Архитектура Micro Channel - Micro Channel architecture

MCA
Архитектура Micro Channel
Видеокарта MCA
32-разрядная видеокарта IBM XGA-2
Год создания1987; 33 года назад (1987)
СделаноIBM
ЗаменяетЭТО
ЗамененоPCI (1993)
Ширина в битах16 или 32
Скорость10 МГц
СтильПараллельный
Интерфейс горячего подключениянет
Внешний интерфейснет

Архитектура Micro Channel, или Микроканал автобус, был проприетарный 16- или же 32-битный параллельно компьютер автобус представлен IBM в 1987 году, который использовался на PS / 2 и другие компьютеры до середины 1990-х годов. Его название обычно сокращается как «MCA», но не IBM. В продуктах IBM он заменил ЭТО автобус, который впоследствии был заменен PCI автобусная архитектура.

Фон

Развитие Micro Channel было обусловлено как техническим, так и деловым давлением.

Технологии

В IBM AT автобус, который позже стал известен как Стандартная отраслевая архитектура (ISA) автобус, имел ряд технических ограничений конструкции, в том числе:

  • Медленная скорость автобуса.
  • Ограниченное количество прерываний, фиксированное аппаратно.
  • Ограниченное количество адресов устройств ввода-вывода, также фиксированных аппаратно.
  • Проводная и сложная конфигурация без разрешения конфликтов.
  • Ссылки на архитектуру семейства чипов 80x86[NB 1]

Вдобавок страдали и другие проблемы:

  • Плохое заземление и распределение мощности.
  • Недокументированные стандарты интерфейса шины, которые различались между системами и производителями.

Эти ограничения стали более серьезными по мере роста круга задач и периферийных устройств, а также количества производителей IBM PC-совместимых устройств. IBM уже исследовала использование RISC процессоров в настольных машинах, и теоретически можно было бы сэкономить значительные деньги, если бы одну хорошо задокументированную шину можно было использовать для всей линейки компьютеров.

Рыночная доля

Считалось, что, создав новый стандарт, IBM вернет контроль над стандартами через необходимое лицензирование. Однако, поскольку для выдачи патентов может потребоваться три года или больше, на момент объявления Micro Channel можно было лицензировать только те, которые относятся к ISA. Патенты на важные функции Micro Channel, такие как Подключи и играй автоматическая конфигурация не была предоставлена ​​IBM до тех пор, пока PCI не заменила Micro Channel на рынке. Общее признание и влияние Micro Channel на мировом рынке ПК были незначительными.

Дизайн

ЧИПЫ P82C612 в PLCC упаковка

Архитектура Micro Channel была разработана инженером Чет Хит.[1][2] Многие карты Micro Channel, которые были разработаны, использовали контроллер интерфейса CHIPS P82C612 MCA; позволяя реализовать MCA намного проще.[3]

16-разрядная сетевая карта IBM 83X9648

Обзор

Микроканал был в основном 32-битной шиной, но система также поддерживала 16-битный режим, разработанный для снижения стоимости разъемов и логики в машинах на базе Intel, таких как IBM. PS / 2.

Однако ситуация никогда не была такой простой, поскольку как 32-битная, так и 16-битная версии изначально имели ряд дополнительных дополнительных разъемов для карт памяти, что привело к появлению огромного количества физически несовместимых карт для памяти, подключенной к шине. Со временем память переместилась на локальную шину ЦП, что устранило проблему. С другой стороны, качество сигнала было значительно улучшено, поскольку Micro Channel добавил контакты заземления и питания и расположил контакты для минимизации помех; Таким образом, земля или источник питания располагались в пределах 3 контактов от каждого сигнала.

Еще одно расширение разъема было включено для видеокарт. Это расширение использовалось для аналогового вывода с видеокарты, который затем направлялся через системную плату на собственный выход монитора системы. Преимущество этого было в том, что системные платы Micro Channel могли иметь базовый VGA или же MCGA встроенная графическая система и графика более высокого уровня (XGA или другие карты-ускорители) могут использовать один и тот же порт. После этого на дополнительных картах можно было не использовать «устаревшие» режимы VGA, при необходимости использовать встроенную графическую систему и использовать один разъем системной платы для графики, которую можно было модернизировать.

