D nešní PC. PC architektura; PCI inovace. X36PZA Periferní zařízení M. Šnorek 1

Transkript

1 D nešnípc PCarchitektura; úvoddopci, PCIinovace X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek 1

2 Obsahpřednášky PCarchitektura. PCI základnícharakteristiky. PCIarchitektura, příkladysignálovýchsledů. ImplementacePCIrozhraní. BudoucnostPCI? X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

3 PCarchitekturaze začátkumilenia X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

4 Totéžgrafickypojednánotrochujinak X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

5 ArchitekturadnešníhoPC Utohotoobrázkuse podrobnějizastavímeještě jednoupozději X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

6 Propustnost příkladyi. Obvyklá použití Ustálenápřenos. rychlost,propustnost Dalšívýhled I SA zvukovékarty, modemy 2 8,33MB/s koncemroku1999 vymizela PCI grafickékarty, SCSI,nové zvukovky 133MB/s,nová verze266mb/s dnešnístandard,ještě... AGP grafickékarty 528MB/s speciál,koexistujes PCI X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

7 Propustnost příkladyii. Obvyklá použití Ustálenápřenos. rychlost, propustnost Dalšívýhled ATA/ I disky,cd,dvd DE 3,3 100MB/s standardprodnešeki zítřek SCSI podobně 5 640MB/s standardpro dnešekizítřek U SB Všechnomožné pomalejší 12Mb/s,var.2.0až Mb/s velmiperspektivní X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

8 SoučasnáPCarchitektura=PCI Dnes(ještě)nejpoužívanějšíV/Vsběrnice. Dostupnáodr.1991,nástup1995 Win95. Procesorověnezávislá.Poznáteproč? 33MHznebo66MHz, 32nebo64bitů, propustnost MB/s, MB/s. 1xPCI=3 4zařízení,celápřenosovášířkapásma. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

9 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

10 ZákladníPCIcharakteristiky Synchronnípřenosúdajů, možnýjesouvislý(burst)přenos, oddělenéhodinyprocesoruasběrnice, multiplexovanádatováaadresovásběrnice, data32nebo64bitů, adresy32nebo64bitů. Napětí5V/3,3Vnebomix,nesymetrickénapájení. Dnesužvýhradnějen3,3V. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

11 Připomenutí terminologieinterfejsingu Synchronizacepřenosuúdajů asynchronní, synchronní, pseudosynchronní, izochronní. Pozn.: následujícímčasovýmdiagramům,signálovýmsledům,se obvykleříkáprotokolsběrnice. Uvidítejedensběrnicovýcyklus. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

12 Příkladsynchronníhopřenosu X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

13 Příkladasynchronníhopřenosu X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

14 Jdetoijinak? Stavovésignály,kterými zařízení(iniciátornebo target)žádáovložení WAIT taktů Ano,pseudosynchronně! X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

15 Akdyjesynchroizochronní? Vizochronnímpřenosusepřenášíúdajeskonstantníprůměrnou rychlostí! Jinak:zaurčitýčasovýintervalsepřenesevždystejnýobjemdat,ale okamžitárychlostpřenosunemusíbýtstálestejná. Typicképromodernímultimediálnízařízení. Řešení:používáseněkoliksouběžnýchpřenosovýchkanálů,jedním kanálemseobsluhujeněkolikperiferií,atd. Připomenutí: synchronnípřenos přenoskonstantníokamžitourychlostí, asynchronnípřenos zařízeníjsouzhlediskačasovánínezávislá. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

16 Připomenutí terminologieinterfejsingu Multiplexovanásběrnice. Souvislý/jednorázovýpřenosúdajů. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

17 Souvislýrežim(burstmode) Mimochodem:ADčásttétosběrnicejemultiplexovaná. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

18 PCIterminologieI. Každésběrnicovétransakcesezúčastní2zařízení: Initiator(iniciátor)xTarget(cílnebopodřízený). Initiator=BusMaster, Target=Slave. Nesouvisítoalestím,kdobudedatavysílatakdojebudepřijímat! KdyjesběrnicetypuMultimaster? Existuje livícepotenciálníchbusmasterů! Kdopakalerozhodujeotom,kdosestaneaktuálnímMasterem? Arbitrsběrnice. Musítobýtjednonějakékonkrétnízařízení? Může(centralizovaný,alearbitrmůžebýtidecentralizovaný. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

19 PCIterminologieII. Pročasovánísběrnicovéhocyklujevztažnýmokamžikem náběžnáhranahodin, sběrnicovýcyklusmá(obvykle) adresovoua datovoufázi. Ukončenípřenosuúdajů(sběrnicovéhocyklu)jemožné. Synchronizacepřenosu pseudosynchronní. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

20 PCIsignály 32 bitováverze X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

21 PCI architektura Arbitračnípodsystém IDSEL REQ GNT PCIhost AD[0..31] Slot1 Slot2 Slot3 Slot4 4 4 C/BE[3..0] Řízení 4 IRQ 4 Přerušovacípodsystém X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

