Põhja- ja lõunasild (0)

HAAPSALU KUTSEHARIDUSKESKUS Arvutiteenindus 08
Andres Nurk Põhjasild ja lõunasild Referaat
Juhendaja : Kaido Kivioja
Uuemõisa 2010 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
Sisukord Sissejuhatus ................................................................................................................................3 1. Kiibistikud ..............................................................................................................................4 2.Põhja sild .................................................................................................................................6 2.1 Uuemad arengud ...............................................................................................................7 3. Lõuna sild ...............................................................................................................................8 3.1 Funktsionaalsus ................................................................................................................9 Kokkuvõtte ...............................................................................................................................10 Kasutatud kirjandus ..................................................................................................................11
2 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
Sissejuhatus
Põhja- ja lõuna sild on lisa kiibistikud, mida protsessor kasutab teiste arvutis olevate seadmetega suhtlemiseks. Põhja sild on mõeldud suhtlemiseks kiiremate seadmetega. Ning lõuna sild on mõeldud suhtlemiseks aeglasemate arvuti komponentidega. Põhja- ja lõuna silla kiibistike jagamine kaheks on tavaline, kuigi on olukordi kus mõlemad kiibistikud on kombineeritud üheks sõlmeks. Iga kiip on loodud selleks, et täita kindel arv ülesandeid.
3 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
1. Kiibistikud
Moderne protsessor sisaldab sadu miljoneid individuaalseid transistoreid. Kuigi protsessoril ei ole palju öelda, milline sisend või väljund seade signaali edastab ning mis juhtub nende andmetega mille protsessor ise väljastab. Selle töö teeb ära kiibistik, mis muudab töötlemata protsessori andmed juhisteks mida komponendid mõistavad ja käitub kontrollerina kõikidele sissetulevatele protsessori bitidele. Kuna perifeerse kasutajaliidese standardid muutuvad kiiresti on emaplaadi tootjatel võimalik alles hoida põhja sild ning uuendada ainult lõuna silda. Süsteemi ehitamine ümber kiipistike põhjuseks on efektiivsus. Intel toodab iseendale kiibistike. AMD-le toodab kiibistike nVidia ning ATI.
Põhja ja lõuna silla kiibistikud on loodud töötama koos konkreetsete protsessorite ja emaplaatidega. Inteli LGA 775 pesa (775 viitab protsessori pistiku kontakti viikide arvule) on tuntud sellepärast et toetab suurt hulka kiibistike, mis toetavad LGA 775 protsessoreid ning teisi.
4 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08 nForce ning nForce2 kiibistikel on graafika üksus ka põhja sillas . Põhja sild on suurem lõuna sillast sest sajad andmete teed on vajalikud protsessorile ja mälule. Aastaid kasutati lõuna silla ühendamist PCI siini. Kuigi selle läbilaske võimalus ei olnud piisavalt efektiivne tänapäevastele vajadustele, seega kõik kiibi tootjad pakuvad enda poolseid lahendusi(VIA V- Link , SiS MuLTIOl, Inteli I-link ja AMD/NVIDIA HyperTransport). Kui arvutit ostetakse siis kiibistik jäetakse sageli tähelepanuta. Arvuti funktsionaalne võime sõltub sellest. Lõpuks toorest protsessori jõust jääb väheks kui süsteem paneb ise piirangud peale. Reeglina koosneb kiibistik 2 osast. Osad SiS poolt pakutavad kiibistikud on erandid, näiteks 735 ja 645, mõlemad põhinevad ühe kiibi tehnoloogial . Kõige suurem andme edastus toimub põhja silla ja protsessori vahel. Erinevad arvuti komponendid saadavad elektrilisi signaale, mis positiivsed ning negatiivsed laengud mida esitatakse kahendsüsteemis. Erinevad laengute kombinatsioonid ütlevad arvuti komponentidele, kuidas nad peaksid käituma. Kiibistukud reguleerivad neid elektrilisi laenguid.
