Technologie ukryté v obyčejném PC

Výkon, paměťová kapacita a rychlost přenosu dat v osobních počítačích se závratně zvyšují. Čím je to způsob...


Výkon, paměťová kapacita a rychlost přenosu dat v osobních počítačích se
závratně zvyšují. Čím je to způsobeno? Výrobci komponent musí neustále
nacházet nové a stále rafinovanější cesty vpřed. Výpočetní systém neroste
pouze zlepšováním parametrů svých jednotlivých dílů, ale i jejich celkovým
sladěním. A tak neustále vznikají technologie, které své předchůdkyně mnohdy
překonávají tím, že postaví na hlavu dosud známé teorie a vybočí ze všeobecně
zajetých kolejí.
Pravda je, že než se zcela nová technologie prosadí ve větším měřítku, trvá
to i přes velkou dynamiku IT poměrně dlouho. Proto se některé z nich udrží
"nad vodou" poměrně dlouho i přesto, že jsou už dalece překonány. Nebude na
škodu se pokusit shrnout, které z nich v dnešních PC hrají důležitou roli, a
naznačit trendy, jimiž se trh bude v nejbližších měsících ubírat.
Výkon počítače neurčují jen procesory
Bývá sice pochopitelným, nikoliv však zcela oprávněným zvykem posuzovat výkon
a hodnotit vývoj oblasti PC podle výkonu procesorů. Ten však není zcela
jednoznačným ukazatelem pro danou problematiku. Výkon PC totiž závisí na
mnohem více činitelích, než je zdrávo.
Na stránkách Computerworldu se v nedávné době objevilo několik článků na téma
procesory. Z tohoto důvodu tato technologiemi nabitá zařízení v následujícím
článku zcela vynechám a zaměřím se na sběrnice, čipové sady a operační paměti.
Sběrnice
Sebevýkonnější periferie budou vždy pomalé, pokud budou spojeny se základní
deskou sběrnicí s malou propustností. I zde totiž platí rčení, že řetěz je tak
pevný, jak silný je jeho nejslabší článek. Která sběrnice má však budoucnost?
Závod o přízeň zákazníka svádějí sériové sběrnice reprezentované rozhraními
USB a FireWire a na druhé straně startovního pole stojí sběrnice paralelní,
zastoupené neustále vylepšovaným rozhraním SCSI a jeho možným pokračovatelem
a rozšiřovatelem, jímž je Fibre Channel.
USB versus FireWire
V letošním roce by se na platformě PC měla odehrát rozhodující bitva o přízeň
zákazníků. Bojovat se bude o novou, přívětivější tvář osobních počítačů. Proti
sobě stojí soupeři více než zdatní. Na jedné straně Sony, Apple, Compaq,
Philips, Toshiba, Matsushita a další. Všechny tyto firmy společně prosazují
technologii FireWire. Na druhé straně stojí společnost Intel, vyvíjející USB.
Zatímco USB je určena výhradně pro PC, FireWire by se měla rozšířit i do
jiných oblastí. Například Sony používá FireWire v nové generaci herních
konzolí PlayStation a v digitálních kamerách.
O co vlastně jde? V počítači máme různé porty a rozhraní, které se s
externími zařízeními propojují mnoha druhy různých konektorů a kabelů.
Určitým standardem jsou sice paralelní a sériové porty, ale např. klávesnici
nebo monitor na ně připojit nelze.
Navíc dnes již sériové ani paralelní rozhraní nedosahuje dostatečné rychlosti
pro aplikace náročné na rychlost přenášených dat. Východiskem z této situace
se stane univerzální sběrnice, schopná propojit co největší počet externích
počítačových zařízení na co nejvyšší rychlosti. Pochopitelně by měla být velmi
levná.
