Intel 810, 810E и 810E2 (6-е поколение)

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Наборы микросхем системной логики

В представленном в апреле 1999 года наборе микросхем Intel 810 (кодовое название — Whitney) используются абсолютно новые компоненты, которые существенно отличаются от стандартных северного и южного мостов из предыдущих наборов. Этот набор микросхем системной логики был также выпущен в виде модели 810E, поддерживающей шину процессора 133 МГц. Он предназначен для создания высокопроизводительных системных плат различных уровней.

Примечание!

В модели 810E2 применяется та же микросхема GMCH 82810E, что и в 810E, но в нее была добавлена микросхема 82801BA I/O Controller Hub (ICH2), используемая в модели 815E.

Набор микросхем Intel 810E обладает следующими характеристиками:

• поддержка частот шины 66, 100 и 133 МГц;
• наличие интегрированной графической системы Intel 3D с интерфейсом AGP 2x;
• эффективное использование системной памяти для повышения производительности графической подсистемы;
• поддержка дополнительных 4 Мбайт видеопамяти (не во всех моделях);
• поддержка порта Digital Video Out, совместимого со спецификацией DVI для плоскопанельных мониторов;
• использует программную реализацию MPEG-2 DVD с механизмом Hardware Motion Compensation;
• Hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с;
• поддержка UDMA-66;
• интегрированный звуковой контроллер Audio-Codec 97 (AC97);
• поддержка режима с пониженным энергопотреблением;
• имеет встроенный генератор случайных чисел для обеспечения высокого уровня безопасности программ шифрования;
• содержит интегрированный контроллер USB 1.1;
• поддержка шины LPC для соединения с Super I/O и ROM BIOS;
• не имеет шины ISA.

Набор микросхем Intel 810E состоит из трех основных компонентов.

• 82810E Graphics Memory Controller Hub (GMCH) — 421-контактный корпус BGA.
• 82801 Integrated Controller Hub (ICH) — 241-контактный корпус BGA.
• 82802 Firmware Hub (FWH) — 32-контактный корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) или 40-контактный корпус TSOP (Thin Small Outline Package). (Несмотря на то что эта микросхема является составной частью набора микросхем, она также продавалась отдельно другим производителям наборов микросхем.)

По сравнению с конструктивным исполнением предыдущих наборов микросхем системной логики (северный и южный мосты) конструкция набора Intel 810 подверглась значительным изменениям. В предыдущих наборах северный мост представлял собой контроллер памяти, к которому через шину PCI подключался южный мост. В новом наборе компонент Graphics Memory Controller Hub (GMCH) подключается к Integrated Controller Hub (ICH) с помощью интерфейса Accelerated Hub, работающего на частоте 66 МГц. Такой прямой способ соединения компонентов стал основой для реализации нового интерфейса UDMA-66, к которому подключаются жесткие диски, оптические накопители и другие устройства IDE.

На рисунке ниже представлена блок-схема набора микросхем Intel 810E. В наборе микросхем семейства 810 поддержка шины ISA доживала свои последние дни.

Для поддержки двух- и трехмерной графики используется интегрированный порт AGP (микросхема 82810). С помощью этой же микросхемы обеспечивается поддержка DVD, аналогового и цифрового видеовыходов. Микросхема 82810 (GMCH) поддерживает шину управления системой (System Manageability Bus), что позволяет сетевому оборудованию выполнять мониторинг платформы набора микросхем 810. С помощью спецификации ACPI реализован режим пониженного энергопотребления во время простоя системы.

Микросхемы GMCH и 82801 ICH соединяются с помощью архитектуры AHA, что позволяет удвоить скорость передачи данных (266 Мбайт/с) по сравнению с соединением компонентов северного и южного мостов с помощью шины PCI в предыдущих наборах микросхем. К тому же шина AHA является выделенной, т.е. к ней не подключены другие устройства. В шине AHA также были реализованы оптимизированные правила регулирования, позволяющие выполняться одновременно нескольким функциям, что позволило улучшить производительность работы с аудио- и видеосигналами.

