Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Локальные шины (Local bus и VL-bus)

Локальная шина (Local bus)

 

Все описанные ранее шины имеют общий недостаток – сравнительно низкую пропускную способность. Это связано с тем, что шины разрабатывались 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 не могли работать на больших скоростях обмена (МСА это касается в меньшей степени, но в силу вышеизложенных причин эта архитектура не играла заметной роли на рынке). В то же время в начале 90-х годов в мире персональных компьютеров произошли изменения, потребовавшие резкого увеличения скорости обмена с устройствами:

§ создание нового поколения процессоров типа Intel 80486, работающих на частотах до 66 MHz;

§ увеличение емкости жестких дисков и создание более быстрых контроллеров;

§ разработка и активное продвижение на рынок графических интерфейсов пользователя (типа Windows или OS/2) привели к созданию новых графических адаптеров, поддерживающих более высокое разрешение и большее количество цветов (VGA и SVGA).

Очевидным выходом из создавшегося положения является следующий: осуществлять часть операций обмена данными, требующих высоких скоростей, не через шину ввода/вывода, а через шину процессора, примерно так же, как подключается внешний кэш. Такая конструкция получила название локальной шины (Local Bus). Рис. 13.6.1 и 13.6.2 наглядно демонстрируют различие между обычной архитектурой и архитектурой с локальной шиной.

 
 

Локальная шина не заменяла собой прежние стандарты, 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 несовместимых между собой вариантов локальных шин, исключительные права на которые принадлежали фирмам-изготовителям. Естественно, такая неразбериха сдерживала распространение локальных шин, поэтому VESA (Video Electronic Standard Association) – ассоциация, представляющая более 100 компаний – предложила в августе 1992 года свою спецификацию локальной шины.

 

 

Рис. 13.6.1. «Обычная» архитектура шин

 

 

 
 

Рис. 13.6.2. Архитектура компьютера с локальной шиной

 

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 в спецификации предусмотрена возможность поддержки х86-несовместимых процессоров с помощью моста (bridge chip);

§ Максимально число bus master – 3 (не включая контроллер шины). При необходимости возможна установка нескольких подсистем для поддержки большего числа masterов;

§ Несмотря на то, что изначально шина была разработана для 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 материнскую плату устройствам);

§ Двунаправленная (bi-directional) 32-разрядная шина данных 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 материнских плат 80486, поддерживающих этот режим). 5 линий используется для идентификации типа и скорости процессора, сигнал Burst Last (BLAST#) используется для активизации этого режима. Для систем, не поддерживающих этот режим, линия устанавливается в 0;

§ Шина использует 58-контактный разъем МСА. Максимально поддерживается 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, так и кэш на материнской плате;

§ Напряжение питания – 5В. Устройства с уровнем выходного сигнала 3.3В поддерживаются при условии, что они могут работать с уровнем входного сигнала 5В.

Шина VL-bus явилась огромным шагом вперед по сравнению с ISA как по производительности, так и по дизайну. Одним из преимуществ шины являлось то, что она позволяла создавать карты, работающие с существующими чипсетами и не содержащие большого количества схем дорогостоящей управляющей логики. В результате VL-карты получались дешевле аналогичных EISA-карт. Однако и эта шина не была лишена недостатков, главными из которых являлись следующие:

§ Ориентация на 486-ой процессор. VL-bus жестко привязана к 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, для 486DX2-66 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 линии шины. По мнению Intel, установка недостаточно аккуратно разработанных VL-плат может привести не только к потерям данных и нарушениям синхронизации, но и к повреждению системы;

§ Ограничение количества плат. Это ограничение вытекает также 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 в двух подсистемах – видеоподсистеме и подсистеме обмена с жестким диском. Однако лидерство было недолгим, поскольку корпорация Intel разработала новинку – шину PCI.

 

 

Интерфейс FireWare

 

Последовательная шина FireWire (IEEE 1394) предлагается для устройств, требующих более высокой скорости обмена, чем может обеспечить шина USB. Она впервые предусмотрена в спецификации PC97.

Интерфейс FireWire поддерживает синхронную и асинхронную передачу данных и предоставляет возможность подключения до 63 устройств на один порт. При этом поддерживается скорость передачи 100, 200 и 400 Мбит/сек (т. е. 12.5, 25, 50 Мбайт/сек), прорабатываются варианты на 800 и 1600 Мбит/сек. При этом различные пары устройств могут обмениваться данными на различной скорости, например, на 100 и на 400 Мбит/сек. Для связи используется 6-жильный медный кабель или оптоволокно. Из этих шести проводов два идут к источнику питания, а четыре других, организованные как две экранированные витые пары, используются для передачи данных. Кабель в целом также экранирован. По проводам питания может подаваться напряжение от 8 до 40 В (ток до 1,5 А), что позволяет отказаться от источников питания в периферийных устройствах.

Каждое устройство FireWire может содержать до 6 разъемов (чаще всего 3) для подключения других устройств. Длина сегмента FireWire может достигать 4,5 метров. Сеть FireWire может включать до 63 узлов, а несколько сетей могут быть соединены между собой мостами (до 1023). Таким образом, в системе может быть до 64449 устройств IEEE 1394.

FireWire поддерживает автоопределение Plug-n-play, «горячее» включение и изохронный режим работы, обеспечивающий гарантированную полосу пропускания для подключенных устройств. Подобно контроллерам SCSI, контроллеры FireWire могут самостоятельно обрабатывать большинство операций ввода/вывода, не занимая время процессора.

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте общую характеристику интерфейсов.

2. Для чего применяются последовательный и параллельный интерфейсы?

3. Опишите шину USB.

4. Опишите назначение контактов разъема USB.

5. Что такое PCMCI?

6. В чем отличия шины ISA от PCI?

7. Каковы характеристики шины MCA?

8. Опишите конфигурационное пространство шины PCI.

9. Какие вы знаете локальные шины и в чем их отличия?

10. Что такое FireWire?

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...