PLACI DE BAZA EVOLUTIE SI CARACTERISTICI

Asist.univ. Romana OANCEA

Sfrsitul anului trecut si inceputul noului an nu puteau sa nu aduca noutati notabile si in domeniul componentelorhardware. Anul 2003 a fost revolutionar in ceea ce inseamna 64 biti. Lansarea oficiala a procesoarelor AMD pe 64 debiti a avut loc in luna septembrie, aparitia acestora pe piata in cantitati suficiente facndu-se abia in decembrie. Pna la acestedate, firma concurenta Intel a considerat ca nu e oportuna trecerea la 64 biti a procesoarelor pentru utilizatori, insareusita concurentei i-a determinat sa anunte primele procesoare Intel pe 64 de biti la sfrsitul anului 2004. Surprinsi decei 64 de biti au fost si cei de la Microsoft care pna in luna decembrie nu au reusit sa puna la dispozitia utilizatorilorsistemul de operare pe 64 de biti. Aceasta situatie nu a fost similara insa pentru ceea ce inseamna placi de baza. Athlon64 3200+ se conecteaza pe placi de baza Socket 754, are controller de memorie single channel DDR400 si 1MB dememorie cache de nivel 2.

Ce inseamna un procesor pe 64 de biti? - Unitatea Aritmetica si Logica (UAL), o componenta a procesorului,foloseste 64 de registrii, deci poate efectua calcule cu numere din intervalul [ 2 63-1, 263] (18.446.744.073.709.551.616)fapt ce duce la marirea vitezei de executie a operatiilor cu numere mari, pe de o parte, pe de alta parte insa este asiguratao precizie mai mare a calculelor in virgula mobila. Marirea registrilor permite ca adresa unei locatii de memorie sa fiemai mare, ceea ce duce la marirea memoriei adresabile.

Procesorul este doar o componenta a calculatorului. Pentru ca sistemul sa functioneze are nevoie de placa debaza, un sistem de operare care sa-i scoata in evidenta performantele pe 64 de biti, (1) memorie, Placa de baza oputem considera coloana vertebrala in ceea ce inseamna computer. Ca orice componenta are caracteristici foarte binestabilite. Chiar daca suntem in secolul tehnologiilor IT, caracteristicile ramn aceleasi:

Soclul sau slotul procesorului; Setul de cipuri; Cipul Super I/O; Memoria ROM BIOS (memorie Flash ROM/hub firmware); Soclurile SIMM/DIMM/RIMM (memorie RAM); Conectoarele de magistrala ISA/PCI/AGP; Bateria.

Soclul/slotul procesorului. Procesorul este instalat pe placa de baza intr-un soclu sau slot, astfel ca omodernizare a calculatorului poate insemna schimbarea procesorului. In functie de tipul de soclu/slot putem inlocuiprocesorul existent cu un model mai nou.

Initial, toate procesoarele erau montate in socluri sau lipite direct pe placa de baza (caz in care era exclus unupgrade la calculator), mai trziu att firma Intel, ct si AMD au trecut la un model bazat pe sloturi deoareceprocesoarele includeau memoria cache de nivel 2, dar nu in acelasi cip cu unitatea de calcul, ci separat, astfel ca unitateacentrala de prelucrare nu mai era formata dintr-un singur cip, ci din mai multe cipuri, montate pe o placa fiica inserataintr-un slot din placa de baza. In momentul in care memoria cache de nivel 2 a fost integrata pe cipul procesorului s-arevenit la socluri.

Fiecare placa de baza permite un anume tip de socket (soclu) si, implicit, un anume tip de procesor. Fiecaresocket are cod: Socket A suporta un procesor Athlon pe 32 biti; Socket 478 procesor Pentium 4, Socket 754 Athlon 64 3200+, cod ce specifica de cele mai multe ori numarul de pini de conectare intre UC si placa de baza.

Seturile de cipuri (cipset-uri) - definesc tipul placii de baza si contin: interfata cu magistrala procesorului (FSB front side bus); controllere de memorie; controllere de magistrala; controllere de intrare/iesire

Toate circuitele de pe placa de baza sunt continute in setul de cipuri, acestea controlnd interfata sau conexiuniledintre procesor si restul calculatorului, dictnd in final tipul de procesor, viteza cu care va rula acesta, vitezamagistralelor, viteza, tipul si cantitatea de memorie care poate fi folosita. Pe lnga procesor/coprocesor, matematic eraufolosite un numar mare de cipuri pentru implementarea circuitelor principale de pe placa de baza, ulterior s-a ajuns laconcluzia ca se pot implementa mai putine cipuri care sa inglobeze toate functiile necesare. Acest pas a constituit orevolutie in ceea ce inseamna placi de baza, deoarece era mult simplificata proiectarea placii, iar mai mult spatiupermitea integrarea unor elemente care se aflau pe placile de extensie. Intel a folosit doua arhitecturi distincte pentrusetul de cipuri:

1) arhitectura North/South Bridge2) arhitectura centralizata (HUB)

Arhitectura North/South Brigde este o arhitectura pe mai multe straturi si presupune: cipul North Bridge (puntea de nord) care face legatura intre magistrala procesorului si magistrala AGP

si PCI e componenta principala a placii de baza;

cipul South Brigde (puntea de sud) face legatura intre magistrala PCI si magistrala ISA si mai contineinterfete pentru controller-ul de hard-disk, IDE, USB;

cipul Super I/O contine elemente periferice frecvent folosite. Aceste cipuri pot contine porturileseriale, paralele, controllere-le de discheta, interfata cu mouse-ul si tastatura.

