Системная и локальная шина.

Сегодня вопрос о том, какую локальную шину применять производитем компьютерного оборудования, практически снят с повестки дня. Это безусловно новый открытый стандарт на высокопроизводительную локальную шину - PCI. Сегодня без PCI уже трудно представить себе новое поколение не только офисных компьютеров общего назначения (персональные компьютеры, рабочие станции), но и новейшие разработки в области высокопроизводительных одноплатных компьютеров-контроллеров и серверов.

Сам факт принятия нового стандарта локальной шины PCI абсолютным большинством крупнейших мировых производителей компьютерной техники означает переход к новому поколению не только компьютеров как таковых, но и к новому поколению высокопроизводительных электронных (процессоры, сетевые и графические контроллеры и т.п.), механических и программных компонентов, к новым подходам в идеологии построения новейших компьютерных архитектур. В некотором смысле стандартизация нового локального интерфейса PCI означает качественный шаг вперед для всей компьютерной индустрии в целом. PCI обладает всеми характеристиками открытой стандартной шины ввода/вывода:  

•  Высокая пропускная способность;

•  процессорная и программная независимость;

•  автоконфигурирование;

•  масштабируемость;

•  широкая поддержка независимых производителей.

Будучи определенной как локальная шина, PCI обладает процессорной независимостью. Она может работать со скоростью до 264 Мб/с параллельно с подсистемами процессора/памяти. Она может поддерживать требования таких приложений мультимедиа, как анимация и видеоконференции. Со спецификациями на 5В и на 3,3В PCI готова к переходу в промышленные и военные области применения. PCI обеспечивает двустороннюю совместимость с 32- и 64-разрядными периферийными устройствами. Благодаря этим характеристикам, среди других локальных шин, предлагаемых на компьютерном рынке, PCI должна сохранить свою репутацию как открытой(поддержанной огромным числом фирм-производителей) стандартной локальной шины.

PCI - это стандартный интерфейс между подсистемой процессор/память и периферийными компонентами. В нем стандартизуются сигналы на контактах, электрические характеристики и протоколы взаимодействия компонентов, подключенных к этому интерфейсу. Локальная шина PCI представляет собой параллельную мультиплексированную 32- разрядную шину для передачи адреса и данных.

Стандартом PCI определяется также адресное пространство памяти, адресное пространство ввода/вывода и специфичное для PCI 256-байтное пространство конфигурации. Требуется, чтобы каждый периферийный PCI-компонент имел 256 байт пространства регистров конфигурации и механизм передачи адреса из хост-процессора в это конфигурационное пространство. Любая PCI-плата может устанавливаться в любой слот расширения PCI. На вставной PCI- плате могут находиться несколько РCI- устройств, которые через шину PCI соединяются с PCI- мостом. PCI - это высокопроизводительная открытая стандартная локальная шина, обладающая следующими возможностями:

•  Максимальная скорость передачи PCI составляет 132 МБ/с (при 32-разрядных передачах) и 264 МЬ/с (при 64-разрядных) при такте 33 МГц;

•  переменная длина пакета передаваемых данных - как при чтении, так при записи;

•  доступ с малым временем ожидания (время доступа при операциях записи из ведущего устройства к ведомому составляет 60 нс.);

•  частота синхронизации шины - до 66 МГц;

•  наличие схемы скрытого арбитража;

•  шина оптимизирована для непосредственного взаимодействия компонентов (микросхем процессоров, микросхем периферийных контроллеров ввода/вывода, мостовых микросхем) без использования связующих логических схем;

•  как локальная шина PCI может использоваться со многими семействами процессоров, в том числе и будущих поколений; PCI особенно эффективна в качестве высокопроизводительной локальной шины для современных RISC-процессоров типа PowerPC, Alpha, Р6;

•  тщательно продуманы и определены две сигнальные среды - для поддержки стандартных промышленных сигналов 5В и для перехода в будущем на промышленные сигналы 3,3В.

Компоненты шины PCI могут быть полностью совместимы с существующими драйверами и прикладными программами. Драйверы устройств могут переноситься на разные классы платформ. Это одно из самых ключевых положений идеологи стандартизации новой локальной шины. PCI обеспечивает одну из ключевых основ для переносимости программных продуктов с одной процессорной архитектуры на другую. Это касается в том числе и операционных систем реального времени, которые в целях оптимизации, как правило, всегда заново портируются на конкретный тип промышленного компьютера. В мире операционных систем реального времени стандарт PCI создает предпосылки для значительного сокращения инвестиций в перенос программного обеспечения.

Несмотря на складывающееся впечатление, что шина PCI удовлетворяет большинству требований к пропускной способности ввода/вывода, у нее есть ограничения на расширяемость. При 10 нагрузках на данной шине PCI максимальное число добавляемых плат равно 5. Это может быть удовлетворительным для ПК и рабочих станций, но не для высокоуровневых серверов или промышленных систем управления, где требуются большие возможности по многоканальному вводу/выводу.  

120