Сокеты, используемые для установки процессоров Intel

19

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

"Ангарский политехнический колледж"

РЕФЕРАТ

на тему "Сокеты, используемые для установки процессоров Intel" по дисциплине "Архитектура ЭВМ и вычислительных систем"

Выполнил: студент 2 курса

группы АСОИ

Чебаков С.И.

Проверила: Н.В. Стреляева

Ангарск - 2008

Содержание

• Socket 370 (PGA-370)
• FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array)
• Slot 2 (SC330)
• Socket 8
• Новые интерфейсы компании "Intel"
• Разработка новых интерфейсов Intel
• Будущее Socket 7
• Что нас ждёт в будущем?
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Разъём центрального процессора - гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для облегчения установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например в Pegasos). Каждый разъём допускает установку только определённого типа центральных процессоров или CPU-карт.

С развитием самих процессоров, менялись и слоты для их установки. Поначалу все процессоры использовали один стандартный слот типа Socket - Socket 5, Socket 7. Затем компания Intel решила разработать свой запатентованный слот, предназначенный только для собственных процессоров. Так появился новый тип разъема Slot 1. Через какое-то время Intel решила вернуться к старым вариантам разъемов и разработала новый тип Socket 370, полностью не совместимый с Socket 7.

Недавно Intel выпустила очередной новый процессор Pentium 4, для которого нужно использовать новый разъем Socket 423. Цифра 423 означает количество ножек у процессора, расположенных в 6 или 8 рядов в шахматном порядке. Основные особенности нового сокета состоят в том, что у него нет ключей - срезанных углов, которые предотвращают неправильную установку процессора. Кроме того, изменилось крепление для кулера, которое использует специальную направляющую и две скобы. На данный момент этот разъем снят с производства. Позже компания представила новый слот Socket 478, который теперь также уже не выпускается. Сейчас все современные процессоры от Intel используют слот Socket 775 или более правильное название LGA 775 (Land Grid Array, массив контактных площадок). Главная особенность нового разъема заключается в том, что Intel впервые решила использовать у процессоров не ножки, а контактные площадки

Таким образом, при покупке процессора необходимо учитывать, что каждый тип процессора подходит к определенному слоту на материнской плате. Поэтому, если у вас оказался в руках процессор, нужно правильно подобрать материнскую плату, поддерживающую процессор. И, наоборот, если вам подарили материнскую плату, то не нужно брать с прилавка магазина самый модный процессор, который просто не подойдет к вашей плате.

В данном реферате я продемонстрирую историю изменения и характеристики всех сокетов, используемых для установки процессоров Intel, а также попытаюсь приоткрыть будущие планы по разработке гнёзд для процессоров.

Характеристики типов гнезд для процессоров

Гнезда Socket 1, Socket 2, Socket 3 и Socket 6 предназначены для процессора 486. Гнезда Socket 4, Socket 5, Socket 7 и Socket 8 предназначены для процессоров Pentium и Pentium Pro. Более подробное описание каждого гнезда приводится ниже.

Гнездо типа Socket 7, в сущности, представляет собой тип Socket 5 с одним дополнительным ключевым выводом во внутреннем углу ключевого контакта. Поэтому в гнезде типа Socket 7 всего 321 вывод, расположенный по сетке SPGA 21*21. Действительное отличие этого гнезда заключается не в нем самом, а в сопутствующем блоке регулирования напряжения питания VRM (Voltage Regulator Module).

Этот блок представляет собой небольшую плату, содержащую все схемы для регулирования напряжения, которые используются, чтобы понизить напряжение питания 5 В до величины, необходимой для питания процессора. Главной причиной появления блока регулирования напряжения стало создание фирмой Intel новых процессоров Pentium, работающих на разных напряжениях: 3,3 (VR); 3,465 (VRE); 3,1; 2,8 и 2,45 В. На этих же и других напряжениях работают процессоры фирм AMD и Cyrix.

Такое количество процессоров побудило производителей системных плат устанавливать блок регулирования напряжения непосредственно на системной плате.

Фирма AMD доработала гнездо Intel Socket 7 и назвала его Super Socket 7 (или просто Super 7). Это гнездо поддерживает процессоры, работающие на частотах от 66 до 95 и 100 МГц. Его стали активно использовать производители системных плат Acer Laboratories Inc. (Ali), VIA Technologies и SiS. По быстродействию эти платы не уступают аналогичным моделям с использованием разъемов Slot 1 и Socket 370. Иными словами, если вы хотите купить плату Pentium, которая легко модернизируется до следующего поколения более быстродействующих процессоров, вам нужна системная плата с гнездом типа Socket 7 и адаптером напряжения питания VRM.

