7.3. Системные интерфейсы мп ia
Системные интерфейсы МП IA предназначены для передачи данных между процессором и регистрами контроллеров памяти и всех периферийных устройств в пределах материнской платы. Здесь предпочтительнее использование более простого синхронного интерфейса.
Основным достоинством асинхронных интерфейсов является возможность передачи данных параллельно по разрядам на расстояния в десятки метров. Синхронные интерфейсы значительно проще асинхронных, и для передачи данных в пределах материнской платы их использование является предпочтительным.
Но в современных ЭВМ используется множество устройств, которые могут работать с центральным процессором. Это различные вычислительные и управляющие устройства (видео-, интернет- и звуковая карты, контроллеры накопителей на магнитных дисках и лентах и т.д.). Это все быстродействующие устройства, которые используются в различных системах.
Для возможности их параллельной работы и стандартизации подключения множества периферийных устройств к вычислительным системам с процессорами разных программных моделей шинный интерфейс строится на основе набора локальных шин, например, шины PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных устройств).
Один из возможных вариантов конфигурации интерфейса PCI (1991г.) представлен на рис.7.5.
Это набор из нескольких (не менее двух) стандартных локальных шин.
Наличие многих шин допускает возможность одновременных соединений на разных шинах, что повышает производительность системы.
Одной из этих шин является локальная шина для взаимодействия процессоров с системой оперативной памяти (включая кэш-памяти нижних уровней). Это шина с высокой пропускной способностью. Пропускная способность определяется как произведение частоты передачи на разрядность параллельно передаваемых данных. Для процессоров Pentium Pro протокол интерфейса процессора гарантирует, при наличии кэш-памяти, одновременную работу до 4 процессоров.
Шина PCI предназначена для связи относительно быстродействующих периферийных устройств. Это видео-, интернет-, и звуковая карты, контроллеры накопителей на магнитных дисках и лентах и т.д.
Интерфейс на основе шины PCI допускает использование третьей локальной шины для взаимодействия медленных периферийных устройств с использованием одного из старых стандартных протоколов: ISA, EISA,MCA и т.д.
Передача данных между устройствами на разных уровнях осуществляется через конверторы протоколов северного и южного портов.
Использование множества (до трех) локальных шин позволяет:
совмещение передач данных на разных уровнях,
использование общего парка новых современных быстродействующих внешних устройств вне зависимости от протоколов интерфейсов используемых процессоров.
В первом варианте шина PCI (1991 г.) представляла собой 32-разрядную мультиплексную шину, в которой по одному набору проводов передавались сначала разряды адреса (в первом такте), а затем данные, причем в пакетном режиме. Длина пакета определялась длительностью сигнала FRAME.
В следующем варианте шины PCI – X – передача данных производится с использованием механизма расщепленных транзакций. Механизм передачи с расщепленными транзакциями предполагает разбиение передачи на отдельные фазы (этапы):
передачи адреса и кода операции с получением тега (номера заказа),
проверки возможного отказа (по номеру заказа),
передачи данных (по номеру заказа).
Каждый этап начинается с запроса шины, затем выполняется подключение к шине для реализации передач текущего этапа, и заканчивается этап отключением от шины. Этот прием увеличивает общее время пересылки отдельных данных, но повышает производительность шины, так как в промежутках между фазами шина не простаивает, а обслуживает фазы транзакций других устройств. Таким образом производится обслуживание запросов устройств (до 8) с разделением по времени.
Важной особенностью шины PCI является возможность автоконфигурации (технология – plug-and-play). Каждая из периферийных карт PCI должна содержать специальный 256-байтный заголовок, доступ к которому осуществляется в течение специальных циклов автоконфигурации PCI. В заголовке предусмотрены поля, указывающие на производителя карты, тип и версию устройства, его функции, требования по занимаемому адресному пространству, прерываниям, свойства циклов работы по шине. Программа инициализации опрашивает устройства и назначает системные ресурсы в соответствии с требованиями, содержащимися в конфигурационных заголовках.
Вопросы для самопроверки:
1. Достоинства асинхронных интерфейсов.
2. Достоинства синхронных интерфейсов.
3. Локальные шины в составе интерфейса PCI.
4. Преимущества интерфейса PCI.
5. Механизм передачи с расщепленными транзакциями.
6. Этапы расщепленных транзакций.
7. Технология – plug-and-play.