|
Локальная шина ПК
Узкое место
современных персональных компьютеров - шина ввода-вывода. Две конкурирующие
спецификации предназначены для увеличения пропускной способности шины ввода-
вывода. В середине июня 1992г. корпорация Intel и ассоциация по
стандартизации в области видеоэлектроники VESA (Video Electronic Standarts
Association, Сан-Хосе, шт. Калифорния) предложили проекты спецификаций локальных
шин, решающих задачу увеличения производительности персональных компьютеров за
счет совершенствования подсистемы ввода-вывода данных. Компания Intel
представила свою спецификацию интерфейса PCI (Peripheral Component
Interconnect), а ассоциация VESA - локальной шины VL-Bus. И фирма Intel, и
ассоциация VESA надеются, что предлагаемые ими технические решения станут
промышленным стандартом. Спецификации не совместимы друг с другом и будут, по
всей видимости, вести борьбу за симпатии разработчиков. Некоторые обозреватели
отмечают, что промышленность, возможно, ждет некоторое повторение войны
шин , разразившееся несколько лет назад между шинами EISA и
MCA. Локальная шина предназначена для обеспечения непосредственного доступа
процессора к периферийным устройствам (например, графическим или сетевым
адаптерам), минуя арбитраж, предусмотренный в шинах ISA, EISA или MCA.
Теоретически 32-разрядная локальная шина может обеспечить передачу и прием
данных от периферийных устройств на максимальной скорости ЦП 386 или 486. Шина
PCI разработана корпорацией Intel с целью предоставить изготовителям
комплексного оборудования и системных плат стандартный способ подключения к
системной плате ПК дополнительных схем, обеспечивающие максимальные скоростные
характеристики системы. Например, при помощи находящейся на системной плате
локальной шины фирма-изготовитель может подключить к компьютеру сетевой
интерфейс или графический адаптер. Шина VL-Bus Ассоциации VESA призвана
играть роль стандартного аппаратного интерфейса, позволяющего устанавливать
адаптеры независимых фирм непосредственно в гнезда системной платы, а также
размещать на системной плате дополнительные компоненты. По мере того, как растет быстродействие
микропроцессоров, узким местом становится шина ввода-вывода, что отрицательно
сказывается на общих скоростных характеристиках системы. Производительность
современных настольных ПК обычно сдерживается низкой скоростью обработки
графических изображений и доступа к дисковым накопителям. Пропускную способность
ЛВС определяют сетевой график, протокол обмена и время доступа к накопителям.
В настоящее время функции ввода-вывода в ПК реализуются при помощи
стандартных шин расширения ISA, EISA или MCA. Эффективную пропускную способность
этих машин можно повысить только с помощью дополнительных интеллектуальных
средств и встроенных специализированных процессоров. Сегодня от стандартных
шин расширения никто не собирается отказываться, однако вполне очевидно, что
можно получить существенный выигрыш в быстродействии за счет подключения
графических адаптеров, сетевых контроллеров, дисковых накопителей и контроллеров
интерфейса SCSI к локальной шине, которая является каналом непосредственного
обмена данными с ЦП. Некоторые изготовители комплексного оборудования и
печатных плат уже анонсировали изделия, содержащие оригинальные локальные шины,
однако развитие этого направления до сих пор сдерживается отсутствием
стандартного интерфейса. Такое положение вещей для потребителя означает высокую
стоимость подобных систем и ограниченные возможности выбора. Спецификации шины VL-Bus - это по существу
стандарт аппаратного интерфейса. Как утверждает Рон Маккейб, председатель
подкомитета по разработке шины VL-Bus ассоциации VESA, эта спецификация
регламентирует требования к архитектуре и физическим компонентам интерфейса с
ЦП. Через локальную шину центральный процессор компьютера получает
непосредственный доступ к периферийным устройствам. В выработке
проекта спецификации VL-Bus принимали участие 40 компаний. По словам официальных
представителей VESA, окончательный вариант должен был быть готов
предположительно в 1994г. Первоначально эта шина применялась для построения
сетевых серверов, систем обработки изображений и multimedia. Шина VL-Bus
обладает высокой пропускной способностью свыше 130 Мбайт/с. Специалисты
ассоциации VESA утверждают, что в зависимости от типа периферийного устройства
ожидаемое повышение быстродействия составит от 50 до 600%. Шина VL-Bus
рассчитана на работу на частоте до 66 Мгц. На частоте 33 Мгц она позволяет без
тактов ожидания выполнять операции записи и с одним тактом ожидания операции
чтения, а на частоте 66 Мгц - операции записи и чтения с одним тактом ожидания.
Имеется режим захвата шины, при котором устройство берет на себя управление
системными ресурсами без участия ЦП. Установка дискового контроллера с
интерфейсом SCSI и шиной VL-Bus в сетевой сервер может повысить скоростные
характеристики сети на 15% благодаря увеличению скорости обмена с накопителями.
Это происходит за счет уменьшения вероятностей столкновений и повторных попыток
передачи данных. Реальная скорость передачи информации по линии не изменится, но
уменьшение вероятности ожидания означает, что сеть способна на более интенсивную
нагрузку и более эффективно реагирует на события. Один из ключевых элементов,
отличающих спецификацию VL-Bus от спецификации PCI компании Intel, - наличие
стандартного разъема. Конструкция разъемов аналогична конструкции соединителей
шины MCI. К шине через разъемы можно подключать до трех плат. Недостатком шины
VL-Bus является сложность схемной реализации и необходимость разработки новых
наборов интегральных схем. Изготовителям системных плат и комплексного
оборудования приходится проектировать новые изделия в соответствии с новой
спецификацией. Это, однако, не требует переработки программного
обеспечения. Ассоциации VESA удается привлечь достаточное число изготовителей
комплексного оборудования и периферийных устройств. Наборы интегральных схем
появились в конце 1992г., а изделия для конечного пользователя - в
1993г. Сейчас спецификация расширяется - вводится режим обмена 64-разрядными
данными и существуют ИС преобразователь (для связи ЦП и периферийного
устройства), благодаря чему шина VL-Bus совместима с шиной PCI компании Intel.
По случайному
совпадению компания Intel анонсировала свою спецификацию шины PCI тоже в июне
1992г. на выставке PC Expo. Локальная шина компании Intel - типичная
внутренняя шина, которая позволяет изготовителям комплексного оборудования
устанавливать компоненты непосредственно на системную плату, минуя шину ЦП-
память. Спецификация требует, чтобы сопряжение ЦП и подключаемого периферийного
устройства проводилось с помощью так называемой мостовой (Bridge) интегральной
схемы. Такое решение, как указывает Майкл Бейли, менеджер по маркетингу
средств PCI компании Intel, обеспечивает необходимую для ввода-вывода пропускную
способность и в то же время не задерживает работу ЦП. Процессор при этом может
работать с основной памятью на полной скорости. Специалисты компании Intel
говорят, что PCI - это мультиплексная 32-разрядная шина, предусматривающая
расширение до 64-х разрядов. Шина способна работать в синхронном режиме на
частотах до 33 Мгц. Для 32-разрядного варианта шины пропускная способность
составляет 132 Мбайт/c. При обмене данными ЦП получает непосредственный
доступ к подключенным к шине PCI устройствам, которые могут располагаться в
адресном пространстве памяти или в пространстве устройства ввода-вывода. В
режиме захвата шины главные абоненты шины PCI получают прямой доступ к основной
памяти. Мостовая интегральная схема тоже может обеспечивать факультативные
функции буферизации и централизованного арбитража шины. Тип соединителя для
печатных плат спецификации PCI в явном виде не определен, однако компания Intel
заявляет, что при разработке этой спецификации она ориентировалась на конкретный
тип разъема. В будущем в спецификацию планируется включить требования к
средствам управления мощностью потребления для машин с батарейным питанием и
схемам управления напряжением питания для низковольтных
микросхем. По мнению промышленных
обозревателей, с технической точки зрения шины VL-Bus и PCI различаются
незначительно. Они обеспечивают сравнимые скорости передачи данных, одинаковую
разрядность передаваемой информации, прямой доступ к памяти при задержках 1 или
0,5 такта. Реальный успех шины будет определятся и определяется тем, насколько
удачно построены драйверы обмена данными и задействован режим прямого доступа к
памяти. Шина VL-Bus выходит вперед - говорит Джон Педди, издатель
и редактор бюллетеня The PC Graphics Report. Причина проста : Эта шина не какая-
то фантазия, она уже существует. Главный довод в пользу спецификации ассоциации
VESA состоит в том, что соединитель для шины уже выбран. 3. Мир ПК, N3,5
1994
| |