Socket 370 (PGA-370)

В январе 1999 года Intel анонсировала новое гнездо для процессоров класса P6. Оно получило название Socket 370 (PGA-370) и с ним можно использовать недорогие версии процессоров Celeron и Pentium П в исполнении PGA (Pin Grid Array). Эту новую разработку можно назвать ответом Intel на создание фирмой AMD гнезда Super 7.

Изначально все процессоры Celeron и Pentium П выпускались в корпусе SECC или SEPP. После того как были разработаны "облегченные" версии этих процессоров (без кэш-памяти второго уровня или с небольшим ее объемом), необходимость использования этих корпусов отпала.

Все процессоры Celeron с рабочей частотой 333 МГц и ниже доступны только в корпусе Slot 1, 366-433 МГц - как в корпусе Slot 1, так и в Socket 370, а начиная с модели 466 МГц - только в корпусе Socket 370. Процессоры в исполнении Socket 370 (PGA-370) можно устанавливать в разъем Slot 1. Для этого необходимо приобрести специальный переходник PGA-Slot 1.

FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array)

В октябре 1999 года Intel анонсировала процессоры Pentium Ш с интегрированной кэшпамятью, которые подключались к гнезду Socket 370. В этих процессорах использовался корпус FC-PGA (Flip Chip Pin Grid Array). Скорее всего, именно этот корпус будет использоваться в последующих версиях процессоров Intel. Нужно обратить внимание, что некоторые системные платы Socket 370 не поддерживают новых процессоров Pentium Ш и Celeron в корпусе FC-PGA. Это связано с тем, что новые процессоры имеют два вывода RESET и им нужна поддержка спецификации питания VRM 8.4. Чтобы выяснить, поддерживает ли ваша системная плата новые процессоры, обратитесь к ее производителю.

Slot 2 (SC330)

Гнездо Slot 2 (его иногда называют SC330) используется в высокопроизводительных системных платах на базе процессоров Pentium II Xeon и Pentium Ш Хеоп. Процессоры Pentium П Xeon и Pentium Ш Хеоп упакованы в корпус большего размера, чем корпуса процессоров Pentium II и Pentium III. Системные платы с гнездом Slot 2 применяются в основном в высокопроизводительных системах, чаще всего в серверах или рабочих станциях, созданных на базе процессоров Pentium П/Ш Хеоп.

Socket 8

Это гнездо SPGA с огромным количеством (387!) штырьков. Оно разработано специально для процессора Pentium Pro с интегрированной кэш-памятью второго уровня. Дополнительные штырьки должны позволить набору микросхем системной логики управлять кэшпамятью второго уровня, которая интегрирована в один корпус с процессором.

Новые интерфейсы компании "Intel"

Новый интерфейс процессора, разработанный компанией Intel для своих чипов класса Р6, заставил соперничающих с ней производителей чувствовать себя достаточно неуютно. Индустрия РС-совместимых компьютеров оказалась разбита на 2 лагеря, борющихся между собой за право определять будущую архитектуру РС. Как и всегда, под огнём оказались прежде всего пользователи. Попробуем разобраться, действительно ли стандарт РС, изначально считавшийся открытым, в скором времени превратится в чью-то собственность (become proprietary).

История началась в 1995 году, когда Intel представила первый процессор класса Р6 - Pentium Pro и новый интерфейс - Socket 8 для его связи с материнской платой. Socket 8 имеет 387 контактов и несовместим с Socket 7 - стандартным ZIF (Zero Input Force) - разъёмом с 296 контактами, использующимся всеми процессорами класса Р5 - Intel Pentium, AMD K5 и K6, Cyrix 6x86 и 6x86MX и Centaur Technology IDT-C6. В мае этого года Intel представила другой процессор класса Р6 - Pentium II и новый интерфейс - Slot 1. С точки зрения электрической схемы Slot 1 идентичен Socket 8, но с точки зрения физической реализации Slot 1 существенно отличается от предыдущих стандартов.

Вместо того, чтобы помещать процессор в небольшой керамический корпус с ножками-контактами, Intel вложила Pentium II в существенно больший по размерам пластмассовый картридж, который назвала Single Edge Contact (SEC) cartridge. Он представляет собой дочернюю плату (daughtercard) в защитном корпусе и требует наличия на материнской плате разъёма Slot 1 с 242 контактами.

