Cấu trúc Ring bus

Cấu trúc Ring bus Memory controller là 1 chip nằm trên GPU die giúp cho việc kiểm soát những thông tin đến và đi ra từ graphic memory . Memory controller được sử dụng trước đây đã giới hạn tốc độ của memory .Từ dòng X1000 Ati đã giới thiệu 1 memory controller mới đó là Ringbus memory controller . Trứơc đây Ati sử dụng centralized memory controller ,những đòi hỏi dữ liệu xúât phát từ ứng dụng đều phải thông qua memory controller và dữ liệu cần thiết sẽ được chính memory controller cung cấp lại cho những nơi cần . Tóm lại nó hoạt động như sau: 1) Những nơi đòi hỏi dữ liệu gởi yêu cầu đến cho memory controller 2) Memory controller sẽ sắp xếp thứ tự theo mức độ quan trọng của yêu cầu ,xác định module ram nào chứa dữ liệu và gởi đến module ram đó . 3) Từ module ram đó sẽ gởi ngược dữ liệu về cho memory controller 4) Memory controller gởi thông tin cần thiết cho nơi đòi hỏi Các thực hiện như vậy cho thấy mọi nơi đòi hỏi dữ liệu và các graphic memory đều phải nối với memory controller việc này đã dẫn tới tăng mật độ các mạch điện trên PCB, do đó việc tăng các đường giao tiếp giữa GPU và Ram ( bus width ) lên 512 bit là khó thực hiện được ngoài ra còn làm giảm khả năng tăng clock speed của GPU. Cấu trúc Ringbus bao gồm memory controller nằm ở giữa xung quanh là 2 đường ( bus ) mỗi đường có bus width tùy thuộc vào loại vid ( ví dụ x1950 có bus width là 256 bit thì mỗi đường bus trong hình vẽ có bus width là 256 bit ) ,2 đường này sẽ chạy 2 chiều ngược nhau ( do đó việc truy xuất dự liệu sẽ nhanh hơn ) và với clock speed bằng với memory clock .Mỗi góc của memory controller có 1 Ring stop . Do có 2 đường chạy như vậy nên ATi luôn quảng cáo với internal memory bus ( ví dụ với x1950 thì internal memory bus là 512 bit ,1024 bit với R600 ) tuy nhiên đây chỉ là đường bus đến các Ring stop còn bus width giữa Ring stop/memory controller với các module ram vẫn là 256 bit . Ở cấu trúc Ringbus thì việc thực hiện như sau : 1) Những nơi đòi hỏi dữ liệu gởi yêu cầu đến cho memory controller 2) Memory controller sẽ sắp xếp thứ tự theo mức độ quan trọng của yêu cầu ,xác định module ram nào chứa dữ liệu và gởi đến module ram đó . 3) Module ram sẽ gởi dữ liệu cần thiết lên Ring bus ( 2 đường màu đỏ trên hình ) để dẫn tới Ring stop gần nhất . 4) Từ Ring stop dữ liệu cần thiết sẽ được chuyển trực tiếp nơi cần mà không cần qua memory controller. Đơn giản hoá : memory controller như đại lý cung cấp hàng ,các đường bus như các con đường ,nhưng nơi cần dữ liệu như người tiêu dùng .Với cấu trúc memory cũ thì muốn có được hàng thì người tiêu dùng phải chạy trực tiếp đến đại lý để lấy hàng ,còn trong cấu trúc Ringbus thì các Ring stop như là các cửa hàng bán sản phẩm của đại lý ,khi có nhiều cửa hàng thì người tiêu dùng không phải chạy trực tiếp đến đại lý để nhận hàng mà chỉ cần ra cửa hàng .Do đó làm giảm mật độ người di chuyển đến đại lý ,giảm ùn tắc giao thông xung quanh GPU . Ngoài ra với thiết kế như vậy cho phép các dòng Radeon sau này có thể sử dụng loại Ram với tốc độ cao hơn GDDR4 ,đây cũng chính là