7. Шина расширения.
ШР - предназначены для подключения различных адаптеров периферийных устройств расшир-х возможность компьютера. Интер-сы шин расширения IBM совместимых ПК начали свою историю с 8 разрядный шины ISA.
Её открытость обеспечила появление широкого спектра плат расширения позвол-х использовать ПК в различных сферах вплоть применения в качестве управл0го компьютера в различных системах автоматизации.С появлением процессора 286 эта шина была расширена до 16 разрядов. Это позволило подключать большее кол-во адаптеров и повысить производительность обмена.
Расширенная EISA - явилась откликом на потребность в высоко производ-ном обмене для серверов. Это более дорогая шина которая была распространена не так широко, но она уже содержит прогрессивные идеи по автоматизации конфигурирования, т.е. технологии PnP.На шину EISA можно было установить устройства с платой расширения ISA.
Шина MCA - была выдвинута компанией IBM как прогрессивная альтернатива шине ISA. Однако она не была поддержена большинством других фирм, т.е. её спецификация не была открытой. В рез-те она исчезла с окончанием производства кампбютеров PS\2 фирмы IBM.
С появлением 486 процессора появилась и потребность в резком повышении производительности системной шины и появилась локальная шина VLB. – Она появилась как дополнение к шине ISA и EISA и использ-лась для подключения графич-х плат и дисковых контроллеров. Данная шина явл-сь продолжением шины применения с появл-ам процессоров Pentium.С небольшой задержкой после VLB появилась шина PCI.
PCI - она стала новым этажем в архитектуре ПК, в котром по прежнему использовалась шина ISA и EISA, т.е. она не вытеснила ISA и EISA.
Развитием шины PCI направл-м на дальнейшее повышение её производительности явл-ся порт AGP спец-но предназначенный для подключения мощных граф-х адапреров.
Кроме этих шин плата может содержать и другие шины но они примен-ся значительно реже. Для мобильных ПК имевших по началу достаточно закрытую архитектуру потребность в подключении различной периферии привела к появлению стандартизир-й шине PCMCIA. В последствии эта шина была переименована в PC Card.
Шины расширения системного уровня дают возможность установлению на них модулям расширения максимально использовать системные ресурсы ПК:
1.адреса памяти 2.адреса ввода-вывода 3.прерывание 4.каналы пр.доступа к памяти
Отклонение от этих требований могут привести к проблемам совместимости с различными платами. Если при подключении к внешним интерфейсам эти проблемы приводят к неработоспособности только одного устройства, то некорректное подкл-е к системной шине может блокировать работу всего компьютера.
5. Пространство ввода-вывода.
Процессоры семейства 8086 имеют раздельную адресацию памяти и портов ввода-вывода. В циклах ввода-вывода формир-ся сигналы IORD#, IOWR#.
Эти сигналы и отличают пространство адресов ввода-вывода от пространства адресов памяти. Для обращения процессора к пр-ву ввода-вывода существует всего 4 команды:
чтение из регистра – IN
запись в регистр – OUT
ввод из порта в элемент строки – INS
вывод элемента из строки памяти в порт-- OUTS
3 и 4 появились в процессоре с 80286.
Обмен данными с портами который использует строковые инструкции ввода-вывода получил название PIO.
Скорость такого обмена превышает скорость обмена в режиме PDP, но в отличие от PDP обмен происходит с участием процессора.
Разрядность слова передав-го за одну инструкцию (команду) может составлять 8-16 или 32 разряда при этом кол-во циклов обмена зависит от выравненности данных по границе слова.
Инструкция ввода-вывода предусматривает непосред-но 8-разрядную адресацию портов или косвенную через регистр DX, содержащий 16-разрядный адрес порта.
При 8-разрядной адресации старшие разряды адреса всегда = ‘0’. В этом случае можно адресовать до 256 портов ввода вывода, адреса которых расположены в диапазоне от 0 до FFh. При 16-разрядной адресации возможен доступ ко всему пространству адресов ввода-вывода имеющему размер адресов 64 k. В этом случае доступны адреса от 0 до FFFFh.
В оригинальном компьютере IBM PC портов ввода-вывода из 16 разрядов использовалась только младшие 10.
В результате чего обеспеч-ся доступ к портов в доступ к портам в диапазоне от 0 до 3FFh. Старшие разряды адреса хотя и поступают на шину адреса – устройствами игнарируются. Врезультате обращения к нескольким разным адресам воспринимается устройствами одинаково.
Пример: 378h, 778h, B78h, F78h – восприн-ся одинаково.
Данная экономия быоа сделана с целью упрощения схемы. Причем упрощалась как системная плата так и плата адаптеров ввода вывода.
Адреса портов выбирались таким образом чтобы в них содержалось как можно больше единиц и нулей, при этом дешифрация адреса получается проще. В адаптерах шины PCI использ-ся все 16-разрядных адреса. На современных системных платах также использ-ся полная 16-разрядная адресация.
В реальном режиме работы процессора доступно всё пространство адресов ввода-вывода. В защищенном режиме при 32- разрядной адресации имеется возможность ограничения допустимого пр-ва ввода-вывода программно определяя его макс-й размер (от 0 до 64k).
Внутри разрешенной области может быть разрешен или запрещен доступ к каждому конкретному адресу. Производится это с помощью записи в дискрипторную таблицу задачи. Несколько портов могут иметь совпадающие адреса и операции записи все они будут нормально обрабатывать одновременно.
При чтении если порт с одинаковыми адресами находятся на одной шине то возникает конфликт. В этом конфликте при прочих одинаковых условиях побеждает порт выводящий логический ‘0’. Если порты с одинаковыми адресами наход-ся на разных шинах, то конфликта не будет, т.к. шина разделяется буферами данных. Каждой шине назначается своя область адресов ввода и дешифратор адресов, располг-ся на системной плате открывает буферы только одной шине.
При записи в порты располож-е на разных шинах, имеющие одинаковый адрес, синхросигнал записи обычно распростр-ся по всем шинам компьютера, поэтому запись будет воспроизведена во все устройства. Если периферийные устройства располаг-ся на системной плате, то чтение по адресам этих устройств не распрост-ся на шину расширения.
Для современных плат со встроенной периферией и несколькими шинами распределением адресов портов управляет BIOS (,базавая система ввода-вывода) Это управление производится через регистр конфигурации чипсета. За счет этого можно отключить устройство на системной плате при установке более лучшего устройства на плате расширения.
Данное правило действует и для памяти, но практически с конфликтными ситуациями при работе с портами ввода-вывода.
По сложившейся с годами традиции вырабатался стандартный набор устройств ввода-вывода. За ними закреплены постоянные адреса портов ввода-вывода и другие устройства не должны занимать эти адреса.