Карты Micro Channel также имели уникальный 16-битный программно-читаемый идентификатор, который лег в основу ранней системы plug and play. BIOS и / или ОС могут считывать идентификаторы, сравнивать их со списком известных карт и выполнять автоматическую настройку системы. Это привело к сбоям при загрузке, в результате BIOS не распознает более новую карту, вызывая ошибку при запуске. В свою очередь, это потребовало от IBM выпуска обновленных справочных дисков ( CMOS Setup Utility) на регулярной основе. Доступен довольно полный список известных идентификаторов (см. Раздел «Внешние ссылки»). К этим эталонным дискам прилагались файлы ADF, которые считывались программой установки, которая, в свою очередь, предоставляла информацию о конфигурации карты. ADF представлял собой простой текстовый файл, содержащий информацию об адресации памяти карты и прерываниях.

Хотя карты MCA стоят почти вдвое дороже сопоставимых карт, отличных от MCA, маркетологи подчеркнули, что любой пользователь может легко обновить или добавить дополнительные карты к своему ПК, что сэкономит значительные средства технического специалиста. В этой критической области самым большим преимуществом архитектуры Micro Channel был также ее самый большой недостаток и одна из основных причин ее упадка. Чтобы добавить новую карту (видео, принтер, память, сеть, модем и т. Д.), Пользователь просто вставлял карту MCA и вставлял настраиваемую дискету (которая поставлялась с ПК), чтобы новая карта автоматически вставлялась в исходное оборудование. вместо того, чтобы привлекать дорогостоящего обученного специалиста, который мог бы вручную внести все необходимые изменения. Все варианты прерываний (часто озадачивающая проблема) и другие изменения выполнялись автоматически, когда ПК считывал старую конфигурацию с дискеты, что вносило необходимые изменения в программное обеспечение, а затем записывало новую конфигурацию на дискету. Однако на практике это означало, что пользователь должен сохранить этот такая же дискета, соответствующая этому ПК. Для небольшой компании с несколькими ПК это было неприятно, но практично. Но для крупных организаций с сотнями или даже тысячами ПК постоянное сопоставление каждого ПК с его собственной дискетой было логистически маловероятным или невозможным. Без оригинальной обновленной дискеты нельзя было вносить изменения в карты ПК. После того, как этот опыт повторился тысячи раз, руководители предприятий осознали, что их мечта о простом обновлении не работает в корпоративном мире, и они искали лучший процесс.

Передача данных

Базовая скорость передачи данных Micro Channel была увеличена с 8 МГц до 10 МГц для ISA. Это могло быть умеренное увеличение тактовой частоты, но большая ширина шины в сочетании с выделенным контроллером шины, который использовал в режиме серийной съемки передачи означало, что эффективная пропускная способность была до пяти раз выше, чем у ISA. Для более быстрой передачи адресная шина можно повторно использовать для данных, еще больше увеличивая эффективную ширину шины. В то время как частота 10 МГц обеспечивала пропускную способность 40 МБ / с при 32-битной ширине, более поздние модели машин RS / 6000 увеличили скорость передачи данных до 20 МГц, а пропускную способность - до 80 МБ / с.[4] Некоторые функции с более высокой пропускной способностью шины Micro Channel были доступны только для платформы RS / 6000 и изначально не поддерживались на картах, работающих на платформе Intel.[5]

С автобусный мастеринг, каждая карта могла напрямую общаться с другой. Это позволяло работать независимо от процессора. Одним из потенциальных недостатков конструкции с несколькими мастерами были возможные коллизии, когда более одной карты пытались подключиться к шине, но Micro Channel включал функцию арбитража для исправления этих ситуаций, а также позволял мастеру использовать в режиме серийной съемки. Карты Micro Channel имели полный контроль до 12 миллисекунд. Этого времени было достаточно, чтобы максимальное количество других устройств на шине могло буферизовать входящие данные от перегружаемых устройств, таких как ленты и средства связи.

Поддержка нескольких мастеров шины и улучшенный арбитраж означает, что несколько таких устройств могут сосуществовать и совместно использовать системную шину. Устройства с поддержкой шины Micro Channel могут даже использовать шину для непосредственного общения друг с другом (одноранговая сеть) на скоростях, превышающих скорость системного ЦП, без какого-либо другого вмешательства системы. Теоретически системы с архитектурой Micro Channel могут быть расширены, как и мэйнфреймы, только с добавлением интеллектуальных мастеров, без периодической необходимости обновлять центральный процессор.

