М.Гук - Интерфейсы ПК, справочник, страница 55

Режим Р может работать только в режиме одиночной передачи или по запросу и исключительно с инкрементом адреса На самой шине РС1 адаптеры могут использовать режим прямого управления шиной, для чего имеется специальный протокол арбитража. А.4. Прямой доступ к памяти и прямое управление шиной 336 А. Системотехника 1Вм' РС-совместимых кампьюте в А.б. Обмен данными Открытая архитектура РС предрасполагает использование различных адаптеров расширения. Чаще всего ПО общается с адаптерами через порты ввода(вывода, используя прерывания, прямой доступ к памяти и непосредственное управление шиной.

Связь через область памяти, к которой приписан адаптер, для «нештатных» адаптеров применяется редко. Выбор способа связи определяется пропускной способностью, временем отклика на события, происходящие в адаптере, и допустимой загрузкой процессора. Программно-управляемый обмен подразумевает следующие действия: и операцию чтения регистра состояния устройства для анализа его готовности; е ожидание готовности (зацикливание предыдущего шага); и обмен байтом или словом данных. Такой обмен силыю загружает процессор, особенно если про'ма формирует управляивцие сигналы обмена Так, например, Работает драйвер параллельного порта в стандартном режиме, когда строб данных формируется двумя инструкциями 01Л: В результате пропускная способность такого порта в зависимости от процессора может быть порядка 150 Кбайт/с.

Если разгрузить процессор от анализа готовности и формирования строба, как, например, в ЕРР-режиме параллельного порта, то производительность порта можно повысить на порядок. Такой режим обмена программно-управляемым называть некорректно — это режим прог)ни|много ввода/выводи с аплараплпим контролем латавиа, где темп обмена определяет подключенное устройство. Высокоскоростные режимы РЮ применяются в интерфейсе 1ПЕ. Они используют инструк, ции блочной пересылки ЯЕР 1ИЯ/ОУТЯ, при которых процессор пересылает данные между портом и областью памяти за минимальное количество тактов системной шины.

Поскольку такую скорость ПУ обычно не воспринимают, контроллер интерфейса |притормаживает» обмен до разумных скоростей, определяемых режимом обмена. Параметры этих режимов, называемых РЮ Моде, приведены в табл. 6.10. А,б. Обмен данными Овмен по прямому доступу к памяти (как и режпм гузлмого управления шиной) в наименьшей степени загружает процессор — он занимается лишь анализом состояния и инициализацией канала ОМА, но не передачей данных. Время отклика на запрос, когда контроллер «заряжен» на обмен, не превышает сотен наносекунд.

Однако скорость стандартного канала ОМА ограничена значением 2/4 Мбайт/с в зависимости от разрядности канала. Производительность в режимах прямого управления шиной обычно выше, чем у стандартных каналов РМА. Прогрессивные режимы ОМА обеспечивают более высокие скорости обмена; гЛгга РМА— до 33 Мбайт/с. Обсудим теперь инициализацию и синхронизациях Инициатором обмена выступает или ПО, или ПУ. Программа ожидает какою-либо события в ПУ, периодически читая его регистр состояния. Такой способ называется обменом по опросу готовности. Время реакции может составлять доли микросекунды, когда программа опрашивает устройство монопольно. Однако при атом процессор загружен бесполезной работой.

Друюй подход — использование аппаратных прерываний, вырабатываемых устройством по событиям, требующим внимания программы. Программные обработчики аппаратных прерываний инициализируют блочный обмен или выполняют одиночную операцию пересылки. Время реакции зависит от множества факторов, включая режим работы процессора. В защищенном режиме прерывание приводит к автоматическому сохранению контекста задачи в стеке и переключению задач. Эти действия связаны с интенсивным обменом с памятью, так что отклик может достигать десятков микросекунд или гораздо больше, если задействована виртуальная память. В реальном режиме процессора ответ на прерывание приходит за единицы микросекунд. Возможно комплексное решение — опрос готовности устройств по периодическим прерываниям, например, от системного таймера — ройлд'.

Готовое устройство обслуживается, неготовое — пропускается до следующего прерывания. Процессор не выполняет бесполезных циклов опроса, а занимается другими задачами. Правда, расходы на обслужи- 338 А. Системотехника! Вм РС-совместимых компьютеров ванне прерываний остаются, а максимальное время реакции на событие не может быть меньшим, чем период таймера. Так работает утилита фоновой печати РЕ11ЧТ. Активное использование прерываний характерно для многозадачных ОС.

А.б. Распределение системных ресурсов Спецификация 1БА требует, чтобы всем картам назначались свои системные ресурсы — области адресов в пространствал памяти и ввода/вывода, линии запросов прерываний и каналы прямого доступа к памяти. Платы не должны конфликтовать по ресурсам. Задача конфигурирования осложняется из-за отсутствия общего механизма автоматической передачи установленных параметров прикладному и системному ПО.

