27999-1 (Шины), страница 6

Краткий обзор

Две части драйвера I₂O устройства представляют собой Operating System Services Module (OSM), модуль обслуживания операционной системы, обеспечивающий интерфейс с ней и Hardware Device Module (HDM), модуль устройства, обеспечивающий управление оборудованием. OSM работает со внешним устройством посредством HDM. Общение между этими модулями происходит на двух уровнях - уровне сообщений, на котором происходит установление связи и транспортном уровне, определяющим способы разделения информации. Как и в большинстве протоколов связи, уровень сообщений базируется на транспортном уровне.

Модель связи I₂O, в комбинации со средой выполнения и конфигурационным интерфейсом, обеспечивает независимый интерфейс с HDM. Модули способны связаться друг с другом без знания архитектуры шины или топологии системы. Передаваемые сообщения формируют некий метаязык, не зависящий от аппаратной реализации. Вся эта технология сильно напоминает сеть TCP/IP. Такая реализация I₂O, кроме всего прочего, обеспечивает мобильность устройств ввода-вывода.

Модель связи I₂O

Модель связи для I₂O - это система обмена сообщениями. Когда OSM получает запрос от операционной системы, он транслирует его в запрос I₂O и передает его HDM для обработки. После обработки запроса, HDM возвращает результат обратно OSM, посылая сообщение посредством уровня сообщений I₂O. Далее результат передается операционной системе, как от любого другого драйвера устройства.

Уровень сообщений

Уровень сообщений определяет открытый, стандартный и абстрактный механизм для связи между сервисными модулями, обеспечивая основу для интеллектуального ввода - вывода. Этот уровень, управляя пересылкой всех запросов, а также обеспечивая функционирование API (Application Programming Interface), связывает модель драйверов I₂O.

Уровень сообщений состоит из трех основных компонент: дескриптора сообщения, сервисной программы сообщения (Message Service Routine - MSR), и очереди сообщений. Дескриптор по существу является адресом ресурса, к которому идет обращение. Для каждого сообщения, проходящего на уровне сообщений создается свой дескриптор. Очередь сообщений организуется между передающим и приемным устройствами.

Когда драйвер формирует сообщение, оно помещается в очередь и для его обработки активизируется MSR. Сообщение содержит две части - заголовок и тело. Заголовок содержит тип сообщения и адрес его отправителя.

I₂O базируется на очереди между MSR и отправителем. Инициатор запроса и сервисный модуль обслуживаются IOP. I₂O определяет также формат памяти, необходимой для функционирования технологии, не зависящий от организации операционной системы.

Модуль обслуживания операционной системы - OSM

OSM обеспечивает интерфейс между операционной системой и уровнем сообщений I₂O. В используемой модели драйверов, OSM представляет собой ту часть драйвера, которая обеспечивает интерфейс между системно-зависимым API и абстрактным форматом сообщений, посылаемых в HDM для обработки. OSM зависят от операционных систем и создаются их разработчиками.

OSM переводит сообщения операционной системы в формат, который может быть понят HDM. Передача информации обратно, от HDM к операционной системе реализуется также через OSM посредством уровня сообщений I₂O.

Один OSM может обслуживать множественные HDM. Благодаря существованию дескрипторов на уровне сообщений, OSM обладает возможностью рассылать свои сообщения многим адресатам, а также организовывать пересылку информации между ними.

Аппаратный модуль устройства - HDM

HDM - низкоуровневый модуль в среде I₂O. HDM представляет собой аппартно-зависимую часть драйвера, обеспечивающую взаимодействие с контроллером или непосредственно устройством. Можно провести аналогию между HDM и аппаратно зависимой частью драйвера сети или драйвером SCSI в том виде, в котором он существует сегодня. Каждый HDM уникален для каждого конкретного устройства и производителя. Он поддерживает все низкоуровневые операции устройства, такие как синхронные и асинхронные запросы, а также транзакции управляемые событиями.

HDM окружен средой I₂O, которая изолирует его от общения с операционной системой и шинными протоколами. Таким образом, один HDM может быть использован не только с различными операционными системами, но даже с различными платформами. HDM пишется производителем устройства и обычно прошивается в адаптер.

Системная среда

Модель I₂O может быть применена в любых условиях - как и в однопроцессорных, так и многопроцессорных системах.