Obě uvedené sběrnice odstraňují některé nepříjemné vlastnosti svých
předchůdkyň. A tak již nebude zapotřebí:
hledat správný port
nastavovat port
nastavovat přepínače na kartě připojené ke sběrnici
nastavovat IRQ
vypínat počítač před připojením externího zařízení
Stručně lze FireWire charakterizovat jako sériovou sběrnici s připojováním a
odpojováním periferií za chodu a s rozprostřenou inteligencí. Na rozdíl od USB
ke svému fungování nepotřebuje PC. Připojíte-li tedy do svého sběrnicového
systému kromě PC ještě další přístroje s příslušným rozhraním (např. kameru,
faxmodem, fotoaparát...), mohou mezi sebou komunikovat, i když nebude počítač
zapnut.
Rozhraní FireWire je samokonfigurovatelné (každý přístroj má konfigurační
ROM). Sběrnice používá isochronní a asynchronní přenos. Navíc je levná,
přestože výrobce musí na rozdíl od USB dosud platit symbolický licenční
poplatek za každé FireWire zařízení.
Jedna z hlavních výhod FireWire i USB se může lehce stát zároveň hlavní
nevýhodou. Je sice hezké, že by mohly být všechny nové periferie PC propojeny
jednou technologií, ale zároveň to znamená, že všechny ty staré musíte nejprve
poslat do šrotu. Prakticky veškerá dosud plně funkční zařízení měníte za nová,
a to vše ve jménu nové sběrnice. Tento katastrofický scénář lze poněkud
zmírnit, pokud budou výrobci nových sběrnic rozumní a vyrobí také přemostění,
umožňující připojit k novému sběrnicovému systému staré periferie.
SCSI
SCSI (Small Computer System Interface) má v rodném listu poněkud starší
datum, než bývá v kraji zvykem, to však nic neubírá na jeho významu. Naopak,
výrobcům se na požadavky trhu poměrně úspěšně daří odpovídat. Architektura
SCSI je vyzrálá, a tak lze předpokládat, že se ještě poměrně dlouho dobu
udrží. SCSI zařízení se člení do 9 základních skupin:
zařízení s přímým přístupem (HDD)
zařízení se sekvenčním přístupem (streamery)
tisková zařízení
procesorová zařízení
zařízení WORM
CD-ROM
optické paměti
zařízení s měničem médií
komunikační zařízení
Na SCSI rozhraní lze navazovat pouze dvoubodová spojení. Sběrnice se může
nacházet ve stavech:
volná
arbitrace
(re)selekce
přenos
Je-li sběrnice volná, soutěží připojená zařízení o možnost přenášet svá data.
Zvítězí vždy zařízení s vyšší prioritou, která je dána staticky umístěním.
Teoreticky je tedy možné, aby si periferie s nejvyšší prioritou uzurpovala
sběrnici pouze pro sebe. Prakticky se to však nestává, pokud je systém
konstruován s dostatečnou průchodností.
Fibre Channel
Možným následníkem SCSI se má šanci stát Fibre Channel. Zatím to spíše vypadá,
že tyto technologie budou existovat vedle sebe. Nicméně Fibre Channel dýchá na
záda jak klasickým sběrnicovým systémům, tak počítačovým sítím. Potřebujete
prodloužit dosah vašeho SCSI zařízení a narážíte na bariéru 12 metrů? Pořiďte
si Fibre Channel, a dosáhnete do vzdálenosti 25 metrů až 10 kilometrů při
současném zachování SCSI funkcionality. Pětivrstvý FC model totiž dovoluje
používání dalších nástavbových protokolů, a tak se budou vaše SCSI zařízení
chovat, jako by byla v jednom počítači, a přitom budou fyzicky umístěna v
různých budovách! A co víc, původní omezení na maximální počet 15 zařízení
bude odstraněno a vy budete moci vzájemně propojit až 127 přístrojů.
