Поддерживаемая память Amd k12 imc

Обновлено: 01.07.2024

Скотт Мюллер и его команда изучают основы серверных чипсетов, включая устранение неполадок, документацию по чипсетам и спецификации для популярных чипсетов.

Эта глава из книги

Эта глава из книги 

История современных серверов — это не только история специализированных наборов микросхем, но и история специализированных процессоров и материнских плат. Чипсет является материнской платой; таким образом, любые две серверные платы с одним и тем же набором микросхем функционально идентичны, если только поставщик не добавил функции, предоставляемые набором микросхем, или не удалил поддержку определенных функций набора микросхем.

Иногда можно встретить материнские платы для серверов, использующие один и тот же набор микросхем, но отличающиеся интегрированными функциями. Поставщики могут добавить дополнительные микросхемы для поддержки дополнительных функций, таких как второй порт Ethernet 10 Мбит/с, Fast Ethernet 100 Мбит/с или порт Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. Поставщик также может отказаться от поддержки некоторых дополнительных функций в данном наборе микросхем.

Обзор серверных чипсетов

Набор микросхем обычно содержит интерфейс шины процессора (называемую внешней шиной [FSB]), контроллеры памяти, контроллеры шины, контроллеры ввода-вывода и многое другое. Все схемы на материнской плате содержатся в чипсете. Если ЦП подобен двигателю вашего автомобиля, то набор микросхем представляет собой шасси автомобиля. Это каркас, в котором покоится двигатель, и его связь с внешним миром. Чипсет — это рама, подвеска, рулевое управление, колеса и шины, трансмиссия, карданный вал, дифференциал и тормоза. Шасси вашего автомобиля — это то, что передает мощность на землю, позволяя автомобилю трогаться с места, останавливаться и поворачивать.

На типичном сервере набор микросхем представляет собой соединение между процессором и всем остальным. В большинстве случаев процессор не может обмениваться данными с модулями памяти, платами адаптеров, устройствами и т. д., минуя набор микросхем.

Процессоры AMD Opteron для серверов и рабочих станций содержат контроллеры памяти. Таким образом, чипсеты, поддерживающие процессоры Opteron, не содержат контроллеров памяти.

Поскольку набор микросхем управляет интерфейсом или соединениями между процессором и всем остальным, набор микросхем в конечном итоге диктует, какой тип процессора у вас есть; как быстро он будет работать; с какой скоростью будет работать каждый автобус; скорость, тип и объем памяти, которую вы можете использовать; и многое другое.

На самом деле чипсет может быть самым важным компонентом системы, возможно, даже более важным, чем процессор. Системы с более быстрыми процессорами могут проигрывать системам с более медленными процессорами, но лучшими наборами микросхем, подобно тому, как автомобиль с меньшей мощностью может выиграть гонку за счет лучшего прохождения поворотов, ускорения и торможения. При выборе сервера x86, будь то готовый или собранный из частей, рекомендуется начать с выбора набора микросхем, потому что выбор набора микросхем определяет процессор, память, ввод-вывод и возможности расширения.

Хотя наборы микросхем для серверов предназначены для выполнения тех же задач, что и наборы микросхем для настольных ПК, набор функций, включенных в типичные наборы микросхем для серверов, ориентирован на стабильность, а не на производительность, как в типичных наборах микросхем для настольных ПК. Специфические для сервера функции набора микросхем, такие как поддержка памяти с кодом исправления ошибок (ECC), расширенная коррекция ошибок памяти, управление системой и отсутствие возможностей разгона, демонстрируют упор на стабильность.

Хотя в серверах используются процессоры x86, Itanium и различные процессоры RISC, в этой главе рассматриваются наборы микросхем, используемые в серверах на базе x86 и Itanium. На это есть несколько причин. Когда вы выбираете процессор x86 или Itanium в качестве основы для сервера, вы, как правило, можете выбирать из материнских плат на основе нескольких наборов микросхем, предлагающих различные уровни производительности и функций, либо как часть предварительно сконфигурированного сервера, либо как компонент специально созданного сервер. Многие материнские платы предлагают наборы микросхем сторонних производителей, что обеспечивает дополнительную гибкость при окончательном выборе. Однако при выборе сервера с RISC-процессором набор микросхем и материнская плата почти всегда производятся тем же производителем, что и процессор. Кроме того, для поддержки конкретной модели процессора обычно используется один набор микросхем. Отличие продуктов на базе RISC-серверов зависит не столько от набора микросхем, сколько от таких факторов, как количество процессоров, объем памяти и форм-фактор.

