Система ввода-вывода NGIO

NGIO новое поколение систем ввода-вывода. Новоепоколение процессоров для PC.Система ввода-вывода NGIO.NGIInput Output этопринципиально новый подход в организации периферии персональных компьютеровпредложенный и анонсированный фирмой Intel. Для начала рассмотрим недостатки существующей насегодняшний момент организации периферии компьютеров. Самой прогрессивнойтехнологией, из реализованных на сегодняшний момент и широко

используемой дляосновных периферийных устройств является шина PCI. Шина ISA уже уходит впрошлое, и даже спецификация PC-98 требует от персональных компьютеров отсутствияшины ISA как самого медленного элемента современных PC. Не смотря на многиехорошие качества шины PCI, она уже подошла к пределу своих физических итехнологических

перспектив.Основными ограничениями и недостатками PCI являютсяследующие свойства Max пропускная способность около 133 Мб сек. Причастоте шины 33 Мгц. Вариант на 66 Мгц широкого распространения не получил .Все устройства имеют прямой доступ к первым 64Мбоперативной памяти, и поэтому существует опасность нарушения целостности системыпри использовании некорректно написанных драйверов.

Шина имеет слотовую организацию и, вследствие этого,накладывается ограничение на число подключенных устройств. Выход из строяодного устройства, как правило, блокирует работу компьютера. Нет возможностиподключения устройств налету без отключения питания.В каждый момент времени только одно устройство имеетдоступ к шине.NGIO предоставляет совершенно отличный подход корганизации шины периферийных устройств.

В основе этого подхода лежит неслотовая, а линковая организация интерфейса между устройствами ввода-вывода иадаптером каналов Channel Adapter .У каждого подключаемого устройства имеется TCA TargetChannel Adapter который обеспечивает физический интерфейс между линком иустройством. Подключаемые устройства коммутируются посредством коммутаторов Switch с адаптером HCA Host Channel Adapter на компьютере.

В HCA реализованвысокоскоростной DMA контроллер который обеспечивает доставку данных собранныхв пакеты от периферийных устройств в память и наоборот. При этом обеспечиваетсязащита памяти, и гарантируется защищенность. Здесь можно провести аналогию ссовременными сетевыми протоколами. Т.е. все данные собраны в пакеты размером до4Gb в которых хранится информация о приемнике, получателе, команде, приоритете,контрольная сумма и т.п. При этом отпадает необходимость участия

CPU воперациях ввода-вывода, и нет опасности захвата шины одним устройством. Таким образом теперь отпадает необходимость вразделении устройствами шины т.к. все они имеют DMA доступ к памяти компьютерачерез TCA и HCA. На уровне приложений и драйверов появляется возможностьсоздания виртуальных каналов, которые на аппаратном уровне будуткоммутироваться через один или несколько линков.С помощью технологии NGIO можно коммутироватьустройства разных уровней сложности и типов, обладающие

разной скоростью работыи пропускной способностью. Такими устройствами могут быть всевозможные сетевыеадаптеры от Ethernet до Оптоволокна , SCSI и RAID контроллеры, LAN WAN шлюзы ипрочие. Сложная организация коммутаторов Switches позволяетсоздовать довольно развитую, многослойную топологию коммутации множестваустройств, с возможностью подключения нескольких компьютеров.

При этомпоявляется возможность разделения системы питания устройств и компьютеров ипоявляется возможность подключения и отключения устройств налету. Такжеоблегчается задача поиска и локализации неисправностей. Физическая организациялинков становится независимой от переферийных устройств и драйверов, и,поэтому, остаются большие резервы в увеличении пропускной способностипереферийной системы.Новое поколение процессоров для PC.Бурное развитие высокоточных технологий вмикроэлектронике в последние

годы было ознаменовано жесткой конкурентнойборьбой ведущих производителей микропроцессорной техники для персональныхкомпьютеров в лице фирм Intel, AMD, Cyrix. Прародителем современныхмикропроцессоров является процессор Pentium-Pro созданный фирмой Intel. В этоммикропроцессоре впервые реализован высокоскоросной кэш второго уровня,внеочередное исполнение команд, RISC ядро. Но производство высокоскоросногокэша интегрированного