Однако Intel не остановилась и на этом! В середине 1998 года компания планирует представить новый процессор Pentium II под именем Deshutes и … новый интерфейс для настольных систем - Slot 2. Для компьютеров типа Notebook компания планирует выпустить уменьшенную версию разъёма Slot 1, которая будет работать и с процессорами серии Deshutes.

Однако даже такое количество новых интерфейсов ещё не проблема. Проблема - по мнению конкурентов компании Intel - состоит в том, что все эти новые интерфейсы являются собственностью Intel, которая разрешила их использовать производителям материнских плат, но не хочет предоставлять лицензии на их использование конкурирующим производителям процессоров, совместимых с архитектурой х86.

В результате AMD, Cyrix и Centaur не могут производить процессоры, которые работали бы на материнских платах с разъёмом Slot 1, производители чипсетов могут поддерживать Slot 1 только если они получили лицензию от Intel. Производители материнских плат не могут выпустить платы, поддерживающие любой процессор класса Р6, как это было с разъёмом Socket 7 и процессорами класса Р5. Они не могут также производить платы с разъёмом Socket 7 на новых чипсетах от Intel, поскольку те его уже не поддерживают, и существенно ограничены в выборе чипсетов для плат с разъёмом Slot 1, поскольку некоторые возможные поставщики не получили доступа к технологии Intel.

Производители материнских плат должны сделать выбор: с кем быть? Пользователи, в свою очередь, также должны выбирать, что покупать. На первый взгляд, выбор очевиден, поскольку процессоры Intel превосходят конкурентов по производительности. Но не стоит забывать, что продукция компании Intel стоит в среднем на 25% дороже продукции конкурентов, а материнские платы, поддерживающие SEC, стоят на 30-100 долларов дороже, чем платы с Socket 7.

Борьба на рынке РС была всегда и шла ему на пользу. Однако сейчас положение выглядит так, как будто РС собирается следовать примеру Macintosh - архитектуры, которая изначально была "закрытой".

Разработка новых интерфейсов Intel

Легче всего ругать фирму Intel. "Intel пытается сделать точно то же, что и IBM в 1987 году, пытаясь внедрить свою собственную шину Micro Channel" - говорит Глен Генри (Glen Henry), президент компании Centaur Technology, работавший ранее в IBM. "На самом деле, это одна из причин, почему я ушёл из IBM. Я думал, что они поступают глупо".

Генри имеет в виду архитектуру Micro Channel - шину внешних устройств, которую IBM предлагала как замену шины ISA. Архитектура являлась собственностью корпорации IBM, и остальные компании должны были получать у неё лицензии. В случае успеха архитектура Micro Channel могла заставить ряд компаний покинуть рынок и вернуть IBM контроль над архитектурой РС, утерянный в 1981 году. Однако идея провалилась.

Без сомнения, Intel частично установила контроль над архитектурой РС. Действительно, важнейшими компонентами РС являются процессор, системный чипсет, графический контроллер, микросхемы памяти и материнская плата. Intel производит около 90% процессоров, 80-85% системных чипсетов, и является крупнейшим производителем материнских плат. Недавно Intel объявила о намерении приобрести компанию Chips&Technologies (осталось получить разрешение Антимонопольного комитета), которая производит комплектующие для компьютеров типа Notebook и работала совместно с Intel и Hughes над созданием чипа контроллера 3D-графики (кодовое наименование Auburn). Планируется, что контроллер составит конкуренцию продукции таких фирм, как S3. Компании также принадлежит часть акций Rambus - компании, которая имеет хороший шанс установить новые стандарты для микросхем памяти. Intel и Rambus представляют Rambus DRAM (RDRAM) как следующий шаг после синхронной DRAM (SDRAM). В случае успеха это будет первый случай с 1974 года, когда одна компания контролирует стандарты в области DRAM.

Что удивительно, Intel достигла таких успехов, не продав ни одного компьютера под своей торговой маркой. Кажется, единственная область, куда Intel не дотянулась - это операционные системы, которые остаются вотчиной Microsoft. Однако действительно ли Intel является "империей зла"? Отвечая на этот вопрос, необходимо иметь в виду следующее:

Как и любая другая компания, Intel имеет право разрабатывать технологии и защищать их патентами. "Как акционер Intel, я был бы очень огорчён, если бы компания раздавала свои наиболее значительные секреты бесплатно" - говорит Мэнни Вара (Manny Vara), менеджер по общественным связям в области процессоров для настольных РС компании Intel.