В микросхему ICH интегрирован сдвоенный контроллер IDE, который поддерживает скорость передачи данных 33 Мбайт/с (UDMA-33 или Ultra-ATA/33) либо 66 Мбайт/с (UDMA-66 или Ultra-ATA/66). Эта микросхема выпускается в двух версиях: 82801AA (ICH), которая поддерживает скорость передачи данных 66 Мбайт/с и шесть разъемов PCI, и 82801AB (ICH0), которая поддерживает только скорость передачи данных 33 Мбайт/с и четыре разъема PCI.

В микросхему ICH также интегрированы контроллер Audio-Codec 97, два порта USB и поддержка от четырех до шести разъемов PCI. Контроллер Audio-Codec 97 предназначен для программной реализации аудиофункций и функций модема и выступает в роли цифроаналогового преобразователя; при этом основная нагрузка ложится на процессор. Использование для дополнительных целей имеющихся системных ресурсов привело к уменьшению числа компонентов и, соответственно, к снижению себестоимости.

Микросхема 82802 (FWH) содержит системную и видеоBIOS. Эта микросхема относится к типу флэш и может быть перепрограммирована. Кроме того, в 82802 реализован генератор случайных чисел. Он используется для увеличения стойкости шифрования и создания цифровой подписи. Данная микросхема, как и другие из этого набора, выпускается в двух вариантах: 82802AB и 82802AC. Версия AB содержит 512 Кбайт (4 Мбит) памяти flash-BIOS, а версия AC — 1 Мбайт (8 Мбит).

В наборах микросхем 810 и 810E компания Intel реализовала то, чего боялись многие производители микросхем: в них были интегрированы функции графического и звукового адаптеров и не существовало механизмов модернизации этих подсистем. Это выражалось в том, что системы, использующие набор микросхем 810, не имели разъема AGP и не были способны использовать стандартные графические адаптеры AGP. Для сектора малобюджетных систем, для которого, собственно, и разрабатывался этот набор микросхем, отсутствие разъема AGP не было особо чувствительно. В то же время в более дорогих системах использовался набор микросхем 815 или другой версии, поддерживающий разъемы AGP. Этот интегрированный интерфейс получил название Direct AGP; он представляет собой прямое соединение между контроллерами памяти/процессора с контроллером видеоадаптера, реализованное в одной микросхеме.

Обычный внешний видеоадаптер используется в системах среднего и высокого уровней, а также в игровых компьютерах. С наборами микросхем 810 и последующих версий, которые обладают интегрированной графической подсистемой, Intel начала экспансию на рынок графических адаптеров.

Набор микросхем серии 810 демонстрирует тесную интеграцию системных компонентов. Встроенная графическая система подразумевает отсутствие необходимости в отдельной плате видеоадаптера; встроенный интерфейс AC'97 дает возможность обойтись без модема и аудиоадаптера. Кроме того, в модуль ICH интегрирована микросхема CMOS, и даже BIOS встроена в микросхему FHW.

Генератор случайных чисел Intel

Особенностью набора микросхем Intel серии 8xx является наличие генератора случайных чисел RNG (Random Number Generator). Он встроен в микросхему 82802 FWH, которая является компонентом ROM BIOS, используемым в системных платах серии 8хх. Генератор случайных чисел предоставляет программному обеспечению недетерминированные случайные числа.

Случайные числа необходимы большинству стандартных программ системы безопасности, выполняющих идентификацию пользователя или шифрование файлов, и используются, например, при генерировании ключевого кода. Один из методов ‘‘взлома’’ шифрованных кодов — угадывание случайных чисел, используемых в процессе генерирования ключей. Существующие методы, применяющие при генерировании псевдослучайных чисел исходные данные пользователя и системы в качестве начального числа, весьма уязвимы для взлома. Для генерирования понастоящему недетерминированных, непредсказуемых случайных чисел Intel RNG использует тепловые помехи резистора, находящегося в FWH (т.е. ROM BIOS системной платы серии 8xx). Таким образом, ‘‘произвольные’’ числа, генерируемые набором микросхем серии 8xx, действительно случайны.