в процессор и работающего на частоте 150-200 Мгц былоочень дорогостоящим и сопряжено с большим процентом выбраковки, поэтомупроцессор P-Pro даже сейчас остается очень дорогим со стоимостью 450. Intel выпустила процессор PentiumII с расширенным набором команд MMX и кэш памятью 2-го уровня размером 512 Кбвыполненной на одной плате с ядром процессора и заключенным в картридж

SECC.Кэш память нового процессора работала на частоте frac12 частоты ядра дляпроцессоров PII c ядром Klamath 233 - 300МГц и на 1 3 частоты ядра дляпроцессоров PII с ядром Deshutes 333 450 МГц . Себистоимость производства оказаласьниже чем у процессоров P-Pro, что позволило фирме Intel захватить рынок. Вкачестве замены P-Pro для высокопроизводительных серверных станций был созданпроцессор

Intel PII Xeon c кэш памятью второго уровня 512Кб на частоте ядравыполненный в картридже SECC2 с частотами от 300МГц. Основным конкурентом фирмы Intel в компьютерахсреднего класса стали фирмы Cyrix и AMD. Процессор Cyrix M2 с технологией MMXявляется процессором 6-го поколения Наличие внеочередного исполнения,переименования регистров, одновременного использования данных,

64Кбассоциативного кэша 1-го уровня . Процессор AMD K6-2 с технологией MMX и 3Dnow!стал более успешным конкурентом и вытеснил процессоры Cyrix. K6 присущи такжевсе черты процессоров 6-го поколения, кроме этого в нем все инструкции x86разбиваются на более мелкие RISC команды и выполняются в 7 операционныхблоках . Основным недостатком процессоров М2 и К6 являетсянеконвейеризированный математический сопроцессор,

что и поставило их вневыгодное положение перед процессорами фирмы Intel. Кроме этого фирма AMDвыпустила процессор K6-3 в котором интегрирован высокоскоросной кэш второгоуровня размером 256 Кб работающий на частоте от 400Мгц. Для возврата позиций нарынке компьютеров среднего и нижнего классов фирма Intel выпустила дешовыйвариант процессора PII , процессор Intel Celeron, отличающийся отсутствием кэша2-го уровня, но зато хорошей разгоняемостью

.Ответом фирмы Intel на создание процессора K6-2 стехнологией 3Dnow! стало создание и выпуск процессора Pentium III ядроKatmai, выполнен по технологии PII добавлен новый набор команд KNI- KatmaiNew Instruction set, частота от 450 Мгц .Что же нас ждет в будущем на рынке микропроцессоров?Прежде всего хочется отметить новейшую разработку фирмы

AMD процессор K7. Приего создании активно использовался опыт создания процессора Alpha от фирмыDigital. Этот процессор будет иметь 128 Кб кэш 1-го уровня на частоте ядра 600МГц , до 8Мб кэша L2 на частоте шины 200 Мгц , шина E6-V от процессора Alpha,конвейеризованный математический сопроцессор с 3-мя операционными блоками,

SlotA, что позволяет говорить о его очевидном превосходстве над процессорами Intel.Ниже представлена сводная таблица характеристик современных процессоров. Intel предпологает выпуск в будущем следующихпроцессороы Tanner развитие серии Xeon, сначала появится 500 МГцверсия, кэш L2 работать на частоте ядра и иметь емкость 512, 1024 или 2048

Кб,системная шина 100 Мгц, технологический процесс 0.25мкм.Cascades Cascades будет предназначен дляиспользования в серверах и рабочих станциях. Первые версии будут иметь частотуне менее 600 МГц. В преспективе Cascades вряд ли заменит Tanner, вероятно, онстанет его дешевой версией, т.к. будет оснащен только 256 Кб кэшем L2, но затовстроенным в корпус процессора и работающем на полной частоте ядра.

Технологический процесс 0.18 мкм системная шина 133 МГц. Coppermine Это ядро придет на смену Katmai. Главноеотличие использование технологического процесса 0.18 мкм, что даствозможность выпускать процессоры с более высокими внутренними частотами. Судяпо всему, к большому сожалению, Coppermine будет иметь L2 кэш емкостью 512 Кб иработающего все так же, на половинной частоте ядра процессора.