4. Шины расширения. Назначение. Пропускная способность. Сихронные, асинхронные шины расширения. Синхронный, асинхронный обмен.
Предназначены для подключения конт- роллеров внешних устройств, расширя- ющих возможности компа.
Шина является синхронной, если фиксация всех сигналов выполняется по поло- жительному перепаду сигнала тактовой частоты. Шина является асинхронной, если ус-во реагирует на управляющие сигналы в момент переключ. их в активн. состояние. (ISA, X-BUS)
Шина является локальной, если ее контроллер подключается к системной шине компа (PCI, AGP, VLB). Нелокальные шины ISA, X-BUS.
К шине может быть подключено много устройств, но работать на шине могут только 2 ус-ва. Одно ус-во управляет шиной (Master, Indicator, задатчик). Другое ус-во является исполнителем (Slave, Target, подчиненное ус-во). Если исполнитель такой же быстрый, как зататчик, то на шине может быть реализован синхронный обмен – обмен в темпе управляющего ус-ва. При асинхронном обмене “медленный” исполнитель приостанавливает работу управляющего ус-ва на время выполнения им требуемой операции. Для этого на шине есть линия, сигнал на которой говорит о неготовности исполнителя.
Цикл обмена управляющее ус-во продлевает на целое кол-во тактов шины. Обмен не может длиться больше максимального системного времени ожидания 15.6 мкс (регенерация).
5. Шины расширения. Системные ресурсы. Конфигурирование. Интерфейс. Конструктивная, информационная, электрическая совместимость.
Шины расширения дают возможность устанавливаемым на них контроллерам вне- шних устройств использовать системные ресурсы компьютера:
- адресное пространство памяти.
- адресное пространство ввода-вывода (адреса портов).
- линии прерываний IRQ.
- каналы прямого доступа к памяти DRQ.
Процесс распределения системных ресурсов между контроллерами внешних уст- ройств называется конфигурированием.
Интерфейс – совокупность унифицированных аппаратных, программных и ко- нструктивных средств, необходимых для реализации воздействия различных фун- кциональных элементов в системах при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости этих элементов.
Информационная совместимость предполагает точное выполнение протоколов обмена и правильное использование сигналов магистрали.
Электрическая совместимость подразумевает согласование уровней напряжения питания, входных и выходных сигналов и токов. Конструктивная совместимость сводится к точному соблюдению всех размеров платы, разъемов и крепежных элементов.
6. Pci. Адресация памяти, портов, конфигурационных регистров.
PCI – локальная шина соединения периферийных компонентов.
Шина является стандартизованной.
Начиная со спецификации 2.1, шина способна работать на частоте 66 МГц при со гласии всех абонентов шины.
Шина является синхронной – фиксация всех сигналов выполняется по положи- тельному перепаду сигнала Clock.
PCI – мультиплексированная шина. Адреса и данные передаются по одним и тем же линиям AD31-AD0.
В фазе адреса 4 мультиплексированные линии (C/BE3-C/BE0) используются для кодирования цикла магистрали на шине (команды).
0010 – чтение из порта ввода-вывода.
0011 – запись в порт.
0110 – чтение памяти.
0111 – запись в память.
1010 – чтение из конфигурац. регистра.
1011 – запись в конфигурационный регистр.
Адресация:
В циклах обращения к памяти адрес, выровненный по границе двойного слова, передается по линии AD[31-2], AD1=0, AD0=0. Адресное пространство памяти:
232=22*210*210*210=4 ГБ.
В циклах обращения к портам вв.-вывода используются все линии шины адреса AD 31 - AD 0. Адресное пространство ввода-вывода 4 ГБ.
За каждым слотом закрепляется 256 8-битных конфигурационных регистров, не приписанных ни к пространству памяти, ни к пространству ввода-вывода. Обраще- ние к ним осуществляется по спец. циклам шины PCI: конфигурационная запись и ко нфигурационное чтение.
Т.к. шина данных PCI 32 бита (4 байта), однобайтные регистры объединяются в 4х- байтные. 4х-байтных конфигурационных регистров – 64 штуки.
Адрес 32х-битного конфигурационного регистра передается по линиям AD7-AD2. По линиям AD1 и AD0 передаются 0.
В циклах конфигурационной записи считывание слотов выбирается индивидуа- льным сигналом IDSEL#. Этот сигнал воспринимается контроллером, установлен- ным в слот PCI только в фазе адреса. Поэтому обычно в качестве него используют старшие разряды адреса с позиционным кодированием.
Для работы с конфигурационным пространством зарезервированы 2 адреса порта:
Порт 0CF8h – регистр адреса конфигурационного регистра.
Порт 0CFCh – регистр данных.
Запись в порт данных конфигурационного пространства инициирует на шине PCI цикл “конфигурационная запись”.
Чтение из порта данных конфигурационного пространства инициирует на шине PCI цикл “конфигурационное чтение”:
Команда вывода в порт:
OUT адрес порта, AL (AX)
Адрес порта можно указывать в команде, если он не превышает 255 (FFh). Если ад- рес порта превышает 255, его следует загружать в регистр DX.
Команда ввода из порта:
IN AL (AX), адрес порта
Содержимое порта, адрес которого указан в команде, копируется в РОН AL (1 байт) или в РОН AX (2 байта).
Пример: записать 3Eh в конфигурационный регистр 34.
mov DX, 0CF8h ; (DX):=0CF8h
mov AL, 34 ; (AL):=34 адрес кон. регистра
out DX, 0CFCh
mov AL, 3Eh
out DX, AL ; (0CFCh):=3Eh
7. Автоконфигурирование устройств шины PCI.
Стандарт шины PCI ориентирован на технологию Plug & Play (P&P) “Присоединяй и Работай” – стандарт автоматической настройки конфигурации подключаемых устройств (выделение адресов памяти, адресов портов, линий прерываний).
После аппаратного сброса устройства PCI не отвечают на обращения к пространству памяти и ввода-вывода. Они доступны только для операций конфигурационной за- писи и считывания.
В этих операциях контроллер устройства на шине PCI выбирается сигналом Idsel и сообщает о своих потребностях в ресурсах. После распределения ресурсов, выполня- емого программой Post, в контроллеры устройств в конфигурационные регистры записываются параметры конфигурирования, и только после этого к ним становится возможным доступ по командам обращения к памяти и портам ввода-вывода.