Проектирование устройств сопряжения (1083567), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

Из компьютеров, реализованных на базе магистрали EISA, пожалуй, наиболее известны компьютеры серии Vectra фирмы Hewlett Packard.

Системная магистраль МСА

Магистраль MCA (Micro Channel Architecture) была предложена фирмой IBM в 1987 году для нового семейства персональных компьютеров PS/2 (Personal System/2). Новая архитектура была ориентирована на операционные системы OS/2 и UNIX с их возможностями многозадачного и многопользовательского режимов. С самого начала политика фирмы IBM по внедрению новой архитектуры резко отличалась от политики по выпуску компьютеров типа IBM PC. IBM решила не выпускать производство новых компьютеров из своих рук, поэтому все спецификации МСА были запатентованы, и возможности других производителей IBM-совместимых компьютеров и плат расширения для них были существенно ограничены. Даже конструктивное решение МСА-плат расширения было выбрано таким образом, чтобы их можно было выполнить только на специализированных БИС (платы на универсальных ИС занимают больший объем). Никакой совместимости с компьютерами типа IBM PC не предусматривалось. Это приносило IBM все выгоды монополиста, но затрудняло завоевание рынка новым стандартом. Сейчас, правда, компьютеры на базе МСА выпускают и некоторые другие фирмы.

Основным достоинством МСА по сравнению с ISA было, конечно, увеличение разрядности шины данных до 32 и даже 64 (при мультиплексированном использовании шины адреса), а также доведение разрядности шины адреса до 32 разрядов, что позволяет адресовать до 4 Гбайт памяти. Максимально возможная скорость передачи данных достигает 160 Мбайт/с.

Как и в магистрали EISA, в МСА предусмотрена возможность включения многих задатчиков. Но арбитраж в МСА не централизованный, а распределенный, и приоритеты могут более гибко устанавливаться программным путем.

В принципе, МСА имеет очень большие возможности для развития, так как она по своей природе не зависит от типа центрального процессора и от его временных характеристик, являясь полностью асинхронной.

В отличие от ISА-компьютеров здесь отсутствуют контроллеры прямого доступа к памяти, хотя и предусмотрены восемь каналов ПДП, которые могут использоваться задатчиками магистрали. Для увеличения скорости передачи в режиме ПДП используется специальный блочный режим (burst mode), при котором за единицу времени передается целый блок информации.

В магистрали МСА предусмотрена и автоматическая конфигурация системы. При этом пользователь может изменять и назначать приоритеты различных устройств.

Стоит отметить, что полное использование преимуществ МСА возможно только при наличии в компьютере интеллектуальных периферийных устройств, способных выступать задатчи-ками магистрали. Таких устройств пока выпускается недостаточно.

Главный недостаток магистрали МСА — это ее полная несовместимость с ISA, что на данном этапе ограничивает ее распространение. Слишком много фирм во всем мире связало свою деятельность с производством компьютеров типа IBM PC. Платы расширения для ISA стоят сейчас очень дешево, к тому же их номенклатура чрезвычайно широка. Поэтому многие пользователи все-таки предпочитают IBM PC. Но что будет дальше, пока не совсем ясно.

Системная магисталь NuBus

Магистраль NuBus была разработана в 1979 году рабочей группой M.I.T. совместно с фирмой Western Digital и стандартизована ANSI/IEEE в 1987 году. Она применяется в компьютерах Macintosh и системах Next, а также в некоторых разработках фирмы Texas Instruments. Как видим, данная магистраль не имеет прямого отношения к теме данной книги, но несколько слов о ней все-таки стоит сказать.

Как и рассмотренные выше магистрали, NuBus имеет 32 разряда данных, но отличается от них своей простотой. Она содержит всего 96 сигналов (в EISA 188 сигналов, в МСА — 178), из которых 22 линии земли и 23 линии питания. Этого оказалось достаточно для большинства задач.

NuBus имеет 32 разряда адреса и позволяет адресовать 4 Гбай-та памяти. Максимальная скорость передачи данных достигает 37,5 Мбайт/с. Тактовая частота магистрали — 10 Мгц.

В NuBus используется мультиплексирование адреса и данных. Предусмотрена автоматическая конфигурация. Возможно использование нескольких задатчиков магистрали с децентрализованным арбитражем. Имеется режим блочной передачи данных.

К недостаткам NuBus можно отнести слабые возможности режима ПДП, сложный метод обработки прерываний (предусмотрен всего один сигнал запроса прерывания и программный опрос потенциальных источников прерываний).

Локальные шины VLB и PCI

Для ускорения работы компьютеров типа IBM PC с новыми высокопроизводительными процессорами многие разработчики пошли по пути использования так называемых локальных шин (магистралей) в дополнение к системной магистрали ISA. Это позволило не только организовать обмен процессора с памятью, минуя сравнительно медленную ISA, но и подключать к компьютеру 32-разрядные платы расширения, что значительно ускоряет обмен с видеоконтроллерами, контроллерами накопителей и другими устройствами сопряжения.

