TRANSFERÊNCIA DE DADOS QUE TRANSPORTA INFORMAÇÃO ENTRE A "UCP"(CPU) E O NORTHBRIDGE DA PLACA-MÃE.
  3. Arquitetura "FSB" O BARRAMENTO FRONTAL FUNCIONA COMO UMA CONEXÃO ENTRE

    A CPU E O RESTANTE DO HARDWARE ATRAVÉS DO CHIPSET. ESTE CHIPSET É GERALMENTE DIVIDIDO EM NORTHBRIDGE E SOUTHBRIDGE, E SERVE DE PONTO DE CONEXÃO PARA TODOS OS OUTROS BARRAMENTOS DO SISTEMA. BARRAMENTOS TAIS COMO O PCI, AGP E DE MEMÓRIA CONECTAM-SE AO CHIPSET PARA QUE OS DADOS FLUAM ENTRE OS DISPOSITIVOS CONECTADOS. ESTES BARRAMENTOS SECUNDÁRIOS GERALMENTE OPERAM EM FREQUÊNCIAS DERIVADAS DO CLOCK DO BARRAMENTO FRONTAL, MAS NÃO SÃO NECESSARIAMENTE SINCRONIZADOS COM ELE.
  4. "Barramento frontal (Front Side Bus ou FSB)" É O BARRAMENTO

    DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS QUE TRANSPORTA INFORMAÇÃO ENTRE A CPU E O CHIPSET DA PLACA-MÃE. DETERMINA A FREQUÊNCIA NA QUAL UM PROCESSADOR (UCP) OPERA (MULTIPLICADOR DE CLOCK). LARGURA DE BANDA OU THROUGHPUT TEÓRICO MÁXIMO DO BARRAMENTO FRONTAL: LARGURA DA VIA DE DADOS X FREQUÊNCIA DE CLOCK (CICLOS POR SEGUNDO) EXEMPLO: FSB COM LARGURA DE 32 BITS (4 BYTES) OPERANDO A UMA FREQUÊNCIA DE 100 MHZ = 400 MB/S
  5. Arquitetura "FSB" • PRÓS EMBORA O BARRAMENTO FRONTAL SEJA UMA

    TECNOLOGIA ENVELHECIDA, POSSUI A VANTAGEM DE GRANDE FLEXIBILIDADE E BAIXO CUSTO. NÃO HÁ LIMITE TEÓRICO AO NÚMERO DE UCPS QUE PODEM SER COLOCADAS NUM FSB, EMBORA A PERFORMANCE CERTAMENTE NÃO VÁ AUMENTAR LINEARMENTE DEVIDO A ESSAS UCPS ADICIONAIS (DEVIDO AO GARGALO DA LARGURA DE BANDA DA ARQUITETURA EMPREGADA). • CONTRAS O BARRAMENTO FRONTAL, TAL COMO O CONHECEMOS HOJE, PODE ESTAR COM OS DIAS CONTADOS. ORIGINALMENTE, ESTE BARRAMENTO ERA UM PONTO DE CONEXÃO CENTRAL ENTRE TODOS OS DISPOSITIVOS DO SISTEMA E CPU. TODAVIA, EM ANOS RECENTES, ISTO TEM SIDO DERRUBADO PELO USO CRESCENTE DE BARRAMENTOS PONTO-A-PONTO INDIVIDUAIS. ENQUANTO UMA CPU RÁPIDA PODE EXECUTAR INSTRUÇÕES INDIVIDUAIS MAIS RAPIDAMENTE, ISTO É DESPERDIÇADO SE NÃO PUDER BUSCAR INSTRUÇÕES E DADOS TÃO RAPIDAMENTE QUANTO SUA CAPACIDADE DE PROCESSÁ-LAS; QUANDO ISTO ACONTECE, A CPU DEVE AGUARDAR POR UM OU MAIS CICLOS DE CLOCK ATÉ QUE A MEMÓRIA INFORME O VALOR. ADEMAIS, UMA CPU RÁPIDA PODE SER ATRASADA QUANDO TEM DE ACESSAR OUTROS DISPOSITIVOS CONECTADOS AO FSB. ASSIM, UM FSB LENTO PODE TORNAR-SE UM GARGALO QUE DESACELERA UMA CPU RÁPIDA.
  6. Arquitetura "Intel* Quickpath Interconnect" QUICKPATH INTERCONNECT É UMA CONEXÃO PONTO-A-PONTO