Конфигурирование адаптеров выполняется переключением джемперов, затем установленные параметры заносятся в конфигурационные файлы. Применение энергонезависимой памяти ()чЪ'ВАМ или ее разновидности — ЕЕРКОМ), хранящей настройки, облегчает конфигурирование. С соответствующими адаптерами поставляется утилита настройки. Отсюда их названия: 5офтэаге СолЯитег( (программно конфигурируемые) или (итрег!ехх (без джамперов). Утилита может проверить выбираемые установки на отсутствие конфликта, однако достоверность обнаружения конфликта относительна Некоторые программно конфигурируемые адаптерьс все же имеют джамперы, что бывает полезно для установки типовой настройки, устраняющей конфликты (например, наложение областей памяти сетевого адаптера и видеопамяти).

Преимуществом МУКАМ является также отсутствие необходимости в конфигурационных файлах. Ключевым моментом в автоконфигурировании является изо-' ляция карты от остальных. Тогда ПО конфигурирования сможет вести с картой диалог, на который не влияет присутствие других устройств. Изоляция карт прн конфигурировании заложена в шины МСА, РС! и Е15А. В ЕЮА для каждого слота возможно программное сеиективное управле- А,6. Распределение системных рес ов 339 ние сигналом АЕЬг, запрещающим дешифрацию адресов портов ввода/вывода. В системе с шиной Е!ЯА имеется энергонезависимая память конфигурирования слатов.

Необходимо также обеспечить единый метод двухсторогпгего обмена конфигурационной информацией между картой и ПО. В шину РС1 автоматическое конфигурирование установленных адаптеров заложено изначально. Здесь конфигурированию также подлежат мосты глины (РС1 Вги19е) — аппаратные средства подключения РС! к другим шинам. НоП Вггбяе — главный мост — используется для подключения к системной шине. Реет-го-Реет Вггфе — одноранговый мост— используется для соединения двух шин РС1 (дополнительные шины РС1 позволяют увеличить количество подключаемых устройств). При конфигурировании мостов указывается распределение системных ресурсов по шинам, которые они связывают. Таким образом, задаются пути транслирования управляющих сигналов по шинам и управление буферами данных, обеспечивая для каждого адреса памяти или ввода/вывода единственную шину назначения, по крайней мере для операций чтения (операции записи могут быть широковещательными).

Подобная «маршрутизация» необходима и для сигналов запросов прерываний (каналы ЕгМА к шине РС1 отношения не имеют). Среди устройств Рпр (для шин 1ЯА и РС1) выделяется класс динамически конфигурируемых устройств 1гСЕг (Бунанисаф Саланга(г1е 1)еогсе). Ресурсы, используемые ими, динамически переназначаются, не требуя перезагрузки ОС. Если устройство 1)С1) находится в заблонироеаггггаи состоянии (Хосйег) ОС!)), его ресурсы не могут быть изменены.

Полная поддержка Рпр предусматривает наличие Рпр В!ОЯ, плат расширения Рпр и/или модулей на системной плате. Для хранения информации о сиспгемных ресурсах необходимо было стандартизовать способы представления конфигурации. В декабре 1994 года компании Сошрац, !псе! и РЬоеп!х опубликовали версию 1.03 документа «Ехсепдес! Яуэсеш Сопййпгассоп Паса Ярес19сайоп» ( Спецификация расширенных данных о системной конфигурации»), определяющего методы взаимодействия и структуры данных памяти для 340 А. Системотехиика !ВМ РС-совместимых компьютеров конфигурации устройств Е5СР.

Данные ЕБСР хранятся в энергонезависимом хранилище информации АЪ'5 (Хоппе!ат!!е Втогапе). Это может быть память ХЪ'ВАМ или файл данных для 1ЯА-систем, не имеющих поддержки РпР. ХЪ'йАМ может отображаться на область (верхней) памяти, как полностью, так и постранично. Способ доступа к ЕЯСР определяется вызовом специальной функции РпР В103. ЕЯСР разрабатывалась на основе форматов описания устройств шины Е1ЯА, в которой имеется специальная энергонезависимая память и утилиты конфигурирования ЕСУ (Е!БА Сопйяцгат!оп УВ!йу). Все устройства описываются через охоты — спсциальныс структуры данных.

В стандарте Е15А слог 0 используется для описаний устройств 1ЗЛ, размещенных на системной плате. Слоты 1 — 15 соответствуют физическим слотам расширения шины Е1ЯА, слоты 16 — 64 определены для виртуальных (не связанных с конкретным физическим слотом шины) устройств. В ЕЯСР сохранено примерно то же назначение слотов.

Так устройства шины РС1 (включая мосты) описываются слогами 16-64. С данными ЕЯСР взаимодействует РпР В!05, а также ОС, поддерживающая Рпр. АСЯС ВЮ5 (Авто-Сопййтпат!оп В!05) . имеет поддержку РпР, в частности автоконфигурироваиие. Конфигурированием устройств 1)СР, которые не были сконфигурированы ЛСГО В103 во время РОТ, занимается менеджер конфигурирования, являющийся частью системного ПО. Каждая РпР-плата сообщае~ менеджеру конфигурирования о потребностях и возможных диапазонах настройки ресурсов. Для обычных ().еяасу) плат 1БА информация в ЕВС1) заносится с помощью диалоговой утилиты конфигурирования 1СУ (1ВА Сопяйцгатюп Пт!!!ту).