У Intel были серьёзные причины для создания нового интерфейса процессора. Socket 7 не обеспечивает достаточной пропускной способности шины, особенно в многопроцессорных (MP) конфигурациях. Весь обмен в архитектуре Socket 7 идёт по одной 64-битной шине. При стандартной частоте шины 66.6 MHz максимальная пропускная способность составляет около 533 MBps (мегабит в секунду). Даже если в следующем году частота шины будет повышена до 100 MHz, пропускная способность всё равно будет недостаточной для систем высшего уровня (High-end).

Поэтому Intel добавила вторую 64-битную шину в процессоры Pentium Pro и Pentium II. Эта дополнительная шина (backside bus) предназначена для обмена с кэшем второго уровня (L2 cache) и работает быстрее, чем внешняя шина. Такая архитектура требует дополнительно к имеющимся в Socket 7 ещё как минимум 72 контакта.

Не всё так мрачно. Intel предоставляет остальным доступ к части своих новых технологий. Например, она помогла таким компаниям, как Corollary, NCR и Hyundai в разработке Р6-совместимых чипсетов для многопроцессорных систем. Intel заявила, что эти компании "способствуют развитию архитектуры PC".

Intel не может стать собственником архитектуры PC, поскольку эта архитектура изначально не была открытой. Это противоречит устоявшемуся мнению о том, что РС более популярны, чем Mac-и, поскольку архитектура РС является открытой и доступной для клонирования любому. На самом деле и IBM PC, и Mac были изначально закрытыми стандартами. РС клонировали все, кому не лень, просто потому, что клонировать их было проще. Разработав протокол шины, который трудно клонировать, Intel ещё раз доказала, что РС не является открытой архитектурой.

Будущее Socket 7

Может показаться, что всё вышесказанное означает закат Socket 7 и конкурентов Intel. Но это не так. Хотя Socket 7 не обеспечивает пропускную способность, необходимую для систем высшего уровня, он достаточно хорош для компьютеров начального и среднего уровня, то есть тех компьютеров, которые покупает большинство пользователей. Завоевание этого рынка становится важнейшей задачей для AMD, Cyrix и Centaur.

"Мы не ограничены Socket 7. Это я хочу заявить всем", - говорит Ланс Смит (Lance Smith), директор по техническому маркетингу (technical marketing director) компании AMD, - "более всего мы ограничены временем - временем, которое нам необходимо для выпуска нового продукта".

В начале следующего года новые процессоры, системные чипсеты и чипы SDRAM позволят довести частоту шины Socket 7 до 100 MHz. Это позволит увеличить пропускную способность на 50% - до 800 MBps. В то же время разработчики стремятся уменьшить обмен по шине. Увеличение размера кэша L1 приводит к росту вероятности того, что процессор найдёт требуемые инструкции и данные без обращения к шине. На данный момент все новые процессоры, использующие Socket 7, имеют увеличенный до 64 KB кэш L1. Это в 2 раза больше, чем в процессорах фирмы Intel - Pentium, Pentium Pro и Pentium II.

Похоже на то, что AMD собирается ещё увеличить размер кэша L1 после перехода на 0.25-микронную технологию в ближайшем будущем. Новая технология позволит уменьшить площадь кристалла с 162 мм2 до 68 мм2 и тем самым освободить место для добавочного кэша при сохранении стоимости.

Centaur идёт тем же путём. В конце следующего года компания планирует представить усовершенствованную версию чипа IDT-C6 с интегрированным кэшем L2 - решение, встречающееся в некоторых RISC-чипах, но впервые применённое в чипах семейства х86.

Что нас ждёт в будущем?

Увеличение размера встроенного кэша - не единственное средство в борьбе за выживание Socket 7. Есть ещё несколько путей развития.

Один из путей состоит в разработке процессоров с дополнительной шиной для кэша L2, так же, как это делает Intel. Вместо разработки нового разъёма с увеличенным числом контактов процессор и кэш L2 могут размещаться на дочерней карте, вставляемой в Socket 7. Дополнительная шина может при этом функционировать как на частоте процессора, так и на некоторой дробной частоте - скорее всего, на половине частоты процессора - для снижения стоимости SRAM. Внешняя шина при этом работает на частоте 66.6 или 100 MHz для обеспечения обратной совместимости.

