ATX, Micro ATX, Flex ATX, LPX ¢ BTX
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AArrqquuiitteeccttuurraa ddeell PPCC Facultat d’Informàtica de Barcelona Curso 2004-2005 Contenido: Juego de Chips Formatos Placas Base ÍÍnnddiiccee Juego de Chips Formatos Placa Base AT, Baby AT ATX, micro ATX, Flex ATX, LPX BTX – 2 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee CChhiippss ¿Que es el juego de chips? El “Chipset” es el conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador La forma en que interacciona el procesador con la memoria o la caché El control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB, … Chipsets La polivalencia actual de los PC depende básicamente al chipsets No son reemplazables Están soldados a la placa base Objetivos Minimizar el número de chips que integran una placa base » Reduce el coste » Evita prolongados períodos de testeo y validación » Reduce el tiempo de desarrollo de una nueva placa base » Reduce el tamaño de la placa base Aglutinar en ellos una funcionalidad creciente » Centralizando las funciones del PC en dos o tres chips – 3 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Chipsets Realiza todas las funciones vitales de un PC Inicialmente todas las funciones se realizaban en chips separados Dispositivos a los que ha reemplazado » Controladores de: memoria, EIDE, Teclado, Interrupciones, DMA, ratón PS/2, IrDA, RTC (Real Time Clock), etc Los chipsets ganan mayor relevancia a partir del Pentium Necesarios porque el bus de procesador va a distinta velocidad que los buses de expansión La mayoría de juegos de chips actuales están formados por dos chips Puente Norte o Chipset Norte (North Bridge) Puente Sur o Chipset Sur (South Bridge) Chipset Norte Está situado cerca del procesador Es el único chip que se comunica con el procesador Aglutina las funciones de los controladores de buses Controladores de memoria Controladores de cache Controladores AGP, PCI – 4 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee CChhiippss Chipset Sur Aglutina todas las funciones de Entrada/Salida y los controladores de periféricos Controladores IDE Controladores Serie, USB, FireWire CMOS RAM y las funciones del RTC Contiene todos los componentes heredados de arquitecturas anteriores » Ej: controlador bus ISA, IRQ, DMA Antecedentes Una placa base original del PC (8088) está compuesta por unos 50 chips 3 para el microprocesador, 18 para la memoria, 2 para la ROM-BIOS, 4 para el controlador de memoria, entre 4 y 6 para controlar los dispositivos periféricos (controlador de teclado y PIT) y unos 25 adicionales para funciones diversas (laches direcciones y datos, UARTS’s,...) Las primeras funciones que se aglutinaron fueron las de E/S que normalmente estaban en tarjetas de expansión y las de control de periféricos simples. Apareció el chip “Super I/O” que integra: » Controladores de disco, controladores serie y paralelo, controladores de teclado y ratón, el enlace BIOS – 5 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Controladores independientes en los primeros PC Función Chip PC/XT AT Procesador 8088 / 8086 80286 Coprocesador Matemático 8087 80287 Generador de reloj 8084 82284 Controlador de Bus 8288 82288 System Timer 8253 8254 Controlador de Interrupciones primario 8259 8259 Controlador de Interrupciones secundario - 8259 Controlador DMA primario 8237 8237 Controlador DMA secundario - 8237 CMOS-RAM / RTC (Real Time Clock) - MC146818 Controlador de teclado 8255 8042 En 1986 aparece lo que podría considerarse el primer chipset Lo presenta la empresa “Chips and Technologies” Es un único chip que integra todos los controladores del PC-AT – 6 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Primeros Chipsets Se puede considerar que parecieron con el Pentium Los chipsets de los 486 y anteriores carecen de mayor importancia ya que no influían en el rendimiento general del PC Intel sacó sus primeros chipsets para el procesador Pentium Nunca antes había fabricado chipsets y obtuvo un gran éxito Fueron los primeros en integrar todas las funciones y dividirlas en dos chips (Chipset Norte y Chipset Sur) además del chip Super I/O Marcaron una revolución en las placas base ya que sus chipsets incluían un gran número de funciones de control A partir del Pentium aparecieron diversos fabricantes que también se dedicaron a fabricar chipsets para procesadores VIA, ALI, SIS, nVIDIA, … Todos intentan mejorar el rendimiento de del PC y añadir funcionalidades Un chipset puede determinar mucho el rendimiento de PC. El primer chipset de Intel fue el 82430FX (formado por 4 chips). Este chipset podía controlar hasta 128 MB de RAM, pero sólo podía hacer caché de 64 MB » Un PC con este chipset y con 128 MB de RAM era un 15% más lento que el mismo PC con sólo 64 MB – 7 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee CChhiippss Chipsets Para cada procesador existen multitud de chipsets De diferentes marcas y con diferentes capacidades La mayoría de chipsets