Семейство Intel 815 (6-е поколение)

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Наборы микросхем системной логики

Наборы микросхем системной логики 815 и 815Е, представленные в июне 2000 года, включают в себя интегрированную видеосистему, возможности которой могут быть расширены посредством разъема AGP 4x. Версии E содержат контроллер концентратора ввода-вывода ICH2 с поддержкой двух контроллеров, USB 1.1 (4 порта) и ATA-100. Версии 815P и 815EP, представленные несколькими месяцами позже, не содержат встроенной видеосистемы и как следствие имеют более низкую цену. В сентябре 2001 года появились еще два представителя этого семейства — 815G и 815EG. Обратите внимание, что буква “G” указывает интегрированную в набор микросхем графическую подсистему, причем она на порядок лучше присутствовавшей в изначальных версиях 815 и 815E.

Наборы микросхем 815 поддерживают процессоры Celeron и Pentium III (Slot 1 или Socket 370) и являются первыми наборами микросхем, разработанными компанией Intel для непосредственной поддержки памяти PC133 SDRAM. Они допускают возможность создания более совершенных решений, чем остальные наборы этого семейства, поддерживающие только память RDRAM. Набор микросхем 815, как и другие наборы Intel серии 8хх, создан на основе hub-архитектуры, которая обеспечивает соединение между основными компонентами набора с пропускной способностью 266 Мбайт/с. В конструкциях, созданных на основе архитектуры “северный/южный мост”, для этого использовалась шина PCI.

Существует шесть разновидностей набора микросхем 815, в целом включающих в себя пять основных системных компонентов: один hub-контроллер памяти (82815EP MCH — замена северного моста без интегрированной графической системы), два hub-контроллера графической памяти (82815 или 81815G GMCH — замена северного моста с интегрированной графической системой) и два hub-контроллера ввода-вывода (ICH и ICH2).

Ниже перечислены основные характеристики набора микросхем 815:

• поддержка частоты шины 66/100/133 МГц;
• Hub-архитектура Intel (266 Мбайт/с);
• интерфейс ATA-100 (815E/EP) или ATA-66 (815);
• поддержка модулей памяти SDRAM типа PC100 или PC133CL-2;
• поддержка до 512 Мбайт ОЗУ;
• интегрированный контроллер Audio-Codec 97 (AC97);
• экономный режим ожидания;
• встроенный генератор случайных чисел (RNG) для обеспечения высокого уровня систем защиты;
• один (815/P/G) или два (815E/EP/EG) интегрированных контроллера USB 1.1 с двумя или четырьмя портами соответственно;
• шина LPC, соединяющая микросхемы Super I/O и Firmware Hub (ROM BIOS);отсутствие шины ISA.

Дополнительные свойства наборов микросхем 815/E/G/EG таковы:

• интегрированная графическая система Intel AGP 2x 3D;
• эффективное использование системной памяти для увеличения производительности графической подсистемы;
• поддержка дополнительной видеопамяти объемом 4 Мбайт (не во всех системах);
• поддержка порта Digital Video Out, совместимого со спецификацией DVI для плоскопанельных мониторов;
• программное обеспечение воспроизведения MPEG-2 DVD с аппаратной компенсацией изображения.

Контроллер ICH2, используемый в наборах микросхем 815E/EP/EG, поддерживает спецификацию ATA-100, позволяющую повысить пропускную способность дисковых устройств до 100 Мбайт/с. Конечно, подобная производительность необходима далеко не каждому дисковому устройству, однако она позволяет устранить узкое место. Еще одним отличием являются два контроллера USB с четырьмя встроенными портами. Эта особенность позволяет повысить рабочие характеристики USB вдвое, распределяя устройства по двум портам, и дает возможность подключить четыре устройства без дополнительного концентратора.