То же самое можно сделать ещё лучше, если разместить кристалл процессора и кэш L2 в одном корпусе, называемом Multichip Module (MCM), так же, как в процессоре Pentium II. Процессор и кэш L2 обмениваются информацией по быстрой дополнительной шине, а картридж MCM устанавливается в Socket 7. Производство MCM достаточно дорого, но AMD использует технологию С4 фирмы IBM, которая позволяет сократить затраты. Эта технология позволяет размещать выводы, к которым припаиваются контакты, на всей поверхности кристалла, а не только по краям. NexGen, приобретённая AMD, делала что-то подобное 2 года назад: одна из версий процессора Nx586 содержала отдельный чип вычислений с плавающей точкой в MCM. Этот путь также возможен (но менее привлекателен) для Cyrix, чьи процессоры производятся на заводах IBM.

Ещё одним путём может быть размещение in-line или look-through кэша L2 на дочерней карте, устанавливающейся в Socket 7. В этом случае отпадает необходимость в дополнительной шине процессора. Вместо этого, внешний тактовый генератор задаёт повышенную частоту работы процессора. Обмен процессора с кэшем L2 идёт на этой повышенной частоте, но контроллер кэша осуществляет обмен с Socket 7 по-прежнему на частоте 66.6 или 100 MHz. Такой путь позволяет отказаться от разработки новых процессоров.

"Любая из этих альтернатив позволяет продлить жизнь Socket 7 и достичь производительности Slot 1", - говорит Марк Блюм (Mark Bluhm), вице-президент по стратегическому планированию компании Cyrix, - "у этого разъёма впереди по крайней мере год или два жизни".

Пути развития Socket 7

Тем не менее, необходимы и долгосрочные решения. Возможны два варианта: разработка материнских плат с универсальным слотом, в который устанавливались бы дочерние карты с любым процессором или создание нового разъёма, напрямую конкурирующего с разработками Intel.

Первый вариант уже воплощается в жизнь. На выставке Computex в Тайпее (Taipei) в июне месяце компания Asus получила награду BYTE Best of Computex за материнскую плату P/I-P65UP8 со специальным разъёмом для дочерних карт с процессорами. На дочерней карте может быть установлен процессор с интерфейсом Socket 7, Socket 8 или Slot 1 вместе с соответствующим чипсетом. На данный момент этот разъём запатентован, но если достаточное количество фирм договорятся о стандарте, универсальные материнские платы сможет производить любая компания. Недостатком данной разработки является наличие дополнительного разъёма между процессором и материнской платой, который привносит шумы и задержки сигнала при высоких тактовых частотах.

Другим путём является создание нового интерфейса процессора без использования патентов Intel. Никто из конкурирующих компаний не распространяется о переговорах по этому поводу, однако даже если интерфейс будет разработан, останется большая проблема: Intel. Новый интерфейс не будет поддерживаться крупнейшим производителем процессоров (Intel), крупнейшим производителем материнских плат (Intel) и крупнейшим производителем системных чипсетов (Intel). В результате могут появиться две архитектуры РС, одну из которых контролирует Intel, а другую поддерживает большая часть производителей, контролирующих лишь малую часть рынка.

Заключение

Процессорный разъем Socket 775, именуемый также LGA 775 (Land Grid Array, массив контактных площадок) за то, что впервые использует не ножки, а контактные площадки у процессоров, собирается повторить славную историю Socket 478 и продержаться на рынке до 2008 года. Зато в 2008 году компания Intel планирует ввести сразу два новых разъема для процессоров, изготовленных по 45 нм нормам техпроцесса. Socket B, или LGA1366, как явствует из название, будет предназначен для процессоров с 1366 контактными площадками. Socket H, напротив, уменьшит число контактов до 715.

По всей видимости, различные версии процессорного разъема адресованы чипам с интегрированным контроллером памяти (Socket B) и без него (Socket H). Проглядывается аналогия с 754 и 939-контактными разъемами AMD, где меньшее число контактов указывало на одноканальный, а большее - на двухканальный контроллер памяти. Правда, в случае с Intel, процессоры Nehalem для разъема Socket H скорее всего будут вообще лишены встроенного контроллера памяти.

В данном реферате были описаны все возможные сокеты для процессоров Intel. По нему можно чётко проследить историю становления компании, её возможное будущее в области микропроцессорных технологий и историю компьютеризации общества в целом. Полученные мною знания я буду использовать и далее, в ходе изучения архитектуры ЭВМ.

Список использованной литературы

Компьютерная газета. - (http://www.nestor. minsk. by/kg/news/2006/10/2307.html)