lý do tại sao X1950 sử dụng được GDDR4. Ngoài ra memory controller cũng được thiết kế để có thể lập trình được ( thông qua driver )và thông minh hơn . Memory interface : ( đường giao tiếp giữa memory controller / Ring stop với module ram độ rộng của nó gọi là external memory bus) Trước đây Ati thường sử dụng channel có độ rộng là 64 bit nhưng từ dòng x1000 Ati đã chia nhỏ làm nhiều channel 32 bit với ý tưởng là càng nhiều channel thì việc sử dụng sẽ linh động và hiệu quả hơn .Với nhiều channel 64 bit khi dữ liệu chỉ chiếm ½ đường thì sẽ lãng phí mất 1 phần bandwidth . Phân tích sơ đồ mạch quản lý nguồn trên Mainboard Mạch điều khiển nguồn trên Mainboard có chức năng điều khiển quá trình tắt mở nguồn, ổn định các điện áp cấp cho CPU, Chipset, bộ nhớ RAM, Card Video và các linh kiện khác. Mạch điều khiển nguồn trên Mainboard 1. Các thành phần của mạch. 1. Mạch điều khiển nguồn trên Mainboard có chức năng điều khiển quá trình tắt mở nguồn, ổn định các điện áp cấp cho CPU, Chipset, bộ nhớ RAM, Card Video và các linh kiện khác: - Các chủ đề ta cần tìm hiểu bao gồm: - Các điện áp của nguồn ATX - Mạch ổn áp VRM cấp nguồn cho CPU - Mach ổn áp nguồn cho Chipset - Mạch ổn áp nguồn cho RAM 2. Các điện áp của nguồn. Nguồn ATX có hai phần là nguồn cấp trước (Stanby) và nguồn chính (Main Power) - Khi ta cắm điện AC 220V cho bộ nguồn, nguồn Stanby hoạt động ngay và cung cấp xuống Mainboard điện áp 5V STB, điện áp này sẽ cung cấp cho mạch khởi động nguồn trên Chipset nam và IC-SIO (nguồn chính chưa hoạt động khi ta chưa bấm công tắc) - Khi ta bấm công tắc => tác động vào mạch khởi động trong Chipset nam => Chipset đưa ra lệnh P.ON => cho đi qua IC- SIO rồi đưa ra chân P.ON của rắc cắm lên nguồn ATX (chân P.ON là chân có dây mầu xanh lá cây), khi có lệnh P.ON (= 0V) => nguồn chính Main Power sẽ hoạt động. - Khi nguồn chính hoạt động => cung cấp xuống Mainboard các điện áp 3,3V (qua các dây mầu cam), 5V (qua các dây mầu đỏ), 12V (qua các dây mầu vàng), -5V qua dây mầu trắng và -12V qua dây mầu xanh lơ. Chân rắc cắm nguồn trên Mainboard Rắc 4 chân cấp nguồn 12V cho mạch VRM * Các dây mầu đen : Mass * Các dây mầu cam : 3,3V * Các dây mầu đỏ : 5V * Các dây mầu vàng : 12V * Dây mầu tím : 5V STB (cấp trước) * Dây mầu trắng : - 5V * Dây mầu xanh lơ : -12V * Dây mầu xanh lá cây: P.ON (lệnh mở nguồn) Khi P.ON = 0V là mở nguồn chính Khi P.ON > 0V là tắt nguồn chính * Dây mấu xám là chân P.G (Power Good - báo nguồn tốt) Các dây cùng mầu có cùng điện áp, trên nguồn ATX chúng xuất phát từ một điểm, tuy nhiên nhà sản xuất vẫn chia ra làm nhiều sợi với mục đích để tăng diện tích tiếp xúc trên các rắc cắm, đồng thời giảm thiểu được các trục trặc do lỗi tiếp xúc gây ra 3. Các mạch ổn áp trên Mainboard. 