de una marca para un procesador utilizan el mismo Chipset Sur y lo único que van variando es el Chipset Norte » Así que cuando se refieren a un modelo de chipset, normalmente sólo se refieren al Chipset Norte Algunas versiones de Chipset Norte pueden llegar a integrar hasta controladores gráficos La comunicación entre el Chipset Norte y el Sur se hace con un enlace y protocolo específico a cada fabricante. Cada vez que aparece un nuevo procesador (core) con un controlador de bus distinto, un nuevo bus de expansión, nuevos tipos de memoria, etc, se construye un nuevo Chipset – 8 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Buses de conexión CPU CPU BACKSIDE BUS BUS LOCAL (BUS TRASERO) CHIPSET BUS DE EXPANSIÌN CACHE L2 BUS LOCAL FRONTSIDE BUS (BUS FRONTAL) CACHE L2 CHIPSET BUS DE Externa EXPANSIÌN BUS DE MEMORIA BUS DE MEMORIA Memoria Memoria Principal Principal – 9 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Esquemas de conexión Intel – 10 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Esquemas de conexión Intel – 11 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Esquemas de conexión – 12 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee cchhiippss Esquemas de conexión – 13 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggoo ddee CChhiippss Rendimiento del Chipset Antiguamente, las funciones del chipset eran relativamente sencillas de realizar y el chipset apenas influía en el rendimiento del PC El chipset era el último elemento al que se le concedía importancia a la hora de comprar una placa base En la actualidad, de la calidad y las características del chipset dependerán: Obtener o no el máximo rendimiento del procesador Las posibilidades de actualización del PC El uso de tecnologías más avanzadas de memorias y periféricos El uso de un buen chipset no implica que la placa base en conjunto sea de calidad ni bien diseñada Ejemplo: Un chipset puede saber controlar FireWire y la placa base no tener los conectores o puede saber controlar 4 GB de memoria RAM y la placa base sólo dispone de zócalos para 1,5 GB – 14 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors JJuueeggooss ddee CChhiippss El fiasco Con la aparición del Pentium III Intel diseñó un nuevo chipset, el i820 que apareció en diciembre de 1999 Intel predijo que la memoria Rambus sería el futuro Tenía un acuerdo de exclusividad de uso con Rambus El Chipset i820 controlaba nativamente sólo memorias Rambus Como las memorias Rambus no tuvieron mucho éxito Para aprovechar el i820 y utilizar memorias SDRAM, Intel creo un chip intermedio, el MTH (Memory Translator Hub) » Mayor coste (un chip más) » Perdida de rendimiento debido a la conversión En el verano del 2000, Intel descubrió un error en el chip MTH Tenia una extrema sensibilidad al ruido eléctrico » Cuelgues ocasionales y corrupción de datos transportados de memoria Intel se vio obligada a recuperar y retirar del mercado más de un millón de placas » La factura ascendió a 253 millones de dólares – 15 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors FFoorrmmaattooss PPllaaccaa BBaassee Form Factors El formato de una placa base determina: Las dimensiones físicas de su área rectangular » Ello determina en qué tipo de caja va a poder conectarse La distribución, número y tipos de los anclajes La distribución de sus componentes Directrices de ventilación para favorecer las disipación térmica Las necesidades de alimentación » Conectores, mecanismos de seguridad, protecciones eléctricas, funcionamiento Desde el primer PC hasta la actualidad ha habido 3 formatos básicos de placa base con algunos derivados AT Baby AT, Full-Size AT, LPX ATX ATX, Micro ATX, Flex ATX, NLX, Mini-ITX, WTX BTX – 16 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors FFoorrmmaattooss PPllaaccaa BBaassee AT Form Factor Es el formato más viejo y de mayor tamaño de todos Definían un único conector externo para el teclado Baby-AT Corresponde a la placa base original de los primeros PC Sus dimensiones son las heredadas del primer modelo de IBM Tiene espacio para un máximo de 8 zócalos ISA separados por 2 cm » Esta distancia se mantiene vigente en la actualidad Puede acoplarse a cualquier tipo de carcasa » Torre, semitorre, minitorre y sobremesa Sus dimensiones son 25 x 33 cm » Estas dimensiones eran máximas pudiendo haber placas base más pequeñas si no tenían todos los zócalos de expansión Se utilizó hasta 1996 aproximadamente Full-Size AT Es el formato más grande de las placas para PC Sus dimensiones son 30 x 35 cm Este tamaño tan grande era debido a que la memoria estaba soldada en la placa base » Desapareció cuando las memorias estuvieron en zócalos – 17 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors FFoorrmmaattooss PPllaaccaa BBaassee Placas originales IBM PC y IBM PC-XT – 18 – Arquitectura del PC Dept. Arquitectura de Computadors FFoorrmmaattooss PPllaaccaa BBaassee Placas Base AT (Full-Size AT y Baby AT) – 19 – Arquitectura del PC Dept.