Интерфейсы ПЭВМ типа ISA, PCI. Pci интерфейс

Последовательный интерфейс sata

В конце 2000 года группа компаний Working Group (Intel, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate и др.) анонсировала новый чрезвычайно эффективный последовательный интерфейс Serial ATA (SATA), обеспечивающий пропускную способность 1500 Мбит/с по 8-жильному кабелю. Версия SATA 2 имеет скорость передачи уже 3000 Мбит/с. В последующих версиях предполагается увеличение скорости обмена данными до 6000 Мбит/с (550 Мбайт/c). Интерфейс Serial ATA призван сменить параллельный интерфейс ATA (IDE). Последняя версия ATA — Ultra ATA 100/133 с пиковой скоростью передачи данных 133 Мб/с (максимально достижимая скорость обмена по такому типу каналов).

Плоский широкий 80-проводный шлейф для передачи данных, используемый в ATA, заменен узким шлейфом в SATA. Это облегчает его прокладку в системном блоке, обеспечивает лучший доступ к компонентам блока и улучшает вентиляцию блока. SATA имеет программную совместимость со своим предшественником, большую пропускную способность и не требует напряжения питания 5 в, которые нужны для ATA22. Наконец, у SATA обеспечивается значительно лучшая помехозащищенность данных — используются методы обнаружения и исправления ошибок. Многие фирмы уже выпускают дисковые накопители с интерфейсом SATA емкостью 500 Гб со скоростью вращения 15000 оборотов в минуту и высочайшей надежностью (более 1 млн. часов наработки на отказ).

Последовательный интерфейс sas

В 2004 году представлены интерфейсы Serial Attached SCSI — SAS со скоростью 3 Гбит/с (пиковая скорость 6 Гбит/с). Обещано второе и третье поколения интерфейса со скоростью до 12 Гбит/с. Многие фирмы готовы выпускать SAS-винчестеры. В частности уже в феврале 2004 года фирма Seagate анонсировала семейство 2,5 дюймовых SAS-винчестеров.

Семейство последовательных интерфейсов pci Express

Пожалуй, наиболее перспективно и представляет существенный интерес семейство последовательных интерфейсов PCI Express, информация о базовом протоколе которого появилась в июле 2002 года. PCI Express использует совокупность независимых последовательных каналов передачи данных. Поскольку при передаче используется помехозащищенное кодирование каждый байт представляется 10 битами. Пропускная способность одного канала 200 Мбайт/c. Лицензированы 1-о, 2-х, 4-х, 8-и, 16-и и 32-канальные версии (до 16 Гбайт/c). В режиме дуплексной передачи все эти цифры пропускной способности удваиваются.

Простейшая системная топология с интерфейсом PCI Express показана на рис 10.4.

Рис.10.4. Простейшая системная топология с интерфейсом PCI Express

Следует отметить, что использование интерфейсов PCI Express возможно только при подключении шин PCI Express X16 и X32 к северному порту системного чипсета, а шин PCI Express Х1 к южному.У интерфейсов PCI Express в каждой линии два канала: прямой и обратный для обеспечения дуплексной передачи. В каждом канале – два подканала для передачи прямого и обратного кодов для контроля достоверности информации.

В таблице 10.2 представлены основные характеристики шин семейства PCI.

Таблица 10.2. Характеристики шин семейства PCI

Версия	Разрядность шины бит	Рабочая частота МГц	Скорость передачи Мбайт/c*
PCI 1.0	32	33	132
PCI 2.1	32	66	266
PCI 2.2	64	133	532
PCI X 1.0	64	133	1066
PCI X DDR	64	133	2100
PCI X QDR	64	133	4200
PCI Express x1	8**	2500	266
PCI Express x2	8, 2 линии	2500	532
PCI Express x4	8, 4 линии	2500	1066
PCI Express x8	8, 8 линий	2500	2132
PCI Express x16	8, 16 линий	2500	4200
PCI Express x32	8, 32 линии	2500	8400
PCI Express2.0 x1	8 линий	5000	500

ПРИМЕЧАНИЕ

* Скорость передачи данных приведена в симплексном режиме.

** В каждой линии 2 канала: прямой и обратный для обеспечения дуплексной передачи; в каждом канале два подканала для передачи прямого и инверсного кодов с целью контроля достоверности передачи.

studfiles.net

Интерфейс pci

Для решения каких задач предназначен интерфейс? В чем его недостатки при использовании в системах реального времени?

Основные технические характеристики интерфейса.

Какой способ организации шин адреса используется на магистрали?

Какими средствами обеспечивается разделение адресного пространства?