22 NapěťovéverzePCI X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

23 Signálovýsled Zápis X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

24 VýznambitůC/BE[3..0]# JaksezC/BEbitůvyrobísignály(např.)MEMR,MEMW,IOR, IOW,atd.? X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

25 Všimlijstesi? DélkupřenášenéhoblokuurčujesignálFrame. Jednorázovýisouvislý(Burst)přenosúdajůje možné přibrzdit vkládánímčekacíchtaktů (pseudosynchronní)! X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

26 Signálovýsled Čtení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

27 Arbitraceořadičsběrnice X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

28 Signálovýsled Potvrzenípřerušení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

29 Podrobnějšístudiepřerušovacího systému X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

30 Rekapitulacemetodiky Všimnětesi:sPCIjsmepostupněseznamovalitak,že jsmestudovalisignálovésledy jakpřenášíúdaje(zápis,čtení), jakseoníarbitruje, anakonecjakseřešížádostopřerušení. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

31 Ukončenítransakcemasterem X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

32 BlokovéschémaPCIkarty X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

33 Konfiguračníregistrovýprostormá standardnístrukturu: X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

34 Možnémodifikace X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

35 ImplementacePCIrozhraní Realizace nakoleně (jakotobylomožnéuisa)nepřichází (téměř)vúvahu,neboť jemnohemobvodověnáročnějšíassi/msiobvody nerealizovatelná, standardjesiceotevřený,ale podrobné,proimplementacidůležité,informace(např.přesné časování)běžnědostupnénejsou. ŘešenímjekomerčnínabídkaPCIkarty. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

36 PříkladobvoduPCIrozhraní X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

37 Příkladykomerčníchřešení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

38 BudoucnostPCI? Vícenež10 tiletáhistoriejevpcsvětěpředlouhá. Svědčíoúspěchu,alevnucujeotázku:cobudedál? PCI X,PCIExpress?Cotoje? Jeněkolikdalšíchambiciózníchřešení,alenarozetnutí gordickéhouzlusečeká. PCIsealeprosadiloidoprůmyslovéhoprostředíjako základstavebnice(viz3.přednáška). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

39 Přehledinovací Příčina:nedostatečnápropustnostPCI MHzprotokolproPCI, 1996technologieAGP, 1997HyperTransport, 1999PCI X, 2001PCIExpress. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

40 HyperTransport UprocesorůAMDHammerjeto systémovásběrnice. Výhradněspojujedvějednotky dvoubodovýspoj. Provádísériovýpřenospopaketech. Mávysokoupropustnost max.9,6 GB/s. Ale:jetonepravděpodobnýnástupce PCI. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

41 PCI X VycházízklasickéPCI zpětně kompatibilníspci. Šířkasběrnicetypicky64bitů. Maximálnífrekvence533MHz(1 slot). Maximálnípropustnost4266 MB/s. VevývojiPCI X1066aPCI X Řešeníspíševhodnéproservery. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

42 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

43 PCIExpressI. Dříveoznačovánajako3GIO, dnesnejrozšířenějšíinovace. SledujtetypickouPCarchitekturu dneška: Cosezměnilo?Včemspočívá ideapciexpress(pcie)? ParalelnísběrnicejenahrazenaněkolikaPCIExpress linkami. EndPoint=perifernízařízení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

44 PCIExpressII. Využívásériovýpřenospopaketech,dvoubodovýspoj! Propustnost2,5Gb/svkaždémsměru. Max.propustnostPCIex16je10GB/s(efektivně8 GB/s kódování). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

45 PCIExpress Proud(lane)tvořen4 vodiči. Podlepočtuproudůse určujelink(x2). Jednáseojednosměrný dvoubodovýspoj! X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

46 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

47 Srovnánípřenosovýchrychlostí X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

48 Shrnutí KonecPCI:2008(?). Nástupsériovýchmetodpropojování. InovacekteréuždnesPCInahrazují:PCI Xa PCIExpress. CoPCIdefinitivněnahradíselzejendomýšlet... (InfiniBand,StarFabric,RapidIO). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

49 Doporučujipřečíst WhatisPCIExpress.pdf X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

50 Dodatek MilníkyPChistorie X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

51 OriginálníIBMPC X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

52 IBMPersonalComputerXTaAT X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

53 IBMPS/2 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

54 EISA X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

55 VESALocalBus Skončilavroce1996,suvedenímnatrhprocesorůPentium. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

56 PCIaPCI X PCI Xpro srovnání X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

57 PCIe PCIExpressx4, x16, x1a x16sloty, spolusestandardním32b PCIslotem nadescelanpartynf4 Ultra Djednohovýrobce (DFI). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek

58 Vroce2005dokončilačínskáfirma(PRChina) LenovonákupPCdivizeIBMastalose3.největším počítačovýmvýrobcemnasvětě. Le jeodslovalegendaa novoodnový. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek