筆記本電腦的架構(gòu)與總線認(rèn)識.ppt

1、筆記本電腦的總線架構(gòu)認(rèn)識,Tobago Circuit Schematic,CPU Architecture 處理器結(jié)構(gòu) 與微結(jié)構(gòu) 一個處理器的結(jié)構(gòu)涉及到向程序員公開的指令集、寄存器和駐留內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些東西會在一代代的處理器結(jié)構(gòu)中保持并發(fā)展。 處理器的微結(jié)構(gòu)涉及到硅中的一個處理器結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。在象Intel IA-32處理器這樣的處理器家族中，微結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)相同的被公開的處理器結(jié)構(gòu)的換代中做了些代表性的改變。 IA-32&IA-64處理器結(jié)構(gòu) IA是英語“英特爾體系/Intel Architecture”的縮寫。這是因為目前使用的CPU以Intel公司的X86序列產(chǎn)品為主，所以人們將Inte

2、l生產(chǎn)的CPU統(tǒng)稱為英特爾體系（IA）CPU。由于其它公司如AMD等公司生產(chǎn)的CPU基本上能在軟、硬件方面與Intel的CPU兼容，所以人們通常也將這部分CPU列入IA系列. 由于目前使用的CPU，包括新推出的Pentium III都還是32位的，所以又被列為IA-32。而IA-64就是Intel下一步將推出的64位CPU( address)，但其物理結(jié)構(gòu)和工作機理與目前的X86序列的IA-32CPU完全不同。 3.摩爾定律 由Intel前創(chuàng)建者Gordon Moore在1965年提出，其內(nèi)容是：“每年將縮小硅片中形成晶體管電路的細(xì)線尺寸的10%，芯片制造商能夠每3年發(fā)布新一代的芯片，其晶體管

3、數(shù)為上一代的4倍。” “每18個月，集成度將翻一翻，速度將提高一倍，而其價格將降低一半” 。 事實是： 內(nèi)存芯片DRAM的容量每3年提高4倍。 微處理器，通過增加新的電路，減小電路之間的距離來提高速度，使得從Intel公司自1979年推出它的X86系列以來，性能每3年提高4-5倍。,CPU Architecture 微結(jié)構(gòu) 處理器的核心架構(gòu)技術(shù)而言，其中的第6代架構(gòu)（簡稱P6架構(gòu)）是從高能奔騰處理器（Pentium Pro）（在586 和PIIZ之間）開始，以后的奔騰II處理器、奔騰III處理器以及AMD的Athlon處理器系列都屬于P6架構(gòu)的產(chǎn)品。 奔騰4處理器則是采用了全新的第7代架構(gòu)（N

4、etBurst微處理器體系架構(gòu)），開創(chuàng)了處理器發(fā)展史上的一個新時期。它最重要的優(yōu)勢在于突破主頻提升的瓶頸，使得奔騰4可以利用現(xiàn)有的制造工藝達(dá)到更高的頻率。而且因為采用新的算法，奔騰4的分支預(yù)測準(zhǔn)確率比奔騰提高了約33 。,CPU Architecture CPU Centrino TM 英 特 爾 迅 馳 移 動 計 算 技 術(shù) ， 以 下 三 種 組 件 將 實 現(xiàn) 共 同 協(xié) 作 ， 為 您 帶 來 自 由 度 和 連 接 性 方 面 的 突 破 。 這 些 組 件 包 括 ： 英 特 爾 奔 騰 M 處 理 器 、 英 特 爾 855 芯 片 組 系 列 和 Intel PRO/Wire

5、less 2100 Network Connection 。 新一代行動運算平臺細(xì)節(jié)(公司內(nèi)部代號為Sonoma)，Sonoma平臺由Dothan內(nèi)核筆記型電腦微處理器、Alviso移動芯片組(搭配ICH5南橋)、DDR2規(guī)格高速內(nèi)存及Calexico 2無線網(wǎng)絡(luò)卡(含2.4 GHz IEEE 802.11 a/b/g規(guī)格支援)構(gòu)成。 HT 超線程技術(shù)可以使單一的物理處理器執(zhí)行兩個獨立的線程。從架構(gòu)上說，使用超線程技術(shù)的IA32處理器由兩個邏輯處理器構(gòu)成，并且每一個邏輯處理器都有各自的架構(gòu)描述。運行過程中，每一個邏輯處理器均可獨立地掛起、中斷以及直接執(zhí)行特定線程而不受另一個邏輯處理器的影響.