    UNIDIRECIONAL DE ALTA VELOCIDADE, DISPONIBILIZADA E DESENVOLVIDA NA SEGUNDA METADE DE 2008 PELO INTEL MMDC (MASSACHUSETTS MICROPROCESSOR DESIGN CENTER) E MEMBROS DA DEC ALPHA'S DEVELOPMENT GROUP (ADQUIRIDA PELA INTEL). É USADO EM PROCESSADORES PARA COMUNICAÇÃO COM DISPOSITIVOS DE I/O, TAIS COMO PLACAS DE VÍDEO E CONTROLADORAS. COM A IMPLEMENTAÇÃO DO QUICKPATH EM SEUS PROCESSADORES, OS MESMOS PASSAM A UTILIZAR UMA ARQUITETURA DE CONEXÃO DIRETA PARA COMUNICAÇÃO EXTERNA. OS PROCESSADORES QUE IMPLEMENTAM O QUICKPATH COMO O CORE I7 CONTAM AINDA COM UM CONTROLADOR DE MEMÓRIA DDR3 INTEGRADO DE 3 CANAIS, O QUE AUMENTA A LARGURA DE BANDA TOTAL DO PROCESSADOR E PARTICULARMENTE DIMINUI A LATÊNCIA DE ACESSO A MEMÓRIA, JÁ QUE COM O CONTROLADOR IMPLEMENTADO DIRETAMENTE NO DIE DO PROCESSADOR, A MEMÓRIA É ACESSADA DIRETAMENTE, O QUE NÃO ACONTECIA COM O LEGADO FRONT SIDE BUS, ONDE OS DADOS QUE TRAFEGAVAM ENTRE A MEMÓRIA E O PROCESSADOR PASSAVAM POR ESSE BARRAMENTO, CRIANDO ASSIM UM GARGALO.
  7. Arquitetura "Intel* Quickpath Interconnect" O LINK QUICKPATH É FORMADO POR

    VINTE PARES DIFERENCIAIS MAIS UM PAR DIFERENCIAL PARA ENCAMINHAMENTO DE CLOCK. PARA INTERCONECTAR DOIS DISPOSITIVOS É NECESSÁRIO USAR UM PAR DE LINKS QUICKPATH, PERMITINDO ASSIM QUE OS DISPOSITIVOS INTERCONECTADOS TRANSMITAM E RECEBAM DADOS SIMULTANEAMENTE.
  8. #Quickpath VS #FSB ALGUNS COMPUTADORES TAMBÉM POSSUEM UM BARRAMENTO TRASEIRO

    (OU BACKSIDE BUS) O QUAL CONECTA A UCP À MEMÓRIA CACHE INTERNA. ESTE BARRAMENTO E A MEMÓRIA CACHE ASSOCIADA A ELA PODEM SER ACESSADOS MUITO MAIS RAPIDAMENTE DO QUE A RAM DO SISTEMA ATRAVÉS DO BARRAMENTO FRONTAL. A LARGURA DE BANDA OU THROUGHPUT TEÓRICO MÁXIMO DO BARRAMENTO FRONTAL É DETERMINADO PELO PRODUTO DA LARGURA DA VIA DE DADOS, FREQUÊNCIA DE CLOCK (CICLOS POR SEGUNDO) E A QUANTIDADE DE TRANSFERÊNCIAS DE DADOS REALIZADAS POR CICLO DO CLOCK. POR EXEMPLO, UM FSB COM LARGURA DE 32 BITS (4 BYTES) OPERANDO A UMA FREQUÊNCIA DE 100 MHZ E QUE REALIZE 4 TRANSFERÊNCIAS POR CICLO, POSSUI UMA LARGURA DE BANDA DE 1600 MEGABYTES POR SEGUNDO (MB/S). A QUANTIDADE DE TRANSFERÊNCIAS POR CICLO DE CLOCK É DEPENDENTE DA TECNOLOGIA USADA. POR EXEMPLO, A GTL+ REALIZA UMA TRANSFERÊNCIA/CICLO, A EV6 2 TRANSFERÊNCIAS/CICLO E A AGTL+ 4 TRANSFERÊNCIAS/CICLO. A INTEL DENOMINA A TÉCNICA DE 4 TRANSFERÊNCIAS POR CICLO DE QUAD PUMPING . DEVE SER OBSERVADO QUE MUITOS FABRICANTES HOJE EM DIA ANUNCIAM A CAPACIDADE DO FSB EM MEGATRANSFERS POR SEGUNDO (MT/S), NÃO NA FREQUÊNCIA DO CLOCK DO FSB EM MEGAHERTZ (MHZ). ISTO SE DEVE AO FATO DE QUE A FREQUÊNCIA REAL É DETERMINADA PELA QUANTIDADE DE TRANSFERÊNCIAS QUE PODEM SER REALIZADAS A CADA CICLO DE CLOCK, BEM COMO PELA FREQUÊNCIA DO CLOCK. POR EXEMPLO, SE UMA PLACA-MÃE (OU PROCESSADOR) POSSUI UM FSB DE 200 MHZ E REALIZA 4 TRANSFERÊNCIAS POR CICLO DE CLOCK, O FSB É DITO COMO DE 800 MT/S. #FSB
  9. #Quickpath VS #FSB CONEXÃO UM LINK QUICKPATH É FORMADO POR

