Реферат: Шины

не встречаются даже насайте IBM (насколько мне известно, в настоящее время

архитектура МСА используется IBM только в RISC-системах, например, сервер

RS/6000 построен набазе шины МСА с пропускной способностью 160 МВ/сек), поэтому

приводить таблицы значений контактов не буду.

      Локальная шина (Local bus)

Все описанные ранее шины имеют общий недостаток - сравнительно низкую пропускную

способность. Это связано с тем, что шиныразрабатывались в расчете на медленные

процессоры. В дальнейшем быстродействие процессора возрастало, а характеристики

шин улучшались в основном"экстенсивно", за счет добавления новых линий.

Препятствием для повышения частоты шины являлось огромное количество выпущенных

плат, которые немогли работать на больших скоростях обмена (МСА это касается в

меньшей степени, но в силу вышеизложенных причин эта архитектура не играла

заметной роли нарынке). В то же время в начале 90-х годов в мире персональных

компьютеров произошли изменения, потребовавшие резкого увеличения скорости

обмена сустройствами:

  создание нового поколения процессоров типа Intel 80486,работающих на частотах

  до 66 MHz;

  увеличение емкости жестких дисков и создание болеебыстрых контроллеров;

  разработка и активное продвижение на рынок графическихинтерфейсов пользователя

  (типа Windows или OS/2) привели к созданию новых графических адаптеров,

  поддерживающих более высокое разрешение и большееколичество цветов (VGA и

  SVGA).

Очевидным выходом из создавшегося положения является следующий: осуществлять

частьопераций обмена данными, требующих высоких скоростей, не через шину

ввода/вывода, а через шину процессора, примерно так же, как подключаетсявнешний

кэш. Такая конструкция получила название локальной шины (Local Bus). Рисунки 1 и

2наглядно демонстрируют различие между обычной архитектурой иархитектурой с

локальной шиной.

 Локальная шина не заменяла собой прежниестандарты, а дополняла их. Основными

шинами в компьютере по-прежнему оставались ISA или EISA, но к ним добавлялись

один или несколько слотов локальной шины.Первоначально эти слоты использовались

почти исключительно для установки видеоадаптеров, при этом к 1992 году было

разработано несколько несовместимыхмежду собой вариантов локальных шин,

исключи-тельные права на которые принадлежа-ли фирмам-изготови-телям.

Естественно, такая неразбериха сдерживалараспро-странение локальных шин, поэтому

VESA (Video Electronic Standard Association) - ассоциация, представ-ляющая более

100 компаний – предло-жила вавгусте 1992 года свою спецификацию локальной шины.

Локальная шина VESA (VL-bus)

Основные характеристики VL-bus таковы.

  Поддержка процессоров серий 80386 и 80486. Шина разработана для использования

  в однопроцессорных системах, при этом вспецификации предусмотрена возможность

  поддержки х86-несовместимых процессоров с помощью моста (bridge chip).

  Максимально число bus master - 3 (не включая контроллершины). При

  необходимости возможна установка нескольких подсистем для поддержки большего

  числа masterов.

  Несмотря на то, что изначально шина была разработанадля поддержки

  видеоконтроллеров, возможна поддержка и других устройств (например,

  контроллеров жесткого диска).

  Стандарт допускает работу шины на частоте до 66 MHz,однако электрические

  характеристики разъема VL-bus ограничивают ее до 50 MHz (это ограничение,

  естественно, не относится к интегрированным в материнскуюплату устройствам).

  Двунаправленная (bi-directional) 32-разрядная шинаданных поддерживает и

  16-разрядный обмен. В спецификацию заложена возможность 64-разрядного обмена.

  Поддержка DMA обеспечивается только для bus masters.Шина не поддерживает

  специальных "инициаторов" DMA.

  Максимальная теоретическая пропускная способность шины- 160 МВ/сек (при

  частоте шины 50 MHz), стандартная - 107 МВ/сек при частоте 33 MHz.

  Поддерживается пакетный режим обмена (для материнскихплат 80486,

  поддерживающих этот режим). 5 линий используется для идентификациитипа и

  скорости процессора, сигнал Burst Last (BLAST#) используется дляактивизации

  этого режима. Для систем, не поддерживающих этот режим, линия устанавливается

  в 0.

  Шина использует 58-контактный разъем МСА. Максимальноподдерживается 3 слота

  (на некоторых 50-мегагерцовых шинах возможна установка только 1 слота).

  Слот VL-bus устанавливается в линию за слотами ISA/EISA/MCA,поэтому VL-платам

  доступны все линии этих шин.