Встроенный Ethernet-контроллер

Одним из важных свойств набора микросхем 815 является непосредственная интеграция контроллера Fast Ethernet. Интегрированный контроллер локальной сети (LAN) работает с одним из компонентов различных физических уровней и позволяет производителям компьютерных систем организовать одну из трех возможных схем:

• расширенная Ethernet со скоростью передачи данных 10/100 Мбит/с, использующая технологию Alert on LAN;
• основная Ethernet со скоростью передачи данных 10/100 Мбит/с;
• внутренняя сеть по линиям телефонной связи со скоростью передачи данных 1 Мбит/с.

Физические компоненты уровня могут быть расположены непосредственно на системной плате компьютера (в виде дополнительных микросхем) или установлены с помощью адаптера, подключаемого в разъем CNR. Платы и разъем CNR позволяют сборщикам ПК формировать готовые сетевые системы для корпоративного сегмента рынка.

Линейный модуль памяти AGP

Общим для наборов микросхем 815/815E является один и тот же встроенный адаптер трехмерной графики AGP 2x, а основное различие заключается в способах его расширения. К вариантам улучшения параметров графической системы относится плата Graphics Performance Accelerator (GPA), показанная на рис. 4.33, или же плата AGP 4x. Плата GPA (она называется также AGP Inline Memory Module — AIMM), в сущности, представляет собой высокопроизводительную плату видеопамяти, которая устанавливается в разъем AGP 4x и повышает эффективность интегрированной графической системы примерно на 30% (к сожалению, такое решение было довольно дорогостоящим и не пользовалось популярностью). Для дальнейшего повышения производительности можно воспользоваться платой AGP 4х, установив ее в соответствующий разъем и отключив интегрированную графическую систему. В целом интегрированная графическая система позволяет создавать более дешевые компьютеры с приемлемыми параметрами графики. Платы GPA и AGP 4х, установленные в этих компьютерах, позволяют повысить производительность графической системы на 100% и более.

Поддержка памяти PC133

Одним из важных свойств набора микросхем 815 является поддержка памяти PC133 наряду с памятью РС100. Осуществив поддержку памяти PC133, Intel официально установила более высокий по сравнению с существующими стандарт памяти PC133. Без сомнения, это повлекло за собой некоторую путаницу. Для того чтобы соответствовать всем требованиям спецификации Intel PC133, память должна поддерживать схему синхронизации 2-2-2, называемую иногда CAS-2 (Column Address Strobe — строб адреса столбца) или CL-2. Отношение чисел к количеству циклов синхронизации определяет выполнение ряда функций.

• Команды Precharge-Active. Зарядка запоминающих конденсаторов памяти для их подготовки к обработке данных.
• Команды Active-Read. Выбор считываемых строк и столбцов в массиве памяти.
• Команды Read-Data Out. Считывание данных из выбранных строк и столбцов для их передачи.

Обычная память PC133 для выполнения каждой из перечисленных функций требует трех циклов, поэтому ее следовало бы назвать памятью PC133 3-3-3, CAS-3 или CL-3. Нужно заметить, что вместо памяти CL-3 может быть использована более быстрая память PC133 CL-2, но не наоборот.

Результатом более жесткой синхронизации цикла PC133 CL-2 стало сокращение начального времени ожидания до 30 нс (для памяти PC133 CL-3 эта величина составляет 45 нс). Это привело к повышению быстродействия памяти на 34%.

Выполненные усовершенствования позволяют набору микросхем 815 занять господствующее положение на рынке PC, а пользователю — отказаться от приобретения более дорогой памяти RDRAM. В сущности, набор микросхем 815 разрабатывался для замены устаревшего набора 440BX.