Din ce in ce mai multe seturi de cipuri combina cipurile South Bridge si Super I/O intr-o singura componenta,economisind spatiu si reducnd numarul cipurilor de pe placa de baza. Cteva seturi de cipuri SiS chiar integreaza toatecele trei cipuri (North Bridge, South Bridge si Super I/O) intr-un singur cip.

Arhitectura centralizata (HUB). In aceasta arhitectura, cipul North Bridge se numeste MCH (MemoryController Hub), iar South Bridge se numeste ICH( I/O Controller Hub). Componentele nu mai sunt conectate prinmagistrala PCI, ci printr-o interfata de distributie (hub interface) dedicata, care e de doua ori mai rapida dectmagistrala PCI. Interfata centralizata permite o rata de transfer mai mare pentru dispozitive de tip PCI, deoarece lamagistrala PCI nu mai este conectat cipul South Bridge care transfera si traficul cipului Super I/.

Circuitul MCH realizeaza interfata intre magistrala procesorului, interfata de distributie si magistralaAGP;

Circuitul ICH realizeaza interfata intre interfata de distributie, interfata de conectare pentru HDD ATA/ IDE si magistrala PCI si include o noua magistrala destinata conectarii cipurilor ROM BIOS siSuper I/O de pe placa de baza.

Pentru a intelege aceste arhitecturi trebuie sa vorbim de magistralele calculatorului. Pe fiecare placa de baza suntmai multe magistrale, dispuse ierarhic, astfel o magistrala mai lenta se leaga de o magistrala mai rapida aflata deasupraei:

magistrala procesorului (FSB Front Side Bus) procesorul comunica cu setul de cipuri direct; magistrala de memorie face transferul de informatii de la magistrala procesorului mai rapida la memoria

principala (RAM) care lucreaza la o frecventa mai mica. Pentru a elimina erorile de transmisie se utilizeazaun controller de memorie care are rolul de a realiza interfata intre cele doua componente de viteze diferite.

magistrala de adrese este o parte a magistralei procesorului si a celei de memorie si indica locul precis incare va avea loc urmatorul transfer in memorie sau pe magistrala.

magistrale de intrare/iesire (I/O) cu ajutorul carora procesorului ii este permis sa comunice cudispozitivele periferice.

Magistrala I/O si sloturile de extensie asociate sunt necesare deoarece nu este posibil ca sistemele de baza sasatisfaca toate cerintele cumparatorilor. Magistrala I/O permite adaugarea unor dispozitive in calculator, pentru a-iextinde posibilitatile. Exista posibilitatea achizitionarii unui calculator fara placa de sunet, placa de retea sau adaptoaregazda SCSI, iar apoi, in functie de dorintele fiecaruia, aceste placi pot fi integrate in sistem ulterior, acest lucru fiindposibil cu ajutorul placilor de extensie.

In multe PC-uri moderne, diferite dispozitive periferice sunt incorporate pe placa de baza. In prezent, cele maimulte sisteme au cel putin doua interfete IDE, doua porturi USB (Universal Serial Bus), un controller de discheta, douaporturi seriale, un port paralel, controller-ul de tastatura si cel de mouse, instalate direct pe placa de baza. In modnormal, aceste dispozitive sunt distribuite intre sectiunea South Bridge a setului de cipuri al placii de baza si cipul SuperI/O. Multe firme integreaza pe placa de baza si alte dispozitive, cum ar fi o placa de sunet, un adaptor video, un adaptorgazda SCSI sau o interfata de retea, aceste dispozitive nu sunt insa incorporate in setul de cipuri al placii de baza sau incipul Super I/O, ci sub forma unor cipuri suplimentare, instalate pe placa. Aceste controllere si porturi incorporatefolosesc, in continuare, magistrala I/O pentru a comunica cu unitatea CPU. In principiu, chiar daca aceste dispozitivesunt incorporate, ele actioneaza ca si cum ar fi placi introduse in conectoarele de magistrala ale sistemului si utilizeazaresursele sistemului in aceeasi maniera.

Magistralele de intrare/iesire sunt de mai multe tipuri: ISA (Industry Standard Architecture), initial a fost o magistrala pe 8 biti, iar mai trziu pe 16, respectiv pe

32 biti. In arhitecturile actuale nu se mai regasesc aceste tipuri de magistrale. Este o magistrala foarte lenta, dar idealapentru anumite periferice mai lente sau mai vechi. A fost utilizata pentru modemuri, placi de sunet si diferite alteperiferice de viteza redusa. Magistrala ISA este generata de sectiunea South Bridge a setului de cipuri de pe placa debaza, care functioneaza ca un controller al magistralei ISA si ca interfata intre magistrala ISA si magistrala PCI dedeasupra, mai rapida. In mod normal, cipul Super I/O al placii de baza este conectat la aceasta magistrala, in sistemelecare includ sloturi ISA.

Magistrale MCA (Micro Channel Architecture). O data cu aparitia procesoarelor pe 32 de biti se admitepreluarea controlului total a