История набора микросхем сервера

Когда IBM создавала первые материнские платы для ПК, для завершения конструкции использовалось несколько дискретных (отдельных) микросхем. Помимо процессора и дополнительного математического сопроцессора, для завершения системы требовалось множество других компонентов, причем для каждого компонента требовался отдельный чип.

В таблице 3.1 перечислены все основные компоненты микросхем, использовавшиеся на исходных материнских платах PC/XT и AT.

Таблица 3.1. Основные компоненты чипа на материнских платах PC/XT и AT

Математический сопроцессор (модуль с плавающей запятой)

Контроллер прерываний младшего разряда

Контроллер прерываний высокого порядка

Контроллер прямого доступа к памяти младшего разряда

Контроллер прямого доступа к памяти старшего порядка

CMOS RAM/часы реального времени

В дополнение к процессору/сопроцессору для реализации основной схемы материнской платы в исходных системах PC и XT использовался набор из шести микросхем. Позже IBM модернизировала его до девятичипового дизайна в AT и более поздних системах, в основном за счет добавления дополнительных микросхем контроллера прерываний и прямого доступа к памяти, а также энергонезависимой микросхемы CMOS RAM / часов реального времени.

Все эти компоненты чипа материнской платы были получены от Intel или производителя, имеющего лицензию Intel, за исключением чипа CMOS/тактового генератора, который был предоставлен Motorola. Для создания клона или копии одной из этих систем IBM потребовались все эти микросхемы, а также множество меньших дискретных логических микросхем, чтобы склеить конструкцию — всего 100 или более отдельных микросхем. Это поддерживало высокую цену материнской платы и оставляло мало места на плате для интеграции других функций.

Набор микросхем объединяет функции двух или более дискретных микросхем в одну микросхему. Первый набор микросхем для ПК был разработан компанией Chips and Technologies, которая разработала первый набор микросхем для ПК в 1986 году.

Чипы и технологии 82C206 интегрировали все функции основных микросхем материнской платы в AT-совместимую систему. Этот чип включал в себя функции тактового генератора 82284, контроллера шины 82288, системного таймера 8254, двойных контроллеров прерываний 8259, двойных контроллеров прямого доступа к памяти 8237 и даже чипа CMOS/тактового генератора MC146818. Помимо процессора, практически все основные компоненты микросхемы на материнской плате ПК теперь можно было заменить одной микросхемой. Четыре других чипа дополняли 82C206, действуя как буферы и контроллеры памяти, таким образом завершая практически всю схему материнской платы с пятью чипами. Позже четыре микросхемы, дополняющие 82C206, были заменены новым набором всего из трех микросхем, и весь набор получил название набора микросхем New Enhanced AT (NEAT) CS8221. Позже за ним последовал набор микросхем 82C836 Single Chip AT (SCAT), в котором, наконец, все микросхемы в наборе были объединены в одну микросхему.

Intel не занималась производством наборов микросхем для настольных ПК и серверов до 1994 года, когда был представлен первый настоящий серверный процессор Intel Pentium. Хотя Novell NetWare и другие ранние сетевые операционные системы поддерживали процессоры семейств от 8088 до 486, эти системы не обеспечивали функциональной поддержки нескольких процессоров или других признаков современного дизайна серверов. Начиная с Pentium, чипсеты Intel и других производителей сделали возможным создание многопроцессорных серверов.

Несмотря на то, что у Intel есть несколько других конкурентов в сегменте чипсетов для настольных ПК, ни один из них (VIA Technologies, AcerLabs/ALi, SiS, nVidia или ATI) не является серьезным конкурентом Intel в производстве серверных чипсетов для процессоров Intel. Однако не только Intel поставляет серверные чипсеты для своих процессоров. Начиная с 1997 года ServerWorks (компания Broadcom, первоначально известная как Reliance Computer Corporation) представила свои первые серверные наборы микросхем для процессоров Intel. Сегодня ServerWorks является вторым крупным поставщиком серверных чипсетов для серверов на базе процессоров Intel, при этом Intel продолжает занимать первое место.