Intel 820 и 820E (6-е поколение)

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Наборы микросхем системной логики

Этот набор микросхем продолжает серию наборов 8xx, и в нем используется все та же новая hub-архитектура. Набор Intel 820 поддерживает процессоры Pentium III и Celeron (Slot 1 и Socket 370), технологию памяти RDRAM, частоту системной шины 133 МГц и AGP 4х.

Микросхема 82820 MCH реализует интерфейсы процессора, памяти и AGP. Она выпускается в двух версиях: поддерживающая один процессор (82820) и два процессора (82820DP). Микросхема 82801 ICH используется во всех наборах микросхем серии 800. В микросхеме 82802 FWH реализованы BIOS и генератор случайных чисел.

Соединение между компонентами MCH и ICH осуществляется с помощью шины Intel Hub Architecture (IHA), а не PCI, как в предыдущих наборах микросхем с архитектурой северного/южного моста. Такой способ соединения компонентов обеспечивает скорость передачи данных до 266 Мбайт/с, что вдвое выше, чем скорость шины PCI. Архитектура концентратора также содержит оптимизированные правила разрешения конфликтов и позволяет одновременно выполняться большему количеству функций. Также в этой архитектуре уменьшено количество сигнальных выводов, что уменьшает вероятность ошибок и зашумленность шины.

Набор 820 поддерживает память типа RDRAM (Rambus DRAM), которая минимум в два раза производительнее стандартной памяти типа PC-100 SDRAM. Набор 820 поддерживает следующие типы памяти RDRAM: PC600, PC700 и PC800. Шина памяти PC800 RDRAM работает на удвоенной частоте 400 МГц и передает 16 бит (2 байт) за один такт (2 × 400 × 2 = 1,6 Гбайт/с). В два разъема RIMM можно установить до 1 Гбайт системной памяти.

Интерфейс AGP набора 820 позволяет графическим контроллерам получать доступ к памяти со скоростью AGP 4x (около 1 Гбайт/с), что в два раза превышает скорость AGP 2x. На рисунке ниже представлена блок-схема набора микросхем Intel 820.

Набор микросхем Intel 820 обладает следующими возможностями:

• поддерживает частоту шины 100/133 МГц;
• использует hub-архитектуру Intel (266 Мбайт/с);
• поддерживает модули памяти RIMM типа PC800 RDRAM;
• поддерживает AGP 4x;
• использует интерфейс ATA-100 (820E) или ATA-66;
• имеет генератор случайных чисел Intel RNG;
• поддерживает интерфейс Low Pin Count (LPC);
• содержит аудиоконтроллер AC97;
• имеет четыре (820E) или два порта USB.

Основной компонент набора микросхем Intel 820 — это 324-контактная микросхема кон-троллера концентратора памяти 82820 MCH (один процессор) или 82820DP (два процессора) в корпусе типа Ball Grid Array (BGA). Компонент концентратора контроллера ввода-вывода 82801 ICH представляет собой 241-контактную микросхему в корпусе Ball Grid Array (BGA), а 82802 FH — это обычная микросхема Flash ROM BIOS. Иногда при установке на системной плате разъемов ISA используется микросхема шинного моста 82380AB PCI-ISA Bridge.

В обновленной версии набора 820E используется концентратор контроллера ввода-вывода 82801BA I/O Controller Hub (ICH2), который поддерживает спецификацию ATA-100 и сдвоенный котроллер USB 1.1 (т.е. четыре порта).

Ошибка преобразователя памяти набора микросхем 820

Набор 820 поддерживает память типа RDRAM (Rambus DRAM). Однако на рынке все еще пользуется популярностью более дешевая память SDRAM. Поэтому компания Intel создала микросхему, называемую концентратором преобразователя памяти RDRAM-SDRAM (MTH), что позволило использовать память SDRAM вместо более дорогой RDRAM.