Näiteks kui liigutada arvuti hiirt , siis hiir saadab andmed läbi hiire juhtme emaplaadile. Andmed lähevad sealt edasi kiibistiku. Kiibistik kontrollib andmed ning uurib kuhu need andmed minema peaks. Kiibistik tunneb hiirest tulevad andmed ära ning saadab need edasi protsessorile. Protsessor dekodeerib andmed ning saadab andmed tagasi kiibistikule mis juhib andmed edasi videokaardile. Videokaart saadab andmed monitorile ja monitor esitab andmed pikslitena ning esitab hiire liikumist kuvaril. Kiibistikud on peidetud rohelise kuuma kindla metalliga, mis juhib kuumust eemale et kiibistik üle ei kuumeneks või ära ei sulaks.
Näide: 8244BX põhja silla kiip ei kontrolli ainult andme liiklust protsessori ja emaplaadi vahel vaid kontrollib andme vahetus AGP kaardi siini vahel. Mõlemad kiibistikud jagavad ülesannet kontrollida andmeid PCI ja mälu andmeid. Andme teed võivad erineda kiibistiku tüübist. Need teed mis juhivad andmeid iga arvuti komponendi vahel nimetatakse siinideks. Siinid on lihtsad teed või juhtmed mis on emaplaadi küljes. Kiibistike kutsutakse sildadeks kuna need sildavad erinevaid arvuti komponente ja kindlustavad et andmed teeksid seda mida nad tegema peaks.
5 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
2.Põhja sild
Põhja sild tegeleb kiiremate seadmetega nagu CPU(protsessor), RAM(mälu), BIOS RAM ja PCI Express (Sisend-väljundsiin). Põhja sild asub PCI-ist l põhja pool toetades protsessorit, mälu ja vahemälu. Põhja silda kutsudakse ka memory controller hub-iks (MCH) või integrated memory controller (IMC). Mõnikord põhja sild sisaldab ka integreeritud video kontrollereid (GMCH) Inteli süsteemides, sellepärast et erinevad protsessorid ja mälu tüübid nõuavad erinavat signaleerimist, tüüpiliselt põhja sild töötab ainult kahte klassi kuuluva protsessoriga ning üht tüüpi mäluga. Vähesed kiibistikud, mis toetavad kahte tüüpi mälusid(tavaliselt on selline võimalus kui liigutakse edasi vanalt standardilt uuemale). Näiteks põhjasild Nvidia nForce2 kiibistikul töötab ainult Socket A protsessoritega, kombineeritud koos DDR, SDRAM-iga. Põhja sild on süsteemi emaplaadil kõige tähtsaim faktor määrates ära protsessorite arvu, kiiruse, tüübi ning kui palju mälu saab kasutada. Sellised faktorid nagu voltide regulleerimine ja vabade ühenduste arv mängib ka rolli. Tehniliselt kõik tavakasutajal olemas olevad kiibistikud toetavad ühte protsessori tüüpi ning maksimaalset mälu kogust mille määrab ära protsessori tüüp ja emaplaadi ehitus. Pentiumi aegsed masinatel oli piirang 128 MB, kuigi enamus Pentium 4 masinatel oli piirang 4 GB. Alates Pentium Pro-st Inteli arhitektuur suudab ära mahutada füüsilisi aadresse mis on suuremad kui 32 biti, tüüpiliselt 36 biti, mis lubab 64 GB adresseerimist. Kuigi emaplaadid mis suudaks toetada nii suurt kogust RAM-i on haruldased kuna mälud on kallid ning operatsiooni süsteemidel on piirangud. Põhja sild tüüpiliselt töötab ühe või kahe erineva lõuna sillaga. Põhja sillal on oma mälu vaate tabel ( lookup table) (I/O mälu haldus üksus) kus on aadresside kaardistus ning laotus põhimälus. Põhja sild kasutab protsessori ja ülejäänud süsteemiga suhtlemiseks ning andme edastuseks FSB-e ühendust( front side bus), mälu siini ning AGP porti . Teisejärgulised süsteemi siinid töötavad FSB-st tuletatud takti kiirustuga, kuid ei ole sellega sünkroonis. FSB ühenduse kiirus on tähtis kuna see kontrollib kui kiiresti saab protsessor RAM-i ja I/O seadmetega (input/output sisend väljund seadmed ) ühendust. Kuigi uuematel AMD ja Inteli protsessorite tehnoloogiatel on eraldi
6 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08 ühendus mäluga, mis ei läbi põhja silda, kiirendades sellega protsessori ja mälu vahelist tööd.
