深入Socket A架构
2000-07-22 00:00:00·
邱晓光 俞瑞泉·YESKY
� Slot架构是英特尔为了抛开竞争对手而发展出来的，现在它的目的已经达到，开始考虑CPU制造的难度和成本，在这两个问题上，Socket都比Slot要优胜得多，因此，芯片巨人又准备一步一步地转回Socket市场。AMD的情况和英特尔有些差别，Slot
A的提出主要是技术方面的原因，在主板总线设计方面，Slot比Socket容易控制一些，当然它也遇到与英特尔相同的难题，二级缓存频率提升缓慢和成本高居不下，毕竟PGA封装比电路板要便宜得多。
1、PGA Athlon/Duron概述
PGA（Pin-Grid Array，引脚网格阵列）Athlon的频率早于几个月前超过了1000MHz大关，取得了“GHz之战”的阶段胜利，可是，这场院战役远远未到终止的时候，只有继续不断前进，才不会被对手打败。新式Athlon在内核中集成了二级缓存，以适应软件、图形、I/O和内存技术对带宽的要求。除此之外，它还拥有多重x86指令解码，三个独立整数管道，三个地址计算管道，一个超标量全管道乱序三路浮点引擎等强劲的处理单元。其中浮点单元在1GHz时可以递送4G
FLOPs（Floating Point Operations Per Second，浮点操作/秒）32位单精度指令和2 Gflops双精度指令，3DNow!的多媒体指令也对DSP（Digital
Signal Processing，数字信号处理）/通信处理有帮助。
Athlon/Duron微架构摘要如下：
- 九通道发布、超流水线、超标量X86处理器微架构
- 多重x86指令解码器
- 三个乱序超标量全管道浮点执行单元，支持所有x87浮点、MMX和3DNow!指令
- 72入口指令控制单元
- 高级动态分支预测
- 增强形3DNow!技术可以提高整数算术计算或视频解码的性能，并改善因特网插件和其它媒体流应用程序的数据传送速度
- 200MHz系统总线
- 128KB一级缓存和16路 256K二级缓存
图1是Athlon/Duron处理器与系统其它部分的关系
2、EV6总线频率为200MHz，带宽达1.6GB/秒，它联合了点对点拓朴、源信号封装传输、低电压信号，不仅提高了总体性能，而且扩展了总线的可升级性。系统总线由三个通道组成：一个单向处理器需求通道，一个单向探测通道，一个72位修正数据通道。它也支持多重控制、时钟和遗传信号，在接口信号方面，使用电阻控制推挽式低电压回转来发送命令。这个技术已经包含在Sock
A的机械连接器中，并兼容工业标准SC242连接器。其最大优势在于自动补偿，提高了抗干扰能力，减少电压的突变。信号输入采用微分接收器，以Vref决定信号是否被源极认证。由于主板使用电阻匹配，加上接收器的高电阻映象带领信号通过输入开端，Athlon总线不再需要终结电阻器，节省了主板制造成本。
Athlon系统总线是一个时钟前送点对点接口，拥有三个点对点通道：
- 一个13位单向输出地址/命令通道
- 一个13位单向输入地址/命令通道
- 72位双向数据通道
3、PP驱动程序
Socket A Athlon支持PP（Push-Pull，推挽式）驱动程序，系统逻辑用参数SysPushPull（1=PP）来设置处理器状态，PP驱动程序的阻抗和主板的阻抗相匹配，并经过两个外部电阻器连接到ZN和ZP针脚。
图2是Athlon的信号图
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4、能源管理
Socket A处理器使用多重能源状态来节省能源，ACPI（Advanced Configuration and Power Interface，先进设置和电源管理）控制系统硬件和OS支持级能源管理，每个状态都有特别的机构允许处理器进入其它状态，以Cx级为状态标记。在所有的节能状态中，系统都必须关闭系统时钟（SYSCLK/SYSCLK#）到处理器的信号。
图3是能源设置图，C1到C2的STPCLK#判断转换没有经过ACPI能源系统的肯定
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- Full-On（正常、能量全开状态）：打开所有功能单元、CPU以全速运行。
- Halt（挂起）：执行HLT指令，处理器发送一个停止特殊周期给系统总线，PLL（phase-lock loop，相位锁定环绕）则继续运行，开启处理器到显示器总线激活和提供快速挂起状态恢复，让处理器可进入一个低能耗状态。当CPU尝试使用INIT#、INTR（开启中断后）、NMI、RESET#或SMI#信号，挂起状态会自动取消。
- Stop Grand（停止）和Sleep（睡眠）：STPCLK#经过识别之后，处理器完成所有的未决前进总线周期，再发送停止特殊总线周期到系统总线，便能进入低能耗状态。
从软件立场讲，睡眠/停止状态是通过读入定位于ACPI兼容外围设备总线控制器的PLVL寄存器来实现的。睡眠与停止的不同之处在于哪个PLVL寄存器软件从外围设备总线中读入，如果软件读入PLVL_2寄存器，处理器进入停止状态，探测继续保持，若是软件读入PLVL_3寄存器，处理器进入睡眠状态，探测将被禁止。以上种种动作都是由ACPI兼容系统控制器处理，无须其它干预。
STPCLK#禁止或RESET#开启可以退出睡眠/停止状态，STPCLK初始化识别之后，处理会重新恢复正常状态。在睡眠停止状态时，INIT#、INTR、NMI和SMI#被锁定，直到处理器退出该状态才能解开。换言之，当STPCLK#禁止的时候，只有返回正常状态才能识别所有的中断。如果睡眠/停止状态时遇到RESET#信号，处理器会立即返加正常状态并重启。
- Probe（探测）状态：当系统需要处理器对探险测进行动作时，将自动转入探测状态。此状态下，它对于探测周期的响应与正常状态一样迅速。
当系统逻辑部分与系统总线断开，降低内部时钟速度就会进入能源状态。信息交换是连接协议的主要工作，Socket A的连接协议包括：CONNECT、PROCRDY、CLKFWDRST信号和连接特殊周期。系统控制器收到停止特殊周期会断开系统总线，响应到中断、STPCLK#或服务请求，才会连接系统总线。
停止特殊周期是一个拥有绝对性的执行请求，系统控制器提供了一个可编程BIOS寄存器来处理断开任务。一旦接受了命令，必须在停止特殊周期传送到PCI总线之前，马上停止数据探测或移动，禁止使用CONNECT连接到处理器。CPU收到上升沿SYSCLK发过来的CONNECT禁止命令，亦会禁止PROCRDY到系统的工作。至于恢复过程，系统只须在复位连接点后开启CLKFWDRST即可。处理器能够在实际断开之前，发送停止特殊周期之后接收到中断或STPCLK禁止。
图4、5显示系统执行的顺序，表现了断开系统总线和进入能源状态的过程
 
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