Шины и карты расширения

Шины расширения (Expansion Bus) являются средствами подключения систем­ного уровня: они позволяют адаптерам и контроллерам непосредственно исполь­зовать системные ресурсы PC — пространства памяти и ввода-вывода, прерыва­ния, каналы прямого доступа к памяти. Устройства, подключенные к шинам расширения, могут и сами управлять этими шинами, получая доступ к остальным ресурсам компьютера (обычно к ячейкам памяти). Такое прямое управление (bus mastering) позволяет разгружать центральный процессор и добиватьсд высоких скоростей обмена данными. Шины расширения механически реализуются в виде слотов (щелевых разъемов) или штырьковых разъемов; для них характерна малая длина проводников, что позволяет достигать высоких частот работы. Эти шины могут и не выводиться на разъемы, но использоваться для подключения устройств в интегрированных системных платах.

В современных компьютерах основной шиной расширения является PCI; ее допол­няет порт AGP. Шина ISA из настольных компьютеров уходит, но она сохраняет свои позиции в промышленных и встраиваемых компьютерах, как в традицион­ном слотовом варианте, так и в «бутербродном» варианте РС/104. В блокнотных компьютерах широко применяются слоты PCMCIA с шинами PC Card и Card Bus. Шина LPC является современным дешевым средством подключения нересурсо­емких устройств на системной плате. Все эти шины подробно рассматриваются в данной главе. Информацию по отжившим шинам MCA, EISA, VLB можно най­ти в литературе [1, 2, 5].

Изготовителям карт расширения приходится точно следовать протоколам шины, включая жесткие частотные и нагрузочные параметры, а также временные диа­граммы. Отклонения приводят к несовместимости с некоторыми системными пла­тами. Если при подключении к внешним интерфейсам это ведет к неработоспо­собности только самого устройства, то некорректное подключение к системной шине может блокировать работу всего компьютера. Следует также учитывать огра­ниченность ресурсов PC. Самые дефицитные из них — линии запросов прерываний; проблема прерываний, известная по шине ISA, так и не была радикально решена с переходом на PCI. Другой дефицит — каналы прямого доступа шины ISA, исполь­зуемые и для прямого управления шиной, — в шине PCI преодолен. Доступное адресное пространство памяти и портов ввода-вывода, в котором было тесновато абонентам шины ISA, в PCI существенно расширено. Проблемы распределения ре­сурсов на шинах решаются по-разному, но чаще всего применяется технология PnP.

Глава 6. Шины и карты расширения

В табл. 6.1 дана характеристика стандартных шин расширения PC.

Таблица 6.1. Характеристики шин расширения

Шина Пропускная Каналы Bus- ACFG² способность, DMA Master Мбайт/с¹