Особенности шины команд по сравнению с ISA.

Какие дополнительные возможности обеспечивает многообразие команд?

В чем отличие во взаимодействии ведущего и ведомого устройства при программном обмене на магистралях PCI и ISA?

В чем принципиальное отличие шин прерываний PCI и ISA ? Сравнительная характеристика шин прерываний PCI и ISA.

Почему снижается время реакции на запрос прерываний, если число источников больше четырех?

В чем принципиальное отличие шин передачи управления PCI и ISA ? Какой арбитраж используется?

Какие методы используются для повышения пропускной способности магистрали?

Какие методы используются для повышения достоверности передаваемой информации?

Как реализуется принцип автоконфигурации на магистрали?

Какая структура пространства конфигураций? Каким образом выполняется обращение к этому пространству?

Функции и назначение линий JTAG.

С помощью каких средств обеспечивается согласование функциональных блоков с магистралью?

Магистрально-модульные промышленные системы

Какие характеристики ограничивают применение офисных ПЭВМ в промышленных системах?

В чем отличие в эксплуатационных характеристиках офисных компьютеров и промышленных?

На основании каких соображений выбирают интерфейсы ММПС?

В чем основные достоинства магистрально-модульных систем?

За счет каких средств обеспечивается повышенная надежность магистрально-модульных промышленных систем (ММПС)?

Какие требования предъявляются к программному обеспечению ММПС?

Какие конструктивные решения используются в ММПС?

Какие требования предъявляются к разъемам? Условиям охлаждения?

Как обеспечивается высокая степень готовности ММПС?

Как реализуется «горячее подключение» модулей в автоматическом режиме? Ручном?

Какие преимущества обеспечивает применение мезонинных технологий?

В чем преимущества интерфейса CompactPCI по сравнению с PCI?

Общие характеристики интерфейса VME.

Какие особенности VME в организации шин управления обменом? Шин прерываний? Шин передачи управления?

Как обеспечивается наращивание ресурсов ММПС?

Измерительные параллельные интерфейсы

В чем особенности ввода-вывода аналоговой информации?

Какие дополнительные требования предъявляются к ММПС для измерительной техники (ММПС ИТ)?

Как влияют на выбор технических средств погрешности квантования? дискретности? датирования?

Почему в качестве базовых интерфейсов ММПС ИТ выбраны VME и PCI?

Какие преимущества обеспечивает применение локальных шин? звездообразных? триггерных? шин идентификации? Для каких целей они используются?

Какие характеристики VME улучшены в VXI?

Какие характеристики PCI улучшены в PXI?

За счет каких средств увеличена пропускная способность магистрали VXI по сравнению с VME?

За счет каких средств увеличена пропускная способность магистрали PXI по сравнению с PCI?

studfiles.net

Интерфейсы ПЭВМ типа ISA, PCI

Объединение устройств в первых персональных компьютерах (РС) осуществлялось на основе единого интерфейса – общей шины. В РС типа АТ на основе процессора i80286 в качестве общей шины использовался интерфейс ISA – интерфейс стандартной архитектуры. Все устройства компьютера. - ЦП, блоки памяти, контроллеры ПУ, содержащие порты ввода-вывода, подключаются к ISA как к системному интерфейсу.

Состав его основных цепей: 16-разрядная шина данных, 24-разрядная шина адреса, 4-разрядная шина управления, состоящая из цепей MR, MW, IOR, IOW, а также цепи запросов прерываний IRQ0, …, IRQ15 и запросов прямого доступа к памяти DACK0, …, DACK7. Тактовая частота 8МГц, пропускная способность 16 МВ/с. Тип обмена – асинхронный, принцип обмена – «ведущий – ведомый». Ведущее устройство, захватив интерфейс, управляет обменом с ведомым устройством, выставляя адрес ячейки памяти или порта ввода-вывода на ША и сигналы управления в цепи MR или WR, IOR или IOW, по которым обеспечивается чтение или запись ячейки или порта.

Тактовая частота процессоров скоро превысила 8 МГц и шина ISA стала «узким» местом компьютера, ограничивающим его производительность. Кроме того, адресное пространство в 16 МВ также стало ограничивающим фактором. Поэтому с целью увеличения адресного пространства и пропускной способности был разработан (также фирмой IBM) расширенный (Extended) интерфейс EISA. В нем ША и ШД увеличены до 32 цепей. В результате адресное пространство выросло до 4 ГВ, а пропускная способность – до 32 МВ/с, тактовая частота осталась прежней. Пропускная способность выросла незначительно и осталась фактором, ограничивающим производительность ЭВМ.