6、和傳統(tǒng)的雙處理器平臺使用兩個獨立的物理處理器（如Intel Xeon處理器）不同，使用超線程技術(shù)處理器的兩個邏輯處理器共享處理器的核心，包括執(zhí)行引擎，緩存，系統(tǒng)總線界面和固件等。超線程技術(shù)能夠更好的發(fā)揮的Intel的NetBurst微架構(gòu)，實現(xiàn)IA-32處理器在一般操作系統(tǒng)，工作站以及服務(wù)器應(yīng)用軟件的性能。,Important Bus Bus between NB and SB Hub link,Important Bus DMI Bus (Direct Media Interface),Important Bus PCI and AGP,PCI Rev 2.0,PCI Rev 2.1 66

7、MHz 3.3V,PCI Rev 2.2,PCI-Express 1.0,PCI Rev 1.0,PCI Specification History,Low-Profile PCI,1999 Mini PCI,1998 PCI HotPlug 1.0,2001 Hot Plug 1.1,PCI 2.3 3.0,PCI-X 1.0b 2.0,1993 PCI Power Management,1992 PCI Plug and Play,1994 PCI 66MHz 3.3V,PCI-X 1.0,Ethernet,1 Gbit/s,Internet Backbone,OC 192,T3,SCSI

8、,10 Gbit/s Peripherals,Bandwidth (MB/s),6MHz 16-bit,10MHz 32-bit,33MHz 32/64-bit,66MHz 32/64-bit,66/100/133MHz 32/64-bit,Next,266/533MT 32/64-bit,Performance,PCI-Express,AGP 2x&4x&8x原理,1模式的AGP，工作頻率達(dá)到了PCI總線的兩倍66MHz，傳輸帶寬理論上可達(dá)到266MB/s。 AGP 2工作頻率同樣為66MHz，但是它使用了正負(fù)緣(一個時鐘周期的上升沿和下降沿)觸發(fā)的工作方式，在這種觸發(fā)方式中在一個時鐘周期的

9、上升沿和下降沿各傳送一次數(shù)據(jù)，從而使得一個工作周期先后被觸發(fā)兩次，達(dá)到了傳輸帶寬加倍的目的，而這種觸發(fā)信號的工作頻率為133MHz，這樣AGP 2的傳輸帶寬就達(dá)到了266MB/s2(觸發(fā)次數(shù))=532MB/s的高度。,AGP 4仍使用了這種信號觸發(fā)方式，只是利用兩個觸發(fā)信號在每個時鐘周期的下降沿分別引起兩次觸發(fā)，從而達(dá)到了在一個時鐘周期中觸發(fā)4次的目的，這樣在理論上它就可以達(dá)到266MB/s2(單信號觸發(fā)次數(shù))2(信號個數(shù))=1064MB/s的帶寬了。 在AGP 8規(guī)范中，這種觸發(fā)模式仍將使用，只是觸發(fā)信號的工作頻率變成了266MHz，兩個信號觸發(fā)點也變成了每個時鐘周期的上升沿，單信號觸發(fā)次數(shù)

10、為4次，這樣它在一個時鐘周期所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就從AGP 4的4倍變成了8倍，理論傳輸帶寬將可達(dá)到266MB/s4(單信號觸發(fā)次數(shù))2(信號個數(shù))=2128MB/s的高度了。,AGP 1x AGP 2x,AGP 4x AGP 8x,Important Bus PCI Express Bus,Important Bus PCI Express Bus PCI-Express提供每秒2.5GB的傳輸頻寬，此一數(shù)據(jù)已經(jīng)超越了市面上現(xiàn)時所有總線的傳輸效能。此外，PCI-Express配有可隨時修改總線寬度的scalability特性，可提供x1、x2、x4、x8、x16和x32的匯流掛寬度選擇，亦同時保有

11、向下兼容之特性。由此可見，PCI-Express的設(shè)計特性已兼顧了未來的多元應(yīng)用發(fā)展。 以x16為例子，其頻寬為40Gbps，是用來取代現(xiàn)在的所有AGP之用。而在傳輸介質(zhì)上， 目前的PCI-Express可在銅線上正常運作，而未來會進(jìn)一步使用光纖技術(shù)。 PCI-Express的詳細(xì)特性 PCI-Express的詳細(xì)特性： 1)組件之間采用point to point連接方式 2)每一pin(插腳)提供更高的頻寬，為未來的應(yīng)用預(yù)留了不少空間 3)可提供多樣化頻寬選擇由1x開始，目前最大支持32x 4)可提供多樣化應(yīng)用，意味從此主板上只需提供一種總線 5)低功耗及較佳的電源管理,Important

12、 Bus ATA Serial ATA開發(fā)背景 為了進(jìn)一步提高IDE硬盤的外部傳輸速率，Intel、IBM、DELL、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出了Serial ATA（串行ATA）解決方案，由Seagate正式公布了Serial ATA 1.0版規(guī)范。該規(guī)范將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150MB/s。,Important Bus SATA 2000年2月Intel在IDF（Intel Developer Forum-Intel開發(fā)者論壇）上，首次提出了串行ATA（Serial ATA）的技術(shù)構(gòu)想，并專門成立了Serial ATA標(biāo)準(zhǔn)的官方工作組(Serial ATA

13、 Working Group)。除了Intel之外，該工作組還包括了業(yè)內(nèi)眾多有影響的公司，如IBM、Dell、APT、Maxtor、Quantum(其硬盤部門已與Maxtor公司合并)和Seagate公司。2000年12月18日，Serial ATA工作組公布了Serial ATA草案1.0版。 在1.0版規(guī)范中規(guī)定的Serial ATA數(shù)據(jù)傳輸速度為150MB/s，比目前主流的并行ATA標(biāo)準(zhǔn)ATA/100高出50%，比最新的ATA/133還要高出約13%。而且隨著未來后續(xù)版本的發(fā)展，其接口速率還可擴展到2X和4X(300MB/s和600MB/s) . 從理論上說串行傳輸?shù)墓ぷ黝l率可以無限提高

14、，Serial ATA就是通過提高工作頻率來提升接口傳輸速率的.,Important Bus SATA Serial ATA采用的是點對點傳輸協(xié)議，每一個硬盤與主機通信時都獨占一個通道，系統(tǒng)中所有的硬盤都是對等的，因此，在Serial ATA中將不存在主/從盤的區(qū)別 . 由于串行ATA與傳統(tǒng)的并行ATA是不兼容的，對于這個問題，Serial ATA在設(shè)計的時候也著重加以考慮。目前的Serial ATA可以通過轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)有的并行ATA系統(tǒng)兼容使用。轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒅靼宓牟⑿蠥TA信號轉(zhuǎn)換成串行ATA信號供Serial ATA硬盤所用，或者將主板的Serial ATA信號轉(zhuǎn)換成普通并行ATA硬盤能夠接

15、收的并行ATA信號，而且這種轉(zhuǎn)換器的使用方式也非常靈活。,Important Bus DDR2 Intel已經(jīng)在2003年中支持DDR2技術(shù),它將在2003年底三季度推出支持DDR2的Pentium4芯片組，包括Springdale和Springdale-(Nimitz)兩個型號。 Intel可能會與前5大內(nèi)存廠商共同推動ADT（Advanced DRAM Technology）標(biāo)準(zhǔn)，ADT不是DDR2,但很接近。DDR2內(nèi)存的電壓為1.8V，運行于533MHz，正好和下一代Pentium4前端總線的速度相當(dāng)，其內(nèi)存帶寬的規(guī)格也提升到了分別對應(yīng)400MHz和533MHz的3.2GB/s及4.2

16、GB/s，也就是PC3200和PC4300標(biāo)準(zhǔn)。 DDR 2.5V 333MHZ Intel準(zhǔn)備花兩年時間用DDR2來逐步替代DDR。,Important Bus Express Card PCMCIA卡的的后續(xù)擴展卡的名稱被定為“ExpressCard”，該產(chǎn)品已經(jīng)于2003年9月在美國英特爾公司舉行的開發(fā)人員會議“IDF Fall2003”上公布。開發(fā)商包括戴爾、惠普、IBM、英特爾、LEXAR MEDIA、微軟、SCM MICROSYSTEMS等公司。ExpressCard分為寬度不同的兩種類型。 一種是寬度為34mm的“ExpressCard/34”，另一種是寬度為54mm的“Expr

17、essCard/54”。長度均為75mm，厚度均為5mm。擴展插槽也分為兩種，可以使用ExpressCard/54寬擴展插槽也可以使用ExpressCard/34。 由于是在PCMCIA、USB IF以及PCI-SIG三方的共同合作下發(fā)展起來的，所以ExpressCard將同時支持USB2.0以及PCI Express規(guī)格。1.0版本的ExpressCard卡將于2004年下半年登陸市場。,Important Bus Express Card ExpressCard原先的研發(fā)代號為“NewCard”，曾被設(shè)想為取代CardBus技術(shù)，以對臺式機和移動計算設(shè)備的內(nèi)部I/O擴展功能提供首選的熱插拔

18、方案。與傳統(tǒng)PC Card技術(shù)的最大不同在于，ExpressCard技術(shù)采用最新的PCI Express和USB 2.0界面，在外圍設(shè)備與主機系統(tǒng)之間直接提供熱插拔式的連接（圖1），而不需要在系統(tǒng)的芯片組與插槽之間架設(shè)一個橋接芯片。 至于究竟采用PCI Express還是USB 2.0，取決于系統(tǒng)廠商：既可以采用前者來實現(xiàn)很高的性能，又可用后者來適應(yīng)業(yè)已存在的大量USB設(shè)備。而對于一般的終端用戶來說，無論底層的技術(shù)采用PCI Express和USB 2.0中的哪一個，其體驗都是同樣的。,Important Bus SD card SD卡就是Secure Digital Card安全數(shù)碼卡，是由日本松下公司，東芝公司和美國SANDISK公司共同開發(fā)研制的，具有大容量，高性能，尤其是安全等多種特點的多功能存儲卡。它比MMC卡多了一個進(jìn)行數(shù)據(jù)著作權(quán)保 護(hù)的暗號認(rèn)證功能（SDMI規(guī)格）?，F(xiàn)多用于MP3，數(shù)碼攝像機，電子圖書，微型電腦，AV器材等。大小尺寸比MMC卡略厚一點32mm24mm2.1mm，容量則要大許多，今年將生產(chǎn)出256M的卡。據(jù)報道將來最大可達(dá)到1G的容量。另外此卡的讀寫速度比MMC卡要快4倍，達(dá)2MB/秒。同時于MMC卡兼容，SD卡的插口大多支持MMC卡。 SecureDigital結(jié)合了SanDisk閃存控制與MLC(MultilevelCell)和東芝0.16