Несмотря на то, что Advanced Micro Devices (AMD) много лет производила процессоры для настольных ПК, она не играла существенной роли в наборах микросхем для серверов до разработки процессора Athlon MP, первого процессора с поддержкой SMP. Теперь AMD также производит процессоры Opteron для использования в четырехпроцессорных серверах и серверные наборы микросхем для использования с обоими семействами процессоров. Сторонние поставщики производят совместимые с Opteron наборы микросхем, поддерживающие до восьми процессоров.

Sun Microsystems использует в своих серверах два разных типа архитектуры. Ее проприетарные серверы на базе SPARC используют такую же проприетарную архитектуру материнской платы, а серверы Sun Fire X-series и V40z на базе AMD используют наборы микросхем AMD 8000.

Для получения дополнительной информации о серверах Sun, использующих архитектуру SPARC, см. главу 19, "Серверы Sun Microsystems".

Различия между серверными и настольными чипсетами

Хотя некоторые наборы микросхем используются как для серверов, так и для настольных ПК, а многие наборы микросхем используются как для серверов, так и для рабочих станций, между наборами микросхем для серверов и настольных компьютеров есть несколько различий. Наборы микросхем для серверов обычно включают следующие функции, отсутствующие в наборах микросхем для настольных ПК:

Поддержка программного обеспечения для управления системой. Программы для управления системой, такие как IBM Tivoli и CA Unicenter TNG, позволяют системному администратору определять состояние сервера и предпринимать действия, если память, процессор или другие важные компоненты работают за пределами нормальных параметров или выходят из строя. полностью.
Поддержка исправления ошибок. Возможность обнаружения и исправления некоторых типов ошибок памяти и данных является важной функцией любого серверного набора микросхем. В зависимости от набора микросхем исправление ошибок может включать поддержку памяти ECC, аппаратную очистку памяти, Chipkill и поддержку ECC в интерфейсе северного/южного моста или концентратора.

Аппаратная очистка памяти проверяет надежность подсистемы памяти в периоды простоя и информирует используемое программное обеспечение управления системой о любых модулях памяти, вызывающих неисправимые ошибки памяти. Chipkill поддерживает исправление ошибок до 4 бит на модуль памяти и отключает модули памяти, которые создают слишком много ошибок памяти, сохраняя при этом работоспособность системы, используя оставшиеся модули памяти. Кэш-память серверных процессоров также часто поддерживает ECC. Дополнительные сведения см. в Главе 2, "Серверные микропроцессоры".

Хотя наборы микросхем для серверов обычно обладают многими функциями, отсутствующими в наборах микросхем для настольных ПК, в них также отсутствуют некоторые функции, характерные для большинства наборов микросхем для настольных ПК. Например, на серверах не нужны звуковые и расширенные видео/графические функции, поэтому неудивительно, что большинство серверных чипсетов не поддерживают встроенное аудио, не поддерживают видеокарты AGP или PCI-Express и могут не поддерживать игровой API Microsoft. , DirectX (в случае с некоторыми наборами микросхем ServerWorks).

Хотя материнские платы серверов часто поддерживают встроенные видеоинтерфейсы SCSI и PCI или AGP низкого уровня, эти функции не являются родными для набора микросхем сервера, а предоставляются отдельными микросхемами других производителей. (См. рис. 3.1 далее в этой главе, где показан типичный пример материнской платы со встроенной поддержкой SCSI и VGA.)

Рис. 3.1. Типичная серверная материнская плата с двумя разъемами Socket 370 (Pentium III) с расположением компонентов.