3.1 - Các điện áp cấp trực tiếp đến linh kiện (không qua ổn áp) Trên Mainboard có một số linh kiện sử dụng trực tiếp nguồn điện từ nguồn ATX tới mà không qua mạch ổn áp, đó là các linh kiện: - IC Clock gen (tạo xung Clock) sử dụng trực tiếp nguồn 3,3V - Chipset nam sử dụng trực tiếp các điện áp 3,3V , 5V và 5V STB - IC-SIO sử dụng trực tiếp nguồn 3,3V và 5V STB (Các linh kiện sử dụng trực tiếp nguồn điện từ nguồn ATX hay bị sự cố khi ta sử dụng nguồn ATX kém chất lượng) 3.2 - Các mạch ổn áp: - Các linh kiện như CPU, RAM, Card Video và Chipset bắc chúng thường chạy ở các mức điện áp thấp vì vậy chúng thường có các mạch ổn áp riêng để hạ áp từ các nguồn 3,3V , 5V hoặc 12V xuống các mức điện áp thấp từ 1,3V đến 2,5V. a) Mạch VRM (Vol Regu Module - Modun ổn áp): - VRM là mạch ổn áp nguồn cho CPU, mạch này có chức năng biến đổi điện áp 12V xuống khoảng 1,5V và tăng dòng điện từ khoảng 2A lên đến 10A để cung cấp cho CPU - Trên các Mainboard Pen3 thì mạch VRM biến đổi điện áp từ 5V xuống khoảng 1,7V cấp cho CPU b) Mạch Regu_Chipset (mạch ổn áp cho chipset) - Là mạch ổn áp nguồn cấp cho các Chipset, các Chipset nam và bắc của Intel thường sử dụng điện áp chính là 1,5V các Chepset VIA thường sử dụng điện áp khoảng 3V c) Mạch Regu_RAM (mạch ổn áp cho RAM) - Với thanh SDRAM trên hệ thống Pentium 3 sử dụng 3,3V thì không cần ổn áp - Thanh DDR sử dụng điện áp 2,5V; thanh DDR2 sử dụng 1,8V và thanh DDR3 sử dụng 1,5V vì vậy chúng cần có mạch ổn áp để giảm áp xuống điện áp thích hợp. Sơ đồ của mạch cấp nguồn trên Mainboard 3.3 - Phân tích sơ đồ mạch cấp nguồn trên Mainboard - Khi cắm điện, phần nguồn STANBY trên nguồn ATX hoạt động => cung cấp 5V STB xuống Mainboard qua sợi dây mầu tím của rắc nguồn. - Khi bấm công tắc => mạch khởi động trên Mainboard đưa ra lệnh P.ON = 0V điều khiển cho nguồn chính hoạt động, nguồn chính chạy => cung cấp xuống Mainboard các điện áp: 3,3V 5V và 12V, và một số nguồn phụ như -5V và -12V - Nguồn 3,3V cấp trực tiếp cho IC tạo xung Clock, Chipset nam, BIOS và IC-SIO - đồng thời đi qua mạch ổn áp hạ xuống 1,5V cấp cho các Chipset (Intel) hoặc hạ xống 3V cấp cho các chipset VIA. - Nguồn 12V đi qua mạch ổn áp VRM hạ xuống điện áp khoảng 1,5V cấp cho CPU - Nguồn 5V đi cấp cho Chipset và các Card mở rộng trên khe PCI , giảm áp xuống 2,5V qua mạch ổn áp để cấp nguồn cho RAM 4. Hoạt động mở nguồn trên Mainboard Quá trình điều khiển nguồn trên Mainboard - Khi cắm điện, nguồn STANBY hoạt động trước cung cấp điện áp 5V STB cho mạch khởi động trên Chipset nam và IC- SIO - Khi bật công tắc, từ Chipset nam đưa ra lệnh mở nguồn P.ON, lệnh này đưa qua IC-SIO rồi đưa đến chân P.ON của rắc cấp nguồn cho Mainboard (qua dây mầu xanh lá) để lên điều khiển cho nguồn chính Main Power hoạt động. - Nguồn chính họat động cho ra các điện áp chính là: * 3,3V - Cấp trực tiếp cho các IC như Chipset nam, SIO và Clock gen đồng thời đi qua mạch ổn áp Regu để cấp nguồn chính 1,5V cho hai Chipset * 5V cấp trực tiếp đến Chipset nam, và cấp cho các Card mở rộng PCI * 12V cấp cho mạch ổn áp VRM để giảm áp xuống khoảng 1,5V cấp nguồn ho CPU - Nếu mạch VRM hoạt động tốt (không có sự cố) nó sẽ cho ra nguồn VCORE (1,5V) cấp cho CPU đồng thời cho tín hiệu VRM_GD (VRM_Good) báo về Chipset nam, đây là tín hiệu bảo vệ, nếu có tín hiệu này báo về, Chipset nam hiểu là CPU đã sẵn sàng hoạt động và Chipset sẽ cho ra tín hiệu RESET để khởi động máy.