Системная шина

       EISA - дорогая, но оправдывающая  себя архитектура,  применяющаяся   в

многозадачных  системах,   на   файл-серверах   и   везде,   где   требуется

высокоэффективное расширение шины ввода-вывода. 

                                 3. Шина MCA

       Шина MCA (MicroChannel Architecture) - микроканальная  архитектура  -

была введена  в пику  конкурентам  фирмой  IBM  для  своих  компьютеров  PS/2

начиная с модели 50 в 1987 году. Обеспечивает быстрый  обмен  данными  между

отдельными  устройствами,  в  частности  с  оперативной  памятью.  Шина  MCA

абсолютно несовместима с ISA/EISA и другими адаптерами.  Состав  управляющих

сигналов,   протокол   и   архитектура    ориентированы    на    асинхронное

функционирование  шины  и  процессора,  что  снимает  проблемы  согласования

скоростей  процессора  и  периферийных  устройств.   Адаптеры   MCA   широко

используют Bus-Mastering, все запросы идут через  устройство  CACP  (Central

Arbitration   Control   Point).   Архитектура   позволяет    эффективно    и

автоматически конфигурировать  все устройства программным путем (в  MCA  PS/2

нет ни одного переключателя).

       При всей прогрессивности архитектуры  (относительно ISA) шина MCA  не

пользуется популярностью  из-за узости круга производителей  MCA-устройств  и

полной их несовместимости  с массовыми ISA-системами. Однако MCA еще  находит

применение   в   мощных    файл-серверах,    где    требуется    обеспечение

высоконадежного производительного ввода-вывода. 
 

                            4. Локальная шина VLB

       Локальная шина стандарта VLB (VESA Local Bus, VESA – Video Equipment

Standart Association – Ассоциация  стандартов видеооборудования)  разработана

в  1992  году.  Главным  недостатком  шины  VLB  является  невозможность  её

использования  с  процессорами,  пришедшими   на   замену   МП   80486   или

существующими параллельно с ним (Alpha, PowerPC и др.).

       Шины ввода-вывода ISA, MCA, EISA  имеют   низкую  производительность,

обусловленную их местом в структуре PC.  Современные  приложения  (особенно

графические)  требуют  существенного   повышения   пропускной   способности,

которое могут обеспечить современные процессоры. Одним из  решений проблемы

повышения  пропускной  способности   было   применение   в   качестве   шины

подключения периферийных устройств локальной  шины  процессора  80486.  Шину

процессора  использовали  как   место   подключения   встроенной   периферии

системной платы (контроллер дисков, графического адаптера).

       VLB  -  стандартизованная  32-битная  локальная  шина,   практически

представляющая собой сигналы системной шины процессора  486,  выведенные  на

дополнительные  разъемы системной платы. Шина  сильно  ориентирована  на  486

процессор, хотя возможно ее использование и с процессорами класса  386.  Для

процессоров Pentium была принята спецификация  2.0,  в  которой  разрядность

шины данных увеличена  до 64, но она распространения не получила.  Аппаратные

преобразователи шины новых процессоров в  шину  VLB,  будучи  искусственными

"наростами"  на  шиннной  архитектуре,  не  прижились,  и  VLB   дальнейшего

развития не получила.

       Конструктивно VLB-слот аналогичен 16-битному обычному MCA-слоту,  но

является  расширением  системного  слота  шины   ISA-16,   EISA   или   MCA,

располагаясь  позади  него  вблизи   от   процессора.   Из-за   ограниченной

нагрузочной способности  шины процессора больше трех слотов VLB на  системной

плате не устанавливают. Максимальная тактовая частота шины -  66  МГц,  хотя

надежнее шина работает на частоте 33 МГц.  При  этом  декларируется  пиковая

пропускная способность 132 Мбайт/с (33 МГц x 4 байта),  но  она  достигается

только внутри пакетного цикла во время передач  данных.  Реально  в  пакетном

цикле передача 4 x 4 = 16 байт данных требует 5 тактов шины, так что даже  в

пакетном  режиме  пропускная  способность  составляет  105.6  Мбайт/с,  а в

обычном режиме (такт на фазу адреса и такт  на  фазу  данных)  -  всего 66

Мбайт/с, хотя это  и значительно больше, чем  у  ISA.  Жесткие  требования  к

временным характеристикам  процессорной шины при большой нагрузке (в т. ч.  и

микросхемами внешнего кэша) могут привести к неустойчивой  работе:  все три

VLB-слота могут  использоваться только на частоте  40  МГц,  при  нагруженной

системной плате  на 50 МГц может работать только один слот. Шина  в  принципе

допускает  и  применение  активных  (Bus-Master)  адаптеров,   но   арбитраж

запросов возлагается  на сами адаптеры. Обычно шина  допускает  установку  не

более двух Bus-Master адаптеров, один из которых устанавливается  в "Master"-

слот.

       Шину VLB обычно использовали для  подключения графического адаптера  и

контроллера  дисков.  Адаптеры  локальных  сетей  для  VLB  практически   не

встречаются. Иногда  встречаются  системные  платы,  у  которых  в  описании

указано, что они  имеют встроенный графический и  дисковый  адаптер  с  шиной

VLB, но самих  слотов  VLB  нет.  Это  означает,  что  на  плате  установлены

микросхемы указанных  адаптеров, предназначенные для  подключения к шине  VLB.

Такая неявная  шина по производительности, естественно, не  уступает  шине  с

явными слотами. С точки зрения надежности и совместимости  это  даже  лучше,

поскольку проблемы совместимости карт и системных  плат для  шины  VLB  стоят

особенно остро. 
 

                                 5. Шина PCI

       Шина  PCI  (Peripheral  Component  Interconnect  bus  – взаимосвязь

периферийных компонентов) - шина соединения периферийных  компонентов.  Была

анонсирована компанией Intel в июне 1992 года на выставке PC Expo.

       Эта  шина  занимает  особое  место  в   современной   PC-архитектуре

(mezzanine bus), являясь  мостом между локальной  шиной   процессора  и  шиной

ввода-вывода ISA/EISA  или  MCA.  Эта  шина  разрабатывалась  в  расчете  на

Pentium-системы, но  хорошо сочетается и с 486 процессорами, а  также  с  не-

Intel'овскими   процессорами.  Шина  PCI  является  четко   стандартизованной

высокопроизводительной  шиной расширения ввода-вывода. PCI  –  мультиплексная

32-разрядная шина. Существует также 64-разрядная  версия. Частота шины  20-33

МГц.  Стандарт  PCI  2.1  допускает  и   частоту   66   МГц.   Теоретическая

максимальная скорость 132/264 Mбайт/с для  32/64  бит  при  33  МГц,  и  528

Мбайт/с при 66 МГц. Слот PCI достаточен для подключения адаптера (в  отличие

от VLB), на системной  плате он может сосуществовать с  любой  из  шин  ввода-

вывода и даже с VLB (хотя в этом и нет необходимости).

       На одной шине PCI может быть  не более  четырех  устройств  (слотов).

Мост шины PCI (PCI Bridge) - это аппаратные средства подключения  шины PCI  к

другим шинам. Host Bridge - главный мост - используется для  подключения  PCI

к системной шине (шине процессора или процессоров).  Peer-to-Peer  Bridge  -

одноранговый мост - используется для соединения двух шин PCI.  Две  и  более

шины PCI применяются  в мощных серверных  платформах  -  дополнительные  шины

PCI позволяют увеличить  количество подключаемых устройств.

       Автоконфигурирование устройств  (выбор адресов, запросов  прерывания)

поддерживается  средствами BIOS и ориентировано на технологию Plug and  Play.

Стандарт PCI определяет  для  каждого  слота  конфигурационное  пространство

размером до 256 восьмибитных регистров, не  приписанных  ни  к  пространству

памяти, ни к пространству  ввода-вывода.  Доступ  к  ним  осуществляется  по

специальным  циклам  шины  Configuration   Read   и   Configuration   Write,

вырабатываемым   контроллером   при   обращении   процессора   к   регистрам

контроллера шины PCI, расположенным в его пространстве ввода-вывода.

       В состав шины PCI введены  сигналы   для  тестирования  адаптеров   по

интерфейсу JTAG. На системной плате эти сигналы  не всегда задействованы,  но

могут и организовывать логическую цепочку тестируемых  адаптеров.

       Шина PCI все обмены трактует как  пакетные:  каждый  кадр  начинается

фазой адреса, за которой  может следовать  одна  или  несколько  фаз  данных.

Количество фаз  данных  в  пакете  неопределенно,  но  ограничено  таймером,

определяющим  максимальное  время,  в  течении  которого  устройство   может

пользоваться шиной. Каждое устройство  имеет  собственный  таймер,  значение

для которого задается при конфигурировании устройств шины.

       В  каждом  обмене  участвуют   два  устройства  -  инициатор   обмена

(Initiator)  и   целевое  устройство   (Target).   Арбитражем   запросов   на

использование шины занимается специальный функциональный  узел,  входящий  в

состав чипсета  системной платы. Для согласования  быстродействия  устройств-

участников обмена предусмотрены два сигнала готовности IRDY#  и  TRDY#.  Для

адреса и данных на шине используются общие  мультиплексированные  линии  AD.

Четыре мультиплексированных линии  C/BE[3:0]  используются  для  кодирования

команд в фазе адреса и разрешения байт в фазе данных.

       Шина  имеет  версии  с   питанием  5  В,  3.3  В.  Также   существует

универсальная версия (с переключением линий +V I/O c 5 В на 3.3 В).  Ключами

являются пропущенные  ряды контактов 12, 13 и 50,  51.  Для  5  В-слота  ключ

расположен на месте контактов 50, 51; для 3 В - 12, 13;  для универсального

- два ключа: 12, 13 и 50, 51. Ключи не позволяют установить  карту в  слот  с

неподходящим напряжением  питания. 32-битный  слот  заканчивается  контактами

A62/B62, 64-битный - A94/B94.

       В  отличие  от  адаптеров  остальных  шин,   компоненты   карт   PCI

расположены на левой  поверхности плат.  По  этой  причине крайний PCI-слот

обычно разделяет  использование посадочного места  адаптера  с  соседним  ISA-

слотом (Shared slot).

       Шина PCI являлась  до  последнего  времени  второй  (после  ISA)  по

популярности применения. В современных  системах  происходит  отказ  от  шин

ISA, и шина PCI выходит  на главные позиции. Некоторые  фирмы  для  этой  шины

выпускают карты-прототипы, но, конечно же, доукомплектовать их  периферийным

адаптером или  устройством собственной разработки гораздо сложнее, чем  карту