Интерфейсы и шины в вычислительной системе
 Скачать 0.6 Mb.
|
Конфигурирование устройстваЕсли устройство подключено к компьютеру, программному обеспечению нужно знать его адрес информацию о различных характеристиках устройства, таких как скорость работы канала связи, использование битов четности и т. д. Стандарт PCI упрощает этот процесс путем включения в интерфейс каждого устройства ввода-вывода конфигурационной ROM-памяти небольшого объема, предназначенной для хранения информации об устройстве. При включении или перезапуске компьютера программное обеспечение, выполняющее инициализацию шины PCI, считывает содержимое этой памяти на основании полученных данных определяет тип каждого устройства (принтер, клавиатура, сетевая плата, дисковый контроллер и т. д.) и, если нужно, узнает опции и характеристики устройства. В результате процесса инициализации устройствам назначаются адреса. Это означает, что в ходе операции конфигурирования шины доступ к устройствам по их адресам не возможен, поскольку таковые им пока еще не назначены. Поэтому для доступа к адресному пространству конфигурации применяется другой механизм. У каждого устройства имеется входной сигнал, называемый IDSEL# (Initialization Device Select – выбор инициализируемого устройства). В ходе операции конфигурирования выбор устройства выполняется с помощью этого сигнала, а не с помощью адреса, поданного на AD-входы устройства. На материнской плате в каждом разъеме, к которому подключается интерфейс устройства ввода-вывода, имеется контакт IDSEL#, соединенный с одной из 21 старших адресных линий, от AD11 до AD31. Выбор устройства для конфигурирования выполняется путем подачи на шину конфигурационной команды и адреса, в котором соответствующая линия AD установлена в 1, а оставшиеся 20 линий – в 0. Младшие адресные линии, от AD10 до AD00, используются для задания типа операции и для доступа к содержимому конфигурационной ROM устройства. Такая организация шины PCI позволяет подключить к ней не более 21 устройства ввода-вывода. Конфигурационное программное обеспечение сканирует 21 область конфигурационного адресного пространства, чтобы узнать, какие устройства подключены к компьютеру. Каждое устройство может запросить адрес в пространстве ввода-вывода или в пространстве основной памяти. Назначенный устройству адрес записывается в один из его регистров. Кроме того, конфигурационное программное обеспечение устанавливает такие параметры, как приоритет прерываний устройства. Шина PCI включает четыре линии запроса прерывания. Записывая данные в регистр конфигурации устройства, программное обеспечение информирует устройство о том, какие из этих линий оно может использовать для запроса прерывания. Если устройству необходима инициализация, предназначенный для этой цели код хранится в специальной ROM его интерфейса. (Это не та ROM, которая используется в процессе конфигурирования.) Программное обеспечение PCI считывает данный код и выполняет его для инициализации устройства. Описанная процедура освобождает пользователя от участия в конфигурационном процессе. Теперь ему необходимо лишь вставить интерфейсную плату в разъем и включить питание. Все остальное делает программное обеспечение, по окончании работы которого устройство готово к использованию. Эта процедура подключения устройств ввода-вывода, получила название plug-and-play. Шины PCI была пионером этого нового механизма Подключение шины PCIPCI ExpressИнтерфейс PCI Express использует концепцию PCI, однако физическая их реализация кардинально отличается. На физическом уровне PCI Express представляет собой не шину, а некое подобие сетевого взаимодействия на основе последовательного протокола. Высокое быстродействие PCI Express позволяет отказаться от других системных интерфейсов (AGP, PCI), что дает возможность также отказаться от деления системного чипсета на северный и южный мосты в пользу единого контроллера PCI Express. Одна из концептуальных особенностей интерфейса PCI Express, позволяющая существенно повысить производительность системы – использование топологии «звезда». В топологии "шина" устройствам приходится разделять пропускную способность PCI между собой. При топологии «звезда» каждое устройство монопольно использует канал, связывающий его с концентратором (switch) PCI Express, не деля ни с кем пропускную способность этого канала. Канал (link), связывающий устройство с концентратором PCI Express, представляет собой совокупность дуплексных последовательных (однобитных) линий связи, называемых полосами (lane). В PCI шина данных - полудуплексная (в один момент времени передача выполняется только в определенном направлении). На электрическом уровне каждая полоса соответствует двум парам проводников с дифференциальным кодированием сигналов. Одна пара используется для приема, другая - для передачи. PCI Express первого поколения декларирует скорость передачи одной полосы 2,5 Гбит/с в каждом направлении. Дуплексная пропускная способность соединения x1 составляет: 2,5 · 2 · 0,8 = 4 Гбит/с где 2,5 — битрейт, Гбит/с; 2 — учёт дуплексности (двунаправленности); 0,8 — учёт избыточности 8b/10b для 1.0 и 2.0; 0,985 — для 3.0; |