Шины.PCI,.USB.и.FireWire

введены новые типы среды передачи для бета$режима:

пара пластиковых или стеклянных оптических волокон для расстояний до 50 или до 100 м;

кабель UTP$5 (используются 2 пары) с разъемами RJ$45 для расстояний до 100 м с трансформаторной гальванической развязкой.

Введен миниатюрный 9$контактный разъем для коротких дистанций, позволя$ ющий передавать данные со скоростью до 3,2 Гбит/с и подавать питание по шине.

Совместимость с 1394 и 1394a обеспечивается «двуязычными» уровнями PHY, способными работать с разными методами сигнализации на своих разных портах. При этом возможно построение гибридной шины, состоящей из одного или не$ скольких «облаков» узлов с бета$сигнализацией, связанных друг с другом фраг$ ментами с традиционной сигнализацией.

Проект стандарта P1394.1 относится к сетям, состоящим из нескольких шин IEEE 1394. Основа построения сети — двухпортовый мост, способный передавать тра$ фик между соединяемыми шинами. При этом мост для процессов сброса и авто$ конфигурирования, прерывающих передачу полезного трафика на длительное вре$ мя, изолирует шины друг от друга. Возможны и многопортовые мосты, которые с протокольной точки зрения являются комбинацией двухпортовых.

В основу IEEE 1394 положен протокол запросов$ответов архитектуры регистров управления и состояния для микрокомпьютерных шин, описанной в стандарте ISO/ IEC 13213:1994 Control and Status Register Architecture for Microcomputer Busses (CSR$архитектура). Ревизия этого стандарта предполагается в проекте P1212r. Ревизия касается возможностей бесконфликтного расширения форматов содер$ жимого памяти конфигурации, а также регистров CSR. Планируется привести спе$ цификацию CSR в соответствие с практикой ее использования.

К управлению энергопотреблением IEEE 1394 относится спецификация 1394 TA Power Spec, состоящая из трех частей:

Part 1: Cable Power Distribution — описание механизма подачи питания через кабельную шину, форматы структур данных и регистров, описывающих потреб$ ности в питании и возможности поставки питания на шину;

Part 2: Suspend/Resume — описание механизмов приостановки и возобновле$ ния работы отдельных портов и частей кабельной шины;

Part 3: Power State Management — описание четырех возможных уровней по$ требления узла и его блоков и механизмов управления сменой уровней.

Передача данных по шине IEEE 1394

Шина IEEE 1394 поддерживает два типа передач данных:

асинхронные передачи без каких$либо требований к скорости и задержке до$ ставки. Целостность данных контролируется CRC$кодом. По адресации разли$ чают две разновидности:

направленная асинхронная передача адресуется конкретному узлу, гаранти$ рованную доставку обеспечивает механизм квитирования и повторов;

широковещательная асинхронная передача адресуется всем узлам и выпол$ няется без гарантии доставки (квитирование и повторы не применяются).

Изохронные передачи с гарантированной пропускной способностью. Целост$ ность данных контролируется CRC$кодом, гарантии доставки нет — квитиро$ вание и повторы не применяются.

Направленные асинхронные передачи являются основой для выполнения асин хронных транзакций — логически завершенных обменов между парами узлов. Про$ токол шины позволяет узлам с помощью асинхронных транзакций обращаться к памяти (регистрам) друг друга в режиме прямого доступа (DMA). При этом они не нуждаются в памяти и процессорных ресурсах «третьих лиц»1.

Изохронные передачи представляют собой потоки пакетов данных. Эти передачи ведутся широковещательно и адресуются через номер канала, передаваемый в каж$ дом пакете. На шине может быть организовано до 64 изохронных каналов, переда$ чи всех каналов «слышат» все устройства шины, но из всех пакетов принимают только данные интересующих их каналов. По шине могут передаваться и асин хронные потоки, для которых, в отличие от изохронных, не предоставляется га$ рантированная полоса пропускания.

