Режа: Tizimli va mahalliy shinalar

2.Shinalar standartlari

kiritish /chiqarish qurilmalarining soni va turlari aniqlanmagan, bu esa foydalanuvchiga kerakli konfiguratsiyani o`zi tanlash imkonini beradi. Kompyuterning kiritish-chiqarish shinasi kiritish-chiqarish qurilmalarini bosqichma -bosqich oshirish imkonini beruvchi kengaytirish shinasi sifatida qarash mumkin . Shuning uchun standartlar kompyuter va kiritish- chiqarish dizaynerlarining mustaqil ishlashiga imkon berishda katta rol o`ynaydi . Standartlarning paydo bo`lishi turli holatlar bilan belgilanadi.

Ba’zida ma’lum bir mashinalarning keng qo`llanilishi va ommabopligi ularning kiritish-chiqarish shinaining de-fakto standartiga aylanishiga olib keladi. Bunday shinalarga PDP-11 Unibus va IBM PC-AT shinalari misol bo`la oladi. Ba’zida standartlar kiritish- chiqarish bozorining ba’zi sektorlarida standartlashtirishning ma’lum yutuqlari natijasida paydo bo`ladi . Intelligent Peripheral Interface (IPI - Intelligent Peripheral Interface) va Ethernet ishlab chiqaruvchilar o`rtasidagi hamkorlik natijasida paydo bo`lgan standartlarga misoldir. Standartning muvaffaqiyati asosan uni ANSI (AQSh Milliy standartlar instituti) yoki IEEE (Elektrotexnika va elektronika muhandislari instituti) kabi tashkilotlar tomonidan qabul qilinishi bilan belgilanadi. Ba’zan shina standarti to`g`ridan-to`g`ri standartlar qo`mitalari tomonidan ishlab chiqilishi mumkin: FutureBus bunday shina standartiga misoldir.

3.26-rasmda bir nechta standart shinalarning xarakteristikalari ko`rsatilgan. E’tibor bering, ushbu jadvaldagi tarmoqli kengligi qatorlari protsessordan xotiraga o`tish shinalari (VME, FutureBus, MultibusII) uchun bitta raqam sifatida ko`rsatilmagan. Shinaning har xil qo`shimcha xarajatlari tufayli o`tkazmaning hajmi o`tkazish qobiliyatiga katta ta’sir qiladi. Bunday shinalar odatda xotira bilan aloqani ta’minlaganligi sababli, shinaning o`tkazish qobiliyati ham xotira tezligiga bog`liq. Misol uchun, cheksiz uzatish hajmi va cheksiz tez xotirasi (kirish vaqti 0 ns) bo`lgan ideal holatda FutureBus VME shinaiga qaraganda 240% tezroq, lekin 150 ns xotiradan bitta so`zlarni uzatishda FutureBus atigi 20% ni tashkil qiladi. VME shinaidan tezroq.

Mashhur shaxsiy kompyuter shinalaridan biri IBM PC/XT tizim shinasi bo`lib, u 8 bitli ma’lumotlarni olib yuradi. Bundan tashqari, ushbu shinada 20 ta manzil satri mavjud bo`lib, ular manzil maydonini 1 MB chegarasiga cheklab qo`ygan. Tashqi qurilmalar bilan ishlash uchun ushbu shina shuningdek, 4 qator apparat uzilishlari (IRQ) va to`g`ridan-to`g`ri xotiraga kirish (DMA) uchun tashqi qurilmalar talablari uchun 4 qatorni taqdim etdi. Kengaytirish platalarini ulash uchun maxsus 62 pinli ulagichlar ishlatilgan. Bunday holda, tizim shinasi va mikroprotsessor 4,77 MGts chastotali bitta taktli generatordan sinxronlashtirildi. Shunday qilib , nazariy ma’lumotlarni uzatish tezligi 4 MB / s dan biroz ko`proqqa yetishi mumkin edi.

