7. Интерфейсы центральных процессоров

Способность ПК поддерживать множество различных интер­фейсов, допускающих подключение различных классов добавочных компонентов, составляющих и периферийных устройств, была одной из основных причин его успеха, ключом к которому была стан­дартизация.

Основа системы - процессор - не является исключением в этом смысле. Пакет ЦП связан с системной платой через разъем не­которой формы - гнездо (Socket) в первом и слот (Slot) во втором случае. Длительное время в основном использовался разъем типа гнездо. Затем оба главных изготовителя ПК (Intel и AMD) переклю­чились на стиль слота. После относительно короткого периода вре­мени они оба опять перешли к разъемам гнездо.

Socket 7, 8. Ранние процессоры - 386, 486, классический Pentium и Pentium MMX представляли собой плоский квадратный пакет с массивом выводов-штырьков на нижней стороне, называе­мым матрицей выводов (Pin Grid Array, или PGA), который предполагает включение в гнездо на системной плате. Самым ран­ним таким интерфейсом, для которого было спроектировано много системных плат, работающих и по сей день (потому что этим под­держивались центральные процессоры различных изготовителей), является Socket 7.

Slot 1, 2. С введением ЦП Pentium II Intel переключилась к на­много более дешевому решению упаковки чипов, которые состояли более чем из одного кристалла - SEC (Single edge contact cartridge) - см. рис. 1.22. На картридже SEC размещены шесть от­дельных устройств: процессор, четыре модуля пакетной статической кэш-памяти второго уровня и один модуль дополнительной памяти. SEC-картридж имеет важные преимущества - разъем Pentuim Pro содержит 387 контактов, в то время как SEC - только 242. Это со­кращение числа контактов на треть произошло вследствие того, что SEC-картридж содержит дополнительные контакты - терминаторы, которые обеспечивают разъединение сигналов, что приводит к уменьшению количества требуемых контактов напряжения питания.

Процессор Pentium II Xeon имел кэш-память второго уровня, работающую на полной тактовой частоте ЦП. Это требовало боль­шего теплорассеяния, что в свою очередь привело к большей высоте картриджа. Решением был Slot 2, который также имел больше соеди­нителей, чем Slot 1, что давало возможность поддерживать много­процессорный протокол.

Super 7. Когда фирма Intel прекратила выпускать ЦП Pentium ММХ в середине 1998 г., она фактически полностью оставила поле применения Socket 7 своим конкурентам, преимущественно AMD и Cyrix.

Разработанная AMD и ключевыми партнерами, архитектура платформы «Super 7» усилила возможности Socket 7, добавив поддержку для шинных интерфейсов с частотой 100 и 95 МГц, а также AGP-спецификацию и другие ведущие технологии, включая SDRAM на 100 МГц, USB, Ultra DMA (Direct memory access) и ACPI.

Slot А. При выпуске ЦП Athlon в середине 1999 г. AMD также перешла от разъема «гнездо» к разъему «слот», в данном случае - Slot А (см. рис. 1.22, в). Физически идентичный разъему Slot 1, он использовал совершенно другой протокол (первоначально создан­ный DEC под наименованием EV6), который организует передачу между ОП и ЦП на частоте 200 МГц. Slot А содержал модуль регу­лятора напряжения (Voltage regulator module - VRM), возлагая на ЦП обязанность устанавливать правильное рабочее напряжение (в случае использования Slot А ЦП может работать в диапазоне между 1,3 и 2,05 В).

Socket 370. В начале 1999 г. Intel возвращается к архитектуре интерфейса «гнездо» с началом выпуска процессоров Pentium Celeron. Это квадратный пакет PGA, имеющий 370 контактов (Socket 370).

Внезапный отказ от Slot 1 в пользу Socket 370 вызвал потреб­ность в адаптерах, чтобы можно было использовать ЦП с интерфей­сом PGA в системных платах типа Slot 1. К счастью, промышлен­ность сориентировалась и начала выпускать адаптеры (конвертеры) «Slot I - Socket 370», которые обеспечивали не только соответст­вующие соединения, но также и преобразование напряжение.

Socket А. Подобно Slot I, Slot А фирмы AMD также недолго просуществовал. С появлением ядер процессора Athlon «Thunderbird» и «Spitfire» AMD также вернулась к пакетам стиля PPGA - для нового семейства процессоров Athlon и Duron. Они соединяются с систем­ной платой через интерфейс AMD, названный Socket А. Он имеет 462 контакта, из которых 453 используются ЦП, и поддерживает как шину EV6 (200 МГц), так и ее модификацию на 266 МГц.