2.1 Uuemad arengud
Mälu kontroller mis vahendab suhtlust protsessori ja mälu vahel on pandud ümber protsessori sõlmestiku AMD64 seeria protsessoritel. Intel integreeris mälu kontrolleri protsessori sõlmestiku oma Nehalem-i mikroarhitektuuri põhjal tehtud i7 protsessoritele. Osadel Nehalem protsessoritel on põhja silla funktsioonid sõlmestikus, siiski teised kasutavad lühiteed et ühendada ennast põhja sillaga. Üks selline näidetest on Nvidia nForce3 kiibistik AMD64 süsteemidel mis on ainult üks kiip. See kombineerib kõik põhja silla omadused koos AGP pordiga ja on ühendatud otse protsessoriga. nForce 4 kiibistikuga emaplaaditel nimetatakse seda MCP (Media Communications Processor). IHA arhitektuuri kasutatakse Inteli 800 seeria kiibistikes, kus esimesena loobuti Lõunasilla/Põhjasilla arhitektuurist . IHA kasutab mälu kontrolleri hubi (MCH) mis on ühendatud I/O kontrolleri hubi 266MB/s siiniga. Sellist ühendust kutsutakse Direct Media Interface (DMI). MCH kiip toetab mälu ja AGP-d, ning ICH kiip pakub ühendust PCI, USB, heli, IDE kettaste ning võrgule. Intel väidab et sektsioonide vahel oleva kiire ühenduse korral on IHA palju kiirem kui varasem põhja ja lõuna silla konstruktsioon, mis ühendas kõik aegale ühenduse pordid PCI siiniga. IHA optimeerib andme liigutamist andme tüübi põhjal.
7 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
3. Lõuna sild Lõuna sild või siis I/O Controller Hub (ICH) või Platform Controller Hub(PCH) on kiip mis Inteli süsteemides (AMD, VIA, SiS ja teised kasutavad lõuna silda) tegeleb aeglasemate ühendustega emaplaadil. Lõuna silla erinevus põhja sillaga on see, et lõuna sild ei ole otseselt ühendatud protsessoriga. Põhja sild seob lõuna silla protsessoriga. Kasutades kontrolleri integreeritud kanali skeemi andmete kontrolliks ja ligipääsuks saab põhja sild ühendada signaale I/O seadmetest protsessorini.
Kuna lõuna sild on füüsiliselt kaugemal protsessorist, siis lõuna sild tegeleb arvuti aeglasemate ühendustega. Üks kindel lõuna sild võib töötada erinevate põhja sildadega, aga need kaks kiipi peavad olema kavandatud koos töötamiseks. Traditsiooniliselt oli lõuna ja põhja silla vaheliseks liideseks PCI BUS, aga selle poolt põhjustatud nn pudelikaelast kasutavad uuemad kiibistikud erinevat liidest kõrgema jõudluse saavutamiseks.
Lõuna silla nimetus tuleb selle arhitektuuri jooniselt, mis meenutab kaarti, esmakordselt kirjeldati seda koos PCI Local Bus arhitektuuriga personaal arvuti platvormidele. Lõuna sild asub PCI bus magistraalist lõunas ning on sillatud APM/ACPI(toiteliides), PCI/PCle Bus, AC 97/HDA(heli), SATA/USB/LAN portide , CMOS mäluga, IDE ning muude seadmetega. Kuigi praeguse PC platvormi arhitektuuri ülesehitus asendab vana PCI ühendust, praegune arhitektuur kasutadbI/O magistraali.