ISA (Industry Standard Architecture) tizim shinasi birinchi marta i286 protsessoriga asoslangan IBM PC/AT shaxsiy kompyuterlarida ishlatilgan. Ushbu tizim shinai mos keladigan kengaytirish kartalari uchun ikkinchi, 36 pinli qo`shimcha ulagichning mavjudligi bilan ajralib turardi. Shu tufayli manzil satrlari soni 4 taga, ma’lumotlar esa 8 taga ko`paytirildi, bu esa 16 bitli ma’lumotlarni parallel ravishda uzatish va 16 MB tizim xotirasiga kirish imkonini berdi. Ushbu shinadagi apparat uzilish liniyalari soni 15 taga, to`g`ridan-to`g`ri kirish kanallari esa 7 taga ko`paytirildi. ISA tizim shinasi eski 8 bitli shina imkoniyatlarini to`liq o`z ichiga olgan. ISA shinasi protsessor va shinaning ishini turli soat chastotalari bilan sinxronlashtirish imkonini beradi. U 8 MGts chastotada ishlaydi, bu maksimal uzatish tezligiga to`g`ri keladi 16 MB / s .

I386, i486 va Pentium protsessorlarining paydo bo`lishi bilan ISA shinai ular asosidagi shaxsiy kompyuterlar uchun to`siq bo`ldi. 1988 yil oxirida paydo bo`lgan yangi EISA (Extended Industry Standard Architecture) tizim shinasi 4 Gb manzil maydoni, 32 bitli ma’lumotlarni uzatish (shu jumladan DMA rejimida), takomillashtirilgan uzilish tizimi va DMA arbitraji, avtomatik tizim konfiguratsiyasi va kengaytirish kartalarini ta’minlaydi. ISA shina qurilmalari EISA shinaida ishlashi mumkin.

EISA shinai maxsus qurilma - shina hakami mavjudligi orqali shinaga kirishni markazlashtirilgan nazorat qilishni ta’minlaydi. Shuning uchun unga bir nechta shina ustalari ulanishi mumkin. Takomillashtirilgan uzilish tizimi har bir jismoniy uzilish so`rovi liniyasiga bir nechta qurilmalarni ulash imkonini beradi, bu esa uzilish liniyalari soni muammosini bartaraf etadi. EISA shinai taxminan 8 MGts chastotada ishlaydi va maksimal nazariy ma’lumotlar tezligi 33 MB / s ni tashkil qiladi.

VME shinai FutureBus Multibus II IPI SCSI Shina kengligi (signallar soni) 128 96 96 16 8 Manzil/maʼlumotlarni multiplekslash Yoʻq Ha Ha ( ( Maʼlumotlar kengligi 16/32 bit 32 bit 32 bit 16 bit 8 bit Transfer hajmi (so`zlar) Yagona yoki guruh Yagona yoki guruh Yagona yoki guruh Yagona yoki guruh Shina ustalari soni Bir nechta Ko`p Ko`p Yagona Ko`p tranzaksiya bo`linishi Yo`q Variant Variant Variant Tarmoqli kengligi (kirish vaqti - 0 ns - 1 so`z ) 25,9 Mb/s 37,0 Mb/s 20,0 Mb/ s 25,0 Mb/s 5,0 Mb/s tarmoqli kengligi (kirish vaqti - 150 ns - 1 so`z) 12,9 Mb/s 15,5 Mb/s 10,0 Mb/s 25,0 Mb/s 5,0 Mb/s tarmoqli kengligi (kirish vaqti - 0 ns - cheklanmagan blok) hajmi) 27,9 Mb/s 95,2 Mb/s 40,0 Mb/s 25,0 Mb/s 5,0 Mb/s tarmoqli kengligi (kirish vaqti - 150 ns - cheksiz blok hajmi) ) 13,6 Mb/s 20,8 Mb/s 13,3 Mb/s 25 Mb/s. s 5,0 Mb/s Maksimal qurilmalar 21 20 21 8 7 Maksimal bar uzunligi 0,5 m 0,5 m 0,5 m 50 m 25 m Standart IEEE 1014 IEEE 896.1 ANSI/ IEEE 1296 ANSI X3.129 ANSI X3.131

Guruch. 3.26. Standart shinalarga misollar

MCA shinai shuningdek, 32-bitli ma’lumotlarni uzatishni ta’minlaydi, 10 MGts chastotada ishlaydi, avtomatik konfiguratsiyaga ega va arbitraj so`roviga ega. EISA dan farqli o`laroq, u ISA shinasiga mos kelmaydi va faqat IBM kompyuterlarida qo`llaniladi.

