Unità 1 · Il sistema di elaborazione · 3.3

Ottimizzare le prestazioni dei bus

I trasferimenti che non richiedono elaborazione, come quelli tra RAM e hard disk, possono avvenire senza far lavorare la CPU. Questa tecnica si chiama bus mastering: la CPU attiva le periferiche e fornisce gli indirizzi di inizio, poi un dispositivo apposito gestisce il resto. L'esempio più noto è il DMA (Direct Memory Access).

Un altro miglioramento è dividere il bus in più bus per dispositivi veloci e lenti, gestiti da un circuito integrato: il chipset, cioè l'insieme di circuiti che smistano i dati tra i componenti della scheda madre.

Figura 9 interattiva

Architettura Northbridge / Southbridge

Tocca un componente o un bus per leggerne la funzione. Più in alto sta un componente, più è vicino alla CPU e più è veloce.

Chipset Circuito di clock Front-SideBus bus scheda grafica(AGP o PCIe) bus datiper RAM businterno Bus PCIBus PCI Bus LPC Cavi econnettoriesterni CPU Northbridge MCH Southbridge ICH IDE · SATA · USB Ethernet Scheda audio integrata CMOS Memory Connettore scheda grafica Connettori RAM Slot PCI Scheda grafica integrata Flash ROM (BIOS) Super I/O seriale, parallela tastiera, mouse
I due "ponti"

Chi gestisce cosa

Con questa soluzione la CPU comunica con le periferiche solo attraverso il Front-Side Bus (FSB). Il resto lo smistano i due ponti del chipset.

MCH · Memory Controller Hub

Northbridge (ponte settentrionale)

Gestisce le periferiche più veloci: la RAM e la scheda video esterna, usata per avere prestazioni migliori della scheda video integrata. Nei Northbridge più recenti ci sono anche le interfacce per gli hard disk.

Nei sistemi recenti molte funzioni del MCH sono state integrate direttamente nel processore, per migliorare le prestazioni e ridurre i costi.

ICH · I/O Controller Hub

Southbridge (ponte meridionale)

Gestisce le periferiche relativamente più lente: USB, SATA/IDE, Ethernet, audio, slot PCI, BIOS e Super I/O.

Trasforma i segnali del microprocessore in segnali adatti alle varie periferiche, che seguono standard diversi.

BSB · Back Side Bus

Back Side Bus

Collega la CPU a una cache esterna montata sulla scheda madre, più veloce della RAM. Contiene i dati che la CPU sta per elaborare ed è utile quando la cache interna non basta.

Esempio

Trasferimento dati da RAM a hard disk con il DMA

Segui i sette passi. Osserva quando la CPU è impegnata e quando invece è libera di fare altro.

CPUin attesa DMAcontroller RAMcella 0x1A00 Hard disk— Premi «Avanti» per iniziare
CPU: pronta
    Per ricordarli

    La filastrocca dei 7 passi

    Una parola per passo. Ripetila a voce: il ritmo aiuta a fissare l'ordine.

    ● parla la CPU● parla l'hard disk● lavora il DMA
    1 – 4 · PreparoLa CPU raccoglie le informazioni: da dove, a chi, quanto. È impegnata.
    5 · DelegoLa CPU passa tutto al DMA controller.
    6 – 7 · Mi rilassoIl DMA lavora, la CPU fa altro e alla fine riceve l'avviso.

    Il trucco: in rosso parla la CPU (1, 2, 4, 5), in verde parla l'hard disk (3, 7), il DMA fa la fatica (6). L'avviso finale risale la catena hard disk → DMA → CPU.

    Gioco

    Rimetti in ordine i passi

    Tocca le carte nell'ordine giusto, dal passo 1 al passo 7. Se sbagli, la carta trema e riprovi.

    Errori: 0
    Laboratorio

    Quante celle indirizza un bus?

    Ogni filo del bus indirizzi porta un bit. Con n fili si ottengono 2n combinazioni diverse, quindi 2n locazioni indirizzabili.

    28 = 256 locazioni (indirizzi da 0 a 255)

    Verifica di fine lezione

    Mettiti alla prova

    Punteggio: 0 / 4