Асинхронные транзакции

Асинхронные транзакции на шине IEEE 1394 реализуют подмножество операций протокола запросов$ответов, соответствующего стандарту архитектуры регистров

1Для сравнения: между устройствами USB взаимодействие возможно только через память хост$ком$ пьютера и лишь под управлением его процессора.

управления и состояния CSR1 (Control and Status Register) для микропроцессор$ ных шин. Асинхронные передачи обеспечивают три типа транзакций:

чтение (Read);

запись (Write);

блокированные операции «чтение$модификация$запись» (Lock).

В каждой асинхронной транзакции участвуют два устройства: запросчик (requester) и ответчик (responder). Протокол запросов$ответов для этих типов транзакций иллюстрирует рис. 18.1. Каждая асинхронная транзакция состоит из двух субак ций (subaction) — шагов исполнения:

запрос (request) — передается тип, адрес транзакции и, возможно, данные;

ответ (response) — передается состояние выполнения (успех$неуспех) транзак$ ции и, возможно, данные.

Рис. 18.1. Протокол запросов ответов: а — чтение; б — запись; в — чтение модификация запись

Реализация данного протокола в последовательной шине, где весьма вероятны ошибки при передаче информации, потребовала введения квитирования (и механизма по$ второв) для каждой субакции2. Каждая субакция состоит из основного пакета (за$ проса или ответа) и пакета$квитанции. В общем случае для того, чтобы начать пере$ дачу пакета, узел должен получить на это право — выиграть арбитраж. Передача пакетов квитирования выполняется без арбитража — адресованный узел должен по$ слать квитанцию через короткий интервал (ack_gap) после получения пакета.

1 ISO/IEC 13213:1994 (ANSI/IEEE 1212, редакция 1994 года).

2 В архитектурной модели CSR квитирование не предусмотрено.

Соединенные расщепленные транзакции используются при обращении к быстрым устройствам (рис. 18.2, б). Здесь пакет ответа передается сразу за пакетом квитирова$ ния (отделяясь только префиксом данных), так что дополнительный арбитраж (и за$ зор) не требуется. В этой форме могут выполняться запись (Concatenated Split Write), чтение (Concatenated Read) и блокированные транзакции (Concatenated Lock);

Объединенные транзакции используются в тех случаях, когда не требуется содер$ жательного ответа (рис. 18.2, в). В этой форме возможна только запись (Unified Write) — самый быстрый вариант, предназначенный для тех операций, которые заведомо проходят успешно (или успех не волнует запросчика).

Типы транзакций

Транзакции записи начинаются с пакета запроса, в котором передается полный ад$ рес назначения, идентификатор источника, которому нужно будет послать ответ, и сами данные записи. Пакет ответа записи несет код результата выполнения.

Транзакции чтения в пакете запроса несут полный адрес назначения, длину запра$ шиваемого блока и идентификатор источника. Запрашиваемая длина определяет$ ся кодом типа транзакции (чтение квадлета или блока), а для чтения блока — по$ лем длины. Пакет ответа чтения несет код результата выполнения и собственно данные чтения.

Блокированные транзакции чтения$модификации$записи в пакете запроса кроме адреса назначения несут значения аргумента и данных транзакции. Эти значения могут быть как 32, так и 64$битными (одинаковой длины), аргумент может и от$ сутствовать. Расширенный код транзакции задает тип выполняемой операции (табл. 18.1) и, соответственно, наличие или отсутствие аргумента. Поле длины оп$ ределяет разрядность аргумента и данных и может принимать значение 4 (только 4$байтные данные), 8 (аргумент и данные по 4 байта или только данные размером 8 байт) или 16 (аргумент и данные по 8 байт). Пакет ответа по формату аналогичен ответу на чтение блока, где в поле данных возвращаются старые данные (считанные перед модификацией). Длина блока данных ответа может составлять 4 или 8 байт.

Таблица 18.1. Типы блокированных транзакций

Рис. 18.4. Пакеты транзакций чтения: а — запрос чтения квадлета; б — запрос чтения блока; в — ответ чтения квадлета; г — ответ чтения блока