Video Electronics Standart Assotsiatsiyasi (VESA) tomonidan taklif qilingan VL-shina videoadapterlar va disklarni boshqarish moslamalari tezligini 40 MGts gacha soat tezligida ishlashi uchun oshirish uchun mo`ljallangan edi. VL-shinada 32 ta ma’lumot uzatish liniyasi mavjud bo`lib, uchtagacha periferik qurilmalarni ulash imkonini beradi, ular videoadapterlar va disk kontrollerlari bilan birga tarmoq adapterlari ham bo`lishi mumkin. VL-shinada ma’lumotlarni uzatishning maksimal tezligi taxminan 130 MB/s bo`lishi mumkin. Pentium protsessorini joriy qilgandan so`ng, VESA 64-bitli ma’lumotlar shinasidan foydalanishni va kengaytirish slotlari sonini ko`paytirishni ta’minlaydigan yangi VL-shina versiyasi 2 standarti ustida ish boshladi. Kutilayotgan ma’lumotlarni uzatish tezligi - 400 MB / s gacha .

PCI (Peripheral Component Interconnect) shinasi, VL-shina kabi, protsessor va periferik qurilmalar o`rtasida 32 bitli ma’lumotlarni uzatish kanalini qo`llab-quvvatlaydi, 33 MGts taktli chastotada ishlaydi va maksimal o`tkazish qobiliyati 120 MB / s ni tashkil qiladi. I486 protsessorlari bilan ishlashda PCI shinai VL-shina bilan taxminan bir xil ishlash ko`rsatkichlarini beradi. Biroq, ikkinchisidan farqli o`laroq , PCI shinasi protsessordan mustaqil (VL-shina to`g`ridan-to`g`ri i486 protsessoriga va faqat unga ulanadi). Ee turli protsessorlarga ulanish oson. Ular orasida Pentium, Alpha, R4400 va PowerPC bor.

VME shinai RISC protsessorlari asosidagi ish stantsiyalari va serverlarida kiritish/chiqarish shinasi sifatida juda mashhur bo`ldi. Ushbu shina yuqori darajada standartlashtirilgan, ushbu standartning bir nechta versiyalari mavjud. Xususan, VME32 - bu 30 MB/s o`tkazish qobiliyatiga ega 32 bitli shina va VME64 - 160 MB/ s o`tkazish qobiliyatiga ega 64 bitli shina .

SPARC mikroprotsessorlariga asoslangan yagona va ko`p protsessorli ish stantsiyalari va serverlari bir vaqtning o`zida bir nechta turdagi shinalardan foydalanadilar: SBus, MBus va XDBus, SBus kiritish-chiqarish shinai sifatida, MBus va XDBus esa ko`p sonli protsessorlar va xotirani birlashtirish uchun shina sifatida ishlatiladi. .

SBus shinai (IEEE-1496 standarti sifatida ham tanilgan) 32-bitli va 64-bitli dasturga ega, 20 va 25 MGts chastotada ishlaydi va 32-bitli rejimda 80 yoki ga teng bo`lgan maksimal ma’lumotlarni uzatish tezligiga ega. 100 MB / s , mos ravishda . Shina maksimal uzatish hajmi 128 baytgacha bo`lgan multicast ma’lumotlarni uzatish rejimini ta’minlaydi. U ikkita ma’lumot uzatish rejimida ishlashi mumkin: dasturlashtiriladigan kiritish/chiqish rejimi va to`g`ridan-to`g`ri virtual xotiraga kirish (DVMA) rejimi. Oxirgi rejim, ayniqsa, katta ma’lumotlar bloklarini uzatishda samarali.