Архитектура северного и южного мостов

Большинство более ранних наборов микросхем Intel (и до недавнего времени практически все наборы микросхем других производителей) имеют многоуровневую архитектуру, включающую компоненты северного и южного мостов, а также микросхему Super I/O:

Северный мост. Северный мост назван так потому, что он представляет собой соединение между высокоскоростной процессорной шиной (работающей на скоростях от 66 МГц до 800 МГц в последних разработках) и более медленными шинами, такими как AGP, PCI, PCI- X и PCI-Express. Северный мост — это то, в честь чего назван набор микросхем, а это означает, что, например, то, что мы называем набором микросхем E7505, происходит от того факта, что фактический номер детали микросхемы северного моста для этого набора — E7505. Многие поставщики теперь используют другие термины, например концентратор контроллера памяти (MCH; Intel) для чипа северного моста.
Южный мост. Первоначальное название «Южный мост» связано с тем, что он является мостом между шиной PCI (66/33 МГц) и еще более медленной шиной ISA (8 МГц). В более старых системах шина PCI использовалась для соединения чипов северного и южного мостов, но в самых последних системах для соединения между северным и южным мостом используется выделенная шина, такая как Intel Accelerated Hub Architecture или разработанная AMD шина HyperTransport. Мостовые чипы. Обратите внимание, что чип южного моста часто упоминается другими именами в последних разработках чипсетов; например, Intel теперь использует термин «концентратор контроллера ввода-вывода».
Микросхема Super I/O. Это отдельная микросхема, подключенная к шине ISA, которая на самом деле не считается частью набора микросхем и часто поставляется сторонним производителем, например National Semiconductor или Standard MicroSystems Corp. (SMSC). Микросхема Super I/O содержит логику для устаревших портов, таких как клавиатура, мышь PS/2, последовательные и параллельные порты, объединенные в одну микросхему. Обратите внимание, что самые последние чипы южного моста также включают функции Super I/O (такие чипы известны как чипы Super-South Bridge), поэтому самые последние материнские платы больше не включают отдельный чип Super I/O.

На рис. 3.1 показана типичная материнская плата ServerWorks Super P3TDL3 с двумя разъемами Socket 370, использующая архитектуру северного/южного моста, с расположением всех основных микросхем и компонентов.

Северный мост иногда называют PAC (контроллер PCI/AGP). По сути, это основной компонент материнской платы и единственная схема материнской платы, помимо процессора, которая обычно работает на полной частоте материнской платы (процессорной шины). В большинстве современных чипсетов используется одночиповый северный мост; однако некоторые из старых наборов микросхем фактически состоят из трех отдельных микросхем, составляющих полную схему северного моста.

Южный мост – это низкоскоростной компонент набора микросхем, который всегда представлял собой отдельный чип. Южный мост является в некоторой степени взаимозаменяемым компонентом, поскольку разные микросхемы северного моста часто предназначены для использования одного и того же компонента южного моста. Такая модульная конструкция набора микросхем позволяет производителям материнских плат снизить стоимость и повысить гибкость.Точно так же многие поставщики выпускают несколько версий чипов южного моста, совместимых по выводам, с различными функциями, чтобы обеспечить более гибкое и более дешевое производство и проектирование. Южный мост подключается к шине PCI 33 МГц и содержит интерфейс или мост к шине ISA 8 МГц (если имеется). Он также обычно содержит два интерфейса контроллера жесткого диска ATA / IDE, один или несколько интерфейсов USB, а в более поздних версиях даже CMOS RAM и функции часов реального времени. В старых проектах южный мост содержал все компоненты, составляющие шину ISA, включая контроллеры прерываний и DMA.

Третий компонент материнской платы, микросхема Super I/O, подключена к шине ISA 8 МГц или шине с малым числом выводов (LPC) и содержит все устаревшие порты, встроенные в материнскую плату. Например, большинство микросхем Super I/O содержат последовательные порты, параллельный порт, контроллер гибких дисков и интерфейс клавиатуры/мыши. При желании они могут содержать CMOS RAM/часы, контроллеры IDE и интерфейс игрового порта. В системах, объединяющих порты IEEE 1394 и SCSI, для этих типов портов используются отдельные микросхемы, как показано на рис. 3.1.

Большинство последних материнских плат, в которых используются наборы микросхем северного/южного моста, включают в себя суперюжный мост, который объединяет функции южного моста и суперввода-вывода в одном чипе. Дополнительные функции, такие как встроенное видео SCSI и VGA на материнской плате, показанной на рис. 3.1, обеспечиваются микросхемами сторонних производителей. Хотя чипы SCSI, используемые на материнских платах серверов, обычно поддерживают высокопроизводительный SCSI (Ultra160 или Ultra320) и могут также поддерживать массивы SCSI RAID, поддержка видео VGA обычно находится на минимальном уровне. Например, видеочип ATI Rage XL, используемый в материнской плате, показанной на рис. 3.1, поддерживает только 8 МБ видеопамяти и не обладает улучшенной производительностью 3D-графики. Поскольку видео сервера обычно используется только для мониторинга и диагностики, дополнительные функции не требуются.

На рис. 3.2 показана блок-схема материнской платы, показанной на рис. 3.1. Обратите внимание, что 33-мегагерцовая 32-битная шина PCI используется для соединения между микросхемами северного и южного мостов, а также для слотов расширения. Кроме того, порты USB 1.1 в этой системе используются только для низкоскоростных (1,5 Мбит/с) устройств ввода, таких как клавиатуры и мыши.

Рис. 3.2. Архитектура северного/южного моста, используемая материнской платой, показанной на рис. 3.1.

Архитектура Intel Hub

В более новых серверных чипсетах Intel серий 8xx, 9xx, 72xx, 73xx, 85xx и E75xx используется концентраторная архитектура, в которой прежний чип северного моста теперь называется MCH, а прежний южный мост называется ICH. Вместо того, чтобы подключаться через шину PCI, как в стандартной конструкции северного/южного моста, они подключаются через выделенный интерфейс концентратора, который намного быстрее, чем PCI.

Архитектура концентратора предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционными конструкциями северного/южного моста:

Значительно более высокая скорость — от 266 МБ/с до 2 ГБ/с (в зависимости от версии) по сравнению с шиной PCI со скоростью 133 МБ/с.
Сниженная загрузка PCI. Интерфейс концентратора не зависит от PCI и не использует полосу пропускания шины PCI для чипсета или трафика Super I/O. Это повышает производительность всех других устройств, подключенных к шине PCI, поскольку шина PCI не участвует в этих транзакциях.

MCH взаимодействует между высокоскоростной шиной процессора (1066/800/533/400 МГц) и шинами видео, такими как AGP (до 533 МГц) или PCI-Express x8 (2 ГБ/с) или x16 (4 ГБ/с), если они есть. Некоторые системы подключают концентратор PCI-X (133 МГц) к шине PCI-Express x8. ICH взаимодействует между портами ATA (IDE) (66/100 МГц), портами SATA (150 МБ/с или выше) и шиной PCI (33 МГц). При наличии слотов PCI-Express x1 (250 Мбит/с) они обычно подключаются через ICH. Некоторые системы также подключают слоты PCI-X (100/133 МГц) к ICH.

ICH также включает в себя шину LPC, состоящую в основном из урезанной 4-битной версии PCI, предназначенной в первую очередь для поддержки ПЗУ материнской платы BIOS и чипов Super I/O. При использовании тех же 4 сигналов для функций данных, адреса и команд для реализации шины необходимо всего 9 других сигналов, всего 13 сигналов. Это значительно уменьшает количество трасс, соединяющих микросхему ROM BIOS и микросхемы Super I/O в системе по сравнению с 98 сигналами шины ISA, необходимыми для старых наборов микросхем северного/южного мостов, которые использовали ISA в качестве интерфейса для этих устройств. Шина LPC имеет максимальную пропускную способность 16,67 МБ/с, что намного быстрее, чем у ISA, и более чем достаточно для поддержки таких устройств, как ROM BIOS и чипы Super I/O.

Интерфейс Hub 1.5 (HI 1.5)
Прямой мультимедийный интерфейс (DMI или HI 2.0)

HI 1.5 поддерживает соединение со скоростью 266 МБ/с между микросхемами MCH и ICH, а DMI поддерживает соединение со скоростью 1 МБ/с в каждом направлении. HI 1.5 — это обновленная версия оригинальной архитектуры Intel Accelerated Hub Architecture (AHA), которая была представлена в первых наборах микросхем серии 8xx для процессоров Pentium III.

В таблице 3.2 приведены перекрестные ссылки на архитектуры концентраторов и серверные наборы микросхем Intel, использующие конкретную архитектуру концентраторов.

Читайте также: