Шины.PCI,.USB.и.FireWire

танием (при этом сигналы слота отключены от шины). После установки модуля на него подается питание, затем через некоторое время на него подается сигнал RST#, и устройство приходит в исходное состояние. Только после этого коммутатор со$ единяет сигналы слота с шиной. Далее программная поддержка должна выпол$ нить идентификацию и конфигурирование подключенного устройства. Допол$ нительные сложности возникают, если к шине, работающей на частоте 66 МГц, подключается модуль на 33 МГц. Поскольку тактовую частоту на шине можно менять только во время действия сигнала RST#, а подключаемое устройство рабо$ тать на высокой частоте не может, подключение потребует выполнения сброса на шине PCI (с последующей инициализацией всех устройств). Перед отключением питания слота на него подается сигнал RST# и его сигналы отключаются от шины.

Малогабаритные конструктивы с шиной PCI

Стандартный конструктив PCI для настольных PC/AT$совместимых компьюте$ ров для ряда применений является слишком громоздким. Существуют более ком$ пактные варианты:

Low Profile PCI — низкопрофильный вариант карты PCI для системных плат AT/ ATX. Эти карты имеют такой же краевой печатный разъем, как и обычные кар$ ты, но высота карты уменьшена до 64 мм и уменьшен размер крепежной скобки. Карты можно устанавливать вертикально (без переходника riser card) в низко$ профильные корпуса (например, 19$дюймового формата высотой 2U). Для ус$ тановки этих карт в полноразмерные (настольные) корпуса на карте следует установить обычную крепежную скобку (в комплект поставки карты может входить дополнительная скобка). Для этих карт в спецификации предусматри$ вается напряжение питания интерфейсных схем только 3,3 В, хотя часто встре$ чаются формально (по ключам) 5$вольтовые низкопрофильные карты;

малогабаритные конструктивы для блокнотных компьютеров (их параметры приведены в табл. 6.6):

для карт расширения, устанавливаемых пользователем без вскрытия компь$ ютера (с возможностью «горячего» подключения), применяется конструк$ тив PCMCIA, впоследствии переименованный в PC Card. В этом конструк$ тиве возможны четыре различных варианта интерфейса (см. далее), одним из которых является CardBus — шина PCI 32 бит/33 МГц;

для комплектования компьютера изготовителем внутри компьютера (недо$ ступно пользователю) применяются конструктивы Small PCI и Mini PCI.

Таблица 6.6. Конструктивы и интерфейсы периферии портативных ПК

1 О конструкции разъема сведений нет, автору известно только название «beam on blade».

Конструктивы Small PCI и Mini PCI

Small PCI (SPCI) — спецификация PCI в миниатюрном исполнении, прежде назы$ вавшаяся SFF PCI (Small Form$Factor). Эта спецификация, предназначенная в ос$ новном для портативных компьютеров, логически совпадает с обычной шиной PCI, разрядность 32 бита, частота 33/66 МГц. В дополнение к обычному набору сигналов появился новый CLKRUN#, с помощью которого хост и устройства могут управлять частотой синхронизации в интересах энергосбережения. Благодаря уменьшению размеров (длины проводников) понижены требования к мощности формиро$ вателей сигналов PCI. По размерам карты SPCI Style A и Style B совпадают с PC Card и Card Bus Type II и III соответственно, но специальные ключи предотвраща$ ют ошибки подключения. Карты SPCI могут быть трех видов: с питанием 5 В, 3,3 В

иуниверсальные 5/3,3 В; ошибочная установка предотвращается механическими ключами — прорезями в направляющих на карте и выступами в направляющих сокета (рис. 6.2). Для подключения карт SPCI на системной плате устанавливает$ ся двухрядный 108$контактный штырьковый разъем (табл. 6.7) с шагом контактов 0,8 мм по горизонтали и 1 мм между рядами. На карте, соответственно, имеется ответная часть (гнезда с тем же шагом). На противоположной стороне карты для периферийных интерфейсов предусматривается два варианта разъемов (на рисунке они не показаны): аналогичный (гнезда с шагом 0,8×1 мм) или двусторонний пе$ чатный с шагом 2 мм. Периферийные цепи подключаются через ленточный кабель с соответствующим разъемом. В стандарте приводятся рекомендации назначения контактов периферийных разъемов для сетевых адаптеров (Ethernet, Token Ring)

играфических адаптеров (интерфейс VGA). Шина SPCI является внутренней (кар$ ты расширения находятся под крышкой корпуса и устанавливаются изготовите$ лем при выключенном питании) и поэтому не нацелена на замену Card Bus (шина для внешних подключений с возможностью «горячей» замены). Карты SPCI по$ зволяют использовать преимущества модульных решений, обеспечивая высокую производительность обмена.

Рис. 6.2. Карты Small PCI: а — карты Style A и Style B; б — разъемы и ключи

Таблица 6.7. Назначение контактов разъема Small PCI

Рис. 6.3. Карты Mini PCI: а — Type I; б — Type II; в — Type III

Таблица 6.8. Назначение дополнительных цепей Mini PCI

Таблица 6.9. Назначение контактов разъема Mini PCI

продолжение

Таблица 6.9 (продолжение)

Карты PCMCIA: интерфейсы PC Card, CardBus

В начале 90$х годов организация PCMCIA (Personal Computer Memory Card Inter$ national Association — Международная ассоциация производителей карт памяти для персональных компьютеров) начала работы по стандартизации шин расшире$ ния блокнотных компьютеров, в первую очередь предназначенных для расшире$ ния памяти. Первым появился стандарт PCMCIA Standard Release 1.0/JEIDA 4.0 (июнь 1990 года), в котором был описан 68$контактный интерфейсный разъем и два ти$ поразмера карт: Type I и Type II PC Card. Поначалу стандарт касался электриче$ ских и физических требований только для карт памяти. Был введен метаформат информационной структуры карты CIS (Card Information Structure), в которой опи$ сываются характеристики и возможности карты, — ключевой элемент взаимоза$ меняемости карт и обеспечения механизма PnP.

Следующая версия PCMCIA 2.0 (1991 год) для того же разъема определила интер$ фейс операций ввода$вывода, двойное питание для карт памяти, а также методики тестирования. В версии 2.01 были добавлены спецификация PC CardATA, новый типоразмер Type III, спецификация автоиндексируемой массовой памяти AIMS (Auto$Indexing Mass Storage) и начальный вариант сервисной спецификации (Card Services Specification). В версии 2.1 (1994 год) расширили спецификации сервисов карт и сокетов (Card and Socket Services Specificaiton) и развили структуру CIS.

Стандарт PC Card (1995 год) явился продолжением предыдущих; в нем введены дополнительные требования для улучшения совместимости и новые возможно$ сти: питание 3,3 В, поддержка DMA, а также 32$битной шины PCI — CardBus. В дальнейшем в стандарт были введены и другие дополнительные возможности.

Все карты PCMCIA и PC Card имеют 68$контактный разъем, назначение контак$ тов у которого варьирует в зависимости от типа интерфейса карты. Тип интерфей$ са «заказывается» картой при установке ее в слот, который, естественно, должен поддерживать требуемый интерфейс. Интерфейс памяти обеспечивает 8$ и 16$ битные обращения с минимальным временем цикла 100 нс, что дает максималь$ ную производительность 10 и 20 Мбайт/с соответственно. Интерфейс ввода выво да имеет минимальную длительность цикла 255 нс, что соответствует 3,92/7,84 Мбайт/с для 8$/16$битных обращений. Интерфейс CardBus поддерживает прото$ кол обмена PCI; тактовая частота 33 МГц, разрядность 32 бита. Здесь использует$ ся та же система автоматического конфигурирования, что и в PCI (через регистры конфигурационного пространства). В интерфейс заложены дополнительные воз$ можности для цифровой передачи аудиосигнала, причем как в традиционной форме ИКМ (PCM), так и в новой (забытой старой) форме ШИМ (PWM). Для диско$ вых устройств ATA в формате PC Card имеется специальная спецификация ин$ терфейса.

Существует несколько конструктивных типов PC Card (рис. 6.4): у них у всех раз$ мер в плане 54×85,5 мм, но разная толщина (меньшие адаптеры встают в большие гнезда):

PC Card Type I — 3,3 мм — карты памяти;

PC Card Type II — 5 мм — карты устройств ввода$вывода, модемы, адаптеры ло$ кальных сетей;

PC Card Type III — 10,5 мм — дисковые устройства хранения;

PC Card Type IV — 16 мм (упоминания об этом типе на сайте http://www.pc card. com найти не удалось).

Есть еще и маленькие карты Small PC Card размером 45×42,8 мм с тем же коннек$ тором и теми же типами по толщине.

Большинство карт PC Card выпускается с поддержкой технологии PnP и преду$ сматривает «горячее» подключение — интерфейсные карты могут вставляться и вы$ ниматься без выключения компьютера. Для этого контакты шин питания имеют большую длину, чем сигнальные, обеспечивая их упреждающее подключение и за$ паздывающее отключение. Два контакта обнаружения карты CD1# и CD2# (Card

Detect) короче остальных — их замыкание для хоста означает, что карта полно$ стью вставлена в слот. Несмотря на возможность динамического конфигурирова$ ния, в некоторых случаях при изменении конфигурации требуется перезагрузка системы.

Рис. 6.4. Карты PC Card (PCMCIA)

Первоначально карты и хост$системы использовали напряжение питания логики +5 В. Для перехода на низковольтное питание (3,3 В) был введен механический ключ, не допускающий установки карты на 3,3 В в слот, дающий только 5 В. Кроме того, были определены контакты 43 (VS1#) и 57 (VS2#) для выбора питающего на$ пряжения. На картах с питанием 5 В они оба свободны; на картах 3,3 В контакт VS1# заземлен, а VS2# свободен. По этим линиям хост, допускающий оба варианта напряжения питания, определяет потребности установленной карты и подает со$ ответствующее напряжение. Если хост не способен обеспечить требуемый номи$ нал, он должен не подавать питание, а выдать сообщение об ошибке подключения. Карты обычно поддерживают управление энергопотреблением (APM), что особо актуально при автономном питании компьютера.

В стандарте PC Card выпускают самые разнообразные устройства — память, уст$ ройства хранения, коммуникационные средства, интерфейсные порты, игровые адаптеры, мультимедийные устройства и т. п., правда, все они существенно доро$ же своих крупногабаритных аналогов. Через слот PC Card портативные компью$ теры могут подключаться к док$станциям, в которые может быть установлена обыч$ ная периферия. Недостаточно строгое следование производителей стандарту иногда приводит к проблемам совместимости.

Слоты PC Card подключаются к системной шине блокнотного ПК через мост; для компьютеров с внутренней шиной PCI это будет мост PCI–PC Card. В блокнот$ ных ПК могут быть и слоты Small PCI (SPCI, см. выше), но они недоступны без вскрытия корпуса и не допускают «горячей» замены устройств.

Настольный ПК можно снабдить слотами PC Card с помощью специальной карты адаптера$моста, устанавливаемой в слот PCI или ISA. Сами слоты PC Card(1–2 шту$ ки) оформляются в корпус трехдюймового устройства и выводятся на лицевую па$ нель ПК; этот корпус соединяется с картой$мостом ленточным кабелем$шлейфом.

Назначение контактов разъемов для разных типов интерфейса приведено в табл. 6.10, назначение сигналов для интерфейсов карт памяти и ввода$вывода — в табл. 6.11. Для карт CardBus обозначение сигналов начинается с префикса «C», за которым следует имя сигнала, принятое для шины PCI.

Таблица 6.10. Разъем PC Card (PCMCIA)

продолжение