NGIO– новоепоколениесистем ввода-вывода.Новое поколениепроцессоровдля PC.
РыловВ.Ю.
Системаввода-выводаNGIO.
NGIO (The Next Generation Input) –Output это принципиальноновый подходв организациипериферииперсональныхкомпьютеровпредложенныйи анонсированныйфирмой Intel.
Для началарассмотримнедостаткисуществующейна сегодняшниймомент организацииперифериикомпьютеров.Самой прогрессивнойтехнологией, из реализованныхна сегодняшниймомент и широкоиспользуемойдля основныхпериферийныхустройствявляется шинаPCI.Шина ISAуже уходитв прошлое, идаже спецификацияPC-98 требуетот персональныхкомпьютеровотсутствия шины ISAкак самогомедленногоэлемента современныхPC. Несмотря на многиехорошие качествашины PCI, она ужеподошла к пределусвоих физическихи технологическихперспектив.
Основнымиограничениямии недостаткамиPCI являютсяследующиесвойства:
Max пропускная способность около 133 Мб/сек. При частоте шины 33 Мгц. (Вариант на 66 Мгц широкого распространения не получил).
Все устройства имеют прямой доступ к первым 64Мб оперативной памяти, и поэтому существует опасность нарушения целостности системы при использовании некорректно написанных драйверов.
Шина имеет слотовую организацию и, вследствие этого, накладывается ограничение на число подключенных устройств. Выход из строя одного устройства, как правило, блокирует работу компьютера. Нет возможности подключения устройств налету без отключения питания.
В каждый момент времени только одно устройство имеет доступ к шине.
NGIOпредоставляетсовершенноотличный подходк организациишины периферийныхустройств. В основе этогоподхода лежитне слотавая, а линковаяорганизацияинтерфейсамежду устройствамиввода-выводаи адаптеромканалов (Channel Adapter).
У каждогоподключаемогоустройстваимеется TCA(Target Channel Adapter) которыйобеспечиваетфизическийинтерфейс междулинком и устройством.Подключаемыеустройствакоммутируютсяпосредствомкоммутаторов(Switch) садаптером HCA(HostChannel Adapter) накомпьютере.В HCA рефлизованвысокоскоростной DMA контроллеркоторый обеспечиваетдоставку данныхсобранных впакеты отпереферийныхустройств впамять и наоборот.При этом обеспечиваетсязащита памяти, и гарантируетсязащищенность.Здесь можнопровести аналогиюс современнымисетевыми проьоколами.Т.е. все данныесобраны в пакетыразмером до4Gbв которых хранитсяинформацияо приемнике, получателе, команде, приоритете, контрольнаясумма и т.п. Приэтом отпадаетнеобходимостьучастия CPU воперацияхввода-вывода, и нет опасностизахвата шиныодним устройством.
Таким образомтеперь отпадаетнеоюходимостьв разделенииустройствамишины т.к. всеони имеют DMAдоступк памяти компьютерачерез TCAи HCA.На уровне приложенийи драйверовпоявляетсявозможностьсоздания виртуальныхканалов, которыена аппаратномуровне будуткоммутироватьсячерез один илинескольколинков.
/>
/>
С помощьютехнологииNGIO можнокоммутироватьустройстваразных уровнейсложности итипов, обладающиеразной скоростьюработы и пропускнойспособностью.Такими устройствамимогут быть: всевозможныесетевые адаптеры(от Ethernet доОптоволокна),SCSIи RAID контроллеры,LAN/WAN шлюзыи прочие.
Сложнаяорганизациякоммутаторов(Switches) позволяетсоздоватьдовольно развитую, многослойнуютопологиюкоммутациимножестваустройств, свозможностьюподключениянесколькихкомпьютеров.При этом появляетсявозможностьразделениясистемы питанияустройств икомпьютерови появляетсявозможностьподключенияи отключенияустройствналету. Такжеоблегчаетсязадача поискаи локализациинеисправностей.Физическаяорганизациялинков становитсянезависимойот переферийныхустройств идрайверов, и, поэтому, остаютсябольшие резервыв увеличениипропускнойспособностипереферийнойсистемы.
/>
/>
Новоепоколениепроцессоровдля PC.