Čipové sady
Čipová sada (čipset) se stala mohutným zaklínadlem všech médií informujících o
světě výpočetní techniky. Všichni o tom mluví, ale nikdo neřekne, o co se
vlastně jedná. Pokud jste tedy zkušenými harcovníky na poli počítačů, klidně
následujících několik řádků přeskočte. V opačném případě vězte, že pod čipovou
sadou se zpravidla rozumí skupina obvodů, která řídí tok dat mezi klíčovými
komponentami PC. Patří sem CPU (Central Processor Unit), operační paměť,
sekundární cache a řadiče dalších zařízení, např. IDE (Integrated Device
Electronics) nebo PCI (Peripheral Component Interface). Jako příklad uvedu
některé čipové sady od Intelu.
810 AGPset
Čipová sada původně označovaná jako Whitney. Zvláštností této sady se stala
proprietární sběrnice spojující základní komponenty, použitá namísto PCI. Jako
základní paměťové rozhraní Whitney dosud používá SDRAM na 100 MHz. Je
implementována Direct AGP technologie. Na sklonku roku 1999 byla sada
rozšířena o podporu 133MHz systémové sběrnice a označena jako 810E
820
Tato čipová sada znamená definitivní změnu orientace Intelu od SDRAM k DRDRAM
(Direct Rambus DRAM). DRDRAM představuje malou revoluci na poli operačních
pamětí. Na jednom Rambus kanálu může být potenciálně dosaženo přenosové
rychlosti až 500 MB/s. Paměťový subsystém přitom může obsahovat více takových
kanálů. Celková propustnost systému může teoreticky dosáhnout propustnosti až
1,6 GB/s. Oproti SDRAM na 100 MHz to představuje zhruba dvojnásobnou hodnotu.
Mezi další funkce tohoto čipsetu patří podpora ATA/66, duálních USB portů, PCI
přídavných karet a AGP 4x.
Čipsety Via
V posledních měsících se se svými čipovými sadami Apollo stala největším
konkurentem Intelu tchajwanská společnost Via. Via podporuje jak procesory
společnosti AMD (Apollo KX133), tak Intel (Apollo Pro133A). Obě sady podporují
paměti PC133, grafický port AGP 4x, KX133 pak 200MHz FSB (Front-Side Bus)
procesorů AMD a Pro133A 133MHz FSB.
To pro Intel znamená tvrdý oříšek, neboť čipset 810 takovými vlastnostmi
nedisponuje. Sada 820 se podporou RDRAM dostává do mnohem vyšší cenové
kategorie, její uplatnění tedy směřuje víceméně na trh high-end systémů. Proto
Intel připravuje sadu Solano neboli 815, která bude sadám Via Apollo
konkurovat.
Paměti
Z terminologického hlediska v oblasti pamětí jednoznačně zvítězila naprostá
anarchie. Téměř všichni např. v případě operační paměti počítače běžně hovoří
o velikosti RAM (Random Access Memory) čili paměti s náhodným přístupem.
Původně však bývalo přesnější tuto paměť nazývat přepisovatelnou anebo RWM
(Read-Write Memory).
To bylo v dobách, kdy se paměti mohly lehce dělit na ty, které byly určeny
pouze pro čtení neboli ROM (Read Only Memory), a přepisovatelné RWM. Obsah ROM
stanovil výrobce. Postupně však mohl uživatel sám jednou zvolit, co má ROM
obsahovat vznikla PROM (Programmable ROM). Dále ji mohl speciálním postupem za
použití UV záření smazat byla vyvinuta EPROM (Erasable PROM). A nakonec
vznikla paměť, kterou může uživatel smazat běžným elektrickým impulzem EEPROM
(Electrically Erasable PROM). Takže dnešní EEPROM v sobě skrývají nádherný
protimluv. V názvu jsou pořád pouze ke čtení, ale ve skutečnosti je lze
vícenásobně přepisovat.
Operační paměti
Jako operační paměti se již dlouhá léta v PC používají DRAM (dynamické RAM).
Na smetišti dějin postupně skončily paměti FPM (Fast Page Mode) a EDO
(Extendet Data Out). V současnosti se nejvíce používá SDRAM (Synchronous
DRAM). Dosud poslední technologický výkřik představuje RDRAM (Rambus DRAM),
která by se měla stát pamětí budoucnosti.