Socket 423, 478. С выпуском Pentium IV в конце 2000 г. Intel представила другой разъем, а именно Socket 423. Показательный для тенденции развития процессоров в сторону уменьшения потребляе­мой мощности, разъем PGA-стиля имеет эксплуатационный диапа­зон модуля регулировки напряжения (VRM) между 1,0 и 1,85 В.

LGA775/Socket Т. Интерфейс LGA775 используют процессоры Pentium 4 (ядра Prescott и Cedar Mill), а также Pentium D (ядра Smithfield и Presler). В июле 2006 г. Intel выпустила версию для на­стольных ПК Core 2 Duo (Conroe), а позднее Kentsfield Quad-Core ЦП, использующие LGA775. Интерфейс LGA775 обеспечивает луч­шее охлаждение процессора, позволяя увеличить частоту FSB. Охла­ждающий механизм теперь полностью закрепляется на системной плате.

Socket AM2. В мае 2006 г. AMD выпускает интерфейс процессо­ра Socket AM2 (четвертое поколение архитектуры, начинавшейся от Hammer в 2003 г.), преемника более ранних Socket 754, 939 и 940. В то же самое время компания объявила, что это является перехо­дом имеющихся двухъядерных AMD Athlon 64 Х2 к новой платфор­ме, в дополнение к представлению нового ряда двухъядерных ЦП AMD Athlon 64 Х2 на 5000+ и 4000+.

Основная инновация в ЦП, использующих АМ2, заключается в размещении на чипе процессора непосредственно контроллера памяти (System Memory Controller Hub - MCH), что устраняет необходимость иметь отдельный Northbridge на системной плате. До сих пор при этом использовалась технология памяти DDR (SDRAM II, в которой передача данных осуществляется по обо­им фронтам тактовых импульсов), которая к 2006 г. немного ус­тарела, и новые ЦП на Socket AM2 используют контроллер па­мяти DDR-II, который работает в соответствующих скоростях DDR-II-667 и DDR-II-800.

Табл. 2.20 характеризует все основные интерфейсы ЦП со вре­мен Socket 1, первого разъема OverDrive-процессоров, используемо­го процессорами Intel 486 в начале 1990-х гг.

Таблица 2.20. Характеристики некоторых интерфейсов процессоров
Наименование	Число контактов	Описание
Socket 1/Socket 8	169/387	Использовались в платах i486, Pentium OverDrive, Pentium MMX и Pentium Pro
Slot 1	242	Поддерживается кэш-память L1 до 512 Кбайт, состоящая из двух по 256 Кбайт. Использовался для ЦП Pentium II, Pentium III и Celeron
Slot 2	330	Аналогичен разъему Slot 1, однако может поддерживать до 2 Мбайт кэш-памяти, работающей на частоте ЦП. Использовался для Pentium II/III Xeon
Slot A	242	Разработан для AMD Athlon, механически совмес­тим с разъемом Slot 1, но поддерживает совер­шенно другие электрические цепи
Socket 370	370	Заменяет Slot 1 для ЦП Celeron с 1999 г. Также используется для ЦП Pentium III Coppermine и Tualatin в вариантах, известных как FC-PGA и FC-PGA2 соответственно
Socket A/462	462	Разработан для процессора AMD Athlon (Thunderbird), который содержал на кристалле кэш-память L2
Socket 423	423	Введен для удовлетворения новых требований Pentium IV, который поддерживал новую систем­ную шину (FSB). Включает теплорассеиватель
Socket 603	603	Предназначен для Pentium IV. Дополнительные контакты ориентированы на ЦП, которые будут со­держать на кристалле кэш-память, а также для подключения других процессоров в мультипроцес­сорных системах
Socket 478	478	Разработан для поддержки 0,13-мкм технологий для ЦП Pentium IV Northwood в 2002 г. Использует­ся технология µPGA (micro Pin Grid Array)
Socket 754	754	Введен AMD для 64-разрядных процессоров Athlon 64 осенью 2003 г.
Socket 940	940	Разработка AMD для ЦП Opteron и Athlon 64 FX. Для последнего был заменен позднее на Socket 939, который ориентирован на более дешевые системные платы
Socket 939	939	Выпущен AMD осенью 2004 г. для использования как в Athlon 64 (ранее - Socket 754), так и Athlon 64 FX (ранее - Socket 940)
LGA775/ Socket T	775	Land Grid Array 775 - введен Intel летом 2004 г. Используется для процессоров - Pentium 4, Celeron D, Pentium 4 Extreme Edition, Pentium D, Core 2 Duo
Socket 479	479	Также известен как mPGA479M и наиболее распро­странен как разъем для Pentium M (мобильный процессор)
Socket AM2	940	Выпущен AMD в 2006 г. для Athlon 64 Х2 на 5000+ и 4000+