Интерфейсы OSM и HDM входят в основной API I₂O. Среда выполнения OSM зависит от операционной системы, что оказывает влияние на реализацию некоторых функций API. В задачи OSM входит реализация связи между API, используемого операционной системой, и HDM, управляющим устройством.

Кроме основных функций в API HDM может быть введен дополнительный набор команд. Этот набор необходим для прямого общения операционной системы с HDM и применяется при ее загрузке для инициализации ядра. Примерно это и реализуется в основных многозадачных средах. Однако этот дополнительный набор также является единым для всех устройств одного класса. Так что технология I₂O не несет в себе никаких ограничений для области ее использования.

Реализация архитектуры I₂O

Гибкая, открытая архитектура I₂O предоставляет разработчикам различные варианты для реализации. Основные три подхода следующие:

• Установка IOP на материнскую плату. IOP устанавливается на материнскую плату и используется при интеллектуальном вводе-выводе. В этом случае IOP используется в качестве стандартного PCI Bridge и добавляет "интеллектуальности" к шине PCI

• Установка IOP на дополнительной плате расширения. Интеллектуальный контроллер I₂O инсталлируется как, например, обычная сетевая карта

• Установка опциональной платы расширения с IOP в специализированный слот на материнской плате. Этот процессор будет функционировать со всеми устройствами, требующими интеллектуальный ввод-вывод

Практика использования I₂O

Устройства, совместимые с технологией I₂O будут маркироваться производителями как "I₂O ready". Однако в одной системе можно будет применять, как и I₂O устройства, так и обычные, неинтеллектуальные устройства. Это позволит организовать легкий переход к новой архитектуре. Тем более стоимость материнской платы с IOP возрастет максимум на $10-15.

Можно ожидать, что в связи со введением дополнительных устройств (IOP) и разбиения драйвера на части, скорость обмена информацией может упасть. В принципе, это мнение оправдано. Однако, в связи с тем что во-первых упрощается задача написания драйверов, а во-вторых разгружается центральный процессор, общая эффективность системы должна возрасти. Пример подобного роста эффективности - применение IDE Bus Master драйверов.

Внедрение технологии интеллектуального ввода-вывода должно произойти в ближайшее время, тем более что ведущие производители материнских плат уже представили свои изделия с установленным на борту IOP i960, единственным на настоящее время процессором для реализации I₂O. Первое время I₂O будет использоваться в серверах, однако в ближайшем будущем может распространиться и на домашние системы.

Заключение

Таким образом, I₂O предлагает новый подход к организации интеллектуального ввода-вывода, упрощая жизнь, как разработчиком устройств, так и производителям операционных систем благодаря разделению функций драйверов. Кроме того, I₂O призвана реализовать новую высокопроизводительную концепцию высокопроизводительного и платформенно-независимого интеллектуального ввода-вывода. Открытость этого стандарта позволяет легко перейти от сегодняшних реалий в мир интеллектуального обмена информацией.

EV-6

Одной из главных сенсаций Microprocessor Forum’98 стало заявление компании Advanced Micro Devices (AMD). По словам основателя и исполнительного директора (CEO или Chief Executive Officer) компании Джерри Сандерса (Jerry Sanders), новый процессор К7 будет выпушен в 1999 году в картридже, физически совместимом (то есть, имеющем такое же количество и расположение контактов) с патентованным разъемом Slot 1 компании Intel. При этом новый разъем компании AMD (рабочее название - Slot A) не будет электрически совместим со Slot 1, то есть AMD не собирается нарушать патенты Intel. В качестве системной шины К7 будет использовать шину ввода/вывода процессора Alpha 21264 (внутреннее название EV-6) компании Digital Equipment.

Техника

Что же представляет собой эта шина? Если Intel еще только подняла частоту системной шины для процессоров серии Р6 до 100 MHz, EV-6 уже сейчас работает на частоте 333 MHz, что обеспечивает ей пропускную способность 2.6 GBps. По этому показателю EV-6 более чем в три раза превосходит 100-мегагерцовые шины Socket 7 и Р6. Кроме того, хотя спецификация EV-6 не определяет специальной шины для обмена с кэшем L2, разработчики могут добавлять ее при необходимости - так, например, "верхние" модели процессора Digital 21264 имеют 128-разрядную дополнительную шину, что в два раза "шире", чем у Pentium II.