8 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
3.1 Funktsionaalsus
Kaasaegse lõuna silla funktsionaalsus sisaldab:
1. PCI bus. - PCI bus sisaldab traditsioonilisi PCI spetsifikatsiooni, aga võib ka sisaldada PCI-X ja PCI Express-i toetust. 2. ISA bus või LPC Bridge - Kuigi ISA toetuse tegevustase on haruldane on see siiski jäänud tänapäevase lõuna silla inegreeritud osaks. LPC sild hangib andmeid ja kontrollib Super I/O ( ühendus klaviatuuri , hiire, paralleelpordi, seeria pordi, IR pordi ja floppy kontrolleri) ja FWH( firmware-i hub mis hangib infot BIOS flash mälust). 3. SPI bus - SPI siin on lihtne seeria siin mida kasutatakse BIOS flash mälu ligipääsuks. 4. SMBus - SMBus kasutatakse suhtlemiseks teiste emaplaadi osadega(süsteemi temperatuuri sensorid, ventilaatori kontroller). 5. DMA kontroller - DMA kontroller lubab ISA või LPC seadmetel otse ühendust põhimälule ilma protsessori abita. 6. Interrupt controllers - katkestamatud kontrollerid nagu 8259A ja/või I/O APIC. Katkestamatu kontroller pakub mehhanismi mis lubab ühendada ühendatud seadmetega protsessoriga. 7. Mass storage - massmälu kontrolleris nagu PATA ja/või SATA. See lubab süsteemile ligipääsu kõvakettastele. 8. Real -time clock - Pakub pidevat aja arvestust . 9. Voolu haldus - APM ja ACPI funktsioonid pakuvad arvuti magama panemist ja välja lülitust. 10. Nonvolatile BIOS memory - Süsteemi CMOS, abistab aku täiend voolu, loob piiratud püsimatu salvestus ruumi süsteemi konfiguratsiooni andmeteks. 11. AC'97 või Intel High Definiton Audio - Heli liides. 12. Out of band management - kontroller nagu BMC või HEC.
Lõuna sild pakub tuge ka Etherneti, RAID, USB, audio koodekite ja FireWire- ile. Haruldane on see et lõuna sild pakub tuge klaviatuurile, hiirele, seeria portidele, kuigi normaalselt on need seadmed ühendatud teise seadmega Super I/O.
9 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
Kokkuvõtte
Põhja ning lõuna sild töötavad kindlate protsessoritega. Põhja sild on mõeldud suhtlemaks arvuti kiiremate komponenditega ning lõuna sild on mõeldud suhtelmaks arvuti aeglasemate komponenditega. Sillad juhivad arvutis olevate osade tööd. Sillad jagatakse reeglina kaheks, siiski on kiibistike mis on ehitatud ühe kiibi tehnoloogial, kiirendamaks protsessori ja muude arvuti osade vahelist tööd. Kõige suurem andme vahtus toimub protsessori ja põhja silla vahel. Kiibistik muudab töötlemata protsessori andmed juhisteks mida komponendid mõistavad ja käitub kontrollerina kõikidele sissetulevatele protsessori bitidele. Kiibistike suhtlemine protsessoriga toimub läbi FSB ühenduse.
10 Haapsalu kutsehariduskeskus Andres Nurk Arvutiteenindus 08
Kasutatud kirjandus
· http://www.tomshardware.co.uk/forum/261677-12-what-south-bridge-north - bridge · http://en.wikipedia.org/wiki/Northbridge_%28computing%29 · http://en.wikipedia.org/wiki/Southbridge_%28computing%29 · http://www.tomshardware.com/reviews/hood,454-10.html · http://www.rigacci.org/wiki/doku.php/doc/appunti/hardware/chipset · http://www.tomshardware.com/reviews/full-power,490-2.html
11