1Аппаратные средства ЭВМ. 4 (стр. 12 из 43)
Компьютеры, использовавшие системные платы с шиной EISA, были достаточно дороги. К тому же шина по-прежнему тактировалась частотой около 8—10 МГц, а скорость передачи увеличивалась в основном благодаря увеличению разрядности шины данных.
Разработчики компьютеров, системные платы которых основывались на микропроцессорах i80386/486, стали использовать раздельные шины для памяти и устройств ввода-вывода, что позволило максимально задействовать возможности оперативной памяти, так как именно в данном случае память может работать с наивысшей для нее скоростью. Тем не менее, при таком подходе вся система не может обеспечить достаточной производительности, так как устройства, подключенные через разъемы расширения, не могут достичь скорости обмена, сравнимой с процессором. В основном это касается работы с контроллерами накопителей и видеоадаптерами. Для решения возникшей проблемы стали использовать так называемые локальные (local) шины, которые непосредственно связывают процессор с контроллерами периферийных устройств.
1.8.4 Шины VL-bus и PCI
Практически одновременно, появились две локальные шины, признанные промышленными: VL-bus (или VLB), предложенная ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association), и PCI (Peripheral Component Interconnect), разработанная фирмой Intel. Обе эти шины были предназначены, вообще говоря, для одного и того же - для увеличения быстродействия компьютера, позволяя таким периферийным устройствам, как видеоадаптеры и контроллеры накопителей, работать с тактовой частотой до 33 МГц и выше. Обе шины использовали разъемы типа МСА. На этом, впрочем, их сходство и заканчивалось, поскольку требуемая цель достигалась разными средствами.
Если VL-bus являлась, по сути, расширением шины процессора (вспомним шину IBM PC/XT), то PCI по своей организации более тяготеет к системным шинам, например к EISA, и представляет собой абсолютно новую разработку. Строго говоря, PCI относится к классу так называемых mezzanine-шин, то есть шин-"пристроек", поскольку между локальной шиной процессора и самой PCI находится специальная микросхема согласующего "моста" (bridge).
Так как VL-bus продолжает шину процессора без промежуточных буферов, ее схемная реализация оказывается более дешевой и простой. Первая спецификация VESA, в частности, предусматривала, что к шине, которая являлась локальной 32-разрядной шиной системного микропроцессора, могло подключаться до трех периферийных устройств. Некоторые изготовители, впрочем, были убеждены, что добиться устойчивой работы трех устройств на высоких частотах вообще невозможно, и устанавливали на свои платы только 2 слота. Ограничение на число устройств было связано с тем, что электрическая нагрузочная способность на сигнальные линии любого процессора весьма невелика, и по сути своей, любое новое подключаемое устройство являлось шунтом для предыдущих.
В качестве устройств, подключаемых к VL-bus, выступали контроллеры накопителей, видеоадаптеры и сетевые платы. Конструктивно VL-bus выглядит как короткий соединитель типа МСА (112 контактов), установленный, например, рядом с разъемами расширения ISA или EISA. При этом 32 линии используются для передачи данных и 30 — для передачи адреса. Максимальная; скорость передачи по шине VL-bus теоретически может составлять около 130 Мбайт/с. Стоит отметить, что на VL-bus не был предусмотрен арбитр шины. К счастью, большинство подключаемых к ней устройств являлись "пассивными", то есть сами не инициировали передачу данных. Тем не менее во избежание возможных конфликтов между подключенными к шине устройствами в спецификации выделялись "управляющие" (master) и "управляемые" (slave) адаптеры. Для "управляющих" устройств на системных платах обычно были определены свои "мастер" слоты. По замыслу разработчиков, подобные "управляющие" устройства могли осуществлять арбитраж на шине.
После появления процессора Pentium ассоциация VESA приступила к работе над новым стандартом VL-bus (версия 2). Он предусматривал, в частности, использование 64-разрядной шины данных и увеличение количества разъемов расширения (предположительно три разъема на 40 МГц и два на 50 МГц). Ожидаемая скорость передачи теоретически должна была возрасти до 400 Мбайт/с.
Спецификация шины PCI обладает несколькими преимуществами перед основной версией VL-bus. Так, использовать PCI можно вне зависимости от типа процессора. Специальный контроллер заботится о разделении управляющих сигналов локальной шины процессора и PCI-шины и, кроме того, осуществляет арбитраж на PCI. Именно поэтому данная шина может использоваться и в иных компьютерных платформах. Следует отметить, что гибкость и быстродействие этой шины предполагают и большие аппаратные затраты, чем для VL-bus. Тем не менее, шина PCI стала практическим стандартом для систем на базе Pentium и не менее успешно используется в других компьютерах, даже и не РС совместимых.
В соответствии со спецификацией PCI к шине могут подключаться до 10 устройств. Это, однако, не означает использования такого же числа разъемов расширения — ограничение относится к общему числу компонентов, в том числе расположенных на системной плате. Поскольку каждая плата расширения PCI может разделяться между двумя периферийными устройствами, то уменьшается общее число устанавливаемых разъемов. В отличие от VL-bus шина PCI работает на фиксированной тактовой частоте 33 МГц и предусматривает напряжение питания для контроллеров как 5, так и 3,3 В, а также обеспечивает режим их автоконфигурации (plug and play — "включай и работай"). Заметим, что, например, PCI-карты, рассчитанные на напряжение 5 В, могут вставляться только в соответствующие слоты, которые конструктивно отличаются от слотов для напряжения 3,3 В. Впрочем, имеются и так называемые универсальные PCI-адаптеры, которые работают в любом из слотов. Шина PCI может использовать 124-контактный (32-разрядная) или 188-контактный разъем (64-разрядная передача данных), при этом теоретически возможная скорость обмена составляет соответственно 132 и 264 Мбайта/с.
Вообще говоря, многие изготовители системных плат часто предусматривали в своих изделиях разнообразные комбинации системных и локальных шин от ISA плюс VL-bus до EISA плюс AGP.
Примерный вид такой платы приведен на рис 6. Тем не менее в "войне" локальных шин несомненную победу одержала PCI.1.8.5 Шина PCI как ось "Север — Юг" в PC
| Рис. 6 Слоты расширения |
Шина PCI представляет собой мощное средство взаимодействия различных компонентов PC, как расположенных внутри системного блока, так и находящихся за его пределами. Intel воспользовалась этим преимуществом, чтобы разделить различные функции, возложенные на чипсет материнской платы, на две группы. Она интегрировала одну группу функций в микросхему, назвав ее Northbridge (Северный мост). Другая группа функций была интегрирована (фирмой Intel и некоторыми из ее конкурентов) в микросхему под названием Southbridge (Южный мост). Эти микросхемы соединяются шиной PCI. Данное соединение (и многое другое) показано на рис.
Тщательный анализ, этого рисунка поможет вам глубже понять архитектуру современных PC. На этом рисунке показано, что наш гипотетический, современный PC (который может: быть как настольным компьютером, так и