Улучшение арбитража обеспечивает лучшую пропускную способность системы, так как управление передается более эффективно. Расширенная обработка прерываний относится к использованию прерываний, чувствительных к уровню, для обработки системных запросов. Вместо выделенной линии прерывания можно использовать несколько линий, чтобы обеспечить большее количество возможных прерываний, решая проблемы конфликта линий прерывания шины ISA.

Все сигналы запроса прерывания были «общедоступными» в архитектуре Micro Channel, что позволяло любой карте на шине функционировать как процессор ввода-вывода для прямого обслуживания прерываний устройства ввода-вывода. ISA ограничила всю такую ​​обработку только процессором системы. Точно так же сигналы запроса и разрешения мастера шины были общедоступными, так что устройства, подключенные к шине, могли отслеживать задержку для управления внутренней буферизацией для процессоров ввода-вывода. Эти функции не были адаптированы для PCI, так как требовалось, чтобы вся поддержка ввода / вывода исходила исключительно от процессора системной платы.

Последним крупным улучшением архитектуры Micro Channel было POS, то Программируемый выбор варианта, что позволило выполнить всю настройку программно. Сейчас эта функция воспринимается как должное, но в то время установка ISA-систем была огромной рутиной. POS представляла собой простую систему, которая включала в прошивку идентификаторы устройств, которые должны были интерпретироваться драйверами компьютера. (Этот тип системы конфигурации программного обеспечения известен как подключи и играй сегодня.) Эта функция не оправдала своих обещаний; автоматическая конфигурация была хорошей, когда работала, но часто этого не происходило - приводя к незагружаемому компьютеру - и решение проблемы вручную было намного сложнее, чем настройка системы ISA, не в последнюю очередь потому, что документация на устройство MCA имела тенденцию предположим, что автоматическая настройка бы работа и поэтому не предоставила необходимую информацию для настройки вручную, в отличие от документации устройства ISA, которая по необходимости предоставила полную информацию (однако необходимо физически удалить и проверить все настройки IRQ, а затем найти и установить новое IRQ для нового устройства - - если бы подходящая была доступна - для ISA это было совсем не интересно, и помимо многих пользователей ... очевидно, почему была предпринята попытка перейти на конфигурацию с программным арбитражем, и почему позже это было успешным в виде PnP.)

Прием

В ноябре 1983 г. Экономист заявил, что доминирование стандарта IBM PC на рынке персональных компьютеров не является проблемой, поскольку «он может способствовать процветанию конкуренции». Журнал предсказал, что[6]

IBM скоро станет таким же узником своих стандартов, как и ее конкуренты. После того, как будет закуплено достаточное количество машин IBM, IBM не сможет внезапно изменить их базовую конструкцию; то, что может быть полезно для борьбы с конкурентами, отпугнет еще больше клиентов.

Архитектура Micro Channel была впервые представлена ​​при запуске PS / 2 в 1987 году, он был представлен в трех из четырех новых машин.[NB 2] Его использование в IBM распространилось на RS / 6000, AS / 400, и в конечном итоге IBM 9370 системы - самые маленькие члены Система / 370 классифицировать.[7][8]

IBM лицензировала архитектуру другим компаниям на получение от одного до пяти процентов дохода.[9] Корпорация Тэнди был первым, кто выпустил компьютер 5000 MC на базе Micro Channel, но глава компании Джон Роуч сказал: «Я удивлен, что это кому-то вообще захочется»; По его словам, Тэнди продала компьютер только потому, что на него был спрос.[10] Корпорация NCR всесторонне внедрили Micro Channel - они спроектировали и построили высокопроизводительные персональные компьютеры, рабочие станции и серверные платформы, поддерживающие его, включая собственные логические компоненты на основе архитектуры Micro Channel, включая SCSI, графику, сеть и аудио. Небольшое количество других производителей, в том числе Абрикос, Dell, Исследовательские машины, и Olivetti приняли его, но только для части своего ассортимента ПК.

