Архитектура системных интерфейсов

По функциональному назначению можно выделить системные интерфейсы(интерфейсы, связывающие отдельные части компьютера как микропроцессорной системы) иинтерфейсыпериферийных устройств.

Микро-ЭВМ с точки зрения архитектуры можно разделить на 2 основных класса:

• использующие внутренний интерфейс МП (унифицированный канал);

• использующие внешний по отношению к МП системный интерфейс.

Системный интерфейсвыполняется обычно в виде стандартизированных системных шин. Однако в последнее время наметились тенденции внедрения концепций сетевого взаимодействия в архитектуру системныхинтерфейсов.

Различают два класса системных интерфейсов: с общейшиной(сигналы адреса и данных мультиплексируются) и с изолированнойшиной(раздельные сигналы данных и адреса). Прародителями современных системных шин являются:

• Unibus фирмы DEC (интерфейс с общей шиной),

• Multibus фирмы Intel (интерфейс с изолированной шиной).

Шинная архитектура Unibus была разработана фирмой DEC для мини-ЭВМ серии PDP-11. Общая шинадля периферийных устройств, памяти и процессора состоит из 56 двунаправленных линий. Unibus поддерживает пересылку одного 16-разрядного слова за 750 нс. Все пересылки инициируются ведущим устройством и подтверждаются принимающим (запоминающим) устройством, что позволяет работать с модулями различного быстродействия. Выбор устройства на роль ведущего является динамической процедурой, поэтому в ответ на запрос периферийного устройства процессор может передать ему управлениешиной. Благодаря этой особенности, на основе Unibus возможна разработка мультипроцессорных систем. Unibus позволяет подключать к магистрали большое число устройств, хотя необходимо учитывать снижение надежности по мере увеличения длины магистрали. Данные регистров внешних устройств могут обрабатываться теми же командами, что и данные в памяти. Следует, однако, отметить сложность технической реализации интерфейсных модулей, связанных с пересылкой адресов и данных по одним и тем же линиям.

Свое развитие архитектура Unibus получила в системном интерфейсеNuBus. Интерфейс NuBus (табл. 14.1) был разработан MIT¹⁾совместно с Western Digital в 1979 г. Затем, при участии Texas Instruments, архитектура NuBus была стандартизована IEEE²⁾(стандарт IEEE 1196-1987) и применялась фирмой Apple в компьютерах Macintosh. В NuBus также используется мультиплексирование адреса и данных. Предусмотрена автоматическая конфигурация. Возможно использование нескольких задатчиков магистрали с децентрализованным арбитражем. Имеется режим блочной передачи данных. К недостаткам NuBus можно отнести слабые возможности режима ПДП, сложный метод обработки прерываний (предусмотрен всего один сигнал запроса прерывания и программный опрос потенциальных источников прерываний).

Альтернативная шинная архитектура Multibus была разработана фирмой Intel. Шинатакже обеспечивает системную архитектуру с одним или несколькими ведущими узлами и с квитированием установления связи между устройствами, работающими с разной скоростью. Благодаря разделениюшиныадреса ишиныданных, возможны реализации этой архитектуры для процессоров разной разрядности. Существовали 8-разрядный и 16-разрядный варианты архитектуры Multibus для IBM PC.Шинаадреса - 20 бит. Multibus подразумевает достаточно простую аппаратную реализацию, однако число устройств, одновременно использующих ресурсышины, ограничено 16 абонентами. Следует отметить, что скорость обмена нашинеMultibus была ниже, чем нашинеUnibus.