К сожалению, в этой микросхеме был выявлен дефект, так что Intel в середине 2000 года пришлось заменять миллионы системных плат с дефектной микросхемой MTH и приостановить выпуск этих микросхем. Ошибка была связана с дополнительным электрическим шумом, создаваемым микросхемой MCH, что приводило к неожиданному “зависанию” системы или ее перезагрузке, но также потенциально могло вызвать повреждение данных. Следует заметить, что эта проблема проявляется лишь при использовании памяти SDRAM с набором микросхем Intel 820. При установке модулей памяти RDRAM в такую плату ошибка не проявляется.

В течение некоторого времени Intel предлагала утилиту MTH I.D, которая позволяла быстро определить, подлежит ли системная плата замене, в том числе и модуль памяти RDRAM RIMM объемом 128 Мбайт. Однако в настоящее время Intel не поддерживает данный набор микросхем, а утилита недоступна для загрузки. Также имейте в виду, что набор микросхем 820 изначально рассчитан для использования совместно с памятью RDRAM, а значит, при работе с системами, оснащенными памятью RDRAM, проблем возникать не должно.

Intel 840 (6-е поколение)

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Наборы микросхем системной логики

Этот набор микросхем предназначен для создания системных плат с гнездами Slot 1, Slot 2 (процессоры Xeon) и Socket 370 для высокопроизводительных и мультипроцессорных систем. Набор 840 имеет ту же архитектуру, что и другие наборы серии 800, но содержат несколько дополнительных компонентов.

Основные компоненты семейства наборов микросхем 8xx приведены ниже.

• Контроллер памяти 82840. Осуществляет поддержку AGP 2x/4x, двойные каналы памяти RDRAM и несколько сегментов шины PCI для поддержки высокопроизводительных устройств ввода-вывода.
• Контроллер ввода-вывода 82801. Это эквивалент южного моста в старых архитектурах, однако он связан с компонентом MCH высокоскоростной шиной архитектуры концентратора IHA. Поддерживает 32-разрядную шину PCI, контроллеры IDE и сдвоенные порты USB.
• Базовая система ввода-вывода 82802. Это расширенная микросхема Flash ROM, хранящая системную BIOS, видеоBIOS, а также генератор случайных чисел Intel RNG, поддерживающий усиленное шифрование, цифровые подписи и протоколы защиты.

Кроме этих основных компонентов, в наборе микросхем Intel 840 используются еще три.

• 82806 — 64-разрядный контроллер шины PCI (P64H). Поддерживает 64-разрядные разъемы шины PCI, работающей на частоте 33 или 66 МГц. Данный компонент напрямую подключается к MCH через шину IHA. Это первая реализация 64-разрядной шины PCI на 66 МГц, позволяющая в четыре раза повысить быстродействие шины по сравнению со стандартной 3-разрядной, работающей на частоте 33 МГц.
• 82803 — повторитель памяти RDRAM (MRH-R). Преобразует каждый канал памяти в два канала, что позволяет существенно увеличить емкость устанавливаемой памяти.
• 82804 — повторитель памяти SDRAM (MRH-S). Преобразует сигналы RDRAM в сигналы, “понятные” памяти SDRAM. Этот набор микросхем может нормально функционировать с памятью типа SDRAM.

На рисунке ниже показана блок-схема набора микросхем системной логики Intel 840.

Набор 840 обладает следующими возможностями:

• поддерживает частоту шины 100/133 МГц;
• содержит два канала памяти RDRAM, работающих совместно и обеспечивающих полосу пропускания до 3,2 Гбайт/с;
• 16-разрядная реализация архитектуры IHA (HI16) позволяет при наличии дополнительного компонента P64H обслуживать конкурентные потоки в шине PCI, повышающие производительность шины;
• поддерживает AGP 4x;
• упреждающее кэширование, уникальное для набора микросхем 840, позволяет повысить эффективность потоков данных и максимизировать распараллеливание процессов в системе;
• имеет генератор случайных чисел Intel RNG;
• использует два порта USB 1.1.

К необязательным элементам набора 840 относятся сетевой и RAID-интерфейс. Для их реализации необходимо добавить соответствующие микросхемы.