Rambus
Jak už to bývá, zatímco ceny hovoří pro starší technologii, výkon zviditelňuje
technologii novou. V současnosti paměťové systémy postavené na Rambusu
dosahují propustnosti 1,6 GB/s, již zanedlouho by se měla tato hodnota
zdvojnásobit. Pro servery se navíc připravují paměti s propustností až 6 GB/s.
Nevýhodou RDRAM je, že na základní desku se umísťuje pomocí speciálních modulů
RIMM (Rambus Inline Memory Module), které jsou nekompatibilní s dřívějšími
SIMM a DIMM. Upgrade z DIMM na RIMM je tedy možný pouze výměnou základní desky
s patřičnou čipovou sadou.
Technologie Rambusu je vystavěna na speciální sběrnici chip-to-chip, která
propojuje relativně malé paměťové obvody. Zatímco u dosavadních řešení řadič
paměti paraleně obsluhoval jednotlivá paměťová místa, v Rambus paměti je
vytvořen kanál propojující paměťová místa vzájemně.
Hlavní výhody Rambus paměti jsou tyto:
vyšší výkon (až desetinásobný oproti SDRAM na 66 MHz)
nižší spotřeba (paměťové moduly lze uvést do režimu nízké spotřeby)
snadná rozšiřitelnost (s vyššími frekvencemi není potřeba měnit čipovou sadu)
lepší standardizace (RDRAM jsou vzájemně kompatibilní)
SDRAM
Popularita pamětí SDRAM zatím zdaleka neopadá, a to především díky zmíněné
výhodné ceně. Co je však důležité: ve druhé polovině letošního roku by se v
masovém měřítku měla začít vyrábět DDR SDRAM s dvojnásobnou propustností.
Cenově se drží stále dostatěčně nízko pod pamětmi Rambus, přičemž výkonově
(šířkou pásma 1,6 GHz) se jim již vyrovná. Navíc se objevily zprávy o tom, že
firma Kentron Technologies vyvinula technologii QBM (Quad Band Memory), která
rychlost SDRAM zvýší na 4násobek.
V jednom čipu jsou použity dva paměťové bloky, které přenášejí data podobně
jako DDR na náběžné i sestupné hraně hodinového impulzu. Při taktu 133 MHz se
tedy přibližně vyrovná propustnosti běžné SDR (Single Data Rate) SDRAM s
taktem 533 MHz. S takovými parametry už by SDRAM mohla být pro Rambus dosti
tvrdým konkurentem.
0 1274 / wepn

Přehled SCSI
JménoŠířkaRychlostPočet zařízeníDélka kabelu
(v bitech) (maximálně) (maximální)
SCSI-1Ę8ĘĘ5 MB/sĘ76 m
SCSI-2Ę8ĘĘ5 MB/sĘĘ76 m
Wide SCSI16Ę10 MB/s156 m
Fast SCSIĘ8Ę10 MB/sĘ76 m
Fast Wide SCSI16Ę20 MB/s156 m
Ultra SCSI-1Ę8Ę20 MB/sĘ71,5 m
Ultra SCSI-216Ę40 MB/sĘ712 m
Ultra2 SCSI16Ę80 MB/s1512 m
Ultra160 SCSI16160 MB/s1512 m
Poznámka: Hlavní odlišnost mezi SCSI-1 a 2 spočívá v počtu pinů konektoru.
Zatímco SCSI-1 používá konektor s 25 piny, SCSI-2 se propojuje konektory s 50
piny.

Hierarchický model Fibre Channel
VrstvaFunkce
FC-4 svrchní vrstva, na níž fungují další protokoly (např. SCSI příkazy)
FC-3 základní množina funkcí společná pro všechny N_Porty daného uzlu
FC-2 signalizační protokol, který určuje pravidla pro přenos bloků dat
FC-1 definuje kódování pro aktuální přenos (8 B/10 B)
FC-0 definuje fyzikální vlastnosti typ přenosového média, příjímače, vysílače,
rychlost přenosu









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.