  Поддерживается как интегрированный кэш процессора, таки кэш на материнской

  плате.

  Напряжение питания - 5 В. Устройства с уровнем выходного сигнала 3.3 В

  поддерживаются при условии, что они могут работать суровнем входного сигнала 5

  В.

Шина VL-bus явилась огромным шагом вперед по сравнению с ISA как

попроизводительности, так и по дизайну. Одним из преимуществ шины являлось то,

что она позволяла создавать карты, работающие с существующими чипсетами и

несодержащие большого количества схем дорогостоящей управляющей логики. В

результате VL-карты получались дешевле аналогичных EISA-карт. Однако и эта

шинане была лишена недостатков, главными из которых являлись следующие.

  Ориентация на 486-ой процессор. VL-bus жестко привязанак шине процессора

  80486, которая отличается от шин Pentium и Pentium Pro/Pentium II.

  Ограниченное быстродействие. Как уже было сказано,реальная частота VL-bus - не

  больше 50 MHz. Причем при использовании процессоров с множителем частоты шина

  использует основную частоту (так, для486DX2-66 частота шины будет 33 MHz).

  Схемотехнические ограничения. К качеству сигналов,передаваемых по шине

  процессора, предъявляются очень жесткие требования, соблюсти которые можно

  только при определенных параметрах нагрузки каждой линиишины. По мнению Intel,

  установка недостаточно аккуратно разработанных VL-плат может привести не

  только к потерям данных и нарушениям синхронизации, но и кповреждению системы.

  Ограничение количества плат. Это ограничение вытекаеттакже из необходимости

  соблюдения ограничений на нагрузку каждой линии.

Несмотря на существующие недостатки, VL-bus была несомненным лидером на рынке,

так как позволяла устранить узкое место сразу вдвух подсистемах -

видеоподсистеме и подсистеме обмена с жестким диском. Однако лидерство было

недолгим, поскольку корпорация Intel разработала свою новинку -шину PCI. По

мнению компании, VL-bus базировалась на технологиях 11-летней давности и

являлась всего лишь "заплаткой", компромиссом междупроизводителями. Правда, VESA

заявляла, что обе шины могут "уживаться" совместно в одной системе. Intel

соглашалась, что такоесоседство возможно, но задавала встречный убийственный

вопрос: "А зачем?". Справедливости ради, надо сказать, что PCI действительно

былаизбавлена от большинства недостатков, присущих VL-bus.

Шина PCI

(Peripheral Component Interconnect bus)

Итак, переходим к самому интересному. Что же находится на сегодняшний день

внутрибольшинства наших компьютеров? Естественно, шина PCI. Другой вопрос,

почему именно эта шина. Попробуем разобраться.

Итак, разработка шины PCI началась весной 1991 года как внутренний проект

корпорацииIntel (Release 0.1). Специалисты компании поставили перед собой цель

разработать недорогое решение, которое бы позволило полностью

реализоватьвозможности нового поколения процессоров 486/Pentium/P6 (вот уже

половина ответа). Особенно подчеркивалось, что разработка проводилась "снуля", а

не была попыткой установки новых "заплат" на существующие решения. В результате

шина PCI появилась в июне 1992 года (R1.0).Разработчики Intel отказались от

использования шины процессора и ввели еще одну "антресольную" (mezzanine) шину.

Благодаря такому решению шина получилась, во-первых, процессоро-независимой (в

отличие отVLbus), а во-вторых, могла работать параллельно с шиной процессора, не

обращаясь к ней за запросами. Например, процессор работает себе с кэшем

илисистемной памятью, а в это время по сети на винчестер пишется информация.

Просто здорово! На самом деле идиллии, конечно, не получается, но загрузка

шиныпроцессора снижается здорово. Кроме того, стандарт шины был объявлен

открытым и передан PCI Special Interest Group, которая продолжила работу

посовершенствованию шины (в настоящее время доступен R2.1), и в этом, пожалуй,

вторая половина ответа на вопрос "почему PCI?"

Основные возможности шины следующие.

  Синхронный 32-х или 64-х разрядный обмен данными (правда, насколько мне

  известно, 64-разрядная шина в настоящее времяиспользуется только в

  Alpha-системах и серверах на базе процессоров Intel Xeon, но, в принципе, за

  ней будущее). При этом для уменьшения числа контактов (истоимости)

  используется мультиплексирование, то есть адрес и данные передаются по одним и

  тем же линиям.

  Поддержка 5V и 3.3V логики. Разъемы для 5 и 3.3V платразличаются расположением

  ключей

  Частота работы шины 33MHz или 66MHz (в версии 2.1)позволяет обеспечить широкий

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8