    VINTE PARES DIFERENCIAIS MAIS UM PAR DIFERENCIAL PARA ENCAMINHAMENTO DE CLOCK. PARA INTERCONECTAR DOIS DISPOSITIVOS É NECESSÁRIO USAR UM PAR DE LINKS QUICKPATH, PERMITINDO ASSIM QUE OS DISPOSITIVOS INTERCONECTADOS TRANSMITAM E RECEBAM DADOS SIMULTANEAMENTE. PARA FACILITAR A DISTÂNCIA MÁXIMA ENTRE OS DOIS DISPOSITIVOS E A FLEXIBILIDADE, A CONEXÃO É DEFINIDA EM 5 CAMADAS: FÍSICA, LINK, ROTEAMENTO, TRANSPORTE E PROTOCOLO. CAMADA FÍSICA A CAMADA FÍSICA CONSISTE NAS TRILHAS QUE TRANSPORTAM O SINAL, BEM COMO OS CIRCUITOS NECESSÁRIOS PARA FORNECER TODAS AS FUNCIONALIDADES RELACIONADAS COM A TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO DAS INFORMAÇÕES TRANSFERIDOS ATRAVÉS DO LINK. UM LINK BIDIRECIONAL CONSISTE DE DOIS LINKS UNIDIRECIONAIS FUNCIONANDO EM CUNJUNTO, COM CADA LINK TRANSMITINDO DADOS EM UMA DIREÇÃO. CAMADA LINK A CAMADA LINK TEM TRÊS PRINCIPAIS FUNÇÕES: • GARANTIR A TRANSFERÊNCIA DE DADOS ENTRE OS LINKS; • É RESPONSÁVEL PELO CONTROLE DE FLUXO ENTRE DOIS DISPOSITIVOS; • TEM COMO FUNÇÃO ABSTRAIS A CAMADA FÍSICA PARA AS CAMADAS MAIS ELEVADAS. CAMADA DE ROTEAMENTO A CAMADA DE ROTEAMENTO É USADO PARA DETERMINAR O CURSO QUE UM PACOTE PERCORRERÁ ATÉ CHEGAR A SEU DESTINO CAMADA DE TRANSPORTE A CAMADA DE TRANSPORTE FORNECE CONFIABILIDADE DE TRANSMISSÃO ENTRE DOIS DISPOSITIVOS. CAMADA DE PROTOCOLO NESSA CAMADA, O PACOTE É DEFINIDO COMO A UNIDADE DE TRANSFERÊNCIA. #Quickpath
  10. Abrindo portas para novas Tecnologias Com a conexão direta Quickpath

    *Intel podemos: • Aumentar performance dos Processadores (CPUs) • Multi-Processadores (mais de uma CPU ligado ao mesmo Chipset ou placa mãe) • Melhor controle de desempenho de memórias RAM maiores e mais potentes • Utilização de memórias de vídeo *GDDR (Double Data Rate Graphics) • Economia de energia e melhor desempenho sustentavel.
  11. QUAD DATA RATE (QDR, TAXA DE DADOS QUADRUPLICADA) É UMA

    TÉCNICA INFORMÁTICA NA QUAL O DISPOSITIVO TRANSMITE QUATRO DADOS POR PULSO DE CLOCK, FAZENDO O BARRAMENTO LOCAL TER UM DESEMPENHO QUATRO VEZES MAIOR QUE SEU CLOCK ATUAL. ASSIM COMO NA TECNOLOGIA DOUBLE DATA RATE, OS SINAIS DE LEITURA E ESCRITA SÃO TRANSFERIDOS NAS BORDAS DE SUBIDA E DESCIDA DO CLOCK, AUMENTANDO A FREQUÊNCIA COM A QUAL O DISPOSITIVO PODE SER USADO. MAS, DIFERENTEMENTE DA DDR, ONDE HÁ APENAS UM BARRAMENTO PARA TRANSFERIR OS DADOS DE LEITURA E ESCRITA (I/O COMUM), NA TECNOLOGIA QDR HÁ DOIS BARRAMENTOS I/O SEPARADOS PARA TRANSFERÊNCIAS DE DADOS. DEVIDO A ISTO, NA TECNOLOGIA QDR É POSSÍVEL TRANSFERIR QUATRO DADOS EM UM CICLO DE CLOCK, E NÃO DOIS COMO NO DOUBLE DATA RATE. #Quad Pumping Comparativo entre as tecnologias SDR, DDR e QDR.
  12. Blibliografia e Fonte  Wikipédia  http://pt.wikipedia.org/wiki/Chipset  http://pt.wikipedia.org/wiki/Barramento_frontal 

    http://pt.wikipedia.org/wiki/Intel_QuickPath_Interconnect  http://pt.wikipedia.org/wiki/Quad_data_rate