Наибольшее распространение в настоящее время получили Две локальные шины — VLB (Video Local Bus), предложенная ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association), и PCI (Peripheral Component Interconnect), разработанная фирмой Intel. Обе эти шины позволяют организовать обмен с тактовой частотой до 33 Мгц и обе они используют разъемы типа МСА. Но есть между ними и существенные различия.

VLB представляет собой, по сути, расширение шины процессора без промежуточных буферов. Это сразу резко ограничивает ее нагрузочную способность. На материнских платах обычно расположено всего 2-3 разъема VLB (112 контактов). Чаще всего они используются для подключения видеоадаптеров, контроллеров накопителей и сетевых контроллеров. VLB имеет 32-разрядную шину данных и 30-разрядную шину адреса. Максимальная скорость передачи теоретически может достигать 130 Мбайт/с. Арбитр магистрали не предусмотрен. Достоинство VLB — ее простота и, как следствие, низкая стоимость. В настоящее время готовится вторая версия VLB, использующая 64 разряда данных и тактовую частоту 40-50 Мгц.

PCI — это принципиально новая магистраль, близкая по своим характеристикам к системным. Она не привязана к типу процессора, как VLB, и имеет гораздо большую нагрузочную способность (возможно подключение до 10 устройств, но на материнскую плату обычно устанавливается только 3 разъема расширения). Используются 124-контактные (для 32 разрядов данных) или 188-контактные (для 64 разрядов данных) разъемы. Тактовая частота PCI фиксирована и составляет 33 МГц. Максимальная теоретически возможная скорость обмена достигает 132 или 264 Мбайт/с для 32 и 64 разрядов данных соответственно. Предусмотрена возможность включения плат с напряжением питания как 5 В, так и 3,3 В (в раздельные разъемы). На магистрали предусмотрен арбитраж. Возможна автоконфигурация .

Стоит отметить, что изготовители персональных компьютеров часто устанавливают на материнские платы несколько магистралей.

Встречаются, например, комбинации ISA+EISA+VLB, или ISA+EISA+PCI, или даже все четыре упомянутые здесь магистрали одновременно. Это дает пользователю больше свободы при создании нужной ему конфигурации.

Интерфейс PCMCIA

Стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) был предложен в 1990 году для портативных компьютеров (notebook) и используется для подключения к ним различных внешних устройств: модулей памяти (в том числе флэш-памяти), модемов и факс-модемов, сетевых контроллеров, дополнительных накопителей и т.д. Устройства, предназначенные для PCMCIA, отличаются очень малыми габаритами (с обычную кредитную карточку) и довольно высокой по сравнению с другими аналогичными устройствами стоимостью. Сейчас уже выпускаются PCMCIA-адаптеры для обычных (настольных) компьютеров.

Если первая версия PCMCIA была предназначена только для модулей памяти, то вторая (1991 год) позволяла включать устройства ввода/вывода и поддерживала два напряжения питания (5 В и 3,3 В). Для подключения PCMCIA-карт используется 68-контактный разъем.

Разрядность передаваемых данных — 16, количество разрядов адреса — 26, что позволяет адресовать до 64 Мбайт памяти. Стандарт определяет три различных длины контактов разъема для обеспечения правильной последовательности подачи напряжения питания при подключении и отключении карты во время работы компьютера.

Интерфейс для периферии SCSI

Помимо уже упомянутых интерфейсов для подключения устройств сопряжения, в принципе, могут быть использованы и другие интерфейсы, например SCSI, который был разработан для организации обмена с периферийными устройствами, в частности, с накопителями на магнитных и оптических дисках. Интерфейс SCSI был стандартизован ANSI в 1986 году и поддерживается фирмой IBM для компьютеров PS/2.

SCSI позволяет подключать к компьютеру до 7 внешних устройств через один адаптер. Скорость 8-разрядной синхронной передачи по SCSI может достигать 3-4 Мбайт/с. Длина линии связи может достигать 6 м и даже 25 м при дифференциальной передаче.

Особенность SCSI — это то, что устройства на шине имеют не физические, а логические адреса. Это обеспечивает высокую гибкость взаимодействия. Предусмотрена также возможность присоединять и отсоединять устройства на уровне контроллера.

В настоящее время уже имеется новая версия этого стандарта — SCSI-II. Она обеспечивает уже не 8-, а 16- и 32-разрядную шину данных. В результате оптимизации временных соотношений обмена достигается скорость передачи данных до 40 Мбайт/с, то есть выходит на уровень системных 32-разрядных магистралей.

Хотя основное назначение интерфейса SCSI — сопряжение с дисковыми накопителями, его характеристики позволяют рассматривать его, как достаточно универсальную внешнюю шину компьютера.

Так что возможности разработчика устройств сопряжения отнюдь не ограничиваются тремя интерфейсами, подробно рассмотренными в данной книге.

Приложение 3. Микросхемы серий КР1533 и КР1554 и их аналоги

Приложение 4. форматы обмена с приемопередатчиком RS-232C

Характеристики

Список файлов книги