Бурное развитиевысокоточныхтехнологийв микроэлектроникев последниегоды былоознаменованожесткой конкурентнойборьбой ведущихпроизводителеймикропроцессорнойтехники дляперсональныхкомпьютеровв лице фирмIntel, AMD, Cyrix.Прародителемсовременныхмикропроцессоровявляется процессорPentium-Pro созданныйфирмой Intel.В этоммикропроцессоревпервые реализованвысокоскороснойкэш второгоуровня, внеочередноеисполнениекоманд, RISCядро.Но производствовысокоскоросногокэша интегрированногов процессори работающегона частоте150-200 Мгц было оченьдорогостоящими сопряженос большим процентомвыбраковки, поэтому процессорP-Pro дажесейчас остаетсяочень дорогимсо стоимостью~ $450. В качествеальтернативыи развитияP-Pro фирмаIntel выпустилапроцессорPentium II срасширеннымнабором команд(MMX) икэш памятью2-го уровня размером512 Кб выполненнойна одной платес ядром процессораи заключеннымв картриджSECC. Кэшпамять новогопроцессораработала начастоте Ѕ частотыядра для процессоровPII c ядромKlamath (233 — 300МГц)и на 1/3частотыядра для процессоровPII сядром Deshutes(333 – 450 МГц).Себистоимостьпроизводстваоказалась нижечем у процессоровP-Pro, что позволилофирме Intelзахватитьрынок. В качествезамены P-Proдлявысокопроизводительныхсерверныхстанций былсоздан процессорIntel PII Xeon c кэшпамятью второгоуровня 512Кб начастоте ядравыполненныйв картриджеSECC2с частотамиот 300МГц.
Основнымконкурентомфирмы Intelв компьютерахсреднего классастали фирмыCyrix иAMD. ПроцессорCyrix M2 стехнологиейMMX являетсяпроцессором6-го поколения(Наличие внеочередногоисполнения, переименованиярегистров, одновременногоиспользованияданных, 64Кбассоциативногокэша 1-го уровня).Процессор AMDK6-2 с технологиейMMX и3Dnow! сталболее успешнымконкурентоми вытеснилпроцессорыCyrix. (K6 присущитакже все чертыпроцессоров6-го поколения, кроме этогов нем все инструкцииx86 разбиваютсяна более мелкиеRISC командыи выполняютсяв 7 операционныхблоках). ОсновнымнедостаткомпроцессоровМ2 и К6 являетсянеконвейеризированныйматематическийсопроцессор, что и поставилоих в невыгодноеположение передпроцессорамифирмы Intel.Кроме этогофирма AMDвыпустилапроцессор K6-3в котороминтегрирован высокоскороснойкэш второгоуровня размером256 Кб работающийна частоте от400Мгц. Для возвратапозиций нарынке компьютеровсреднего инижнего классовфирма Intelвыпустиладешовый вариантпроцессораPII, процессорIntel Celeron, отличающийсяотсутствиемкэша 2-го уровня, но зато хорошей“разгоняемостью”.
Ответом фирмыIntel насоздание процессораK6-2 с технологией3Dnow! сталосоздание ивыпуск процессораPentium III ( ядроKatmai, выполненпо технологииPII +добавлен новыйнабор командKNI- Katmai New Instructionset, частота от450 Мгц ).
Что же насждет в будущемна рынке микропроцессоров? Преждевсего хочетсяотметить новейшуюразработкуфирмы AMDпроцессорK7. Приего созданииактивно использовалсяопыт созданияпроцессораAlpha отфирмы Digital. Этот процессорбудет иметь128 Кб кэш 1-го уровняна частоте ядра(600 МГц), до 8Мб кэшаL2 начастоте шины(200 Мгц), шина E6-Vот процессораAlpha, конвейеризованныйматематическийсопроцессорс 3-мя операционнымиблоками, Slot A, чтопозволяетговорить о егоочевидномпревосходственад процессорамиIntel. Нижепредставленасводная таблицахарактеристиксовременныхпроцессоров.
Intel предпологаетвыпуск в будущемследующихпроцессороы:
Tanner: развитиесерии Xeon, сначалапоявится 500 МГцверсия, кэш L2работать начастоте ядраи иметь емкость512, 1024 или 2048 Кб, системнаяшина – 100 Мгц, технологическийпроцесс — 0.25мкм.
Cascades: Cascades будетпредназначендля использованияв серверах ирабочих станциях.Первые версиибудут иметьчастоту неменее 600 МГц. ВпреспективеCascades вряд ли заменитTanner, вероятно, онстанет егодешевой версией, т.к. будет оснащентолько 256 Кб кэшемL2, но зато встроеннымв корпус процессораи работающемна полной частотеядра. Технологическийпроцесс — 0.18 мкм; системная шина-- 133 МГц.
Coppermine: Это ядропридет на сменуKatmai.Главное отличие– использованиетехнологическогопроцесса 0.18 мкм, что даст возможностьвыпускатьпроцессорыс более высокимивнутреннимичастотами. Судяпо всему, к большомусожалению,Coppermine будет иметьL2 кэш емкостью512 Кб и работающеговсе так же, наполовиннойчастоте ядрапроцессора.