MBus 50 MGts taktli chastotada manzil va ma’lumotlarni multiplekslash bilan sinxron rejimda ishlaydi. Shina signallarining umumiy soni 100 ta, ma’lumotlar shinasining kengligi esa 64 bit. Shina 36 bitli jismoniy manzillarni olib yuradi. Shina to`rttagacha protsessor uchun kesh-kogerentlik protokolini ta’minlaydi, maksimal o`tkazish qobiliyati 400 MB/s va odatdagi uzatish tezligi 125 MB/s. MBus shinaining o`ziga xos xususiyatlari quyidagilardan iborat: protsessor modullari sonini ko`paytirish imkoniyati, simmetrik ko`p ishlov berishni qo`llab-quvvatlash, xotira va kiritish-chiqarish quyi tizimi bilan almashishda yuqori tarmoqli kengligi, ochiq (xususiy bo`lmagan) interfeys spetsifikatsiyalari.

MBus nisbatan kichik tizimlar uchun mo`ljallangan (uning uzunligi o`n dyuym bilan cheklangan, bu L2 kesh va asosiy xotira bilan to`rtta protsessorni birlashtirish imkonini beradi). Ko`p sonli protsessorli tizimlarni qurish uchun katta shina miqyosi talab qilinadi. Shunday shinalardan biri XDBus, Sun Microsystems kompaniyasining SPARCserver 1000 (8 protsessorgacha) va SPARCcenter 2000 (20 tagacha protsessor) va Cray Research kompaniyasining SuperServer 6400 (64 tagacha protsessor) da qo`llaniladi. XDBus - bu ajratilgan tranzaksiya shinaidir. Bu unga 310 MB/s dan ortiq odatiy uzatish tezligini 400 MB/s ni tashkil etish imkonini beradi .

Zamonaviy kompyuterlarda ko`p protsessorli serverlarni qurish uchun juda yuqori o`tkazish qobiliyatini ta’minlovchi markali (patentlangan) shinalar ko`pincha ishlatiladi. Shunday shinalardan biri Silicon Graphics kompaniyasining Challenger superserveri tomonidan qo`llaniladigan POWERpath-2 tizim shinaidir. U 36 tagacha MIPS R4400 protsessorlarini (har bir platada to`rtta 150 MGts protsessorga ega 9 protsessorli plata) 16 Gb gacha jami chiziqli xotiraga (xotira chizig`i koeffitsienti sakkiz) bilan samarali ishlashga qodir. POWERpath-2 ma’lumotlar kengligi 256 bit, manzil kengligi 40 bit va 50 MGts chastotada kamaytirilgan besleme zo`riqishida ishlaydi. U tranzaktsiyalarni ajratishni qo`llab-quvvatlaydi va bir vaqtning o`zida sakkiztagacha kutilayotgan o`qish tranzaktsiyalariga ega bo`lishi mumkin. Bunday holda, manzil shinasi va ma’lumotlar shinasi arbitraji mustaqil ravishda amalga oshiriladi. POWERpath-2 tizimdagi har bir protsessor uchun kogerent holat kesh protokolini saqlaydi.

Hozirgi kunda eng mashhur kiritish/chiqarish shinalaridan biri bu SCSI shinaidir.

va kompyuterning tizim shinasi va periferik qurilmalar o`rtasida ma’lumotlarni uzatish liniyasini amalga oshirish mexanizmini belgilaydigan standartlar to`plami sifatida tushuniladi. . Bugungi kunga qadar ikkita standart qabul qilingan (SCSI-1 va SCSI-2). SCSI-3 standarti yakuniy jarayonda.

1986 yildagi dastlabki standart, hozirda SCSI-1 deb nomlanuvchi, operatsion shina protokoli spetsifikatsiyalarini, buyruqlar to`plamini va elektr parametrlarini aniqladi. 1992 yilda ushbu standart dastlabki spetsifikatsiyaning kamchiliklarini (ayniqsa, sinxron ma’lumotlarni uzatish rejimiga taalluqli) bartaraf etish va "tezkor rejim" (tezkor rejim), "keng rejim" (keng rejim) kabi yangi ish faoliyatini yaxshilash uchun qayta ko`rib chiqildi. etiketli navbatlar. Ushbu qayta ko`rib chiqilgan standart SCSI-2 deb nomlanadi va hozirda ko`pgina kompyuter tizimlari sotuvchilari tomonidan qo`llaniladi.