Несмотря на то, что MCA была огромным техническим усовершенствованием по сравнению с ISA, вскоре стало ясно, что IBM плохо справилась с ее внедрением и маркетингом. У IBM были сильные патенты на особенности системы архитектуры Micro Channel, и она требовала от производителей систем Micro Channel уплаты лицензионных сборов, а также активно добивалась патентов, чтобы блокировать продажу третьими сторонами нелицензионных реализаций этой системы. В Клон ПК рынок не хотел платить IBM за использование этой новой технологии и в основном оставался с 16-битной шиной AT (принятой и переименованной в ISA, чтобы избежать торговой марки IBM "AT") и ручной настройкой, хотя Местный автобус VESA (VLB) был кратко популярен для Intel '486 машины.

Для серверов технические ограничения старого ISA были слишком велики, и в конце 1988 г.Банда девяти ", во главе с Compaq, анонсировал конкурирующий высокопроизводительный автобус - Расширенная отраслевая стандартная архитектура (EISA). Это давало те же преимущества в производительности, что и Micro Channel, но с двойным преимуществом - возможностью принимать старые платы ISA и свободным от контроля IBM.

Несколько лет EISA и Micro Channel боролись на арене серверов, но в 1996 году IBM фактически признала поражение, когда они сами произвели несколько серверов с шиной EISA.[11] В 2001 году исполнительный директор IBM Роберт Моффат сказал, что из ошибок компании на рынке ПК «наиболее очевидной является Micro Channel».[12]

Через несколько лет после его появления в 1992 году PCI в значительной степени вытеснила Micro Channel, EISA и VLB.

Открытки

Карты расширения для шины Micro Channel обычно предназначены для графических рабочих станций или серверов высокого класса, с SCSI, Token Ring, Ethernet, IBM 5250 и IBM 3270 соединения.

Roland MPU-IMC; вторая ревизия с перемычками IRQ
ChipChat 16 с программным выбором IRQ

Звуковые карты

Было выпущено очень мало звуковых карт MCA. Вот некоторые примеры:

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Использование шины ISA за пределами машин, использующих семейство процессоров 80x86, было редкостью. Известное оборудование, отличное от x86, которое использовало шину ISA, включает ПК IBM RT, BeBox, немного Аполлон / Домен рабочие станции и некоторые члены цифрового оборудования AlphaServer линия.
  2. ^ Модели 50, 60 и 80 - модель 30 была ISA

Рекомендации

  1. ^ "IBM Wild Duck летит на юг", Джон К. Дворак, 4 сентября 2001 г.
  2. ^ "Почему MCA?"
  3. ^ «82C611, 82C612 MicroCHIPS: части интерфейса микроканала». Чипы и технологии.
  4. ^ Система RISC / 6000 POWERstation / POWERserver 580
  5. ^ Infoworld 5 марта 1990 г., стр.
  6. ^ "Может ли кто-нибудь заняться IBM?". Экономист. 1983-11-26.
  7. ^ «... огромное количество удаленных систем IBM MicroChannel / 370 (9371) ...» О z / VSE
  8. ^ Микроканал 370 Письмо-объявление № 190-141 от 5 сентября 1990 г.
  9. ^ Льюис, Питер Х. (1988-04-24). «Представляем первые клоны PS / 2». Нью-Йорк Таймс. Получено 6 января 2015.
  10. ^ Льюис, Питер Х. (1988-08-02). "ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ; Тэнди пытается упростить жизнь". Нью-Йорк Таймс. п. C10. ISSN  0362-4331. Получено 2020-03-11.
  11. ^ "IBM PC Server 520 - Новые модели SMP 166 МГц и усовершенствования функций". IBM. 18 июня 1996 г.. Получено 2010-01-31.
  12. ^ Моффат, Роберт (2001-09-04). «ПК IBM: тогда и сейчас». Журнал ПК (Опрос). Беседовал Майкл Дж. Миллер. В архиве из оригинала от 06.11.2001. Получено 2020-04-02.
  13. ^ "AdLib MCA".
  14. ^ а б "Домашняя страница звуковой карты ChipChat".
  15. ^ а б «Список продуктов Creative Sound Blaster». Архивировано из оригинал 24 апреля 2018 г.
  16. ^ http://ohlandl.ipv7.net/sound/ACPA.html. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  17. ^ «Аудиовация».
  18. ^ "Аудиоадаптер Ultimedia 7-6".
  19. ^ "Звук ответа".
  20. ^ "КОМПЬЮТЕРСКОЕ - PS / 2 FAQ Версия 5.4".
  21. ^ "волынщик".

внешняя ссылка