С целью разрешения этой проблемы было принято следующее решение. В состав ЭВМ ввели дополнительный интерфейс – локальную шину - с высокой пропускной способностью, который стали использовать для подключения устройств, требующих высокой скорости обмена. В результате получилась структура с двумя шинами (рисунок 3.9), в которой в качестве локальной шины используется интерфейс PCI.

Современные ПЭВМ типа Pentium, как правило, содержат не менее двух интерфейсов: наряду с интерфейсами ISA (EISA) в состав ВК вводится другой интерфейс с более высокой пропускной способностью – локальная шина типа PCI, например. Структура ВК при этом усложняется, производительность возрастает (рисунок 3.9). Пропускная способность локальной шины PCI больше пропускной способности интерфейса ISA.

Интерфейс PCI – Peripheral Component Interconnect – шина для соединения периферийных (по отношению к ЦП) компонентов. Обмен по шине PCI осуществляется по принципу «ведущий» (Initiator, Master) и «ведомый» (Target, Slave). Тип обмена - асинхронный (с квитированием), режим обмена – пакетный. Размер пакета – от одной порции данных и выше. Обмен задается в виде транзакций. Каждая транзакция начинается фазой (циклом) адреса (рисунок 3.10). За ней может следовать одна или несколько фаз (циклов) данных. Для передачи адреса и данных используется мультиплексированная шина адреса данных AD (32 или 64 разряда). Начало обмена (транзакции) задается сигналом FRAME – кадр обмена, который вырабатывает ведущее устройство (Initiator). Оно же выставляет на шину AD адрес ведомого устройства, а на шину управления С/ВЕ (Command/Byte Enable) команду, несущую информацию о типе транзакции и направлении обмена. Адресуемое устройство, опознав адрес как собственный, отзывается сигналом DEVSEL (Device Select) – устройство выбрано. После этого инициатор может выставить свой сигнал готовности к обмену IRDY. Когда к обмену будет готово ведомое устройство, оно установит свой сигнал готовности TRDY. Одновременная готовность ведущего и ведомого запускает цикл обмена порцией данных по шине АD. Отсутствие сигнала готовности фактически вводит такты ожидания. С их помощью устройства согласуют свои скорости. Если быстродействие устройств позволяет, то будет обеспечена максимальная пропускная способность 32/64 бита за такт (не считая такта адресации).

Рисунок 3.10

Следует отметить, что количество порций данных в пакете заранее не определено. Перед последней порцией инициатор снимает сигнал FRAME, тем самым сообщает ведомому устройству о завершении обмена. Затем, после обмена последней порцией данных, инициатор снимает сигнал готовности IRDY и шина переходит в состояние покоя – оба сигнала FRAME и IRDY находятся в пассивном состоянии.

Завершение транзакции, т.е. процесса передачи пакета данных, может закончиться: 1) нормально (как описано выше), 2) по тайм-ауту (когда закончиться отведенное на транзакцию количество тактов), 3) аварийно (транзакция отвергается, если в течении заданного времени не получен ответ DEVSEL от адресуемого устройства), 4) по сигналу STOP от ведомого устройства.

Транзакции инициируются по запросам от инициаторов. Инициаторы выставляют запросы на захват шины в цепь REQ. Арбитраж запросов выполняет арбитр, который входит в состав чипсета системной платы. В ответ на запрос REQ арбитр выбирает устройство с наивысшим в данный момент времени приоритетом, посылая ответный сигнал GNT (Grant) в цепь GNT.

Направление обмена по шине AD задается в адресной фазе путем передачи по шине C/BE четырехбитовой команды, которая и указывает направление обмена. Типичные команды PCI:

-чтение памяти (MR – Memory Read) – код команды 0110,

-запись памяти (MW – Memory Write) – код команды 0111,

-чтение порта ввода-вывода (I/OR) - код команды 0010,

-запись порта ввода-вывода (I/OW) - код команды 0011.

Обмен информацией между устройствами, подключенными к разным интерфейсам (рисунок 3.9), осуществляется через контроллеры (мосты): PCI/ISA, PCI/SCSI, которые входят в состав чипсет большинства системных плат.

Характеристики PCI: частота 33 МГц, однако версия 2.1 допускает работу и на частоте 66 МГц – при согласии всех абонентов шины. Разрядность шины AD – 32 (64), отсюда пропускная способность от 132 до 528 МВ/с. Кроме того, PCI ориентирован на технологию PnP – подключай и работай, т.е. поддерживает режим автоконфигурирования устройств.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru