Центральный процессор «R500S» (ТВГИ.431281.007)

Микропроцессор МЦСТ R500S (1891ВМ3Я) – двухъядерная система на кристалле типа «всё-в-одном» архитектуры SPARC v.8.

Особенности процессора МЦСТ R500S:

• Общая встроенная для обоих ядер кэш-память второго уровня 512 Кбайт;
• Встроенный контроллер оперативной памяти;
• Набор встроенных периферийных контроллеров для доступа к внутренним узлам компьютера, внешним каналам и линиям связи;
• Быстродействующий системный коммутатор;
• Каналы прямого доступа к памяти аналогичных систем, что позволяет строить многомашинные конфигурации.

Основная сфера применения микропроцессора МЦСТ R500S – создание высокопроизводительных одноплатных носимых и встроенных ЭВМ, а также многомашинных конфигураций.

Система на кристалле МЦСТ R500S потребляет около 5 Вт и может использоваться в носимых устройствах с автономным питанием. На базе микропроцессора МЦСТ R500S налажено серийное производство платы для «тонких клиентов», модулей форм-факторов CompactPCI 6U и малогабаритных модулей форм-факторов CompactPCI 3U и ETX.

Состав микросхемы 1891ВМ3Я:

• два процессорных ядра архитектуры SPARC V8 (аналогичны ядру МЦСТ R500);
• общая кэш-память второго уровня;
• контроллер оперативной памяти DDR-166;
• периферийные интерфейсы (PСI, EBus, Fast Ethernet, RS-232, PS/2, SCSI-2);
• два контроллера каналов межмашинного обмена RDMA.

Универсальный процессор (CPU) реализует архитектуру SPARC v.8. Цело-численная и адресная арифметика – 32-разрядная, вещественная – 32-и 64-разрядная. Универсальный процессор имеет следующие особенности:

• линейное 32-битовое адресное пространство;
• 32-разрядные команды выровнены в памяти по границе 32-разрядных слов;
• трёхадресная команда – команды большей частью выполняют действия с двумя операндами (регистрами), помещая результат в третий регистр;
• 136-регистровый файл с 8 окнами по 16 регистров и окном из 8 глобальных регистров;
• отдельный регистровый файл вещественных регистров, который может трактоваться в исполняемой программе как набор из 32 регистров одинарного формата (32 бита), или 16 регистров двойного формата (64 бита), или 8 регистров расширенного формата (128 бит), или как смешанное количество регистров разных форматов;
• быстрые обработчики прерываний.

Кэш-память второго уровня (L2$) – общая для обоих ядер процессора и работает на частоте ядра. Ассоциативность памяти – 4. Политика записи – write-back.

Системный коммутатор (SCom) обеспечивает взаимодействие между процессорным модулем, общей кэш-памятью второго уровня, контроллером RDMA, контроллером памяти MC, контроллером шины SBus MSI и контроллером шины PCI. Коммутатор может обслуживать одновременно до восьми запросов от процессорного модуля, до четырёх запросов от контроллера RDMA, по одному запросу от контроллеров MSI и MPI.

Контроллер памяти (MC) обеспечивает поддержку DDR-модулей памяти объёмом от 128 Мбайт до 1 Гбайт с одним или двумя физическими банками. В контроллере организована очередь, позволяющая принимать следующий запрос до завершения выполнения предыдущего. Буфер данных очереди запросов рассчитан на одновременное нахождение в очереди четырёх запросов записи.

Контроллер удалённого доступа (RDMA-контроллер) выполняет функцию высокоскоростного DMA-канала для связи вычислительных комплексов или подключения внешних быстрых контроллеров. В ходе транзакции контроллер обеспечивает когерентную передачу информации (кэш-когерентность). Между транзакциями когерентность не поддерживается, т.е. модификация оперативной памяти в одной системе на кристалле не вызывает snoop-запросов в другую систему. Это существенно упрощает протокол при построении многомашинных систем и позволяет адаптировать его для быстрой передачи большого объёма данных между системами с использованием DMA.

Контроллер шины PCI (MPI) выполняет функции моста между системным коммутатором SCom и внешней периферийной шиной PCI. Все обращения процессора в адресное пространство PCI производятся по физическим адресам. Запрос от PCI-устройства может сопровождаться как физическим, так и виртуальным адресом.

Контроллер системных и периферийных интерфейсов (MSI) является мостом между системным коммутатором SCom и низкоскоростными контроллерами, объединёнными на внутренней периферийной шине SBus.

Контроллер интерфейса SCSI (SCSI-контроллер) предназначен для организации передачи информации по шине SCSI с поддержкой протокола FAST SCSI-2. Максимальная скорость передачи информации – 10 Мбайт/с.

Контроллер канала Ethernet (Ethernet-контроллер) реализует интерфейс 100 Mbit Ethernet.

Контроллер периферийной шины EBus (SEC) обеспечивает взаимодействие между 32-разрядной периферийной шиной SBus и 8-разрядной шиной EBus. Шина EBus используется для подключения медленных устройств, работающих без DMA-режима. К шине EBus подключаются внутренние устройства:

• контроллер последовательных каналов;
• контроллер клавиатуры и графического манипулятора.

и внешние устройства:

• часы и энергонезависимая память NVRAM (Non Volatile Random Access Memory);
• ППЗУ для хранения программ начального тестирования, инициализации и загрузки операционной системы BOOT PROM;
• контроллер НГМД.