Dastlab, SCSI kichik, arzon tizimlarda foydalanish uchun mo`ljallangan va shuning uchun arzon narxlarda yaxshi natijalarga erishishga qaratilgan. Uning xarakterli xususiyati oddiylikdir, ayniqsa asosiy protsessorning tashkil etilishini o`zgartirmasdan periferik qurilmalarni sozlashda moslashuvchanlikni ta’minlash nuqtai nazaridan. SCSI quyi tizimining asosiy xususiyati periferik uskunada aqlli kontrollerni joylashtirishdir.

Xost-mashinaning operatsion tizimida periferik qurilmalar turlaridan talab qilinadigan yuqori darajadagi mustaqillikka erishish uchun SCSI qurilmalari juda oddiy arxitekturaga ega ko`rinadi. Masalan, disk qurilmasining geometriyasi bir xil bloklarning chiziqli ketma-ketligi sifatida ifodalanadi, garchi aslida har qanday disk yuzalar, silindrlar, izlar, zichlik xususiyatlari, yomon bloklar jadvali va boshqa ko`plab tafsilotlarni o`z ichiga olgan yanada murakkab ko`p o`lchovli geometriyaga ega. . Bunday holda, qurilmaning o`zi yoki uning boshqaruvchisi soddalashtirilgan SCSI modelini haqiqiy qurilma uchun ma’lumotlarga aylantirish uchun javobgardir.

SCSI-2 standarti, xususan, turli rejimlarni belgilaydi: Wide SCSI, Fast SCSI va Fast-and-Wide SCSI. SCSI-1 standarti 50 yadroli ekranlangan kabelga asoslangan periferik shina konstruktsiyasini belgilaydi, adreslash usullarini va signallarning elektr xususiyatlarini tavsiflaydi. SCSI-1 ma’lumotlar shinasi kengligi 8 bit va maksimal uzatish tezligi 5 MB/s ni tashkil qiladi. Fast SCSI 8-bitli ma’lumotlar shinasiga ega va shuning uchun SCSI-1 kabi bir xil jismoniy kabellardan foydalanishi mumkin. U faqat sinxron rejimda 10 MB/s uzatish imkonini berishi bilan farqlanadi . Keng SCSI ma’lumotlar shinasi kengligini ikki yoki to`rt baravar oshiradi (16 yoki 32 bit), mos ravishda 10 yoki 20 MB/s tezlikda uzatish imkonini beradi. Fast-and-Wide SCSI kombinatsiyasi bilan mos ravishda 20 va 40 MB/s uzatish tezligiga erishish mumkin.

Biroq, an’anaviy 50 simli kabelda simlar etarli emasligi sababli, SCSI qo`mitasi spetsifikatsiyani ikkinchi 66 simli kabel (B-kabel deb ataladi) bilan kengaytirishga qaror qildi. B-kabelda tez va keng ishlashni ta’minlash uchun qo`shimcha ma’lumot liniyalari va boshqa bir qator signal liniyalari mavjud.

Keng SCSI rejimini amalga oshirishda, shuningdek, 16 tagacha qurilmalarni shinaga ulash imkonini beruvchi kengaytirilgan manzillash taklif etiladi (standart sakkizta o`rniga). Bu SCSI quyi tizimining moslashuvchanligini sezilarli darajada oshiradi, garchi u foydalanish samaradorligi bilan bog`liq qo`shimcha muammolarga olib keladi.

Wide-SCSI va Fast-and-Wide SCSI rejimlarini amalga oshirish 1994-yilgacha kamdan-kam qoʻllanilgan, chunki ularni qoʻllash samaradorligi yetarlicha yuqori boʻlmagan. Biroq, aylanish tezligi 7200 rpm bo`lgan disk massivlari va disk drayverlarini keng qo`llash ushbu texnologiyani juda dolzarb qiladi.

Terminologiyada ba’zi chalkashliklarni ta’kidlash kerak. Ko`pincha standart 50 pinli ulagich SCSI-1 ulagichi va yangi mikro ulagich SCSI-2 ulagichi deb ham ataladi. SCSI standarti faqat kabeldagi yadrolar sonini belgilaydi va ulagichning turini umuman aniqlamaydi.