Возникает резонный вопрос: как удалось заставить EV-6 работать на такой частоте, если переход даже с 66 MHz на 100MHz сопряжен с громадными техническими сложностями. Дело в том, что EV-6, в общем-то, не является шиной в привычном понимании этого слова. На системной шине Socket 7 "висит" собственно процессор (или процессоры в многопроцессорных системах), кэш L2, системная память, шина PCI и, если она присутствует в системе, шина AGP. Архитектура Р6 отличается только тем, что с системной шины "сняли" кэш L2, выделив для него специальную 64-разрядную шину. EV-6 же представляет собой просто 64-битный канал обмена между процессором и чипсетом. Каждый процессор в многопроцессорной системе должен иметь свою шину EV-6. Обмен с системной памятью, PCI и AGP осуществляется чипсетом, причем каждая шина может работать на своей частоте.

Преимущества EV-6, в общем-то, очевидны. Поскольку главным "узким местом" современных процессоров является обмен с системной памятью, повышенная пропускная способность позволит уменьшить время простоя процессора при заполнении линии кэша. Кроме того, "излишек" пропускной способности можно, например, использовать в High-end системах, применяя 128-разрядную шину обмена с системной памятью. Недостатки этой архитектуры также лежат на поверхности: разработка чипсетов становится более сложной и дорогостоящей, особенно для многопроцессорных систем (по некоторым сообщениям, например, журнала BYTE, AMD ведет переговоры с VIA о разработке чипсетов EV-6).

Политика

Что же явилось причиной такого заявления компании AMD, по некоторым данным, ставшего неожиданным даже для партнера AMD - компании Digital? Во-первых, Intel расширяет свое присутствие в секторе персональных компьютеров начального уровня - традиционной вотчине AMD. Анонсированный Covington, представляющий собой Pentium II без кэша L2, предназначен для компьютеров стоимостью до $1000. С другой стороны, после того, как в 1996 году AMD проиграла судебный процесс, в ходе которого пыталась оспорить право собственности компании Intel на архитектуру P6, в печати начали появляться предположения, что AMD не готова к дальнейшей конкуренции с Intel и не может предложить альтернативы Slot1. Своим заявлением Джерри Сандерс, по-видимому, стремиться опровергнуть эти утверждения и "перевести борьбу на половину поля соперника" - на рынок систем верхнего уровня.

Экономика

Для того, чтобы любая, даже самая великая идея в области компьютерной техники воплотилась в жизнь, она должна завоевать рынок. Простое перечисление безвременно погибших идей и изобретений займет больше страницы. Хрестоматийный пример - архитектура MicroChannel компании IBM. Какие же перспективы у EV-6? С одной стороны, практически полная физическая идентичность разъемов Slot1 и Slot A (за исключением, возможно, другого расположения "ключей" во избежание повреждения материнских плат при неправильной установке К7 вместо Pentium II и наоборот) облегчает жизнь производителям материнских плат - достаточно заменить чипсет и сделать минимальные изменения в разводке. Компания Digital, в свою очередь, получает прекрасную возможность сделать Alpha-системы общедоступными. Поскольку для установки процессора 21164 на материнскую плату с разъемом Slot А требуется только изменение BIOS (что сводится к перезаписи Flash ROM), цена такой системы может быть менее $1500. Кроме того, агрессивная политика Intel на рынке чипсетов и материнских плат приводит к вытеснению с него ряда компаний. В результате им ничего не остается, кроме как поддерживать альтернативные архитектуры. Поскольку компания Digital заявила, что предоставит лицензию на EV-6 всем желающим, это дает неплохой шанс новой архитектуре.

С другой стороны, уже ясно, что два других конкурента Intel - Cyrix и Centaur Technology, не будут поддерживать Slot А. Cyrix, недавно приобретенная компанией National Semiconductor, надеется изыскать лазейки в соглашении о перекрестном лицензировании между последней и Intel и клонировать Slot1. Правда, у Intel другой взгляд на это соглашение, так что дело, по-видимому, будет решаться в суде. Что касается Centaur, то компания полностью ориентируется на рынок компьютеров начального уровня и, видимо, не собирается в ближайшем будущем отказываться от Socket 7.