Цифровая обработка сигналов

К первому поколению относится ISA — асинхронная параллельная шина с низкой пропускной способностью (единицы мегабайт в секунду), не имеющая средств обеспечения надежности обмена и автоконфигурирования.

Второе поколение началось с шины EISA (а также МСА), за которой последовали шина PCI и ее расширение PCI-X. Это поколение параллельных синхронных надежных ш

ин со средствами автоконфигурирования. Имеются варианты, снабженные возможностью «горячего» подключения-отключения. Скорость передачи достигает единиц гигабайт в секунду. Для подключения большого числа устройств применяется иерархическое объединение шинс помощью мостов в древовидную структуру.

Для третьего поколения (шина PCIExpress, она же 3GIO. Hyper Transport, Advanced Switching и InfiniBand) характерен переход от шин к двухточечным соединениям с последовательным интерфейсом: средством объединения множества абонентов являются «коммутационные фабрики». По сути, третьепоколение расширения ввода-вывода приближается к сугубо локальным (впределах системной платы) сетям.

В современных компьютерах основной шиной расширения пока является шина PCI и ее расширение PCI-X; ее дополняет порт AGP. Намечается переход на PCI Express — это средство подключения графического адаптера постепенно вытесняет AGP. Шина ISA из настольных компьютеров уходит, но она сохраняет свои позиции в промышленных и встраиваемых компьютерах как в традиционном слотовом варианте, так и в «бутербродном» варианте PC/104

Таблица. Сравнительные характеристики шин расширения

PCI - синхронные параллельные шины расширения ввода-вывода, обеспечивающие надежный высокопроизводительный обмен и автоматическое конфигурирование устройств.

Шина PCI позволяет объединять одноранговые устройства. Любое устройство шины может выступать как в роли инициатора транзакций (задатчика), так и в роли целевого устройства. Целевое устройство отвечает на задачи, адресованные к его ресурсам (областям памяти и портам ввода-вывода). Ядро компьютера (центральный процессор и память) для шины PCI также представляется устройством — главным мостом. В задачах к устройству PCI, инициированных центральным процессором, главный мост является задатчиком. В задачах от устройств PCI, обращающихся к ядру (к системной памяти), главный мост является целевым устройством. Право на управление шиной в любой момент времени дается лишь одному устройству данной шины; арбитраж запросов на управление шиной осуществляется централизованным способом. Арбитр, как правило, является частью моста.

Важной частью шины PCI является система автоматического конфигурирования; конфигурирование выполняется каждый раз при включении питания и инициализации системы. Специальное конфигурационное ПО позволяет обнаружить и идентифицировать все установленные устройства, а также выяснить их потребности в ресурсах (областях памяти, адресах ввода-вывода, прерываниях). Спецификация PCI требует от устройств способности перемещать все занимаемые ресурсы (области в пространстве памяти и ввода-вывода) в пределах доступного адресного пространства. Это позволяет обеспечить бесконфликтное распределение ресурсов для множества устройств. Одно и то же функциональное устройство может быть сконфигурировано по-разному, отображая свои операционные регистры либо на пространство памяти, либо на пространство адресов ввода-вывода. Драйвер может определить текущую настройку, прочитав содержимое регистра базового адреса устройства. Драйвер также может определить номер запроса на прерывание, который используется устройством. Для конфигурирования устройств существует специальный набор функций PCI BIOS.

Для обращений к пространству памяти используется 32- или 64-битная адресация, причем разрядность адресации не зависит от разрядности шины. Таким образом, шина позволяет адресовать до 232 (4 Гбайт) или 264 (более 1,8 х 1019) байт памяти. На шине PCI фигурирует физический адрес памяти. Для адресации портов ввода-вывода используется 32-битная адресация. В системе

Обращения к регистрам и памяти устройств PCI выполняются командами шины PCI. Команды может подавать любой инициатор — как хост (главный мост) по командам центрального процессора, так и рядовое устройство PCI. Возможность распространения ряда команд зависит от взаимного расположения инициатора и целевого устройства на ветвях дерева шин PCI. Однако хост может безусловно подать любую команду любому устройству PCI. Только хост всегда имеет доступ к конфигурационным регистрам всех устройств (и мостов), поэтому он и должен заниматься конфигурированием. После конфигурирования любое устройство PCI может безусловно обратиться к системной памяти, то есть реализовать прямой доступ к памяти (DMA).

Обмен информацией по шинам PCI организован в виде транзакций — логически завершенных операций обмена. В каждой транзакции выполняется одна команда — как правило, чтение или запись данных по указанному адресу. Транзакция начинается с фазы адреса, в которой инициатор задает команду и целевой адрес. Далее могут следовать фазы данных, в которых одно устройство (источник данных) помещает данные на шину, а другое (приемник) их считывает. Транзакции, в которых присутствует множество фаз данных, называются пакетными. Есть и одиночные транзакции (с одной фазой данных). Транзакция может завершиться и без фаз данных, если целевое устройство (или инициатор) не готово к обмену.

 Скачать реферат